專利名稱：溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及晶體振蕩器領(lǐng)域，更具體地涉及一種具有壓控溫度補(bǔ)償晶體振蕩 器(Voltage Controled Xtal Oscillator, VCXO)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)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(nèi)常用的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，是一種通過(guò)改變晶體 振蕩器壓控電壓來(lái)引進(jìn)補(bǔ)償以提高其穩(wěn)定性的晶體振蕩器。 目前，通用的補(bǔ)償方式分為模擬補(bǔ)償和數(shù)字補(bǔ)償兩種。用的最多的是在溫度補(bǔ)償 晶體振蕩器的前端加一溫度補(bǔ)償電阻網(wǎng)絡(luò)，這屬于一種模擬補(bǔ)償方式，這種增加溫度補(bǔ)償 電阻網(wǎng)絡(luò)的方法，由于受熱敏電阻和固定電阻值影響很大，產(chǎn)品在-4(TC 85t:的溫度范 圍內(nèi)頻率穩(wěn)定度只能達(dá)到±1 ±2. 5卯m。隨著市場(chǎng)需求更加高穩(wěn)定性的壓控晶振，穩(wěn)定 度在±1 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(bǔ)償方式的 晶體振蕩器應(yīng)運(yùn)而生。該種晶體振蕩器能比較精確地進(jìn)行電壓的補(bǔ)償，以保持所述電壓控 制晶體振蕩器保持在一個(gè)較為穩(wěn)定的頻率范圍內(nèi)。 然而，采用數(shù)字補(bǔ)償通常會(huì)使用單片機(jī)，同時(shí)采用低功耗編程技術(shù)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(bǔ)償手段，采用同一 電源供電 時(shí)，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)會(huì)對(duì)晶體振蕩回路產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致溫度補(bǔ)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(bǔ)償晶體振蕩器。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型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(kāi)以實(shí)現(xiàn)低 噪聲、低功耗的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器。 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，包括電源電路、 晶體振蕩電路、數(shù)字補(bǔ)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(bǔ)償電路包括測(cè)溫電路、單片機(jī)以及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，所述單片 機(jī)連接所述測(cè)溫電路與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，所述數(shù)模轉(zhuǎn)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(bǔ)償電路。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器中由于在數(shù)字補(bǔ)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(dú)立，即晶體振蕩 電路的電源電路與數(shù)字補(bǔ)償電路的電源電路相互獨(dú)立。 一方面，避免數(shù)字補(bǔ)償電路對(duì)晶體 振蕩電路所產(chǎn)生的干擾，改善溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的相噪比，降低溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的 功耗；另一方面，使用數(shù)字補(bǔ)償電路能夠更加精確地對(duì)晶體振蕩器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，以電壓控 制所述晶體振蕩器，使其頻率輸出保持在一個(gè)穩(wěn)定的頻率范圍內(nèi)，提高溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度穩(wěn)定度。 較佳地，所述單片機(jī)采用溫度比例_積分_微分控制算法及擬合算法，對(duì)晶體振蕩 電路進(jìn)行補(bǔ)償。 較佳地，所述單片機(jī)采用差分形式收發(fā)信號(hào)。 較佳地，本實(shí)用新型的溫度補(bǔ)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(bǔ)償電路與所述晶體振蕩電路之間。 本實(shí)用新型還提供了一種溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，包括電源電路、晶體振蕩電路、數(shù) 字補(bǔ)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(bǔ)償電路包括測(cè)溫電路、單片機(jī)以及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，所述單片機(jī)連接所述測(cè)溫電路與 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，所述數(shù)模轉(zhuǎn)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(luò)，所述隔離網(wǎng)絡(luò)連接在所述穩(wěn)壓電路與所述數(shù)字補(bǔ)償電路之間。