Продвинутые TCVCXO являются идеальными для приложений с малыми ячейками

Обзор китайский внешний USB ЦАП + усилитель для наушников XMOS U8 PCM5102 DAC & Amp (June 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Технология TCVCXO была разработана до такой степени, что она является жизнеспособным вариантом в приложениях, где раньше были только OCXO

Рост беспроводной связи и других устройств породил спрос на небольшие ячейки, иногда называемые фемтосотами, как способ удалить нагрузку с ячеек сотовой связи и перенести непосредственно в Интернет. До недавнего времени потребности в частотном управлении в небольших ячейках удовлетворялись OCXOs из-за необходимости в высокоточных, стабильных устройствах синхронизации.

Достижения в области технологий ИС и производства кристаллов привели к улучшению TCVCXO, которые размыли исторические различия между TCXO и OCXO. По мере того, как технология улучшилась, функциональность обоих типов осцилляторов затруднила для многих разработчиков определение того, какая технология подходит для конкретного приложения. Технология TCVCXO была разработана до такой степени, что она является жизнеспособным вариантом в приложениях, где раньше были только OCXO.

Технология TCXO

TCXO представляет собой управляемый напряжением кварцевый генератор с корректирующим напряжением, подаваемым на контакт управления напряжением. Это напряжение изменяется с температурой, чтобы вернуть номинальную величину. Это флуктуирующее напряжение реализует кристалл во всем частотном диапазоне спецификации. Любые связанные с кристаллом проблемы, такие как связанные режимы, не могут быть скорректированы и наложены на результирующую частотно-температурную кривую. Это делает проектирование и изготовление кристалла трудной и важной частью TCXO.

Большинство TCXO также требуют функции контроля напряжения. Это позволяет точно установить частоту, настройки для долгосрочного старения и возможность фазового блокирования устройства в других источниках. Кристальный генератор с регулируемой температурой (TCVCXO) с регулируемой температурой работает, настраивая емкость нагрузки, представленную кристаллу. Большинство требований к малым ячейкам включают опцию управления напряжением.

Технические требования к тонкостенным TCXO:

Как правило, небольшие ячейки требуют стабильности ± 0, 1 ппм в заданном температурном диапазоне. Одна из наиболее распространенных характеристик - от 0º до 80ºC с ± 5 ppm тяготения для функции контроля напряжения. Только в последние несколько лет кристаллическая технология улучшилась до такой степени, что можно было бы надежно компенсировать этот уровень. Существует ряд технических вопросов, которые следует учитывать при изготовлении этих кристаллов. Кристаллы для TCVCXO должны быть получены без возмущений с очень низкими характеристиками старения, а также с чрезвычайно низкими характеристиками гистерезиса.

На рисунке 1 показана частотная температура и характеристика гистерезиса для TCVCXO с малой ячейкой. До недавнего времени этот уровень производительности обычно был делегирован в область OCXO. Улучшенные полупроводники и оптимизированные конструкции кристаллов и производственные процессы позволяют TCXO конкурировать в области стабильности ± 0, 1-ppm. Эти устройства обычно являются TCVCXO. Для корректировки частоты для характеристик дрейфа и долговременного старения требуется напряжение коррекции.

Регулировка частоты обычно генерируется реализацией NTP, PTP (IEEE-1588). Эти TCXO имеют очень низкие скорости старения и очень линейные характеристики в отношении функции управляющего напряжения. Точная компенсация, низкий гистерезис, низкие скорости старения и низкое энергопотребление делают это устройство идеальным решением для приложений с маленькими ячейками. Эти устройства используют ток приблизительно 2 мА. Для OCXO для этого приложения потребуется около 100 мА тока для приложения. Размер, требования к электропитанию и время прогрева ставят традиционные OCXO в существенном невыгодном положении по сравнению с TCVCXO, предназначенными для этого приложения.

На рисунке 1 приведена характеристика частотной температуры и гистерезиса для TCVCXO с небольшой ячейкой.

Технология OCXO

Окисленные кварцевые генераторы (OCXO) обычно используются для высокоточных приложений с частотным управлением. Эта технология нагревает кристалл и связанную цепь осциллятора с верхней точкой поворота кристалла. На рисунке 2 показана часть верхней точки поворота, используемой в приложении OCXO.

На рисунке 2 показана верхняя точка поворота, используемая в приложении OCXO.

Кристаллы для этих генераторов изготавливаются таким образом, чтобы верхняя точка поворота находилась выше максимального заданного диапазона температур. Кристалл и связанные с ним схемы нагреваются до и поддерживают узкое температурное окно вокруг этой точки на кристалле, и устройство настроено на частоту при этой температуре.

OCXO имеет преимущество только в том, чтобы использовать кристалл в очень узком температурном окне, как правило, на пару градусов или меньше. Это значительно уменьшает вероятность возбуждения нежелательных режимов в кристалле. Напротив, TCVCXO электрически компенсирует характеристику кристалла. Это делает упор на качество кристаллов, используемых в этих приложениях.

Данные, приведенные в Таблице 1, взятые из коммерчески доступных, готовых OCXO и TCVCXO с мелкой ячейкой, указывают на различия, которые следует учитывать.

OCXO исторически имели преимущество с более низкой чувствительностью к небольшим изменениям стабильности при изменении функций управления напряжением до максимального или минимального значения. Полупроводники, используемые для TCVCXOs с малой ячейкой, имеют схему компенсации для этой функции. В дополнение к размерам меньшего размера, более низким потребностям и более быстрому времени стабилизации, TCVCXOs составляют часть стоимости OCXO, что делает их идеальным выбором для небольших ячеек.

Дэйв Кенни, вице-президент по машиностроению, Pletronics, www.pletronics.com