Wie funktioniert ein TCXO

[Heiko (Gast)]

Hallo!

Was ich mich schon immer gefragt habe: Wie funktioniert ein TCXO?

Wird mit einem temperaturabhängigem Widerstand eine Kapazität 
"vertrimmt" und der Quarz damit ein bißchen nachgezogen?

Oder werden Kapazitäten umgeschaltet?
Wenn kapazitäten zu/weggeschaltet werden, wird evtl. so nach dem FLL 
Prinzip das ganze "moduliert" um zwischenfrequenzen zu bekommen?

Oder evtl. was nach dem "switched capacitor filter" Prinzip?

Viele Grüße,

Heiko

[Bürovorsteher> (Gast)]

> Wird mit einem temperaturabhängigem Widerstand eine Kapazität
> "vertrimmt" und der Quarz damit ein bißchen nachgezogen?

Ja. Die Kapazität ist dann eine KaPAitätsdiode.

Früher (TM) wurden ausgesuchte Kondensatoren mit gegenläufigen 
Temperaturkoeffizienten verwendet.

Auch gerne beides in Kombination.

[Bürovorsteher (Gast)]

Kapazitätsdiode. Hergott nochmal.

[Wilhelm F. (Gast)]

Heiko schrieb:

> Was ich mich schon immer gefragt habe: Wie funktioniert ein TCXO?

Was ist das? Ein temperaturstabiler Fertigoszillator?

Ich beschäftigte mich am Rande mal damit, und glaube, sie haben einfach 
nur einen erhöhten Energieverbrauch, um sich selbst zu erwärmen, dann 
spielen Umgebungstemperaturen nicht mehr eine ganz so große Rolle.

Aufwändig sind die Dinger intern nicht, haben halt nur einen Oszillator 
und eine Auskoppelstufe, meistens drei Transistoren insgesamt.

Was Bürovorsteher schreibt, klingt auch plausibel.

Ich öffnete solche Bausteine mal mit dem Dremel, und schaute hinein, 
zeichnete und maß auch die Bauteile ab, um in SPICE zu simulieren. Man 
kann Bauteile dort wegen der Winzigkeit und ohne Beschriftung nur sehr 
schwer identifizieren, Widerstände sind dort als Leiterbahn ausgebildet.

Beim Öffnen mit dem Dremel zerplatzt zerreißt meistens das 
Quarzscheibchen, so daß man ihn nicht mehr offen betreiben und daran 
messen kann. Zumindest nicht mit meinen Hausfrauenmitteln.

[Falk B. (falk)]

@ Wilhelm F. (ferkes-willem)

>> Was ich mich schon immer gefragt habe: Wie funktioniert ein TCXO?

>Was ist das? Ein temperaturstabiler Fertigoszillator?

Temperature Compensated Crystal Oscillator (Ami-Slang Xtal = crystal)

>Ich beschäftigte mich am Rande mal damit, und glaube, sie haben einfach
>nur einen erhöhten Energieverbrauch, um sich selbst zu erwärmen, dann
>spielen Umgebungstemperaturen nicht mehr eine ganz so große Rolle.

Die meisten erwärmen sich nicht, das wäre eher ein OCXO, Oven 
compensated crystal oscillator.

>Aufwändig sind die Dinger intern nicht,

Dann wären sie billiger ;-)

> haben halt nur einen Oszillator
>und eine Auskoppelstufe, meistens drei Transistoren insgesamt.

Wo lebst du? Ach ja, in den 70gern. Heute haben fast alles Oszillatoren 
einen kleinen ASIC drin, der deutlich mehr als drei Transistoren 
enthält, wie man sie früher (tm) in diskreten Oszilltorschalten genutzt 
hat.

[Wilhelm F. (Gast)]

Falk Brunner schrieb:

> Wo lebst du? Ach ja, in den 70gern. Heute haben fast alles Oszillatoren
> einen kleinen ASIC drin, der deutlich mehr als drei Transistoren
> enthält, wie man sie früher (tm) in diskreten Oszilltorschalten genutzt
> hat.

