CN206993090U - 一种恒温晶体振荡器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种恒温晶体振荡器，包括晶体谐振器、振荡电路、放大电路、控温电路、稳压电路和调谐电路。所述控温电路包括两运算放大器、热敏电阻、限流单元及功率加热管。第一运算放大器的正相输入端依次通过两电阻与其反相输入端相连，正相输入端还依次通过热敏电阻及第三电阻与反相输入端相连，输出端通过第五电阻与第二运算放大器的反相输入端相连，正相输入端通过第六电阻接地，还通过第七电阻与电源相连，反相输入端还直接通过第三电容与其输出端相连，输出端与功率加热管的第一端相连，所述功率加热管的第二端接地，第三端与限流单元的第一端相连，所述限流单元的第二端与电源VCC相连。上述恒温晶体振荡器结构简单且成本较低。

Description

一种恒温晶体振荡器

技术领域

本实用新型涉及一种晶体振荡器，特别涉及一种恒温晶体振荡器。

背景技术

恒温晶体振荡器简称恒温晶振，英文简称为OCXO(Oven Controlled CrystalOscillator),是利用恒温槽使晶体振荡器中石英晶体谐振器的温度保持恒定，将由周围温度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器。恒温晶体振荡器是由恒温槽控制电路和振荡器电路构成的。通常人们是利用热敏电阻“电桥"构成的差动串联放大器，来实现温度控制。

恒温晶体振荡器作为硬件系统的核心部件广泛运用于对频率源有较高温度稳定性、低老化性、低噪声性等频率稳定性要求的领域，如通讯、航空、航天、军事、移动通信(3G/4G)领域的数字程控交换机、终端机、网络同步、雷达、导航、电子对抗等关键设备中。恒温晶振的精度、相位噪声等指标直接影响设备的整机性能：如手机通话质量、GPS导航精度、导弹命中目标精度、雷达最小目标分辨能力、同步设备协同控制精度、仪器设备测试精度等。

随着技术的发展，恒温晶体振荡器朝着体积越来越小的方向发展。当恒温晶体振荡器的体积越来越小时，亦同时带来了其他问题，比如恒温晶体振荡器工作时的发热问题。现有的控温电路一般结构较为复杂，且成本较高。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种结构简单且成本较低的包括有控温电路的恒温晶体振荡器。

本实用新型提供的一种恒温晶体振荡器，包括晶体谐振器、振荡电路、放大电路、控温电路、稳压电路和调谐电路，所述控温电路包括第一及第二运算放大器、热敏电阻、限流单元及功率加热管，所述第一运算放大器的正相输入端依次通过第一及第二电阻与第一运算放大器的反相输入端相连，所述第一及第二电阻之间的节点与电源相连，所述第一运算放大器的正相输入端还依次通过热敏电阻及第三电阻与第一运算放大器的反相输入端相连，所述热敏电阻与第三电阻之间的节点还直接接地，所述第一运算放大器的反相输入端还直接通过第一电容与其输出端相连，所述第一运算放大器的反相输入端还依次通过第四电阻及第二电容与其输出端相连，所述第一运算放大器的电源端与电源相连，接地端接地；所述第一运算放大器的输出端通过第五电阻与第二运算放大器的反相输入端相连，所述第二运算放大器的正相输入端通过第六电阻接地，还通过第七电阻与电源相连，所述第二运算放大器的反相输入端还直接通过第三电容与其输出端相连，所述第二运算放大器的电源端直接与电源相连，接地端直接接地，所述第二运算放大器的输出端与功率加热管的第一端相连，所述功率加热管的第二端接地，第三端与限流单元的第一端相连，所述限流单元的第二端与电源相连。

