无论外界的温度是怎样变化,恒温晶振的输出频率都能保持高度稳定。恒温晶振的核心是一个恒温槽。晶体被放置在槽体中,控制电路会不断监测温度,并通过加热电阻元件维持在设定的工作点。

通常这个工作点选在晶体温度特性曲线的转折点附近,那里的频率随温度变化最小。由于温度保持恒定,晶体的固有频率几乎不会随外界环境改变,从而实现极高的频率稳定度。
恒温晶振的优点
- 温度稳定性最佳:在不同晶振类型中,OCXO的温度稳定性最强。
- 相位噪声低:由于电路设计精密,短期稳定性好,非常适合通信和雷达等对相位噪声敏感的应用。
- 可选SC切割晶体:SC切晶体具有应力补偿和热瞬变补偿特性,开机特性优良,长期老化小,抗加速度和抗辐射性能突出。

恒温晶振的缺点
- 功耗较大:恒温槽需要加热,功耗明显高于普通晶振。
- 体积偏大:相对于TCXO、普通时钟振荡器等,OCXO封装空间要求更高。
- 预热时间长:通常需要约5分钟才能稳定进入工作状态。
与其它晶振的对比
- XO普通晶振:体积小、成本低,但受温度影响大。
- TCXO温补晶振:通过电路补偿温度漂移,性能比XO好,但仍有限。
- OCXO恒温晶振:通过物理恒温槽消除温度影响,稳定度远高于前两种。
- 原子钟:更高精度,但体积大、成本极高。
应用领域
恒温晶振的高稳定性使它广泛应用于对频率和时间要求极高的领域:
- 通信设备:交换机、SDH传输设备、5G基站等,用来保证网络同步。
- 导航定位:GPS接收机需要极其精确的时钟才能解算高精度位置。
- 科研仪器:频谱分析仪、示波器等需要稳定参考源,避免测量误差。
- 军工与航天:在恶劣环境下,恒温晶振依然能保持稳定运行。数字电视和广播:用于信号调制解调和同步。
恒温晶振选择
贴片SMD:
- 9.7 × 7.5 mm
- 14.3 × 9.3 mm
直插DIP:
- 20.3 × 13.2 mm
- 20.3 × 20.3 mm
- 25.4 × 25.4 mm
- 36.2 × 27.2 mm
- 50.8 × 50.8 mm
输出波形
- True Sine准正弦波:适合对谐波和噪声要求较高的精密应用。
- HCMOS方波输出:常用于数字电路系统,易于与其他逻辑器件兼容。