CN1364335A - 温度补偿型晶体振荡器及其补偿温度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种温度补偿型晶体振荡器,包括:一温度传感器(11);一模拟型温度补偿器(12);一数字型温度补偿器(13);一加法器电路(14);以及一电压控制的晶体振荡电路(3)。模拟型温度补偿器(12)和数字型温度补偿器(13)分别响应于它们相应于温度传感器(11)检测的温度的输入电压产生温度补偿电压。所述两个温度补偿电压通过加法器电路(14)组合。组合后的电压被施加给电压控制的晶体振荡电路(3)的电压控制端,借以利用晶体谐振器(4)的温度补偿稳定电压控制的晶体振荡电路(3)的振荡频率。

Description

温度补偿型晶体振荡器及其补偿温度的方法
                      技术领域
本发明涉及一种温度补偿型晶体振荡器，对其能够进行温度补偿，并能够产生预定频率的振荡信号，还涉及对晶体振荡器进行温度补偿的方法。
                      背景技术
一般地说，已知有下列4种用于进行晶体振荡器的温度补偿的方法。
(1)直接补偿型
在这种类型中，晶体振荡器的振荡回路具有包括电容和电阻的温度补偿电路。在振荡期间，电容和电阻的值分别根据温度而改变，借以稳定振荡频率。
(2)间接模拟补偿系统
在这种系统中，要进行温度补偿的晶体振荡器是电压控制的晶体振荡电路(VCXO)3，如图7所示。为了进行温度补偿，温度传感器1检测晶体振荡器的工作温度，温度补偿电压产生电路2产生温度补偿电压，用于根据上述的检测温度补偿晶体谐振器4的温度特性。此时，通过对电压控制的晶体振荡电路3的电压控制端施加温度补偿电压，对其进行温度补偿。
当晶体谐振器由AT切割晶体制成时，其温度特性可以由三次函数精确地近似。因此，温度补偿电路一般由具有由线性函数表示的温度特性的温度传感器和根据由温度传感器检测的温度产生三次函数的三次函数发生电路构成。
(3)间接数字补偿系统
除去由温度传感器1检测的温度被进行数字处理而产生温度补偿电压之外，关于这种系统的温度补偿的基本概念和上述的间接模拟系统类似。
即，在这种温度补偿系统中，如图8所示，由温度传感器1检测的温度由AD转换器5转换成数字值。然后，读出和被转换的数字值相应的被预先在非易失存储器6的地址中存储的用于补偿晶体谐振器4的温度特性的温度补偿数据。所读出的温度补偿数据由DA转换器7进行DA转换而成为模拟形式的温度补偿电压。通过对电压控制的晶体振荡电路3施加模拟形式的温度补偿电压，进行温度补偿。其中，可以使用EEP-ROM或其类似物作为非易失存储器6。
(4)由恒温器进行的温度补偿
在这种方法中，晶体振荡器被置于一个小的恒温器中，并因而保持在恒定的环境温度下，借以消除由外部空气温度的变化而引起的晶体振荡器的温度依赖性。因此，振荡频率保持恒定。
然而，所有这些常规的温度补偿方法(1)-(4)都具有这样的问题，即难于以低的成本实现高精度的温度补偿(温度特性中的频率偏差大约小于0.01ppm)。这个问题的具体内容如下：
虽然在上述的这些方法当中(1)和(2)的模拟系统能够以最低的成本实现，但是由于以下原因，难于以中等的温度补偿精度(1ppm以下)实现晶体振荡器的批量生产。即，难于改善温度补偿精度，这是因为，在(1)的方法中，每个和温度补偿有关的无源元件的变化都对精度有影响，并且，在(2)的方法中，温度补偿电路是利用模拟电路实现的。
另一方面，(3)的方法在原理上通过增加AD转换器和DA转换器的分辨率以及增加非易失存储器的存储容量可以实现高精度的温度补偿。不过，为此需要15位以上的用于AD和DA转换器的位计数，并且，如果数据不被内插，则非易失存储器的存储容量为15位(32768个地址)×15位＝大约500kbit。因此，在把这种电路集成在集成电路中时，便成为大规模集成电路。
