專利名稱：用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種集成式芯片，具體地說是一種用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路。
背景技術(shù)：
石英晶體振蕩器作為穩(wěn)定的頻率振蕩元件廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字領(lǐng)域，但是由于石英晶體的振蕩頻率會隨著溫度的變化而改變，這樣就會造成振蕩器輸出的頻率不穩(wěn)定。為了使石英晶體在較寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的輸出頻率，一般需要對石英晶體進(jìn)行溫度補償，現(xiàn)有技術(shù)中的溫度補償方式主要有兩種模擬補償和數(shù)字補償。由于模擬補償方式容易受到外界信號的干擾，補償精度有限，因此，需要研發(fā)穩(wěn)定性更強，精確性更高的數(shù)字補償方式。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題，是提供一種穩(wěn)定性強、精確性高的用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路，包括電源模塊、溫度檢測模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、補償數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、振蕩模塊、分頻模塊；所述電源模塊的電源輸入端作為集成電路的電源端，其電源輸出端分別連接溫度檢測模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、補償數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、振蕩模塊、分頻模塊的電源端;溫度檢測模塊的信號輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接補償數(shù)據(jù)存儲模塊的信號輸入端;補償數(shù)據(jù)存儲模塊的信號輸出端通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接振蕩模塊的壓控信號輸入端;溫度檢測模塊的接地端作為整體集成電路的接地端；振蕩模塊的兩個諧振器連接端作為集成電路的晶體接入端；所述分頻模塊的時鐘信號輸入端作為集成電路的正常頻率輸入端，第一分頻輸出端作為集成電路的分頻信號輸出端，第二分頻輸出端作為集成電路的數(shù)字工作時鐘信號輸出端。作為對本實用新型的限定在溫度檢測模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間串接有信號放大模塊，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與振蕩模塊之間串接有數(shù)字濾波放大模塊。作為對本實用新型的另一種限定它還包括與PC機通信的接口通信模塊，所述接口通信模塊的片選端作為集成電路的片選端，時鐘端作為集成電路的總線時鐘端，數(shù)據(jù)端作為集成電路的總線數(shù)據(jù)端。作為對上述方式的限定所述信號放大模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間設(shè)有通道切換控制模塊，所述通道切換控制模塊的兩路電壓輸入端分別為集成電路的頻率微調(diào)模擬電壓輸入端和溫度檢測模擬電壓輸入端，頻率微調(diào)模擬電壓輸入端用于連接外部調(diào)節(jié)電壓。作為對上述方式的進(jìn)一步限定所述有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與補償數(shù)據(jù)存儲模塊之間還串接有第一狀態(tài)功能控制器；在補償數(shù)據(jù)存儲模塊與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊之間還串接有第二狀態(tài)功能控制器。作為對本實用新型的另一種限定所述振蕩模塊包括振蕩器、緩沖器和振蕩調(diào)節(jié)模塊，所述振蕩器的兩個振蕩端分別作為集成電路的兩個晶體接入端，同時其第二振蕩端連接緩沖器的輸入端，緩沖器的輸出端連接分頻模塊的時鐘信號端。作為對振蕩調(diào)節(jié)電路的限定所述振蕩調(diào)節(jié)模塊包括第一電壓可調(diào)變?nèi)荻O管、第二電壓可調(diào)變?nèi)荻O管、第一可調(diào)電容、第二可調(diào)電容，所述第一電壓可調(diào)變?nèi)荻O管的一端連接振蕩器的第一振蕩端，另一端接地；第一電壓可調(diào)變?nèi)荻O管與第二電壓可調(diào)變?nèi)荻O管之間通過第一電阻連接；第二電壓可調(diào)變?nèi)荻O管的一端連接振蕩器的第二振蕩端，另一端接地；所述第一可調(diào)電容與第二可調(diào)電容分別與第一電壓可調(diào)變?nèi)荻O管、第二電壓可調(diào)變?nèi)荻O管并聯(lián)。
