專利名稱：溫度補償晶體振蕩器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及晶體振蕩器領域，更具體地涉及一種具有壓控溫度補償晶體振
蕩器(Voltage Controled Xtal Oscillator, VCXO)。
背景技術：
隨著社會的發(fā)展，晶體振蕩器由于其具有較高的頻率穩(wěn)定性，已成為電子 通信行業(yè)必備的部件。目前，晶體振蕩器行業(yè)內常用的溫度補償晶體振蕩器， 是一種通過改變晶體振蕩器壓控電壓來引進補償以提高其穩(wěn)定性的晶體振蕩 器。
目前，通用的補償方式分為模擬補償和數(shù)字補償兩種。用的最多的是在溫 度補償晶體振蕩器的前端加一溫度補償電阻網(wǎng)絡，這屬于一種模擬補償方式， 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。C ~ 85。C的溫度范圍內頻率穩(wěn)定度只能達到士l ~±2.5ppm。隨著市場 需求更加高穩(wěn)定性的壓控晶振，穩(wěn)定度在士l 士2.5ppm的壓控晶振已經(jīng)不能滿足 需求，在這種情況下，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的補償，以保持所述電壓控制晶體振蕩器保持在一 個較為穩(wěn)定的頻率范圍內。
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以降低 晶體振蕩器的功耗，但是晶體振蕩電路為模擬電路，如果采用數(shù)字補償手段， 采用同一電源供電時，溫度補償網(wǎng)絡會對晶體振蕩回路產(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。
因此，急需一種低噪聲、低功耗、高穩(wěn)定的溫度補償晶體振蕩器
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種將數(shù)字電路電源和模擬電路電源分開以實現(xiàn)低 噪聲、低功耗的溫度補償晶體振蕩器。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種溫度補償晶體振蕩器，包括電源電 路、晶體振蕩電路、數(shù)字補償電路以及第一穩(wěn)壓電路，所述第一穩(wěn)壓電路電連 接所述電源電路和所述晶體振電路，所述數(shù)字補償電路包括測溫電路、單片機 以及數(shù)模轉換電路，所述單片機連接所述測溫電路與所述數(shù)模轉換電路，所述
數(shù)模轉換電路與所述晶體振蕩電路電連接，其特征在于還包括至少一組第二 穩(wěn)壓電路，所述第二穩(wěn)壓電路電連接所述電源電路與所述數(shù)字補償電路。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器中由于在數(shù)字補償電路與電 源電路之間增加了第二穩(wěn)壓電路，使得模擬電源電路與數(shù)字電源電路相互獨立， 即晶體振蕩電路的電源電路與數(shù)字補償電路的電源電路相互獨立。 一方面， 避免數(shù)字補償電路對晶體振蕩電路所產(chǎn)生的干擾，改善溫度補償晶體振蕩器的 相噪比，降低溫度補償晶體振蕩器的功耗；另一方面，使用數(shù)字補償電路能夠 更加精確地對晶體振蕩器進行溫度補償，以電壓控制所述晶體振蕩器，使其頻 率輸出保持在一個穩(wěn)定的頻率范圍內，提高溫度補償晶體振蕩器的溫度穩(wěn)定度。
較佳地，所述單片機采用溫度比例-積分-^t分控制算法及擬合算法，對晶體 振蕩電路進行補償。
較佳地，所述單片機采用差分形式收發(fā)信號。
較佳地，本發(fā)明的溫度補償晶體振蕩器還包括低噪電路，所述低噪電路連 接在所述數(shù)字補償電路與所述晶體振蕩電路之間。
本發(fā)明還提供了一種溫度補償晶體振蕩器，包括電源電路、晶體振蕩電路、 數(shù)字補償電路以及穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路電連接所述電源電路和所述晶體振 蕩電路，所述數(shù)字補償電路包括測溫電路、單片機以及數(shù)模轉換電路，所迷單 片機連接所述測溫電路與所述數(shù)模轉換電路，所述數(shù)模轉換電路與所述晶體振 蕩電路電連接，其特征在于還包括隔離網(wǎng)絡，所述隔離網(wǎng)絡連接在所述穩(wěn)壓 電路與所述數(shù)字補償電路之間。