超高稳定度智能化晶振设计技术

在对恒温石英晶体振荡器(OCXO)工作原理及电路进行分析的基础上,采用智能化补偿(频率温度稳定度补偿和老化补偿)技术对OCXO频率漂移进行了补偿,并对补偿结果进行了实验测试。结果表明,智能化补偿的设计方案可实现10 MHz OCXO在小体积(36mm×27mm×13mm)、宽温度范围下超高稳定度(频率温度稳定度<±2.0×10-10(-40~+70℃),日老化率<±2.0×10-11/天)的性能指标要求。     

小型SC切恒温晶体振荡器的研制

论述了高稳定度、小体积恒温晶体振荡器 (OCXO)的热学结构设计和测温控温方法。采用 SC切三次泛音石英晶体谐振器作为振荡元件 ,利用 DS1 82 0作为温度探测器 ,以 PIC1 6 F84作为微控制器 ,通过 PID算法和脉宽调制技术 (PWM)对振荡电路进行温度调节与控制 ,以达到恒温目的。研制出体积为 40 mm× 40 mm× 1 4mm、频温特性达 1 0 -8的高稳恒温晶体振荡器     

一种用于TCOCXO的数据修调电路

采用VIS 0.15 pm BCD工艺设计了一款应用于温度补偿恒温晶体振荡器(TCOCXO)专用集成电路(ASIC)的数据修调电路.该数据修调电路由逻辑控制电路和一种电可擦可编程只读存储器(EEPROM)构成,主要功能是完成TCOCXO ASIC中温度补偿的控制及实现芯片的多模式工作.与通过模拟函数发生器实现的补偿方式相比,使用该数据修调电路实现的温度补偿方法可以实现更高的补偿精度和更小的芯片面积.通过该电路对TCOCXO ASIC进行调试与配置,搭载该ASIC的晶体振荡器在温度为-40～85℃时频率-温度稳定度可达±5×10-9.TCOCXO ASIC的测试结果表明,这种修调方法在减小芯片面积的同时可以实现更高精度的频率-温度补偿.     

优良短期稳定度10 MHz恒温晶振研制

分析了恒温晶振工作原理的基础上,提出了改善恒温晶振短期稳定度的方法。通过开展低噪声主振电路设计、高精度控温电路设计、精密双层恒温槽设计及合理选用关键元器件等具体措施,研制出具有优良短期稳定度的10 MHz恒温晶振,并对短期稳定度测试方法进行了研究。通过TSC5115短稳测试仪测试,该10 MHz恒温晶振短期稳定度达到了2×10-13/s,体积为65mm×65mm×35mm。     

34兆赫温度补偿晶体振荡器(TCXO)

载波300路主群信号编码设备要求时钟频率稳定度为±20×10~(-6)。但是,石英谐振器在宽温度(-40～ 70℃)范围内的频率相对偏移量为10~(-5)。为了满足钟频稳定度、设备小型化和开机快速工作的要求,我们对石英晶体振荡器采用温度补偿方法,使得34.368兆赫晶体振荡器的频率稳定度在环境温度(0～50℃)内达到10~(-6)的指标。下面对温度补偿晶体振荡器作一些简要叙述。     

高稳双层恒温晶振的设计

为了提高晶体振荡器的温频特性,设计了双层恒温高稳定度晶体振荡器。振荡器温控系统采用双层控温结构,通过多点加热和多点感温的方式,改进了恒温槽的设计,极大地改善了产品的频率温度稳定度。同时电路采用SC切晶体谐振器和Colpitts电容三点式振荡电路,提高了产品的短期频率稳定度。通过实际测试,该振荡器温度-频率特性和短期频率稳定度分别达到<±2E ^-10(-30~+70 ℃)和<1E ^-12/s的指标,均比同类产品提高1个量级以上,同时其老化率指标可达<5E ^-11/日。     

