CN105024668A - 一种直接测温式恒温晶体振荡器 - Google Patents

Abstract

本发明属于石英晶体振荡器技术领域，尤其涉及一种直接测温式恒温晶体振荡器。本发明所述的直接测温式恒温晶体振荡器不需要在晶体振荡器内部装配晶片测温的额外部件，而是将测温器件设置在晶片的表面上以对晶片本身的温度直接测温，从而实现对晶片本身的精确测温。本发明所述的恒温晶体振荡器结构简单、易于生产制造，直接对晶片本身测温使得测温更精确。

Description

一种直接测温式恒温晶体振荡器

技术领域

本发明属于石英晶体振荡器技术领域，尤其涉及一种直接测温式恒温晶体振荡器。

背景技术

石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等)，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

恒温晶体振荡器简称恒温晶振，英文简称为OCXO(Oven Controlled CrystalOscillator),是利用恒温槽使晶体振荡器中石英晶体谐振器的温度保持恒定，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的晶体振荡器。

恒温晶体振荡器的核心在于控温，其中测量恒温晶体振荡器内部晶片的温度是恒温晶体振荡器控温的重要方面之一。目前，业内对于恒温晶体振荡器内部晶片的测温大多采用间接测温的方式。如图1、图2所示，图1、图2为恒温晶体振荡器内部晶片测温的现有技术，参考图1、图2可得知，现有的恒温晶体振荡器内部晶片的测温方式，需要在恒温晶体振荡器的内部装配与测温相关的部件，如图1中的T0-8基座10、陶瓷基板11、T0-8上盖12、绝缘环13、金属壳14、石英晶片15；如图2中的基座20、支撑柱21、陶瓷基板22、石英晶片23、发热器件24、上盖25。

现有的恒温晶体振荡器内部晶片的测温方式，需要在恒温晶体振荡器的内部装配与测温相关的部件，并且现有技术的测温都是基于陶瓷基板的间接测温，即测温器件测到的是与晶片有热传导的陶瓷基板的温度，而非晶片本身的温度，如此测得的温度并不是对晶片本身的精准测温。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种不需要在晶体振荡器内部进行复杂的装配且能精准测得晶片本身温度的恒温晶体振荡器。

本发明技术方案：

一种直接测温式恒温晶体振荡器，包括上盖、基座以及晶片，所述上盖与所述基座相扣合形成所述晶片的安装空间，所述基座上设置有至少两个贯穿所述基座的支撑柱，所述支撑柱位于所述安装空间内部的一端连接并支撑所述晶片，所述支撑柱位于所述安装空间外部的一端连接晶体引脚，所述晶片的表面设置有测温器件，所述测温器件与所述支撑柱位于所述安装空间内部的一端电连接。

优选地，所述晶片具有靠近所述基座的晶片下表面以及远离所述基座的晶片上表面，所述测温器件位于所述晶片上表面。

优选地，所述晶片具有靠近所述基座的晶片下表面以及远离所述基座的晶片上表面，所述测温器件位于所述晶片下表面。

优选地，所述测温器件为铂金导线，所述铂金导线的两端各连接一个支撑柱位于所述安装空间内部的一端。

优选地，所述测温器件为热敏电阻，所述热敏电阻的两端各连接一个支撑柱位于所述安装空间内部的一端。

优选地，所述测温器件为数字温度传感器，所述数字温度传感器的引脚各连接一个支撑柱位于所述安装空间内部的一端。

优选地，所述晶片的表面还设置有导线，所述导线的两端各连接一个所述支撑柱位于所述安装空间内部的一端，与所述导线连接的支撑柱和与所述测温器件连接的支撑柱为不同支撑柱。

优选地，所述导线为两根，所述两根导线均具有导线第一端以及远离所述导线第一端的导线第二端，两根所述导线的导线第一端连接一个支撑柱位于所述安装空间内部的一端，两根所述导线的导线第二端连接另一个支撑柱位于所述安装空间内的一端。

本发明有益效果：

本发明所述的直接测温式恒温晶体振荡器，包括上盖、基座以及晶片，所述上盖与所述基座相扣合形成所述晶片的安装空间，所述基座上设置有至少两个贯穿所述基座的支撑柱，所述支撑柱位于所述安装空间内部的一端连接并支撑所述晶片，所述支撑柱位于所述安装空间外部的一端连接晶体引脚，所述晶片的表面设置有测温器件，所述测温器件与所述支撑柱位于所述安装空间内部的一端电连接。本发明所述的直接测温式恒温晶体振荡器不需要在晶体振荡器内部装配晶片测温的额外部件，而是将测温器件设置在晶片的表面上以对晶片本身的温度直接测温，从而实现对晶片本身的精确测温。本发明所述的恒温晶体振荡器结构简单、易于生产制造，直接对晶片本身测温使得测温更精确。