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明由于在穩(wěn)壓電路與數(shù)字補償電路之間增加了隔離 網(wǎng)絡，使得晶體振蕩電路的供電通路與數(shù)字補償電路的供電通路相互隔離而獨立；避免數(shù)字補償電路對晶體振蕩電路所產(chǎn)生的千擾，改善溫度補償晶體振蕩 器的相噪比，同時采用低功耗編程技術降低溫度補償晶體振蕩器的功耗，提高 溫度補償晶體振蕩器輸出頻率的穩(wěn)定性、提高輸出信號質量。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述隔離網(wǎng)絡包括低壓差線性穩(wěn)壓器與電容， 所述LDO (Low Dropout Regulator,低壓差線性穩(wěn)壓器)電連接所述穩(wěn)壓電路與 所述數(shù)字補償電路，所述LDO通過所述電容接地。
在本發(fā)明的另一個實施例中，所述隔離網(wǎng)絡包括直流/交流轉換器，所迷直 流/交流轉換器電連接所述穩(wěn)壓電路與所述數(shù)字補償電路。
在本發(fā)明的又一個實施例中，所述隔離網(wǎng)絡包括電阻和電容，所述電阻電 連接所述穩(wěn)壓電路與所述數(shù)字補償電路，所述電阻通過所述電容接地。
較佳地，所述單片機采用溫度PID(比例-積分-微分)控制算法及擬合算法， 對晶體振蕩器電路進行補償。
較佳地，本發(fā)明的溫度補償晶體振蕩器還包括低噪電路，所述低噪電路連 接在所述數(shù)字補償電路與所述晶體振蕩電路之間。
通過以下的描述并結合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋 本發(fā)明的實施例。


圖1為本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器第 一個實施例的結構框圖。 圖2為圖l所示溫度補償晶體振蕩器的數(shù)字補償電路的結構框圖。 圖3為本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器第二個實施例的結構框圖。 圖4為本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器第三個實施例的結構框圖。 圖5為本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器第四個實施例的結構框圖 圖6為本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器第五個實施例的結構框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元 件。圖l所示為本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器的第一個實施例。參考圖l，本實施例的溫度補償晶體振蕩器100包括電源電路11、晶體振蕩電路12、數(shù)字補償電路 13,第一穩(wěn)壓電路14以及第二穩(wěn)壓電路15，該電源電路11對該晶體振蕩電路12 供電，該第一穩(wěn)壓電路14電連接電源電路11和晶體振蕩電路12,該第二穩(wěn)壓電 路15電連接電源電路11與數(shù)字補償電路13。易知，晶體振蕩電路12為時序電路， 數(shù)字溫度補償電路13為數(shù)字電路，數(shù)字電路電源一旦用于時序電路，容易引入 噪聲，造成電路相噪惡化。在本發(fā)明實施例中，晶體振蕩電路12通過第一穩(wěn)壓 電路14獨立供電，數(shù)字補償電路13通過第二穩(wěn)壓電路15獨立供電，這樣的電路 布設，使得晶體振蕩電路12的電源電路與數(shù)字補償電路13的電源電路獨立隔離， 減少兩者之間的互相干擾。
如圖l-2所示，在本實施例中，數(shù)字補償電路13包括測溫電路131、單片機132 和數(shù)模轉換電路133，該數(shù)字補償電路13為所述晶體振蕩器12提供補償電壓。該 單片機132與所述測溫電路131電連接，且通過該數(shù)模轉換電路133與該晶體振蕩 電路12電連接；該數(shù)模轉換電路133對晶體振蕩電路12的壓控端進行補償。其中， 單片機132存儲有溫度與補償電壓的對應關系。較佳者，該測溫電路131為數(shù)字 溫度傳感器。數(shù)字溫度傳感器的特點在于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)準確，誤差小且體積小。 具體地，該單片機132包括數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)調用單元、攝隨單元以及數(shù)字處 理單元。該數(shù)據(jù)存儲單元中存儲有溫度與補償電壓的對應關系，該數(shù)據(jù)調用單 元用于當獲取當前溫度時，從該數(shù)據(jù)存儲單元調用與當前溫度相對應的補償電 壓值進行補償。該攝隨單元用于排除溫度滯后影響，該數(shù)字處理單元用于排除 量化干擾。
