CN111010088B

CN111010088B - 数据处理装置

Info

Publication number: CN111010088B
Application number: CN201911228392.6A
Authority: CN
Inventors: 陈新军
Original assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Current assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2039-12-04
Also published as: CN111010088A

Abstract

本公开涉及一种数据处理装置，所述装置包括：振荡模块，用于振荡并输出振荡信号；温控模块，用于控制所述振荡模块的温度；数据采集模块，电连接于所述振荡模块，用于采集振荡模块在多个时刻的多个温度及多个振荡信号的频率，其中每个温度与每个振荡信号的频率一一对应；控制模块，电连接于所述数据采集模块，用于：从所述多个温度中得到多个目标温度；得到与所述多个目标温度对应的多个目标频率；根据所述多个目标温度与所述多个目标频率得到目标温度与目标频率的目标对应关系。本公开实施例提出的数据处理装置，可以使得在利用所述目标对应关系对振荡模块进行频率偏移补偿时，可以输出准确、稳定的时钟信号。

Description

数据处理装置

技术领域

本公开涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种数据处理装置。

背景技术

无源晶振，即无源晶体谐振器，是振荡电路中的一部分。无源晶振的组成结构是，其内部是一块压电晶片，外部封装起到减震、保护甚至密封作用。基于晶片的压电效应，在切割好的晶片两侧镀上电极制成压电晶片，通过外部电路在电极之间加上电场，会使晶片产生机械变形，机械变形又会在相应的方向上产生电场。若外部输入的是交变电压，就会产生机械变形振动，最终输出端产生交变电场，直到外加交变电压的频率和晶片设计的固有频率相等，机械振动的幅度会达到峰值，进入稳定的压电谐振状态。无源晶振在设计和生产制造上比较简单，而且相同设计方案的晶振在最大驱动功率范围内，配合适当的阻容感电路，可以输出不同信号电压的参考时钟信号，因此可以应用于更多的集成电路IC。其中石英无源晶体的价格较低、精度高，更适用于一般应用和批量大的产品线。

无源晶振容易受到温度的影响，导致输出频率偏移，系统参考不准确的时钟频率会出现诸如输出频率不准确、系统间同步效率差等问题，然而，相关技术获得的温漂曲线常常出现失真、畸变问题，在利用相关技术得到的温漂曲线进行频率偏移补偿时，晶振输出的时钟信号不准确、不稳定，相关技术得到的温漂曲线无法反应晶振的真实状况。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种数据处理装置，所述装置包括：

振荡模块，用于振荡并输出振荡信号；

温控模块，用于控制所述振荡模块的温度；

数据采集模块，电连接于所述振荡模块，用于采集振荡模块在多个时刻的多个温度及多个振荡信号的频率，其中每个温度与每个振荡信号的频率一一对应；

控制模块，电连接于所述数据采集模块，用于：

从所述多个温度中得到多个目标温度；

得到与所述多个目标温度对应的多个目标频率；

根据所述多个目标温度与所述多个目标频率得到目标温度与目标频率的目标对应关系。

在一种可能的实施方式中，从所述多个温度中得到多个目标温度，包括：

根据所述多个温度与多个预设比较温度的大小关系，从所述多个温度中得到多个目标温度。

在一种可能的实施方式中，所述根据所述多个温度与多个预设比较温度的大小关系，从所述多个温度中得到多个目标温度，包括：

获取每个温度与每个预设比较温度的偏差；

若所述偏差在第一预设范围之内，则将所述偏差在所述第一预设范围之内的温度作为目标温度。

在一种可能的实施方式中，所述根据所述多个温度与多个预设比较温度的大小关系，从所述多个温度中得到多个目标温度，还包括：

若所述偏差不在所述第一预设范围之内，判断所述偏差是否在第二预设范围之内，并将所述偏差在所述第二预设范围之内的温度作为目标温度，

其中，所述第二预设范围包括所述第一预设范围。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块还用于：

以预设温度为步长逐渐增加预设起始温度，得到所述预设起始温度及预设截止温度之间的所述多个预设比较温度，其中，所述预设起始温度小于所述预设截止温度。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块还用于：

