CN201467103U

CN201467103U - 温度感应振荡器

Info

Publication number: CN201467103U
Application number: CN2009200736359U
Authority: CN
Inventors: 曹伟勋
Original assignee: KAITAO ELECTRONIC (SHANGHAI) CO Ltd
Current assignee: KAITAO ELECTRONIC (SHANGHAI) CO Ltd
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2019-01-23

Abstract

本实用新型提供一种温度感应振荡器，其包括在一个封装内的振荡器和温度传感器，所述封装包括有频率输出管脚和表示温度的物理参数输出管脚。所述振荡器用于生成预定频率信号，并通过所述频率输出管脚输出所述预定频率信号；所述温度传感器用于感应温度以产生表示温度的物理参数，并通过所述表示温度的物理参数输出管脚输出所述表示温度的物理参数。由于温度感应振荡器不但可以提供频率参数，还可以提供温度参数，这样让使用者可以非常轻易的就能了解每一个振荡器自身的独特温度频率特性，进行可以针对各个振荡器进行不同的温度频率补偿。

Description

温度感应振荡器

技术领域

本实用新型涉及电子电路设计领域，特别涉及具有温度感应振荡器。

背景技术

为了确保所有的电子器件都能正常或同步工作，在电子电路设计中提供精确的时钟信号是非常重要的。通常，所述时钟信号是一般可以由晶体振荡器(crystal oscillator，简称XO)产生的，其中所述晶体振荡器是利用压电材料的振荡晶体的机械谐振来产生一定频率电信号的电子电路。这个频率通常可以用于计时(比如石英手表中)，也可以用于为数字集成电路提供时钟信号，还可以用于稳定无线发射器/接收器的频率。导致时钟信号不同于设计的一个原因在于温度，它可能影响压电材料和晶体振荡器的运作。请参看图4，随着温度的变化，晶体振荡器输出的频率会也会随之变化。事实上，电子设备比如便携式电脑、手机和电子仪表可能被用于各种温度变化的环境中，因此保证这些电子设备在各种温度环境下都能正常无误的工作是非常重要的。

现有技术中晶体振荡器通常包括有普通晶体振荡器(Simple PackagedCrystal Oscillator，简称SPXO)、数控晶体振荡器(Digitally Controlled Crystaloscillator，简称DCXO)、压控晶体振荡器(Voltage Controlled CrystalOscillator，简称VCXO)和温度补偿晶体振荡器(temperature compensatedcrystal oscillator，简称TCXO)等。

所述SPXO不提供抑制晶体频率随周围温度发生变化的机制，在整个温度范围内，晶振的频率稳定度取决于其内部所用晶体的性能，是晶振中最廉价的产品。但SPXO输出频率的精确性和稳定性不高，一般不能直接使用于对频率精度要求较高的应用中，比如无线通讯设备或移动电话。

所述DCXO需要在晶体振荡器中引入电容阵列来进行频率校正。这样，使用DCXO就变得非常昂贵，尤其对于深亚微米COMS工艺的DCXO。此外，通过对DCXO中的大量电容的切换来调整晶体振荡器的输出频率很可能会导致频率跳变效应(frequency beating effects)，从而难以满足输出频率稳定性的要求。

所述VCXO是一种可通过调整外加电压使晶振输出频率随之改变的晶体振荡器，主要用于锁相环路或频率微调，压控晶振的频率控制范围及线性度主要取决于电路所用变容二极管及晶体参数两者的组合。然而，VCXO同样受到温度漂移的困扰，并且成本也相当高。

所述TCXO需要自动调温器生成校正电压以保证振荡器频率恒定。这样的压控TCXO包括有一根据温度成比例产生线性电压的温度传感器、3阶线性函数电压发生器和压控晶体振荡器。将三阶线性函数电压发生器和温度传感器的输出提供给压控晶体振荡器，所述压控晶体振荡器进而可以根据所使用晶体的温度频率特性来进行温度补偿。然而，这样的压控TCXO首先需要一高品质晶体来满足所述三阶线性补偿需要，这样的高品质晶体非常昂贵，尤其是小尺寸的晶体。其次，由于限制了晶体振荡器的最大输出频率，因此也很难保证高频稳定性和精确性。

前面仅以晶体振荡器为例来介绍，事实上其它各种类型的振荡器，比如斡旋振荡器、轨道式振荡器、压控振荡器、多谐振荡器、康氏振荡器、正弦波振荡器、环形振荡器、RC振荡器或LC振荡器等，也同样受到温度漂移的困扰。因此，亟待提出一种成本低、兼容性强、便于应用的振荡器。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的解决的技术问题在于提供一种温度感应振荡器，其不仅可以提供频率输出，还可以提供表示温度的物理参数输出。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种温度感应振荡器，其包括在一个封装内的振荡器和温度传感器，所述封装包括有频率输出管脚和表示温度的物理参数输出管脚。