其中，所述振荡电路包括石英谐振器、第一三极管、第二三极管、电感及可调电容器，所述第一三极管的集电极通过第八电阻接地，发射极通过第九电阻接地，基极通过第四电容接地，所述第四电容与大地之间的节点直接与第一三极管的发射极相连，所述第一三极管的基极与第四电容之间的节点还直接与可调电容器的一端相连，所述可调电容器的另一端与石英谐振器的一端相连，所述石英谐振器的另一端通过第十一电阻接地，所述石英谐振器与第十一电阻之间的节点与第二三极管的发射极相连，所述第二三极管的基极接地，集电极通过电感接地，所述第二三极管的集电极与电感之间的节点通过第四电容输出谐振信号。

进一步的，所述振荡电路还包括第五电容，所述第五电容连接于第四电容与大地之间。

上述控温电路及振荡电路结构简单，成本较低，且具有较好的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型一种恒温晶体振荡器的振荡电路的较佳实施方式的电路图。

图2是本实用新型一种恒温晶体振荡器的控温电路的较佳实施方式的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型所述的一种恒温晶体振荡器的较佳实施方式包括晶体谐振器、振荡电路、放大电路、控温电路、稳压电路和调谐电路。

请参考图1所示，所述振荡电路的较佳实施方式包括石英谐振器 X1、三极管Q1、Q2电感L1及可调电容器C6。所述三极管Q1的集电极通过电阻R9接地，发射极通过电阻R10接地，基极依次通过电容 C4及C5接地，所述电容C4与C5之间的节点直接与三极管Q1的发射极相连。所述三极管Q1的基极与电容C4之间的节点还直接与可调电容器C6的一端相连，所述可调电容器C6的另一端与石英谐振器 X1的一端相连，所述石英谐振器X1的另一端通过电阻R11接地，所述石英谐振器X1与电阻R11之间的节点与三极管Q2的发射极相连，所述三极管Q2的基极接地，集电极通过电感L1接地，所述三极管 Q2的集电极与电感L1之间的节点通过电容C1输出谐振信号。

上述振荡电路的振荡信号直接从石英谐振器X1引出，充分利用了石英谐振晶体的选频特性，提高了振荡电路的稳定性。使用过程中，可通过合理选择三极管的偏置元件值，将三极管置于低噪声工作点，在满足噪声指标的前提下，尽量降低电路激励，以降低产品的老化率和提高产品的可靠性。

请继续参考图2所示，所述控温电路的较佳实施方式包括运算放大器U1、U2限流电路、功率加热管及热敏电阻R8。所述运算放大器 U1的正相输入端依次通过电阻R2及R1与运算放大器U1的反相输入端相连，所述电阻R2与R1之间的节点与电源VCC相连。所述运算放大器U1的正相输入端还依次通过热敏电阻R8及电阻R5与运算放大器U1的反相输入端相连，所述热敏电阻R8与电阻R5之间的节点还直接接地。所述运算放大器U1的反相输入端还直接通过电容C1与其输出端相连，所述运算放大器U1的反相输入端还依次通过电阻R3及电容C2与其输出端相连。所述运算放大器U1的电源端与电源VCC相连，接地端接地。

所述运算放大器U1的输出端通过电阻R4与运算放大器U2的反相输入端相连，所述运算放大器U2的正相输入端通过电阻R6接地，还通过电阻R7与电源VCC相连。所述运算放大器U2的反相输入端还直接通过电容C3与其输出端相连。所述运算放大器U2的电源端直接与电源VCC相连，接地端直接接地。所述运算放大器U2的输出端与功率加热管的第一端相连，所述功率加热管的第二端接地，第三端与限流电路的第一端相连，所述限流电路的第二端与电源VCC相连。

