[发明专利]任意项全系数高精度温度补偿晶体振荡器

说明书

技术领域

本发明属于温度补偿晶体振荡器领域，特别是一种任意项全系数高精度温度补偿晶体振荡器。

背景技术

高精度温度补偿晶体振荡器在众多行业有着广泛的应用。

在-40°C～+85°C的温度范围内，高精度温度补偿晶体振荡器产生时钟信号的精度一般应在（0.5～3）×10^-6，而简单电子振荡器的精度一般在±50×10^-6,所以必须要给简单的振荡器加上温度补偿电路。目前对石英晶体振子频率温度漂移的补偿方法主要有直接补偿和间接补偿，间接补偿又分模拟式和数字式两种。

温度补偿晶体振荡器的关键是温度补偿器的设计。温度补偿器的输入变量是温度而输出变量是电压，其间的函数关系并非线性关系。中国发明专利公开说明书“高精度温度补偿晶体振荡器”（公开号：CN1829076A,公开日2006年9月6日）公开了一种包括晶体振荡器、反相器、压控电容器及温度补偿器的高精度温度补偿晶体振荡器，以全系数三次多项式函数关系构造温度补偿器，使晶体振荡器的精度达到±1×10-6。由于受到阶数的限制，其精度难以进一步提高。该专利中，为了获得精确的补偿器的系数，校正步骤反复使用，操作复杂且无精确解，是一种线性近似。这使其无法实现高精度的温补振荡器。

总之，现有温度补偿器的设计，使温度补偿晶体振荡器在-40°C～+85°C的温度范围内，难以达到±0.5×10^-6及更高的精度要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种任意项全系数高精度温度补偿晶体振荡器，其精度能达到±0.5×10^-6，以至更高，并且可以精确、简便地求出温度补偿器的系数。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种任意项全系数温度补偿晶体振荡器，包括与晶体谐振器并联的反相器、连接在晶体振荡器和地之间的压控电容器以及控制压控电容器的温度补偿器，温度补偿器包括带有SPI接口的一次性可编程存储器、温度传感器、两个开关电容和多项式补偿函数发生器，温度补偿器的输入是温度传感器提供的温度电压，温度补偿器的输出电压被加到压控电容器上以补偿晶体谐振器的频率漂移，一次性可编程存储器的寄存器C1、C2设置数据的输出端分别与两个开关电容的控制端连接，两个开关电容分别连接在晶体谐振器的两端和地之间，一次性可编程存储器寄存器T0、B0设置数据的输出端分别经数模转换器后与温度传感器相连，所述多项式补偿函数发生器的输入端与温度传感器的输出端和一次性可编程存储器的多项式系数设置寄存器输出端相连，多项式补偿函数发生器的输出端与一次性可编程存储器寄存器V0经一加法器后接入反相器的输入端。

进一步地，所述一次性可编程存储器的多项式系数设置寄存器为N+1个，分别为An、An-1、An-2……、A0，所述多项式补偿函数发生器包括将温度传感器的输出数据和An设置数据相乘的乘法器1、将乘法器1的输出数据和An-1设置数据相加的加法器1、将温度传感器的输出数据和加法器1的输出数据相乘的乘法器2、将乘法器2的输出数据和An-2设置数据相加的加法器2……、将乘法器N的输出数据和A0设置数据相加的加法器N。

更进一步地，所述乘法器和加法器个数N大于等于5。

作为优选，所述乘法器或加法器个数N等于5，所述一次性可编程存储器为82位，包括C1、C2、T0、B0、V0、A5至A0十一种设置数据，上述设置数据C1为4位，C2为6位，其余为8位。

本发明与现有技术相比，其显著优点：1、温度补偿晶体振荡器精度高，5阶即可达到±0.5×10^-6的精度要求；2、芯片架构灵活，可以让使用者在补偿精度和芯片结构复杂度上自由选择，根据本方案构思，可实现任意的补偿精度；3、算法简便快捷。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是N项全系数温度补偿器结构框图。

图2是5项全系数温度补偿器结构框图，为模拟式间接补偿。

图3是5项全系数温度补偿器结构框图，为数字式间接补偿。

图中，1是晶体谐振器，2是并联的反相器，3是压控电容器，4是温度补偿器，5是一次性可编程存储器，6是温度传感器，7、8是开关电容，9是多项式补偿函数发生器，11、12是寄存器T0、B0设置数据，13是多项式系数设置寄存器，14是与寄存器V0相连的加法器。

具体实施方式