CN217522801U

CN217522801U - 晶体振荡器

Info

Publication number: CN217522801U
Application number: CN202220237119.0U
Authority: CN
Inventors: 杜炎凯; 薛代彬; 赵梓傧; 林楠
Original assignee: Justiming Electronic Technology Shanghai Co ltd
Current assignee: Justiming Electronic Technology Shanghai Co ltd
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2032-01-28

Abstract

本实用新型公开了一种晶体振荡器，包括晶体谐振电路、模拟补偿电路、数字补偿电路和外加负载；外加负载的输入端分别与模拟补偿电路的输出端和数字补偿电路的输出端电连接，外加负载的输出端与晶体谐振电路的输入端电连接，模拟补偿电路和数字补偿电路用于根据温度的变化调整外加负载的输入端的电压值，以使晶体谐振电路输出的频率维持在设定频率。外加负载的输入端的电压会影响晶体谐振电路输出的频率，通过模拟补偿电路和数字补偿电路的输出端输出的的电压对晶体谐振电路输出的频率产生影响，以补偿温度对晶体谐振电路输出的频率的影响，保证晶体振荡器输出的频率的稳定。

Description

晶体振荡器

技术领域

本实用新型实施例涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种晶体振荡器。

背景技术

随着晶体振荡器的市场竞争日益激烈，人们对晶体振荡器的指标要求越来越高。特别是对晶体振荡器的温度稳定度、工作温度范围等几个指标尤为关注。

由于晶体振荡器的封装体积的限制，要实现宽工作温度(-55～105℃)，会选择小尺寸的贴片晶体，而贴片晶体的温度稳定度不佳，极易导致晶体振荡器因温度变化而发生频率偏移。

实用新型内容

本实用新型提供一种晶体振荡器，以补偿温度对晶体振荡器的频率造成的偏移，保证晶体振荡器输出稳定的频率信号。

本实用新型实施例提供了晶体振荡器，包括：晶体谐振电路、模拟补偿电路、数字补偿电路和外加负载；

所述外加负载的输入端分别与所述模拟补偿电路的输出端和所述数字补偿电路的输出端电连接，所述外加负载的输出端与所述晶体谐振电路的输入端电连接，所述模拟补偿电路和所述数字补偿电路用于根据温度的变化调整所述外加负载的输入端的电压值，以使所述晶体谐振电路输出的频率维持在设定频率。

可选的，所述模拟补偿电路包括电源、第一阻抗单元、第二阻抗单元、第三阻抗单元和第四阻抗单元，所述第二阻抗单元在不同温度下的电阻值不同，所述第三阻抗单元在不同温度下的电阻值不同；

所述第一阻抗单元的第一端与所述电源电连接，所述第二阻抗单元的第一端与所述第一阻抗单元的第二端电连接，所述第二阻抗单元的第二端与所述第三阻抗单元的第一端电连接，所述第三阻抗单元的第二端接地，所述第四阻抗单元的第一端与所述第二阻抗单元的第二端电连接，所述第四阻抗单元的第二端作为所述模拟补偿电路的输出端。

可选的，所述第二阻抗单元包括第一固定电阻和第一热敏电阻，所述第一固定电阻的第一端与所述第一热敏电阻的第一端电连接，所述第一固定电阻的第二端与所述第一热敏电阻的第二端电连接，所述第一热敏电阻的第一端作为所述第二阻抗单元的第一端，所述第一热敏电阻的第二端作为所述第二阻抗单元的第二端。

可选的，所述第三阻抗单元包括第二固定电阻和第二热敏电阻，所述第二固定电阻的第一端作为所述第三阻抗单元的第一端，所述第二固定电阻的第二端与所述第二热敏电阻的第一端电连接，所述第二热敏电阻的第二端作为所述第三阻抗单元的第二端。

可选的，所述数字补偿电路包括控制电路和温度采集电路，所述温度采集电路的输出端与所述控制电路的输入端电连接，所述控制电路的输出端作为所述数字补偿电路的输出端，所述控制电路用于根据所述温度采集电路的输出端输出的电压与所述设定频率对应的设定电压的关系，控制自身输出端输出的电压的大小。

