CN201298822Y - 高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器 - Google Patents

高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器 Download PDF

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CN201298822Y CNU2008201921117U CN200820192111U CN201298822Y CN 201298822 Y CN201298822 Y CN 201298822Y CN U2008201921117 U CNU2008201921117 U CN U2008201921117U CN 200820192111 U CN200820192111 U CN 200820192111U CN 201298822 Y CN201298822 Y CN 201298822Y
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刘志波
秦玉林
刘杰
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Abstract

本实用新型涉及高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器,它包括温度传感器、晶体振荡器,温度传感器设置在晶体振荡器旁边,它还包括A/D变换器、具有PWM发生器的单片机、频率合成器,晶体振荡器为压控晶体振荡器,温度传感器输出的信号经A/D变换器输入单片机,单片机的PWM发生器的输出端与压控晶体振荡器压控输入端连接,压控晶体振荡器输出的频率信号经频率合成器输出。本实用新型高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器为数字式温度补偿晶体振荡器,可进行全温度范围的补偿,精度高,工作频率可以从几百KHz到100MHz以上。

Description

高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器
技术领域
本实用新型涉及通信设备,具体涉及通信设备中的晶体振荡器,特别是具有温度补偿功 能的温度补偿晶体振荡器。 背景技术
通信设备中一般都具有晶体振荡器,由于晶体的振荡频率会随温度的变化而变化,因此, 为稳定晶体的振荡频率,人们设计了具有温度补偿功能的温度补偿晶体振荡器。
目前的温度补偿晶体振荡器一般为模拟温度补偿晶体振荡器(TCXO),它包括温度传感器、 晶体振荡器,模拟温度补偿晶体振荡器对晶体要求比较高,对于AT切的晶体,要求温度频差 在+/-5卯111内;对晶体拐点选择要求比较高,如果要求温度范围在一40〜+85则高温拐点要 控制到70左右,对晶体生产非常不利,而且采用分段补偿方式,其精度不高,特别是在温度 两个极端,变化曲线非常大,采用模拟方法完全补偿是不可能的。另一方面,生产非常困难, 对热敏电阻和固定电阻的选择比较困难,要经过多次的调整。特别是在晶体不一致的情况下, 批量生产合格率就非常低,因此模拟温度补偿晶体振荡器只是用于温度范围比较窄,精度比 较低的温度补偿晶体振荡器, 一般指标为:+/-1〜2PPM (0'C〜50'C)。
另外,模拟温度补偿晶体振荡器一般是由主振级和起隔离作用的放大或输出级组成。晶 体振荡器的工作频率由晶体谐振器牵引,其频率稳定度与晶体谐振频率温度特性相当。目前, 上述温度补偿晶体振荡器, 一般工作频率都是在40MHz以下,无法达到无线接入网、光纤通 信网的频率要求(无线接入网、光纤通信网的频率要求在100M以上)。 发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器。 本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:
高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器,它包括温度传感器、晶体振荡器,温度传感器设
置在晶体振荡器旁边,它还包括A/D变换器、具有PWM发生器的单片机、频率合成器,晶体 振荡器为压控晶体振荡器,温度传感器输出的信号经A/D变换器输入单片机,单片机的PWM 发生器的输出端与压控晶体振荡器压控输入端连接,压控晶体振荡器输出的频率信号经频率 合成器输出。
高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器,它包括温度传感器、晶体振荡器,温度传感器设 置在晶体振荡器旁边,它还包括具有A/D变换器和PWM发生器的单片机、频率合成器,晶体 振荡器为压控晶体振荡器,温度传感器输出的信号经A/D变换器输入单片机,单片机的PWM 发生器的输出端与压控晶体振荡器压控输入端连接,压控晶体振荡器输出的频率信号经频率 合成器输出。
本实用新型高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器,它用温度传感器测量出晶体谐振附近 的温度,经过A/D变换器转换成数字码,作为从单片机存储器中读取温度补偿数据的地址码,同时输出补偿电压信号,给振荡电路;单片机检测振荡频率是否达到标准频率,如果达到, 停止补偿;记下输出的补偿信号的大小,存入到存储器,作为补偿的数据。记录不同温度点 下的补偿数据和温度地址码,构成一个标准的数据表格,通过表格数据产生一条平滑的补偿 曲线。根据这条补偿曲线,进行全温度范围的补偿。PWM发生器输出的PWM补偿信号经D/A 转换器将温度补偿数据转换成对应的模拟电压信号,加到控制压控晶体振荡器(VCX0)的频 率控制器件上,以VCXO的振荡频率趋近于标称频率f。,使其满足客户要求。
本实用新型高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器为数字式温度补偿晶体振荡器,可进行 全温度范围的补偿,精度高,工作频率可以从几百KHz至lJ100MHz以上。 附图说明
图1为本实用新型高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器实施例1原理框图 图2为控制电压Uk与温度的关系特征曲线图
图3为本实用新型高频宽温高精度温度传感器实施例1的电路原理图 图4为本实用新型高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器实施例1原理框图 具体实施方式
图1所示的本实用新型高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器实施例1,它包括温度传感 器、晶体振荡器、具有A/D变换器和Pmi发生器的单片机、频率合成器,温度传感器设置在 晶体振荡器旁边,晶体振荡器为压控晶体振荡器,温度传感器输出的信号经A/D变换器输入 单片机,单片机的P丽发生器的输出端与压控晶体振荡器压控输入端连接,压控晶体振荡器 输出的频率信号经频率合成器输出。
本实施例1采用温度传感器来测量晶体谐振器内部晶片的温度,其使用的晶体谐振器一 般为AT切的石英晶体谐振器,其频率一温度特性在宽温度范围内近似一条三次曲线(如图2 所示),因此可用数字技术来处理温度传感信号并形成控制电压,通过控制电压来控制晶体振 荡器内的变容二极管,拉动晶体振荡器的振荡频率从而达到补偿的最终目的。
本实施例1,在电路方面运用的是集成的温度传感器和单片机相结合的电路,温度传感 器可以直接把温度信号转换成电压信号输出,基于单片机来产生一个数字补偿系统的功能, 利用A/D转PWM输出,把这个电压信号直接输给有A/D转换功能的单片机,通过单片机把电 压信号转换为数字信号成PWM输出,通过单片机在外部调节,拉动频率使之达到所需要的值, 对其进行存储,得到与其对应的补偿电压量PWM,在另一方面可以通过对单片机的程序,控 制由模拟信号转换为数字信号产生的量化噪声,并优化计算方法,使频率的稳定达到更好的 等级。
如图3所示,本实施例1的温度传感器的选用美国半导体公司的LM20,具有较好的线性 度(±0.4%),测J温范围宽(一55。C〜+ 135。C),能够保证补偿精度。单片机采用PIC12F683, 其封装小(S0P8),能够满足小型封装的要求。通过程序,使A/D转换为12位,PWM输出也 是12位,提供了测温控温的精度。
由于以往的方面很难做到工作频率在100MHz以上,为了克服这个困难,本实用新型实施 例l还采用了现在常用的高频锁相环技术,振荡器产生的频率Fin进入频率倍频,然后通过锁相环输出,起相位噪声能够达到如下指标: 155MHz @100Hz —125dBc/Hz
155MHz @lkHz —135dBc/Hz 155MHz @10kHz —140dBc/Hz
另外,本实用新型实施例1通过外部调试,调整单片机MCU的pwm输出,使频率达到要 求的频率,并记下在该温度点下,当PWM输出是多少时能达到要求。同时通过测温IC, AD转 换将当时的温度转换成数字记录下来。这样从低温到高温得到一系列点,记录下来,组成两 个表格,将数据倒出来,做曲线拟合算出一条平滑的补偿曲线,可以满足补偿要求。
本实用新型实施例1的主要参数如下:
1、 补偿温度范围宽;补偿温度范围可以达到一40〜+85;
2、 补偿精度高,可以达到0.1ppm
3、 补偿平滑,没有频率跳动。
4、 降低晶体器件的要求,降低生产成本,批量生产更容易。 工作频率可以从几百KHz到100MHz以上。
图4所示的本实用新型高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器实施例2,它与实施例1的 区别仅在于:单片机不具有A/D变换器,温度传感器与单片机之间设有A/D变换器,温度传 感器通过A/D变换器把温度信号转换成数字信号输入单片机。

