[發明專利]一種估計晶振頻率的方法

在審

• 申請號: 202110487261.0
• 申請日: 2021-05-05
• 公開（公告）號: CN113114108A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 吳杰
• 申請（專利權）人: 諾領科技（南京）有限公司
• 主分類號: H03B5/08
• 分類號: H03B5/08
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發明涉及一種估計晶振頻率的方法，所述方法包括以下步驟：步驟1)工廠生產中，對每一個器件，將缺省的溫度頻率特性曲線存入非易失性內存里；步驟2)工廠生產中，對每一個器件，測量晶振在一個溫度下的頻偏，存入非易失性內存里；步驟3)器件第一次使用時，將查找表里的頻偏進行更新；步驟4)器件讀取溫度，用更新后的查找表來估計當前晶振的頻率；步驟5)功能模塊運行，根據功能模塊的輸出來更新查找表。使用此方法，器件能達到和使用TCXO同樣的頻偏范圍性能，能夠在很多產品中使用。

技術領域

本發明涉及一種方法，具體涉及一種估計晶振頻率的方法，屬于電子設備和器件技術領域。

背景技術

所有的電子設備和器件都需要時鐘源，進而產生各種時鐘信號，數字電路需要時鐘信號進行驅動，射頻和模擬電路也需要高頻時鐘信號進行各種信號處理，例如將高頻輸入信號做混頻處理，得到低頻信號，便于后續的數字化以及數字信號處理。

普通電子設備一般選用這兩種時鐘源之一：晶振(XO)和溫度補償晶振(TCXO)。第一種是晶振(XO)，由晶體和震蕩電路組成，其輸出頻率隨溫度變化很大，一般的溫度頻率特性曲線見圖1所示。為了能夠輸出穩定的頻率，溫度補償晶振(TCXO)應運而生。TCXO在XO的基礎上，內置了溫度補償芯片，能夠調整輸出頻率在一個很小的范圍(一般能在標稱頻率+/-5ppm或者更好)。”ppm”指的是”parts per million”,即1e-6。例如，對于38.4MHz,1ppm就是38.4MHz*1e-6＝38.4Hz。本文檔中，“偏差”的單位是ppm。一般消費電子產品選用的TCXO或者XO支持的溫度范圍是-30C到85C。

TCXO的價格相對較貴，對于設備成本有較大影響，并偶爾會有供貨困難的問題。晶振(XO)成本很低，而且供應商眾多，供貨充足。由于這些原因，電子設備廠商有很強的意愿使用XO而不用TCXO。然而，在一些對頻率偏差要求很嚴的應用中(例如GNSS導航定位接收機)，XO不滿足要求，這是由于晶振頻率偏差隨溫度變化幅度很大會導致GNSS定位時間過長而不可用。因此，迫切的需要一種新的方案解決上述技術問題。

發明內容

本發明正是針對現有技術中存在的問題，提供一種估計晶振頻率的方法，該方案能夠使XO應用在更廣泛的電子產品中(例如GNSS接收機)，對XO的頻率進行估計，并能夠在任意溫度的時候，都能夠使用XO。使用此方法，器件能達到和使用TCXO同樣的頻偏范圍性能，能夠在很多產品中使用。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下，一種估計晶振頻率的方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1)工廠生產中，對每一個器件，將缺省的溫度頻率特性曲線存入非易失性內存里；

步驟2)工廠生產中，對每一個器件，測量晶振在一個溫度下的頻偏，存入非易失性內存里；

步驟3)器件第一次使用時，將查找表里的頻偏進行更新；

步驟4)器件讀取溫度，用更新后的查找表來估計當前晶振的頻率；

步驟5)功能模塊運行，根據功能模塊的輸出來更新查找表。

作為本發明的一種改進，所述步驟1)中，晶振溫度頻率特性曲線，表示為df0(T),其中T是晶振溫度，此曲線一般由在生產過程中的切割方式和切割角度決定；同一種切割方式下，每個晶振的曲線也有差異，是由晶體的差異和生產的切割角度和其它控制產生的。對同一型號同一批次的晶振，使用同一條溫度頻率特性曲線，將此曲線按照查找表(例如1C一個點)的方式在器件生產過程中寫入非易失性內存(Non-volatile Memory)中。溫度頻率特性曲線可以由晶振供應商提供，也可以由器件生產商在實驗室測量幾個晶振之后，在各個溫度點商取平均值得到。由于晶振在器件中的頻率，還和每個器件中晶體的負載電容相關。所以晶振在器件中的實際頻率，認為是這個查找表中的頻偏值(df0(T),由溫度決定)加上一個偏移量(df_lc,由負載電容決定)；這個偏移量隨每個器件而不同。晶振頻率的實際頻偏值用下面的公式表示：