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杭晶电子：普通晶体振荡器到温补晶振与恒温晶振的演变之路

Release time：2025-10-24

author：AMEYA360

source：杭晶电子

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　　普通晶体振荡器向温补晶振(TCXO)和恒温晶振(OCXO)的演变，勾勒出人类在不同应用环境下对更高频率稳定度与精准控制的持续追求。

杭晶电子：普通晶体振荡器到温补晶振与恒温晶振的演变之路

　　1921年，沃尔特·盖顿·卡迪发现石英晶体可作谐振器，标志着普通晶体振荡器的诞生。尽管其频率准确性较早期振荡器显著提升，却容易受温度变化影响，导致频率漂移。

　　随着电信、军事等领域对振荡器稳定性的要求日益提高，温补晶振(TCXO)应运而生。TCXO 内部配备补偿电路，借助热敏电阻等温度感应元件实时调整输出频率，有效抑制因温度变化引起的频率偏差，从而在不同温度条件下保持更稳定的频率输出。

　　而在对精度要求更高的应用场景中，恒温晶振(OCXO)逐渐发展成熟。0CXO 将晶体置于精密控制的恒温槽内，使晶体始终在恒定温度下工作，大幅削弱外界温度波动对频率的影响。因此，OCX0 的频率稳定度显著优于普通晶体振荡器与 TCXO，同时还具备优异的长期稳定性与低相位噪声特性。

　　这一技术演进历程，源自高端电子系统对准确性、稳定性与频率控制可靠性不断提升的需求，目标在于使振荡器能够适应更复杂苛刻的工作环境，满足卫星通信、全球定位系统(GPS)及高速数字网络等关键应用的严苛要求。

　　近年来，技术仍在不断创新:双恒温晶振(DOCXO)进一步提升了稳定度;集成数字补偿技术不断融入TCXO与 OCXO，优化其性能表现;微机电系统(MEMS)技术也为晶振的微型化与性能突破开辟了新路径。

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行业新闻

杭晶电子：差分晶振在光通信模块中的应用

　　随着光通信技术向高速率、高密度、低功耗方向演进，时钟信号的稳定性和抗干扰能力成为影响系统性能的关键因素。差分晶振(Differential Crystal Oscillator)凭借其独特的信号传输机制，逐渐成为光模块(如400G/800G光收发器)中的核心时钟源。　　一、光通信模块的时钟需求挑战　　在光通信系统中，光模块需完成电信号与光信号的高效转换，其核心组件(如激光驱动器、TIA跨阻放大器、CDR时钟数据恢复电路)对时钟信号的要求极为严苛：　　01低相位噪声与低抖动(Jitter)　　高速信号传输(如56Gbps PAM4、112Gbps NRZ)要求时钟抖动低于100 fs(飞秒级)，以避免误码率(BER)上升。　　02抗电磁干扰(EMI)　　高密度光模块内部电磁环境复杂，传统单端时钟易受串扰影响。　　03温度稳定性　　光模块需在-40°C至85°C宽温范围内保持频率稳定性(±2.5 ppm以下)。　　二、差分晶振的技术优势　　相较于单端晶振(Single-Ended Oscillator)　　差分晶振通过输出一对相位相反的差分信号(如LVDS、LVPECL格式)，显著提升了系统性能。　　1.抗干扰能力增强　　共模噪声抑制：差分信号通过接收端减法处理，可消除传输路径中的共模噪声(如电源波动、电磁辐射)。　　降低EMI辐射：差分信号的对称特性使电磁场相互抵消，辐射强度较单端信号降低约20 dB。　　2.信号完整性优化　　高摆率(Slew Rate)：差分驱动可实现更快的边沿跳变，减少信号上升/下降时间，适用于56Gbps及以上高速SerDes接口。　　阻抗匹配简化：差分走线天然具备100Ω特征阻抗，与高速PCB设计兼容性更好。　　3.低功耗设计　　典型差分晶振(如LVDS输出)功耗仅为单端晶振的60%~70%，有助于满足光模块的低功耗要求(如QSFP-DD功耗规范)。　　三、差分晶振在光模块中的典型应用　　1. 高速SerDes时钟源　　应用场景：为PAM4调制器、CDR电路提供基准时钟。　　案例参数：100G/400G光模块常用156.25 MHz或12.500 MHz差分晶振，抖动性能<50 fs RMS(集成带宽12 kHz-20 MHz)。　　2. 多通道同步　　应用场景：在CFP2/QSFP-DD等多通道光模块中，通过差分时钟树实现多路信号的相位同步。　　关键技术：多输出差分晶振(如4路LVDS)可减少时钟偏斜(Skew)至±50 ps以内。　　3. 温度补偿方案　　温补差分晶振(Differential TCXO)：在光模块中，通过内置温度传感器和补偿算法，实现全温范围内频偏≤±2.5ppm。　　四、行业趋势与选型建议　　1. 技术发展趋势　　高频化:支持224 GHz频率的差分晶振已进入量产，适配1.6T光模块需求。　　小型化:2520封装(2.5×2.5 mm)逐步替代5032/7050，满足CPO(共封装光学)的紧凑布局。　　集成化:内置电源滤波器和扩频功能的差分晶振可进一步简化电路设计。　　2. 选型关键指标(工业级)　　杭晶对应型号：　　1532C6-156.250K18DTSTL　　1553D-156.250K33DTSTL　　1575C-156.250K33DTSTL　　1532D-312.500J33DTL　　1553D-312.500K33DTL　　综上，差分晶振凭借其抗干扰、低抖动、高集成度等特性，已成为高速光通信模块中不可替代的核心器件。随着光通信向800G/1.6T时代迈进，差分时钟技术将持续推动行业突破性能边界。

2025-05-13 14:43 reading：847

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