恒温晶振(OvenControlledCrystalOscillator,OCXO)是一种高精度频率基准,本质上是一个小型电子系统。OCXO与驯服晶振(GPSDO)、铷原子钟一样重要,而且性价比更高,用途也更加广泛。随着5G应用普及,OCXO的需求快速上升,一个5G小基站至少需要一个OCXO,而宏基站可能需要超过十个OCXO。
技术特点
恒温晶振(OCXO)是装在“恒温箱”的石英晶体振荡器,它利用恒温槽使石英晶体谐振器(quartzcrystal)的温度保持恒定,将周围温度变化对振荡器输出频率的影响降低到最小。
由于采用了专门的保护电路和保护措施,OCXO具有超低短期稳定性(-dBc),老化率非常低(每年0.05-0.5ppm),其性能不受外界温度、重力和振动等因素的影响。但是,任何降低、改变热量的因素都将导致恒温槽的核心温度漂移,使OCXO达不到标称频率稳定度的要求。
为了进一步提高频率稳定度,采用双层恒温设计的双层恒温石英振荡器(DOCXO)应运而生,其温度稳定度在-40至85°C范围内可以达到±0.1ppb;-10至70°C范围内可以达到±0.05ppb;日老化指标可达0.05ppb;24小时累计时间误差为2.16μs,实现了与铷原子钟同等的稳定度。
由于OCXO出色的短期稳定性,业界还在其基础上外加驯服制造出性能接近原子钟的驯服晶振(GPSDO)。即不破坏OCXO晶振短期稳定性的前提下,以GPS/BDS接收机输出的秒脉冲信号为参考,通过信号追踪环路校正补偿恒温晶振(OCXO)的频率偏移,把OCXO晶振的输出信号从10^?7量级驯服到10^?12级别。
但是,OCXO晶振本质上是一个小型电子系统,涉及晶体振荡电路、电源电路、热流设计等复杂的系统技术。因此,OCXO必须使用多层板,必须有系统布线考虑,控制热传导、热瞬变,以及热流。不妥当的PCB布线可能由于附近元器件的发热,导致恒温槽核心温度过热,使频率稳定性衰退。
关键参数
OCXO晶振的主要没参数有标称频率、频率精度、频率稳定度、频率老化、功耗、工作温度等。
图2.恒温晶振典型参数
(1)尺寸(Dimension):晶振的外形大小,区分SMD和THT两种安装形式。
(2)标称频率(MHz):这是晶振输出的基准频率,也称频点。如果该频点与应用不符合,用户可向晶振厂家订制专门的频点。
(3)电源电压(VCC):晶振工作必须的电压,一般为3.3V/5V/12V。
(4)工作温度(OperaTIngtemp.range):振荡器能正常工作。其频率及其他性能均不超过规定的允许偏差的温度范围。
(5)频率精度(frequencytolerance):这是按规定条件,在+25°C基准温度下测试,晶体振荡器的频率相对于其标称值的最大允许偏差,即(f-f0)/f0,单位为ppm。
(6)频率稳定度(Frequencystability):也称温漂,指输出频率相对于温度的漂移。按规定条件要求,在规定温度范围内晶体振荡器输出频率的最大变化量相对于温度范围内输出频率极值之和的允许频偏值,即±(fmax-fmin)/(fmax+fmin),单位为ppm。
(7)输出功率(OutputPower):施加规定电压和规定负载下,振荡器消耗的电能,用电压和消耗电流的积表示,单位为dBm。
(8)输出电压(正弦波):施加规定的电压和负载,在规定的时间内达到稳定后,用RF表测得的有效值或用示波器测量电压峰-峰值后换算的有效值。
(9)谐波失真:用不希望的信号频谱分量和有用信号频率的谐波关系描述的非线形失真。
(10)稳定时间(settleTIme):在+25°C下,以通上电源60分钟后的频率为基准来调整频率偏差至指定偏差以内所需的时间。
(11)相位噪声(PhaseNoise):是指信号功率和噪声功率的比率(C/N),是表征频率颤抖的技术指标。在对预期信号既定补偿处,以1Hz带宽为单位来测量相位噪声。
(12)年老化率(Aging/year):晶体振荡器输出频率随时间的变化,通常用一年为单位的频率来量度,单位为ppm。
应用趋势
