CN107888148A - 一种温度漂移补偿电路和rc振荡器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种温度漂移补偿电路和RC振荡器，电路包括温度检测器；与温度检测器的输出端相连的第一运算放大器和第二运算放大器；第一运算放大器的同相输入端和第二运算放大器的反相输入端输入第一基准电压，第一运算放大器的反相输入端和第二运算放大器的同相输入端与温度检测器的输出端相连；与第一运算放大器的输出端相连的正直线补偿电流源，正直线补偿电流源用于当目标电路的温度大于第一基准温度时，输出与目标电路的温度相匹配的补偿电流；与第二运算放大器的输出端相连的负直线补偿电流源，负直线补偿电流源用于当目标电路的温度小于第一基准温度时，输出与目标电路的温度相匹配的补偿电流。从而保证了目标电路输出的稳定性。

Description

一种温度漂移补偿电路和RC振荡器

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种用于对目标电路进行温度补偿的温度漂移补偿电路和RC振荡器。

背景技术

RC振荡器是电子电路中最常用的电子元件之一，RC振荡器的电路图如图1所示，RC振荡器的频率Fclock主要取决于Rref和Cint的乘积，如公式(1)和公式(2)所示，其中，Iint为积分电流，Iref为参考电流。

Fclock＝(Iint/Iref)/(Rref*Cint) (1)

1/Fclock＝(Iref/Iint)*(Rref*Cint) (2)

电路内的电容Cint一般温度系数较好，而电阻R的温度系数较差，因而振荡器的频率随温度变化很大。电阻的温度漂移和电路的制作工艺相关，一般有一次项型(直线型)、二次项型(抛物线形)以及多次项型，如公式(3)所示，T为温度，k1,k2,…,kn为温度系数，T0,T1,…,Tn-1为温度常数，R0为电阻常数。

R(T)＝R0*(1+k1*(T-T0)+k2*(T-T1)2+…+kn*(T-Tn-1)n) (3)

一般电路工艺的Fclock温度漂移多为直线型，如图2-图4所示，F0为基准温度T0温度下的振荡器频率，其中1/Fclock斜率可能为正、负或折线型。根据公式(1)和(3)所示，芯片的温度变化可直接影响着振荡器的频率Fclock变化，这对于一个高精准的振荡器频率是非常不利的，特别是在线性马达驱动领域。

因此，如何保证温度漂移多为直线型的电路输出频率的稳定性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种温度漂移补偿电路和RC振荡器，以实现电子电路能够稳定输出的目的。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种温度漂移补偿电路，包括：

温度检测器，用于输出与目标电路的温度相匹配的实时电压值；

与所述温度检测器的输出端相连的第一运算放大器和第二运算放大器；

所述第一运算放大器的同相输入端和第二运算放大器的反相输入端用于输入第一基准电压，所述第一运算放大器的反相输入端和第二运算放大器的同相输入端与所述温度检测器的输出端相连，所述第一基准电压为所述目标电路温度为第一基准温度时温度检测器输出的电压值；

与所述第一运算放大器的输出端相连的正直线补偿电流源，所述正直线补偿电流源用于当目标电路的温度大于第一基准温度时，输出与所述目标电路的温度相匹配的补偿电流；

与所述第二运算放大器的输出端相连的负直线补偿电流源，所述负直线补偿电流源用于当目标电路的温度小于第一基准温度时，输出与所述目标电路的温度相匹配补偿电流；

所述正直线补偿电流源和负直线补偿电流源的输出端与目标电路的补偿电流输入端相连。

优选的，上述温度漂移补偿电路中，所述正直线补偿电流源具体用于：

当目标电路的温度大于第一基准温度时，输出以第一预设斜率跟随所述目标电路的温度变化的补偿电流；

所述负直线补偿电流源具体用于：

当目标电路的温度小于第一基准温度时，输出以第二预设斜率跟随所述目标电路的温度变化的补偿电流。

优选的，上述温度漂移补偿电路中，所述正直线补偿电流源内配置有第一控制器、多个子电流源以及与所述子电流源一一对应的控制开关；

所述子电流源的输出端通过对应的控制开关连接到所述正直线补偿电流源的输出端；

所述第一控制器用于获取所述第一运算放大器的输出电压，当目标电路的温度大于第一基准温度时，依据目标电路的温度控制各个控制开关的导通状态，以使得所述正直线补偿电流源的输出电流与所述目标电路的温度相匹配。

