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电路设计->信号产生电路图->信号发生电路图->经典晶振温度补偿电路分析

经典晶振温度补偿电路分析

作者:dolphin时间:2017-09-19浏览次数:249

经典晶振温度补偿电路分析

温补晶振TCXO的频率温度补偿电路有很多种,大的来说就有数字补偿和模拟补偿,模拟补偿又分为3/5次方曲线补偿和3/5阶段式补偿(Panasonic称为台形发生器),还有间接补偿和直接补偿之分。下图是一个经典而简洁的温度补偿电路,属于模拟间接补偿、3段式补偿。
R3,R4分压后作为VC1加到变容二极管的阴极(从电压来说是高电压端),作为变容二极管的高电压端偏置。同时也可以通过这2个电阻对晶振频率进行微调。
RT1,RT2,RT3,R1,R2,R3电阻网络的输出电压VC2加到变容二极管的阳极(从电压来说是低电压端),RT1,RT2,RT3,是负温度系数热敏电阻,其阻值随温度变化,因此vc2也会随温度变化,变容二极管的电容也就随温度变化,进而使晶振的输出频率随温度变化。
晶体的频率温度特性大致是个三次方曲线,这是数学上的说法。观察晶体的曲线,可以发现常规的AT切晶体曲线可以近似用三段折线代替,低温段(约-5度以下)是正斜率,中温段(约-5~+60度)为负斜率,高温段(约+60度以上)为正斜率。使用3个热敏电阻分别对此3段进行补偿。
RT1,RT2,RT3的阻值是不同的,分别对应低温,中温和高温段补偿。下面定性说明如何实现补偿。
在低温段,RT2,RT3的阻值变得很大,定性分析时以致我们可以把该支路的作用忽律,仅来看Rt1的作用:
温度升高—>RT1阻值减小-àVC2电位升高à变容管的电压差减小à变容管的电容增大à晶振频率减小,因此RT1导致的晶振频率变化与温度变化是负相关的,这与晶体频率在低温段的正斜率曲线正好形成补偿作用,调整RT1和R1的值有可能出现较完全的补偿。
同理,也可对中温段和高温段分析得出同样的结论。


图中Vref是一个稳定的电压基准,温度系数要<100PPM/度,一般由晶振内部的稳压器件提供。



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