В чем разница между OCXO и TCXO?

Кварцевые генераторы с терморегулятором и термокомпенсацией кажутся похожими устройствами, связанными с нагревом, но у них разные характеристики и применения.
Кварцевые генераторы, управляемые печью (OCXO), и кварцевые генераторы с температурной компенсацией (TCXO) часто путают - и не зря. С точки зрения непрофессионала, и «управляемая духовкой», и «температурная компенсация» подразумевают использование тепла или температуры для помощи в управлении частотным выходом кварцевого генератора.

Хотя это может быть правдой, между OCXO и TCXO существует довольно много характерных различий. В этой статье мы обсудим OCXO и TCXO и то, что отличает их друг от друга. Мы также рассмотрим общие применения каждого типа в приложениях.

Кристаллические генераторы, управляемые печью (OCXO)

OCXO используются в приложениях, требующих очень высокой степени стабильности частоты. Иногда эти генераторы можно даже называть термостабилизированными кварцевыми генераторами или просто кварцевыми печами. Только не увлекайтесь приготовлением пиццы в такой духовке.

В то время как кварцевые генераторы, которых существует три основных типа , демонстрируют высокую степень стабильности даже при значительных колебаниях внешней температуры, для некоторых приложений требуются даже более высокие уровни температурной стабильности. В этих приложениях OCXO могут предоставить необходимое решение.

Кристаллы кварца, подобные этим, разрезаются для обеспечения оптимальной температурной стабильности для внутренней рабочей температуры OCXO.

Способность контролировать температуру

Иногда все же необходимо обеспечить еще лучшую степень стабильности. Этого можно добиться, поместив кристалл в термоизолированный контейнер с термостатируемым нагревателем.

Нагревая кристалл до температуры выше той, которая обычно встречается в электронном оборудовании, можно поддерживать постоянную температуру кристалла. Это приводит к гораздо большей стабильности температуры . Кроме того, кристалл в OCXO будет разрезан, чтобы гарантировать, что его температурная стабильность оптимизирована для внутренней рабочей температуры (см. Рисунок) .

Внутренняя температура хрустальной печи обычно составляет около 75 ° C. Она должна быть выше максимально возможной температуры, иначе регулирование температуры не будет работать.

Типичная спецификация для OCXO может составлять ± 5 × 10 -8 на градус Цельсия (0,05 ppm). С другой стороны, генератор без управления печью может быть в 10-100 раз хуже.

Чтобы гарантировать оптимальную общую точность, может потребоваться борьба с такими элементами, как старение самого кристалла, а также периодическая калибровка OCXO. Типичные периоды калибровки могут составлять от шести месяцев до года, но фактический период будет зависеть от самого OCXO и требований приложения, в котором он используется.

Больше физических возможностей OCXO

OCXO физически намного больше, чем простой кварцевый генератор. Это потому, что они:

Включите сам кварцевый генератор
Содержит обогреватель
Содержит схему управления
Теплоизоляция дома вокруг кварцевого генератора
Обычно нагреватель работает от другого источника питания для генератора. Питание обогревателя OCXO может быть довольно энергоемким. Некоторым устройствам может потребоваться усилитель или около того после прогрева. Этот показатель будет уменьшаться по мере повышения температуры внутри OCXO и уменьшения потребности в тепле. Как вы понимаете, температура регулируется термостатически.

Кристаллические генераторы с температурной компенсацией (TCXO)

Стандартный TCXO обладает несколькими характеристиками и даже может полностью решить две основные проблемы с кристаллами кварца . Вот некоторые из наиболее распространенных рабочих характеристик TCXO:

Характеристики TCXO PPM : Температурные характеристики TCXO лучше, чем у обычного кварцевого генератора. Часто можно увидеть цифры улучшения от 10 до 40 раз. Однако трудно достичь значений выше ± 1,5 ppm в диапазоне температур от 0 до 70 ° C. Это потому, что они попадают в категорию высокоточных, где затраты значительно возрастают.

Рассеиваемая мощность : рассеиваемая мощность TCXO будет больше, чем у обычного генератора из-за требуемых дополнительных схем. К тому же стоимость больше. Следует также помнить, что для стабилизации осциллятора (и, надеюсь, стабилизации) требуется некоторое время после запуска. Это может быть порядка 100 мс или, возможно, дольше, в зависимости от конструкции.

Пакет TCXO. Пакеты TCXO бывают разных видов, в зависимости от способа их разработки и требований конечного пользователя. Наиболее распространенная форма конструкции - это создание схемы на небольшой печатной плате (PCB), которая может быть помещена в металлический корпус с покрытием. Затем он становится пригодным для монтажа на основной печатной плате всего оборудования. Поскольку сам кристалл герметичен, это означает, что герметизация всего пакета TCXO не критична и даже не требуется для большинства приложений.

Примечание. Размеры упаковки, такие как 5 × 3,2 × 1,5 мм или 5 × 3,5 × 1 мм, широко используются для TCXO; при необходимости доступны меньшие пакеты.

Формат и уровень выходного сигнала : Поскольку многие TCXO используются для управления цифровыми схемами, большинство небольших корпусов генераторов создают так называемую ограниченную синусоидальную волну. Это подходит для управления логической схемой, хотя во многих случаях целесообразно пропустить ее через логический буфер, чтобы убедиться, что она достаточно квадратная. Часто выход представляет собой схему с открытым коллектором. Если требуется выход синусоидальной волны, его следует выбрать с самого начала; это ограничит доступный выбор.

Требования к питанию : фактические требования к питанию зависят от устройства. Многие работают от источников питания 3 В и могут потреблять всего 2 мА, хотя это будет зависеть от общего типа, производителя и конкретного выбранного устройства.

4 распространенных типа TCXO

Хотя обычно TCXO упоминаются таким образом, иногда используются более подробные описания. Следовательно, для обеспечения температурной компенсации можно использовать различные методы.

ADTCXO : это аналоговый цифровой TCXO, широко используемый в сотовых телефонах. В ADTCXO используется аналоговая технология для коррекции температуры осциллятора. Его преимущество заключается в том, что изменения происходят медленно и не происходит скачков фазы, как в случае с некоторыми полностью цифровыми типами.

DTCXO : Как вы, наверное, догадались, это цифровой TCXO. DTCXO начинается с датчика температуры. Логические и математические функции используют цифровую схему вместе с таблицей поиска. Результирующая цифра цифровой коррекции преобразуется в аналоговый сигнал с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

DCXO : это форма генератора, в которой любая поправка рассчитывается хост-процессором в оборудовании. Таким образом, TCXO не является отдельным объектом, но обработка включена в процесс всего оборудования. В некоторых случаях это может помочь сократить расходы.

MCXO : в этой форме TCXO используется микропроцессор, обеспечивающий значительно повышенный уровень обработки и обеспечивающий более точную компенсацию при различных обстоятельствах. Хотя производительность немного выше, затраты выше, чем у других форм.

TCXO широко используются там, где требуются точные источники частоты. Они дешевле и меньше OCXO. Таким образом, они предлагают идеальное решение для многих портативных устройств, требующих достаточно точного источника.