温补晶振加速度效应的混合补偿技术研究
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摘 要 由于石英晶体谐振器具有频率稳定度以及成本低等各种优势，现如今，石英晶体谐振器已经成为全世界电子、计算机以及通信等行业中广泛使用的一种基础性器件，但由于石英晶体谐振器会受到周围温度等多方面所造成的干扰和影响，因而通过对温补晶振加速度效应的混合补偿技术的探究和正确的使用补偿原理，可以使温补晶振的指标大幅度提高，并對石英晶体谐振器更加有效的工作有着积极的促进作用。
关键词 温补晶振；加速度效应；混合补偿技术
石英晶体谐振器（quatrz oscillator）又简称为晶振，主要是通过采用有压电效应的石英晶体薄片所制作而成的，石英晶体谐振器因为其独特的力频敏感特性，而成为一种具有数字式的输出，并且能够直接和计算机进行接口的一种测控系统的敏感元件。
1 温补晶振加速度效应的混合补偿技术
在对温补晶振加速度效应的混合补偿技术进行研究中，国内外专家和学者发现石英晶体谐振器的谐振频率的稳定性会在很大程度上受到周围的环境、温度、晶体应变力变化等多种情况的影响。然而，温补晶振（Temperature Compensate X"tal （crystal） Oscillator，TCXO），主要是通过对石英晶体谐振器附加一定的温度，从而通过补偿电路使石英晶体谐振器周围的温度发生变化，使得振荡频率变化量削减的一种方法。温补晶振能够利用石英晶体谐振器的力频敏感特性，从而大幅度的提高石英晶体谐振器的稳定性以及抗干扰的能力，并且，温补晶振加速度效应的混合补偿的石英晶体谐振器一般来说具有精度高等特点。温补晶振加速度效应的混合补偿技术较多，一般主要可以分为模拟温度补偿法、电容器补偿法、热敏网络补偿法、模拟数字补偿法、全数字式补偿法、微机补偿法等。
1.1 模拟温度补偿法
模拟温度补偿法主要是通过对石英晶体谐振器器件采用模拟温度补偿的方式，利用石英晶体谐振器负载电抗随温度的变化而补偿石英晶体谐振器元件的频率——温度特性，以达到减少其频率——温度偏移的一种方法，下图1-1为温度补偿晶体振荡器的基本组成：
由上图，我们可以看到在石英晶体谐振器器件内部，当温度敏感元件将石英晶体谐振器器件周围所感知到的温度转换为控制电压UK，控制电压UK通过变容管将其输给晶体谐振器，最终转换为晶体频率f从而输出。
1.2 模拟数字补偿法
模拟数字补偿法主要是对过去传统的数字补偿法的一种改进和完善，虽然模拟数字补偿法能够使温度传感器尽可能地和实际当中的石英晶体传感器极其接近，但在石英晶体谐振器中使用模拟数字补偿法，却有着能耗大等特点，因而，作为一种全新的补偿方法，模拟数字补偿法却并不常投入使用。如下图1-2模拟数字补偿过程框图所示：
从上图中，我们可以看到在模拟数字补偿法当中，主要是通过将基频略低于标称频率的AT切石英谐振器焊在电压控制温补晶体振荡器的印制电路板上，将所得出的各项数据输入到计算表当中，之后将计算所得出的最终参数写入到电压控制温补晶体振荡器的IC中，这个时候，石英振荡器的频率会在零下三十摄氏度至八十五摄氏度之间的稳定温度下，达到±2ppm。之后在±2ppm的基础上对石英振荡器进行二次模拟数字补偿，使其在零下四十摄氏度至八十五摄氏度之间，石英振荡器的频率会在该稳定的温度下达到±0.3ppm。
1.3 电容补偿法
由于石英晶体谐振器具有压电效应，因而，在温补晶振加速度效应的混合补偿技术中也常用到电容补偿法，通过对石英晶体谐振器外加交变电场，从而使石英晶体谐振器产生机械性的振动，在温补晶振加速度效应的混合补偿技术中的电容补偿法，实际上是将石英晶体等效为由电阻R、电感L以及电容C所组成的RLC串联电路结构，在这种串联谐振状态下，当石英晶体的谐振频率不高时，在谐振频率附近电阻和电感的电抗值比电容的容抗要低得多，这时候电容会在一定程度上影响负载谐振参数的测量的精度，但只要线路的设计合理，分布参数对石英晶体的谐振频率和电阻测量的影响是可以接受的。通过在温补晶振加速度效应的混合补偿技术中使用电容补偿法，可以使石英晶体谐振器成为一种具有数字式的输出，并且能够直接和计算机进行接口的一种测控系统的敏感元件，可以说，电容补偿法使得石英晶体谐振器在全世界测控应用领域内都具有极其重要的地位[1]。
2 结束语
由于石英晶体谐振器具有频率稳定度以及成本低等各种优势，现如今，石英晶体谐振器已经成为了航空航天、通信、导航等各种高精尖领域内的一种基础性器件，并且随着国内外科学技术的不断快速发展，对石英晶体谐振器也开始逐步进入到越来越微型，越来精准的高需求当中，而面对着这种挑战，这时候就需要通过对温补晶振加速度效应的混合补偿技术进行详细和全面的研究，从而实现石英晶体谐振器未来更好的发展和更有效的投入使用。
参考文献
[1] 吴培才，刘进忙，胡国平，等.温度补偿晶体振荡器的应用[J].压电与声光，2013，28（2）：134-135.