附图说明

图1为恒温晶体振荡器内部晶片测温的一种现有技术的示意图。

图2为恒温晶体振荡器内部晶片测温的另一种现有技术的示意图。

图3是本发明一种直接测温式恒温晶体振荡器的一个结构示意图。

图4是当测温器件为铂金导线时本发明的结构示意图。

图5是本发明中测量热敏电阻阻值的一个电路示意图。

图6是本发明中测量热敏电阻阻值的另一个电路示意图。

图7是本发明一种直接测温式恒温晶体振荡器的另一个结构示意图。

图1中：

10、T0-8基座；11、陶瓷基板(陶瓷基板上设置有测温器件)；12、T0-8上盖；13、绝缘环；14、金属壳；15、石英晶片。

图2中：

20、基座；21、支撑柱；22、陶瓷基板(陶瓷基板上设置有测温器件)；23、石英晶片；24、发热器件；25、上盖。

图3、图4和图7中：

1、上盖；2、基座；3、石英晶片；4、支撑柱；5、晶体引脚；6、测温器件；7、导线。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图3，图3是本发明一种直接测温式恒温晶体振荡器的结构示意图。

一种直接测温式恒温晶体振荡器，包括上盖1、基座2以及晶片3，所述上盖1与所述基座2相扣合形成所述晶片3的安装空间，所述基座2上设置有至少两个贯穿所述基座2的支撑柱4，所述支撑柱4位于所述安装空间内部的一端连接并支撑所述晶片3，所述支撑柱4位于所述安装空间外部的一端连接晶体引脚5，所述晶片3的表面设置有测温器件6，所述测温器件6与所述支撑柱4位于所述安装空间内部的一端电连接。

所述测温器件6与所述支撑柱4位于所述安装空间内部的一端电连接，所述支撑柱4位于所述安装空间外部的一端连接晶体引脚5，由此，所述测温器件6通过晶体引脚5可接入外部电路，结合外部电路，所述测温器件6可实现对晶片3的测温。

所述测温器件6可有多种具体的形式，如所述测温器件6可以为热敏电阻、温度传感器等等；测温器件6的具体的形式不同，其连接的支撑柱4的数量不同，但无论哪种形式的测温器件6，其与所述支撑柱4位于所述安装空间内部的一端电连接都是为了达到将测温器件6接入外部电路的目的，本发明中，测温器件6与所述支撑柱4位于所述安装空间内部的一端的连接，以将测温器件6接入外部电路为准则，具体连接几个支撑柱4根据测温器件6的具体的形式而定。

本发明中，所述晶片3具有靠近所述基座2的晶片下表面31以及远离所述基座2的晶片上表面32，所述测温器件6可位于所述晶片上表面32或者所述晶片下表面31，本发明对此不作限制。

本实施例将测温器件直接设置在晶片上，实现对晶片本身的精确测温；同时不需要在恒温晶体振荡器内部装配别的测温辅助部件，使得恒温晶体振荡器的装配简单易于制造。

实施例二

本实施例中，测温器件为铂金导线。

参见图4，图4是当测温器件为铂金导线时本发明的结构示意图。

一种直接测温式恒温晶体振荡器，包括上盖1、基座2以及晶片3，所述上盖1与所述基座2相扣合形成所述晶片3的安装空间，所述基座2上设置有至少两个贯穿所述基座2的支撑柱4，所述支撑柱4位于所述安装空间内部的一端连接并支撑所述晶片3，所述支撑柱4位于所述安装空间外部的一端连接晶体引脚5，所述晶片3的表面设置有测温器件6，所述测温器件6为铂金导线6，所述铂金导线6的两端各连接一个支撑柱4位于所述安装空间内部的一端。

可通过电镀工艺将铂金导线6电镀在晶片3的表面上，可将铂金导线6电镀在所述晶片上表面32或者所述晶片下表面31，本发明对此不作限制。

当将铂金导线通过晶体引脚接入外部电路时，铂金导线作为导线会发热，由此铂金导线可实现对晶片的加热；与此同时，利用铂金的特性----铂金的电阻和温度有一定的对应关系，只要得到铂金导线的电阻，便可知道铂金导线的温度，铂金导线与晶片直接接触，铂金导线的温度即为晶片的温度，由此铂金导线可实现对晶片的测温；所以将铂金导线电镀在晶片的表面上，能同时实现对晶片的加热和测温。

将铂金导线通过晶体引脚接入外部电路，可获得铂金导线的电阻。获得铂金导线的电阻的方法有很多，例如，本发明实施例三中获得热敏电阻阻值的方法同样适用于本实施例中的铂金导线，此处不再赘述具体过程。

