專業解說振蕩器中溫度系數振蕩器

來源：常州金壇精達儀器制造有限公司 2014年03月05日 10:23

      專業解說溫度系數振蕩器。

1.溫度系數振蕩器是指一種振蕩器，它的振蕩頻率與溫度之間有一個特定的關系，即不同的溫度對應不同的振蕩頻率。反之，測量出振蕩器的輸出頻率，就可測量出溫度值。

      2.高溫度系數振蕩器：它的振蕩頻率受溫度的影響很大，溫度稍有變化，頻率就會變化很多，即對溫度敏感，多用于溫度傳感器。

      3.低溫度系數振蕩器：它的振蕩頻率受溫度的影響很小，即使溫度變化很大，它的頻率也基本不變。石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器分非溫度補償式晶體振蕩器、溫度補償晶體振蕩器（TCXO）、電壓控制晶體振蕩器（VCXO）、恒溫控制式晶體振蕩器（OCXO）和數字化/μp補償式晶體振蕩器（DCXO/MCXO）等幾種類型。其中，無溫度補償式晶體振蕩器是Z簡單的一種，在日本工業標準（JIS）中，稱其為標準封裝晶體振蕩器（SPXO）。現以SPXO為例，簡要介紹一下石英晶體振蕩器的結構與工作原理。

      石英晶體，有天然的也有人造的，是一種重要的壓電晶體材料。石英晶體本身并非振蕩器，它只有借助于有源激勵和無源電抗網絡方可產生振蕩。SPXO主要是由品質因數（Q）很高的晶體諧振器（即晶體振子）與反饋式振蕩電路組成的。石英晶體振子是振蕩器中的重要元件，晶體的頻率（基頻或n次諧波頻率）及其溫度特性在很大程度上取決于其切割取向。石英晶體諧振器的基本結構、（金屬殼）封裝及其等效電路如圖1所示。

      只要在晶體振子板極上施加交變電壓，就會使晶片產生機械變形振動，此現象即所謂逆壓電效應。當外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時，就會發生壓電諧振，從而導致機械變形的振幅突然增大。與金屬板之間的靜電電容；L、C為壓電諧振的等效參量；R為振動磨擦損耗的等效電阻。石英晶體諧振器存在一個串聯諧振頻率fos（1/2π），同時也存在一個并聯諧振頻率fop（1/2π）。由于Co?C，fop與fos之間之差值很小，并且R?ωOL，R?1/ωOC，所以諧振電路的品質因數Q非常高（可達數百萬），從而使石英晶體諧振器組成的振蕩器頻率穩定度十分高，可達10－12/日。石英晶體振蕩器的振蕩頻率既可近似工作于fos處，也可工作在fop附近，因此石英晶體振蕩器可分串聯型和并聯型兩種。用石英晶體諧振器及其等效電路，取代LC振蕩器中構成諧振回路的電感（L）和電容（C）元件，則很容易理解晶體振蕩器的工作原理。

      SPXO的總精度（包括起始精度和隨溫度、電壓及負載產生的變化）可以達到±25ppm。SPXO既無溫度補償也無溫度控制措施，其頻率溫度特性幾乎*由石英晶體振子的頻率溫度特性所決定。在0～70℃范圍內，SPXO的頻率穩定度通常為20～1000ppm，SPXO可以用作鐘頻振蕩器。

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