高精度、低成本的0.2 ppm TCXO晶振控制芯片设计思路

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晶振作为电子设备的心脏是目前市场上最普遍使用的频率振荡器和时钟器件。各种电子设备中，从最简单的玩具、家电、钟表到复杂的计算机、手机、卫星导航和尖端的通讯、航空设备上都要大量用到晶振，据ABI的研究报告显示，约56%和34%的时钟器件被用于通讯和信息产业，剩下的用在消费电子等其他应用领域；预计时钟器件的总市场规模在2011年将超过57亿美金，其中通讯类应用将超过32亿美金。 目前，以高精度温补晶振（TCXO）的市场发展最为迅速，例如，采用高精度温补晶振的GPS手机的年增长率就超过30%，还有3G 手机，GPS照相机和汽车电子等发展迅速的市场。

国际电工委员会（IEC）将石英晶体振荡器分为四类，分别是普通晶体振荡（SPXO）、电压控制式晶体振荡器（VCXO）、温度补偿式晶体振荡（TCXO）和恒温控制式晶体振荡（OCXO）。具体的应用范围和相应的频率稳定度要求可参见表一所示。


频率范围1～60MHz。其中带普通集成电路的TCXO频率稳定度可达到±0.5～±2.5ppm， 主要应用是；移动电话、GPS导航定位、双向无线通信设备等；如果要求频率稳定度在0.5ppm以上，则需采用智能化时钟控制芯片的 TCXO 温补晶振,选择数字智能集成电路进行频率巍峨摁度的补偿,它通常用于电信传输设备的时钟基准。


恒温控制式晶振（OCXO），它是利用恒温槽使晶体振荡器或石英晶体振子的温度保持恒定，将由周围温度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器。在OCXO中，有的只将石英晶体振子置于恒温槽中，有的是将石英晶体振子和有关重要元器件置于恒温槽中，还有的将石英晶体振子置于内部的恒温槽中，而将振荡电路置于外部的恒温槽中进行温度补偿，实行双重恒温槽控制法。利用比例控制的恒温槽能把晶体的温度稳定度提高到5000倍以上，使振荡器频率稳定度至少保持在1x10-9（ppb量级）。


无锡爱睿芯电子有限公司针对目前TCXO温补晶振迅速发展的市场机遇，结合国内本土晶振生产厂家在生产制造方面的成本优势，开发了新一代低成本、高精度可编程控制的智能化温补时钟控制芯片及其生产测试方案。公司第一代基于世界首创的BIT@CLOCK全数字智能温补控制技术的GW8038温补控制芯片已经成功实现了高精度温补控制功能，最高频率稳定度在-40～85℃内达到0.1ppm，冷启动时间小于1秒，温度补偿稳定度达到了世界一流水平。