根据所述预设温度与第一预设系数得到所述第二预设范围；

根据所述第二预设范围与第二预设系数得到所述第一预设范围，其中，第一预设系数及第二预设系数为大于零、且小于1的实数；

所述预设温度为相邻预设比较温度之间的步长。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块还用于：

根据所述多个温度中第一温度至第二温度的数目、所述第一温度、所述第二温度得到预设温度。

在一种可能的实施方式中，所述温控模块包括程控温度箱，所述振荡模块设置于所述程控温度箱中。

在一种可能的实施方式中，所述数据采集模块包括温度传感器、频率计，所述温度传感器用于采集所述振荡模块的温度，所述频率计用于采集所述振荡模块输出的振荡信号的频率。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块电连接于所述温控模块，还用于控制所述温控模块的工作。

通过以上装置，本公开实施例可以通过温控模块控制振荡模块的温度变化，通过数据采集模块采集振荡模块在多个时刻的多个温度及多个振荡信号的频率，并通过控制模块从所述多个温度中得到多个目标温度，得到与所述多个目标温度对应的多个目标频率，根据所述多个目标温度与所述多个目标频率得到目标温度与目标频率的目标对应关系。本公开实施例提出的数据处理装置，对多个温度进行筛选得到多个均匀变化的目标温度，并利用多个目标温度得到的目标对应关系可以克服相关技术出现的失真、畸变问题，根据所述目标对应关系，可以得到振荡模块的真实状态，并且可以使得在利用所述目标对应关系对振荡模块进行频率偏移补偿时，可以输出准确、稳定的时钟信号。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出了根据本公开一实施方式的数据处理装置的框图。

图2示出了根据本公开一实施方式的控制模块的控制流程图。

图3a示出了振荡模块10的温度变化示意图。

图3b示出了一种振荡模块的温度与频率对应关系示意图。

图4a示出了利用本公开数据处理装置得到的目标温度的示意图。

图4b示出了利用本公开数据处理装置得到的目标温度与目标频率的目标对应关系的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

请参阅图1，图1示出了根据本公开一实施方式的数据处理装置的框图。

请参阅图2，图2示出了根据本公开一实施方式的控制模块的控制流程图。

如图1所示，所述装置包括：

振荡模块10，用于振荡并输出振荡信号；

温控模块20，用于控制所述振荡模块10的温度；

数据采集模块30，电连接于所述振荡模块10，用于采集振荡模块10在多个时刻的多个温度及多个振荡信号的频率，其中每个温度与每个振荡信号的频率一一对应；

控制模块40，电连接于所述数据采集模块，用于：

步骤S11，从所述多个温度中得到多个目标温度；

步骤S12，得到与所述多个目标温度对应的多个目标频率；

步骤S13，根据所述多个目标温度与所述多个目标频率得到目标温度与目标频率的目标对应关系。

在一种可能的实施方式中，振荡模块10可以包括晶振。

在一个示例中，所述晶振可以是有源晶振，也可以是无源晶振。

当然，振荡模块10还可以包括其他元器件，以控制晶振振动，例如，可以包括通用芯片(例如微处理器MCU、中央处理器CPU等)、专用芯片等，还可以包括晶振的外围电路，例如可变电容(例如可变电容阵列、变容二极管等)，可以改变可变电容的电容大小以改变晶振的负载电容，从而控制晶振输出的时钟信号。

应该明白的是，以上对振荡模块10的介绍是示例性的，不应视为是对本公开的限制，本领域技术人员可以根据需要对振荡模块10的功能、组件、元器件进行设置，只要振荡模块10可以被控制输出振荡信号即可。

在一种可能的实施方式中，所述温控模块20可以包括程控温度箱等，所述振荡模块10设置于所述程控温度箱中。

所述程控温度箱可以被配置为按照预设方式升温，例如，程控温度箱可以被配置为在30分钟内，从-20℃升高到70℃。

本公开对程控温度箱的类型、具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据需要选择合适的程控温度箱，并且，本领域技术人员也可以通过其他方式实现温控模块20，只要温控模块20可以控制振荡模块10的温度变化即可。

