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石英晶体振荡器的温度补偿原理

      石英晶体振荡器自身的频率变化形象地表示了石英晶体振荡器输出频率与温度的关系(即晶振自身频率变化曲线),同时勾画了一条与实曲线变化趋势相反的虚曲线,这样将虚实两条曲线叠加,得到的就是一条较平滑的直线。

  石英晶振自身振荡的频率变化趋势与补偿电压引起的频率变化趋势相反,起到了补偿作用;这样,经过UK补偿电压补偿后的振荡输出频率就会稳定在一个固定频率值附近,可得到较理想的输出频率。通过对石英晶体振荡器输出频率变化量的补偿,改善它的频率一温度特性,使其在整个温度范围内频率偏移尽可能小,输出一个稳定的频率信号。

  对晶振进行温度补偿,需要对其进行在线测量实验。将系统置于高低温恒温实验箱中,以10℃为间隔选取一系列补偿温度点,测得在-20~+85℃的振荡电路输出频率值;将常温下的频率值作为频率标准,并同各个温度点的频率值进行比较;温度补偿时,在每个温度点下通过改变振荡电路控制电压值,将输出频率调制到标称频率,并记录该电压值。微处理器将测量出的补偿控制电压值和温度值的数字量写入EEPROM对应单元,之后微处理器将当前温度值与测量程序中存入EEPROM的“电压-温度”表格中的数据进行比较,得到相应的模拟温度控制电压,送至压控振荡器,控制输出频率在要求的温度范围内,误差趋近标称频率。

      将温度补偿系统置于高低温实验箱中,可测得不同温度下的输出频率变化量△f(△f为测得的实际频率值与标称频率值之间的差值),以及此温度下对应的补偿电压UK。10 MHz AT切石英晶振温度补偿前频率变化量与温度的关系曲线和10MHz AT切石英晶振补偿电压与温度的关系曲线两者的变化趋势相反,从而起到补偿作用。为了更好地描述输出频率的变化趋势,引入了△f/f(相对频率变化量)来描述频率变化关系。

      补偿后不同温度下对应的输出频率变化量在-20~+85℃补偿后,晶振的输出频率变化量在±7 Hz浮动,与补偿前比较,其输出频率变化量大大减小,从而有效地减小了频率偏移,起到了很好的补偿效果。

信息来自:钽电容  陶瓷电容  二、三极管  晶体振荡器
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