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型由于在穩(wěn)壓電路與數(shù)字補(bǔ)償電路之間增加了隔離網(wǎng) 絡(luò)，使得晶體振蕩電路的供電通路與數(shù)字補(bǔ)償電路的供電通路相互隔離而獨(dú)立；避免數(shù)字 補(bǔ)償電路對(duì)晶體振蕩電路所產(chǎn)生的干擾，改善溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的相噪比，同時(shí)采用低 功耗編程技術(shù)降低溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的功耗，提高溫度補(bǔ)償晶體振蕩器輸出頻率的穩(wěn)定 性、提高輸出信號(hào)質(zhì)量。 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述隔離網(wǎng)絡(luò)包括低壓差線性穩(wěn)壓器與電容，所 述LD0(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(bǔ)償 電路，所述LD0通過(guò)所述電容接地。 在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，所述隔離網(wǎng)絡(luò)包括直流/交流轉(zhuǎn)換器，所述直 流/交流轉(zhuǎn)換器電連接所述穩(wěn)壓電路與所述數(shù)字補(bǔ)償電路。 在本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例中，所述隔離網(wǎng)絡(luò)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(bǔ)償電路，所述電阻通過(guò)所述電容接地。 較佳地，所述單片機(jī)采用溫度PID(比例-積分-微分)控制算法及擬合算法，對(duì) 晶體振蕩器電路進(jìn)行補(bǔ)償。 較佳地，本實(shí)用新型的溫度補(bǔ)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(bǔ)償電路與所述晶體振蕩電路之間。 通過(guò)以下的描述并結(jié)合附圖，本實(shí)用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本 實(shí)用新型的實(shí)施例。

圖1為本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2為圖1所示溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的數(shù)字補(bǔ)償電路的結(jié)構(gòu)框圖。 圖3為本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。 圖4為本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器第三個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。 圖5為本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器第四個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖 圖6為本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器第五個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元 件。圖l所示為本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的第一個(gè)實(shí)施例。參考圖l，本實(shí)施例的溫 度補(bǔ)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(bǔ)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(duì)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(bǔ)償電 路13。易知，晶體振蕩電路12為時(shí)序電路，數(shù)字溫度補(bǔ)償電路13為數(shù)字電路，數(shù)字電路電 源一旦用于時(shí)序電路，容易引入噪聲，造成電路相噪惡化。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，晶體振 蕩電路12通過(guò)第一穩(wěn)壓電路14獨(dú)立供電，數(shù)字補(bǔ)償電路13通過(guò)第二穩(wěn)壓電路15獨(dú)立供 電，這樣的電路布設(shè)，使得晶體振蕩電路12的電源電路與數(shù)字補(bǔ)償電路13的電源電路獨(dú)立 隔離，減少兩者之間的互相干擾。 如圖1-2所示，在本實(shí)施例中，數(shù)字補(bǔ)償電路13包括測(cè)溫電路131、單片機(jī)132和 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路133，該數(shù)字補(bǔ)償電路13為所述晶體振蕩器12提供補(bǔ)償電壓。該單片機(jī)132 與所述測(cè)溫電路131電連接，且通過(guò)該數(shù)模轉(zhuǎn)換電路133與該晶體振蕩電路12電連接；該 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路133對(duì)晶體振蕩電路12的壓控端進(jìn)行補(bǔ)償。其中，單片機(jī)132存儲(chǔ)有溫度與 補(bǔ)償電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。較佳者，該測(cè)溫電路131為數(shù)字溫度傳感器。數(shù)字溫度傳感器的特 點(diǎn)在于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)準(zhǔn)確，誤差小且體積小。具體地，該單片機(jī)132包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù) 調(diào)用單元、攝隨單元以及數(shù)字處理單元。