[发明专利]一种晶体振荡器的步进温度补偿方法

说明书

本发明公开了一种晶体振荡器的步进温度补偿方法采用闭环反馈补偿构架。首先，确定目标频率f₀对应的二进制编码B_0i，并存入单片机中；当温度变化是，模频率为f(T)的信号送入模数转换器中转换为对应的二进制编码B_1i，并输入到单片机中与目标频率f₀的二进制编码B_0i进行比对，在单片机中设定阈值范围ΔB，将B_0i和B_1i进行比对之后，判断比对结果B_0i‑B_1i是否在阈值范围之内。若B_0i‑B_1i不在阈值范围内，则以步进二进制编码B_2i进行补偿，补偿之后再次送入单片机中与B_0i进行比对，如此进行循环补偿，直到比对结果B_0i‑B_1i在阈值范围内，最终实现温度补偿。本发明与现有温度补偿晶体振荡器相比，不需要温度传感器，因而克服现有TCXO中由于使用温度传感器和晶体谐振器晶片温度变化不同步引起的温度迟滞问题。

技术领域

本发明属于晶体振荡器技术领域，更为具体地讲，涉及一种晶体振荡器的步进温度补偿方法。

背景技术

温度补偿晶体振荡器(TCXO，Temperature Compensate Xtal(crystal)Oscillator)是一种能在较宽的温度范围内工作并通过一定的补偿方式而保持晶体振荡器的输出频率在一定的精度范围内(10^-6～10^-7量级)的晶体振荡器。它具有低功率，开机即能工作，而且具有高稳定性等特点，广泛应用于各种通信、导航、雷达、卫星定位系统、移动通信、程控电话交换机、各类电子测量仪表中。

现有的温度补偿晶体振荡器，本质上是带有温度补偿网络并由其产生与温度有关的补偿电压的压控晶体振荡器(Voltage Controlled Xtal(crystal)Oscillator，VCXO)。未补偿的压控晶体振荡器中的关键器件是采用AT切石英晶体，其温度特性曲线近似为一个三次曲线，可以表示为：

f(T)＝a₃(T-T₀)³+a₁(T-T₀)+a₀ (1)

其中，a₃是三次系数项，a₁是一次系数项，a₀是温度在参考温度T₀时的振荡频率。

对于现有的压控晶体振荡器的频率线性增益特性可以近似表述如下：

f(V_C)＝-G(V_C-V_C0)+f₀ (2)

其中，G是压控晶体振荡器的增益，V_C是压控晶体振荡器的控制电压，V_C0是压控晶体振荡器压控端的初始输入电压，f₀是输入为V_C0时的振荡频率。

那么，作为补偿晶振温度特性的补偿电压V_C(T)的方程式可以表述为：

V_C(T)＝A₃(T-T₀)³+A₁(T-T₀)+A₀ (3)

此时，A₃＝a₃/G，A₁＝a₁/G，A₀是温度为T₀时的补偿电压。