較佳地，該單片機132采用PID控制算法及擬合算法，配合低功耗編程技術， 對晶體振蕩器的壓控端進行補償，以滿足晶體振蕩器的低功耗與輸出頻率高穩(wěn) 定性要求。優(yōu)選地，該單片機132為采用差分形式收發(fā)信號，如LVDS(Low Voltage Differential Signaling,《氐壓差分信號)或PECL (Positive Emitter Coupled Logic, 正電壓射極耦合邏輯信號)等，可以極大降低相噪的影響，并能消減信號通路 上的干擾和串擾，對共模噪聲具有高度的抑制能力。此外，該單片機采用高驅 動能力的芯片，進一步加強對噪聲的抑制能力。
圖3所示為本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器第二個實施例，本實施例的溫度補償晶體振蕩器的結構與第一實施例的溫度補償晶體振蕩器的結構類似，與前述
實施例的不同之處在于溫度補償晶體振蕩器200還包括低噪電路26。該低噪 電路26電連接在晶體振蕩電路22與數(shù)字補償電路23之間，該低噪電路26用 以避免晶體振蕩電路22與數(shù)字補償電路23之間的相互干擾，優(yōu)化產(chǎn)品相噪， 并在更大程度上消減信號通路上的干擾和串擾。
圖4所示為本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器的第三個實施例中，本實施例的溫 度補償晶體振蕩器的結構與第二實施例的溫度補償晶體振蕩器的結構類似，與 第二個實施例的不同之處在于溫度補償晶體振蕩器300沒有如第二個實施例 所述的第二穩(wěn)壓電路25。穩(wěn)壓電路34電連接在電源電路31與晶體振蕩電路32 之間，隔離網(wǎng)絡37連接在穩(wěn)壓電路34與數(shù)字補償電路33之間，在本實施例中， 該隔離網(wǎng)絡37包括電阻371和電容372,該電阻371電連接該穩(wěn)壓電路34與該 數(shù)字補償電路33，且該電阻371通過電容372接地。隔離網(wǎng)絡37的加入使得晶 體振蕩器的供電通路與數(shù)字補償電路的供電通路相互隔離而獨立，避免數(shù)字補 償電路對晶體振蕩器所產(chǎn)生的干擾，使本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器輸出頻率更 加穩(wěn)定，輸出信號質量更加優(yōu)良。
圖5所示為本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器的第四個實施例中，本實施例的溫度 補償晶體振蕩器的結構與第三個實施例的溫度補償晶體振蕩器的結構類似，與 ,第三個實施例的不同之處在于溫度補償晶體振蕩器400的隔離網(wǎng)絡47包括 LD0471和電容472,該數(shù)模轉換器471電連接該穩(wěn)壓電路44與該數(shù)字補償電路 43,且該數(shù)模轉換器471通過電容472接地。隔離網(wǎng)絡47的加入使得晶體振蕩器 的供電通路與數(shù)字補償電路的供電通路相互隔離而獨立，避免數(shù)字補償電路對 晶體振蕩器所產(chǎn)生的干擾，使本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器輸出頻率更加穩(wěn)定。
圖6所示為本發(fā)明溫度補償晶體振蕩器的第四個實施例中，與第三個實施例 的不同之處在于溫度補償晶體振蕩器500的隔離網(wǎng)絡為直流/交流轉換器57，該 數(shù)模轉換器57電連接該穩(wěn)壓電路54與該數(shù)字補償電路53,且該直流/交流轉換器 57接地。隔離網(wǎng)絡57的加入使得晶體振蕩器的供電通路與數(shù)字補償電路的供電 通路相互隔離而獨立，避免數(shù)字補償電路對晶體振蕩器所產(chǎn)生的干擾，使本發(fā) 明溫度補償晶體振蕩器輸出頻率更加穩(wěn)定。下面介紹本實施例溫度補償晶體振蕩器的工作原理。電源電路通過第一穩(wěn) 壓電路與第二穩(wěn)壓電路，或者通過穩(wěn)壓電路與隔離網(wǎng)絡，將晶體振蕩電路與數(shù) 字補償電路各自的電源電路獨立分隔，使得晶體振蕩電路與數(shù)字補償電路互不 干擾，保持各自高效的運行狀態(tài)。所述測溫電路測得溫度補償晶體振蕩器當前 工作環(huán)境的溫度，將該溫度傳送給單片機。所述單片機根據(jù)測溫電路傳來的溫 度，查找與之對應的補償電壓值，然后通過補償方波的形式輸出補償電壓，該 補償方波通過數(shù)模轉換電路轉換信號后提供給晶體振蕩器，該補償方式屬于數(shù) 字補償?shù)姆懂牐瑸闃I(yè)內所熟悉，在此不再贅述。通過單片機的編程實現(xiàn)更加精 確的電壓補償，以保持所述晶體振蕩器保持在一個穩(wěn)定的輸出頻率范圍內，且 使得該溫度補償晶體振蕩器實現(xiàn)低功耗與高穩(wěn)定度。
