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專業(yè)解說(shuō)振蕩器中溫度系數(shù)振蕩器

閱讀：3303 發(fā)布時(shí)間：2014-3-5

      專業(yè)解說(shuō)溫度系數(shù)振蕩器。

1.溫度系數(shù)振蕩器是指一種振蕩器，它的振蕩頻率與溫度之間有一個(gè)特定的關(guān)系，即不同的溫度對(duì)應(yīng)不同的振蕩頻率。反之，測(cè)量出振蕩器的輸出頻率，就可測(cè)量出溫度值。

      2.高溫度系數(shù)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(huì)變化很多，即對(duì)溫度敏感，多用于溫度傳感器。

      3.低溫度系數(shù)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(bǔ)償式晶體振蕩器、溫度補(bǔ)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(shù)字化/μp補(bǔ)償式晶體振蕩器（DCXO/MCXO）等幾種類型。其中，無(wú)溫度補(bǔ)償式晶體振蕩器是Z簡(jiǎn)單的一種，在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）中，稱其為標(biāo)準(zhǔn)封裝晶體振蕩器（SPXO）。現(xiàn)以SPXO為例，簡(jiǎn)要介紹一下石英晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)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(lì)和無(wú)源電抗網(wǎng)絡(luò)方可產(chǎn)生振蕩。SPXO主要是由品質(zhì)因數(shù)（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(jié)構(gòu)、（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(huì)使晶片產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時(shí)，就會(huì)發(fā)生壓電諧振，從而導(dǎo)致機(jī)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(dòng)磨擦損耗的等效電阻。石英晶體諧振器存在一個(gè)串聯(lián)諧振頻率fos（1/2π），同時(shí)也存在一個(gè)并聯(lián)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(zhì)因數(shù)Q非常高（可達(dá)數(shù)百萬(wàn)），從而使石英晶體諧振器組成的振蕩器頻率穩(wěn)定度十分高，可達(dá)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(lián)型和并聯(lián)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(gòu)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(fù)載產(chǎn)生的變化）可以達(dá)到±25ppm。SPXO既無(wú)溫度補(bǔ)償也無(wú)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(nèi)，SPXO的頻率穩(wěn)定度通常為20～1000ppm，SPXO可以用作鐘頻振蕩器。

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