[發(fā)明專利]一種數(shù)字式溫度補償晶體振蕩器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910134381.5
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN110011660A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉斌;喻敏毅
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州飛爾普電子有限公司
• 主分類號: H03L1/02
• 分類號: H03L1/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

本發(fā)明公開了一種數(shù)字式溫度補償晶體振蕩器，包括溫度感應器(1)、AD轉(zhuǎn)換器(5)、非易失存儲器(6)以及受溫度補償控制的晶體振蕩電路，其特征在于，該系統(tǒng)還包括在所述非易失存儲器(6)與晶體振蕩電路之間設(shè)置的抖動信號發(fā)生器(8)。本發(fā)明讓晶體振蕩器達到比普通的模擬式溫度補償晶體振蕩器或數(shù)字式溫度補償晶體振蕩器更高的精度，使用數(shù)字處理的技術(shù)使得芯片小成本較低，對晶體的要求低從而使得大規(guī)模生產(chǎn)變得容易，成本降低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶體振蕩器設(shè)計技術(shù)，特別是涉及一種數(shù)字式溫度補償晶體振蕩器的設(shè)計。

背景技術(shù)

溫度補償晶體振蕩器是一種在各種電子線路中有著廣泛用途的電子振蕩器。它提供的脈沖時鐘信號作為數(shù)字信號的觸發(fā)基準。無線及寬帶通訊設(shè)備、器材(如手機、無線局域網(wǎng)、GPS、DSL和CABLE收發(fā)器等等)對時鐘信號的精度都有非常高的要求，一般為(2～3)*10^-6。由簡單的振蕩晶體和反向器組成的電子振蕩器在一定的溫度范圍內(nèi)(例如-40℃～+85℃的溫度范圍內(nèi))精度只能達到±50*10^-6，已不能達到這樣高的精度要求。提高精度的手段是在簡單電子振蕩器中加上溫度補償器或溫度補償電路。

目前，晶體振蕩器行業(yè)內(nèi)常用的溫度補償晶體振蕩器通過改變晶體振蕩器壓控電壓來引進補償以提高穩(wěn)定性。補償包括模擬補償和數(shù)字補償這兩種實現(xiàn)方式。

(1)、模擬補償方式，作為現(xiàn)有技術(shù)使用最多的補充方式，是在溫度補償晶體振蕩器的前端加一溫度補償電阻網(wǎng)絡，這種增加溫度補償電阻網(wǎng)絡的方法，由于受熱敏電阻和固定電阻值影響很大，產(chǎn)品在-40℃～+85℃的溫度范圍內(nèi)頻率穩(wěn)定度只能達到± 1～±2.5ppm。例如在如圖1所示的模擬補償系統(tǒng)中，溫度感應器1檢測晶體振蕩器的工作溫度，溫度補償電壓發(fā)生器2根據(jù)上述檢測溫度產(chǎn)生用于補償晶體諧振器的溫度特性的溫度補償電壓，即通過對電壓控制的晶體振蕩電路3的電壓控制端施加溫度補償電壓，對其進行溫度補償。當晶體諧振器3由AT切割晶體制成時，其溫度特性可以由三次函數(shù)精確地近似。因此，溫度補償電路2一般由具有由線性函數(shù)表示的溫度特性的溫度感應器和根據(jù)由溫度感應器檢測的溫度產(chǎn)生三次函數(shù)的三次函數(shù)發(fā)生電路構(gòu)成。隨著市場需求更加高穩(wěn)定性的壓控晶體，穩(wěn)定度在±1～±2.5ppm的壓控晶體已經(jīng)不能滿足需求，而且在這種模擬補償式晶體振蕩器很難集成到一顆IC中，大多使用分離式元器件組成。

(2)數(shù)字補償方式。在上述晶體振蕩器不能滿足需求的情況下，具有數(shù)字補償方式的晶體振蕩器應運而生。該種晶體振蕩器能比較精確地進行電壓補償，以確保電壓控制晶體振蕩器維持在一個較為穩(wěn)定的頻率范圍內(nèi)。然而采用數(shù)字補償通常會使用單片機，同時采用低功耗編程技術(shù)以降低晶體振蕩器的功耗。而晶體振蕩器電路為模擬電路，當同一電源供電時，采用數(shù)字補償方式的溫度補償網(wǎng)絡會對晶體振蕩器回路產(chǎn)生干擾，導致溫度補償晶體振蕩器的相噪不良，從而影響晶體振蕩器輸出頻率的穩(wěn)定性；另一方面，具有數(shù)字補償方式的晶體振蕩器需要使用15～16位的高精度AD控制器或是DA 控制器，此種AD轉(zhuǎn)換器或是DA轉(zhuǎn)換器的電路設(shè)計難度高，電路復雜又很龐大，導致 IC制作成本很高。例如在如圖2所示的數(shù)字補償系統(tǒng)中，溫度感應器1檢測到的溫度由AD轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)成數(shù)字信號；然后，該數(shù)字信號值被預先在非易失存儲器6的地址中存儲，作為補償晶體諧振器的溫度特性的溫度補償數(shù)據(jù)；溫度補償數(shù)據(jù)由DA轉(zhuǎn)換器7 進行DA轉(zhuǎn)換而成為模擬形式的溫度補償電壓；通過對電壓控制的晶體振蕩電路3施加模擬形式的溫度補償電壓，實現(xiàn)溫度補償。其中，可以使用非易失存儲器或者類似物作為非易失存儲器6。

因此，亟需一種低噪音、低功耗、高穩(wěn)定、低成本的溫度補償晶體振蕩器。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出了一種數(shù)字式溫度補償晶體振蕩器，能夠進行晶體振蕩器的溫度補償，并能夠產(chǎn)生預定頻率的振蕩信號。