即使見(jiàn)多了各種各樣的晶振,但系統(tǒng)校正振蕩器(CCXO)許多人聽(tīng)都沒(méi)聽(tīng)過(guò),因?yàn)檫@是一種組合型振蕩器,并不是我們常見(jiàn)的那些傳統(tǒng)型的,系數(shù)校正振蕩器(CCXO)包含一個(gè)高穩(wěn)定性的恒溫晶體振蕩器和一個(gè)與溫度和電流傳感器通信的I2C接口,以及一個(gè)板載EEPROM.該接口使客戶能夠改善振蕩器已經(jīng)非常出色的穩(wěn)定性.
石英諧振器和單爐控制電路的進(jìn)步使得大規(guī)模生產(chǎn)的烤箱控制晶體振蕩器(OCXO)能夠在商業(yè)溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)0.06ppb/天的老化速率和0.4ppb的溫度穩(wěn)定性.使用市售的環(huán)境傳感器和微處理器可以進(jìn)一步提高這些穩(wěn)定性.VECTRON晶振公司的MX系列振蕩器將數(shù)字電子設(shè)備嵌入振蕩器外殼內(nèi),使用這種方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了微處理器校正穩(wěn)定性至0.1ppb.下圖顯示了具有4ppb溫度穩(wěn)定性的OCXO,使用微處理器將其校正到小于0.3ppb.

圖1-微處理器校正的OCXO(紅色跡線),與未補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果(藍(lán)色跡線)相比提高了約10倍.

對(duì)于許多應(yīng)用,板載微處理器校正方法就足夠了;但是,在某些應(yīng)用中,客戶通過(guò)自己執(zhí)行微處理器校正可以獲得更好的結(jié)果.對(duì)于這些應(yīng)用,Vectron提供我們的“系數(shù)校正振蕩器”(CCXO)系列.此外,如果客戶已在最終應(yīng)用程序中安裝了微處理器,則將CCXO石英晶體振蕩器納入系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致總材料成本降低.
CCXO使客戶能夠通過(guò)使用I2C接口執(zhí)行微處理器校正.通過(guò)該接口,客戶可以訪問(wèn)板載環(huán)境傳感器,以數(shù)字方式控制頻率,并訪問(wèn)存儲(chǔ)在EEPROM中的測(cè)試信息.每個(gè)振蕩器的特征在于溫度室,并且每個(gè)測(cè)試溫度下的頻率誤差,溫度傳感器和電流傳感器的值存儲(chǔ)在EEPROM中.石英晶振頻率誤差和溫度傳感器結(jié)果用于生成多項(xiàng)式函數(shù)的系數(shù).

其中F是頻率誤差,T是溫度傳感器值.然后將這些系數(shù)存儲(chǔ)在EEPROM中.
下面的框圖和表格說(shuō)明了校正振蕩器和系數(shù)校正振蕩器之間的實(shí)現(xiàn)和差異.

糾正了振蕩器-嵌入在產(chǎn)品中的上行處理器

系數(shù)振蕩器-具有I²C接口的客戶系統(tǒng)中的上位處理器

以上兩張圖片是系數(shù)和校正振蕩器的框圖.在校正的振蕩器中,微處理器嵌入在OCXO中.

圖4-使用DDS和固定頻率振蕩器的備用配置可提高穩(wěn)定性.

系數(shù)校正振蕩器方法需要客戶更多的設(shè)計(jì)工作來(lái)實(shí)現(xiàn),但在最終應(yīng)用中為客戶提供更多的振蕩器控制.除了頻率與溫度的好處之外,電流傳感器還可以深入了解可用于多種用途的振蕩器.在OCXO中,使用烘箱將晶振保持在恒定溫度,同時(shí)改變周?chē)h(huán)境溫度.
電流表現(xiàn)出以下行為:
•穩(wěn)態(tài)烤箱電流消耗與溫度成反比.
•由于穩(wěn)定烤箱所需的額外功率,氣流增加時(shí),固定溫度下的電流消耗會(huì)增加.
•增加的氣流可能會(huì)改變測(cè)量的頻率與溫度性能.
•當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),在達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值之前會(huì)發(fā)生瞬態(tài)電流響應(yīng).
該行為可以提供對(duì)Oscillator的寶貴見(jiàn)解,允許客戶將電流傳感器用作以下指標(biāo):
•熱穩(wěn)定性
•如果電流與存儲(chǔ)在EEPROM中的電流溫度不相似,則會(huì)降低F(T)等式
最終,這些數(shù)據(jù)可用于創(chuàng)建一個(gè)新的兩個(gè)獨(dú)立變量關(guān)系F(I,T),其中F是頻率誤差,I是當(dāng)前傳感器值,T是溫度傳感器值.CCXO(MD-xx3系列))使客戶有機(jī)會(huì)獲得晶振性能的寶貴見(jiàn)解,并最終以更低的成本提高其最終應(yīng)用的性能.與現(xiàn)成的校正振蕩器相比,該解決方案需要更多的前期工作,但提供了改善性能的途徑.

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