由于采用了上述的技術(shù)方案，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的技術(shù)進(jìn)步在于(I)本實用新型采用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，可以在溫度檢測模塊檢測到的環(huán)境溫度范圍內(nèi)進(jìn)行全數(shù)字補償，補償點較多，溫度補償晶體振蕩器的輸出穩(wěn)定性更好，精確性更高；(2)本實用新型中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的位數(shù)高，在-40度至85度范圍內(nèi)的補償點達(dá)到1024個，補償精度指標(biāo)能達(dá)到彡±0. 2PPm的精度；(3)本實用新型設(shè)置有信號放大模塊，可以對溫度檢測模塊檢測到的模擬電壓信號進(jìn)行可調(diào)比例的放大，能滿足不同溫度段下模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的滿量程使用；(4)本實用新型的振蕩模塊中設(shè)置有電壓可調(diào)變?nèi)荻O管，可以調(diào)節(jié)容值的范圍寬度；可調(diào)旁路可調(diào)電容能夠調(diào)節(jié)負(fù)載適用于不同尺寸的石英晶體；(5)本實用新型還設(shè)有接口通信模塊，可以令本實用新型與外部PC機進(jìn)行通信，方便工作人員查看工作狀態(tài)；(6)本實用新型整個補償電路和晶體振蕩電路部分全部采用半導(dǎo)體工藝制成，體積小、功耗低，可以滿足小尺寸溫度補償晶體振蕩器的生產(chǎn)。綜上可見，本實用新型采用全數(shù)字的補償方式，能夠有效提高輸出信號的穩(wěn)定性及精確性。本實用新型主要適用于AT切石英晶體。本實用新型下面將結(jié)合說明書附圖與具體實施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是本實用新型實施例的原理框圖；圖2是本實用新型實施例中振蕩模塊的電路原理圖。圖中I一電源模塊，2—溫度檢測模塊，3—信號放大模塊，4一通道轉(zhuǎn)換模塊，5-模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，6—第一狀態(tài)功能控制器，7—補償數(shù)據(jù)存儲模塊，8—第二狀態(tài)功能控制模塊，9一數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，10—數(shù)字濾波放大模塊，11一振蕩模塊，12—分頻模塊，13—接口通信模塊。
具體實施方式
實施例一種用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路圖1所示為本實施例的結(jié)構(gòu)示意圖,包括①電源模塊1，可采用穩(wěn)壓器ADP151，其輸入端VIN作為整體集成電路的電源端A，輸出端VOUT分別為下述各個需要供電的模塊供電。②溫度檢測模塊2，可采用溫度傳感器TMP35，可以將環(huán)境的溫度信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號，以此檢測環(huán)境溫度，其接地端作為整個集成電路的接地端K。③信號放大模塊3，采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的可調(diào)濾波放大器，其信號輸入端連接溫度檢測模塊2的信號輸出端，用于將溫度檢測模塊2傳遞過來的電壓信號進(jìn)行濾波放大，滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊量程。④通道轉(zhuǎn)換模塊4，可采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的通道轉(zhuǎn)換器，其信號輸入端連接信號放大模塊的信號輸出端，其模擬電壓輸入端作為集成電路的頻率微調(diào)模擬電壓輸入端J，用于在溫度檢測模塊和集成電路VC端輸入之間的切換。⑤模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊5，采用ADS7887模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其信號輸入端連接通道轉(zhuǎn)換模塊4的信號輸出端，用于將檢測到的環(huán)境溫度的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。⑥第一功能狀態(tài)控制模塊6，采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的功能控制及數(shù)據(jù)處理器，其信號輸入端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊5的信號輸出端，用于將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進(jìn)行移動平均，也用于控制模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊5的工作狀態(tài)。⑦補償數(shù)據(jù)存儲模塊7，采用為EEPROM存儲器的AT28BV64芯片，其信號輸入端連接第一狀態(tài)功能控制模塊6的信號輸出端，存儲有不同溫度下對石英晶體的補償數(shù)據(jù)。⑧第二狀態(tài)功能控制模塊8，采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的功能控制及數(shù)據(jù)處理器，其信號輸入端連接補償數(shù)據(jù)存儲模塊7的信號輸出端，用于VC的累加，控制下述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9的工作狀態(tài)。