OK, Silikongehäuse, das kann man dann bestimmt auch nicht mehr aufsägen, 
und hinein schauen.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Heiko schrieb:

> Was ich mich schon immer gefragt habe: Wie funktioniert ein TCXO?
>
> Wird mit einem temperaturabhängigem Widerstand eine Kapazität
> "vertrimmt" und der Quarz damit ein bißchen nachgezogen?

Das ist eine mögliche Variante. Einfacher ist es, die Ziehkondensatoren 
in der Quarzbeschaltung mit einem passenden Temperaturkoeffizienten zu 
wählen um den Temperaturkoeffizienten des Quarzes zu kompensieren.

Je größer der Temperaturbereich ist in dem das funktionieren soll, desto 
aufwendiger muß man es gestalten. Ultima ratio dürfte Temperaturmessung 
sein mit hinterlegter Kennlinie und C-Diode zur Trimmung. Sehr viel 
aufwendiger wird man es nicht machen, weil man dann auch gleich einen 
Thermostat bauen kann.


Wilhelm F. schrieb:
> Ich öffnete solche Bausteine mal mit dem Dremel, und schaute hinein,
> zeichnete und maß auch die Bauteile ab, um in SPICE zu simulieren. Man
> kann Bauteile dort wegen der Winzigkeit und ohne Beschriftung nur sehr
> schwer identifizieren

Die (in dieser Anwendung) wesentlichen Eigenschaften der Bauelemente 
stehen halt dummerweise nicht drauf. Etwa die Orientierung der 
Quarz-Außenflächen relativ zum Kristallgitter, die neben der Reinheit 
(evtl. auch Dotierung) des Kristalls den TC der Resonanzfrequenz 
maßgeblich beeinflußt. Oder den TC der verbauten Kondensatoren.

Eine Simulation ohne diese Daten ist reichlich witzlos.


XL

[Old P. (Gast)]

Hallo,
ich habe auch schon einige aufgesägt, einfach um mal zu sehen was drin 
ist.
Wie schon geschrieben, ein paar Transistoren, ein Quarz und etwas 
Hühnerfutter. Dieses Hühnerfutter hat es aber in sich! Da werden 
möglichst exakt aufeinander abgestimmte  Rs, C, usw. so zusammen 
geschaltet, das sich die immer vorhandenen Temperaturkoeffizienten 
gegenseitig aufheben. Das klappt natürlich auch nur bis zu einem 
gewissen Grad, und je besser, desto teurer die Entwicklung und die 
Einzelteile. Wenn es ein VTCXO ist, dann ist noch ein kleiner 
Ziehbereich über eine C-Diode vorgesehen. Einfache abstimmbare haben nur 
einen Trimmer oder Poti verbaut.

Heutige TCXOs (habe einige aus Handys geöffnet) funktionieren noch 
genauso, das Hühnerfutter ist halt noch kleiner. Einen Asic habe ich da 
nicht gesehen.
Aufmachen ist bei den größeren garkein Problem (Proxxon hilft), einen 
Quarz habe ich dabei nie vergurkt und die kleinen fallen beim auslöten 
(Heisluft) blöderweise fast von selbst auseinander. Wer sowas nicht 
aufbekommt ohne Innenteile zu zersägen, der sollte lieber Trecker 
reparieren ;-)

Old-Papa

[Dietrich L. (dietrichl)]

Wilhelm F. schrieb:
> OK, Silikongehäuse, das kann man dann bestimmt auch nicht mehr aufsägen,
> und hinein schauen.

Also ich kann Silikon ganz einfach mit deinem Messer schneiden ;-))
Aber wenn Du Silizium meinst, Gehäuse daraus habe ich aber auch noch 
nicht gesehen ...

[Besserwisser (Gast)]

Zufällig bin ich heute beim Stöbern durch ein Datenblatt auf diesen 
Ansatz gestoßen. Den Ansatz mit NTC finde ich ziemlich elegant.