CN216451341U - 一种时钟振荡器、芯片及电子设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种时钟振荡器以及包括该时钟振荡器的芯片。该时钟振荡器第一谐振器、第二谐振器和频率综合模块，其中，第一谐振器的输出频率高于第二谐振器的输出频率；频率综合模块用于根据第一谐振器的输出频率和第二谐振器的输出频率产生合成频率，合成频率作为时钟振荡器输出的时钟频率。该时钟振荡器同时使用输出频率不同的两个谐振器作为时钟信号源，通过频率综合模块产生合成的时钟信号，从而用一颗时钟振荡器满足多种ICT时钟应用场景的需求，降低设备复杂度、降低生产成本。

Description

一种时钟振荡器、芯片及电子设备

本申请要求于2020年11月30日提交的申请号为202011386723.1、发明名称为“一种产生高性能多频点时钟信号的装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及计算机领域，尤其涉及一种能够产生多种输出频率的时钟振荡器及该时钟振荡器的制备方法、使用方法，以及包括该时钟振荡器的芯片和电子设备。

背景技术

时钟振荡器，是电子系统中的重要器件，为电子系统提供必需的时钟频率，从而电子系统能够在该时钟频率下执行各种操作，实现正常工作。时钟振荡器通常由电学/机械谐振器、反馈网络、放大网络以及输出网络等模块构成，利用电路/机械谐振器的谐振特性实现频率选择，产生周期性振荡的频率信号，也即时钟信号。

信息及通信技术(Information and Communications Technology,ICT)可能涉及不同的时钟应用场景，不同的应用场景对于时钟信号具有不同需求。现有时钟振荡器难以同时满足不同需求，导致需要同时配备多种不同的时钟振荡器以分别满足上述两种需求，增加设备复杂性，且成本高。

申请内容

提供了一种时钟振荡器，该时钟振荡器能够满足不同时钟应用场景的需求。

第一方面，提供了一种时钟振荡器，所述时钟振荡器包括第一谐振器、第二谐振器和频率综合模块，所述第一谐振器的输出频率高于所述第二谐振器的输出频率；所述频率综合模块用于根据所述第一谐振器的输出频率和所述第二谐振器的输出频率产生合成频率，所述合成频率作为所述时钟振荡器输出的时钟频率。

该时钟振荡器同时使用输出频率不同的两个谐振器作为时钟信号源，通过频率综合模块产生合成的时钟信号，从而用一颗时钟振荡器满足多种ICT时钟应用场景的需求，降低设备复杂度、降低生产成本。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器的输出频率属于第一频率范围，所述第二谐振器的输出频率属于第二频率范围，所述第一频率范围为高于第一频率值，所述第二频率范围为低于或等于所述第一频率值；或者，所述第一频率范围为高于或等于第一频率值，所述第二频率范围为低于所述第一频率值；其中，所述第一频率值大于等于10⁷赫兹且小于等于10⁸赫兹。即第一频率范围与第二频率范围以所述第一频率值为分界，且第一频率范围高于第二频率范围。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器的输出频率属于第一频率范围，所述第二谐振器的输出频率属于第二频率范围，所述第一频率范围为高于或等于第一频率值，所述第二频率范围为低于或等于所述第二频率值，所述第一频率值高于所述第二频率值。即第一频率范围与第二频率范围之间间隔有一个频率段。

也就是说，第一谐振器的输出频率可以属于高频范围，具备低抖动特性，而第二谐振器的输出频率可以属于低频范围，具备高稳定特性，从而使得产生的合成频率同时具备低抖动特性和高稳定特性。

在一种可能的实现方式中，所述频率综合模块包括鉴相器、环路滤波器和调谐电路；其中，所述鉴相器通过所述环路滤波器生成控制信号以调节所述调谐电路。

在一种可能的实现方式中，所述频率综合模块还包括分频器，所述分频器与所述调谐电路连接，用于实现多频率输出。从而，经过分频器的时钟信号可以进一步适用于要求多种频率的时钟应用场景。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器和所述第二谐振器为晶体谐振器，或者，所述第一谐振器和所述第二谐振器为半导体谐振器。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器为AT切割晶体谐振器，所述第二谐振器为应力补偿SC切割晶体谐振器；或者，所述第一谐振器为体声波BAW谐振器，所述第二谐振器为硅微机电系统MEMS谐振器。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器和所述第二谐振器为真空封装的谐振器。通过真空封装可以有效提高谐振器的可靠性和抗震能力。