OCXO主要用途为通信基站、智能电网、测试及量测设备,以及雷达、制导等*事和宇航等领域,并不断向小型化、高精度、高可靠、低功耗技术方向发展。
封装上,OCXO由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变,这大大缩小了器件体积。在高精度和高稳定度上,一些厂家已经采用双层恒温设计,开发出双层恒温石英振荡器(DOCXO)。
对于一些更高精度的导航应用,引入GPS驯服信号的驯服晶振(GPSDO)具有优良的短、中、长期信号稳定度,性能可与原子钟媲美,并有可能取代细分市场中的OCXO应用。
晶体晶振滤波器应用领域
台湾嘉硕TSTTAI-SAW深圳联系电话-
台湾嘉硕科技成立于年11月,主力产品为表面声波(SAW)元件(主要包含射频表面声波滤波器、中频表面声波滤波器及表面声波共振器等)、体波(BAW)石英元件(主要包含石英振荡晶体、石英滤波器、石英振荡器、压控石英振荡器、石英压控/温度补偿振荡器等)及其相关模块,应用领域涵盖卫星数位广播、移动电话及基地台、无线区域网路、卫星定位、无线蓝牙、车用遥控器、胎压感测器等3C商品。
台湾嘉硕科技之经营团队涵盖摩托罗拉通信零件部门及国内知名相关科技产业,具备丰富通信零件设计与实务经验,创业伙伴有感于国内频率元件之需求过度仰赖进口而缺乏自主性,造成通信产业主要零组件掌握在国外厂商之窘境,长期竞争力因而受限,因而创立以提供中、高频表面声波频率元件之台湾嘉硕科技,并于年6月增加销售体波石英元件相关产品,于年投资TFE(Wu-Xi),增加OCXO产品线,落实通讯产品之完整解决方案,期望成为客户最佳频率元件之伙伴。
产品:
RFSAWFilters射频声表滤波器
IFSAWFilters声表面波滤波器
SAWResonators声表谐振器
SAWDuplexer双工器
SAWOscillators锯齿振荡器
VCSO压控振荡器
CrystalResonators晶体谐振器
Crystalfilter晶体滤波器
CrystalOscillators晶体振荡器或石英振荡器
VCO压控振荡器
VCTCXO压控温补晶振
OCXO恒温晶振
HiQSAW高品质滤波器
晶振的功能是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。
每个单片机系统里都有晶振,全程是叫晶体震荡器,在单片机系统里晶振的作用非常大,他结合单片机内部的电路,产生单片机所必须的时钟频率,单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的,晶振的提供的时钟频率越高,那单片机的运行速度也就越快。
电脑周边电子配件
主板:14.MHZ、24.、25MHZ、27MHZ、32.KHZ;显示器:8M/14.18MHZ、12.MHZ、24.MHZ、28.MHZ;硬盘:23.MHz,28.MHz;光驱:33.MHz,16.MHz,18.MHz;键盘:6.MHz;鼠标:6.MHz,12.MHz,24.MHz;摄像头:12.MHz;蓝牙:16.MHz;无线WIFI:25.MHz,2.5G/3G(40.MHz,44.MHz)网络传输ADSL:12.MHz,35.MHz,50.MHz
消费类电子
电视:4.MHz,3.MHz,12.MHz。
DVD:16.MHz,27.MHz。
功放:4.MHz,7.MHz,12.MHz。音响:4.MHz,7.MHz。机顶盒:27.MHz,13.MHz,54.MHz。遥控器:E,4.,MHz,32.KHz。空调:4.MHz,4.MHz。小家电(厨房类等):4.KHz,6.MHz,4.MHz,32.KHz。玩具游戏类(遥控)/游戏机:6.MHz,27.MHz,27.MHz,49.MHz,12.MHz,24.MHz,10.MHz,8.MHz,48.MHz。PMP、MP4:27.MHz,12.MHz,24.MHz。照相机、摄像机:27.MHz,54.MHz,36.MHz。
应用通讯方面
