廣泛用于GPS/GNSS設(shè)備的微型TCXO振蕩器

TCXO繼續(xù)廣泛用于頻率控制應(yīng)用由于其頻率穩(wěn)定性和低成本,在本文中,首先了解TCXO晶振技術(shù)趨勢(shì)和TCXO振蕩器的一些要求用作GPS接收器的主要定時(shí)參考,對(duì)于微型尺寸的設(shè)計(jì)考慮因素TCXO的表現(xiàn)非常出色,獨(dú)一無(wú)二的包裝設(shè)計(jì)的模式,以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力還介紹了,而且外觀和它的外觀電氣性能最終會(huì)絕緣.TCXO的技術(shù)趨勢(shì)傳統(tǒng)的模擬TCXO采用了電阻器熱敏電阻網(wǎng)絡(luò),帶有幾個(gè)無(wú)源元件實(shí)施，因此很難縮小規(guī)模熱敏電阻不適合集成.

用于蜂窩的完全集成的CMOS模擬TCXOIC電話和其他應(yīng)用程序,它是在一個(gè)設(shè)計(jì)采用嵌入式EEPROM的1.0-μmCMOS工藝溫度穩(wěn)定性優(yōu)于+/-2.5ppm在-30至85℃之間,芯片面積僅為2.38x1.93mm2,這項(xiàng)工作開(kāi)始驅(qū)動(dòng)石英晶體振蕩器制造商縮小TCXO模塊設(shè)計(jì)的尺寸不斷,今天,TCXOIC芯片領(lǐng)域可以采用110nmCMOS,尺寸減小到1x1mm2以下過(guò)程中,一個(gè)1.6x1.2mm的TCXO模塊在-30℃下,溫度穩(wěn)定性優(yōu)于+/-0.5ppm到85℃很受歡迎,雖然1.6x1.2毫米TCXO適用于大多數(shù)商業(yè)應(yīng)用,市場(chǎng)仍在尋求更小的規(guī)模可穿戴設(shè)備,過(guò)去20年TCXO模塊的小型化,表1顯示該區(qū)域已顯著減少7.0×5.0mm至1.2×1.0mm,小型化率為由于先進(jìn)的TCXO，在面積方面約為1/30左右IC設(shè)計(jì).

另外,設(shè)計(jì)和實(shí)施超小尺寸石英芯片也是一大挑戰(zhàn)適用于TCXO晶體振蕩器模塊,石英晶體振蕩器制造商通常使用斜面石英芯片來(lái)捕獲中心區(qū)域的振動(dòng)能量減少效果串聯(lián)電阻(ESR)滿足負(fù)性能力TCXO IC提供的電阻(-R),圖1中繪制了TCXO的小型化趨勢(shì),推導(dǎo)出小型化率將略有下降未來(lái)由于微小石英芯片的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)陶瓷封裝的工藝能力.

PLGR(精確輕量級(jí)GPS接收器)是最廣泛使用的接收器美國(guó)軍方通?；ㄙM(fèi)大約2,000美元,對(duì)于目前,許多移動(dòng)設(shè)備都有GPS可以獲得比PLGR和100倍的衛(wèi)星水平只需要增加不到5美元的移動(dòng)成本設(shè)備,有競(jìng)爭(zhēng)力的成本使移動(dòng)設(shè)備內(nèi)置的GPS功能在全球范圍內(nèi)也在不斷提升推動(dòng)對(duì)微型溫補(bǔ)晶振的需求很高穩(wěn)定性能,準(zhǔn)確定位,圖2顯示了標(biāo)準(zhǔn)GPS接收器建筑,在RF前端,它包括放大器,濾波器和A-D轉(zhuǎn)換器,天線收到了GPS信號(hào)和衛(wèi)星產(chǎn)生的噪聲,然后RF前端將RF信號(hào)從RF傳輸?shù)?/span>IF(中頻)通過(guò)混頻器,濾波器和A-D轉(zhuǎn)換器,IF通常在2-20MHz的范圍內(nèi)基于接收器設(shè)計(jì).

在基帶階段,IF到基帶混頻器移除載波頻率并保留原始二進(jìn)制碼由衛(wèi)星產(chǎn)生,校正器將石英晶體噪聲倍增由PRN代碼的復(fù)制品發(fā)出的信號(hào),乘以的值是由積分器總結(jié),因此,我們可以找到所有可能代碼的所有集成的總和結(jié)果dealys并看到特征三角校正一旦校正器正確對(duì)齊,就達(dá)到峰值輸入信號(hào),NCO的正確頻率(數(shù)控振蕩器)是關(guān)鍵獲得強(qiáng)大的修正峰值及其性能將由本地振蕩器主導(dǎo),為了保持在弱勢(shì)期間有足夠的修正峰值信號(hào)采集,本地振蕩器(通常是TCXO在消費(fèi)者GPS)頻率的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性優(yōu)秀的GPS/GNSS最重要的因素之一性能.

在GPS接收器中首次修復(fù)的時(shí)間,溫度補(bǔ)償晶振需要頻率不確定度為±2.0ppm±0.5ppm超溫確保GPS信號(hào)可以檢測(cè),同時(shí),時(shí)域時(shí)鐘穩(wěn)定(即漂移率,rAVAR)和相位噪聲也會(huì)影響GPS接收器檢測(cè)GPS信號(hào)的能力,該時(shí)鐘穩(wěn)定性差會(huì)導(dǎo)致靈敏度差和大位置錯(cuò)誤,而且,如果GPS接收器面對(duì)石英晶振頻率突然變化明顯,可能會(huì)錯(cuò)過(guò)衛(wèi)星信號(hào)和位置信息也將被刪除,通過(guò)使用這種TCXO實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的可行性GPS/GNSS的頻率穩(wěn)定性和相位噪聲接收器應(yīng)用,微型作品呈現(xiàn)出來(lái)減少可穿戴設(shè)備足跡設(shè)計(jì)的潛力設(shè)備,用于改善電流的優(yōu)化解決方案消費(fèi)是下一個(gè)挑戰(zhàn).