此外，(4)的方法需要小的恒温器，因而具有相当高的成本。
考虑到这些问题，本发明人进行了深入的研究，旨在解决这些问题。结果，本发明人具有以下的发现：即，晶体振荡器的温度补偿首先根据由温度传感器检测的温度通过模拟技术进行，并且另一方面，关于温度补偿引起的误差部分，则根据由温度传感器检测的温度通过数字技术进行温度补偿，结果，使得可以利用小规模的振荡电路和高精度的温度补偿来降低制造成本。
通过上述的新的发现而获得的本发明的目的在于提供一种温度补偿型晶体振荡器和用于对所述晶体振荡器进行温度补偿的方法，使得能够利用小规模电路和高精度的温度补偿实现制造成本的减少。
                    发明的公开
本发明提供一种温度补偿型晶体振荡器，其包括一电压控制的晶体振荡电路，所述电路借助于温度补偿信号被控制在振荡频率上，用于实现晶体谐振器的温度补偿，并且其通过利用晶体谐振器使电压控制的晶体振荡电路振荡。此外，所述温度补偿型晶体振荡器包括：一温度传感器，用于检测晶体振荡器的工作温度；模拟温度补偿装置，用于根据由温度传感器检测的温度产生相应于晶体谐振器的温度特性的近似二次函数、近似三次函数或近似四次函数或更高次函数的温度补偿电压，并用于把所产生的电压提供给该电压控制的晶体振荡电路；以及数字温度补偿装置，用于对由温度传感器检测的温度进行AD转换，用于输出数字形式的被预先存储在存储器中的和AD转换的值相关的温度补偿数据，用于把温度补偿数据DA转换成模拟形式的温度补偿电压，并用于把该温度补偿电压提供给该电压控制的晶体振荡电路，而且所述温度补偿型晶体振荡器的特征在于，所述电压控制的晶体振荡电路的振荡频率，根据来自所述两个温度补偿装置的两个温度补偿电压被进行控制。
此外，本发明的温度补偿型晶体振荡器的实施例包括一温度补偿的晶体振荡器，其特征在于，所述模拟温度补偿装置包括三次函数产生装置，用于根据温度传感器检测的温度产生一相应于晶体谐振器的温度特性的近似三次函数的温度补偿电压；以及一存储器，预先存储用于设置由三次函数产生装置产生的温度补偿电压的预定系数的数据，其中由三次函数产生装置产生的系数，借助于从所述存储器读出的数据被设置。
此外，本发明的温度补偿型晶体振荡器的实施例包括一温度补偿型晶体振荡器，其特征在于，所述数字温度补偿装置包括：一AD转换器，用于AD转换由温度传感器检测的温度；一非易失存储器，用于产生被预先存储的和由AD转换器AD转换的值相关的数字形式的温度补偿数据；以及一DA转换器，用于把来自非易失存储器的温度补偿数据DA转换成模拟形式的温度补偿数据。
此外，本发明的温度补偿型晶体振荡器的实施例包括一温度补偿型晶体振荡器，其特征在于，所述模拟温度补偿装置和数字温度补偿装置被集成在半导体衬底上的一个芯片中。
按照包括本发明的这些配置的温度补偿型晶体振荡器，所述模拟温度补偿装置利用模拟技术处理由温度传感器检测的温度，从而产生一相应于被检测的温度的预定的温度补偿电压，并把所述温度补偿电压提供给电压控制的晶体振荡电路。另一方面，所述数字温度补偿装置利用数字技术处理由温度传感器检测的温度，从而产生一相应于被检测的温度的预定的温度补偿电压，并把所述温度补偿电压提供给电压控制的晶体振荡电路。
因此，按照本发明，模拟温度补偿装置可以提供中等精度或更精确的温度补偿，而数字温度补偿装置可以对由中等精度温度补偿引起的误差部分提供更精确的温度补偿。因此，作为一个整体，可以实现高精度的温度补偿。
此外，按照本发明，因为模拟温度补偿装置利用模拟技术产生温度补偿电压，所以模拟温度补偿装置的电路可被作得相当小。另一方面，虽然数字温度补偿装置利用数字技术产生温度补偿电压，但是要被处理的数字信号的位计数可以被减少，因而用于数字温度补偿装置的电路可以作得相当小。因此，整个电路可以作得较小，因而可以降低制造成本。
