CN110289815B - 一种晶体振荡器及晶体振荡器组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶体振荡器及晶体振荡器组。一种晶体振荡器，包括振荡电路、以及电源端子、接地端子和输出端子，还包括使能端子和与所述使能端子连接的使能电路，所述使能电路和所述振荡电路在所述电源端子与所述接地端子之间串联连接，根据来自使能端子的控制信号控制所述振荡电路的工作状态。根据本发明，无需多路开关控制供电电源的通断，仅通过向使能电路输入控制信号，就能够快速地在多个晶体振荡器之间进行切换，且切换后的晶体振荡器无需预热即可正常工作，能够保证包含晶体振荡器的系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电子与电路技术领域。更具体地，涉及一种晶体振荡器及晶体振荡器组。
背景技术
晶体振荡器具有很好的频率准确度和稳定度，且体积小、功耗低，常被用作时间频率基准，广泛应用于通信、雷达、导航和制导等系统中。在许多应用领域中，设备需要长期稳定运行，会对内部关键器件如晶体振荡器设置备份，当工作晶体振荡器突然失效或频率发生较大漂移而无法满足系统使用要求时，可以切换至备份晶体振荡器，使系统保持正常运行。
图1为现有的通过多路开关对多个晶体振荡器进行切换的原理示意图。如图1所示，当设备同时具有多个晶体振荡器时，在晶体振荡器电源端子和供电设备之间设置多路开关，通过输入控制信号，来控制各晶体振荡器电源端开关的通断，以控制晶体振荡器加电与否，从而选择需要使用的晶体振荡器。但这种方式会增大系统体积、增加系统功耗，并且切换过程中容易引入杂散，影响晶体振荡器的工作状态。特别是对恒温晶体振荡器，通电后需要预热一段时间，等内部恒温槽温度升高至设定的温度(通常为石英谐振器的拐点温度)，输出频率达到既定的准确度后，才能正常工作。采用多路开关控制电源通断的方式，会经历晶体振荡器预热的过程，相当于延长了恒温晶体振荡器的切换时间，影响系统工作的稳定性。
另外，恒温晶体振荡器在工作时，电源端子通常会流过较大电流。对于以往的采用多路开关对多个晶体振荡器进行切换的方式而言，开关流过的大电流不仅会影响开关寿命，而且可能导致开关发热，造成晶体振荡器所处环境的温度变化。对于要求恒温工作的恒温晶体振荡器而言，这会严重影响其工作可靠性。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于，提供一种晶体振荡器，通过向使能电路输入控制信号，就能够控制振荡电路是否工作，从而控制晶体振荡器是否输出频率信号。
本发明的目的还在于，提供一种包含多个晶体振荡器的晶体振荡器组，无需多路开关控制供电电源的通断，仅通过向各晶体振荡器的使能电路输入控制信号，就能够对工作的晶体振荡器进行切换。
用于解决问题的技术方案
为达到上述目的，本发明公开了一种晶体振荡器，包括振荡电路、以及电源端子、接地端子和输出端子，还包括使能端子和与所述使能端子连接的使能电路，所述使能电路和所述振荡电路在所述电源端子与所述接地端子之间串联连接，所述使能电路根据来自使能端子的控制信号控制所述振荡电路的工作状态。
优选地，所述振荡电路包括：石英谐振器、第一电容器、第二电容器及第一晶体管。
优选地，所述第一晶体管是NPN型晶体管或场效应管。
优选地，所述使能电路包括NPN型晶体管和第三电容器。
优选地，所述NPN型晶体管的集电极与所述第一晶体管的接地端连接，所述NPN型晶体管的基级与所述使能端子连接，所述NPN型晶体管的发射极与接地端子连接。
优选地，所述第三电容器的一端与所述NPN型晶体管的集电极连接，另一端与所述NPN型晶体管的发射极连接。
优选地，当所述使能端子向所述NPN型晶体管发送控制信号使所述NPN型晶体管导通时，所述使能电路控制所述振荡电路工作；当所述使能端子向所述NPN型晶体管发送控制信号使所述NPN型晶体管截止时，所述使能电路控制所述振荡电路不工作。
优选地，所述使能电路包括PNP型晶体管和第四电容器。
优选地，所述PNP型晶体管的发射极与电源端子连接，所述PNP型晶体管的基级与所述使能端子连接，所述PNP型晶体管的集电极与所述第一晶体管的电源端连接。