需要說明的是，上述的第一穩(wěn)壓電路、第二穩(wěn)壓電路以及穩(wěn)壓電路均可分 別為一組或以上組數(shù)，視具體溫度補償晶體振蕩器功能與結構而定。
以上結合最佳實施例對本發(fā)明進行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示 的實施例，而應當涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質進行的修改、等效組合。
權利要求
1.一種溫度補償晶體振蕩器，包括電源電路、晶體振蕩電路、數(shù)字補償電路以及第一穩(wěn)壓電路，所述第一穩(wěn)壓電路電連接所述電源電路和所述晶體振蕩電路，所述數(shù)字補償電路包括測溫電路、單片機以及數(shù)模轉換電路，所述單片機連接所述測溫電路與所述數(shù)模轉換電路，所述數(shù)模轉換電路與所述晶體振蕩電路電連接，其特征在于還包括至少一第二穩(wěn)壓電路，所述第二穩(wěn)壓電路電連接所述電源電路與所述數(shù)字補償電路。
2. 如權利要求1所述的溫度補償晶體振蕩器，其特征在于還包括低噪電 路，所述低噪電路連接在所述數(shù)字補償電路與所述晶體振蕩電路之間。
3. 如權利要求l所述的溫度補償晶體振蕩器，其特征在于所述單片機采 用溫度比例-積分-微分控制算法及擬合算法，對晶體振蕩電路進行補償。
4. 如權利要求1所述的溫度補償晶體振蕩器，其特征在于所述單片機采 用差分形式收發(fā)信號。
5. —種溫度補償晶體振蕩器，包括電源電路、晶體振蕩電路、數(shù)字補償電 路以及穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路電連接所述電源電路和所述晶體振蕩電路，所 述數(shù)字補償電路包括測溫電路、單片機以及數(shù)模轉換電路，所述單片機連接所 述測溫電路與所述數(shù)模轉換電路，所述數(shù)模轉換電路與所述晶體振蕩電路電連 接，其特征在于還包括隔離網(wǎng)絡，所述隔離網(wǎng)絡連接在所述穩(wěn)壓電路與所述 數(shù)字補償電路之間。
6. 如權利要求5所述的溫度補償晶體振蕩器，其特征在于所述隔離網(wǎng)絡 包括低壓差線性穩(wěn)壓器與電容，所述低壓差線性穩(wěn)壓器電連接所述穩(wěn)壓電路與 所述數(shù)字補償電路，所述低壓差線性控制器通過所述電容接地。
7. 如權利要求5所述的溫度補償晶體振蕩器，其特征在于所述隔離網(wǎng)絡 包括直流/交流轉換器，所述直流/交流轉換器電連接所述穩(wěn)壓電路與所述數(shù)字補 償電路。
8. 如權利要求5所述的溫度補償晶體振蕩器，其特征在于所述隔離網(wǎng)絡 包括一電阻和一電容，所述電阻電連接所述穩(wěn)壓電路與所述數(shù)字補償電路，所 述電阻通過所述電容接地。
9. 如權利要求5-8任一項所述的溫度補償晶體振蕩器，其特征在于還包 括低噪電路，所述低噪電路連接在所述數(shù)字補償電路與所述晶體振蕩電路之間。
10. 如權利要求5-8任一項所述的溫度補償晶體振蕩器，其特征在于所述 單片機采用溫度比例-積分-微分控制算法及擬合算法，對晶體振蕩器電路進行補 償。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溫度補償晶體振蕩器，包括電源電路、晶體振蕩器、數(shù)字補償電路、第一穩(wěn)壓電路及第二穩(wěn)壓電路，該第一穩(wěn)壓電路電連接該電源電路和該晶體振蕩電路，該第二穩(wěn)壓電路電連接該電源電路與該數(shù)字補償電路。該數(shù)字補償電路包括測溫電路、單片機及數(shù)模轉換電路，該單片機連接該測溫電路與所述數(shù)模轉換電路，該數(shù)模轉換電路與所述晶體振蕩電路電連接。由于在數(shù)字補償電路與電源電路之間增加了第二穩(wěn)壓電路，使得模擬電路電源電路與數(shù)字電源電路相互獨立，避免數(shù)字補償電路對晶體振蕩電路所產(chǎn)生的干擾，改善溫度補償晶體振蕩器的相噪比，降低溫度補償晶體振蕩器的功耗，提高其輸出頻率的穩(wěn)定度。
文檔編號H03L1/00GK101610081SQ20091004116
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權日2009年7月16日
發(fā)明者劉朝勝 申請人:東莞市大普通信技術有限公司