进一步的，所述振荡器用于生成预定频率信号，并通过所述频率输出管脚输出所述预定频率信号；所述温度传感器用于感应温度以产生表示温度的物理参数，并通过所述表示温度的物理参数输出管脚输出所述表示温度的物理参数。

进一步的，所述温度感应振荡器还包括有存储单元，所述存储单元用来存储所述振荡器的温度频率特性数据。

进一步的，所述振荡器与所述温度传感器物理上紧紧贴靠在一起。

进一步的，所述温度传感器为所述振荡器的一部分。

进一步的，所述振荡器为晶体振荡器、斡旋振荡器、轨道式振荡器、压控振荡器、多谐振荡器、康氏振荡器、正弦波振荡器、环形振荡器、RC振荡器或LC振荡器。

进一步的，所述温度传感器为热敏电阻，所述表示温度的物理参数为热敏电阻的电阻值。

进一步的，所述温度传感器所感应的温度与所述表示温度的物理参数为非线性或线性的单调关系。

进一步的，通过所述频率输出管脚获得所述振荡器的输出频率，同时通过所述表示温度的物理参数输出管脚获得此时的温度，这样就形成了振荡器的温度频率特性数据。

这样与现有技术相比，在本实用新型提出的技术方案中，由于温度感应振荡器不但可以提供频率参数，还可以提供温度参数，这样让使用者可以非常轻易的就能了解每一个振荡器自身的独特温度频率特性，进行可以针对各个振荡器进行不同的温度频率补偿，同时本实用新型也可以保持较低的生产成本。

附图说明

图1是本实用新型中的温度感应振荡器的在一个实施例中的功能方框图；

图2是本实用新型中的温度感应振荡器的在另一个实施例中的功能方框图；

图3是本实用新型中的温度感应振荡器的在再一个实施例中的功能方框图；和

图4是晶体振荡器的温度频率特性曲线图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本实用新型的具体实施方式。

图1示出了本实用新型中提供的温度感应振荡器100的一个实施例，所述温度感应振荡器100包括振荡器110和温度传感器120。所述振荡器用于生成预定频率信号，所述温度传感器用于感应周围温度产生表示温度的物理参数。所述振荡器110和所述温度传感器120在物理上仅仅贴在一起的，并被封装在一个封装内，这样可以使温度传感器120感应到的周围温度基本上等于振荡器110的温度。所述封装包括有频率输出管脚f_out和表示温度的物理参数输出管脚T_out’通过所述频率输出管脚f_out输出所述振荡器生成的所述预定频率信号，通过所述表示温度的物理参数输出管脚输出T_out输出所述温度感应器120获得的所述表示温度的物理参数。所述封装可以采用各种封装方式，比如金属封装、陶瓷封装等。此外，所述封装还可能包括有其它管脚，比如电源管脚和接地管脚等。

图2示出了本实用新型中提供的温度感应振荡器200的另一个实施例，所述温度感应振荡器200与图1中的温度感应振荡器100不同之处在于：前者还包括有存储单元230，所述存储单元230可以用来存储所述振荡器的温度频率特性数据。在一次测试中，通过所述频率输出管脚f_out可以获得所述振荡器的输出频率，同时通过所述表示温度的物理参数输出管脚T_out可以获得此时所述振荡器的温度，这样就形成了振荡器的一对温度-频率特性数据。经过多次测试，就可以获得所述振荡器的一系列温度频率特性数据。之后，可以将所述振荡器的温度频率特性数据导入所述存储单元230内。这样，针对每一个独特的温度感应振荡器200，都可以得到其独特的温度频率特性数据。在后继对该温度感应振荡器200进行温度频率补偿的时候，就可以可根据其独特的温度频率特性数据进行补偿。通过这样的设置，无论振荡器的品质如何，通过有针对性地补偿之后仍能得到高精度、高稳定的输出频率，能满足各种应用需求。

对于图1中的温度感应振荡器100，虽然不具有图1中的存储单元230，但是仍然可以采用前述方式得到振荡器的温度频率特性数据，进而在后继操作中对温度感应振荡器100输出的频率信号进行温度补偿，从而得到高精度、高稳定的输出频率。

图3示出了本实用新型中提供的温度感应振荡器300的再一个实施例，所述温度感应振荡器300与图1中的温度感应振荡器100不同之处在于：前者的温度传感器320是振荡器310的一部分。这样，温度传感器320就能准确地感受到振荡器310的温度。

