CN101777870B - 恒温控温晶体振荡器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒温控制晶体振荡器，其包括晶体振荡电路、控温电路以及加热电路，加热电路电连接晶体振荡电路与控温电路，晶体振荡电路包括晶体振荡器和加热装置，晶体振荡器包括振荡器壳体、底座、引脚、晶片以及穿透片件，晶片设置于振荡器壳体与底座所形成的空腔内，引脚与晶片相连接并从空腔穿出所述底座，振荡器壳体开设有与空腔连通的通孔，穿透片密封地安装于通孔中，加热装置产生电磁波，并且电磁波穿过穿透片件照射于晶片上。本发明恒温控制晶体振荡器具有低功耗且快速进入稳定状态的特性。

Description

恒温控温晶体振荡器

技术领域

本发明涉及一种晶体振荡器，尤其涉及一种恒温控温晶体振荡器。

背景技术

石英晶体振荡器的应用已有几十年的历史，因其具有频率稳定度高这一特点，故在电子技术领域中一直占有重要的地位。尤其是信息技术产业的高速发展，更使这种晶体振荡器焕发出勃勃生机。石英晶体振荡器在远程通信、卫星通信、移动电话系统、全球定位系统、导航、遥控、航空航天、高速计算机、精密计测仪器及消费类民用电子产品中，作为标准频率源或脉冲信号源，提供频率基准，是目前其它类型的振荡器所不能替代的。石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器、电压控制晶体振荡器、恒温控制晶体振荡器和数字化/μp补偿式晶体振荡器等几种类型。其中，恒温控制晶体振荡器是目前频率稳定度和精确度最高的晶体振荡器，它在老化率、温度稳定性、长期稳定度和短期稳定度等方面的性能都非常好，因此常作为精密时频信号源被广泛应用于全球定位系统、通信、计量、遥测遥控、频谱及网络分析仪等电子仪器中。

由于石英晶体的振荡特性随温度的变化而变化，从而会影响石英晶体振荡器的输出频率。常用的恒温控制晶体振荡器是利用恒温槽使晶体振荡器或石英晶体振子的温度保持恒定，将由周围温度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最小。在现有技术中，为了进一步减小温度变化的影响，以提高恒温控制晶体振荡器的频率稳定度，恒温控制晶体振荡器一般具有内部电路板和外部电路板，内部电路板包括晶体振荡电路，由于晶体振荡电路容易受温度影响其工作性能，故内部电路板位于恒温槽内，外部电路板包括控温电路和供电电路，外部电路板固定连接在恒温槽的底部，并与内部电路板电性连接。恒温槽的设置保证恒温控制晶体振荡器的频率稳定度，但是现有技术中的恒温控制晶体振荡器有以下问题：其一，通过安装于恒温槽上的加热管给恒温槽加热，继而间接地将热量传递予晶体振荡器，这样的二次热传递不仅使得加热效率低下，且增加了恒温晶体振荡器进入稳定状态的时间；其二，通过恒温槽给晶体振荡器加热，其热能的利用率低下，需要多倍的热能才能传递给晶体振荡器一份热能，无形之中增加了恒温控制晶体振荡器的功耗。

因此，有必要提供一种低功耗且快速进入稳定状态的恒温控制晶体振荡器来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低功耗且快速进入稳定状态的恒温控制晶体振荡器。

为了实现上述目的，本发明提供一种恒温控制晶体振荡器，所述恒温控制晶体振荡器包括晶体振荡电路、控温电路以及加热电路，所述加热电路电连接所述晶体振荡电路与所述控温电路，所述晶体振荡电路包括晶体振荡器和加热装置，所述晶体振荡器包括振荡器壳体、底座、引脚、晶片以及穿透片，所述晶片设置于所述振荡器壳体与所述底座所形成的空腔内，所述引脚与所述晶片相连接并从所述空腔穿出所述底座，所述振荡器壳体开设有与所述空腔连通的通孔，所述穿透片密封地安装于所述通孔中，所述加热装置产生电磁波，并且所述电磁波穿过所述穿透片照射于所述晶片上。

与现有技术相比，本发明恒温控制晶体振荡器中的加热装置通过安装于振荡器壳体上的穿透片直接向晶片照射电磁波，从而给晶片加热。避免了现有技术中恒温控制晶体振荡器须通过恒温槽给晶片传递热量，既提高了给晶片加热的效率，使得恒温控制晶体振荡器快速地进入稳定的工作状态，输出更为稳定的标称频率信号，且电磁波直接给晶片加热，降低了恒温控制晶体振荡器的功耗，从而降低该恒温控制晶体振荡器的运行成本。