在获得铂金导线的电阻之后，参照铂金导线“阻值--温度”对应关系表，即可获得铂金导线的温度；铂金导线与晶片直接接触，铂金导线的温度即为晶片的温度。

需要说明的是，由于铂金导线的电阻与其长度和截面积密切相关，因此不同长度不同截面积的铂金导线，其“阻值--温度”对应关系不同。

本实施例将铂金导线直接设置在晶片上，可实现对晶片的直接加热和对晶片本身的精确测温；同时不需要在恒温晶体振荡器内部装配其他加热测温辅助部件，使得恒温晶体振荡器的装配简单易于制造。

实施例三

本实施例中，测温器件为热敏电阻。

参见图3，一种直接测温式恒温晶体振荡器，包括上盖1、基座2以及晶片3，所述上盖1与所述基座2相扣合形成所述晶片3的安装空间，所述基座2上设置有至少两个贯穿所述基座2的支撑柱4，所述支撑柱4位于所述安装空间内部的一端连接并支撑所述晶片3，所述支撑柱4位于所述安装空间外部的一端连接晶体引脚5，所述晶片3的表面设置有测温器件6，所述测温器件6为热敏电阻6，所述热敏电阻6的两端各连接一个支撑柱4位于所述安装空间内部的一端。

所述热敏电阻6可位于所述晶片上表面32或者所述晶片下表面31，本发明对此不作限制。

热敏电阻是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。热敏电阻的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值，即热敏电阻有“阻值-温度”的对应关系。以下提出两种测量热敏电阻阻值的方法，从而获得热敏电阻当前所测量的晶片的温度。

1、如图5所示，热敏电阻RT一端连接的晶体引脚接地，热敏电阻RT另一端连接的晶体引脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电压VCC；其中，电压VCC已知，电阻R1已知。图中，电压测量处A的电压可测得，假定测得电压测量处A的电压为V，则VCC/(R1+RT)＝V/RT；关系式VCC/(R1+RT)＝V/RT中，VCC已知、R1已知、V已知，可得到热敏电阻RT的阻值。

热敏电阻RT有“阻值-温度”的对应关系，热敏电阻RT的阻值已得到，那么可获得热敏电阻RT当前的温度；热敏电阻RT设置在晶片上，热敏电阻RT当前的温度即为晶片当前的温度。

2、如图6所示，电容C1和热敏电阻RT如图所示连接，图中电容C1的大小已知，在A端加电压给C1充电，在给C1充电的过程中，B端的电压随时间的延长会越来越高，直到C1充满。通过电阻电容充放电的原理可推算出热敏电阻RT的阻值大小。例如，在A端加电压给C1充电，充电t时间，取B端电压为Vt，热敏电阻RT的大小可由计算公式t＝RT*C*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]计算得到，其中，C为电容C1的容值大小，V1为充电时A端加的电压，V0为充电开始时电容C1上的初始电压值，Vt为t时刻电容C1上的电压值。

3、在以上公式中，t、C、V1、V0、Vt均已知，求R即可，即图6中的RT。

热敏电阻RT有“阻值-温度”的对应关系，热敏电阻RT的阻值已得到，那么可获得热敏电阻RT当前的温度；热敏电阻RT设置在晶片上，热敏电阻RT当前的温度即为晶片当前的温度。

本发明将热敏电阻直接设置在晶片上，实现对晶片本身的精确测温；同时不需要在恒温晶体振荡器内部装配别的测温辅助部件，使得恒温晶体振荡器的装配简单易于制造。

实施例四

本实施例中，测温器件为数字温度传感器。

参见图3，一种直接测温式恒温晶体振荡器，包括上盖1、基座2以及晶片3，所述上盖1与所述基座2相扣合形成所述晶片3的安装空间，所述基座2上设置有至少两个贯穿所述基座2的支撑柱4，所述支撑柱4位于所述安装空间内部的一端连接并支撑所述晶片3，所述支撑柱4位于所述安装空间外部的一端连接晶体引脚5，所述晶片3的表面设置有测温器件6，所述测温器件6为数字温度传感器6，所述数字温度传感器6的引脚各连接一个支撑柱4位于所述安装空间内部的一端。

数字温度传感器6可位于所述晶片上表面32或者所述晶片下表面31，本发明对此不作限制。

本实施例以DS1820型号的数字温度传感器为例进行说明。DS1820型号的数字温度传感器有三个引脚：接地引脚、电源引脚和信号引脚。在晶片3的表面设置DS1820型号的数字温度传感器6，所述DS1820型号的数字温度传感器6的三个引脚各连接一个支撑柱4位于所述安装空间内部的一端，即DS1820型号的数字温度传感器6的三个引脚分别通过三个不同的支撑柱4连接三个晶体引脚5，这三个晶体引脚5分别对应DS1820型号的数字温度传感器6的三个引脚。通过三个晶体引脚5可将DS1820接入外部电路，DS1820工作即可获得晶片3的温度。