此外，按照本发明的温度补偿型晶体振荡器，当模拟温度补偿装置和数字温度补偿装置被在半导体衬底上集成在一个芯片中时，可以容易而可靠地实现上述的优点。
本发明还提供了一种用于进行晶体振荡器的温度补偿的方法，其特征在于一种通过对电压控制的晶体振荡电路施加温度补偿信号进行晶体振荡器的温度补偿的方法，包括检测该晶体振荡器的工作温度，利用模拟技术产生一相应于被检测的温度的预定温度补偿信号，从而根据所述温度补偿信号对该晶体振荡器进行模拟温度补偿，另一方面，还包括利用数字技术，对于由模拟温度补偿产生的误差部分产生一相应于被检测的温度的预定温度补偿信号，并根据所述温度补偿信号进行该晶体振荡器的数字温度补偿。
此外，本发明的用于对晶体振荡器进行温度补偿的方法的实施例，包括用于对晶体振荡器进行温度补偿的方法，其特征在于，所述模拟温度补偿基于被检测的温度信号，并包括用于产生相应于晶体谐振器的温度特性的近似三次曲线的温度补偿电压的处理。
此外，本发明的用于对晶体振荡器进行温度补偿的方法的实施例，包括用于对晶体振荡器进行温度补偿的方法，其特征在于，该数字温度补偿包括通过对被检测的温度进行AD转换确定被AD转换值的第一处理，产生被预先存储在存储器中的和所确定的AD转换值相关的数字形式的温度补偿数据的第二处理，以及把该温度补偿数据DA转换成一模拟形式的温度补偿电压的第三处理。
因而，按照本发明，在进行晶体振荡器的温度补偿时，模拟温度补偿可以提供中等精度或更精确的温度补偿，而数字温度补偿可以对由模拟温度补偿引起的误差部分提供更精确的温度补偿，因此，作为一个整体，可以实现高精度的温度补偿。
此外，按照本发明，因为模拟温度补偿利用模拟技术产生温度补偿电压，所以在实现模拟温度补偿的电路时，所述电路可被作得相当小。另一方面，虽然数字温度补偿利用数字技术产生温度补偿电压，但是要被处理的数字信号的位计数可以被减少，因而用于数字温度补偿装置的电路可以作得相当小。因而，在实现用于进行数字温度补偿的电路时，可以把所述电路作得相当小。由于这些原因，在实现温度补偿的晶体振荡器时，整个电路可以作得较小，因而可以降低制造成本。
附图简述
图1是表示本发明实施例的结构的实例的方框图；
图2是表示图1的三次分量和恒定分量产生部分的实例的方框图；
图3表示一晶体谐振器的温度特性的一个实例的曲线；
图4表示模拟型温度补偿部分的输出电压(温度补偿电压)的一个实例的曲线；
图5表示每个温度和相应的频率偏离的测量值的实例，说明只通过模拟型温度补偿部分进行温度补偿的实例；
图6是表示这些测量结果的曲线；
图7是常规的温度补偿型晶体振荡器的方框图；以及
图8是表示另一种常规的温度补偿型晶体振荡器的方框图。
实施本发明的最佳方式
下面参照附图说明本发明的实施例。
图1为表示本发明的实施例的结构的实例的方框图。
如图1所示，按照本实施例的温度补偿型晶体振荡器至少包括一温度传感器11，一模拟型温度补偿部分12，一数字型温度补偿部分13，一加法电路14，和一电压控制的晶体振荡电路3。
在这种温度补偿型晶体振荡器中，根据相应于由温度传感器11检测的温度的输入电压，模拟型温度补偿部分12利用模拟技术产生一相应于被检测的温度的温度补偿电压V1，另一方面，数字型温度补偿部分13利用数字技术产生一相应于被检测的温度的预定的温度补偿电压V2，然后，这两个温度补偿电压通过加法器电路14相加，并把相加的结果电压V3提供给电压控制的晶体振荡电路3的电压控制端，用以进行晶体振荡器的温度补偿。