該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)有溫度與補(bǔ)償電壓的對(duì)應(yīng) 關(guān)系，該數(shù)據(jù)調(diào)用單元用于當(dāng)獲取當(dāng)前溫度時(shí)，從該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元調(diào)用與當(dāng)前溫度相對(duì)應(yīng) 的補(bǔ)償電壓值進(jìn)行補(bǔ)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(jī)132采用PID控制算法及擬合算法，配合低功耗編程技術(shù)， 對(duì)晶體振蕩器的壓控端進(jìn)行補(bǔ)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(jī)132為采用差分形式收發(fā)信號(hào)，如LVDS(Low VoltageDifferential Signaling,低壓差分信號(hào))或PECL(Positive Emitter Coupled Logic,正電壓射極耦合 邏輯信號(hào))等，可以極大降低相噪的影響，并能消減信號(hào)通路上的干擾和串?dāng)_，對(duì)共模噪聲 具有高度的抑制能力。此外，該單片機(jī)采用高驅(qū)動(dòng)能力的芯片，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)噪聲的抑制能 力。 圖3所示為本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器第二個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例的溫度補(bǔ)償 晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)類似，與前述實(shí)施例的不同 之處在于溫度補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(hào)通路上的干擾和串?dāng)_。 圖4所示為本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的第三個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)施例的溫度 補(bǔ)償晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)類似，與第二個(gè)實(shí)施例 的不同之處在于溫度補(bǔ)償晶體振蕩器300沒(méi)有如第二個(gè)實(shí)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(luò)37連接在穩(wěn)壓電路 34與數(shù)字補(bǔ)償電路33之間，在本實(shí)施例中，該隔離網(wǎng)絡(luò)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(bǔ)償電路33，且該電阻371通過(guò)電容372接地。隔離網(wǎng)絡(luò)37的加入使得晶體振蕩器的供電通路與數(shù)字補(bǔ)償電路的供電通路相互隔離而獨(dú)立， 避免數(shù)字補(bǔ)償電路對(duì)晶體振蕩器所產(chǎn)生的干擾，使本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器輸出頻 率更加穩(wěn)定，輸出信號(hào)質(zhì)量更加優(yōu)良。 圖5所示為本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的第四個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)施例的溫度 補(bǔ)償晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)與第三個(gè)實(shí)施例的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)類似，與第三個(gè)實(shí)施 例的不同之處在于溫度補(bǔ)償晶體振蕩器400的隔離網(wǎng)絡(luò)47包括LD0471和電容472，該數(shù) 模轉(zhuǎn)換器471電連接該穩(wěn)壓電路44與該數(shù)字補(bǔ)償電路43，且該數(shù)模轉(zhuǎn)換器471通過(guò)電容 472接地。隔離網(wǎng)絡(luò)47的加入使得晶體振蕩器的供電通路與數(shù)字補(bǔ)償電路的供電通路相互 隔離而獨(dú)立，避免數(shù)字補(bǔ)償電路對(duì)晶體振蕩器所產(chǎn)生的干擾，使本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體 振蕩器輸出頻率更加穩(wěn)定。 圖6所示為本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的第四個(gè)實(shí)施例中，與第三個(gè)實(shí)施例 的不同之處在于溫度補(bǔ)償晶體振蕩器500的隔離網(wǎng)絡(luò)為直流/交流轉(zhuǎn)換器57，該數(shù)模轉(zhuǎn) 換器57電連接該穩(wěn)壓電路54與該數(shù)字補(bǔ)償電路53，且該直流/交流轉(zhuǎn)換器57接地。隔離 網(wǎng)絡(luò)57的加入使得晶體振蕩器的供電通路與數(shù)字補(bǔ)償電路的供電通路相互隔離而獨(dú)立， 避免數(shù)字補(bǔ)償電路對(duì)晶體振蕩器所產(chǎn)生的干擾，使本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器輸出頻 率更加穩(wěn)定。 下面介紹本實(shí)施例溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的工作原理。電源電路通過(guò)第一穩(wěn)壓電路 與第二穩(wěn)壓電路，或者通過(guò)穩(wěn)壓電路與隔離網(wǎng)絡(luò)，將晶體振蕩電路與數(shù)字補(bǔ)償電路各自的 電源電路獨(dú)立分隔，使得晶體振蕩電路與數(shù)字補(bǔ)償電路互不干擾，保持各自高效的運(yùn)行狀 態(tài)。所述測(cè)溫電路測(cè)得溫度補(bǔ)償晶體振蕩器當(dāng)前工作環(huán)境的溫度，將該溫度傳送給單片機(jī)。 