可选的，所述温度采集电路包括温度传感器、第三固定电阻、第四固定电阻、第五固定电阻和放大器，所述第三固定电阻的第一端与所述温度传感器电连接，所述第三固定电阻的第二端与所述放大器的第一输入端电连接，所述第四固定电阻的第一端与所述放大器的第二输入端电连接，所述第四固定电阻的第一端与所述第五固定电阻的第一端电连接，所述第四固定电阻的第二端接地，所述第五固定电阻的第二端与所述放大器的输出端电连接，所述放大器的输出端作为所述温度采集电路的输出端，所述温度传感器用于根据所述晶体谐振电路的温度输出实际电压信号。

可选的，所述温度传感器与所述晶体谐振电路之间的距离小于设定距离。

可选的，所述控制电路包括控制器和数模转换器，所述控制器的输入端作为所述控制电路的输入端，所述控制器的输出端与所述数模转换器的输入端电连接，所述数模转换器的输出端作为所述控制电路的输出端；

所述控制器用于将所述放大器的输出端输出的电压转换为第一数字量，并在所述放大器的输出端输出的电压与设定频率对应的设定电压的差值小于设定阈值时，根据所述第一数字量和所述设定电压对应的第二数字量输出补偿数字量。

可选的，所述晶体振荡器还包括倍频放大电路，所述晶体谐振电路的输出端与所述倍频放大电路电连接。

可选的，所述外加负载为变容二极管。

本实用新型提供了一种晶体振荡器，包括晶体谐振电路、模拟补偿电路、数字补偿电路和外加负载；外加负载的输入端分别与模拟补偿电路的输出端和数字补偿电路的输出端电连接，外加负载的输出端与晶体谐振电路的输入端电连接，模拟补偿电路和数字补偿电路用于根据温度的变化调整外加负载的输入端的电压值，以使晶体谐振电路输出的频率维持在设定频率。外加负载的输入端的电压会影响晶体谐振电路输出的频率，模拟补偿电路和数字补偿电路受温度的影响各自输出端输出的电压会发生变化，通过模拟补偿电路和数字补偿电路的输出端输出的的电压对晶体谐振电路输出的频率产生影响，以补偿温度对晶体谐振电路输出的频率的影响，进而保证晶体振荡器输出的频率的稳定。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种晶体振荡器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种晶体振荡器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种晶体振荡器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种模拟补偿电路补偿后的温频曲线图；

图5是本实用新型实施例提供的另一种晶体振荡器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种晶体振荡器的结构示意图，参考图1，晶体振荡器包括晶体谐振电路100、模拟补偿电路200、数字补偿电路300和外加负载400；

外加负载400的输入端A1分别与模拟补偿电路200的输出端U1和数字补偿电路300的输出端U2电连接，外加负载400的输出端U3与晶体谐振电路100的输入端A2电连接，模拟补偿电路200和数字补偿电路300用于根据温度的变化调整外加负载400的输入端A1的电压值，以使晶体谐振电路100输出的频率维持在设定频率。

晶体谐振电路100包括电感、晶体谐振器等器件，当温度变化时，晶体震荡器输出的频率会随之变化。外加负载400的输入端A1的电压也会对晶体振荡器输出的频率产生影响。且外加负载400的输入端A1的电压与晶体振荡器输出的频率一一对应。模拟补偿电路200或者数字补偿电路300在温度变化时，使得各自自身输出端的电压发生变化，进而影响外加负载400的输入端A1的电压的大小。

示例性的，晶体谐振电路100输出设定频率时，对应的外加负载400的输入端A1的电压为第一电压。当温度变化后，晶体谐振电路100受温度影响，输出的频率增大至第一频率。此时，模拟补偿电路200和数字补偿电路300受温度变化的影响，各自输出端输出的电压发生变化，进而使得外加负载400的输入端A1的电压发生变化，使得外加负载400的输入端A1的电压减小至第二电压，外加负载400的输入端A1的电压从第一电压减小至第二电压，从而使得晶体谐振电路100输出的频率从第一频率下降至设定频率，进而补偿温度对输出的频率的影响。