此外，在所述温度补偿型晶体振荡器中，在图1所示的温度传感器11，模拟型温度补偿部分12、数字型温度补偿部分13和加法器电路14当中，至少模拟型温度补偿部分12、数字型温度补偿部分13和加法器电路14被在半导体衬底上集成在一个芯片中。因而，可以实现温度补偿型晶体振荡器的较小的电路和较低的成本。
接着详细说明按照本实施例的温度补偿型晶体振荡器的每个部分的结构的实例。
提供温度传感器11用于检测电压控制的晶体振荡电路3的工作温度(工作的大气温度)。相应于被检测的温度的温度传感器11的模拟输出电压按照线性函数随温度改变。温度传感器11的模拟输出电压被输入到模拟型温度补偿部分12和数字型温度补偿部分13，作为各自的输入电压VIN。
可以使用由本申请人先前申请的国际公开说明书(WO 98/56105)中披露的近似三次函数产生装置作为模拟型温度补偿部分12。因此，将参照图1和图2概略地说明近似三次函数产生装置。
模拟型温度补偿部分12用于产生温度补偿电压V1，其可以用下述的公式2表示。如图1所示，模拟型温度补偿部分12包括加法器21，用于把一个可变的电压V0′加到输入电压VIN上，三次分量和恒定分量产生部分22接收来自加法器21的相加的输出VS，并根据加得的输出VS产生下述公式2中的第一项的三次分量和恒定分量，一次分量产生部分23，用于只产生下述公式2的一次分量，以及加法器电路24，用于加三次分量和恒定分量产生部分22以及一次分量产生部分23的输出信号。
此外，如图1所示，模拟型温度补偿部分12包括非易失存储器28，并适用于通过使用被预先存储在非易失存储器28中的每个系数设置数据，自动地设置可变电压V0′，偏移电压VOFF，一次分量产生部分23中的可变电阻以及上述的可变电阻226a的调节值。
如图2所示，三次分量和恒定分量产生部分22包括一三次分量产生电路221，用于根据来自加法器21的加得的输出VS和参考恒定电压VREFH，VREFM，VREFL只产生三次分量；缓冲电路223和224，对其分别输入来自三次分量产生电路221的非反相输出信号POUT和反相输出信号NOUT；一差分放大器电路225，其差分放大缓冲电路223和224的输出；一可变增益放大器电路226，对其输入差分放大器电路225的输出；以及一恒定电压产生电路227，用于产生偏移电压VOFF。
可变增益放大器226包括运算放大器226b和被连接在运算放大器226b的输出端与其输入端之间的电子电位器(electronic volume)的可变电阻226a。此外，可变电阻226a的值根据来自非易失存储器28的数据被调节，借以使可变增益放大器226适用于改变其增益。
另一方面，如图1所示，数字型温度补偿部分13包括一AD转换器25，用于使相应于由温度传感器11检测的温度的模拟输入电压VIN经AD转换而成为数值；一非易失存储器26，用于预先存储相应于AD转换器25的数字输出值的晶体谐振器4的温度补偿数据；以及一DA转换器27，用于把来自非易失存储器26的数字形式的温度补偿数据DA转换成模拟形式的温度补偿电压。
非易失存储器26包括EEP-ROM或其类似物，并且非易失存储器26的地址和AD转换器25的数字输出值关联。例如，如果AD转换器25的数字输出值是n位，则非易失存储器26的地址也具有n位。此外，以下述的方式获得的预定温度补偿数据被预先存储在和数字输出值相等的地址中。
加法器电路14被构成相加从模拟型温度补偿部分12的加法器电路24输出的温度补偿电压和从数字型温度补偿部分13的DA转换器27输出的温度补偿电压，并把相加结果的温度补偿电压提供给电压控制的晶体振荡电路3的电压控制端。
下面说明按照具有上述结构的实施例的温度补偿型晶体振荡器的操作的实例。
首先，在说明本实施例的操作之前，将说明包括在电压控制的晶体振荡电路3中的晶体谐振器4的温度特性。一般地说，当用水平轴表示温度(℃)，垂直轴表示频率偏移(ppm)时，晶体谐振器4的频率偏移例如可以由图3的曲线表示。此频率偏移Y可以由下面的公式(1)近似。
