[发明专利]一种基于模拟电路的温度补偿晶体振荡器

说明书

本发明公开了一种基于模拟电路的温度补偿晶体振荡器采用闭环反馈补偿构架，将输出信号分为两路，其中一路输入频率‑电压转换电路，根据压控晶体振荡器输出频率得到当前温度点对应的电压信号，再经过电压比对电路与参考电压作差，并进行放大得到补偿电压信号，再经过滤波器对该补偿电压信号滤波后反馈到压控晶体振荡器的压控电压控制端进行补偿，使压控晶体振荡器输出期望获得的频率即所需目标频率为f₀的信号。本发明不需要温度传感器，而是直接将与温度实时相关的频率，转换为与之成一一对应映射关系的补偿电压信号进行温度补偿，该方法能够克服现有温度补偿晶体振荡器即TCXO中由于使用温度传感器和压控晶体振荡器中晶片温度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，涉及一种基于模拟电路的温度补偿晶体振荡器。

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 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是压控晶体振荡器的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。

为了实现方程式(3)，需要产生一个温度补偿电压加到压控晶体振荡器上进行温度补偿以抵消此频率温度特性，从而得到在较宽温度范围内的稳定的频率输出，达到温度补偿的目的。

目前，模拟式TCXO的温度补偿是由带有模拟温度传感器的模拟补偿电压发生电路产生补偿电压的方式来实现，主要分为两种方式进行：