外加负载的输入端的电压会影响晶体谐振电路输出的频率，模拟补偿电路和数字补偿电路受温度的影响各自输出端输出的电压会发生变化，通过模拟补偿电路和数字补偿电路的输出端输出的的电压对晶体谐振电路输出的频率产生影响，以补偿温度对晶体谐振电路输出的频率的影响，进而保证晶体振荡器输出的频率的稳定。

图2为本实用新型实施例提供的另一种晶体振荡器的结构示意图，参考图2，可选的，模拟补偿电路200包括电源210、第一阻抗单元220、第二阻抗单元230、第三阻抗单元240和第四阻抗单元250，第二阻抗单元230在不同温度下的电阻值不同，第三阻抗单元240在不同温度下的电阻值不同；

第一阻抗单元220的第一端D1与电源210电连接，第二阻抗单元230的第一端D3与第一阻抗单元220的第二端D2电连接，第二阻抗单元230的第二端D4与第三阻抗单元240的第一端D5电连接，第三阻抗单元240的第二端D6接地G1，第四阻抗单元250的第一端D7与第二阻抗单元230的第二端D4电连接，第四阻抗单元250的第二端D8作为模拟补偿电路200的输出端U1。

第二阻抗单元230或第三阻抗单元240可以包括热敏元件，温度变化时，热敏元件的阻值发生变化，使得第二阻抗单元230或第三阻抗单元240的阻值发生变化。第一阻抗单元220、第二阻抗单元230、第三阻抗单元240和第四阻抗单元250组成的电路共同分担电源210所提供的电压，当某一阻抗单元的阻值发生变化时，阻抗单元两端的电压会发生变化，使得外加负载400的输入端A1的电压发生变化，进而使得晶体谐振电路100输出的频率变化，补偿温度变化对频率产生的影响。

继续参考图2，可选的，第二阻抗单元230包括第一固定电阻R1和第一热敏电阻RT1，第一固定电阻R1的第一端与第一热敏电阻RT1的第一端电连接，第一固定电阻R1的第二端与第一热敏电阻RT1的第二端电连接，第一热敏电阻RT1的第一端作为第二阻抗单元230的第一端D3，第一热敏电阻RT1的第二端作为第二阻抗单元230的第二端D4。

第一热敏电阻RT1的阻值随温度变化而变化，当温度升高时，第一热敏电阻RT1的阻值变大，或者温度升高时，第一热敏电阻RT1的阻值减小，本实施例对此不做具体限定。可选的，外加负载400为变容二极管，变容二极管的电压变化时，其电容值也会变化，进而使得晶体谐振电路100输出的频率发生变化。当温度变化造成晶体谐振电路100输出的频率变化时，第一热敏电阻RT1的阻值也会因温度变化而变化，使得第二阻抗单元230的阻值变化，第一阻抗单元220至第四阻抗单元250的电压分配比例发生变化，进而使得外加负载400的输入端A1的电压发生变化，对应的晶体谐振电路100输出的频率发生变化，以补偿温度对输出的频率的影响，保证晶体谐振电路100输出的频率的稳定。

继续参考图2，可选的，第三阻抗单元240包括第二固定电阻R2和第二热敏电阻RT2，第二固定电阻R2的第一端作为第三阻抗单元240的第一端D5，第二固定电阻R2的第二端与第二热敏电阻RT2的第一端电连接，第二热敏电阻RT2的第二端作为第三阻抗单元240的第二端D6。

第一阻抗单元220包括第六固定电阻R6，第六固定电阻R6的一端与电源210电连接，第六固定电阻R6的另一端与第二阻抗单元230的第一端D3电连接。第四阻抗单元250包括依次串联的第七固定电阻R7、第八固定电阻R8、和第九固定电阻R9。

