[发明专利]具有高精度的微机补偿表贴温补晶振无效

专利信息
申请号: 201010540813.1 申请日: 2010-11-12
公开(公告)号: CN102082548A 公开(公告)日: 2011-06-01
发明(设计)人: 汪靖涛 申请(专利权)人: 成都天奥电子股份有限公司
主分类号: H03B5/04 分类号: H03B5/04
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 610000 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 具有 高精度 微机 补偿 表贴温补晶振
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种主要用于全球定位系统(GPS)定位、电台、雷达等通讯设备中,具有高精度的微机补偿表贴温补晶振,更具体地说,本发明涉及高稳时基的具有高精度的微机补偿表贴温补晶振。

背景技术

现有技术中,温补晶体振荡器可分为模拟温补晶振和数字温补品振。温补晶振电路主要由振荡电路和补偿电路组成。前者与晶体谐振器共同组成一个压控晶体振荡器,后者则提供准确的补偿电压值,补偿电压改变压控振荡器当前的输出频率,把输出频率随温度变化控制在一个很小的误差内。

由于AT切型品体谐振器的振荡频率在整个宽温范围内(-55℃~+85℃)频率偏移较少(频率偏移在±20ppm以内),并且频率与温度的关系呈近似的三次函数关系,所以温补晶体振荡器(TCXO)一般均采用对AT切晶体的频率-温度特性曲线进行补偿。该补偿是用一个与晶体谐振器串联的变容二极管作调频电容,其两端受补偿电路产生的电压控制,使变容二极管电容变化,改变晶体谐振器负载电容,从而使晶体谐振器的振荡频率发生改变。由于补偿电压带来的频率偏移恰好可以抵消由温度变化所引起的频率漂移,使得振荡器频率在宽温度范围内相对稳定,达到温度补偿的目的。

现有技术温补晶振补偿通常有三种方法。

一是使用热敏电阻网络产生补偿电压对晶振频率进行补偿。选用负温度系数的热敏电阻与固定电阻一起构成电阻补偿网络(主要有Γ型、桥式网络等),产生一个随温度变化的二次或三次曲线电压信号,实现对晶振频率-温度特性曲线的补偿。该方法的不足之处是只能实现二次或三次频率-温度特性曲线的补偿,且补偿电压曲线受补偿电路形式的限制,不能实现高精度的补偿。同时,晶振电路无法小型化、集成化,并且调试较困难,不易于批量化生产。

二是使用数字电路进行晶振频率的补偿。数字温度补偿晶体振荡器(DTCXO),一直以来由于体积大、功耗大、成本高而使其应用范围受到了很大的限制。数字温补晶振的“频率一温度稳定度”一般在10-7量级(-40℃~70℃)。数字温补晶振通常选用EEPROM存储器,将补偿电压值通过查表的方式,发送给数模转换器(DAC),从而压控晶振频率,对晶振频率进行补偿。该方法虽然可以实现多次频率温度曲线的补偿,但由于受数字电路精度影响,补偿电压不连续且有抖动,对晶振的相位噪声指标恶化严重。对于传统的微机补偿晶体振荡器(MCXO)同样也存在体积大,精度不够,相位噪声指标不高等不足之处,且性能的稳定、可靠性和成品率都不高。

三是使用国外进口集成温度晶振专用芯片。目前,为适应晶体振荡器小型化、数字化、集成化的发展趋势,国外已实现由传统的裸金属外壳向覆塑料金属和陶瓷封装转变,采用SMD封装形式的温补品振,其外形尺寸大大地缩小。这种集成芯片采用了数模混合电路的温度补偿技术。该补偿技术虽然可以实现晶振小型化设计,降低了产品功耗,但由于其补偿电压仍然由模拟电路产生,补偿电压曲线受模拟电路形式和工艺的限制,一般只能产生3次方的补偿电压曲线,晶振的频率-温度稳定度指标不高(一般在±0.5×10-6~±1×10-6),温度范围最宽在-30℃~85℃。

发明内容

本发明的任务是提出一种小型化,功耗低,基于集成化微机补偿电路可以产生多次方补偿电压曲线,在宽温范围内有很高频率-温度稳定度的微机补偿表贴温补晶振。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到,本发明提供的一种具有高精度的微机补偿表贴温补晶振,至少包括,被集成在一个芯片内的微机补偿电路、压控晶体振荡电路和微机补偿程序部件,其特征在于:在所述微机补偿电路中集成有一个用于与调试系统进行数据传输的串口通讯电路、数据及程序存储电路、温度测试电路和补偿电压产生电路,该微机补偿电路连接在压控晶体振荡器(VCXO)的压控调谐端,温度传感器通过数模转换器(ADC)相连于微处理器(MCU),温度传感器测试出VCXO的温度信号,ADC将产生的模拟温度电压信号转换成数字信号反馈给MCU,MCU将该数据带入MCU内的多次曲线方程式中,计算出与当前温度值对应的补偿电压的数据,DAC再将计算出的电压值转换为模拟电压信号,MCU再把转换成的补偿电压发送至模数转换器(DAC),经滤波器(LPF)滤去低频干扰信号后送入VCXO的压控调谐端,实现对VCXO输出频率的高低温补偿。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果:

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