Pletronics振蕩器TCXO和OCXO的技術比較

集成電路技術的進步導致了OCXO和TCXO的增強，模糊了它們的歷史差異。隨著技術的進步，這兩種振蕩器的功能使得許多設計者很難確定哪種技術適合于特定的應用。本應用程序說明旨在為設計者提供OCXO和TCXO的比較，以幫助做出更智能的選擇，并實現給定應用程序的最佳性能。

目前OCXO和TCXO技術之間的分界線是在所需溫度范圍內約0.28PPM。TCXO晶體振蕩器用于第3層應用的發展導致了穩定性在溫度范圍內的進步——接近傳統上由OCXO所實現的穩定性。由于這兩種技術都可用于應用程序，決定哪種最適合給定的應用程序可能會感到困惑。

1， TCXO技術

TCXO是一種對電壓控制引腳施加校正電壓的電壓控制石英晶體振蕩器。這個電壓隨溫度變化，使頻率回到標稱頻率。這個應用程序在規范的整個頻率范圍內練習晶體。任何與晶體相關的問題，如耦合模式，都不能被糾正，并被疊加在由此產生的頻率-溫度曲線上。這使得晶體的設計和制造成為TCXO中一個困難和關鍵的部分。

大多數的TCXO晶振都需要一個電壓控制功能。這允許精確設置頻率，調整長期老化，并能夠相鎖設備到其他來源。該函數VCTCXO，（電壓控制的溫度補償晶體振蕩器）通過調整呈現給晶體的負載電容來工作。這些調整所做的改變應考慮到TCXO的嚴格差。用于調節頻率的電容器具有溫度系數，該溫度系數隨溫度改變電容器的標稱值。這種變化對晶體的補償有影響。在精度較低的TCXO貼片晶振中，這通常被忽略，但由于TCXO的精度滿足和超過0.5 ppm的水平，這些影響不能再被忽略。在典型的應用中，單位需要從0.5-2 ppm調整，以進行精確校準。然后需要調整設備以保證長期穩定性（老化）。

圖1顯示了一個被校準到精確頻率的設備的頻率-溫度數據。然后調整頻率為+/- 4和+/-8 ppm。然后對這些圖進行偏移以進行比較。電容器的這種效應對晶體曲線有旋轉效應，補償水平發生了變化。圖中顯示的溫度范圍越廣：應用越精確，來自電壓控制功能的影響就越大。

Pletronics振蕩器TCXO和OCXO的技術比較

調整一個TCXO石英晶振為1.0ppm的校準和3ppm的長期老化可以改變補償50-125 ppb。當規格接近或低于0.25ppm時，這就開始接近補償限制的50%。當在高精度應用程序中使用TCXO時，這可能是一個重大的問題。

2 ，OCXO技術

恒溫晶體振蕩器（OCXO）通常用于高精度頻率應用。這種方法加熱晶體和相關的振蕩器電路到晶體的上轉折點。圖2顯示了在OCXO應用程序中使用的上轉折點的部分。

這些振蕩器的晶體是制造的，所以上轉折點高于最高指定的溫度范圍。晶體和相關的電路被加熱到，并在晶體上的該點附近保持一個狹窄的溫度窗口，并且器件被調諧到該溫度下的頻率。

溫度穩定的環境具有一些固有的優勢。這種方法大大降低了之前提到的溫度系數效應。圖#3顯示了當EFC改變+/-4 ppm和+/- 8 ppm時，OCXO晶振的頻率溫度特性。數據顯示，OCXO與控制電壓變化相關的穩定性在5-10 ppb范圍內，而TCXO為50-100 ppb。

OCXO還有一個額外的優勢，就是在一個非常狹窄的溫度窗口，通常是幾度或更少。這大大減少了在晶體中激發不必要的模式的機會。這種方法最大的缺點是設備的大小和功率要求。隨著技術的發展，這些設備的尺寸和功率需求繼續減少。

Pletronics振蕩器TCXO和OCXO的技術比較

3，總結

本申請說明中的數據取自商業上的現成產品。確切的數字在供應商之間會有所不同，但一般的趨勢和近似的大小應該是相似的。在選擇合適的設備之前，需要審查的關鍵問題是頻率穩定性的變化，以及為校準和長期穩定性所需的調整，（老化）。OCXO恒溫晶振對這些效應的敏感性只有TCXO的四分之一。在考慮到產品的使用壽命時，應考慮到這一點。

下表概述了OCXO和TCXO產品之間需要考慮的差異。一般來說，當大小和功率對應用程序至關重要時，TCXO是首選的。這些設備往往是手持式或電池驅動的設備。OCXO晶振在頻率穩定性方面是一個更穩健的產品。這種類型的產品往往更適合于通信/網絡應用程序。表A應該可以幫助指導設計者為該應用程序選擇最合適的技術。