在一种可能的实施方式中，所述数据采集模块30可以包括温度传感器、频率计，所述温度传感器可以用于采集所述振荡模块10的温度，所述频率计可以用于采集所述振荡模块10输出的振荡信号的频率。控制模块40可以控制数据采集模块30中的温度传感器和频率计在各个时刻分别同时采集温度和频率，得到多组一一对应的温度和频率。采集温度和频率的时刻可以根据需要选取，例如在振荡模块10的温度变化期间均匀选取多个时刻，本公开对此不做限制。

本公开对温度传感器、频率计的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据需要选择。

在一个示例中，当振荡模块10被设置在程控温度箱内部，程控温度箱被配置为在30分钟内，从-20℃升高到70℃，则本公开实施例可以通过热传导 (例如通过空气等介质)对振荡模块10(晶振)的温度进行控制，振荡模块 10的温度也可以从-20℃升高到70℃升温。其中，温度可以呈线性方式升高，或者梯度方式升高等，本公开对温度升高方式不做限制。控制模块40可以控制数字采集模块30在上述30分钟内，以一定的时间步长分别采集各个时刻的温度和频率。

所述控制模块40可以包括微处理器MCU、中央处理器CPU、数据信号处理器DSP、可编程门阵列FPGA的至少一种，在一个示例中，控制模块40还可以是其他的可计算设备，例如可以是计算机、工作站等。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块40电连接于所述温控模块20，还可以用于控制所述温控模块20的工作。

在一个示例中，温控模块20(程控温度箱)可以被提前配置好，以按照预定的升温方式升温。在其他的示例中，温控模块20也可以被控制模块40实时控制，例如，控制模块40可以根据需要输出温控模块20在目标时间内要达到的温度(例如：在30分钟内，从-20℃升高到70℃)，在目标时间内达到需要的温度后，控制模块40可以再次输出温控模块20在下一时间段要达到的温度(例如，在20分钟内，从70℃下降到-20℃)。当然，以上描述是示例性的，本领域技术人员可以根据需要设置温控模块20的工作模式，并可以根据控制模块40实现对温控模块20的任意控制，对此，本公开不做限定。

请参阅图3a，图3a示出了振荡模块10的温度变化示意图。

当温控模块20在一定时间内(例如30分钟)从-20℃升高到70℃，如图 3a所示，振荡模块10的温度也从-20℃升高到70℃，然而，由于温控模块20 在对振荡模块10的温度进行控制时，会出现温度传递的延迟，因此振荡模块 10的升温过程并非是线性的(如图3a所示)。如图3a所示，振荡模块10的温度上升不均匀，具有一定的波动性。如果利用图3a所示的温度曲线确定振荡模块10的频率、温度漂移(频率偏差)，会存在失真和畸变，得到的温度漂移曲线也无法反应出振荡模块10(晶振)的真实状态。

请参阅图3b，图3b示出了一种振荡模块的温度与频率对应关系示意图。

如图3b所示，当利用如图3a所示的温度变化曲线得到对应的频率变化曲线时，由于振荡模块10的温度变化并非线性变化，而具有较大的波动性，因此，得到的频率曲线波动性较大，这会导致温度与频率的对应关系存在较大的失真、畸变，并且，振荡模块10的频率曲线受到温度曲线的影响，这导致振荡模块的频率曲线、温度与频率的对应关系无法反应振荡模块的真实状态，本领域技术人员无法根据频率曲线、温度与频率的对应关系判断晶振是正常的，还是存在问题的。如果利用该温度曲线及频率曲线对应的温漂曲线对振荡模块进行频率补偿，振荡模块将无法输出准确、稳定的时钟信号。

因此，需要对多个温度进行数据处理，以避免失真、畸变。

在一种可能的实施方式中，步骤S11从所述多个温度中得到多个目标温度，可以包括：

通过对所述多个温度进行筛选，可以排除变化不均匀的温度，得到多个变化均匀的目标温度。

在一种可能的实施方式中，所述根据所述多个温度与多个预设比较温度的大小关系，从所述多个温度中得到多个目标温度，可以包括：

获取每个温度与每个预设比较温度的偏差；

在一种可能的实施方式中，所述多个预设比较温度可以是根据需要设定的满足均匀变化条件的多个温度，例如，多个预设比较温度可以是线性变化的。偏差可以通过温度与预设比较温度之差，或者差的绝对值来表示。

