广泛用于GPS/GNSS设备的微型TCXO振荡器

广泛用于GPS/GNSS设备的微型TCXO振荡器

TCXO继续广泛用于频率控制应用由于其频率稳定性和低成本,在本文中,首先了解TCXO晶振技术趋势和TCXO振荡器的一些要求用作GPS接收器的主要定时参考,对于微型尺寸的设计考虑因素TCXO的表现非常出色,独一无二的包装设计的模式,以实现生产力还介绍了,而且外观和它的外观电气性能最终会绝缘. TCXO的技术趋势传统的模拟TCXO采用了电阻器热敏电阻网络，带有几个无源元件实施，因此很难缩小规模热敏电阻不适合集成.

用于蜂窝的完全集成的CMOS模拟TCXOIC电话和其他应用程序,它是在一个设计采用嵌入式EEPROM的1.0-μmCMOS工艺温度稳定性优于+/-2.5ppm在-30至85℃之间,芯片面积仅为2.38x1.93mm2,这项工作开始驱动石英晶体振荡器制造商缩小TCXO模块设计的尺寸不断,今天,TCXOIC芯片领域可以采用110nmCMOS,尺寸减小到1x1mm2以下过程中,一个1.6x1.2mm的TCXO模块在-30℃下,温度稳定性优于+/-0.5ppm到85℃很受欢迎,虽然1.6x1.2毫米TCXO适用于大多数商业应用,市场仍在寻求更小的规模可穿戴设备,过去20年TCXO模块的小型化,表1显示该区域已显着减少7.0×5.0mm至1.2×1.0mm,小型化率为由于先进的TCXO，在面积方面约为1/30左右IC设计.

另外,设计和实施超小尺寸石英芯片也是一大挑战适用于TCXO晶体振荡器模块,石英晶体振荡器制造商通常使用斜面石英芯片来捕获中心区域的振动能量减少效果串联电阻(ESR)满足负性能力TCXO IC提供的电阻(-R),图1中绘制了TCXO的小型化趋势,推导出小型化率将略有下降未来由于微小石英芯片的设计挑战陶瓷封装的工艺能力.

PLGR(精确轻量级GPS接收器)是最广泛使用的接收器美国军方通常花费大约2,000美元,对于目前,许多移动设备都有GPS可以获得比PLGR和100倍的卫星水平只需要增加不到5美元的移动成本设备,有竞争力的成本使移动设备内置的GPS功能在全球范围内也在不断提升推动对微型温补晶振的需求很高稳定性能,准确定位,图2显示了标准GPS接收器建筑,在RF前端,它包括放大器,滤波器和A-D转换器,天线收到了GPS信号和卫星产生的噪声,然后RF前端将RF信号从RF传输到IF(中频)通过混频器,滤波器和A-D转换器,IF通常在2-20MHz的范围内基于接收器设计.

在基带阶段,IF到基带混频器移除载波频率并保留原始二进制码由卫星产生,校正器将石英晶体噪声倍增由PRN代码的复制品发出的信号,乘以的值是由积分器总结,因此,我们可以找到所有可能代码的所有集成的总和结果dealys并看到特征三角校正一旦校正器正确对齐,就达到峰值输入信号,NCO的正确频率(数控振荡器)是关键获得强大的修正峰值及其性能将由本地振荡器主导,为了保持在弱势期间有足够的修正峰值信号采集,本地振荡器(通常是TCXO在消费者GPS)频率的准确性和稳定性优秀的GPS/GNSS最重要的因素之一性能.

在GPS接收器中首次修复的时间,温度补偿晶振需要频率不确定度为±2.0ppm±0.5ppm超温确保GPS信号可以检测,同时,时域时钟稳定(即漂移率,rAVAR)和相位噪声也会影响GPS接收器检测GPS信号的能力,该时钟稳定性差会导致灵敏度差和大位置错误,而且,如果GPS接收器面对石英晶振频率突然变化明显,可能会错过卫星信号和位置信息也将被删除,通过使用这种TCXO实现优秀的可行性GPS/GNSS的频率稳定性和相位噪声接收器应用,微型作品呈现出来减少可穿戴设备足迹设计的潜力设备,用于改善电流的优化解决方案消费是下一个挑战.