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如何保持TCXO和OCXO晶振在高温下的稳定表现

来源:http://www.dgkjly.com 作者:帝国科技 2019年02月14
    想象一下,在一个只有一个信号塔的偏远地区,当无线基础设施发生故障时除了拨打紧急电话之外别无他法,失败可能是由同步和定时问题引起的,因为每个新一代无线通信的使用要求都会变得更高,对于TCXO晶振的要求也变得更高.
    当需要精确的稳定性时-就像无线基础设施设备一样-设计人员经常转向TCXO有源晶振(温度补偿振荡器)和OCXO晶振(烤箱控制振荡器).这些振荡器设计用于在温度变化时提供更好的频率稳定性.高温和高温变化是造成振荡器不稳定的主要原因.然而,TCXO晶振和OCXO晶振很难在额定工作温度高于+85°C时找到,通常被认为是工业应用的上限.
    85°C可能看起来很高,但在当今更密集的操作环境中,系统机箱中的环境温度会迅速升高.例如,电信和网络设备在密集的热环境中运行.这些系统中的许多系统使用主动冷却-无刷直流风扇,这是最常用的-将温度保持在规定的工作范围内.
    服务器与主机系统中的电子组件相比,具有较低MTBF的这些冷却风扇仍然不是故障安全的并且可能由于多种原因而发生故障.由于存在这种风险,因此了解关键组件(例如为系统提供心跳的石英晶体振荡器)在故障条件下的行为方式非常重要.
    为此,我们推动了各种有源晶振的极限,测量超出额定工作范围的稳定性.我们测试了额定温度为+85°C的TCXO器件并将其推至+125°C,并测试了额定温度为+85°C,最高温度为+105°C的OCXO.以下图表显示了在这些较高温度下性能下降的结果.在每次测试中,我们将MEMS振荡器(用绿线表示)与来自不同供应商的石英振荡器进行比较,所有这些都在同一类别中且具有相同的温度额定值.为了使比较更容易,每个器件的值在+85°C时从它们的频率开始,从同一点开始.
上图显示了五个工业级TCXO器件在+85°C至+125°C的频率稳定性
    温补晶振和恒温晶振用于需要高稳定性频率参考的蜂窝基站等应用.由于可能存在冷却系统故障,因此在此类事件中使用能够承受高温并保持系统功能的定时解决方案非常重要.除了持久的故障条件外,OCXO和TCXO晶振的扩展温度操作可以使系统更加强大和可靠,或根本不需要冷却风扇.
    由于5G基础设施部署在密度较大且控制较少的位置,因此在高温和其他恶劣条件下的恢复能力在下一代通信系统中变得越来越重要.由于振荡器在高温下“保持凉爽”,定时技术可提供安装在恶劣环境中的设备所需的稳健性.

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