数字温度传感器与传统的热敏电阻有所不同的是，使用集成芯片，采用单总线技术，其能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度，同时，它可以直接将被测温度转化成串行数字信号供微机处理，接口简单，使数据传输和处理简单化。

本发明将数字温度传感器直接设置在晶片上，实现对晶片本身的精确测温；同时不需要在恒温晶体振荡器内部装配别的测温辅助部件，使得恒温晶体振荡器的装配简单易于制造。

实施例五

恒温晶体振荡器的核心在于控温，控温包含两方面的内容：给晶片加热和测量晶片的温度。本发明一个对晶片同时加热和测温的实施例：在晶片上表面上设置加热导线，在晶片下表面上设置测温器件，同时实现对晶片的加热和测温。

参见图7，一种直接测温式恒温晶体振荡器，包括上盖1、基座2以及晶片3，所述上盖1与所述基座2相扣合形成所述晶片3的安装空间，所述基座2上设置有至少两个贯穿所述基座2的支撑柱4，所述支撑柱4位于所述安装空间内部的一端连接并支撑所述晶片3，所述支撑柱4位于所述安装空间外部的一端连接晶体引脚5，所述晶片3的上表面设置有导线7，所述导线7的两端各连接一个所述支撑柱4位于所述安装空间内部的一端，所述晶片3的下表面设置有测温器件6，所述测温器件6与所述支撑柱4位于所述安装空间内部的一端电连接，与所述导线7连接的支撑柱和与所述测温器件6电连接的支撑柱为不同支撑柱。

导线7接入外部电路，可对晶片3加热；测温器件6接入外部电路，可实现对晶片3的测温。

为达到较好的加热效果，可并联两根导线7。两根导线的并联结构为：所述导线为两根，所述两根导线均具有导线第一端以及远离所述导线第一端的导线第二端，所述两根导线的导线第一端连接同一支撑柱位于所述安装空间内部的一端，所述两根导线的导线第二端连接不同于所述导线第一端连接的支撑柱位于所述安装空间内的一端。

综上，本发明将测温器件直接设置在晶片上，实现对晶片本身的精确测温；同时不需要在恒温晶体振荡器内部装配别的测温辅助部件，使得恒温晶体振荡器的装配简单易于制造。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种直接测温式恒温晶体振荡器，其特征在于,包括上盖、基座以及晶片，所述上盖与所述基座相扣合形成所述晶片的安装空间，所述基座上设置有至少两个贯穿所述基座的支撑柱，所述支撑柱位于所述安装空间内部的一端连接并支撑所述晶片，所述支撑柱位于所述安装空间外部的一端连接晶体引脚，所述晶片的表面设置有测温器件，所述测温器件与所述支撑柱位于所述安装空间内部的一端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种直接测温式恒温晶体振荡器，其特征在于，所述晶片具有靠近所述基座的晶片下表面以及远离所述基座的晶片上表面，所述测温器件位于所述晶片上表面。

3.根据权利要求1所述的一种直接测温式恒温晶体振荡器，其特征在于，所述晶片具有靠近所述基座的晶片下表面以及远离所述基座的晶片上表面，所述测温器件位于所述晶片下表面。

4.根据权利要求2或3所述的一种直接测温式恒温晶体振荡器，其特征在于，所述测温器件为铂金导线，所述铂金导线的两端各连接一个支撑柱位于所述安装空间内部的一端。

5.根据权利要求2或3所述的一种直接测温式恒温晶体振荡器，其特征在于，所述测温器件为热敏电阻，所述热敏电阻的两端各连接一个支撑柱位于所述安装空间内部的一端。

6.根据权利要求2或3所述的一种直接测温式恒温晶体振荡器，其特征在于，所述测温器件为数字温度传感器，所述数字温度传感器的引脚各连接一个支撑柱位于所述安装空间内部的一端。

7.根据权利要求1至3任一项所述的一种直接测温式恒温晶体振荡器，其特征在于，所述晶片的表面还设置有导线，所述导线的两端各连接一个所述支撑柱位于所述安装空间内部的一端，与所述导线连接的支撑柱和与所述测温器件连接的支撑柱为不同支撑柱。

8.根据权利要求7所述的一种直接测温式恒温晶体振荡器，其特征在于，所述导线为两根，两根所述导线均具有导线第一端以及远离所述导线第一端的导线第二端，两根所述导线的导线第一端连接一个支撑柱位于所述安装空间内部的一端，两根所述导线的导线第二端连接另一个支撑柱位于所述安装空间内的一端。