⑨數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器DAC6311，其信號輸入端連接第二狀態(tài)功能控制模塊8的信號輸出端，用于將補償后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。⑩數(shù)字濾波放大模塊10，采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的數(shù)字濾波放大電路，其信號輸入端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9的信號輸出端，用于將轉(zhuǎn)換的模擬信號進(jìn)行濾波放大，令信號滿足下述振蕩模塊11中電壓可調(diào)變?nèi)荻O管的量程。振蕩模塊11，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括現(xiàn)有技術(shù)中常用的振蕩器Ul和緩沖器U2，所述振蕩器Ul的兩個振蕩端分別作為集成電路的兩個晶體接入端B/C和D，同時振蕩器Ul的第一振蕩端還通過第一電壓可調(diào)變?nèi)荻O管Cl接地，第二振蕩端通過第二電壓可調(diào)變?nèi)荻O管C2接地，第一旁路可調(diào)電容C3與第二旁路可調(diào)電容C4分別與第一電壓可調(diào)變?nèi)荻O管Cl、第二電壓可調(diào)變?nèi)荻O管C2并聯(lián)，同時，第一電壓可調(diào)變?nèi)荻O管Cl與第二電壓可調(diào)變?nèi)荻O管C2之間還通過第一電阻Rl連接在一起。所述振蕩器Ul的第二振蕩端還連接緩沖器U2的信號輸入端，所述緩沖器U2的信號輸出端與下述的分頻模塊12的時鐘管腳連接在一起后，作為集成電路的正常頻率輸出端E。[0045]分頻模塊12，采用計數(shù)分頻組M74HC4020，采用計數(shù)分頻的方式，其信號輸出端FCLKl作為集成電路數(shù)字部分的時鐘信號，其信號輸出端FCLK2作為集成電路的分頻信號輸出端F。通信模塊13，采用12C通信接口及片選控制器，其片選端作為集成電路的片選端I,時鐘端作為集成電路的總線時鐘端H，數(shù)據(jù)端作為集成電路的總線數(shù)據(jù)端G，同時，其內(nèi)部并行讀寫總線分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊5的輸出端AD0、補償數(shù)據(jù)存儲模塊7的信號輸出端EDO、第二狀態(tài)功能控制模塊8的DAIN端、第一狀態(tài)功能控制模塊6的ADRI端等相連，用于本實例與外界PC機之間的通信。本實施例的具體工作過程為溫度檢測模塊2將檢測到的環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電壓信號，經(jīng)信號放大模塊3的信號濾波處理和放大，在通道轉(zhuǎn)換模塊4的控制下輸入給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊5，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊5把相應(yīng)的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成10位的數(shù)字信號，數(shù)字信號通過第一狀態(tài)功能控制模塊6的處理計算生成10位數(shù)字信號作為EEPROM存儲器地址送入補償數(shù)據(jù)存儲模塊7中，補償數(shù)據(jù)存儲模塊7將相應(yīng)地址上的輸出補償數(shù)據(jù)取出，并通過第二狀態(tài)功能控制模塊8的處理后送入數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9把相應(yīng)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸出，輸出的電壓經(jīng)過數(shù)字濾波放大模塊10的處理,加到振蕩模塊11的AVC端，調(diào)節(jié)輸出頻率。分頻模塊12兩個分頻輸出功能，其中時鐘端CLKIN作為集成電路石英晶體振蕩輸出信號E，分頻輸出FCLKl為集成電路提供數(shù)字時鐘信號，另一分頻輸出FCLK2作為外接端口 F，方便外部測量。分頻模塊12的分頻倍數(shù)可設(shè)置，能將頻率范圍內(nèi)的任意輸出分頻到〈1HZ。通信模塊13提供通信接口，外界PC機通過此接口可以對芯片進(jìn)行控制。端口 J為外部電壓調(diào)節(jié)端口，第一功能狀態(tài)控制模塊6負(fù)責(zé)溫度檢測模塊2輸出信號和外接信號的切換。此端口輸入信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊5轉(zhuǎn)換出的數(shù)值，將由第二功能狀態(tài)控制模塊8控制是否和補償數(shù)據(jù)存儲模塊7讀出的數(shù)值相加，來實現(xiàn)對頻率的控制。