在本发明的一个实施例中，所述恒温控制晶体振荡器中控温电路的输入端与所述晶体振荡电路连接，所述控温电路的输出端与所述加热电路相连接。优选地，恒温控制晶体振荡器中所述控温电路将所述晶体振荡电路输出的B模式振动频率信号或者基频信号或者三次泛音频率信号转换成相应的电压，所述电压输出至所述加热电路。所述晶体振荡电路将其自身的工作状态反馈为相应的频率输出至控温电路，所述控温电路再将所述频率转换成相应的电压输出至加热电路以控制加热电路，所述加热电路对晶体振荡电路中的加热装置进行实时的控制。在本实施例中，晶体振荡电路、控温电路以及加热电路形成一个信息反馈环，该设置使得本发明恒温晶体振荡器工作状态更加稳定。

较佳地，本发明恒温控制晶体振荡器中所述加热装置为红外线发射器或者微波发射器。

较佳地，在本发明的一个实施例中，所述恒温控制晶体振荡器中的所述穿透片设置于所述振荡器壳体的顶部；在本发明的另一个实施例中，恒温控制晶体振荡器中的所述通孔开设于所述振荡器壳体的顶部或者侧壁，所述穿透片密封地安装于所述通孔中。

较佳地，本发明恒温控制晶体振荡器中所述穿透片为玻璃或者陶瓷。加热装置发射出的电磁波能完全穿射透穿透片，提高电磁波的利用率。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1是本发明恒温控制晶体振荡器第一个实施例中晶体振荡器的结构示意图。

图2是本发明恒温控制晶体振荡器第二个实施例中晶体振荡器的结构示意图。

图3是本发明恒温控制晶体振荡器第一个实施例的结构框图。

图4是本发明恒温控制晶体振荡器第一个实施例中晶体振荡电路的结构框图。

具本实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种恒温控制晶体振荡器，所述恒温控制晶体振荡器具有低功耗且快速进入稳定状态的特点。

参考图1-4，所述恒温晶控制体振荡器1包括晶体振荡电路11、控温电路12以及加热电路13。所述加热电路13电连接所述晶体振荡电路11与所述控温电路12，此外，所述晶体振荡电路11包括晶体振荡器111和加热装置112。详细地，如图1所示的晶体振荡器111包括振荡器壳体1111、底座1112、引脚1113、晶片(图未示)以及穿透片1114。所述振荡器壳体1111呈圆柱体形状，所述晶片设置于所述振荡器壳体1111与所述底座1112所形成的空腔(图为示)内，所述引脚1113的一端与所述晶片相连接，所述引脚1113的另一端从所述空腔穿出所述底座1112，并电连接在所述晶体振荡电路11中。所述振荡器壳体的顶部1111a开设有与所述空腔连通的通孔(图未示)，所述穿透片1114安装于所述通孔中，且所述穿透片1114的平面尺寸与通孔的平面尺寸相匹配，即：所述穿透片1114可通过粘结的方式密封地安装于所述通孔中。在本实施例中，所述穿透片1114为玻璃材质。图2所示为本发明恒温控制晶体振荡器第二个实施例中晶体振荡器112的结构示意图，该晶体振荡器112的结构和上述的晶体振荡器111的结构相似，与晶体振荡器111的结构不同的是：振荡器壳体1121呈四方体形状，通孔(图未示)开设于所述晶体振荡器壳体的侧壁1121a上，穿透片1114对应地且密封地安装于所述通孔中。