第二热敏电阻RT2的阻值随温度变化而变化。当温度变化造成晶体谐振电路100输出的频率变化时，第二热敏电阻RT2的阻值也会因温度变化而变化，使得第三阻抗单元240的阻值变化，第一阻抗单元220至第四阻抗单元250的电压分配比例发生变化，进而使得外加负载400的输入端A1的电压发生变化，对应的晶体谐振电路100输出的频率发生变化，以补偿温度对输出的频率的影响，保证晶体谐振电路100输出的频率的稳定。且模拟补偿电路200包括两个热敏电阻，提高了模拟补偿电路补偿的精度。且模拟补偿电路200结构简体积小、功耗低，对相位噪声影响小。

图3为本实用新型实施例提供的另一种晶体振荡器的结构示意图，参考图3，可选的，数字补偿电路300包括控制电路310和温度采集电路320，温度采集电路320的输出端U4与控制电路310的输入端A3电连接，控制电路310的输出端作为数字补偿电路300的输出端U2，控制电路310用于根据温度采集电路320的输出端U4输出的电压与设定频率对应的设定电压的关系，控制自身输出端输出的电压的大小。

温度采集电路320采集温度信号，并根据温度信号生成电压信号输出，且温度信号与电压信号一一对应。控制电路310中提前设定设定频率对应的设定电压，控制电路310根据温度采集电路320输出的电压信号和设定电压的大小关系，控制自身输出端输出的电压的大小，以调整外加负载400的输入端A1的电压，进而对晶体谐振电路100输出的频率进行调节，以补偿温度变化对频率的影响。

继续参考图3，可选的，温度采集电路320包括温度传感器321、第三固定电阻R3、第四固定电阻R4、第五固定电阻R5和放大器T1，第三固定电阻R3的第一端与温度传感器321电连接，第三固定电阻R3的第二端与放大器T1的第一输入端电连接，第四固定电阻R4的第一端与放大器T1的第二输入端电连接，第四固定电阻R4的第一端与第五固定电阻R5的第一端电连接，第四固定电阻R4的第二端接地G1，第五固定电阻R5的第二端与放大器T1的输出端电连接，放大器T1的输出端作为温度采集电路320的输出端U4，温度传感器321用于根据晶体谐振电路100的温度输出实际电压信号。

本实施例中放大器T1的输出端U4经第十固定电阻R10与控制电路310的输入端A3电连接。温度传感器321采集当前时刻下的温度信号后，根据温度信号生成实际电压信号，放大器T1将实际电压信号放大后输出至控制电路310中进行分析、计算。可选的，温度传感器T1与晶体谐振电路100之间的距离小于设定距离。温度传感器T1与晶体谐振电路100之间的距离小于设定距离时，可认为温度传感器321设置位置处的温度即为晶体谐振电路100的温度，即温度传感器321采集的温度即可表征晶体谐振电路100的温度。

继续参考图3，可选的，控制电路310包括控制器311和数模转换器312，控制器311的输入端作为控制电路310的输入端A3，控制器311的输出端U5与数模转换器312的输入端A4电连接，数模转换器312的输出端U6作为控制电路310的输出端；

控制器311用于将放大器T1的输出端U4输出的电压转换为第一数字量，并在放大器T1的输出端U4输出的电压与设定频率对应的设定电压的超值小于设定阈值时，根据第一数字量和设定电压对应的第二数字量输出补偿数字量。

本实施例中，控制器311具备多个输出端U5，与控制器311电连接的数模转换器312的输入端A4也包括多个，且与控制器311的输出端U5一一对应。控制器311具备模数转换功能，可以将放大器T1输出的模拟量转换为数字量。在晶体振荡器上电后，模拟补偿电路200即开始工作，对温度造成的频率偏移进行补偿。数字补偿电路300在上电后，实时采集温度信号并生成实际电压信号，控制器311只有在放大器T1的输出端U4输出的电压与设定电压的差值小于设定阈值时才会输出补偿数字量，否则控制器不输出信号至外加负载400的输入端A1。即在温度变化较大时，数字补偿电路300不工作，模拟补偿电路200起作用将晶体谐振电路100输出的频率维持在设定频率附近。图4为本实用新型实施例提供的一种模拟补偿电路补偿后的温频曲线图，参考图4，图4中横坐标为温度T，纵坐标为晶体谐振电路100输出的频率f，01为未进行任何补偿时的晶体振荡器的温频曲线，02是模拟补偿电路200补偿的温频曲线，03是未进行任何补偿时的晶体振荡器的温频曲线和模拟补偿电路200补偿的温频曲线加和后的曲线，也即晶体振荡器进行模拟补偿电路200补偿后的曲线图，由图4可知，进行模拟补偿电路200补偿后，频率受温度的影响较小。