在一种可能的实现方式中，所述时钟振荡器还包括加热单元和温度传感器。从而使得确保所述低频高稳定谐振器的输出频率具备良好的温度稳定性。

在一种可能的实现方式中，所述加热单元集成在所述第二谐振器内部，所述温度传感器集成在所述第二谐振器内部或集成电路IC内部。当温度传感器和加热单元集成在低频高稳定谐振器内部时，具有更好的测温性能和温度控制性能，并且，能够灵活支持多种整体封装方式，例如真空封装和塑封。

在一种可能的实现方式中，所述时钟振荡器还包括温度控制电路，所述温度控制电路用于根据所述温度传感器的测量结果生成控制信号，所述控制信号用于控制所述加热单元发热，以调节所述时钟振荡器内部的温度。

第二方面，提供了一种时钟振荡器的制备方法，所述方法包括：获得第一谐振器和第二谐振器，所述第一谐振器的输出频率高于所述第二谐振器的输出频率；对所述第一谐振器、所述第二谐振器和频率综合模块进行整体封装，以获得所述时钟振荡器；其中，所述频率综合模块用于根据所述第一谐振器的输出频率和所述第二谐振器的输出频率产生合成频率，所述合成频率作为所述时钟振荡器的输出时钟信号。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器的输出频率属于第一频率范围，所述第二谐振器的输出频率属于第二频率范围，所述第一频率范围为高于第一频率值，所述第二频率范围为低于或等于所述第一频率值；或者，所述第一频率范围为高于或等于第一频率值，所述第二频率范围为低于所述第一频率值；其中，所述第一频率值大于等于10⁷赫兹且小于等于10⁸赫兹。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器的输出频率属于第一频率范围，所述第二谐振器的输出频率属于第二频率范围，所述第一频率范围为高于或等于第一频率值，所述第二频率范围为低于或等于所述第二频率值，所述第一频率值高于所述第二频率值。即第一频率范围与第二频率范围之间间隔有一个频率段。

在一种可能的实现方式中，所述频率综合模块包括鉴相器、环路滤波器和调谐电路；其中，所述鉴相器通过所述环路滤波器生成控制信号以调节所述调谐电路。

在一种可能的实现方式中，所述频率综合模块还包括分频器，所述分频器与所述调谐电路连接，用于实现多频率输出。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器和所述第二谐振器为晶体谐振器，或者，所述第一谐振器和所述第二谐振器为半导体谐振器。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器为AT切割晶体谐振器，所述第二谐振器为应力补偿SC切割晶体谐振器；或者，所述第一谐振器为体声波BAW谐振器，所述第二谐振器为硅微机电系统MEMS谐振器。

在一种可能的实现方式中，所述获得第一谐振器和第二谐振器，包括：对所述第一谐振器和所述第二谐振器分别进行真空封装。

在一种可能的实现方式中，所述获得第一谐振器和第二谐振器，包括：将加热单元和温度传感器集成在所述第二谐振器内部。

在一种可能的实现方式中，所述获得第一谐振器和第二谐振器，包括：将加热单元集成在所述第二谐振器内部；所述方法还包括：将温度传感器集成在集成电路IC内；所述对所述第一谐振器和所述第二谐振器进行整体封装，以获得所述时钟振荡器，包括：对所述第一谐振器、所述第二谐振器和所述IC进行整体封装。

在一种可能的实现方式中，所述时钟振荡器还包括温度控制电路，所述温度控制电路用于根据所述温度传感器的测量结果生成控制信号，所述控制信号用于控制所述加热单元发热，以调节所述时钟振荡器内部的温度。

第三方面，提供了一种获得时钟频率的方法，所述方法应用于时钟振荡器，所述时钟振荡器包括第一谐振器和第二谐振器，其特征在于，获得第一谐振器的输出频率和第二谐振器的输出频率，所述第一谐振器的输出频率高于所述第二谐振器的输出频率；根据所述第一谐振器的输出频率和所述第二谐振器的输出频率产生合成频率，所述合成频率作为所述时钟振荡器输出的时钟频率。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器的输出频率属于第一频率范围，所述第二谐振器的输出频率属于第二频率范围，所述第一频率范围为高于第一频率值，所述第二频率范围为低于或等于所述第一频率值；或者，所述第一频率范围为高于或等于第一频率值，所述第二频率范围为低于所述第一频率值；其中，所述第一频率值大于等于10⁷赫兹且小于等于10⁸赫兹。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器的输出频率属于第一频率范围，所述第二谐振器的输出频率属于第二频率范围，所述第一频率范围为高于或等于第一频率值，所述第二频率范围为低于或等于所述第二频率值，所述第一频率值高于所述第二频率值。即第一频率范围与第二频率范围之间间隔有一个频率段。