       Y＝α×(t-t0)3+β×(t-t0)+γ.......      (1)
此处，在公式(1)中，α是三次项的系数，β是温度特性的斜率，γ是频率偏离，t是环境温度，t0是在曲线中心的温度(一般在25℃到30℃的范围内)。
在公式(1)中的α，β，和γ分别取决于晶体谐振器4和电压控制的晶体振荡电路3的特性，特别是取决于晶体谐振器4的特性。它们受晶体谐振器4的形状、尺寸等的影响。
现在广泛使用的电压控制的晶体振荡电路3的电压频率特性，可以用一线性函数加以近似，以使依赖于晶体谐振器4温度的频率特性可以承受(meet with)其依赖于温度的电压特性。
因此，本实施例根据由模拟型温度补偿部分12产生的温度补偿电压V1和由数字型温度补偿部分13产生的温度补偿电压V2进行晶体谐振器4的温度补偿。
下面说明本实施例的操作。在模拟型温度补偿部分12中，当相应于由温度传感器11检测的温度的输入电压VIN被输入给加法器21时，加法器21将输入电压VIN和可变电压V′相加，并输出合成电压VS。三次分量和恒定分量产生部分22根据该合成电压VS产生一输出电压VAOUT，其由三次分量和恒定分量构成。
此外，一次分量产生部分23根据该合成电压VS产生一和一次分量相关的输出电压VBOUT。加法器电路24将来自三次分量和恒定分量产生部分22的输出电压VAOUT和来自一次分量产生部分23的输出电压VBOUT相加，借以输出由下式(2)表示的温度补偿电压V1。
    V1＝b3′(VIN-V0)3+b1′(VIN-V0)+b0′......     (2)
其中，V0是被参考的参考电压VREFM和可变电压V0′之间的差，因此V0可通过调节可变电压V0′被任意地设置。此外，三次分量的系数b3′可以通过调整三次分量产生电路221的增益和可变增益放大器226的增益而被调整。此外，一次分量的系数b1′可以通过调整包括在一次分量产生部分23中的可变电阻(未示出)的电阻值以及非反相放大器(未示出)的增益而被调整。此外，常数b0′可以通过由恒定电压产生电路227设置的偏置电压VOFF而被调整。
因为这些系数和常数的设置可以被独立地调整，所以模拟型温度补偿部分12的温度补偿电压V1可以是图4所示的任何三次函数。
于是如后所述，在操作期间通过读出被预先确定并被存储在非易失存储器28中的每个系数设置数据，并通过利用读出的数据以电子方式调节上述的可变电阻值或其类似物的值进行这些系数和常数的设置。
图5和图6表示只通过模拟型温度补偿部分12进行的晶体谐振器4的温度补偿的实例。在这种情况下，温度补偿是在从-30℃到85℃的工作温度范围内进行的。可以看到，在通过模拟型温度补偿部分12进行温度补偿之前，晶体谐振器4的频率偏移大约是±8ppm，而在温度补偿之后，频率偏移被减少到±1ppm以下。
另一方面，在数字型温度补偿部分13中，当相应于温度传感器11检测的温度的模拟形式的输入电压VIN被输入到AD转换器25时，AD转换器25把输入电压VIN转换为数字电压。这个数字电压相应于非易失存储器26的一个地址，并且用于晶体谐振器4的温度补偿所需的补偿数据已被存储在该地址中。因此，将补偿数据被从非易失存储器26中读出。此数字形式的补偿数据被DA转换器27将其DA转换成模拟形式的补偿电压。
当以这种方式获得的来自模拟型温度补偿部分12的温度补偿电压V1和来自数字型温度补偿部分13的温度补偿电压V2被输入到加法器电路14中时，加法器电路14将其相加，并把相加结果的电压V3施加到电压控制的晶体振荡电路3的电压控制端。因而，电压控制的晶体振荡电路3在其工作温度范围内在预定的频率下可以稳定地振荡。
