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新式恒温晶振原理及完成

作者:欧宝体育手机版app官网

发布时间:2023-07-18 02:10:17

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  种补偿办法,如:使用电容的温度系数补偿、多晶体互补、 热敏电阻网络补偿、数字温度补偿、恒温操控等(邓敏,宽 温高安稳度的温度补偿技能:电讯技能,2008)。其间以恒 温操控的精度为最高,选用双层恒温技能的DOCXO能够达 到10-9~10-11数量级。可是存在预热时间长、体积大、功耗 高的缺陷。为了到达高精度,低功耗,小体积的要求,选用 了恒温操控为主,温度补偿为辅,先进行恒温操控,再进行 温度补偿,两者相结合的新式OCXO规划方案。以恒温操控 为主,选用惯例恒温操控技能,把晶体的温度操控在零温度 系数点。温度补偿为辅,把由热敏电阻构成的补偿网络放在 恒温槽内,用来单调补偿恒温槽温度改动带来的频率改动。 原理图如图2所示。

  R(T):周围温度T(K)时的电阻值(K:绝对温度), R(T0):周围温度T0(K)时的电阻值,B:热敏电阻的资料常 数。33K热敏电阻的改动为减小2K,结合欧姆定律可知变容 管负向电压减小10mV,由此引起的频率改动量为3×10-9, 且上单调上升的。选用以上办法补偿后的测验成果如图5所 示,参加补偿后的温度安稳性的到了相应的补偿,到达了优 于±1×10-9的安稳度,与理论计算相一致。这种补偿办法具 有结构简略、补偿精度高级杰出特色。

  变,引起桥路不平衡,使桥路输出电压添加,该电压经高增益扩大器放 大,驱动功率器材加热恒温槽以补偿下降的温度。同理,当外界温度升 高时,电桥输出电压就会减小,恒温槽加热电流也相应减小,终究到达 热平衡。经过精心规划的恒温槽能够使晶振的安稳度到达10-8量级,但由 于电路的开环增益不是无穷大等原因,形成恒温槽内随外界温度改动存 在温度动摇(Serge Galliou Temperature Processing of an Ultra Stable Quartz Oscillator:UFFC IEEE,2001)。单层恒温的热增益一般为300,因而存在温 度的动摇,恒温槽改动对晶体温频特性的影响可用图3所示。

  传统恒温晶体振荡器电路包含温度操控体系、电源处 理体系、振荡电路、B模按捺、扩大电路、整形输出几部分 (秦玉浩,10MHz高稳晶振仿真技能研讨:空间电子技能, 2015)。其结构框图如图1所示:

  2 新式OCXO规划原理 为了进步晶体振荡器的安稳度在工程使用中能够采纳多

  图2 新式石英晶体振荡器结构原理图 3 温控及补偿电路规划 3.1 温控电路规划

  为了到达较高的频率温度安稳性的要求,有必要对振荡器 的热结进行准确的规划剖析。

  温度操控体系是一个电伺服体系继续向恒温槽加热, 经过改动加热电流来补偿环境温度的改动(曾志林,一种超 稳晶体振荡器的规划与完成:无线)。由嵌在 恒温槽中的热敏电阻来感应温度,该热敏电阻阻值产生改

  其间:R1=100kΩ,R2=220KΩ,R3=150KΩ, R4=100KΩ,R5=100Ω,C1=10000pF,C2=10000pF,VAR 为变容二极管HVC306B,RT为33K热敏电阻,VREF=4.5V, 热敏电阻放置在恒温槽的边际,从低温到高温此方位的温度 改动约为10℃,且在65℃-75℃改动,接入变容管负极的电压 将随温度得升高而下降,变容管结电容减小,然后引起频率 得升高。由热敏电阻计算公式(2)(李志刚,负温度系数热敏 电阻匹配电路规划:数字通讯,2014):

  晶体谐振器的频率受温度影响的联系 如式(1)所示:f为频率标称值,Δfs/f为晶 体的温度系数,由晶体的切型和视点所决 定,挑选适宜的切角,能够得到具有零温 度系数的晶体。

  晶体谐振器的频率随温度而改动,温度成为影响晶体振 荡器安稳度最首要的要素,温度的操控和处理一直是进步晶 振安稳度的首要手法(孙兵锋,小型化10MHz恒温晶体振荡 器规划:波谱学杂志,2014)。为了到达优秀的频率温度稳 定性,需要对振荡器的控温结构进行了准确的剖析和规划。

  导言:石英晶体振荡器是无线电设备 的核心部件,是通讯、播送、雷达、电子 对立、遥控遥测及许多丈量仪器必不可少 的部件,其间恒温晶体振荡器(OCXO) 是一种频率安稳性最好的高精密晶体振荡 器(蒋松涛,一种小型超低相噪恒温晶振 的规划:压电与声光,2015)。很多使用 于高端通讯设备中。现在温频特性要达 到10-9~10-11数量级遍及选用双层恒温技 术。存在预热时间长,体积大,功耗高级 缺陷(赵声衡,晶体振荡器:科学出书 社,2008)。本文描绘了一种恒温操控 为主,温度补偿为辅,两者相结合的新 型OCXO规划方案。并成功研发了体积为 36×27×12.7(mm),温度安稳度优于 ±1×10-9的小体积低功耗恒温晶振。

  描绘了一种新式恒温晶振(OCXO) 的规划方案,在恒温晶振(OCXO)研讨基 础上,经过对控温电路的优化规划,并采 用热敏网络补偿技能,以恒温操控为主, 温度补偿为辅,先进行恒温操控,再进行 温度补偿。两者彼此结合获得优秀的温 频特性。新式恒温晶振的作业电压仅为 5V。其温度-频率特性及相位噪声别离达 到≤±1ppb(-40~70℃)和≤-158dBc/ Hz@1kHz的目标。稳态功耗仅为1.2W,体 积为36*27*12.7mm。

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