第四方面，提供了一种芯片，其特征在于，所述芯片包括如上述第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的时钟振荡器。

第五方面，提供了一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如上述第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的时钟振荡器。

在一种可能的实现方式中，所述电子设备为通信设备或网络设备。

第六方面，提供了一种时钟信号，其特征在于，所述时钟信号由上述第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的时钟振荡器产生。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面附图只是本申请的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得同样能实现本申请的其他技术方案和附图。

图1为本申请实施例提供的一种时钟振荡器的基本原理示意图；

图2为本申请实施例提供的一种晶体振荡器的构造示意图；

图3a为本申请实施例提供的一种半导体谐振器的构造示意图；

图3b为本申请实施例提供的一种半导体振荡器的构造示意图；

图4为本申请实施例提供的一种频率综合器的工作原理示意图；

图5为本申请实施例提供的一种频率综合器的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种时钟振荡器的结构示意图；

图7a为本申请实施例提供的一种切割晶体的示意图；

图7b为本申请实施例提供的一种SMD陶瓷封装的晶体谐振器的结构示意图；

图8a为本申请实施例提供的一种晶体振荡器的构造示意图；

图8b为本申请实施例提供的一种晶体振荡器的构造示意图；

图9a为本申请实施例提供的一种半导体振荡器的构造示意图；

图9b为本申请实施例提供的一种半导体振荡器的构造示意图；

图10a为本申请实施例提供的一种半导体振荡器的构造示意图；

图10b为本申请实施例提供的一种半导体振荡器的构造示意图；

图10c为本申请实施例提供的一种半导体振荡器的构造示意图；

图11为本申请实施例提供的一种制备时钟振荡器的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图1示出了一种时钟振荡器的基本原理示意图。如图1左侧所示，时钟振荡器包括谐振器、反馈网络、选频网络、放大网络以及输出网络。结合图1右侧的放大、反馈及选频网络环路模型，放大网络具有功率增益，当谐振器起振时，放大网络工作在线性区，将噪声信号或输入信号进行放大，一旦谐振器的振荡已经建立，放大网络进入非线性状态，环路增益下降，达到稳幅和频率稳定的目的；选频网络对放大网络输出的各个频率信号进行选择，使选定频点的频率信号输出，其他频率的信号被抑制；反馈网络将通过选频网络的频率信号反馈回放大网络的输入端，形成一个闭环的正反馈网络；而输出网络将被放大的稳定频率信号进行整形与驱动，输出到其他器件。

根据谐振器类型的区别，时钟振荡器可以分为不同种类，其中，晶体振荡器和半导体振荡器是两种典型的机械振荡器。

图2示出了一种晶体振荡器的构造示意图。如图2所示，晶体振荡器包括晶体谐振器、集成电路IC、导电银胶、基座和盖板。其中晶体谐振器通常为从一块石英晶体上按一定方位角切下的薄片，也称晶片或晶振。晶片在晶体振荡器中呈半悬空结构，晶体振荡器利用晶片的谐振特性实现频率选择，输出特定频率信号。该输出频率又可以称为晶片基本频率(fundamental frequency)，或简称基频。通常来说，晶片的基频与晶片厚度及晶片加工方式相关，每种晶体振荡器的输出频率是固定的单一频率值。按照输出频率的不同，晶体振荡器可以分为高基频晶体振荡器和低基频晶体振荡器，并且，不同基频的晶体振荡器具有不同的特性，适用于不同的应用场景。例如，高基频振荡器具有较高的输出频率，能够适用于要求低抖动性的应用场景，然而，高基频振荡器的输出频率稳定性较差，且抗震与失效率不理想，即无法适用于高稳定性的应用场景；而低基频振荡器的输出频率稳定度好，能够适用于要求高稳定性的应用场景，然而，低基频振荡器的抖动性能较差，即无法适用于要求低抖动性的应用场景。