优选地，所述第四电容器的一端与所述PNP型晶体管的集电极连接，另一端与所述PNP型晶体管的发射极连接。
优选地，当所述使能端子向所述PNP型晶体管发送控制信号使所述PNP型晶体管导通时，所述使能电路控制所述振荡电路工作；当所述使能端子向所述PNP型晶体管发送控制信号使所述PNP型晶体管截止时，所述使能电路控制所述振荡电路不工作。
优选地，所述晶体振荡器还包括放大电路和滤波输出电路，所述放大电路的输入端与所述振荡电路的输出端连接，所述放大电路的输出端与所述滤波输出电路的输入端连接。
本发明还公开了一种晶体振荡器组，包括多个按照上述本发明构成的晶体振荡器，通过调整每个晶体振荡器的使能端子的控制信号控制每个晶体振荡器的工作状态。
优选地，将至少两个晶体振荡器的所述使能端子连接，由一个控制信号同时对所述至少两个晶体振荡器进行控制。
发明效果
根据本发明，提供一种晶体振荡器，通过向使能电路输入控制信号，就能够控制振荡电路是否工作，从而控制晶体振荡器是否输出频率信号。
根据本发明，提供一种包含多个晶体振荡器的晶体振荡器组，仅通过向各晶体振荡器的使能电路输入控制信号，就能够对工作的晶体振荡器进行切换。
根据本发明，提供一种包含多个恒温晶体振荡器的晶体振荡器组，在对工作的晶体振荡器进行切换时，切换后的晶体振荡器无需预热即可立即正常工作，从而保证包含该晶体振荡器组的系统的稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为现有的通过多路开关对多个晶体振荡器进行切换的原理示意图。
图2为示出本发明的晶体振荡器的结构框图。
图3为本发明的第一实施方式涉及的晶体振荡器的内部电路图。
图4为本发明的第二实施方式涉及的晶体振荡器的内部电路图。
图5为本发明的第三实施方式涉及的晶体振荡器组的结构示意图。
附图标记说明
1、1A、1A-1、1A-2、1A-N、1B：晶体振荡器；11：振荡电路；12：放大电路；13：滤波输出电路；14、14A、14A-1、14A-2、14A-N、14B：使能电路；21：电源端子；22：输出端子；23：接地端子；24：使能端子。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。在附图中，对相同或相似的部件标注相同的附图标记。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，本发明的范围并不限定于此。
图2为示出本发明的晶体振荡器的结构框图。如图2所示，本发明的晶体振荡器1可以包括振荡电路11、放大电路12、滤波输出电路13、以及电源端子21、输出端子22、接地端子23。振荡电路11、放大电路12、滤波输出电路13依次串联连接。晶体振荡器1还可以包括使能端子24和与使能端子24连接的使能电路14。使能电路14连接在振荡电路11与接地端子23之间，根据来自使能端子24的控制信号控制振荡电路11是否工作。控制信号可以是电压。使能电路14的位置并不限定于此，也可以连接在电源端子21与振荡电路11之间，即使能电路14与振荡电路11串联连接。晶体振荡器1还可以包括用于保持振荡电路11的温度恒定的控温电路，从而构成恒温晶体振荡器。
图3为本发明的第一实施方式涉及的晶体振荡器1A的内部电路图。在本实施方式中，使能电路14A包括NPN型晶体管Q2和第三电容器C3。振荡电路11包括石英谐振器Y1、电容器C1、电容器C2与NPN型晶体管Q1。NPN型晶体管Q1的集电极与电源端子21连接，发射极与接地端子23连接。在以下说明中，将晶体管的与接地端子23连接的一端称为接地端。按照该定义，对NPN型晶体管Q1而言，发射极即为其接地端。NPN型晶体管Q2的集电极与NPN型晶体管Q1的发射极(即，接地端)连接，NPN型晶体管Q2的基级与所述使能端子24连接，NPN型晶体管Q2的发射极与接地端子23连接。第三电容器C3的一端与NPN型晶体管Q2的集电极连接，另一端与NPN型晶体管Q2的发射极连接。当从使能端子24施加的控制信号Vctrl为高电平，且高于NPN型晶体管Q2的开启电压时，NPN型晶体管Q2导通。此时，振荡电路11工作，产生的振荡信号经由放大电路12和滤波输出电路13从输出端子22输出。当从使能端子24施加的控制信号Vctrl为低电平，且低于NPN型晶体管Q2的开启电压时，NPN型晶体管Q2截止。此时，振荡电路11因不符合振荡条件而不工作，不能产生振荡信号，输出端子22无输出信号。因此通过调整来自使能端子24的控制信号Vctrl，从而可以控制晶体振荡器1A是否工作。
