壓控振蕩器(vcxo)的溫度補償方法有模擬和數字兩種，由于晶振本身和安裝時額外產生的寄生振蕩耦合的影響，小型晶振都會受到微擾的影響。本文介紹的pluto模擬集成電路則可獲得最佳的晶振穩定性，從而能夠生產出精密和緊湊的振蕩器。

    壓控振蕩器(vcxo)中的晶體要求在整個工作溫度范圍內保持最佳頻率穩定性，這種晶體的頻率-溫度性能很大程度上取決于晶體面的法線和晶軸間的夾角，晶體切向合適時，晶體的頻率-溫度性能的總漂移可以控制在±10 ppm以內。這種反復出現的頻率漂移可通過調節控制電壓來糾正，幾年前業界便已推出這種振蕩器，通常稱為溫度補償晶振器(tcxo)；當用戶可進行電壓調節時，這種產品又稱為溫度補償壓控振蕩器(tcvcxo)。

    溫度補償所需的三階溫度函數可以通過電熱調節器網絡實現，并通過配置經過測試選擇(sot)的電阻來訂制每個晶振的性能。上世紀八十年代初，c-mac就推出一種集成電路，可產生溫度的多項式函數電壓。不過仍然用sot電阻來匹配需要補償電壓的多項式的各階。

    上世紀九十年代初，隨著模擬集成電路技術的發展，可通過增加非易失性存儲器控制的數-模轉換器來取代sot電阻。c-mac推出一種裸片，可產生高達六階溫度多項式函數，從而可提供經穩定性更高的補償晶振，如圖1所示。

    在tcvcxo中使用這種六階器件時，我們發現非線度和溫度均與電壓調節有關，哪怕稍稍調節頻率也會降低補償精確度，這種效應稱為牽引偏移，如圖2所示。仔細挑選匹配振蕩器中的元件可獲得所需的線性度，不過這就意味著完全集成的小型tcvcxo無法獲得最高穩定性。此外，由于在整個工作溫度范圍內調節靈敏度會有所變化，因此無法完全避免補償精度的降低。因此，c-mac開發了另一種新的補償技術，這種補償技術針對與電壓調節有關的線性度和溫度。除了大幅減少調節引起的誤差外，這些技術使得溫度補償為四階的pluto裸片獲得原先六階技術才能實現的預調節精度。

    c-mac最新推出的一批tcxo和 tcvcxo采用一種客戶訂制的pluto模擬集成電路。pluto的電源電壓低至2.4v。如此小范圍的調節電壓需要使用與閥值接近的超陡特性變容二極管或mosfet以獲得所需的牽引。由于超陡變容二極管通常不集成到電路中，而mosfet的穩定性也無法達到要求，因此c-mac通過在ic中集成一個電壓乘法充電泵來獲得較高的控制電壓。

    調諧范圍還有一個局限性，即當通過變容二極管的平均偏移接近零時，振蕩信號會被改變，從而使得這部分控制失效。c-mac則采用了一種新技術，對變容二極管上的振蕩信號進行調整，以便獲得一個永久的偏置電壓。當變容二極管反向偏置時，變容二極管上的信號電壓增加，這樣通常可更大程度地恢復原來調整時損失的牽引電壓，如圖3所示。

    由于調節功能強，在工業及汽車業溫度范圍內，pluto可獲得優于±0.25 ppm的穩定性(這個結果已將其它調節納入考慮)，這使得振蕩器適用于多個以前只有恒溫晶振(ocxo)才適用的場合，包括stratum 3和其它sdh/sonet時鐘應用。

    模擬與數字補償的比較

    模擬和數字電路均可用于產生溫度補償信號。其局限性如下：模擬電路難以實現復雜的功能；而數字電路則受元件間隔尺寸影響，太小的間隔有時會在鎖相環中引起問題。采用σ-δ技術或頻域等價算法可將數字化中固有的間隔問題會轉化成無法控制的噪聲。不過，與模擬系統相比，目前小間隔的數字系統所需的裸片尺寸大，功耗也大。此外，在小裸片上，由于數字處理時鐘和振蕩信號的相互作用，可能會產生寄生頻率。pluto中采用模擬技術來執行一個算法，可對通過小晶體和小尺寸獲得的穩定性進行優化。

    小型tcvcxo在實際補償中的局限性

    盡管正確切割的晶體中的頻率-溫度性能為第三