现代的科学技术中,运用最为广泛的应是时钟技术,现在许多的科技领域中对于时间的精确要求越来越高,例如军事,航空,通讯系统等等这些领域都要求高精度的同步时钟来作为基准来确保整个操作系统的正常运行.GPS系统是目前世界上运用性最广,实用性最强的科技产品.全球定位,测距和导航系统都离不开它.高精度的频标目前主要是氢钟,铷钟和铯钟等原子钟和高精度的晶体振荡器.其中石英晶体振荡器以寿命长,价格较低等优点,以此获得了广泛性应用,不过由于石英晶体振荡器会由于温度,老化等因素产品频率漂移,所以长时间的稳定性能较差.
由于整机对于石英晶振提出了高精度,高稳定度及高可靠性的多种要求,所以根据设计及切型不同将石英晶体振荡器分为了四种:普通晶体振荡器(SPXO,)温度补偿式晶体振荡器(TCXO),电压控制式晶体振荡器(VCXO),恒温控制式晶体振荡器(OCXO).而在GPS中常用的基本都是恒温控制式晶体振荡器(简称恒温晶振),由于GPS接收机在输出时存在1pps的信号频率随机偏差,而恒温晶振对时钟信号的随机偏差较小,不过也存在一定的弊端,那就是石英晶体振荡器都存在的"通病",随着老化及外界的温度等影响,存在频率漂移现象,具有较大的累计偏差.假若恒温晶振长时间不断的运行工作,届时频率将会无法满足整机所需要的准确度和稳定度要求,因此设计师们需要通过实时的自动调控压控端的电压来进行晶振的频率校准.介于整机时钟信号及恒温晶振时钟信号之间的互补作用,通过调控恒温晶振的压控端,使其输出频率发生改变,一次来维持短期或长期的时间精度及准确性.
恒温晶振其实就是为了达成石英晶振在振荡电路中经过长时间的运行而降低频率偏差而被研发出来的,它在GPS系统中起到了至关重要的作用,咱们可以从恒温晶振的电路设计中来看一下就明白了:

其实,通常所说的高稳定度晶振便是指的恒温晶体振荡器了,以最常见的车载GPS雷达用的38.88MHZ晶振来看,一般的单层恒温槽就可以满足其要求了.孔文电路采用的是具有零点漂移补偿性能的直流式温度控制电路,为了其充分利用电源及电压所提供的功率,对槽体加热和采用功率管对管耗加热,而不是采用电阻丝加热,这是为其避免环绕电阻丝的麻烦.
接通电源之后,当恒温槽内的温度上升还没有达到控制温度时,热敏电桥存在较大的失衡输出电压,此时的恒温槽呈现于最大的加热功率状态.随着运气时间的增长,恒温槽内的温度上升,电桥失衡电压在逐渐减小,当恒温槽内温度增加到需要控制的温度时,电桥保持在一定的平衡输出电压,此电压经过运放直流电压放大后控制流过功率管的电流,使其保持在一定数值,所产生的热量等于恒温槽的耗损热量.当恒温槽温度发生变化时,则热敏电阻的数值也变化,来改变电桥相对平衡输出电压.此电压放大后用以调整电流,改变加热功率来补偿恒温槽内部温度的变化,从而使温度恒定.进而通过补偿后的恒温电路的温度稳定度便会大大提高了.

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