原创 恒温晶振--频率稳定度,预热时间,功耗

恒温晶振(OCXO; KO系列) 对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术: 将晶体置于恒温槽内，通过设置恒温工作点，使槽体保持恒温状态。

>>>>  原理

传统的温度控制方法是通过开关设备来调整温度，类似于厨房烤箱。OCXO是用电路控制(Oven Control Circuit)温度。内部恒温箱(Oven)可以把稳定度控制的非常严格。恒温箱内装有一个石英晶体振荡器(Oscillator)或者石英晶体谐振器和外围振荡电路。当热敏电阻或其它温度传感器设备（Temp Sensor）检测到温度变化时，会产生误差电压。误差电压被反馈到控制电路后，增加或减少功率的输出。从而实现更高的频率稳定度。

（图1：OCXO内部图）

不同的应用领域有特定的要求，OCXO可以在恶劣环境下不受外界温度影响，达到稳定的输出频率。广泛应用于精密仪器，遥控遥测通信，雷达，电子对抗，导航等。对于精密测距，高速目标跟踪，外层空间通信系统中要求低相噪的晶振。

石英晶体有多种切割方式，最常见的是AT切。AT切割曲线图(图2)有两个转折点，分别为LTP和UTP。dF/dT值越小，表明随着温度变化，频率的变化越小，从而频率稳定性高。

（图2：AT切割温度曲线图）

SC切割(也叫应力补偿切割)可以实现更高的精度，从而拥有更好的噪声性能，高Q值，低老化率，优异的频率稳定性。对振荡电路的不稳定敏感度较低，不易受到热应力和机械应力的影响。对于OCXO而言，UTP点重要，因为LTP在25℃以下。图3的横坐标为温度，纵坐标为频差。对比可见，在转折点TP处，SC晶片频率误差更小。因此SC有更好的温度稳定性。

（图3：AT和SC切割的UTP点）

>>>>地位

OCXO比时钟振荡器，压控晶振，温补晶振有更优秀的稳定性和频率。OCXO在晶振的频率控制方面处于顶端。如果对频率源有更高的要求，则需要选择原子钟: 

OCXO需要较长的预热时间。随着运行状态的稳定，耗电量也会稳定。25℃室温下开机，SC切割晶体会比最终稳定频率低20ppm，AT切会比最终频率高60ppm。图4说明了SC切割晶片比AT切能在较快的时间内达到稳定工作的状态。

（图4：AT/SC切预热时间）

>>>>功耗

OCXO的内部恒温箱与时钟振荡器，压控振荡器，和温补振荡器相比较，功耗更高，不适合使用电池。OCXO在预热期间，功率可能达到2~4瓦。当达到25℃时，功耗可能会降低到0.7~1.5瓦。恒温箱需要更多的功率去维持设定的温度。功率会随着温度的升高而降低。影响OCXO的功耗的因素有以下：恒温箱的尺寸，设定的温度，隔热量等。