半导体振荡器是另一种重要的时钟振荡器类型，与晶体振荡器相比，半导体振荡器中的谐振器为基于半导体工艺制备而成的微纳米结构，因而又称为半导体谐振器。半导体工艺具有工艺精度高、自动化程度高和良品率高的优点。在微米范围内的半导体谐振器通常也属于微机电系统(Microelectromechanical Systems,MEMS)谐振器。图3a示出了一种半导体谐振器的构造示意图，图3b示出了包括该半导体谐振器的半导体振荡器。如图3a所示，该半导体谐振器为体声波(bulk acoustic wave,BAW)谐振器，由上电极、下电极、压电材料层以及基板构成。其中，压电材料层夹在上电极和下电极之间，三者构成的整体放置在基板上。可选的，在下电极与基板之间还可以设置声波反射器(acoustic mirror)。如图3b所示，上述BAW谐振器与IC电路及基板连接，共同组成BAW振荡器。BAW振荡器为半导体振荡器的一种，其基本原理是，通过电声换能器(图3b中未示出)，将电信号转换成声波在压电材料层中传递，声波在压电材料中进行反射和谐振，最终再将声波转换成较高频的电信号，形成振荡信号。

需要说明是，本申请实施例涉及的半导体振荡器可以是各种类型的半导体振荡器，包括但不限于图3b所示的BAW振荡器。其他类型的半导体振荡器，例如硅MEMS振荡器，也适用于本申请实施例。

与晶体振荡器类似，每种半导体振荡器的输出频率也是固定的单一频率值，每种半导体振荡器也适用于特定的应用场景。

由此可以看出，目前尚无一种振荡器能够同时满足多种应用场景的需求。因此，为了满足不同场景的需求，需要采用不同的时钟振荡器，从而需要在同一电子设备内部配备多种时钟振荡器，增加设备复杂性，且生产成本高。

本申请实施例提供了一种时钟振荡器，该时钟振荡器包括第一谐振器、第二谐振器和频率综合模块，所述第一谐振器的输出频率高于所述第二谐振器的输出频率，所述频率综合模块用于根据所述第一谐振器的输出频率和所述第二谐振器的输出频率产生合成频率，所述合成频率作为所述时钟振荡器输出的时钟频率。例如，所述第一谐振器可以是高基频谐振器，所述第二谐振器可以是低基频谐振器。在本申请实施例中，低基频谐振器的输出频率范围可以是0.1MHz至几十MHz，高基频谐振器的输出频率范围可以是几十MHz至几GHz。

该时钟振荡器同时使用高基频谐振器和低基频谐振器作为时钟信号源，通过频率综合模块产生兼具低抖动特性与高稳定特性的时钟信号，从而用一颗时钟振荡器满足多种ICT 时钟应用场景的需求，降低设备复杂度、降低生产成本。

可选的，所述第一谐振器为高稳定特性的谐振器，所述第二谐振器为低抖动特性的谐振器。如图4所示，高稳定谐振器及低抖动谐振器均输出信号至频率综合模块，由频率综合模块产生合成频率，该合成频率为兼具高稳定特性和低抖动特性的输出信号，能够满足多种时钟应用场景的需求。例如，其中高稳定谐振器为所述低基频谐振器，也可以称为低频高稳定谐振器，低抖动谐振器为所述高基频谐振器，也可以称为高频低抖动谐振器。又例如，其中高稳定谐振器也可以是其他具备高稳定特性的谐振器，其稳定性小于百万分之一，即小于1ppm；低抖动谐振器也可以是其他具备低抖动特性的谐振器，其抖动性小于 100飞秒(fs)。

图5示出了频率综合模块的一种示例性的实现形式。如图5所示，高稳定谐振器和低抖动谐振器的输出信号分别经过振荡电路后输出至频率综合模块，该频率综合模块可以包括鉴相器、环路滤波器和调谐电路。其中，低抖动谐振器通过振荡电路输出低抖动时钟信号，高稳定谐振器通过振荡电路输出低频高稳定时钟信号，上述低抖动时钟信号以高稳定谐振器时钟信号为参考，通过鉴相器识别其频率误差，再通过环路滤波器生成控制信号以调节调谐电路，使得调谐电路输出的时钟信号同时具有低抖动特性和高稳定特性。

可选的，该频率综合模块还包括分频器，所述分频器与所述调谐电路连接。例如，该分频器可以是小数分频器。上述调谐电路输出的时钟信号通过后续级联的小数分频器实现多频率输出。从而，经过分频器的时钟信号可以进一步适用于要求多种频率的时钟应用场景。

可选的，所述时钟振荡器还包括加热单元、温度传感器和温度控制电路，所述温度控制电路用于根据所述温度传感器的测量结果生成控制信号，所述控制信号用于控制所述加热单元发热，以调节所述时钟振荡器内部的温度。例如，该温度传感器可以为热敏电阻或者谐振器。又例如，该温度控制电路可以将温度传感器输出信号通过模拟数字转换器(analog-to-digital converter,ADC)转换为数字信号对加热单元进行控制。又例如，所述加热单元为MEMS焦耳加热器。

