控制晶振适当频率是现阶段便携式设备的攻坚战

  在消费者享受着便携式智能产品带来的便捷与多功能体验时，作为设计者却面临巨大的难题，我都知道现在的便携式产品有个很致命缺陷，就是因为体积的局限性，电池的供能问题一直没有很好的解决办法。正常思维会有两种方案，1是开发在体积不变的情况储能更多的电池：2是优化电路设计，从而达到整体更低功耗。那么控制适当的石英晶振频率或将是这一方案可行性的关键。

  为什么这么说呢，我们可以拿振荡器在温度波动的情况下保持恒定工作频率的测试下，通过使用温度补偿晶振（TCXO）实现便携式设备正常性能的关键之一。晶体控制振荡器（XO）长期以来一直用于调节便携式设备的工作频率。但是，当环境温度变化时，它们的频率会发生漂移。通常，温度补偿晶体振荡器或TCXO用于消除（或至少限制）该频率变化。但是，仅仅认识到需要TCXO是不够的。设计人员必须指定器件的工作特性-包括温度范围和所需的补偿程度。但是，仅指定温度范围也是不够的。

  在理想状态下，我们可以指定温度范围在-55°C和+125°C之间的振荡器，以及+/-0.01PPM 的频率补偿，并且实际上使器件相应地执行。但是，现实世界受到物理和电力定律的限制，我们不能总是为给定的应用指定绝对完美的振荡器。这就是为什么设备设计工程师应该始终与振荡器供应商讨论他们的要求在设计过程的最早阶段。然后，他们可以准确地确定振荡器的实际运行方式，并相应地进行设计和规划。

  在其最简单的形式中，振荡器由放大器网络和相位校正网络组成。为了启动和维持振荡，电路周围的环路增益必须大于1，并且信号的相移必须等于2n pi.gif-872字节，其中n是整数，例如0,1,2或3。相位校正网络包括石英晶体，通常在复阻抗平面的电感部分中起作用。当以这种方式操作时，晶体被称为负载电容形式。石英晶体表现出优异的相位补偿特性，因此是可接受的频率确定装置。然而，设计者必须应对温度变化时频率漂移的趋势。

  也许解决频率漂移超过温度变化困境的最佳方法是利用补偿网络。补偿网络包括耦合到振荡器电路的反馈路径中的无功分量的温度感测设备。该组件修改输出频率。虽然这样的网络会有所帮助，但即使补偿技术成熟，它也会使问题复杂化。必须增加振荡器尺寸以适应这些额外组件。功耗略有增加，因为组件也会消耗功率。有两种主要类型的频率补偿网络; 第三种类型是前两种的杂交。这些方法中的每一种都值得考虑。了解振荡器设计的这些方法将有助于设备设计人员在指定TCXO晶振时做出明智的决定。

  目前的晶振行业水平来说，没有一种可用的技术可以补偿所有温度范围内的所有晶体;在给定温度范围内的补偿程度受到振荡器设计选择的限制。设计师仍然需要为给定的应用选择最实用的方法。通常，较窄的温度范围为良好的频率补偿提供了机会，而较宽的温度范围则产生较大的频率偏差。温度范围在-20和+70C之间，易于管理; -40至+85C之间的温度范围更难以管理，但仍然是实用的。在这些范围内可以补偿频率的程度由振荡器制造商使用的补偿技术确定。在石英晶体振荡器中保持恒定的工作频率对于正常运行的便携式电子设备至关重要。由于这些振荡器的性能会受到温度变化的不利影响，因此设计人员必须依赖频率补偿。