恒温温补石英晶体振荡器

提出了一种恒温温补晶振(OCTCXO)的实现方法,该OCTCXO由两部分组成:温度补偿晶体振荡器(TCXO)和恒温槽。TCXO放置在恒温槽中,恒温槽是一个负反馈自动控制系统,当环境温度小于恒温槽设定的温度时,OCTCXO相当于一个恒温晶体振荡器(OCXO);当环境温度大于恒温槽设定的温度时,恒温槽停止工作,整个OCTCXO的频率-温度稳定性由TCXO决定,由于OCTCXO最高工作温度与恒温槽设定的温度之间的温度区间很小,使得TCXO在该温度区间内的频率-温度稳定性得到较大的改善,从而提高OCTCXO的频率-温度稳定性。实验结果表明,该OCTCXO标称频率10 MHz,在-40～70℃温度范围内频率-温度稳定性为±1×10-7;最大功耗为1.15 W,常温工作时功耗为410 mW;体积为21.0 mm×13.0 mm×5.1 mm。     

一种高稳定恒温晶振的设计

为了满足对晶体振荡器频率稳定度的较高要求,设计了一种标频为10MHz的高稳定低相噪恒温晶体振荡器。通过分析晶体振荡器的短期稳定度,总结出改善短期稳定度的措施,并根据分析结果进行实际振荡电路的设计,然后借助ADS谐波平衡仿真工具,通过对电路参数的不断优化,最终得到理想的相位噪声仿真曲线并根据优化的最终参数指导设计出实际样品,测试结果表明,频偏在1Hz处的相位噪声为-108dBc/Hz,其1s处的阿伦方差可达1.1E-12,具有很高的稳定性。     

一种新型小尺寸微机补偿晶体振荡器

现代电子技术对电子器件的小型化和低功耗有着越来越高的要求,我们设计了一种以微处理器为核心的基于AT切晶体谐振器的小型微机补偿晶体振荡器(MCXO).它所有的器件采用贴片封装,用软件来代替部分硬件电路.补偿后频率温度稳定度为±4.7×10-7(-40～ 85℃),工作电压为3.3 V,消耗的功率约为50 mW.该振荡器为标准的DIP14封装, 其体积只有17.3 mm×9.5 mm×10 mm,它结构简单,造价低,开机即可正常工作,具有很强的竞争力.     

温度补偿式晶体振荡器

在无线电通信设备和电子仪器中,广泛使用各种晶体振荡器。对于那些频率稳定度要求在10~(-7)～10~(-9)数量级作为频率基准应用的场合,都采用高稳定度晶体振荡器。它选用高精度石英谐振器,并置于恒温槽中。虽然它的稳定度很好,但由于电路复杂,功耗大,体积重量也比较大,而且需要较长的预热时间才能得到给定的频率稳定度,因此,应用受到一定限制。而温度补偿式晶体振荡器的体积小,省电,具有比普通晶体振荡器频率稳定度高以及接通电源无需预热时间就能达到预期的稳定度等优点,受到越来越多的重视。     

一种高频低相噪晶体振荡器电路的设计

从李森模型出发,以100 MHz振荡器为例,详细介绍了一种高频低相噪晶体振荡器电路的设计思想和指导原则。考虑了振荡器中的几个关键电路的选用,并给出了电路原理图。采用ANSOFT SERENADE8.7进行计算机仿真得出电路的频谱、波形和相位噪声曲线图,并将其优化。根据仿真结果做出实际的电路,得出实测相位噪声为-154.97 dBc/Hz@kHz-、164.17 dBc/Hz@10 kHz。可以看出,该电路在低相噪方面有一定的特点。     

一种钽酸锂压控振荡器的设计与实现

该文使用具有低电容比、宽调谐范围的钽酸锂晶体设计了一巴特勒共基低相位噪声压控振荡器,此设计在寻求高有载品质因数QL的同时保持了振荡器的输出功率。使用的钽酸锂晶体的无载品质因数Q0约为1.24×103,其频率为10.727MHz。设计出的巴特勒振荡器QL≈33%Q0,输出功率约为11dBm。不加压控的情况下,实际测得该振荡器的相位噪声结果为-85dBc/Hz@10 Hz和-145dBc/Hz@1kHz。在此基础上,增加一变容二极管作为压控元件设计了钽酸锂压控振荡器,在2~10 V范围内,测得控制电压压控斜率约为86.6×10-6/V,相位噪声测试结果优于-82dBc/Hz@10Hz和-142dBc/Hz@1kHz,实现了具有宽调谐范围的低相位噪声钽酸锂振荡器的设计。     