可选的，所述高稳定谐振器可以是恒温(Oven Controlled)谐振器。举例说明，在图 6中给出了本申请实施例中时钟振荡器的一种可能的实现方式。该时钟振荡器包括高稳定谐振器和低抖动谐振器，该时钟振荡器还包括加热单元、温度传感器和温度控制电路。其中，温度传感器和加热单元可以集成在高稳定谐振器内部，所述温度传感器测量所述高稳定谐振器内部温度，所述温度控制电路根据所述温度传感器的测量结果生成控制信号，该控制信号用于控制所述加热单元发热，以调节所述高稳定谐振器内部的温度，从而使得确保所述高稳定谐振器的输出频率具备良好的温度稳定性。当温度传感器和加热单元集成在高稳定谐振器内部时，具有更好的测温性能和温度控制性能，并且，能够灵活支持多种整体封装方式，例如真空封装和塑封。

可选的，温度传感器也可以集成在时钟振荡器的集成电路IC内部，对整个时钟振荡器内部温度进行测量。

可选的，所述高稳定谐振器和所述低抖动谐振器分别进行真空封装，可以有效提高谐振器的可靠性和抗震能力。然后将分别进行真空封装的所述高稳定谐振器和所述低抖动谐振器共同进行整体封装以获得所述时钟振荡器。

可选的，整体封装后的时钟振荡器可以包括基板和盖板。可选的，谐振器与基座之间能够实现电连接或信号互通。可选的，整体封装后的振荡器还可以包括焊盘，用于与外界器件实现电连接或信号互通。所述焊盘的数量不做限定。

可选的，本申请实施例提供的时钟振荡器还包括集成电路IC。所述IC可以包括频率综合模块和温度控制电路。可选的，所述IC还可以包括温度传感器。可选的，所述IC还可以包括振荡电路。该振荡电路用于激励谐振器产生周期信号，并进行选频、放大、整型后输出。可选的，所述IC还可以包括非易失存储器。该非易失存储器可以是可读可写的时钟存储器，在系统重新启动或关机之后仍能保存上一个时间点的数据。所述IC与所述基座之间能够实现电连接或信号互通。

本申请实施例提供的时钟振荡器可以是晶体振荡器，也可以是半导体振荡器。

当所述时钟振荡器为晶体振荡器时，该晶体振荡器包括晶体谐振器。其中，低频高稳定谐振器可以是SC切割型晶体谐振器，高频低抖动谐振器可以是AT切割型晶体谐振器。

AT切割型晶体谐振器和SC切割型晶体谐振器是根据切割晶体的角度不同而区分的不同晶体谐振器类型，图7a示出了切割晶体的各种不同角度。如前所述，晶体谐振器通常为从一块石英晶体上按一定方位角切下的薄片，石英晶体是高纯度的各向异性晶体，根据切割角度的不同，切割获得的晶体谐振器可以分为不同切割型。AT切割型、BT切割型和SC切割型是三种常见的切割型，这三种切割型的切割角度如图7a所示。

当所述高稳定谐振器和所述低抖动谐振器为晶体谐振器时，所述谐振器的真空封装的方式可以是表面贴装器件(surface mounted devices,SMD)陶瓷封装。图7b示出了SMD陶瓷封装的晶体谐振器的结构示意图，其中，晶体谐振器呈半悬空结构，通过导电银胶粘接在SMD陶瓷封装壳体上。可选的，所述SMD陶瓷真空封装的晶体谐振器能够满足现有的各种晶体谐振器通用尺寸规格，例如，所述SMD陶瓷真空封装的晶体谐振器的封装尺寸可以是差分SMD3225或者单端SMD2520。

图8a示出了本申请实施例提供的一种时钟振荡器。该时钟振荡器为晶体振荡器，包括高稳定晶体谐振器和低抖动晶体谐振器。两个晶体谐振器均采用SMD陶瓷封装。两个晶体谐振器并行放置在基座的第一表面上。该基座的第一表面上还放置有加热单元。IC 放置在基座的第二表面上。所述基座的第一表面与所述基座的第二表面相对。所述IC包括温度传感器、温度控制电路和频率综合器。可选的，该IC还包括振荡电路和非易失存储器。上述各部件通过盖板和基板进行整体封装，以形成时钟振荡器。可选的，所述基板上还设置有焊盘，图中未示出。