优选的，上述温度漂移补偿电路中，所述第一控制器具体用于：

获取第一运算放大器的输出电压，当通过所述第一运算放大器的输出电压检测到目标电路的温度大于第一基准温度时，控制与用于表征目标电路温度的第一运算放大器的输出电压相匹配的一个或多个子电流源对应的控制开关导通，以使得所述正直线补偿电流源输出电流随着第一运算器的输出电压变化。

优选的，上述温度漂移补偿电路中，所述多个子电流源的输出电流等比例排列。

优选的，上述温度漂移补偿电路中，所述负直线补偿电流源内配置有第二控制器、多个子电流源以及与所述子电流源一一对应的控制开关；

所述子电流源的输出端通过对应的控制开关连接到所述负直线补偿电流源的输出端；

所述第二控制器用于获取所述第二运算放大器的输出电压，当目标电路的温度小于第一基准温度时，依据目标电路的温度控制各个控制开关的导通状态，以使得所述负直线补偿电流源的输出电流与所述第二运算放大器的输出电压相匹配。

优选的，上述温度漂移补偿电路中，所述第二控制器具体用于：

获取第二运算放大器的输出电压，当通过所述第二运算放大器的输出电压检测到目标电路的温度小于第一基准温度时，控制与用于表征目标电路的温度所述第二运算器的输出电压相匹配的一个或多个子电流源对应的控制开关导通，以使得所述负直线补偿电流源输出电流随着第二运算器的输出电压变化。

优选的，上述温度漂移补偿电路中，所述第一控制器和第二控制器集成一同一芯片中，所述正直线补偿电流源与负直线补偿电流源采用共用的子电流源和控制开关。

优选的，上述温度漂移补偿电路中，还包括：

基准电压调整电路，用于向所述第一运算放大器和第二运算放大器提供可调的第一基准电压。

优选的，上述温度漂移补偿电路中，所述目标电路的温度为目标电路中补偿电阻的温度或目标电路中补偿电容的温度。

一种RC振荡器，包括上述任意一项所述的温度漂移补偿电路。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案中，

本申请上述实施例公开的温度漂移补偿电路，通过温度检测器对目标电路的温度进行检测，确定所述目标电路的温度所属范围，当该温度大于第一基准温度时，控制正直线补偿电流源向目标电路输出与所述目标电路的温度相匹配的且随着补偿电流。当该温度小于第一基准温度时，控制负直线补偿电流源向目标电路输出与所述目标电路的温度相匹配的且随着补偿电流。保证了温度漂移多为直线型的电路输出频率的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中RC振荡器的结构示意图；

图2为正斜率温度漂移型电路振荡器输出频率变化示意图；

图3为负斜率温度漂移型电路振荡器输出频率变化示意图；

图4为折线斜率温度漂移型电路振荡器输出频率变化示意图；

图5为本申请实施例公开的温度漂移补偿电路的结构示意图；

图6为温度检测器输出随目标电路温度变化的示意图；

图7为运算放大器随温度输出随目标电路温度变化的示意图；

图8为直线补偿电路输出的补偿电流随目标电路温度变化的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通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。

为了确保温度漂移多为直线型的电路输出频率的稳定性，本申请公开了一种温度漂移补偿电路，参见图5，该电路可以包括：

温度检测器100，用于输出与目标电路的温度相匹配的实时电压值，其中在测试目标电路的温度时，可以通过目标电路中补偿电阻的温度表征目标电路的温度，当然也可以通过目标电路中补偿电容、比较器等其他器件的温度表征所述温度目标电路的维度；