在一个实施例中，所述振荡器可以是现有技术中任意一种振荡器，比如晶体振荡器、斡旋振荡器、轨道式振荡器、压控振荡器、多谐振荡器、康氏振荡器、正弦波振荡器、环形振荡器、RC振荡器、微电子机械系统振荡器(MicroElectro Mechanical Systems Oscillator)或LC振荡器等。对于晶体振荡器，在一个优选的实施例中，可以采用最为廉价的普通晶体振荡器SPXO，这样可以尽可能的降低本实用新型中的温度感应振荡器的成本。然而，即使采用最为廉价的普通晶体振荡器SPXO，由于本实用新型的温度感应振荡器能够提供其温度频率特征数据，使后继有针对性地温度补偿成为可能，仍然能在以后能够得到精度很高的输出频率。

在一个实施例中，所述温度传感器可以采用现有技术中任意一种温度传感器，比如热敏电阻温度传感器、热电偶温度传感器等.采用热敏电阻温度传感器时，所述表示温度的物理参数为热敏电阻的电阻值；采用热电偶温度传感器时，所述表示温度的物理参数为热电电动势.所述温度传感器感应的是振荡器的温度，而不是外围环境的温度.此外，所述温度传感器所感应的温度与其出书的所述表示温度的物理参数可以是非线性关系，也可以是线性关系，不管怎样，只要是的单调关系即可.换句话说，本实用新型中的温度传感器对线性度没有要求，最普通、最廉价的温度传感器也能适用于本实用新型中.然而，即使采用最为廉价的普通温度传感器，由于本实用新型的温度感应振荡器仍能借此获得确定的温度频率特性数据，这样就可以给本实用新型的温度感应振荡器的温度频率补偿提供准确地依据.另外，在后继的温度频率补偿过程中仍是同样的所述温度传感器提供温度参数值，这样就可以很好的保持温度感应的一致性，因此不需要温度传感器具有非常高的精确性和线性度.

与现有技术中的普通晶体振荡器SPXO相比，本实用新型的温度感应振荡器由于提供温度参数，这样让使用者可以非常轻易的就能了解每一个振荡器自身的独特温度频率特性，进行可以针对各个振荡器进行不同的温度频率补偿，同时本实用新型并未大幅提高成本。

与现有技术中的温度补偿晶体振荡器TCXO相比，本实用新型的温度感应振荡器不需要高品质晶体，也不需要高线性度的温度传感器。另外，温度补偿晶体振荡器TCXO并不能根据其内的晶体振荡器的独特温度频率特性进行温度频率补偿，而是采用固定的温度频率特征对每一个晶体振荡器进行温度频率补偿，这样不但需要高品质和高度一致的晶体振荡器，而且最后也没办法确定其内使用的晶体振荡器的独特温度频率特性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种温度感应振荡器，其特征在于，其包括在一个封装内的振荡器和温度传感器，所述封装包括有频率输出管脚和表示温度的物理参数输出管脚。

2.如权利要求1所述的温度感应振荡器，其特征在于：所述振荡器用于生成预定频率信号，并通过所述频率输出管脚输出所述预定频率信号；所述温度传感器用于感应温度以产生表示温度的物理参数，并通过所述表示温度的物理参数输出管脚输出所述表示温度的物理参数。

3.如权利要求1所述的温度感应振荡器，其特征在于：其还包括有存储单元，所述存储单元用来存储所述振荡器的温度频率特性数据。

4.如权利要求1-3之一所述的温度感应振荡器，其特征在于：所述振荡器与所述温度传感器物理上紧紧贴靠在一起。

5.如权利要求1-3之一所述的温度感应振荡器，其特征在于：所述温度传感器为所述振荡器的一部分。

6.如权利要求1-3之一所述的温度感应振荡器，其特征在于：所述振荡器为晶体振荡器、斡旋振荡器、微电子机械系统振荡器、轨道式振荡器、压控振荡器、多谐振荡器、康氏振荡器、正弦波振荡器、环形振荡器、RC振荡器或LC振荡器。

7.如权利要求1-3之一所述的温度感应振荡器，其特征在于：所述温度传感器为热敏电阻，所述表示温度的物理参数为热敏电阻的电阻值。

8.如权利要求2所述的温度感应振荡器，其特征在于：所述温度传感器所感应的温度与所述表示温度的物理参数为非线性或线性的单调关系。

9.如权利要求3所述的温度感应振荡器，其特征在于：通过所述频率输出管脚获得所述振荡器的输出频率，同时通过所述表示温度的物理参数输出管脚获得此时的温度，这样就形成了振荡器的温度频率特性数据。