Pletronics振荡器TCXO和OCXO的技术比较

Pletronics振荡器TCXO和OCXO的技术比较

集成电路技术的进步导致了OCXO和TCXO的增强，模糊了它们的历史差异。随着技术的进步，这两种振荡器的功能使得许多设计者很难确定哪种技术适合于特定的应用。本应用程序说明旨在为设计者提供OCXO和TCXO的比较，以帮助做出更智能的选择，并实现给定应用程序的最佳性能。

目前OCXO和TCXO技术之间的分界线是在所需温度范围内约0.28PPM。TCXO晶体振荡器用于第3层应用的发展导致了稳定性在温度范围内的进步——接近传统上由OCXO所实现的稳定性。由于这两种技术都可用于应用程序，决定哪种最适合给定的应用程序可能会感到困惑。

1， TCXO技术

TCXO是一种对电压控制引脚施加校正电压的电压控制石英晶体振荡器。这个电压随温度变化，使频率回到标称频率。这个应用程序在规范的整个频率范围内练习晶体。任何与晶体相关的问题，如耦合模式，都不能被纠正，并被叠加在由此产生的频率-温度曲线上。这使得晶体的设计和制造成为TCXO中一个困难和关键的部分。

大多数的TCXO晶振都需要一个电压控制功能。这允许精确设置频率，调整长期老化，并能够相锁设备到其他来源。该函数VCTCXO，（电压控制的温度补偿晶体振荡器）通过调整呈现给晶体的负载电容来工作。这些调整所做的改变应考虑到TCXO的严格差。用于调节频率的电容器具有温度系数，该温度系数随温度改变电容器的标称值。这种变化对晶体的补偿有影响。在精度较低的TCXO贴片晶振中，这通常被忽略，但由于TCXO的精度满足和超过0.5 ppm的水平，这些影响不能再被忽略。在典型的应用中，单位需要从0.5-2 ppm调整，以进行精确校准。然后需要调整设备以保证长期稳定性（老化）。

图1显示了一个被校准到精确频率的设备的频率-温度数据。然后调整频率为+/- 4和+/-8 ppm。然后对这些图进行偏移以进行比较。电容器的这种效应对晶体曲线有旋转效应，补偿水平发生了变化。图中显示的温度范围越广：应用越精确，来自电压控制功能的影响就越大。

Pletronics振荡器TCXO和OCXO的技术比较

调整一个TCXO石英晶振为1.0ppm的校准和3ppm的长期老化可以改变补偿50-125 ppb。当规格接近或低于0.25ppm时，这就开始接近补偿限制的50%。当在高精度应用程序中使用TCXO时，这可能是一个重大的问题。

2 ，OCXO技术

恒温晶体振荡器（OCXO）通常用于高精度频率应用。这种方法加热晶体和相关的振荡器电路到晶体的上转折点。图2显示了在OCXO应用程序中使用的上转折点的部分。

这些振荡器的晶体是制造的，所以上转折点高于最高指定的温度范围。晶体和相关的电路被加热到，并在晶体上的该点附近保持一个狭窄的温度窗口，并且器件被调谐到该温度下的频率。

温度稳定的环境具有一些固有的优势。这种方法大大降低了之前提到的温度系数效应。图#3显示了当EFC改变+/-4 ppm和+/- 8 ppm时，OCXO晶振的频率温度特性。数据显示，OCXO与控制电压变化相关的稳定性在5-10 ppb范围内，而TCXO为50-100 ppb。

OCXO还有一个额外的优势，就是在一个非常狭窄的温度窗口，通常是几度或更少。这大大减少了在晶体中激发不必要的模式的机会。这种方法最大的缺点是设备的大小和功率要求。随着技术的发展，这些设备的尺寸和功率需求继续减少。

Pletronics振荡器TCXO和OCXO的技术比较

3，总结

本申请说明中的数据取自商业上的现成产品。确切的数字在供应商之间会有所不同，但一般的趋势和近似的大小应该是相似的。在选择合适的设备之前，需要审查的关键问题是频率稳定性的变化，以及为校准和长期稳定性所需的调整，（老化）。OCXO恒温晶振对这些效应的敏感性只有TCXO的四分之一。在考虑到产品的使用寿命时，应考虑到这一点。

下表概述了OCXO和TCXO产品之间需要考虑的差异。一般来说，当大小和功率对应用程序至关重要时，TCXO是首选的。这些设备往往是手持式或电池驱动的设备。OCXO晶振在频率稳定性方面是一个更稳健的产品。这种类型的产品往往更适合于通信/网络应用程序。表A应该可以帮助指导设计者为该应用程序选择最合适的技术。