[发明专利]温补晶体振荡器的温度补偿方法及晶体振荡器

说明书

本发明属于晶体振荡器设计技术领域，具体公开了一种温补晶体振荡器的温度补偿方法及晶体振荡器。温度补偿方法包括：测量温补晶体振荡器中晶体谐振器的工作温度信号；根据工作温度信号和预先确定的目标标称频率温度曲线，生成频率控制信号，并利用频率控制信号控制晶体谐振器的振荡频率；其中，目标标称频率温度曲线为，通过对晶体谐振器的初始标称频率温度曲线添加线性补偿线段进行线性补偿后获得，初始标称频率温度曲线由多项式补偿函数发生器对晶体谐振器的频率偏移进行补偿获得。本发明解决了相关技术中温度补偿的补偿精度依然较低的难题。

技术领域

本发明属于晶体振荡器设计技术领域，具体涉及一种温补晶体振荡器的温度补偿方法及晶体振荡器。

背景技术

石英晶体是一种各项异性的结晶体，利用石英晶体的压电效应，可以设计出提供稳定频率信号的晶体振荡器。普通AT切石英晶体制成的晶体振荡器在环境温度变化时还会出现几十ppm的频率变化，为了实现更高的频率温度稳定性，还需要进行温度补偿。

根据晶体谐振器的谐振模型，晶体谐振器串联一个电抗器会引起晶体谐振频率的偏移。如果采用一个可变的电抗器，而且在温度变化的情况下电抗值的变化与谐振器的频率偏移相反的话，就可以减小频率偏移，并可大大改善温度系数。因此，可以采用在晶体谐振器支路串接变容管的方法，根据温度的变化改变其电抗值来调节振荡频率。由石英谐振器的频率温度特性方程加上变容管上的补偿电压后方程如下式所示：

式中T－任意温度，单位℃；T₀－参考温度，单位℃；f－振荡频率，单位Hz；f₀－参考频率，单位Hz；a₀－参考温度为T₀时的一级温度系数，单位1/℃；b₀－参考温度为T0时的二级温度系数，单位1/℃2；c₀－在参考温度为T₀时的三级温度系数，单位1/℃3。a—动态温度系数，a＝10-5s/℃；KV—变容管的压控系数，单位为Hz/V；UK—加于变容管两端的控制电压。

现有技术通过在温补晶体振荡器TCXO的IC中集成一个函数发生器，用以补偿晶体本身的频率-温度的偏移，具体通过改变函数发生器的寄存器的值，来改变函数发生器的各次项系数，产生与谐振器频率温度特性互补的频率补偿曲线，得到标称频率温度曲线，自动生成相应控制电压，控制晶体振荡器内部的变容二极管，改变晶体的负载电容，拉动晶体振荡器的频率，达到温度补偿的效果，由此就可以在温度变化的时候，根据标称频率温度曲线对频率进行补偿，调整晶振频率的变化，达到晶振频率稳定输出的目的，该温度补偿后的晶振的频率温度稳定度在-40℃～+85℃温度范围内一般控制在±1ppm左右，但对于一些使用环境要求更高的场合，该补偿方式的补偿精度依然较低，亟需对晶体振荡器的补偿做进一步的提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种温补晶体振荡器的温度补偿方法及晶体振荡器，以解决相关技术中温度补偿的补偿精度依然较低的难题。

为了实现上述目的，本发明第一个方面，提供了一种温补晶体振荡器的温度补偿方法，所述温补晶体振荡器内集成有多项式补偿函数发生器，所述方法包括：

测量温补晶体振荡器中晶体谐振器的工作温度信号；

根据所述工作温度信号和预先确定的目标标称频率温度曲线，生成频率控制信号，并利用所述频率控制信号控制所述晶体谐振器的振荡频率；其中，所述目标标称频率温度曲线为，通过对所述晶体谐振器的初始标称频率温度曲线添加线性补偿线段进行线性补偿后获得，所述初始标称频率温度曲线由所述多项式补偿函数发生器对所述晶体谐振器的频率偏移进行补偿获得。

进一步地，通过对所述晶体谐振器的初始标称频率温度曲线添加线性补偿线段进行线性补偿，获得所述目标标称频率温度曲线的步骤包括：