基于皮尔斯振荡器的8MHz晶振电路设计

分析了石英晶体的等效模型和性能参数,设计了一款基于皮尔斯振荡器的8 MHz晶振电路,主要包括皮尔斯电路、使能控制及隔离电路、偏置电路和整形及电平移位电路.针对数字电路时钟为方波且数字电压域与模拟电压域不同的问题,设计了一个整形及电平移位电路,将晶体振荡器输出的正弦波整形成方波,且电路实现了双电压域工作.基于华宏0.11...     

16.384 MHz压控恒温晶体振荡器设计

设计了16．384MHz小型压控恒温晶体振荡器，通过修正变容二极管的非线性，改善了压控线性度，满足了用户要求。通过对恒温电路的零点漂移补偿，提高了温度稳定度，并通过对恒温槽结构的改进，提高了振荡器的温度特性和频率稳定度。     

基于orCAD／PSpice的晶体振荡电路设计仿真

通过对电容三点式振荡电路和石英晶体振荡器等效电路的计算分析,设计并改进了石英晶体振荡器电路。在OrCAD／PSpice环境中完成了电路的时域和频域仿真分析,对影响振荡电路起振特性的因素进行了探讨,进一步验证了PSpice电路仿真设计的合理性和可靠性。给出了发生电路的振荡、稳幅波形,测量了振荡周期和振荡频率,并与理论值做出比较。结果表明,设计的振荡电路波形好,振荡频率稳定,易于实现,可广泛应用于工程设计领域。     

浅谈锁相环电路中压控振荡器的分析与设计

本文先是进行了锁相环电路中LC压控振荡器的分析,然后进行了锁相环电路中压控振荡器的电路设计、相位噪声分析以及二次谐波滤波技术的应用,最后实际应用了设计的电路,并对应用的结果进行了分析.目的是为设计出性能更加优良的压控振荡器.     

一款高精度宽温度范围TCXO芯片的设计

本文基于SMIC 0.35μm标准CMOS工艺设计了一款高精度、宽温度补偿范围的温度补偿晶体振荡器（TCXO）芯片.利用函数发生电路产生符合f-T关系的五次多项式电压,电路产生电压与f-T特性表达式中的对应项相符合,求和电路可对各项系数进行单独调整.电路参数的调整范围使得大部分AT切石英晶体均适用于本设计.测试结果表明,在-40℃～105℃的温度范围内,TCXO频率稳定性达到±0.6ppm.     

神经网络曲线拟合在温补晶振上的应用

石英晶振作为重要的频率源器件,其频率稳定度至关重要。但温度对石英晶振的影响很大。传统的微处理器温度补偿晶振中在拟合曲线时算法简单,导致软件引起的误差较大。利用了神经网络算法在曲线拟合上的应用,拟合出补偿电压与温度之间的函数关系,微处理器根据温度传感器采集的温度控制AD芯片产生补偿电压,从而使压控振荡电路输出稳定的频率的目的。实验结果表明:温度在-10⁸0℃时,频率稳定度达到±0.35 ppm,比未补偿时提高了近20倍,比其他曲线拟合方法得出的效果要好。     

相位激光测距仪频率综合电路研究

本文以多频率测距的长距离相位激光测距仪电路为基础,提出了采用一只高稳定度标准频率晶体振荡器来直接进行频率综合的一种新电路。分析了该电路的优点、性能和技术指标。证明该设计方案切实可行。     

一种小型超低相噪恒温晶振的设计

该文分析了晶振超低相噪设计方法及影响因素,重点阐述了有载品质因数(Q)值、电路结构等对相噪的影响,并基于改进型的巴特勒振荡电路在小体积下进行了超低相噪恒温晶振的设计,对其主振电路、放大电路、稳压电路等进行了概要的分析。该文研制的100 MHz小型超低相噪恒温晶振体积达到20mm×20mm×10mm,相噪指标最优达到-168dBc/Hz@1kHz,达到了预期的研制目标。