即使見多了各種各樣的晶振,但系統校正振蕩器(CCXO)許多人聽都沒聽過,因為這是一種組合型振蕩器,并不是我們常見的那些傳統型的,系數校正振蕩器(CCXO)包含一個高穩定性的恒溫晶體振蕩器和一個與溫度和電流傳感器通信的I2C接口,以及一個板載EEPROM.該接口使客戶能夠改善振蕩器已經非常出色的穩定性.
石英諧振器和單爐控制電路的進步使得大規模生產的烤箱控制晶體振蕩器(OCXO)能夠在商業溫度范圍內實現0.06ppb/天的老化速率和0.4ppb的溫度穩定性.使用市售的環境傳感器和微處理器可以進一步提高這些穩定性.VECTRON晶振公司的MX系列振蕩器將數字電子設備嵌入振蕩器外殼內,使用這種方法已經實現了微處理器校正穩定性至0.1ppb.下圖顯示了具有4ppb溫度穩定性的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),與未補償的結果(藍色跡線)相比提高了約10倍.

對于許多應用,板載微處理器校正方法就足夠了;但是,在某些應用中,客戶通過自己執行微處理器校正可以獲得更好的結果.對于這些應用,Vectron提供我們的“系數校正振蕩器”(CCXO)系列.此外,如果客戶已在最終應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可能會導致總材料成本降低.
CCXO使客戶能夠通過使用I2C接口執行微處理器校正.通過該接口,客戶可以訪問板載環境傳感器,以數字方式控制頻率,并訪問存儲在EEPROM中的測試信息.每個振蕩器的特征在于溫度室,并且每個測試溫度下的頻率誤差,溫度傳感器和電流傳感器的值存儲在EEPROM中.石英晶振頻率誤差和溫度傳感器結果用于生成多項式函數的系數.

其中F是頻率誤差,T是溫度傳感器值.然后將這些系數存儲在EEPROM中.
下面的框圖和表格說明了校正振蕩器和系數校正振蕩器之間的實現和差異.

糾正了振蕩器-嵌入在產品中的上行處理器

系數振蕩器-具有I²C接口的客戶系統中的上位處理器

以上兩張圖片是系數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定性.

系數校正振蕩器方法需要客戶更多的設計工作來實現,但在最終應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,同時改變周圍環境溫度.
電流表現出以下行為:
•穩態烤箱電流消耗與溫度成反比.
•由于穩定烤箱所需的額外功率,氣流增加時,固定溫度下的電流消耗會增加.
•增加的氣流可能會改變測量的頻率與溫度性能.
•當環境溫度變化時,在達到新的穩態值之前會發生瞬態電流響應.
該行為可以提供對Oscillator的寶貴見解,允許客戶將電流傳感器用作以下指標:
•熱穩定性
•如果電流與存儲在EEPROM中的電流溫度不相似,則會降低F(T)等式
最終,這些數據可用于創建一個新的兩個獨立變量關系F(I,T),其中F是頻率誤差,I是當前傳感器值,T是溫度傳感器值.CCXO(MD-xx3系列))使客戶有機會獲得晶振性能的寶貴見解,并最終以更低的成本提高其最終應用的性能.與現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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