所述限流单元用于限制流经整个控温电路的电流，所述功率加热管用于进行加热。

下面将简单的对上述控温电路的工作原理进行说明：

本实用新型中，所述电阻R1、R2、R5及热敏电阻R8组成电桥，可通过改变电阻R5的阻值来获取所需要的控温温度。所述控温电路通过运算放大器U1的比例积分电路和运算放大器U2的积分电路构成。所述运算放大器U1对通过电桥的差值电压产生过冲信号，反馈恒温区域的温度变化。所述运算放大器U2对过冲信号进行积分平滑后控制功率加热管加热功率发生变化。加热功率变化导致热敏电阻R8的阻值发生变化，进而造成电桥平衡状态变化，形成一个反馈回路。同时，所述控温电路课通过调节比例积分电路调整控温精度，当比例系数加大时，整个控温电路的响应速度加快，当积分系数加大时，整个控温电路的误差值减小，温度控制精度增大。

控温电路在加电初期，由于恒温区域内部温度低于设定的控温温度，电桥未达到平衡状态，电桥两臂之间的电压差较大，此时，加热功率管工作在限定功率的最大端。在恒温区域的温度升高过程中，热敏电阻受温度变化引起阻值变化，电桥两臂之间的电压差逐渐降低。恒温区域达到设定温度后，电桥达到平衡状态，电桥两臂输出电压基本相同。此时，功率加热管保持低电流工作，保证加热热量与耗散热量相同，使得恒温区域内部维持相对稳定的温度。当外界温度降低时，恒温区域耗散热量增大，电桥平衡受到破坏，电桥两臂间形成电压差，调整功率加热管工作电流升高，使得恒温区域内部温度重新回到设定的温度值，电桥重新回到平衡状态。当外界温度升高时，恒温区域耗散热量降低，功率加热管工作电流降低，使得恒温区域内部温度重新再次回到设定的温度值，控温电路再次进入平衡状态。

以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种恒温晶体振荡器，包括晶体谐振器、振荡电路、放大电路、控温电路、稳压电路和调谐电路，其特征在于：所述控温电路包括第一及第二运算放大器、热敏电阻、限流单元及功率加热管，所述第一运算放大器的正相输入端依次通过第一及第二电阻与第一运算放大器的反相输入端相连，所述第一及第二电阻之间的节点与电源VCC相连，所述第一运算放大器的正相输入端还依次通过热敏电阻及第三电阻与第一运算放大器的反相输入端相连，所述热敏电阻与第三电阻之间的节点还直接接地，所述第一运算放大器的反相输入端还直接通过第一电容与其输出端相连，所述第一运算放大器的反相输入端还依次通过第四电阻及第二电容与其输出端相连，所述第一运算放大器的电源端与电源相连，接地端接地；所述第一运算放大器的输出端通过第五电阻与第二运算放大器的反相输入端相连，所述第二运算放大器的正相输入端通过第六电阻接地，还通过第七电阻与电源相连，所述第二运算放大器的反相输入端还直接通过第三电容与其输出端相连，所述第二运算放大器的电源端直接与电源相连，接地端直接接地，所述第二运算放大器的输出端与功率加热管的第一端相连，所述功率加热管的第二端接地，第三端与限流单元的第一端相连，所述限流单元的第二端与电源相连。

2.如权利要求1所述的恒温晶体振荡器，其特征在于：所述恒温晶体振荡器还包括振荡电路，所述振荡电路包括石英谐振器、第一三极管、第二三极管、电感及可调电容器，所述第一三极管的集电极通过第八电阻接地，发射极通过第九电阻接地，基极通过第四电容接地，所述第四电容与大地之间的节点直接与第一三极管的发射极相连，所述第一三极管的基极与第四电容之间的节点还直接与可调电容器的一端相连，所述可调电容器的另一端与石英谐振器的一端相连，所述石英谐振器的另一端通过第十一电阻接地，所述石英谐振器与第十一电阻之间的节点与第二三极管的发射极相连，所述第二三极管的基极接地，集电极通过电感接地，所述第二三极管的集电极与电感之间的节点通过第四电容输出谐振信号。

3.如权利要求2所述的恒温晶体振荡器，其特征在于：所述振荡电路还包括第五电容，所述第五电容连接于第四电容与大地之间。