TCXO温补晶振基础知识详解
TCXO温补晶振基础知识详解
TCXO（温度补偿晶体振荡器）是电子设备中常用的一种精密时钟源，其性能直接影响到设备的稳定性和可靠性。本文将从工作原理、内部结构、性能参数、封装形式、输出信号类型和电源要求等方面，全面介绍TCXO的基础知识。
TCXO（Temperature Compensated Crystal Oscillator）是一种温度补偿晶体振荡器。与普通晶体振荡器不同，TCXO内部包含一个补偿网络（热敏电阻），该网络能够感知环境温度的变化，并调整施加在晶体上的电压，以抵消温度变化对频率的影响，从而保持频率的稳定。
标准TCXO温补晶振内部结构图
性能参数
精度性能
TCXO的温度性能远优于普通晶体振荡器。普通晶体振荡器的频率稳定性在常温下为±10ppm或更大，温度频率精度为±20ppm乃至更大。而TCXO在常温25°C时的精度可达到±1.5ppm甚至更小，温度稳定性范围从±0.1ppm到±2.0ppm，精度提升可达10到40倍。
功耗
由于需要额外的补偿电路，TCXO的功耗通常大于普通振荡器，成本也相对较高。此外，TCXO在启动后需要一段时间（可能是100ms或更长）才能达到稳定状态，具体时间取决于设计。
封装形式
TCXO可以根据设计需求和用户要求提供多种封装形式。常见的封装方式是在小型印刷电路板上构建电路，然后将电路板安装在板状金属封装中。由于晶体本身是密封的，因此整个TCXO封装的密封性要求并不高，大多数应用中甚至不需要密封。目前，TCXO的贴片封装尺寸最小可以做到SMD1612（1.6×1.2），常规尺寸包括SMD1612、SMD2016、SMD2520、SMD33225、SMD5032、SMD7050、SMD1409等。插件封装则以DIP14（20×12）系列为主。
输出信号
TCXO常见的输出信号类型包括削峰正弦波和CMOS信号。此外，还有少量TCXO提供LVDS、LVPECL、HCSL、CML等差分信号输出。其中，削峰正弦波输出具有非谐波抑制、电磁干扰减少、温度稳定性好、相位噪声好、低功率、频率稳定性好等优点。如果需要正弦波输出，必须在设计初期就选择正弦波输出方式，但这会限制可选范围。
削峰正弦波输出波形（在正弦波的波峰上削峰，其波形更接近方波CMOS）
电源要求
TCXO的实际功率要求取决于具体设备。市场上主流的供电电压采用3.3V，功耗可能低至2.0mA。如果使用1.8V电源供电，功耗可以进一步降低。削峰正弦波输出的功耗通常低于CMOS输出，而差分信号输出则功耗较高。