試析SC切恒溫晶振老化特性補償方法

高新麗

摘 要：隨著科技的快速發展，為了使恒溫晶振能夠長期穩定的運轉，經過長時間的研究發現，通過SC切10MHZ可以有效的改善老化的補償算法，它能夠精準的分析出老化相關數據以及制作切之可行的實現方案。簡言之，就是通過微處理器建立晶振工作時間軸，在某一個時間段內（根據實際情況設定）對恒溫晶振加以老化特性補償，從而將誤差控制在一定范圍內。本文將會首先針對小型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。

關鍵詞：晶振；老化；算法；優化

隨著通信技術在近些年的迅猛發展，各大企事業單位對晶振的各項指標要求越來越高，特別是穩定性方面，其中老化補償和優化已經成為晶振行業的重中之重要研究的內容，大量的實踐結果表明，通過SC切10MHZ恒溫晶振作為優化對象來分析老化數據并且制作預測模型，不僅操作簡單，而且優化效果也能夠達到預期。

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。當溫度發生突變時，諧振器會產生新的應力，在非線性耦合的條件下必然會產生頻偏，該現象稱為過沖。當OCXO開機時，溫度會在瞬間從室溫上升到拐點溫度，從而產生大的熱過沖，需要延遲幾分鐘才會穩定下來，而SC切隨恒溫槽達到穩定后便會立刻恒定下來。由此可見，SC切晶體相對于AT晶體而言開啟特性要優良，并且抗輻射性能也要更加優越。具體參數如下表（表1）所示。

如果采用AT切石英晶體，很難通過手動調到拐點溫度，并且波動性大，熱穩定性也相對較差。

二、老化補償的具體算法和建立時間軸

（一）具體算法

當前有很多種老化補償模型，但是絕大多數公式繁瑣，影響因素頗多，很難落地實施。經過檢測得出，SC切10MHZ晶振老化預測模型公式為：長期老化（LHY）=第一月老化（LHM）*老化系數。通過以往大量的實踐結果表明，這個公式與老化曲線在大多數情況下無法完全擬合，補償量無法完全抵消晶振老化漂移量，但是有個好處就是操作簡單，并且可以數倍提高老化特性指標，這將會在某種程度上優化老化特性。

（二）建立時間軸

觀察發現，基于恒溫晶振二次上電對老化偏移會產生較小影響，業界人士通常會將其忽略不計。通常是采用等時間間隔（兩天或者三天為主）一次性老化補償恒溫晶振。微處理器從晶振老化補償模式激活后首次上電開始計時，經過之前設定好的補償時間間隔后進行老化補償，與此同時存儲當前補償量以及次數。這樣一來不管掉電多久，待重新上電后微處理器會自動讀取該存儲位置的補償次數以及補償量，同時輸出該補償量，從而繼續后面的老化補償。

三、軟件設計

一般而言，軟件工作分為時間軸模塊、系統初始化模塊、老化預測算法模塊、步進輸出模塊等。具體如下圖（圖1）所示。

我們從這個設計流程中可以清楚的看到，當晶振初始化工作后，通信模塊會在第一時間處于待觸發狀態，并且發送相關命令給到微處理器，微處理器收到命令后會做出快速反應開始自動調試。值得注意的是，每次上電軟件務必根據參數設定自動判定是否激活老化補償，如果未激活，PWM輸出固定值，切忌老化補償。激活后，軟件時間軸開始運行，微處理器在一定的時間段內輸出相應的老化補償數據，與此同時保存當前的補償量和的時間起始點以及間隔時長。

四、結語

綜上所述，隨著科技的大力發展，相關研究人員發現在設計以及生產恒溫晶振的過程中，通過有效搜集晶振長期老化特性數據可以準確預測出該設備能否長期穩定的運轉，并且由此組建與之相應的老化模型。數據表明，業界人士根據老化模型進行合理反向補償可以將恒溫晶振的老化率在原有基礎上提高一倍甚至更多，從而祈禱優化老化指標的作用。除此之外，設置該方案參數非常的靈活，在批量生產以及后期應用過程中，可以實時調整補償量和時間，補償效果會更好，從而更好的滿足客戶的個性化需求。

參考文獻：

[1] 閻玉英，趙富.SC切恒溫晶振老化特性補償方法[J].無線電工程，2014.