与所述温度检测100的输出端相连的第一运算放大器U1和第二运算放大器U2；

所述第一运算放大器U1的同相输入端和第二运算放大器U2的反相输入端用于输入第一基准电压VT0，所述第一运算放大器U1的反相输入端和第二运算放大器U2的同相输入端与所述温度检测器100的输出端相连，所述第一基准电压VT0为所述温度检测器100在目标电路温度为第一基准温度T0时输出的电压值；

与所述第一运算放大器U1的输出端相连的正直线补偿电流源210，所述正直线补偿电流源210用于当目标电路的温度大于第一基准温度T0时输出与所述目标电路的温度相匹配的电流ITCP；

与所述第二运算放大器U2的输出端相连的负直线补偿电流源220，所述负直线补偿电流源220用于当目标电路的温度小于第一基准温度T0时输出与所述目标电路的温度相匹配的电流ITCN；

所述正直线补偿电流源210和负直线补偿电流源220的输出端与目标电路的补偿电流输入端相连。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，可以预先计算目标电路的温度漂移量，依据该温度漂移量计算得到正直线补偿电流源210和负直线补偿电流源220的输出电流的变化斜率。其中，当所述目标电路为正或负直线型温度漂移电路时，所述正直线补偿电流源210和负直线补偿电流源220的输出电流的变化斜率可以相同，当所述目标电路为正或负直线型温度漂移电路时，所述正直线补偿电流源210和负直线补偿电流源220的输出电流的变化斜率互为倒数。在具体设计时，可以依据自身需求预先设定正直线补偿电流源210和负直线补偿电流源220的输出电流跟随目标电路温度变化的变化斜率。

例如，在本申请实施例公开的技术方案中，可以针对正直线补偿电流源和负直线补偿电流源分别设置对应的第一预设斜率和第二预设斜率，所述第一预设斜率和第二预设斜率的大小可以依据用户需求自行设定。此时，所述正直线补偿电流源具体用于：当目标电路的温度大于第一基准温度时，输出以第一预设斜率跟随所述目标电路的温度变化的补偿电流；所述负直线补偿电流源具体用于：当目标电路的温度小于第一基准温度时，输出以第二预设斜率跟随所述目标电路的温度变化的补偿电流。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述正直线补偿电流源210和负直线补偿电流源220的结构可以依据用户需求自行设定，参见图5，所述正直线补偿电流源210可以包括：

所述正直线补偿电流源210内配置有第一控制器(未示出)、多个子电流源ITCP以及与所述子电流源一一对应的控制开关P；

所述子电流源ITCP的输出端通过对应的控制开关连接到所述正直线补偿电流源的输出端；

所述第一控制器用于获取所述第一运算放大器的输出电压，当目标电路的温度大于第一基准温度时，依据目标电路的温度控制各个控制开关的导通状态，以使得所述正直线补偿电流源的输出电流与所述目标电路的温度相匹配。在具体实施时，由于每个子电流源ITCP输出电流大小是固定的，在已经知道目标电路的温度的前提下，可以依据预设映射表或计算公式得到目标电路的温度对应的目标补偿电流，然后在依据所述目标补偿电流确定所需闭合的控制开关。当然，在本申请实施例公开的技术方案中，还可以直接将目标电路的温度于各个控制开关的导通状态之间的映射关系存储到预设映射表中，在获取到目标电路的温度后，直接查表得到各个控制开关的导通状态，进而对各个控制开关的导通状态进行控制。

在本申请实施例公开的技术方案中，可以所述运算放大器的输出可以直接表征所述目标电路的温度，因此，所述第一控制器无需由其他装置或电路检测目标电路的温度，此时，所述第一控制器具体用于：

获取第一运算放大器的输出电压，当通过所述第一运算放大器的输出电压检测到目标电路的温度大于第一基准温度时，获取与所述第一运算放大器的输出电压相匹配的各个控制开关的导通状态，依据获取到的各个控制开关的导通状态对各个控制各个控制开关进行控制，以使得所述正直线补偿电流源输出电流随着第一运算器的输出电压变化。