所述單片機(jī)根據(jù)測(cè)溫電路傳來(lái)的溫度，查找與之對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電壓值，然后通過(guò)補(bǔ)償方波的 形式輸出補(bǔ)償電壓，該補(bǔ)償方波通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換信號(hào)后提供給晶體振蕩器，該補(bǔ)償 方式屬于數(shù)字補(bǔ)償?shù)姆懂?，為業(yè)內(nèi)所熟悉，在此不再贅述。通過(guò)單片機(jī)的編程實(shí)現(xiàn)更加精確 的電壓補(bǔ)償，以保持所述晶體振蕩器保持在一個(gè)穩(wěn)定的輸出頻率范圍內(nèi)，且使得該溫度補(bǔ) 償晶體振蕩器實(shí)現(xiàn)低功耗與高穩(wěn)定度。 需要說(shuō)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(bǔ)償晶體振蕩器功能與結(jié)構(gòu)而定。 以上結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不局限于以上揭 示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本實(shí)用新型的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
權(quán)利要求一種溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，包括電源電路、晶體振蕩電路、數(shù)字補(bǔ)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(bǔ)償電路包括測(cè)溫電路、單片機(jī)以及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，所述單片機(jī)連接所述測(cè)溫電路與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，所述數(shù)模轉(zhuǎn)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(bǔ)償電路。
2. 如權(quán)利要求l所述的溫度補(bǔ)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(bǔ)償電路與所述晶體振蕩電路之間。
3. —種溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，包括電源電路、晶體振蕩電路、數(shù)字補(bǔ)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(bǔ)償電路包括測(cè)溫電路、單片機(jī)以及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，所述單片機(jī)連接所述測(cè)溫電路與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，所述數(shù)模轉(zhuǎn)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(luò)，所述隔離網(wǎng)絡(luò)連接在所述穩(wěn)壓電路與所述數(shù)字補(bǔ)償電路之間。
4. 如權(quán)利要求3所述的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，其特征在于所述隔離網(wǎng)絡(luò)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(bǔ)償電路，所述低壓差線性控制器通過(guò)所述電容接地。
5. 如權(quán)利要求3所述的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，其特征在于所述隔離網(wǎng)絡(luò)包括直流/交流轉(zhuǎn)換器，所述直流/交流轉(zhuǎn)換器電連接所述穩(wěn)壓電路與所述數(shù)字補(bǔ)償電路。
6. 如權(quán)利要求3所述的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，其特征在于所述隔離網(wǎng)絡(luò)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(bǔ)償電路，所述電阻通過(guò)所述電容接地。
7. 如權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的溫度補(bǔ)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(bǔ)償電路與所述晶體振蕩電路之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，包括電源電路、晶體振蕩器、數(shù)字補(bǔ)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(bǔ)償電路。該數(shù)字補(bǔ)償電路包括測(cè)溫電路、單片機(jī)及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，該單片機(jī)連接該測(cè)溫電路與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，該數(shù)模轉(zhuǎn)換電路與所述晶體振蕩電路電連接。由于在數(shù)字補(bǔ)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(dú)立，避免數(shù)字補(bǔ)償電路對(duì)晶體振蕩電路所產(chǎn)生的干擾，改善溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的相噪比，降低溫度補(bǔ)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(hào)H03L1/02GK201536361SQ200920060620
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者劉朝勝 申請(qǐng)人:廣東大普通信技術(shù)有限公司