即使见多了各种各样的晶振,但系统校正振荡器(CCXO)许多人听都没听过,因为这是一种组合型振荡器,并不是我们常见的那些传统型的,系数校正振荡器(CCXO)包含一个高稳定性的恒温晶体振荡器和一个与温度和电流传感器通信的I2C接口,以及一个板载EEPROM.该接口使客户能够改善振荡器已经非常出色的稳定性.
石英谐振器和单炉控制电路的进步使得大规模生产的烤箱控制晶体振荡器(OCXO)能够在商业温度范围内实现0.06ppb/天的老化速率和0.4ppb的温度稳定性.使用市售的环境传感器和微处理器可以进一步提高这些稳定性.VECTRON晶振公司的MX系列振荡器将数字电子设备嵌入振荡器外壳内,使用这种方法已经实现了微处理器校正稳定性至0.1ppb.下图显示了具有4ppb温度稳定性的OCXO,使用微处理器将其校正到小于0.3ppb.

图1-微处理器校正的OCXO(红色迹线),与未补偿的结果(蓝色迹线)相比提高了约10倍.

对于许多应用,板载微处理器校正方法就足够了;但是,在某些应用中,客户通过自己执行微处理器校正可以获得更好的结果.对于这些应用,Vectron提供我们的“系数校正振荡器”(CCXO)系列.此外,如果客户已在最终应用程序中安装了微处理器,则将CCXO石英晶体振荡器纳入系统可能会导致总材料成本降低.
CCXO使客户能够通过使用I2C接口执行微处理器校正.通过该接口,客户可以访问板载环境传感器,以数字方式控制频率,并访问存储在EEPROM中的测试信息.每个振荡器的特征在于温度室,并且每个测试温度下的频率误差,温度传感器和电流传感器的值存储在EEPROM中.石英晶振频率误差和温度传感器结果用于生成多项式函数的系数.

其中F是频率误差,T是温度传感器值.然后将这些系数存储在EEPROM中.
下面的框图和表格说明了校正振荡器和系数校正振荡器之间的实现和差异.

纠正了振荡器-嵌入在产品中的上行处理器

系数振荡器-具有I²C接口的客户系统中的上位处理器

以上两张图片是系数和校正振荡器的框图.在校正的振荡器中,微处理器嵌入在OCXO中.

图4-使用DDS和固定频率振荡器的备用配置可提高稳定性.

系数校正振荡器方法需要客户更多的设计工作来实现,但在最终应用中为客户提供更多的振荡器控制.除了频率与温度的好处之外,电流传感器还可以深入了解可用于多种用途的振荡器.在OCXO中,使用烘箱将晶振保持在恒定温度,同时改变周围环境温度.
电流表现出以下行为:
•稳态烤箱电流消耗与温度成反比.
•由于稳定烤箱所需的额外功率,气流增加时,固定温度下的电流消耗会增加.
•增加的气流可能会改变测量的频率与温度性能.
•当环境温度变化时,在达到新的稳态值之前会发生瞬态电流响应.
该行为可以提供对Oscillator的宝贵见解,允许客户将电流传感器用作以下指标:
•热稳定性
•如果电流与存储在EEPROM中的电流温度不相似,则会降低F(T)等式
最终,这些数据可用于创建一个新的两个独立变量关系F(I,T),其中F是频率误差,I是当前传感器值,T是温度传感器值.CCXO(MD-xx3系列))使客户有机会获得晶振性能的宝贵见解,并最终以更低的成本提高其最终应用的性能.与现成的校正振荡器相比,该解决方案需要更多的前期工作,但提供了改善性能的途径.

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