在温度变化较小时，模拟补偿电路200中阻值的变化不明显，对外加负载400的输入端A1的电压的调节可忽略不计，此时，数字补偿电路300起主要作用，对外加负载400的输入端A1的电压进行调节，以补偿温度变化对晶体谐振电路100输出的频率的影响。

图5为本实用新型实施例提供的另一种晶体振荡器的结构示意图，参考图5，可选的，晶体振荡器还包括倍频放大电路500，晶体谐振电路100的输出端与倍频放大电路电连接。

倍频放大电路500可使用市面上较为常见的电路结构即可，本实施例对此不做具体限定。倍频放大电路500用于对晶体谐振电路100输出的频率进行放大，以得到稳定且低噪声的信号。示例性的，晶体谐振电路100输出的频率为100MHZ时，经倍频放大电路500后输出400MHZ的信号以供电路使用。

注意，上述仅为本实用新型较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种晶体振荡器，其特征在于，包括：晶体谐振电路、模拟补偿电路、数字补偿电路和外加负载；

2.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，所述模拟补偿电路包括电源、第一阻抗单元、第二阻抗单元、第三阻抗单元和第四阻抗单元，所述第二阻抗单元在不同温度下的电阻值不同，所述第三阻抗单元在不同温度下的电阻值不同；

3.根据权利要求2所述的晶体振荡器，其特征在于，所述第二阻抗单元包括第一固定电阻和第一热敏电阻，所述第一固定电阻的第一端与所述第一热敏电阻的第一端电连接，所述第一固定电阻的第二端与所述第一热敏电阻的第二端电连接，所述第一热敏电阻的第一端作为所述第二阻抗单元的第一端，所述第一热敏电阻的第二端作为所述第二阻抗单元的第二端。

4.根据权利要求3所述的晶体振荡器，其特征在于，所述第三阻抗单元包括第二固定电阻和第二热敏电阻，所述第二固定电阻的第一端作为所述第三阻抗单元的第一端，所述第二固定电阻的第二端与所述第二热敏电阻的第一端电连接，所述第二热敏电阻的第二端作为所述第三阻抗单元的第二端。

5.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，所述数字补偿电路包括控制电路和温度采集电路，所述温度采集电路的输出端与所述控制电路的输入端电连接，所述控制电路的输出端作为所述数字补偿电路的输出端，所述控制电路用于根据所述温度采集电路的输出端输出的电压与所述设定频率对应的设定电压的关系，控制自身输出端输出的电压的大小。

6.根据权利要求5所述的晶体振荡器，其特征在于，所述温度采集电路包括温度传感器、第三固定电阻、第四固定电阻、第五固定电阻和放大器，所述第三固定电阻的第一端与所述温度传感器电连接，所述第三固定电阻的第二端与所述放大器的第一输入端电连接，所述第四固定电阻的第一端与所述放大器的第二输入端电连接，所述第四固定电阻的第一端与所述第五固定电阻的第一端电连接，所述第四固定电阻的第二端接地，所述第五固定电阻的第二端与所述放大器的输出端电连接，所述放大器的输出端作为所述温度采集电路的输出端，所述温度传感器用于根据所述晶体谐振电路的温度输出实际电压信号。

7.根据权利要求6所述的晶体振荡器，其特征在于，所述温度传感器与所述晶体谐振电路之间的距离小于设定距离。

8.根据权利要求6所述的晶体振荡器，其特征在于，所述控制电路包括控制器和数模转换器，所述控制器的输入端作为所述控制电路的输入端，所述控制器的输出端与所述数模转换器的输入端电连接，所述数模转换器的输出端作为所述控制电路的输出端；

9.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，还包括倍频放大电路，所述晶体谐振电路的输出端与所述倍频放大电路电连接。

10.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，所述外加负载为变容二极管。