大陸的工廠和企業(yè)采購(gòu)的溫補(bǔ)晶振都是來(lái)自海外，因?yàn)槲覈?guó)的科技雖先進(jìn)的，但電子元件制造工藝與國(guó)外相比，仍有不小的距離，特別是頻率控制元器件，70%以上都是應(yīng)用進(jìn)口晶振。隨著現(xiàn)在國(guó)內(nèi)科技越來(lái)越高，產(chǎn)品越做越高端，普通的晶體愈發(fā)不能滿足產(chǎn)品需求，尤其是移動(dòng)通信，網(wǎng)絡(luò)，電源管理，新能源，超級(jí)計(jì)算機(jī)，智能電子，無(wú)人機(jī)，醫(yī)療，工業(yè)，軍用設(shè)備等領(lǐng)域，要領(lǐng)先性能比較優(yōu)越的溫度補(bǔ)償性晶體振蕩器，才能維持設(shè)備的正常工作。
推動(dòng)這種性能的補(bǔ)償引擎是Rakon專有的ASIC Pluto™及其后續(xù)產(chǎn)品Pluto+™。這些ASIC提供真正的模擬補(bǔ)償，無(wú)數(shù)字化誤差，從而實(shí)現(xiàn)平滑的頻率在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)的特性。除了出色的補(bǔ)償性能外，TCXO的頻率調(diào)諧線性度性能優(yōu)于1％。
這種性能水平使TCXO能夠在以前使用過(guò)OCXO晶振的應(yīng)用中使用指定。TCXO將在電，熱和電氣系統(tǒng)環(huán)境中提供最佳性能機(jī)械穩(wěn)定，安靜。在實(shí)際應(yīng)用中這將不可避免地存在噪聲和不穩(wěn)定性文件旨在考慮其影響，并概述一些指導(dǎo)原則和實(shí)現(xiàn)了可以采取的確保最佳性能的實(shí)際步驟。
溫度補(bǔ)償
自由運(yùn)行的石英晶體振蕩器表現(xiàn)出頻率隨晶體溫度的顯著變化在設(shè)備的工作溫度范圍內(nèi)的變化。這種頻率與溫度不穩(wěn)定使用溫度補(bǔ)償可以改善大約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

Rakon生產(chǎn)的每一件TCXO都是制造工藝的一部分。表征在精心控制的測(cè)試環(huán)境中進(jìn)行，提供穩(wěn)定的熱環(huán)境需要確保振蕩器的晶體和溫度傳感元件處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)進(jìn)行頻率測(cè)量時(shí)。使用最小化頻率誤差所需的補(bǔ)償電壓從這些頻率測(cè)量值計(jì)算溫度。因此，最好的TCXO性能將是當(dāng)振蕩器的工作環(huán)境具有與其相同的穩(wěn)定熱特性時(shí)，可以提供用于器件表征的制造測(cè)試環(huán)境。
當(dāng)然，用于物理，電氣和熱環(huán)境之間存在顯著差異Rakon晶振的特征描述和最終用戶應(yīng)用程序提供的特征。在理想的振蕩器溫度控制中系統(tǒng)石英晶體的有效區(qū)域和溫度傳感元件將經(jīng)歷相同的溫度和溫度變化相同。在這些條件下，將沒(méi)有錯(cuò)誤組件由于石英晶體和溫度傳感器之間的溫差引起的補(bǔ)償。實(shí)現(xiàn)然而，這兩個(gè)組件需要占用設(shè)備內(nèi)的完全相同的物理空間不可能。實(shí)際上，振蕩器設(shè)計(jì)用于最小化晶體之間的任何溫差并且溫度傳感器非常小心，以確保物理分離和熱阻抗它們之間的最小化。
熱管理的原則必須擴(kuò)展到系統(tǒng)環(huán)境，再次，最好當(dāng)晶體和溫度傳感器之間的溫度梯度變化時(shí)，將實(shí)現(xiàn)性能最小化。此外，由于溫度傳感器位于TCXO ASIC上，所有其他有源電路，必須注意保持振蕩器的功耗恒定，以免影響溫度傳感器和晶體之間的相關(guān)性。
創(chuàng)建安靜的熱環(huán)境-熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)流，傳導(dǎo)和輻射的作用都可以產(chǎn)生熱梯度和它們的影響在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)該仔細(xì)考慮機(jī)制。晶振的理想環(huán)境是一個(gè)在設(shè)備的所有側(cè)面溫度穩(wěn)定均勻的地方。在實(shí)踐中當(dāng)然是振蕩器的基礎(chǔ)焊接到印刷電路板上，而其頂面可能處于靜止或強(qiáng)制通風(fēng)和熱量從這兩個(gè)表面轉(zhuǎn)移將是不同的。另外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布局可能需要振蕩器靠近一個(gè)面上的功率元件，而相對(duì)的面暴露在冷卻的強(qiáng)制空氣中風(fēng)扇。同樣，目標(biāo)是避免這些差異，并盡可能減少它們無(wú)法避免的影響。
