試析SC切恒溫晶振老化特性補(bǔ)償方法

高新麗

摘 要：隨著科技的快速發(fā)展，為了使恒溫晶振能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)SC切10MHZ可以有效的改善老化的補(bǔ)償算法，它能夠精準(zhǔn)的分析出老化相關(guān)數(shù)據(jù)以及制作切之可行的實(shí)現(xiàn)方案。簡(jiǎn)言之，就是通過(guò)微處理器建立晶振工作時(shí)間軸，在某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)（根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定）對(duì)恒溫晶振加以老化特性補(bǔ)償，從而將誤差控制在一定范圍內(nèi)。本文將會(huì)首先針對(duì)小型SC切恒溫晶振的具體研制方法，然后闡述其使用原理和方法，希望能夠得到一些借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：晶振；老化；算法；優(yōu)化

隨著通信技術(shù)在近些年的迅猛發(fā)展，各大企事業(yè)單位對(duì)晶振的各項(xiàng)指標(biāo)要求越來(lái)越高，特別是穩(wěn)定性方面，其中老化補(bǔ)償和優(yōu)化已經(jīng)成為晶振行業(yè)的重中之重要研究的內(nèi)容，大量的實(shí)踐結(jié)果表明，通過(guò)SC切10MHZ恒溫晶振作為優(yōu)化對(duì)象來(lái)分析老化數(shù)據(jù)并且制作預(yù)測(cè)模型，不僅操作簡(jiǎn)單，而且優(yōu)化效果也能夠達(dá)到預(yù)期。

一、合理選擇振蕩電路和元件

就目前而言，振蕩電路采用的是HC-49U型、74HCU04芯片SC切三次泛音諧振器。當(dāng)溫度發(fā)生突變時(shí)，諧振器會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力，在非線性耦合的條件下必然會(huì)產(chǎn)生頻偏，該現(xiàn)象稱為過(guò)沖。當(dāng)OCXO開(kāi)機(jī)時(shí)，溫度會(huì)在瞬間從室溫上升到拐點(diǎn)溫度，從而產(chǎn)生大的熱過(guò)沖，需要延遲幾分鐘才會(huì)穩(wěn)定下來(lái)，而SC切隨恒溫槽達(dá)到穩(wěn)定后便會(huì)立刻恒定下來(lái)。由此可見(jiàn)，SC切晶體相對(duì)于AT晶體而言開(kāi)啟特性要優(yōu)良，并且抗輻射性能也要更加優(yōu)越。具體參數(shù)如下表（表1）所示。

如果采用AT切石英晶體，很難通過(guò)手動(dòng)調(diào)到拐點(diǎn)溫度，并且波動(dòng)性大，熱穩(wěn)定性也相對(duì)較差。

二、老化補(bǔ)償?shù)木唧w算法和建立時(shí)間軸

（一）具體算法

當(dāng)前有很多種老化補(bǔ)償模型，但是絕大多數(shù)公式繁瑣，影響因素頗多，很難落地實(shí)施。經(jīng)過(guò)檢測(cè)得出，SC切10MHZ晶振老化預(yù)測(cè)模型公式為：長(zhǎng)期老化（LHY）=第一月老化（LHM）*老化系數(shù)。通過(guò)以往大量的實(shí)踐結(jié)果表明，這個(gè)公式與老化曲線在大多數(shù)情況下無(wú)法完全擬合，補(bǔ)償量無(wú)法完全抵消晶振老化漂移量，但是有個(gè)好處就是操作簡(jiǎn)單，并且可以數(shù)倍提高老化特性指標(biāo)，這將會(huì)在某種程度上優(yōu)化老化特性。

（二）建立時(shí)間軸

觀察發(fā)現(xiàn)，基于恒溫晶振二次上電對(duì)老化偏移會(huì)產(chǎn)生較小影響，業(yè)界人士通常會(huì)將其忽略不計(jì)。通常是采用等時(shí)間間隔（兩天或者三天為主）一次性老化補(bǔ)償恒溫晶振。微處理器從晶振老化補(bǔ)償模式激活后首次上電開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)之前設(shè)定好的補(bǔ)償時(shí)間間隔后進(jìn)行老化補(bǔ)償，與此同時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)前補(bǔ)償量以及次數(shù)。這樣一來(lái)不管掉電多久，待重新上電后微處理器會(huì)自動(dòng)讀取該存儲(chǔ)位置的補(bǔ)償次數(shù)以及補(bǔ)償量，同時(shí)輸出該補(bǔ)償量，從而繼續(xù)后面的老化補(bǔ)償。

三、軟件設(shè)計(jì)

一般而言，軟件工作分為時(shí)間軸模塊、系統(tǒng)初始化模塊、老化預(yù)測(cè)算法模塊、步進(jìn)輸出模塊等。具體如下圖（圖1）所示。

我們從這個(gè)設(shè)計(jì)流程中可以清楚的看到，當(dāng)晶振初始化工作后，通信模塊會(huì)在第一時(shí)間處于待觸發(fā)狀態(tài)，并且發(fā)送相關(guān)命令給到微處理器，微處理器收到命令后會(huì)做出快速反應(yīng)開(kāi)始自動(dòng)調(diào)試。值得注意的是，每次上電軟件務(wù)必根據(jù)參數(shù)設(shè)定自動(dòng)判定是否激活老化補(bǔ)償，如果未激活，PWM輸出固定值，切忌老化補(bǔ)償。激活后，軟件時(shí)間軸開(kāi)始運(yùn)行，微處理器在一定的時(shí)間段內(nèi)輸出相應(yīng)的老化補(bǔ)償數(shù)據(jù)，與此同時(shí)保存當(dāng)前的補(bǔ)償量和的時(shí)間起始點(diǎn)以及間隔時(shí)長(zhǎng)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科技的大力發(fā)展，相關(guān)研究人員發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)恒溫晶振的過(guò)程中，通過(guò)有效搜集晶振長(zhǎng)期老化特性數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出該設(shè)備能否長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且由此組建與之相應(yīng)的老化模型。數(shù)據(jù)表明，業(yè)界人士根據(jù)老化模型進(jìn)行合理反向補(bǔ)償可以將恒溫晶振的老化率在原有基礎(chǔ)上提高一倍甚至更多，從而祈禱優(yōu)化老化指標(biāo)的作用。除此之外，設(shè)置該方案參數(shù)非常的靈活，在批量生產(chǎn)以及后期應(yīng)用過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)調(diào)整補(bǔ)償量和時(shí)間，補(bǔ)償效果會(huì)更好，從而更好的滿足客戶的個(gè)性化需求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 閻玉英，趙富.SC切恒溫晶振老化特性補(bǔ)償方法[J].無(wú)線電工程，2014.