[發明專利]任意項全系數高精度溫度補償晶體振蕩器

有效

• 申請號: 201210149352.4
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102684683A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 武強
• 申請（專利權）人: 常熟銀海集成電路有限公司
• 主分類號: H03L1/02
• 分類號: H03L1/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于溫度補償晶體振蕩器領域，特別是一種任意項全系數高精度溫度補償晶體振蕩器。

背景技術

高精度溫度補償晶體振蕩器在眾多行業有著廣泛的應用。

在-40°C～+85°C的溫度范圍內，高精度溫度補償晶體振蕩器產生時鐘信號的精度一般應在（0.5～3）×10^-6，而簡單電子振蕩器的精度一般在±50×10^-6,所以必須要給簡單的振蕩器加上溫度補償電路。目前對石英晶體振子頻率溫度漂移的補償方法主要有直接補償和間接補償，間接補償又分模擬式和數字式兩種。

溫度補償晶體振蕩器的關鍵是溫度補償器的設計。溫度補償器的輸入變量是溫度而輸出變量是電壓，其間的函數關系并非線性關系。中國發明專利公開說明書“高精度溫度補償晶體振蕩器”（公開號：CN1829076A,公開日2006年9月6日）公開了一種包括晶體振蕩器、反相器、壓控電容器及溫度補償器的高精度溫度補償晶體振蕩器，以全系數三次多項式函數關系構造溫度補償器，使晶體振蕩器的精度達到±1×10-6。由于受到階數的限制，其精度難以進一步提高。該專利中，為了獲得精確的補償器的系數，校正步驟反復使用，操作復雜且無精確解，是一種線性近似。這使其無法實現高精度的溫補振蕩器。

總之，現有溫度補償器的設計，使溫度補償晶體振蕩器在-40°C～+85°C的溫度范圍內，難以達到±0.5×10^-6及更高的精度要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種任意項全系數高精度溫度補償晶體振蕩器，其精度能達到±0.5×10^-6，以至更高，并且可以精確、簡便地求出溫度補償器的系數。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種任意項全系數溫度補償晶體振蕩器，包括與晶體諧振器并聯的反相器、連接在晶體振蕩器和地之間的壓控電容器以及控制壓控電容器的溫度補償器，溫度補償器包括帶有SPI接口的一次性可編程存儲器、溫度傳感器、兩個開關電容和多項式補償函數發生器，溫度補償器的輸入是溫度傳感器提供的溫度電壓，溫度補償器的輸出電壓被加到壓控電容器上以補償晶體諧振器的頻率漂移，一次性可編程存儲器的寄存器C1、C2設置數據的輸出端分別與兩個開關電容的控制端連接，兩個開關電容分別連接在晶體諧振器的兩端和地之間，一次性可編程存儲器寄存器T0、B0設置數據的輸出端分別經數模轉換器后與溫度傳感器相連，所述多項式補償函數發生器的輸入端與溫度傳感器的輸出端和一次性可編程存儲器的多項式系數設置寄存器輸出端相連，多項式補償函數發生器的輸出端與一次性可編程存儲器寄存器V0經一加法器后接入反相器的輸入端。

進一步地，所述一次性可編程存儲器的多項式系數設置寄存器為N+1個，分別為An、An-1、An-2……、A0，所述多項式補償函數發生器包括將溫度傳感器的輸出數據和An設置數據相乘的乘法器1、將乘法器1的輸出數據和An-1設置數據相加的加法器1、將溫度傳感器的輸出數據和加法器1的輸出數據相乘的乘法器2、將乘法器2的輸出數據和An-2設置數據相加的加法器2……、將乘法器N的輸出數據和A0設置數據相加的加法器N。

更進一步地，所述乘法器和加法器個數N大于等于5。

作為優選，所述乘法器或加法器個數N等于5，所述一次性可編程存儲器為82位，包括C1、C2、T0、B0、V0、A5至A0十一種設置數據，上述設置數據C1為4位，C2為6位，其余為8位。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：1、溫度補償晶體振蕩器精度高，5階即可達到±0.5×10^-6的精度要求；2、芯片架構靈活，可以讓使用者在補償精度和芯片結構復雜度上自由選擇，根據本方案構思，可實現任意的補償精度；3、算法簡便快捷。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是N項全系數溫度補償器結構框圖。

圖2是5項全系數溫度補償器結構框圖，為模擬式間接補償。

圖3是5項全系數溫度補償器結構框圖，為數字式間接補償。

圖中，1是晶體諧振器，2是并聯的反相器，3是壓控電容器，4是溫度補償器，5是一次性可編程存儲器，6是溫度傳感器，7、8是開關電容，9是多項式補償函數發生器，11、12是寄存器T0、B0設置數據，13是多項式系數設置寄存器，14是與寄存器V0相連的加法器。

具體實施方式