本公开实施例通过将所述多个温度中的每个温度与每个预设比较温度进行一一比较，得到每个温度与每个预设比较温度的偏差，并将偏差在第一预设范围之内的温度作为目标温度，可以在满足目标温度具有均匀变化特性的前提下，得到多个目标温度，并且，本公开实施例通过设置第一预设范围作为筛选目标温度的可容忍空间，可以在一定程度上保证得到的目标温度的数据量达到要求。

当然，如果以第一预设范围对目标温度进行筛选得到的目标温度的数目过少，可以放宽条件，例如，可以以第二预设范围再次进行筛选，得到数目更多的目标温度。

在一种可能的实施方式中，所述根据所述多个温度与多个预设比较温度的大小关系，从所述多个温度中得到多个目标温度，还可以包括：

其中，所述第二预设范围包括所述第一预设范围。比如，第二预设范围的上限大于第一预设范围的上限、或者第二预设范围的下限低于第一预设范围的下限，或者二者都满足。

为了避免目标温度的数据量过小，本公开实施例在所述偏差不在所述第一预设范围之内，进一步判断所述偏差是否在第二预设范围之内，并将所述偏差在所述第二预设范围之内的温度作为目标温度，可以增加目标温度的数据量。

本公开实施例设置两级比较，由于第一预设范围设置的较小，通过第一预设范围进行第一级比较，可以保证获取的目标温度的数据精度，在通过第一预设范围得到的目标温度的数据量过小无法代表振荡模块10的温度变化的情况，本公开实施例可以通过第二预设范围进行第二级比较，将不在第一预设范围之内的偏差与第二预设范围进行比较，当所述偏差在第二预设范围的情况下，可以将该温度作为目标温度，这样，本公开实施例可以得到数目更多的目标温度。

请参阅图4a，图4a示出了利用本公开数据处理装置得到的目标温度的示意图。

如图4a所示，经过两级比较后，本公开实施例可以得到一个(近似)线性、均匀变化的温度曲线。

请参阅图4b，图4b示出了利用本公开数据处理装置得到的目标温度与目标频率的目标对应关系的示意图。

如图4b所示，根据步骤S12利用所述目标温度得到的目标频率具有类似正弦波的形状特性，且每个目标温度对应一个目标频率，相较于图3b，图4b 所示的目标频率曲线消除了失真、畸变。如果利用该温度曲线及频率曲线对应的温漂曲线对振荡模块10进行频率补偿，振荡模块10可以输出准确、稳定的时钟信号。并且，根据经验可知，该目标温度曲线对应的目标频率曲线具有类似正弦波的形状特性，可以判断振荡模块10(晶振)可以正常工作。即，经过数据处理后，由于目标温度具有线性的特点，目标温度的变化是均匀的，将不会对目标频率曲线产生影响，通过目标温度(曲线)得到的目标频率(曲线)可以反映出振荡模块10的状态。

本领域技术人员可以根据需要设置预设比较温度的数目、大小，下面对得到多个预设比较温度的实施方式进行介绍。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块40还可以用于：

在一个示例中，预设起始温度、预设截止温度可以与温控模块20的温度控制的起始温度、截止温度相同，例如，预设起始温度可以为-20℃，预设截止温度可以为70℃。

通过以上方式，本公开实施例从预设起始温度开始，以预设温度为步长逐渐增加该预设起始温度，可以得到小于预设截止温度的多个预设比较温度，用于与所述多个温度进行比较，并得到所述目标温度。本公开实施例通过以上方法，可以简单、快速地得到均匀变化的多个预设截止温度。