權(quán)利要求1.一種用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路，其特征在于包括電源模塊、溫度檢測模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、補償數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、振蕩模塊、分頻模塊； 所述電源模塊的電源輸入端作為集成電路的電源端，其電源輸出端分別連接溫度檢測模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、補償數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、振蕩模塊、分頻模塊的電源端；溫度檢測模塊的信號輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接補償數(shù)據(jù)存儲模塊的信號輸入端; 補償數(shù)據(jù)存儲模塊的信號輸出端通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接振蕩模塊的壓控信號輸入端; 溫度檢測模塊的接地端作為整體集成電路的接地端； 振蕩模塊的兩個諧振器連接端作為集成電路的晶體接入端； 所述分頻模塊的時鐘信號輸入端作為集成電路的正常頻率輸入端，第一分頻輸出端作為集成電路的分頻信號輸出端，第二分頻輸出端作為集成電路的數(shù)字工作時鐘信號輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路，其特征在于在溫度檢測模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間串接有信號放大模塊，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與振蕩模塊之間串接有數(shù)字濾波放大模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路，其特征在于還包括與PC機通信的接口通信模塊，所述接口通信模塊的片選端作為集成電路的片選端,時鐘端作為集成電路的總線時鐘端,數(shù)據(jù)端作為集成電路的總線數(shù)據(jù)端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路，其特征在于所述信號放大模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間設(shè)有通道切換控制模塊，所述通道切換控制模塊的兩路電壓輸入端分別為集成電路的頻率微調(diào)模擬電壓輸入端和溫度檢測模擬電壓輸入端，頻率微調(diào)模擬電壓輸入端用于連接外部調(diào)節(jié)電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路，其特征在于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與補償數(shù)據(jù)存儲模塊之間還串接有第一狀態(tài)功能控制器；在補償數(shù)據(jù)存儲模塊與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊之間還串接有第二狀態(tài)功能控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路，其特征在于所述振蕩模塊包括振蕩器、緩沖器和振蕩調(diào)節(jié)模塊，所述振蕩器的兩個振蕩端分別作為集成電路的兩個晶體接入端，同時其第二振蕩端連接緩沖器的輸入端，緩沖器的輸出端連接分頻模塊的時鐘信號輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路，其特征在于所述振蕩調(diào)節(jié)模塊包括第一電壓可調(diào)變?nèi)荻O管、第二電壓可調(diào)變?nèi)荻O管、第一可調(diào)電容、第二可調(diào)電容，所述第一電壓可調(diào)變?nèi)荻O管的一端連接振蕩器的第一振蕩端，另一端接地；第一電壓可調(diào)變?nèi)荻O管與第二電壓可調(diào)變?nèi)荻O管之間通過第一電阻連接；第二電壓可調(diào)變?nèi)荻O管的一端連接振蕩器的第二振蕩端，另一端接地；所述第一可調(diào)電容與第二可調(diào)電容分別與第一電壓可調(diào)變?nèi)荻O管、第二電壓可調(diào)變?nèi)荻O管并聯(lián)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于石英晶體振蕩器的全數(shù)字溫度補償集成電路，包括電源模塊，電源模塊為下述各個模塊供電；溫度檢測模塊，其接地端作為整體集成電路的接地端，其信號輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接存儲有溫度補償數(shù)據(jù)的補償數(shù)據(jù)存儲模塊的信號輸入端；補償數(shù)據(jù)存儲模塊的信號輸出端通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接振蕩模塊的壓控信號輸入端，其中振蕩模塊的兩個諧振器連接端作為集成電路的晶體接入端；還包括分頻模塊，其時鐘信號輸入端作為集成電路的正常頻率輸入端，第一分頻輸出端作為集成電路的分頻信號輸出端，第二分頻輸出端作為集成電路的數(shù)字工作時鐘信號輸出端。本實用新型能夠有效提高輸出信號的穩(wěn)定性及精確性，為石英晶體振蕩器提供更穩(wěn)定的工作環(huán)境，適用于AT切石英晶體振蕩器。
文檔編號H03B5/04GK202906836SQ20122073373
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者白云峰, 丁素廣, 武世聰, 劉剛 申請人:石家莊衍興電子有限公司, 白云峰, 丁素廣, 武世聰