在本说明书中，所谓“连接”，不仅包括直接连接，还包括经由其它电子元件间接连接的情况。例如所谓“NPN型晶体管Q1的集电极与电源端子21连接”，也包括如图3所示的NPN型晶体管Q1的集电极经由电阻器与电源端子21连接的情况。
图4为本发明的第二实施方式涉及的晶体振荡器1B的内部电路图。在本实施方式中，晶体振荡器1B与第一实施方式的晶体振荡器1A的不同点在于，使能电路14B包括PNP型晶体管Q3和第四电容器C4，PNP型晶体管Q3的发射极与电源端子21连接，PNP型晶体管Q3的基级与所述使能端子24连接，PNP型晶体管Q3的集电极与晶体管Q1的电源端连接。第四电容器C4的一端与PNP型晶体管Q3的集电极连接，另一端与PNP型晶体管Q3的发射极连接。在此，将晶体管的与电源端子21连接的一端称为电源端。按照该定义，NPN型晶体管Q1的集电极即为其电源端。当从使能端子24施加的控制信号Vctrl为高电平，且高于PNP型晶体管Q3的开启电压时，PNP型晶体管Q3截止，此时振荡电路11因不符合振荡条件而不工作，不能产生振荡信号，输出端子22无输出信号。当从使能端子24施加的控制信号Vctrl为低电平，且低于PNP型晶体管Q3的开启电压时，PNP型晶体管Q3导通，此时，振荡电路11工作，产生的振荡信号经由放大电路12和滤波输出电路13从输出端子22输出。因此通过调整来自使能端子24的控制信号Vctrl，从而可以控制晶体振荡器1B是否工作。
以上通过第一实施方式以及第二实施方式对本发明的晶体振荡器进行了说明，但是本发明并不限定于此。例如，晶体振荡器1A以及晶体振荡器1B也可以进一步包含控温电路而构成恒温晶体振荡器。
图5为本发明的第三实施方式的晶体振荡器组的结构示意图。在图5中，为了使本实施方式的晶体振荡器组的结构更加易懂，仅对晶体振荡器和使能电路标注了附图标记，对于其它电路和端子，则省略了附图标记。如图5所示，在本实施方式的晶体振荡器组中，具有多个晶体振荡器1A-1、1A-2、…、1A-N(其中，N为大于1的自然数)，可以通过调整各个晶体振荡器的使能端子的控制信号Vctrl1、Vctrl2、…、VctrlN，来控制各个晶体振荡器的工作状态，以选择需要使其工作的晶体振荡器。在本实施例中，以上述第一实施方式中的晶体振荡器1A为例进行说明，略去晶体振荡器内部电路细节，仅用框图表示。在使用第二实施方式的晶体振荡器的情况下也是同样的，因此不再赘述。
当欲使晶体振荡器1A-1工作时，通过使控制信号Vctrl1为高电平，Vctrl2～VctrlN为低电平，从而使能电路14A-1导通，晶体振荡器1A-1输出振荡信号，使能电路14A-2～14A-N截止，晶体振荡器1A-2～1A-N无信号输出。
当欲使晶体振荡器1A-2工作时，通过使控制信号电压Vctrl2为高电平，Vctrl1和Vctrl3～VctrlN为低电平，从而使能电路14A-2导通，晶体振荡器1A-2输出振荡信号，使能电路14A-1以及14A-3～14A-N截止，晶体振荡器1A-1以及1A-3～1A-N无信号输出。
当欲使1A-3、1A-4、…、1A-N工作时，工作原理也相同。
在本实施方式中，可以将多个晶体振荡器中的至少两个晶体振荡器的使能端子进行公共连接，使需要工作的晶体振荡器连接在一起，由一个控制信号同时对将使能端子进行了公共连接的晶体振荡器进行控制，实现由一个控制端控制多个晶体振荡器工作。
另外，在本实施方式中，多个晶体振荡器可以全部相同。例如，可以全部为第一实施方式的晶体振荡器14A，也可以全部为第二实施方式的晶体振荡器14B。
另外，在本实施方式中，多个晶体振荡器中的至少一个晶体振荡器可以与其它晶体振荡器不同。例如，可以是，至少一个晶体振荡器为第一实施方式的晶体振荡器14A，剩余的晶体振荡器为第二实施方式的晶体振荡器14B。反之亦然。
采用本实施方式中的晶体振荡器组，无需通过多路开关来控制各个晶体振荡器的供电电源的通断，仅通过向使能电路输入控制信号，就能够快速地在多个晶体振荡器之间进行切换。
