[发明专利]温度补偿型晶体振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度补偿型晶体振荡器，尤其涉及一种即使在高温中不增加电压控制振荡器的灵敏度依然能改善温度补偿准确度的温度补偿型晶体振荡器。

背景技术

现有技术中的温度补偿型晶体振荡器：图4

参照图4说明现有技术的一种温度补偿型晶体振荡器(temperature-compensated crystal oscillator，TCXO)。图4显示为现有技术中温度补偿型晶体振荡器的电路方框图。如图4所示，现有技术中的温度补偿型晶体振荡器包括振荡器电路1与晶体共振器2。

振荡电路1包括用以接收外部参考信号的输入端(自动频率控制端(Auto Frequency Control terminal，AFC terminal))、自动频率控制(Auto Frequency Control，AFC)单元11、振荡器(oscillator，OSC)单元12、输出缓冲器(OUT BUFFER)单元13、温度传感器(TEMP SENSOR)单元14、温度补偿单元15、非易失性存储器(nonvolatile memory，NVM)16，以及定电压电源17。

自动频率控制单元11控制从AFC端输入的外部参考信号的灵敏度(电压增益)，并且输出信号至振荡器单元12。振荡器单元12输出利用晶体共振器2与灵敏度控制电压(AFC)振荡的信号至输出缓冲器单元13。输出缓冲器单元13缓冲(放大)从振荡器单元12来的振荡信号并输出此信号至输出端(OUT terminal)。在此，输出缓冲器单元13、晶体共振器2、振荡器单元12组成电压控制晶体振荡器(voltage-controlled crystal oscillator，VCXO)。

温度传感器单元14量测晶体共振器2的周遭温度，并输出此温度至温度补偿单元15。温度补偿单元15是用以产生函数的电路。温度补偿单元15读取储存于非易失性存储器16中用以温度补偿的参数，并依据参数与从温度传感器单元14输入的量测温度值来执行计算，且输出温度补偿电压至振荡器单元12。振荡器单元12提供利用晶体共振器2振荡的信号，而此信号随着来自自动频率控制单元11的信号与来自温度补偿单元15的补偿电压输出而振荡。

现有技术中温度补偿型晶体振荡器的电路：图5

接着，参照图5来说明图4所示的现有技术中温度补偿型晶体振荡器的电路图。图5显示为现有技术中温度补偿型晶体振荡器的电路图。比较与现有技术中温度补偿型晶体振荡器有关的图4与图5，晶体共振器2相当于晶体共振器X。输出缓冲器单元13相当于缓冲器32与33、电阻R3，以及电容C3。振荡器单元12相当于反向器集成电路(inverter IC)31、电阻Rf、R1与R2、电容C1与C2，以及可变电容二极管VD1与VD2。

在图5中，省略图4中自动频率控制单元11与定电压电源17。需要注意的是，自动频率控制单元11的输出为图5中端点V1T的输入。

在前文所提及的现有技术中温度补偿型晶体振荡器，一般来说，是在-40℃至+85℃的范围中执行温度补偿。近年来，在欧洲，已立法通过强制增设紧急通话设备(例如，紧急呼叫(e-call))的法案条条，以及正在发展相关设备的引进。对于应用至运输工具而言，TCXO需要操作于一宽广的温度范围中，举例来说，-40℃至+105℃。

在一般的温度补偿范围中(例如，-40℃至+85℃)是不会有问题的。然而，在下述的宽广的温度范围(例如，-40℃至+105℃)中是会有一些问题的，尤其是在+86℃至+105℃的温度范围里。

现有技术中温度补偿的例子：图6A～6D

请参照图6A至6D来说明现有技术中温度补偿的例子。图6A至6D显示为现有技术中温度补偿例子的说明图。在6A至6D中，横坐标表示为温度(Temp)，图6A与6D的纵坐标表示为频率特性，图6B与6C的纵坐标表示为电压特性。图6A显示说明“无温度补偿的振荡频率Fout”的特性。此特性是一种取决于晶体共振器与振荡器电路的温度特性的频率特性。

图6B显示说明理想温度补偿电压V1的电压特性，而图6C显示说明现实温度补偿电压V1的电压特性。如果把图6B的理想温度补偿电压的电压特性运用于图6A中无温度补偿的电压控制晶体振荡器的振荡频率，在理想温度补偿的后的振荡频率将变为平坦。