在一种可能的实现方式中，可以根据预设比较温度之间的步长，即上述预设温度来确定第一预设范围和第二预设范围。

举例来说，所述控制模块还可用于：

根据所述预设温度与第一预设系数得到所述第二预设范围；

根据所述第二预设范围与第二预设系数得到所述第一预设范围，其中，第一预设系数及第二预设系数为大于零、且小于1的实数。

其中，可以将预设温度与第一预设系数相乘，得到第二预设范围的边界，将第二预设范围的边界与第二预设系数相乘，得到第一预设范围的边界。所述第一预设系数、第二预设系数的值可以根据需要设置，本公开对此不做限定。

在一个示例中，第一预设系数、第二预设系数都可以为0.5，在这种情况下，当预设温度取值为0.08时，可以得到第一预设范围为[-0.02，0.02]、第二预设范围为[-0.04，0.04]。

在一种可能的实施方式中，预设温度可以根据采集得到的振荡模块10的多个温度得到，这样，本公开实施例可以使得预设温度更符合振荡模块的实际工作情况。

举例来说，在一种可能的实施方式中，所述控制模块40还可以用于：

其中，第一温度、第二温度可以根据需要在所述多个温度中选取，即选取了多个温度中的一个区间，利用这个区间的温度来得到预设温度。在一个示例中，可以选取所述多个温度中温度快速上升的温度区间作为计算预设温度的样本数据，例如，假设在所述多个温度中，温度从-20摄氏度至30摄氏度的变化速度最快，属于温度快速上升的温度区间，因此，可以将第一温度设置为-20℃，将第二温度设置为30℃，并得到第一温度和第二温度之间的温度的数目，假设数目为700。

在一个示例中，所述根据所述多个温度中第一温度至第二温度的数目、所述第一温度、所述第二温度得到预设温度可以包括：

利用第二温度与第一温度之差与第一温度和第二温度之间的温度的数目之比作为所述预设温度。

承接上例，预设温度可以为：(30-(-20))/700＝0.0714。当然，也可以选择计算得到的数值一定范围内的值作为预设温度，例如，可以将预设温度设置为0.08。

本公开实施例以所述多个温度中温度快速上升的温度区间的温度作为样本，得到了所述预设温度，可以确保数据的采样密度和线性度。

通过以上装置，本公开实施例的控制模块对数据采集模块采集到的振荡模块的多个温度进行分析、处理，得到预设温度、第一预设范围、第二预设范围等多个参数，并利用多个参数对所述多个温度进行处理，得到目标温度、目标频率及目标对应关系。本公开实施例得到的目标对应关系，消除了相关技术中存在的失真、畸变等问题，且本公开实施例的测试效率高、可以对大样本数据(振荡模块的多个温度)进行快速处理，得到的目标对应关系可以准确地反应震荡模块的温度漂移特性。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种数据处理装置，其特征在于，所述装置包括：

振荡模块，用于振荡并输出振荡信号；

温控模块，用于控制所述振荡模块的温度；

控制模块，电连接于所述数据采集模块，用于：

从所述多个温度中得到多个目标温度，包括：根据所述多个温度与多个预设比较温度的大小关系，从所述多个温度中得到多个目标温度，其中，所述多个预设比较温度满足均匀变化条件，所述根据所述多个温度与多个预设比较温度的大小关系，从所述多个温度中得到多个目标温度，包括：获取每个温度与每个预设比较温度的偏差；若所述偏差在第一预设范围之内，则将所述偏差在所述第一预设范围之内的温度作为目标温度；

得到与所述多个目标温度对应的多个目标频率；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述根据所述多个温度与多个预设比较温度的大小关系，从所述多个温度中得到多个目标温度，还包括：

其中，所述第二预设范围包括所述第一预设范围。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于：

根据所述多个温度中第一温度至第二温度之间的温度的数目、所述第一温度、所述第二温度得到预设温度；

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于：

根据预设温度与第一预设系数得到所述第二预设范围；

所述预设温度为相邻预设比较温度之间的步长。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温控模块包括程控温度箱，所述振荡模块设置于所述程控温度箱中。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块包括温度传感器、频率计，所述温度传感器用于采集所述振荡模块的温度，所述频率计用于采集所述振荡模块输出的振荡信号的频率。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块电连接于所述温控模块，还用于控制所述温控模块的工作。