图8b示出了本申请实施例提供的一种时钟振荡器。该时钟振荡器为晶体振荡器，包括高稳定晶体谐振器和低抖动晶体谐振器。两个晶体谐振器均采用SMD陶瓷封装。两个晶体谐振器重叠放置在基座的第一表面上。该基座的第一表面上还放置有加热单元。IC 放置在基座的第二表面上。所述基座的第一表面与所述基座的第二表面相对。所述IC包括温度传感器、温度控制电路和频率综合器。可选的，该IC还包括振荡电路和非易失存储器。上述各部件通过盖板和基板进行整体封装，以形成时钟振荡器。可选的，所述基板上还设置有焊盘，图中未示出。

当所述时钟振荡器为半导体振荡器时，该半导体振荡器包括半导体谐振器。其中，高稳定谐振器可以是硅MEMS谐振器，低抖动谐振器可以是BAW谐振器。其中，所述硅 MEMS谐振器的体积尺寸非常小，一般为几百微米或者更小。

当所述高稳定谐振器和所述低抖动谐振器为半导体谐振器时，所述谐振器的真空封装的方式可以是圆片封装。

图9a示出了本申请实施例提供的一种时钟振荡器。该时钟振荡器为半导体振荡器，包括高稳定的硅MEMS谐振器和低抖动的BAW谐振器。两个半导体谐振器均采用圆片封装。两个半导体谐振器并行放置在基座的第一表面上。该基座的第一表面上还放置有加热单元。IC放置在基座的第二表面上。所述基座的第一表面与所述基座的第二表面相对。所述IC包括温度传感器、温度控制电路和频率综合器。可选的，该IC还包括振荡电路和非易失存储器。上述各部件通过盖板和基板进行整体封装，以形成时钟振荡器。可选的，所述基板上还设置有焊盘，图中未示出。

图9b示出了本申请实施例提供的一种时钟振荡器。该时钟振荡器为半导体振荡器，包括高稳定的硅MEMS谐振器和低抖动的BAW谐振器。两个半导体谐振器均采用圆片封装。两个半导体谐振器重叠放置在基座的第一表面上。该基座的第一表面上还放置有加热单元。IC放置在基座的第二表面上。所述基座的第一表面与所述基座的第二表面相对。所述IC包括温度传感器、温度控制电路和频率综合器。可选的，该IC还包括振荡电路和非易失存储器。上述各部件通过盖板和基板进行整体封装，以形成时钟振荡器。可选的，所述基板上还设置有焊盘，图中未示出。

图10a示出了本申请实施例提供的一种时钟振荡器。该时钟振荡器为半导体振荡器，包括高稳定的硅MEMS谐振器和低抖动的BAW谐振器。两个半导体谐振器均采用圆片封装。两个半导体谐振器并行放置在基座的第一表面上。所述硅MEMS谐振器内部还集成有温度传感器和加热单元。IC放置在基座的第二表面上。所述基座的第一表面与所述基座的第二表面相对。所述IC包括温度控制电路和频率综合器。可选的，该IC还包括振荡电路和非易失存储器。上述各部件通过盖板和基座进行整体封装，以形成时钟振荡器。可选的，所述基座上还设置有焊盘，图中未示出。

图10b示出了本申请实施例提供的一种时钟振荡器。该时钟振荡器为半导体振荡器，包括高稳定的硅MEMS谐振器和低抖动的BAW谐振器。两个半导体谐振器均采用圆片封装。两个半导体谐振器重叠放置在基板的第一表面上。所述硅MEMS谐振器内部还集成有温度传感器和加热单元。IC放置在基座的第二表面上。所述基座的第一表面与所述基座的第二表面相对。所述IC包括温度控制电路和频率综合器。可选的，该IC还包括振荡电路和非易失存储器。上述各部件通过弧形盖板和基板进行整体封装，以形成时钟振荡器。并且，弧形盖板外侧还设置有塑封材料。可选的，所述基板上还设置有焊盘，图中未示出。

图10c示出了本申请实施例提供的一种时钟振荡器。该时钟振荡器为半导体振荡器，包括高稳定的硅MEMS谐振器和低抖动的BAW谐振器。两个半导体谐振器均采用圆片封装。两个半导体谐振器重叠放置在基板的第一表面上。所述硅MEMS谐振器内部还集成有温度传感器和加热单元。IC放置在基座的第二表面上。所述基座的第一表面与所述基座的第二表面相对。所述IC包括温度控制电路和频率综合器。可选的，该IC还包括振荡电路和非易失存储器。上述各部件通过塑封材料和基板进行整体封装，以形成时钟振荡器。可选的，所述基板上还设置有焊盘，图中未示出。