上述方案中，所述多个子电流源输出的电流大小可以依据用户需求自行调整，当然，所述多个子电流源的输出电流可以依据所述第一斜率等比例排列。

所述负直线补偿电流源内配置可以与所述正直线补偿电流源结构相同，为了方便介绍两者之间的区别，所述负直线补偿电流源内的控制器记为第二控制器，所述第二控制器用于获取所述第二运算放大器的输出电压，当目标电路的温度小于第一基准温度时，依据目标电路的温度控制各个控制开关的导通状态，以使得所述负直线补偿电流源的输出电流与所述第二运算放大器的输出电压相匹配。跟具体的，所述第二控制器具体用于：获取第二运算放大器的输出电压，当通过所述第二运算放大器的输出电压检测到目标电路的温度小于第一基准温度时，控制与用于表征目标电路的温度所述第二运算器的输出电压相匹配的一个或多个子电流源对应的控制开关导通，以使得所述负直线补偿电流源输出电流随着第二运算器的输出电压变化。

上述方案中，所述第一控制器和第二控制器集成一同一芯片中，所述正直线补偿电流源与负直线补偿电流源采用共用的子电流源和控制开关。

为了能够使得所述温度漂移补偿电路能够适应不同类型的补偿需求的目标电路，上述方电路中还可以包括：基准电压调整电路，其用于向所述第一运算放大器和第二运算放大器提供可调的第一基准电压。

下面以上升直线型温度漂移补偿的RC振荡器为目标电路为例，对本申请实施例公开的温度漂移补偿电路进行说明：

温度检测器100和运算放大器输出随温度变化曲线如图6和7所示，温度检测器的电压输出随目标电路的温度的升高而降低，运算放大器的温度输出从T0开始，第一运算放大器输出电压VTCP随目标电路的温度升高而升高，第二运算放大器的输出电压VTCN随目标电路的温度升高而降低；连续补偿电流ITC和连续补偿频率FTC输出随目标电路的温度变化曲线如图8所示，从T0开始，ITCP和FTCP随目标电路温度升高而升高，ITCN和FTCN随目标电路温度升高而降低。ITCP为正直线补偿电流源输出的补偿电流，FTCP为正直线补偿电流源的补偿频率，ITCN为负直线补偿电流源输出的补偿电流，FTCN为负直线补偿电流源的补偿频率。

通过两个运算放大器，放大温度检测器的检测电压，分别控制正、负直线补偿电流源输出，起始补偿温度可以第一基准电压VT0来控制，通过控制开关P和控制开关N来控制补偿电流ITC的斜率，最终达到补偿任意斜率两段温度补偿。如果Fclock随温度增大而增大，则仅需打开控制开关N，具体个数需要根据Fclock的第二预设斜率来选择；如果Fclock随温度增大而减小，则仅需打开开关P，具体个数需要根据第一预设斜率来选择。

在实际使用过程中，用户可以依据目标电路的需求设置所述第一控制器和第二控制器的控制对象，从而实现对各种不同类型的目标电路进行补偿，例如，可以通过对P与N的开关控制和T0的调整，此电路可以实现图2、3和4对应的目标电路的温度补偿。单独关闭控制开关N可以对图3对应的目标电路进行温度补偿；单独关闭控制开关P可以对图2对应的目标电路进行温度补偿。

对应于上述温度漂移补偿电路本申请还公开了一种应用有上述任意一项温度漂移补偿电路的RC震荡电路。

为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种温度漂移补偿电路，其特征在于，包括：

温度检测器，用于输出与目标电路的温度相匹配的实时电压值；

与所述温度检测器的输出端相连的第一运算放大器和第二运算放大器；

所述第一运算放大器的同相输入端和第二运算放大器的反相输入端用于输入第一基准电压，所述第一运算放大器的反相输入端和第二运算放大器的同相输入端与所述温度检测器的输出端相连，所述第一基准电压为所述目标电路温度为第一基准温度时温度检测器输出的电压值；

