恒溫晶振是目前頻率穩(wěn)定度和精確度最高的晶體振蕩器，原理是內(nèi)部溫度控制電路對(duì)溫度進(jìn)行恒溫控制，使內(nèi)部石英諧振器的頻率溫度系數(shù)最小，讓晶振達(dá)到最高的頻率穩(wěn)定度。

1、恒溫晶振概述

石英諧振器在使用中最首要的問題就是頻率溫度特性。當(dāng)石英諧振器的工作溫度變化時(shí)，其晶格發(fā)生變形，從而導(dǎo)致頻率變化。石英諧振器的頻率溫度系數(shù)雖然較小，但僅限于較窄的溫度范圍，當(dāng)溫度范圍較寬時(shí)，石英諧振器的頻率都隨溫度而有一定的變化。

恒溫晶體振蕩器(OCXO)簡(jiǎn)稱恒溫晶振，是目前頻率穩(wěn)定度和精確度最高的晶體振蕩器。目前，高端的恒溫晶振的性能接近銣原子鐘的水平。

2、恒溫晶振的組成

它在老化率、溫度穩(wěn)定性、長(zhǎng)期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度等方面的性能都非常好，作為精密的時(shí)頻信號(hào)源被廣泛用于全球定位系統(tǒng)、通信、計(jì)量、頻譜及網(wǎng)絡(luò)分析儀等 電子儀器中。目前，絕大多數(shù)高穩(wěn)定度晶體振蕩器都采用了將晶體恒溫的方法，使用精密的恒溫控制槽，將槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)到晶體諧振器的零溫度系數(shù)點(diǎn)上。這樣，能 最大限度地克服溫度對(duì)晶體振蕩器頻率的影響，被廣泛用作標(biāo)準(zhǔn)頻率源。恒溫晶體振蕩器包括以下幾個(gè)基本組成部分：

01高精密的石英諧振器

石英諧振器是振蕩電路的核心元件。正確選擇切角是制作頻率溫度系數(shù)好的石英諧振器的必要條件，特別是在寬溫度范圍內(nèi)使用的石英諧振器更是如此。目前恒溫晶體振蕩器中常用的石英諧振器有AT切和SC切兩種。它們具有頻率溫度系數(shù)小，Q值高，老化效應(yīng)小等特點(diǎn)。

02穩(wěn)定的振蕩電路

由于恒溫晶體振蕩器要求頻率穩(wěn)定度高，除了在控溫電路方面要達(dá)到一定的控溫精度外，振蕩電路本身穩(wěn)定性也是起決定性作用的。恒溫晶體振蕩器中振 蕩電路的基本功能就是把直流電能轉(zhuǎn)變成具有一定頻率、幅度且頻率高度穩(wěn)定的交流電能，這種轉(zhuǎn)換是在石英諧振器的參與下進(jìn)行的。其中最突出的問題就是頻率的穩(wěn)定性。所以分析、設(shè)計(jì)振蕩電路都以此為前提。

03結(jié)構(gòu)完善、溫控良好的精密恒溫箱

精密恒溫箱是由恒溫槽，溫度控制電路及其它輔助裝置組成的恒溫系統(tǒng)。在晶體振蕩器中，用來使石英諧振器和有關(guān)電路元件保持恒溫。其作用是把石英 諧振器的溫度穩(wěn)定在石英諧振器的拐點(diǎn)溫度處，從而充分發(fā)揮拐點(diǎn)溫度附近石英諧振器的頻率溫度系數(shù)小的特性，使其得到合理使用。設(shè)計(jì)一個(gè)符合要求的恒溫槽和 選擇一個(gè)性能良好的溫度控制電路對(duì)穩(wěn)定頻率起著舉足輕重的作用。因此一個(gè)高穩(wěn)定的晶體振蕩器，不但應(yīng)具有穩(wěn)定的振蕩電路，而且還必須有性能良好的恒溫箱來 保證其頻率的穩(wěn)定，兩者缺一不可。隨著對(duì)晶體振蕩器穩(wěn)定度要求的逐步提高，對(duì)恒溫箱的控溫精度要求也越來越高。

溫度控制電路根據(jù)溫度傳感器所測(cè)得的溫度對(duì)恒溫槽內(nèi)的溫度進(jìn)行控制，使恒溫槽內(nèi)石英諧振器的溫度穩(wěn)定在石英諧振器的拐點(diǎn)溫度處，從而充分發(fā)揮拐點(diǎn)溫度附近石英諧振器的頻率溫度系數(shù)最小的特性，以提高頻率的穩(wěn)定度。