如果設(shè)計(jì)允許，最好將溫度補(bǔ)償晶振與以下效果隔離：
1.高功耗元件引起的設(shè)備局部熱點(diǎn)
2.來(lái)自冷卻風(fēng)扇的強(qiáng)制空氣流動(dòng)
3.可見(jiàn)光和紅外頻段的輻射能量
4.跟蹤振蕩器下方（特別是密集的地平面），可以通過(guò)傳導(dǎo)增加傳熱
通過(guò)在溫補(bǔ)振蕩器設(shè)計(jì)中加入蓋子可以減弱這些影響。這將屏蔽設(shè)備對(duì)流和輻射的直接影響，將減少上述（1），（2）和（3）的影響。封閉的卷（靜止）空氣也將提供隔熱板，減少熱瞬態(tài)的影響。
Rakon為此提供塑料蓋（P/N PCV00015AA1）。適合蓋鉆4個(gè)孔（直徑0.7毫米，x=13.5mm，y=8.5mm）與TCXO位置等距，如下圖所示：

蓋子需要用粘合劑固定。適用于將元件粘合到印刷電路板上的任何粘合劑可以使用。實(shí)例是Loctite 3220和Epotek TJ1104-LH（以前稱為Epotek 102-104）。這些例子僅供參考-用戶仍負(fù)責(zé)評(píng)估其應(yīng)用的適用性。為了正確使用粘合劑請(qǐng)參考制造商的技術(shù)數(shù)據(jù)表和材料安全數(shù)據(jù)表。
通過(guò)保持有源晶振下方的區(qū)域不高，可以最小化通過(guò)傳導(dǎo)的熱傳遞導(dǎo)電金屬跟蹤和通過(guò)在印刷電路板中引入槽來(lái)產(chǎn)生不連續(xù)性熱傳導(dǎo)路徑。

為獲得最佳穩(wěn)定性，建議按照詳細(xì)規(guī)范中的規(guī)定加載額定負(fù)載的輸出因?yàn)槭褂么素?fù)載將導(dǎo)致輸出級(jí)的功耗與補(bǔ)償時(shí)相同生產(chǎn)。根據(jù)驅(qū)動(dòng)的輸入級(jí)所代表的負(fù)載，可能需要添加一個(gè)附加電容器。例如，如果輸入和軌道的組合負(fù)載為5pF，標(biāo)稱負(fù)載表示為然后，從輸出到GN??D，應(yīng)加一個(gè)~5 pF的電容。
對(duì)于具有電壓控制的設(shè)備，對(duì)控制電壓（Vc）線的不穩(wěn)定性的敏感度將取決于調(diào)諧為設(shè)備指定的范圍。出于說(shuō)明目的，具有典型增益的器件的Vc線上的1mV誤差傳輸（Kv）+10ppm/V將導(dǎo)致器件輸出頻率出現(xiàn)10ppb的誤差。這代表了一個(gè)可用頻率穩(wěn)定性預(yù)算的很大一部分，并強(qiáng)調(diào)了對(duì)Vc信號(hào)的需求準(zhǔn)確，穩(wěn)定，無(wú)噪音。
回流焊接組件
如果溫度曲線兼容，這些TCXO有源晶振適用于無(wú)鉛工藝的回流焊接該配置文件包含在振蕩器的詳細(xì)規(guī)范中。暴露在回流溫度下會(huì)產(chǎn)生用于安裝晶體坯料的粘合劑的尺寸變化。留出足夠的時(shí)間很重要在進(jìn)行任何頻率校準(zhǔn)之前，使粘合劑松弛至其正常固化狀態(tài)系統(tǒng)。Rakon建議在進(jìn)行任何系統(tǒng)校準(zhǔn)之前，系統(tǒng)在回流后保持靜止24小時(shí)完成了。
振蕩器預(yù)熱時(shí)間
TCXO將立即提供輸出信號(hào)（小于15ms），頻率將接近標(biāo)稱值頻率與秒。但是，由于其內(nèi)部功耗，溫度將增加約1°C第一分鐘（對(duì)于隔離測(cè)量的TCXO）。電路板上的其他電路很可能會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的熱量和電路板溫度比環(huán)境高出10-25°C并不少見(jiàn)。該在任何校準(zhǔn)或之前，應(yīng)允許振蕩器和放置它的電路板達(dá)到熱平衡測(cè)量發(fā)生。
老化
TCXO的頻率隨時(shí)間變化非常緩慢，這稱為衰老。老化以對(duì)數(shù)方式減少。最大的變化發(fā)生在制造后不久，通常每天<±20ppb。這將減少到幾周后每天不到幾ppb。對(duì)于帶電壓控制的部件，調(diào)諧范圍為以這樣的方式確定頻率，使得頻率可以在產(chǎn)品的使用壽命期間始終調(diào)回到標(biāo)稱值。具有嚴(yán)格老化要求的零件在工廠中經(jīng)過(guò)特殊處理。
