恒溫晶體振蕩器簡稱恒溫晶振,英文簡稱為OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator),是利用恒溫槽使晶體振蕩器中石英晶體諧振器的溫度保持恒定,將由周圍溫度變化引起的振蕩器輸出頻率變化量削減到最小的晶體振蕩器。OCXO是由恒溫槽控制電路和振蕩器電路構成的。通常人們是利用熱敏電阻“電橋“構成的差動串聯放大器,來實現溫度控制。
恒溫晶振電路圖(一)
恒溫晶振的加熱恒溫電路,目前廣泛使用的是模擬直流放大式,如下圖所示,以運放LM358為控制核心。
RT1、R1、R2、R3組成差分電橋,差分電壓經運放放大后控制晶體管的加熱電流。
Q1、Q2組成達林頓復合管,提高電流放大倍數。主要功耗在Q2上。
R5將運放輸出的電壓轉化為晶體管基極的電流,不可過大或過小。
Q3、R6組成限流電路,限制加熱電路的最大電流。最大電流估算為0.6V/1.2歐姆=0.5A。超過此電流時,R6上的壓降使Q3導通,從而泄放掉過多的基極電流,使晶體管的電流不再升高。此限流電路較簡單,但最大電流會隨著Q3晶體管的溫度變化。
R6電阻需要滿足一定的功率耗散要求,估算為0.5x0.5x1.2=0.3W,考慮到長期高溫工作及功率預留,功耗應當至少在1W以上。
恒溫晶振電路圖(二)
如圖所示是由A1的三個門、四個電阻、調諧電容和一塊晶體所構成簡單的晶體振蕩器電路。 晶體振蕩電路 在圖中,其中A1和晶體諧振子SJT及電容組成4069kHz的方波信號。將開關置1點,送至A2,經A2的二分頻后,獲得2048kHz振蕩信號;將開關置于3點,送至A3,經A3的二分頻后,獲得128kHz振蕩信號。調諧電容C1和C2,可使頻率準確的調諧在中心頻率上。 由晶體SJT連接在A1的輸入和輸出端之間,用以提供反饋回路,在晶體的基頻上
在圖中,其中A1和晶體諧振子SJT及電容組成4069kHz的方波信號。將開關置1點,送至A2,經A2的二分頻后,獲得2048kHz振蕩信號;將開關置于3點,送至A3,經A3的二分頻后,獲得128kHz振蕩信號。調諧電容C1和C2,可使頻率準確的調諧在中心頻率上。
由晶體SJT連接在A1的輸入和輸出端之間,用以提供反饋回路,在晶體的基頻上產生振蕩。
恒溫晶振電路圖(三)
這個簡單又廉價的晶體振蕩器由74LS04的兩個門及外圍元件組成,電路如圖3所示:
電阻R1和R2將兩個反相器F1、F2偏置在線性范圍內,并由晶體SJT提供反饋回路,其在晶體的基頻上產生20MHz振蕩頻率,然后由反相器F3送至由74LS74構成的D型觸發器進行分頻。若要進行二分頻或四分頻、八分頻等,則需遵循2n分頻規律(n為級數)。n=1,則21=2分頻,即將20MHz經A1=分頻電路后,Q1輸出10MHz;若四分頻,n=2,則22=4分頻, 即將20MHz經A1、A2四分頻電路后,Q2輸出5MHz;若進行三分頻,當f第三個脈沖過后,Q1=1,Q2=1,這時Q1ˉ=0, Q2ˉ=0,或非門HF1輸出為1,至R端復位,將Q1、Q2復位為00,結果經A1、A2三分頻后,Q2輸出約6.7MHz;若需五分頻,當計數為5時,Q1Q2Q3=101,即Q1ˉ=0, Q3ˉ=0, 或非門HF2輸出為1, 將Q1、Q2、Q3復位為000,結果Q3輸出4MHz頻率。
明確輸出狀態由D決定,而輸出狀態的翻轉則由CP來控制這一點,則可產生多種適合自己需要的頻率。
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