可选的，在上述晶体振荡器和半导体振荡器中，可以通过打线方式将真空封装后的晶体谐振器中的电极引出，或者通过打线方式将圆片封装后的半导体谐振器中的电极引出。

本申请实施例提供了一种制备时钟振荡器的方法。该方法同时使用高基频谐振器和低基频谐振器作为时钟信号源，通过频率综合模块产生兼具低抖动特性与高稳定特性的时钟信号，从而用一颗时钟振荡器满足多种ICT时钟应用场景的需求，降低设备复杂度、降低生产成本。如图11所示，该方法包括步骤S110和S120。

S110,获得第一谐振器和第二谐振器，所述第一谐振器的输出频率高于所述第二谐振器的输出频率；

S120,对所述第一谐振器、所述第二谐振器和频率综合模块进行整体封装，以获得所述时钟振荡器；其中，所述频率综合模块用于根据所述第一谐振器的输出频率和所述第二谐振器的输出频率产生合成频率，所述合成频率作为所述时钟振荡器的输出时钟信号。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器的输出频率属于第一频率范围，所述第二谐振器的输出频率属于第二频率范围，所述第一频率范围为高于第一频率值，所述第二频率范围为低于或等于所述第一频率值；或者，所述第一频率范围为高于或等于第一频率值，所述第二频率范围为低于所述第一频率值；其中，所述第一频率值大于等于10⁷赫兹且小于等于10⁸赫兹。即第一频率范围与第二频率范围以所述第一频率值为分界，且第一频率范围高于第二频率范围。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振器的输出频率属于第一频率范围，所述第二谐振器的输出频率属于第二频率范围，所述第一频率范围为高于或等于第一频率值，所述第二频率范围为低于或等于所述第二频率值，所述第一频率值高于所述第二频率值。即第一频率范围与第二频率范围之间间隔有一个频率段。

可选的，所述频率综合模块包括鉴相器、环路滤波器和调谐电路；其中，所述鉴相器通过所述环路滤波器生成控制信号以调节所述调谐电路。

可选的，所述频率综合模块还包括分频器，所述分频器与所述调谐电路连接，用于实现多频率输出。

可选的，所述第一谐振器和所述第二谐振器为晶体谐振器，或者，所述第一谐振器和所述第二谐振器为半导体谐振器。

可选的，所述第一谐振器为AT切割晶体谐振器，所述第二谐振器为应力补偿SC切割晶体谐振器；或者，所述第一谐振器为体声波BAW谐振器，所述第二谐振器为硅微机电系统MEMS谐振器。

可选的，所述获得第一谐振器和第二谐振器，包括：对所述第一谐振器和所述第二谐振器分别进行真空封装。

可选的，所述获得第一谐振器和第二谐振器，包括：将加热单元和温度传感器集成在所述第二谐振器内部。

可选的，所述获得第一谐振器和第二谐振器，包括：将加热单元集成在所述第二谐振器内部；所述方法还包括：将温度传感器集成在集成电路IC内；所述对所述第一谐振器和所述第二谐振器进行整体封装，以获得所述时钟振荡器，包括：对所述第一谐振器、所述第二谐振器和所述IC进行整体封装。

可选的，所述时钟振荡器还包括温度控制电路，所述温度控制电路用于根据所述温度传感器的测量结果生成控制信号，所述控制信号用于控制所述加热单元发热，以调节所述时钟振荡器内部的温度。

本申请实施例提供了一种获得时钟频率的方法。该方法通过上述实施例中的时钟振荡器获得兼具低抖动特性与高稳定特性的时钟信号，从而用一颗时钟振荡器满足多种ICT时钟应用场景的需求，降低设备复杂度、降低生产成本。

本申请实施例提供了一种芯片，该芯片包括上述实施例中的时钟振荡器。

本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括上述实施例中的时钟振荡器。具体的，该电子设备可以是通信设备或网络设备，例如路由器、交换机或其他转发设备，或者，该电子设备也可以是计算机设备，例如个人电脑或服务器等，或者，该电子设备也可以是通信终端设备，例如移动电话或可穿戴智能设备等。

本申请实施例提供了一种芯片，该芯片包括上述实施例中的时钟振荡器。

本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括上述实施例中的时钟振荡器。具体的，该电子设备可以是通信设备或网络设备，例如路由器、交换机或其他转发设备，或者，该电子设备也可以是计算机设备，例如个人电脑或服务器等，或者，该电子设备也可以是通信终端设备，例如移动电话或可穿戴智能设备等。