顺便说明，本实施例需要在非易失存储器28中存储下述的每个系数设置数据，以便用于设置每个部分的增益之类，使得在操作期间模拟型温度补偿部分12可以进行所需的温度补偿操作。此外，本实施例需要在非易失存储器26中存储温度补偿数据，以使数字型温度补偿部分13在操作期间可以进行所需的操作。这些工作通过在制造期间把晶体振荡器置于恒温器中完成，这将在下面说明。
首先，在使数字型温度补偿部分13保持在静止状态并使模拟型温度补偿部分12和加法器电路14断开的同时，进行模拟型温度补偿部分12的调整。即把恒温器的温度设置在需要进行温度补偿的温度，例如最小操作温度。然后，在这个最小温度下，代替从数字型温度补偿部分13输出的电压，将一外部输入电压VCin输入到加法器电路14。通过改变所述输入电压Vcin的值，测量提供一预定振荡频率的输入电压Vcin1，并且同时还测量从模拟型温度补偿部分12输出的电压VCout1。在这个测量期间，从DA转换器27向加法器14输入一预定的电压。
依次把恒温器的设置温度增加到不同的温度，直到达到最大的操作温度，重复上述的测量处理。因而，测量在每个设置温度下加法器电路14的输入电压VCin1到VCinN，同时还测量在每个设置温度下模拟型温度补偿部分12的输出电压VCout1到VCoutN。
然后，将所测量的每个输入电压VCin1到VcinN和测量的每个输出电压VCout1到VCoutN利用下列公式(3)和(4)近似成为温度的函数。
        Vcin(T)＝α3(T-T0)3+α1(T-T0)+α0......       (3)
        Vcout(T)＝β3(T-T0′)3+β1(T-T0′)+β0......  (4)
其中，公式3中的系数α3，α1，和常数α0分别相应于上述公式(1)中的α，β，和γ，因而这些值和晶体谐振器有关。
然后，需要调整模拟型温度补偿部分12，使其满足以下条件：β3＝α3，β1＝α1，β0＝α0，以及T0′＝T0。即模拟型温度补偿部分12的具体调整按下述进行：利用施加于图1中加法器21上的可变电压V0′调整上述公式(4)的三次函数曲线的中心温度T0′，利用从图2中恒定电压产生电路227输出的偏置电压VOFF调整恒定系数β0，利用在一次分量产生部分23中的可变电阻(未示出)调整一次系数β1，并且利用图2所示的在三次分量和恒定分量产生部分22中的可变增益放大器226的可变电阻226a调整三次系数β3。
此处，模拟型温度补偿部分12被这样设计，使得在一次分量产生部分23中的可变电压V0′、偏置电压VOFF、可变电阻以及上述的可变电阻226a的每个调整值，可以用电子方式利用在非易失存储器28中预先存储的每个系数的设置数据被设置。
然后，相应于每个系数设置数据的数据被输入到模拟型温度补偿部分12，并且与此同时，这样改变被输入的数据的值，以便确定满足上述条件β3＝α3，β1＝α1，β0＝α0，以及T0′＝T0的每个调整值。然后，确定相应于每个被确定的调整值的每个系数设置数据。这样，上面确定的每个系数设置数据被预先存储在模拟型温度补偿部分12的非易失存储器28中。
下面说明在数字型温度补偿部分13的非易失存储器26中存储相应于温度传感器11检测的温度的温度补偿数据的操作。
在这种情况下，恒温器的温度例如被设置为最小操作温度。然后，测量相应于温度传感器11检测的温度的AD转换器25的输出软线(输出数据)。与此同时，通过从外部改变DA转换器27的输入软线(输入数据)，测量提供晶体谐振器4的最小频率偏移的输入代码，即电压控制的晶体振荡电路3的振荡频率的最小误差。
依次把恒温器的设置温度增加到不同的温度，直到达到最大的操作温度，重复上述的测量处理，这样分别测量在每个设置温度下的AD转换器25的输出代码和DA转换器27的输入代码。
