如何读懂TCXO的参数＆如何选择？

时间： 2024-04-19 来源：EPSON（爱普生）微信公众号

技术问答

[ 概述 ]：

TCXO(Temperature compensation Xtal Oscillator) 温度补偿晶振是一种可以提供全温度范围内高精度频率输出的有源振荡器，多用于对频率精度要求高的场景，如智能手机、GPS、无线通讯模块、微机站（FemtoCell）等。本文详细介绍了TCXO 的原理和主要参数，便于读者理解和器件选择。

[ 温度补偿功能 ]：

TCXO 内部集成了一个固定频率的AT 型水晶振动子，因为水晶的材料特性，振动子具有确定的温度-频率特性，同时也因为这个特性，使得晶振在受温度的影响的时候，频率会随温度的变化而变化。

1）晶体的温度-频率特性和负载特性

图-1：晶体温频特性图

晶体的频率输出除了受温度影响还随负载的变化而变化：减小负载电容，频率变快；增大负载电容，频率变慢。

图-2：晶体负载特性图

2）晶体的温度补偿原理

晶体在实际工作的时候同时受到两种作用的影响，温度补偿的原理就是利用了这两种特性，设计出补偿回路，以温度这个参数为纽带将负载和温度带来的变化量联系在一起。两种作用同时作用并互补。基本回路如下：

图-3：基本温度补偿回路

通过温度补偿回路的作用将温度带来的频率偏差进行补偿和修正，得到下图所示效果：

红色曲线是晶体的温度-频率曲线，虚线是以温度传感器为基准的负载电容变化带来的频率偏差曲线，两条曲线叠加合并为绿色的频率曲线，这就是晶体温度补偿后的频率特性曲线，可以实现温度范围内高精度的频率输出。

[ TCXO 基本参数 ]：

了解TCXO基本参数，对于选择合适型号有重要作用。下面分别对各项参数进行说明。

1. Frequency tolerance（F_tol）：

TCXO在常温（+25 °C +/-2 °C）条件下的频率偏差值，表明产品初始频偏及离散性。

2. Frequency / temperature coefficient（Fo-Tc）：

对应工作温度范围，温度带来的最大频率偏差，这是衡量TCXO 温度补偿功能的重要指标。这个指标也是区分精度等级的标准。

3. Frequency slope vs. Temp：

用于衡量TCXO 补偿后的温度频率特性，单位温度变化量对应的频率变化大小。部分应用如GPS 对该参数要求较高。

4. Frequency / Load coefficient (Fo-Load)：

负载频率特性，负载在额定条件下变化带来的频偏偏差。

例如，+/-0.1ppm @ 10k Ω//10pF ±10% each。

5. Frequency / Voltage coefficient (Fo-Vcc)：

供电电压变化带来的频率偏差。

例如，+/-0.1ppm @ VCC=2.8V ± 0.14V。

6. Frequency aging (f_age) ：

一般给出标准使用条件下首年的老化数据。

7. Output level (Vpp) ：

输出波形的幅度，根据接口模式的不同而不同。

目前输出支持CMOS，正弦，削顶正弦等模式。

8. Symmetry (SYM) ：

波形占空比。

9. SSB Phase noise (L(f)) ：

相位噪声。

评价频率源(振荡器)频谱纯度的重要指标。

TCXO spec parameter introduce

TCXO: 6 items for product selection

Product Search with detailed datasheet,

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https://www5.EPSONdevice.com/en/

TCXO description explain

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