与所述第一运算放大器的输出端相连的正直线补偿电流源，所述正直线补偿电流源用于当目标电路的温度大于第一基准温度时，输出与所述目标电路的温度相匹配的补偿电流；

与所述第二运算放大器的输出端相连的负直线补偿电流源，所述负直线补偿电流源用于当目标电路的温度小于第一基准温度时，输出与所述目标电路的温度相匹配的补偿电流；

所述正直线补偿电流源和负直线补偿电流源的输出端与目标电路的补偿电流输入端相连。

2.根据权利要求1所述的温度漂移补偿电路，其特征在于，所述正直线补偿电流源具体用于：

当目标电路的温度大于第一基准温度时，输出以第一预设斜率跟随所述目标电路的温度变化的补偿电流；

所述负直线补偿电流源具体用于：

当目标电路的温度小于第一基准温度时，输出以第二预设斜率跟随所述目标电路的温度变化的补偿电流。

3.根据权利要求1所述的温度漂移补偿电路，其特征在于，所述正直线补偿电流源内配置有第一控制器、多个子电流源以及与所述子电流源一一对应的控制开关；

所述子电流源的输出端通过对应的控制开关连接到所述正直线补偿电流源的输出端；

所述第一控制器用于获取所述第一运算放大器的输出电压，当目标电路的温度大于第一基准温度时，依据目标电路的温度控制各个控制开关的导通状态，以使得所述正直线补偿电流源的输出电流与所述目标电路的温度相匹配。

4.根据权利要求3所述的温度漂移补偿电路，其特征在于，所述第一控制器具体用于：

获取第一运算放大器的输出电压，当通过所述第一运算放大器的输出电压检测到目标电路的温度大于第一基准温度时，控制与用于表征目标电路温度的第一运算放大器的输出电压相匹配的一个或多个子电流源对应的控制开关导通，以使得所述正直线补偿电流源输出电流随着第一运算器的输出电压变化。

5.根据权利要求3所述的温度漂移补偿电路，其特征在于，所述多个子电流源的输出电流等比例排列。

6.根据权利要求3所述的温度漂移补偿电路，其特征在于，所述负直线补偿电流源内配置有第二控制器、多个子电流源以及与所述子电流源一一对应的控制开关；

所述子电流源的输出端通过对应的控制开关连接到所述负直线补偿电流源的输出端；

所述第二控制器用于获取所述第二运算放大器的输出电压，当目标电路的温度小于第一基准温度时，依据目标电路的温度控制各个控制开关的导通状态，以使得所述负直线补偿电流源的输出电流与所述第二运算放大器的输出电压相匹配。

7.根据权利要求6所述的温度漂移补偿电路，其特征在于，所述第二控制器具体用于：

获取第二运算放大器的输出电压，当通过所述第二运算放大器的输出电压检测到目标电路的温度小于第一基准温度时，控制与用于表征目标电路的温度所述第二运算器的输出电压相匹配的一个或多个子电流源对应的控制开关导通，以使得所述负直线补偿电流源输出电流随着第二运算器的输出电压变化。

8.根据权利要求6所述的温度漂移补偿电路，其特征在于，所述第一控制器和第二控制器集成一同一芯片中，所述正直线补偿电流源与负直线补偿电流源采用共用的子电流源和控制开关。

9.根据权利要求1所述的温度漂移补偿电路，其特征在于，还包括：

基准电压调整电路，用于向所述第一运算放大器和第二运算放大器提供可调的第一基准电压。

10.根据权利要求1所述的温度漂移补偿电路，其特征在于，所述目标电路的温度为目标电路中补偿电阻的温度或目标电路中补偿电容的温度。

11.一种RC振荡器，其特征在于，包括权利要求1-10任意一项所述的温度漂移补偿电路。