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Oscillateurs TCXO

Les TCXO (oscillateurs à quartz compensés en température) sont utilisés dans les conceptions qui requièrent une meilleure stabilité de température que celle offerte par les oscillateurs XO ou VCXO. Les oscillateurs TCXO atteignent une stabilité de moins de 1 ppm par rapport à un quartz typique de 30 ppm.

Une large gamme d'options de stabilité de température est disponible dans les TCXO, de 5 ppm à 50 ppb. La taille des oscillateurs TCXO varie de la plus petite de 2 x 1,6 mm à la plus grande, y compris les dispositifs TH utilisés dans les applications militaires.

Le facteur clé à prendre en compte lors de la sélection d'un TCXO est la plage de températures de fonctionnement. La plage la plus courante est de -20 à 70 °C, et de -40 à 85 °C particulièrement à faibles tolérances.


Comment fonctionnent les TCXO ?


Les oscillateurs TCXO utilisent un réseau de compensation qui détecte le changement de fréquence sur une température et crée une courbe presque inverse. Cela permet de faire revenir le TCXO à la fréquence nominale. L'autre erreur constatée est la stabilité indiquée, par exemple, 1 ppm sur -20 à 70 °C, ce qui signifie que l'erreur de valeur nominale ne doit pas être plus élevée sur cette plage de températures.

L'un des premiers types de compensation TCXO était la &147compensation directe&148;. Ces dispositifs utilisaient un réseau de composants pour modifier la charge capacitive sur le quartz et déplacer la fréquence à mesure de sa modification naturelle avec la température. L'autre type est la méthode indirecte : les premiers modèles utilisaient des thermistances, ce qui créait une tension dépendante de la température. Cela permettait de piloter un varactor dont la capacité modifiait la fréquence du quartz.

De nos jours, un CI permet de modifier la tension du varactor, et le test en petits paliers de température permet de confirmer la correction (en raison des différences dans la courbe du cristal). Ces types sont dénommés TCXO analogiques et sont recommandés pour les applications d'horloge GPS/GNSS ; en raison des petits décalages en fréquence par changement de °C, ils permettent de garder la boucle GPS verrouillée à mesure que la température change.

Des TCXO à commande numérique sont également disponibles, et ceux-ci ont tendance à se répartir sous des solutions plus compactes et économiques. Ces oscillateurs utilisent des convertisseurs analogique-numérique (ADC) internes pour surveiller la température, mais suivent le changement de température en étapes numériques liées à la valeur de l'ADC.
Ces types ne sont pas appropriés pour les solutions GNSS en raison des sauts de fréquence sur la température.


VCTCXO - oscillateur à quartz à compensation de température à tension contrôlée


Les oscillateurs VCTCXO sont dotés des mêmes caractéristiques que les TCXO, mais avec en plus une fonction contrôlée par tension pour permettre un réglage précis de la fréquence en sortie. Les VCTCXO se différencient par un patin de contrôle de tension (VC) dans l'oscillateur. Cette entrée requiert une tension analogique fonctionnant pour contrôler le varactor à l'intérieur et fait partie d'un PLL externe permettant de contrôler la fréquence du VCTCXO.

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