参考图1、3及图4，恒温晶控制体振荡器1中所述加热电路13电连接所述晶体振荡电路11与所述控温电路12，具体地，所述控温电路12的输入端与所述晶体振荡电路11连接，所述控温电路12的输出端与所述加热电路13的输入端相连接，所述加热电路13的输出端与所述晶体振荡电路11中的加热装置112电连接。本发明恒温晶体振荡器1中晶体振荡电路11通过两种不同的选择频率参数分成两路输出频率信号：第一路频率信号为通过具有零温度系数点的C模式振动频率选出的标称频率信号，第一路频率信号是所述恒温晶体振荡器1提供给产品的稳定的输出晶体振荡信号；第二路频率信号为B模式振动频率信号或者基频信号或者三次泛音频率信号，其中，所述B模式振动频率信号为比所述C模式振动频率信号的频率高9.4％的寄生频率信号。所述晶体振荡电路11的第二路频率信号输出至控温电路12，控温电路12中的单片机根据所述B模式振动频率信号、基频信号或者三次泛音频率信号通过相应的算法转换成对应的电压值，并将所述电压值输出至加热电路13以控制所述加热电路13生成的加热量与对应温度指数，继而，所述加热电路13将生成的加热量与对应温度指数输出至加热装置112，以控制加热装置112产生特定频率的电磁波，所述电磁波穿过所述晶体振荡器111中的穿透片1114并照射设置于所述晶体振荡器111空腔内的晶片，具体地，电磁波照射于所述晶片表面的电极涂层上，并与所述电极涂层产生共振，从而实现电磁波对晶片的加热。

需要说明的是，在本实施例中，所述加热装置112为红外线发射器，在其它的实施例中，所述加热装置可为微波发射装置等其它的电磁波发射装置。由于本实施例中的所述穿透片1114为透明玻璃材质，其不吸收电磁波，故由加热装置112发出的电磁波能完全穿过所述穿透片1114照射晶片，从而提高电磁波的利用率。在其它的实施例中，所述穿透片1114可为陶瓷、树脂类材质或者不吸收电磁波的其它材质。此外，本发明恒温控制晶体振荡器中的穿透片的安装位置并不局限于上述两种设置方式，可设置在晶体振荡器壳体的底部或其它视恒温控制晶体振荡器的具体设计而定，并且，穿透片的个数与形状亦可视恒温控制晶体振荡器的具体设计而定。

本发明恒温控制晶体振荡器1的晶体振荡电路11、控温电路12以及加热电路13形成一个信息反馈环，即：晶体振荡电路11将其产生的B模式振动频率信号或者基频信号或者三次泛音频率信号输出至控温电路12，以使得控温电路12对加热电路13进行实时地控制，从而使加热电路13实时地控制晶体振荡电路11中的加热装置112发出电磁波，进而对晶片加热。因此，本发明恒温控制晶体振荡器1能够保持恒温状态，从而保证恒温控制晶体振荡器1输出频率的稳定性，使得其工作状态更加稳定。此外，本发明恒温控制晶体振荡器中的加热装置通过安装于振荡器壳体上的穿透片直接向晶片照射电磁波，从而给晶片加热。避免了现有技术中恒温控制晶体振荡器须通过恒温槽给晶片传递热量，既提高了给晶片加热的效率，使得恒温控制晶体振荡器快速地进入稳定的工作状态，输出更为稳定的标称频率信号，且电磁波直接给晶片加热，降低了恒温控制晶体振荡器的功耗，从而降低该恒温控制晶体振荡器的运行费用成本。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (6)

1.一种恒温控制晶体振荡器，其特征在于：包括晶体振荡电路、控温电路以及加热电路，所述加热电路电连接所述晶体振荡电路与所述控温电路，所述晶体振荡电路包括晶体振荡器和加热装置，所述晶体振荡器包括振荡器壳体、底座、引脚、晶片以及穿透片，所述晶片设置于所述振荡器壳体与所述底座所形成的空腔内，所述引脚与所述晶片相连接并从所述空腔穿出所述底座，所述振荡器壳体开设有与所述空腔连通的通孔，所述穿透片密封地安装于所述通孔中，所述加热装置产生电磁波，并且所述电磁波穿过所述穿透片照射于所述晶片上。

2.如权利要求1所述的恒温控制晶体振荡器，其特征在于：所述控温电路的输入端与所述晶体振荡电路连接，所述控温电路的输出端与所述加热电路相连接。

3.如权利要求2所述的恒温控制晶体振荡器，其特征在于：所述控温电路将所述晶体振荡电路输出的基频信号或者三次泛音频率信号转换成相应的电压，所述电压输出至所述加热电路，所述加热电路通过所述电压控制所述加热装置的加热量。

4.如权利要求1所述的恒温控制晶体振荡器，其特征在于：所述加热装置为红外线发射器或者微波发射器。

5.如权利要求1所述的恒温控制晶体振荡器，其特征在于：所述通孔开设于所述振荡器壳体的顶部或者侧壁，所述穿透片密封地安装于所述通孔中。

6.如权利要求1所述的恒温控制晶体振荡器，其特征在于：所述穿透片为玻璃或者陶瓷。

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