温补晶振振荡器的发展
温补晶振由普通化转换成小型化是一个过程,在近十几年中得到稳定长足发展，其中在精密TCXO的研究开发与生产方面，日本居主宰地位。在70年代末汽车电话用TCXO的体积达20 以上，目前的主流的产品降至0.4 ，超小型化的TCXO器件体积仅为0.27。
在30年中，TCXO的体积缩小了50余倍乃至100倍。日本京陶瓷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%。金石（KSS）集团生产的TCXO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℃）。日本东泽通信机生产的TCO－935/937型片式直接温补型TCXO晶振，频率温度特性（点频15.36MHz）为±1ppm/－20～+70℃，在5V±5%的电源电压下的频率电压特性为±0.3ppm，输出正弦波波形（幅值为1VPP），电流损耗不足2mA，体积1 ，重量仅为1g。PiezoTechnology生产的X3080型TCXO采用表面贴装和穿孔两种封装，正弦波或逻辑输出，在－55℃～85℃范围内能达到±0.25～±1ppm的精度。
温补振荡器包括哪些
温度补偿型晶体振荡器,包括:一温度传感器(11);一模拟型温度补偿器(12);一数字型温度补偿器(13);一加法器电路(14);以及一电压控制的晶体振荡电路(3).模拟型温度补偿器(12)和数字型温度补偿器(13)分别响应于它们相应于温度传感器(11)检测的温度的输入电压产生温度补偿电压.所述两个温度补偿电压通过加法器电路(14)组合.组合后的电压被施加给电压控制的晶体振荡电路(3)的电压控制端,借以利用晶体谐振器(4)的温度补偿稳定电压控制的晶体振荡电路(3)的振荡频率.
温补振荡器工作的原理
首先了解晶体的数学模型,用负阻的方法分析了石英晶体振荡器的起振原理以及补偿方法,设计了数字电容阵列可调频率晶体振荡电路,实现了频率简单可控.带隙测温电路采用了LDO供电和cascode结构,实现了输出温度电压具有高抑制比和准确性.模数转换器ADC采用了12位逐次逼近型电路,结构简单精度适中.LDO为测温电路提供了稳定的工作电源保证了输出信号的稳定,通过间断性地工作实现整个系统的低功耗. 随着CMOS技术的发展,上述的各种电路都可以集成在一块芯片里面.本文基于集成电路设计工具Cadence的软件环境,和SMIC的0.35um工艺,设计了以上电路,并得到了结果,验证了本设计的可行性.
温补振荡器测试方法
如果使用方没有特别强调,频率温度稳定度指标的验收,一般采用稳态测试。这是因为多数温补晶体振荡器是依靠温度传感器调节振荡回路中变容二极管的电容量来保证其工作在标称频率附近的。为克服温度敏感元件（包括温度传感器和晶体谐振器）固有温度时间常数的不同,晶体振荡器生产厂家普遍采用稳态环境温度测试,并根据温度敏感元件达到温度平衡的测试的温度补偿电压值来生产的。实践证明稳态测试足以满足绝大多数应用场合。