FI89427B - Foerfarande foer temperaturkompensering av en spaenningsstyrd kristalloscillator i en fasregleringskrets - Google Patents
Foerfarande foer temperaturkompensering av en spaenningsstyrd kristalloscillator i en fasregleringskrets Download PDFInfo
- Publication number
- FI89427B FI89427B FI884429A FI884429A FI89427B FI 89427 B FI89427 B FI 89427B FI 884429 A FI884429 A FI 884429A FI 884429 A FI884429 A FI 884429A FI 89427 B FI89427 B FI 89427B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- crystal
- temperature
- heating
- oscillator
- signals
- Prior art date
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 103
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 101000629937 Homo sapiens Translocon-associated protein subunit alpha Proteins 0.000 claims 1
- 102100026231 Translocon-associated protein subunit alpha Human genes 0.000 claims 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- VZUGBLTVBZJZOE-KRWDZBQOSA-N n-[3-[(4s)-2-amino-1,4-dimethyl-6-oxo-5h-pyrimidin-4-yl]phenyl]-5-chloropyrimidine-2-carboxamide Chemical compound N1=C(N)N(C)C(=O)C[C@@]1(C)C1=CC=CC(NC(=O)C=2N=CC(Cl)=CN=2)=C1 VZUGBLTVBZJZOE-KRWDZBQOSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
- H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
- H03L1/022—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature
- H03L1/023—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature by using voltage variable capacitance diodes
- H03L1/025—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature by using voltage variable capacitance diodes and a memory for digitally storing correction values
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
! 39427
Menetelmä jänm teoh jatun kldeoeki1laattor in lämpötilakompen-soimieekei vaiheensäätöpiirissä
Digitaa 1ia Isaa tieto 1iikenneverkoieea ykaityiset järjestelmä-komponentit, kuten välitys- ja siirtolaitteet, on varustettu ke 1logeneraa11orei1la. Järjeetelmäkomponenttien sisäisten proseduurien oikea-aikainen ohjaus suoritetaan näiden kello-generaattoreiden avulla. Taajuussynkronismin saavuttamiseksi yksityisten jarjestelmäkomponenttien välillä jarjestelmakom-ponenteille siirretään olemassa olevien siirtoteiden ja siirtolaitteiden välityksellä erittäin tarkan kellolaitteen kehittämä kelloinformaatio ja sitä käytetään komponentteihin sisältyvien ke 11ogeneraa11or ien tahdistamiseen. Tällaiset taajuudentahdistuslaitteet tunnetaan vaiheeneäätöpiireinä -joita seuraavassa kutsutaan PLL<Phase-Locked Loop)-laitteiksι. PLL-laite sisältää pääasiassa jänniteohjatun oskillaattorin seka vaihevertai1ιjän, jonka jälkeen on kytketty suodin ja joka vertaa oskillaattorin lähtösignaalien ja ke 1loinformaa-tion vaihetta ja ohjaa oskillaattoria vertailun tuloksesta riippuvaisesti. Oskillaattori toteutetaan yleisimmin kideos-k 11 laattorina, jolloin on otettava huomioon kiteen ominaisuudet, jotka vaikuttavat oleellisesti oskillaattorin tarkkuuteen. Näitä ovat erikseen mainittuina sen lämpötilariippuvuus ja vanhenemisen aiheuttama kiteen ominaisuuksien muuttuminen. Kiteen lämpötilariippuvuus näkyy siten, että ympäristön lämpötilan aiheuttamat kiteen lämpötilan vaihtelut aiheuttavat oskillaattorin taajuuspoikkeamia. Kiteen lämpötilasta riippuvat taajuuspoikkeamat on määrätty lämpötilamuutoskäyrissä, jotka liittyvät kiinteästi jokaiseen kiteeseen. Kiteen lämpötilariippuvuus riippuu olennaisesti kiteen leikkauksen tyyppistä, ts, kideakseliin nähden muodostuvasta kulmasta, jolla kide leikataan kvartsikiteestä. Kun PLL-laitteiden taajuusalue digitaalisissa tietoliikenneverkon komponenteissa on enimmäkseen yli 1 MHz, käytetään niin sanottuja "AT-1 eikattuja" ki- 2 89 427 teitä. Aikaisemmin tunnetaan menetelmiä, joilla lämpötilavaihteluiden aiheuttamat taajuuspoikkeamat voidaan kompensoida. Tällainen menetelmä on esitetty ZVEI-julkaisussa, Schwing-quarze, ein unverzichtbares Bauelement in der Elektronik, Ta-gungsdokumentation Quartz-Symposium '85. Siinä kide kytketään termisesti lämpötilanmittaus laitteen lämpötila-anturiin. Analogisessa muodossa esiintyvät mittausarvot digitalisoidaan A/D-muuntimessa ja syötetään muistiin, johon kompensoinnissa tarvittavat jännitearvot on tallennettu digitaalisessa muodossa. Jokaiseen digitalisoituun mittausarvoon liittyy digitaalinen kompensointiarvo, joka johdetaan D/A-muunnoksen jälkeen analogisena kompensointi jännitteenä oskillaattorin jän-niteohjauetuloon ja se aikaansaa lämpötilan aiheuttamien taa-juuspoikkeamien korjauksen. Tällä digitaalisella kompensoin-timenetelmä1lä voidaan siten kompensoida lämpötilavaihtelujen aiheuttamat oskillaattorin taajuuspoikkeamat.