本申请中术语“第一”“第二”等字样用于对作用和功能基本相同的相同项或相似项进行区分，应理解，“第一”、“第二”、“第n”之间不具有逻辑或时序上的依赖关系，也不对数量和执行顺序进行限定。还应理解，尽管以下描述使用术语第一、第二等来描述各种元素，但这些元素不应受术语的限制。这些术语只是用于将一元素与另一元素区别分开。例如，在不脱离各种所述示例的范围的情况下，第一图像可以被称为第二图像，并且类似地，第二图像可以被称为第一图像。第一图像和第二图像都可以是图像，并且在某些情况下，可以是单独且不同的图像。

还应理解，在本申请的各个实施例中，各个过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

应理解，在本文中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例，而并非旨在进行限制。如在对各种所述示例的描述和所附权利要求书中所使用的那样，单数形式“一个(“a”“，an”)”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地指示。

还应理解，本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联的所列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还应理解，术语“包括”(也称“includes”、“including”、“comprises”和/或“comprising”) 当在本说明书中使用时指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素、和/或部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件、和/或其分组。

还应理解，术语“若”和“如果”可被解释为意指“当...时”(“when”或“upon”) 或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，根据上下文，短语“若确定...”或“若检测到[所陈述的条件或事件]”可被解释为意指“在确定...时”或“响应于确定...”或“在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”。

还应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”、“一实施例”、“一种可能的实现方式”意味着与实施例或实现方式有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”、“一种可能的实现方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

以上所述，仅为本申请的可选实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种时钟振荡器，其特征在于，所述时钟振荡器包括第一谐振器、第二谐振器和频率综合模块，其中，

所述第一谐振器的输出频率高于所述第二谐振器的输出频率；

所述频率综合模块用于根据所述第一谐振器的输出频率和所述第二谐振器的输出频率产生合成频率，所述合成频率作为所述时钟振荡器输出的时钟频率。

2.根据权利要求1所述的时钟振荡器，其特征在于，所述第一谐振器的输出频率属于第一频率范围，所述第二谐振器的输出频率属于第二频率范围，

其中，所述第一频率范围为高于第一频率值，所述第二频率范围为低于或等于所述第一频率值；或者，

所述第一频率范围为高于或等于第一频率值，所述第二频率范围为低于所述第一频率值；

其中，所述第一频率值大于等于10⁷赫兹且小于等于10⁸赫兹。

3.根据权利要求1所述的时钟振荡器，其特征在于，所述第一谐振器的输出频率属于第一频率范围，所述第二谐振器的输出频率属于第二频率范围，

其中，所述第一频率范围为高于或等于第一频率值，所述第二频率范围为低于或等于所述第二频率值，所述第一频率值高于所述第二频率值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的时钟振荡器，其特征在于，所述频率综合模块包括鉴相器、环路滤波器和调谐电路；其中，所述鉴相器通过所述环路滤波器生成控制信号以调节所述调谐电路。

5.根据权利要求4所述的时钟振荡器，其特征在于，所述频率综合模块还包括分频器，所述分频器与所述调谐电路连接，用于实现多频率输出。

6.根据权利要求1-3任一项所述的时钟振荡器，其特征在于，所述第一谐振器和所述第二谐振器为晶体谐振器，或者，所述第一谐振器和所述第二谐振器为半导体谐振器。

7.根据权利要求6所述的时钟振荡器，其特征在于，所述第一谐振器为AT切割晶体谐振器，所述第二谐振器为应力补偿SC切割晶体谐振器；或者，

所述第一谐振器为体声波BAW谐振器，所述第二谐振器为硅微机电系统MEMS谐振器。

8.根据权利要求1-3任一项所述的时钟振荡器，其特征在于，所述第一谐振器和所述第二谐振器为真空封装的谐振器。

9.根据权利要求1-3任一项所述的时钟振荡器，其特征在于，所述时钟振荡器还包括加热单元和温度传感器。

10.根据权利要求9所述的时钟振荡器，其特征在于，所述加热单元集成在所述第二谐振器内部，所述温度传感器集成在所述第二谐振器内部或集成电路IC内部。

11.根据权利要求9所述的时钟振荡器，其特征在于，所述时钟振荡器还包括温度控制电路，所述温度控制电路用于根据所述温度传感器的测量结果生成控制信号，所述控制信号用于控制所述加热单元发热，以调节所述时钟振荡器内部的温度。

12.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括如权利要求1-11任一项所述的时钟振荡器。

13.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-11任一项所述的时钟振荡器。

14.根据权利要求13所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为通信设备或网络设备。

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