相位噪聲/EVM注意事項(xiàng)
從TCXO貼片晶振中獲得最佳相位噪聲是許多應(yīng)用的關(guān)鍵要求。例如在基地站收發(fā)器，相位噪聲將直接影響誤差矢量幅度（EVM）。為了滿足要求相位噪聲/EVM性能重要的是要考慮以下因素：
選擇最適合驅(qū)動(dòng)下一階段的輸出類型。請(qǐng)檢查輸入信號(hào)（電平，波形）形狀）將為芯片組制造商提供最佳的相位噪聲/EVM性能。
Rakon建議使用Pluto+以獲得最佳相位噪聲性能。
使用電源紋波<20μV的低噪聲電源穩(wěn)壓器。
如果不需要，請(qǐng)不要緩沖輸出信號(hào)，因?yàn)榫彌_器會(huì)降低相位噪聲。如果緩沖是不可避免地使用低噪聲緩沖器，并使用100Ω+1μF低通濾波器將其電源線去耦。
控制電壓（如果是規(guī)范的一部分）需要無(wú)噪聲，因?yàn)榭刂齐妷荷系娜魏卧肼暥紩?huì)調(diào)制載體。要對(duì)此進(jìn)行故障排除，建議重復(fù)相位噪聲或EVM測(cè)量控制電壓與其正常驅(qū)動(dòng)電路斷開(kāi)，但連接到干凈的外部電壓代替。
Cospas-Sarsat Beacon TCXO的附加指南
僅使用明確設(shè)計(jì)用于Cospas-Sarsat信標(biāo)的TCXO。記下序列號(hào)用于型式認(rèn)可的TCXO（即標(biāo)記），因?yàn)橹圃焐瘫仨毺峁┲衅诜€(wěn)定性（MTS）數(shù)據(jù)用于與完成的信標(biāo)的MTS進(jìn)行比較。確保TCXO晶振的類與該類匹配信標(biāo)（NB如果應(yīng)用需要它，Rakon能夠提供具有擴(kuò)展工作溫度的TCXO范圍超出Cospas-Sarsat Class 1＆2Profile所要求的范圍。確保標(biāo)稱頻率振蕩器適用于目前開(kāi)放的信道，用于新信標(biāo)的鑒定。不要超過(guò)規(guī)范中規(guī)定的電源電壓范圍。建議評(píng)估供應(yīng)情況。
成品電壓隨時(shí)間變化。
熱沖擊測(cè)試性能取決于信標(biāo)本身的熱特性，即信號(hào)的速度有多快外部溫度沖擊傳遞給振蕩器。對(duì)于第一代信標(biāo)，最好是制作溫度變化盡可能快地發(fā)生（讓溫度在15分鐘的預(yù)熱期內(nèi)穩(wěn)定下來(lái)）?？梢酝ㄟ^(guò)使振蕩器與信標(biāo)的外殼熱接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這個(gè)在TCXO和環(huán)境之間提供低熱阻抗路徑并增加阻尼的熱質(zhì)量溫度變化小。然而，對(duì)于第二代信標(biāo)，這可能不是最佳的熱量位置，因?yàn)樾艠?biāo)在幾秒鐘內(nèi)處于活動(dòng)狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)的第二代信標(biāo)振蕩器規(guī)范已經(jīng)實(shí)現(xiàn)建立滿足EVM要求，只要振蕩器內(nèi)的信號(hào)溫度運(yùn)動(dòng)在熱沖擊條件下，溫度低于10°C/分鐘。因此可能需要對(duì)其進(jìn)行隔熱與第一代相比，來(lái)自信標(biāo)外部的振蕩器用于第二代信標(biāo)。
Rakon的選擇
ASIC的相對(duì)定位和不同附著方法的結(jié)構(gòu)差異在5x3.2vs由于導(dǎo)電，7x5封裝導(dǎo)致5032晶振對(duì)熱源的敏感度顯著提高，對(duì)流或輻射能。為了最大限度地減小熱梯度效應(yīng)，應(yīng)將振蕩器定位于此從同一PCB上的熱源到振蕩器的熱傳導(dǎo)很低，并且屏蔽了兩者的對(duì)流裝置周?chē)目諝饬鲃?dòng)，以及入射的輻射能量。諸如地球和電力分裂等技術(shù)平面減少傳導(dǎo)，并使用射頻屏蔽消除對(duì)流和輻射能量可以非常在這方面有效。
如果某些電路間歇性地接通，則可能產(chǎn)生足夠的熱量來(lái)干擾熱平衡導(dǎo)致MTS失敗。使這些電路遠(yuǎn)離振蕩器區(qū)域。我們建議信標(biāo)制造商在提交類型批準(zhǔn)之前測(cè)試信標(biāo)的合規(guī)性（特別是“熱沖擊試驗(yàn)”和“頻率穩(wěn)定性試驗(yàn)與溫度梯度”的符合性）。

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