Greenray紧凑型振荡器T75-T57-LG-24.0MHz的高稳定性和低功率需求

Greenray紧凑型振荡器T75-T57-LG-24.0MHz的高稳定性和低功率需求

多年来，制造商一直在寻求提供一种在紧凑封装中提供紧密稳定性的振荡器。恒温晶体振荡器（OCXO）具有出色的稳定性，但对于便携式应用，尤其是要求苛刻的军事应用，OCXO封装可能太大，并且可能需要过多的电池供电。

Greenray晶振新型T75系列TCXO（温度补偿晶体振荡器）满足了对高稳定性性能、紧凑封装和低功耗的需求。
任何振荡器的核心都是晶体。新的T75系列TCXO采用姐妹公司的AT Strip晶体
Statek公司，该公司提供了比普通圆形空白晶体明显的优势。
AT Strip水晶非常坚固，可以承受非常高的冲击和振动水平。这种晶体的特殊版本可以承受高达100000克的冲击，使其非常适合在智能弹药等恶劣环境中使用。该晶体的典型g灵敏度在最坏轴（即Z轴）上为2.5 x 10-9/g，在x轴和Y轴上小于2 x 10-10/g。

G灵敏度可以在Z轴上进一步提高到大约3 x 10-10/G，从而最大限度地减少稳定性和冲击和振动对相位噪声的影响。这对于在冲击、加速度和振动下依赖一致性能的便携式和机载应用非常重要。使用g灵敏度较低的晶体的缺点是老化性能会略有下降。
使TCXO更接近OCXO稳定性的限制因素之一是晶体扰动。扰动是在特定温度下发生的孤立事件，通常只发生在几度以上，导致晶体的频率跳跃高达百万分之几（ppm）。

所有晶体本身都有扰动——重要的是它们的数量和大小。在制造过程中，随着温度的变化，扰动是非常可重复的。关于晶体扰动的起源，有很多理论，包括坯料应力、清洁度和离开晶体的颗粒物质。
Greenray与Statek合作，将AT Strip扰动显著减少到通常小于1 x 10-7，以允许对温度稳定性进行精确补偿，精确到±2 x 10-7。重要的是，在温度上每两度测试一次紧密稳定性TCXO温补晶振，以确保扰动不超过规范。

AT条状晶体的设计也提高了老化性能。TCXO的长期老化非常好，通常远低于1ppM/年，预计在10年内达到3ppm或更低。40MHz TCXO的长期老化示例如图1所示。

Greenray紧凑型振荡器T75-T57-LG-24.0MHz的高稳定性和低功率需求

为了提高TCXO的性能，Greenray采用了模拟温度补偿。与使用数字补偿相比，这对短期稳定性和相位噪声的影响较小，尽管数字补偿可以产生非常稳定的单元，但也会导致频率跳跃，从而在系统级别造成严重破坏，从而导致锁定问题和噪声问题。

Greenray专有的模拟补偿具有五阶多项式曲线拟合的特点。一个简单的解释方法是，补偿的阶数越高，沿着温度曲线可以补偿的点就越多。这一点很重要，因为晶体在温度下不会遵循完美的曲线拟合。换言之，五阶补偿将产生比三阶补偿更稳定的石英晶体振荡器，因为它可以解释晶体的更多不稳定性。

这使T75能够在-20至+70°C的温度范围内提供±0.2ppM的稳定性，在-40至+85°C的范围内提供。3ppM的稳定度，在-55至+90°C范围内提供+1ppM的平稳度。这些稳定性比通过使用热敏电阻补偿或三阶补偿获得的典型TCXO性能严格得多。最严格的稳定性选项的收益率没有那么高，因此选择更典型的稳定性（如±0.5ppM或±1.0ppM）具有成本优势。图2是补偿振荡器的频率与温度的关系示例

模拟补偿也提供了出色的短期稳定性。TCXO的典型性能小于3 x 10-10，采样周期为0.1秒和1.0秒。这种性能在温度范围内保持一致，在相同的采样率下，出现了一些高达2x10-9的孤立现象。温度可调高至2°C/分钟，而不会显著降低性能。

T75系列TCXO提供三态选项或参考电压选项。三态功能打开和关闭输出，但允许振荡器继续运行，最大限度地减少TCXO的稳定时间。该功能对测试功能很有用，当多个单元同时运行时，可以一次轻松地测试一个部件，这在电信和通信系统中是典型的情况。三态通过“HI”或浮动输入启用，通过“LOW”0V输入禁用。
参考电压是一种内部调节的电压输出，可用于偏置TCXO的电气频率控制（EFC）端口，并将装置设置在标称频率上。+3.3V装置的电压输出为+2.4VDC（典型），+5.0V装置的输出为+4.3VDC（典型的）。

TCXO石英晶振可以通过指定的EFC电压进行调整，或通过用参考电压（VREF）偏置EFC（参考图3）进行调整，或者中心频率可以由Greenray内部设置，而不能由客户进行调整。EFC输入对于喜欢随时间重新校准TCXO的客户来说是有利的。一些通过软件和D/a转换器使用电气调节来偏置输入，而另一些则只使用简单的电位计分压器来调节单元的外部电压。

如果装置的电源电压非常稳定，则可以使用分压器（见图4）。但是，建议使用此方法时要小心，因为电源电压的任何不稳定性都可能直接输入到EFC端口，从而导致稳定性随温度变化。该装置通常使用EFC功能调整±5ppM，因此相对较小的电压变化会显著移动频率。

Greenray紧凑型振荡器T75-T57-LG-24.0MHz的高稳定性和低功率需求

Greenray高性能TCXO包含一个低噪声ASIC振荡器，该振荡器可以将+3.3V或+5.0V CMOS方波或0.8Vp-p削波正弦波输出到10kohm/10pF负载中。该贴片晶振振荡器的削波正弦波版本在25MHz下获得小于2mA的非常低的输入功率。CMOS版本也非常低，在25MHz时小于4mA。这两个部分都解决了对极低输入功率的需求，以延长电池寿命。

TCXO设计用于10MHz至50MHz的频率范围，典型的相位噪声图如图5所示。振荡器还具有可变晶体驱动的独特功能，以优化温度补偿和相位噪声。

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7x5mm T75系列采用定制的表面安装陶瓷封装（见图6），可密封保护单元的有源集成电路，并允许零件在非常恶劣的环境中使用，包括高湿度或潮湿以及极端温度变化。通过使用密封晶体，可以确保可重复的低老化性能。

陶瓷封装和IC作为一个组件来优化生产，单独封装和密封的晶体作为零件制造的最后一步安装在外部。这个过程

T75系列有源晶振TCXO的关键特性包括：
●频率从10到50MHz
●+3.3和5.0VDC的电源电压
●低功耗-低至2mA
●温度稳定性低至±0.2ppM
●低老化-10年内<3ppM
加速度灵敏度低至3x10-10/g
●承受高冲击和振动
T75系列TCXO非常适合：智能弹药，移动接收器，机载通信，移动仪器，微波接收器，电信第3层，无线通信
优化了定制，并允许在10.0MHz和50.0MHz之间选择任何频率。