[發(fā)明專利]一種壓控溫度補(bǔ)償晶體振蕩器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611130337.X
• 申請(qǐng)日: 2016-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN106603011B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃顯核;劉東;付瑋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03B5/04
• 分類號(hào): H03B5/04
• 代理公司: 51220 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開了一種壓控溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，在現(xiàn)有的將溫度補(bǔ)償電壓和調(diào)節(jié)中心頻率的壓控電壓作為一個(gè)整體來(lái)考慮，采用一個(gè)變?nèi)荻O管，通過(guò)二元函數(shù)擬合，避免的兩個(gè)變?nèi)荻O管構(gòu)成的負(fù)載電容相互干擾問(wèn)題以及中心頻率改變后引起晶體振蕩器溫度下降問(wèn)題的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加調(diào)試/工作開關(guān)對(duì)用戶(PC)輸出頻率控制的控制電壓以及ARM控制單元輸出的壓控電壓進(jìn)行切換，使得壓控溫度補(bǔ)償晶體振蕩器能適應(yīng)用戶(PC)輸出頻率控制為控制電壓的情形；同時(shí)，由于調(diào)試狀態(tài)時(shí)，對(duì)重新采集了控制電壓V₀以及環(huán)境溫度T₀，并重新計(jì)算了二元函數(shù)中的頻率f₀，這樣減少了擬合缺陷帶來(lái)的壓控電壓V′₀的計(jì)算誤差，從而提高壓控輸出頻率的準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于晶體振蕩器技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種可變中心頻率的壓控溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(Voltage Controlled Temperature Compensate X’talOscillator，VCTCXO)。

背景技術(shù)

晶體振蕩器利用具有壓電效應(yīng)的石英晶體片制成，它在受到外加交變電場(chǎng)的作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。由于石英晶體振蕩器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種通信設(shè)備中。其中使用最多的AT切型的石英晶體諧振器，其頻率隨溫度變化關(guān)系呈三次曲線。

壓控石英晶體振蕩器(Voltage Controlled Crystal Oscillator，VCXO)由石英晶體諧振器、變?nèi)荻O管和振蕩電路組成，通過(guò)控制變?nèi)荻O管的電壓，來(lái)改變變?nèi)荻O管的電容，從而“牽引”石英晶體諧振器的頻率，使得壓控石英晶體振蕩器輸出頻率可以在中心頻率上下的一個(gè)范圍內(nèi)移動(dòng)，以達(dá)到調(diào)整壓控晶體振蕩器輸出頻率的目的。

溫度補(bǔ)償石英晶體振蕩器(Temperature Compensate Crystal Oscillator，TCXO)的工作原理是采用變?nèi)荻O管反向電壓的溫度特性控制方法，用一個(gè)VCXO和溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，通過(guò)調(diào)節(jié)不同溫度下變?nèi)荻?jí)管的電壓來(lái)改變晶體的負(fù)載電容，從而調(diào)整振蕩器的輸出頻率。

壓控溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(Voltage Controlled Temperature Compensate X’tal Oscillator，簡(jiǎn)稱VCTCXO)是同時(shí)具有溫度補(bǔ)償、輸出頻率可電壓調(diào)整的晶體振蕩器。它兼具了VCXO和TCXO的優(yōu)點(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)相比更為復(fù)雜。

通常采用并聯(lián)(或串聯(lián))兩個(gè)電容的方式來(lái)組成VCTCXO，一個(gè)電容用來(lái)溫度補(bǔ)償，一個(gè)電容用來(lái)做來(lái)壓控端。例如芬蘭Micro Analog Systems Oy(MAS)公司生產(chǎn)的MAS6270VCTCXO芯片。其中并聯(lián)兩個(gè)電容的示意圖如圖1所示，一個(gè)電容用來(lái)補(bǔ)償溫度產(chǎn)生的頻率漂移。一個(gè)電容作為壓控中心頻率。

為了得到更好地溫度頻率曲線，研究人員紛紛提出了自己的構(gòu)想。其總體思路仍然都是如圖1所示的接入兩個(gè)負(fù)載電容，一個(gè)用來(lái)補(bǔ)償頻率的溫度漂移，實(shí)現(xiàn)TCXO，一個(gè)用來(lái)做壓控端，實(shí)現(xiàn)VCXO(Y.Ueno,H.Shimizu,Voltage controlled temperaturecompensated crystal oscillator using 2-port crystal resonator,Proceedings ofthe 45th Annual Symposium on Frequency Control,pp.418–425,1991)。

晶體振蕩器串聯(lián)負(fù)載電容，其輸出頻率受非線性方程控制，不滿足線性疊加原理。因此，這種兩個(gè)電容的方案，是存在不足的，下面對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。