然后把来自AD转换器25的每个所测量的输出代码取作非易失存储器26的地址，并把相应于所述输出代码(所检测的温度)的输入代码(温度补偿数据)写入非易失存储器26中作为所述地址的内容。
如上所述，按照本实施例的温度补偿型晶体振荡器，模拟型温度补偿部分12利用模拟技术处理由温度传感器11检测的温度，以产生一相应于所检测的温度的预定的温度补偿电压。另一方面，数字型温度补偿部分13利用数字技术处理由温度传感器11检测的温度，以产生一相应于所检测的温度的预定的温度补偿电压。然后，把所述两种温度补偿电压施加到电压控制的晶体振荡电路3的电压控制端。
因此，使用由模拟型温度补偿部分12产生的温度补偿电压V1实现相对较粗的温度补偿。此外，由模拟型温度补偿产生的误差部分可以通过利用由数字型温度补偿部分13产生的温度补偿电压V2进行更精密的温度补偿。结果，在整体上可以实现高精度的温度补偿。
此外，因为模拟型温度补偿部分12利用模拟技术处理由温度传感器11检测的温度，故用于模拟型温度补偿部分12的电路的规模可以被作得相对较小。虽然数字型温度补偿部分13利用数字技术处理温度传感器11检测的温度，但是要被处理的数字信号的位计数可以减少，因而用于数字型温度补偿部分13的电路的规模可以相对较小。因此，作为整体，整个电路的规模可以作得较小，因而可以降低制造成本。
顺便说明，图1的AD转换器25的位计数由要被补偿的频率的温度特性的微分系数(Δf/Δ℃)的最大值确定。虽然晶体谐振器的频率偏移(温度特性)大约为1ppm/℃的数量级，但由模拟型温度补偿部分12进行的温度补偿得到的误差部分的频率偏移可以被减少到大约为0.1ppm的数量级。
此外，当不使用模拟型温度补偿部分12时，要由数字型温度补偿部分13的DA转换器27的输出进行温度补偿的频率偏移大约为±15ppm，而当使用模拟型温度补偿部分12时，在本实施例中的上述偏移大约为±2ppm。
因此，和由图8所示的只采用常规数字方法进行晶体振荡器的温度补偿相比，有可能将由常规方法实现相同精度所要求的DA转换器27和AD转换器25的位计数减少。即，AD转换器25的位计数可以比常规的数字方法的位计数约少3位或者是其1/10，并且DA转换器27的位计数可以比常规的数字方法的位计数约少3位或者是其2/15。因而，AD转换器的位计数能够减少3位，使得非易失存储器26的容量可以减少到常规容量的1/8。
在本实施例中，说明了晶体谐振器的温度特性由三次曲线表示的情况，但是本发明可以应用于具有二次曲线或四次曲线或更多次曲线的情况。在这些情况下，模拟型温度补偿部分12应当产生相应于二次曲线或四次曲线或更多次曲线的近似二次函数或近似四次函数或更高次函数的温度补偿电压。
工业实用性
如上所述，按照本发明的温度补偿型晶体振荡器，模拟型温度补偿装置可以进行中等精度或更高精度的温度补偿，数字温度补偿装置可以更精确地补偿由中等精度的补偿引起的误差部分，借以在整体上可以实现高精度的温度补偿。
此外，按照本发明的温度补偿型晶体振荡器，由于模拟型温度补偿装置利用模拟技术产生温度补偿信号，所以用作模拟型温度补偿装置的电路的规模可以作得较小。另一方面，虽然数字型温度补偿装置利用数字技术产生温度补偿信号，但是要被处理的数字信号的位计数可以被减小，因此用作数字型温度补偿装置的电路的规模可以作得较小。因此，用作本发明的温度补偿型晶体振荡器的整个电路的规模可以作得较小，借以实现降低制造成本。
此外，按照本发明的温度补偿型晶体振荡器，当模拟型温度补偿装置和数字型温度补偿装置被在半导体衬底上集成到一个芯片时，可以容易而可靠地实现上述的优点。
另一方面，按照本发明的晶体振荡器的温度补偿方法，当进行晶体振荡器的温度补偿时，模拟温度补偿可以进行中等精度或更高精度的温度补偿，数字温度补偿可以进行更精确的温度补偿，以便补偿由中等精度的温度补偿所产生的误差部分，因此，作为整体，可以实现高精度的温度补偿。
