TCXO晶振的温补原理和发展现状

    一、TCXO晶振发展现状 　　
    TCXO晶振在近十几年中得到长足发展，其中在精密TCXO晶振的研究开发与生产方面，日本居领先和主宰地位。在70年代末汽车电话用TCXO的达20mm以上，目前的主流产品降至0.4?，超小型化的TCXO器件体积仅为0.27%。在30年中，TCXO晶体的体积缩小了50余倍乃至100倍。
    日本京瓷晶振公司采用回流焊接方法生产的表面贴装TCXO厚度由4mm降至2mm，在振荡启动4ms后即可达到额定振荡幅度的90％。京瓷（KSS晶振）集团生产的TCXO贴片晶振频率范围为2～80MHz，温度从－10℃到60℃变化时的稳定度为±1ppm或±2ppm；数字式TCXO的频率覆盖范围为0.2～90MHz，频率稳定度为±0.1ppm（－30℃～＋85℃）。
    移动通信机电路框图及其TCXO外观 ：由于TCXO贴片晶振具有较高的频率稳定度，而且体积小，在小电流下能够快速启动，其应用领域重点扩展到移动通信系统。
    小型的贴片晶振高精度，低功耗和小型化，仍然是TCXO石英晶振的研究课题。在小型化与片式化方面，面临不少困难，其中主要的有两点： 一是小型化会使石英水晶振子的频率可变幅度变小温度补偿更加困难；二是片式封装后在其回流焊接作业中，由于焊接温度远高于TCXO的最大允许温度，会使水晶振子的频率发生变化，若不采限局部散热降温措施，难以将TCXO的频率变化量控制在±0.5×10－6以下。             
    但是，TCXO的技术水平的提高并没进入到极限，创新的内容和潜力仍较大 3.TCXO的应用石英晶体振荡器的发展，及其在无线系统中的应用。
温补晶振（TCXO）
    TCXO是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种有源晶振。
    二、TCXO的温度补偿方式 　　
    目前在TCXO中，对石英晶体振子频率温度漂移的补偿方法要有直接补偿和间接补偿两种类型：
    （1）间接补偿型 　　
    间接补偿型又分模拟式和数字式两种类型。
     数字化间接温度补偿是在模拟式补偿电路中的温度—电压变换电路之后再加一级模/数（A/D）变换器，将模拟量转换成数字量。该法可实现自动温度补偿，使晶体振荡器频率稳定度非常高，但具体的补偿电路比较复杂，成本也较高，只适用于基地站和广播电台等要求高精度化的情况。
    模拟式间接温度补偿是利用热敏电阻等温度传感元件组成温度－电压变换电路，并将该电压施加到一支与晶体振子相串接的变容二极管上，通过晶振串联电容量的变化，对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。该补偿方式能实现±0.5ppm的高精度，但在3V以下的低电压情况下受到限制。

    （2）直接补偿型 　　
     直接补偿型TCXO温补振荡器是由热敏电阻和阻容元件组成的温度补偿电路，在振荡器中与石英晶体振子串联而成的。在温度变化时，热敏电阻的阻值和晶体等效串联电容容值相应变化，从而抵消或削减振荡频率的温度漂移。
    这种补偿方式电路简单，成本较低，节省印制电路板（PCB）尺寸和空间，适用于小型和低压小电流场合。但当要求晶体振荡器精度小于±1pmm时，直接补偿方式并不适宜。