特别是，当晶体振荡器组包含的晶体振荡器为恒温晶体振荡器时，在每个恒温晶体振荡器中，与振荡电路是否工作无关，控温电路始终正常工作，因此，无论切换到哪个晶体振荡器，均无需进行预热，切换后的晶体振荡器能够立即投入使用，真正实现“无缝”切换。包含本发明的晶体振荡器或晶体振荡器组的系统能够稳定地工作。
本领域的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (5)
1.一种晶体振荡器，包括振荡电路、以及电源端子、接地端子和输出端子，其特征在于，
还包括使能端子和与所述使能端子连接的使能电路，
所述使能电路和所述振荡电路在所述电源端子与所述接地端子之间串联连接，
所述使能电路根据来自使能端子的控制信号控制所述振荡电路的工作状态，
所述晶体振荡器还包括放大电路和滤波输出电路，所述放大电路的输入端与所述振荡电路的输出端连接，所述放大电路的输出端与所述滤波输出电路的输入端连接，所述放大电路的电源端连接在所述使能电路和所述振荡电路的串联电路与电源端子之间，所述放大电路的接地端连接在所述使能电路和所述振荡电路的串联电路与接地端子之间，
所述滤波输出电路的输出端与输出端子连接，
所述振荡电路包括：石英谐振器、第一电容器、第二电容器及第一晶体管，
第一电容器，第一端与第一晶体管的基极连接，第二端与第一晶体管的发射极连接，
第二电容器，第一端与第一电容器的第二端连接，第二端与使能电路晶体管的集电极连接，
所述使能电路包括NPN型晶体管和第三电容器，
所述NPN型晶体管的集电极与所述第一晶体管的接地端连接，所述NPN型晶体管的基级与所述使能端子连接，所述NPN型晶体管的发射极与接地端子连接，
所述第三电容器的一端与所述NPN型晶体管的集电极连接，另一端与所述NPN型晶体管的发射极连接，
当所述使能端子向所述NPN型晶体管发送控制信号使所述NPN型晶体管导通时，所述使能电路控制所述振荡电路工作，
当所述使能端子向所述NPN型晶体管发送控制信号使所述NPN型晶体管截止时，所述使能电路控制所述振荡电路不工作。
2.一种晶体振荡器，包括振荡电路、以及电源端子、接地端子和输出端子，其特征在于，
还包括使能端子和与所述使能端子连接的使能电路，
所述使能电路和所述振荡电路在所述电源端子与所述接地端子之间串联连接，
所述使能电路根据来自使能端子的控制信号控制所述振荡电路的工作状态，
所述晶体振荡器还包括放大电路和滤波输出电路，所述放大电路的输入端与所述振荡电路的输出端连接，所述放大电路的输出端与所述滤波输出电路的输入端连接，所述放大电路的电源端连接在所述使能电路和所述振荡电路的串联电路与电源端子之间，所述放大电路的接地端连接在所述使能电路和所述振荡电路的串联电路与接地端子之间，
所述滤波输出电路的输出端与输出端子连接，
所述振荡电路包括：石英谐振器、第一电容器、第二电容器及第一晶体管，
第一电容器，第一端与第一晶体管的基极连接，第二端与第一晶体管的发射极连接，
第二电容器，第一端与第一电容器的第二端连接，第二端与使能电路晶体管的集电极连接，
所述使能电路包括PNP型晶体管和第四电容器，
所述PNP型晶体管的发射极与电源端子连接，所述PNP型晶体管的基级与所述使能端子连接，所述PNP型晶体管的集电极与所述第一晶体管的电源端连接，
所述第四电容器的一端与所述PNP型晶体管的集电极连接，另一端与所述PNP型晶体管的发射极连接，
当所述使能端子向所述PNP型晶体管发送控制信号使所述PNP型晶体管导通时，所述使能电路控制所述振荡电路工作，
当所述使能端子向所述PNP型晶体管发送控制信号使所述PNP型晶体管截止时，所述使能电路控制所述振荡电路不工作。
3.根据权利要求1或2所述的晶体振荡器，其特征在于，
所述第一晶体管是NPN型晶体管或场效应管。
4.一种晶体振荡器组，其特征在于，
包括多个如权利要求1～3中的任一项所述的晶体振荡器，通过调整每个晶体振荡器的使能端子的控制信号控制每个晶体振荡器的工作状态。
5.根据权利要求4所述的晶体振荡器组，其特征在于，
将至少两个晶体振荡器的所述使能端子连接，由一个控制信号同时对所述至少两个晶体振荡器进行控制。
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