固定3.MHz无绳10.MHz,10.MHz,10.MHz,10.MHz,13.MHz,32.KHz小灵通:19.2MHz,手机MTK方案TCXO:27.MHz,24.MHz,26.MHz无线蓝牙、GPS、RF(2.4G)汽车倒车雷达、导航:16.MHz,12.MHz,26.MHz对讲机:21.MHz,21.7MHz
主板上晶振
晶振,相连的芯片,频率时钟,晶振时钟芯片:14.MH实时晶振南桥:32.KHKBC:32.KH网卡晶振网卡芯片:25.MHz
声卡晶振声卡芯片:24.MH显卡晶振显卡芯片:27MH读卡器晶振读卡器芯片:12MHz
主板上最重要的晶振是实时晶振和时钟晶振,实时晶振给南桥提供振荡频,主板上几乎所有的频率都是以时钟晶振为基础的。如果它们损坏主板不能正常工作。晶振的作用:与时钟芯片、声卡芯片、网卡芯片、显卡以及其它芯片组成振荡电路是全板上最重要的时钟信号产生源。
工业自动化、智能化、工业控制
银行金融系统/加密狗/税控系统/远程抄表系统/测试仪器/超声波:
50.MHz,3.MHz,48.MHz,4.MHz,12.MHz,50.MHz,10.MHz,8.MHz,6.MHz;安防类:13.MHz,24.MHz,12.MHz
医疗仪器:仪器仪表、千分尺、卡尺、深测等汽车电子:油控系统/遥控/GPS/倒车雷达/测试胎压/车载音响等同时还应用到门禁系统、可视电话/对讲门、小区智能化控制系统、保健功能产品(血压计、电子秤、按摩仪等)
有源无源晶振频率的应用
光端机
25MHZ(无源是49s,有源是)、65.MHZ、74.25MHZ、80MHZ、85MHZ、MHZ、MHZ、MHZ、.5MHZ、MHZ、MHZ
音响数字效果器
12.MHZ、16.MHZ、8MHZ、24MHZ
音频类产品
插件晶振使用2x6封装12M、24M、32.K,
贴片晶振使用封装或封装16M、26M、32M,
贴片封装的32.K等
安防(摄像头,报警器)
32.KHZ、24MHZ、25MHZ、27MHZ、37.MHZ、45MHZ、48MHZ、50MHZ、54MHZ、74.25MHZ、MHZ、MHZ、MHZ
蓝牙耳机
16MHZ、26MHZ、32.KHZ
车载(前后置摄像头-导航)
27MHZ*19.2MH
对讲机
19.2MHZ(温补)、24MHZ、26MHZ(温补)
时钟
32.KHZ
嵌入式设计
7.MHZ、12MHZ、24MHZ、24.MHZ、25MHZ、27MHZ、14.18、48MHZ、32.KHZ
手机
32.KHZ、26MHZ
有源晶振的常用频率
1MHZ、2MHZ、2.MHZ、3MHZ、3.MHZ、3.MHZ、4MHZ、5MHZ、6MHZ、7.MHZ、8MHZ、10MHZ、11.MHZ、12MHZ、12.MHZ、13.56MHZ、14MHZ、14.MHZ、14.18MHZ、15MHZ、16MHZ、16.MHZ、18MHZ、、20MHZ、22MHZ、22.MHZ、24MHZ、24.MHZ、25MHZ、26MHZ、27MHZ、27.MHZ、28.MHZ、30MHZ、32MHZ、32.MHZ、32.KHZ、33MHZ、33.33MHZ、33.MHZ33.3MHZ36MHZ、37.MHZ、40MHZ、44MHZ45MHZ、48MHZ、50MHZ、52MHZ、54MHZ、60MHZ、64MHZ、65MHZ、65.MHZ、70MHZ、72MHZ、74.25MHZ、75MHZ、80MHZ、85MHZ、90MHZ、96MHZ、MHZ、MHZ、MHZ、MHZ、.5MHZ、MHZ、MHZ
无源晶振的常用频率
3.MHZ、3.MHZ、4MHZ、5MHZ、6MHZ、7.MHZ、8MHZ、10MHZ、11.MHZ、12MHZ、12.MHZ、13.56MHZ、14MHZ、14.MHZ、14.18MHZ、15MHZ、16MHZ、16.MHZ、18MHZ、20MHZ、22MHZ、22.MHZ、24MHZ、24.MHZ、25MHZ、26MHZ、27MHZ、27.MHZ、28.MHZ、37.MHZ、30MHZ、32MHZ、32.MHZ、32.KHZ、33MHZ、33.MHZ、37.MHZ、40MHZ、45MHZ、48MHZ、50MHZ