Claims (2)

1、高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器,它包括温度传感器、晶体振荡器,温度传感器设置在晶体振荡器旁边,其特征在于:它还包括A/D变换器、具有PWM发生器的单片机、频率合成器,晶体振荡器为压控晶体振荡器,温度传感器输出的信号经A/D变换器输入单片机,单片机的PWM发生器的输出端与压控晶体振荡器压控输入端连接,压控晶体振荡器输出的频率信号经频率合成器输出。
2、 高频宽温高精度温度补偿晶体振荡器,它包括温度传感器、晶体振荡器,温度传感器 设置在晶体振荡器旁边,其特征在于:它还包括具有A/D变换器和PWM发生器的单片机、频 率合成器,晶体振荡器为压控晶体振荡器,温度传感器输出的信号经A/D变换器输入单片机, 单片机的PWM发生器的输出端与压控晶体振荡器压控输入端连接,压控晶体振荡器输出的频 率信号经频率合成器输出。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101846556A (zh) * 2010-04-14 2010-09-29 广州市广晟微电子有限公司 全集成数字温度传感器
CN103036505A (zh) * 2012-12-19 2013-04-10 同方国芯电子股份有限公司 高精度温度补偿晶体振荡器系统及其操作方法
CN103138756A (zh) * 2013-01-24 2013-06-05 江汉大学 一种带温度补偿的原子频标伺服方法和电路
CN103940462A (zh) * 2014-04-23 2014-07-23 中国科学院合肥物质科学研究院 以电信号方式输出的传感器线性校正电路

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101846556A (zh) * 2010-04-14 2010-09-29 广州市广晟微电子有限公司 全集成数字温度传感器
CN103036505A (zh) * 2012-12-19 2013-04-10 同方国芯电子股份有限公司 高精度温度补偿晶体振荡器系统及其操作方法
CN103138756A (zh) * 2013-01-24 2013-06-05 江汉大学 一种带温度补偿的原子频标伺服方法和电路
CN103138756B (zh) * 2013-01-24 2016-01-20 江汉大学 一种带温度补偿的原子频标伺服方法和电路
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