此外，按照本发明的晶体振荡器的温度补偿方法，因为模拟温度补偿利用模拟技术产生温度补偿电压，所以在实现模拟温度补偿的电路时，电路的规模可以作得较小。另一方面，虽然数字温度补偿利用数字技术产生温度补偿电压，但是要被处理的数字信号的位计数可以被减少，因此，在实现数字温度补偿的电路时，电路的规模可以作得较小。因此，在实现所述温度补偿型晶体振荡器时，其整个电路的规模可以作得较小，借以使得能够降低制造成本。

Claims (7)

1.一种温度补偿型晶体振荡器，包括一电压控制的晶体振荡电路，通过利用一晶体谐振器设置该晶体振荡电路振荡，所述电压控制的晶体振荡电路的振荡频率，利用进行所述晶体谐振器温度补偿的温度补偿信号控制，其包括：
温度传感器，用于检测所述晶体振荡器的工作温度；
模拟温度补偿装置，用于根据由所述温度传感器检测的温度产生一相应于所述晶体谐振器的温度特性的近似二次函数、近似三次函数或近似四次函数或更高次函数的温度补偿电压，并用于把所述产生的电压提供给所述电压控制的晶体振荡电路；以及
数字温度补偿装置，用于对由所述温度传感器检测的温度进行AD转换，用于输出数字形式的被预先存储在存储器中的和所述AD转换的值相关的温度补偿数据，用于DA转换所述温度补偿数据成为模拟形式的温度补偿电压，并用于把所述温度补偿电压提供给所述电压控制的晶体振荡电路，
其特征在于，所述电压控制的晶体振荡电路的振荡频率，根据来自所述两个温度补偿装置的两个温度补偿电压被进行控制。
2.按照权利要求1所述的温度补偿型晶体振荡器，其特征在于，所述模拟温度补偿装置包括：
三次函数产生装置，用于根据所述温度传感器检测的温度产生一相应于所述晶体谐振器的温度特性的近似三次函数的温度补偿电压，以及
一存储器，预先存储用于设置由所述三次函数产生装置产生的温度补偿电压的预定系数的数据，以及
由所述三次函数产生装置产生的系数，借助于从所述存储器读出的数据被设置。
3.按照权利要求1或2所述的温度补偿型晶体振荡器，其特征在于，所述数字温度补偿装置包括：
一AD转换器，用于AD转换由所述温度传感器检测的温度；
一非易失存储器，用于产生被预先存储的和由所述AD转换器AD转换的值相关的数字形式的温度补偿数据，以及
一DA转换器，用于把来自所述非易失存储器的温度补偿数据DA转换成模拟形式的温度补偿数据。
4.按照权利要求1，2或3所述的温度补偿型晶体振荡器，其特征在于，所述模拟温度补偿装置和所述数字温度补偿装置被集成在一半导体衬底上的一个芯片中。
5.一种通过对一电压控制的晶体振荡电路提供一温度补偿信号进行晶体振荡器的温度补偿的方法，其特征在于包括下列步骤：
检测所述晶体振荡器的工作温度；
通过模拟技术产生一相应于所述被检测的温度的预定的温度补偿信号，从而根据所述温度补偿信号进行所述晶体振荡器的模拟温度补偿，并且在另一方面，
通过数字技术产生一相应于所述被检测的温度的预定温度补偿信号，用于补偿由所述模拟温度补偿引起的误差部分，以及
根据所述温度补偿信号进行所述晶体振荡器的数字温度补偿。
6.按照权利要求5所述的用于进行晶体振荡器的温度补偿的方法，其特征在于，所述模拟温度补偿基于所述被检测的温度，并且包括用于产生相应于晶体谐振器的温度特性的近似三次曲线的温度补偿电压的处理。
7.按照权利要求5或6所述的用于进行晶体振荡器的温度补偿的方法，其特征在于所述数字温度补偿包括：
第一步，通过AD转换所述被检测的温度确定一AD转换的值；
第二步，产生一数字形式的和所述被确定的AD转换的值相关的被预先存储在一存储器中的温度补偿数据；以及
第三步，DA转换所述温度补偿数据成为模拟形式的温度补偿电压。
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