Tällä tavoin rakennettua oskillaattoria voidaan myös käyttää PLL-laitteessa. Tällöin on erityisen edullista korvata muisti muistilla varustetulla prosessori laitteella, koska kiteen lämpötilakompensoinnin lisäksi voidaan suorittaa oskillaattorin korjaus, joka on välttämätön molempien kellosignaalien taajuuspoikkeaman tai vaihepoikkeaman vuoksi.
Lisäksi on tunnettua, että jokaiseen A/D-muuntimen määräämään lämpötilaportaaeeen ei liitetä muistissa kompensointiarvoa.
o o
Valitulla lämpötila-alueella - esimerkiksi -20 ...+70 - va litulle lukumäärälle kidelämpötiloja tallennetaan vastaavat kompensointiarvot. Niiden kidelämpötilojen lukumäärä, joille on tallennettu kompensointiarvot, määräytyy esimerkiksi kiteen lämpötilariippuvuuskäyrän kaarevuuden mukaan, koska valittujen kidelämpötilojen välissä oleville sen hetkisille mitatuille arvoille kompensointiarvot lasketaan lineaarisella interpolaatiolla - lämpötilariippuvuuskäyrän voimakkaalla kaarevuudella tarvitaan enemmän valittuja kidelämpötiloja in-terpolointivirheen pitämiseksi pienenä. Tällöin on laskettava 3 89427 jokaiselle A/D-muuntimen määräämälle jänniteportaalle asianomainen väliarvo.
Keksinnön tehtävänä on toteuttaa menetelmä siten, että voidaan välttää sekä paljon muistipaikkoja vaativa kompensoin-tiarvojen tallentaminen kutakin A/D-muuntimen jänniteporrasta kohti että myös paljon tietokonetta käyttävä lineaarinen m-terpolaatio. Tehtävä ratkaistaan lähtien johdannossa selitetystä menetelmästä vaatimuksen 1 tunnusmerkkien avulla.
Keksinnön olennainen ajatus sisältyy siihen, että kideoskil-laattorin kide asetetaan lämmitys- tai jäähdytyslaitteen avulla jompaan kumpaan niistä kahdesta valitusta kidelämpöti-lasta, jotka ovat lähinnä ympäristön lämpötilaa. Tämän avulla saadaan aikaan, että vertailukellosignaa1 in kadotessa valituille kidelämpötiloille tallennettuja kompensointiarvoja voidaan käyttää suoraan ilman 1isalaskentoja tai interpolointeja ohjausjännitteen muodostamiseen jänniteohjatulle kideos-killaattorille. Keksinnön mukaisen menetelmän avulla käytetään hyväksi ihanteellisella tavalla sekä lämpötilakompen-sointimenetelman edut - kompensointiarvojen muodostaminen -että lämmitetyn oskillaattorin edut - kiteen pitäminen vakiona ennaltamäärätyssä lämpötilassa, mutta kuitenkin välttäen lämpötilakompensoinnin haitat - suuri muistin tarve kaikkien kompensointiarvojen tallentamiseksi tai huomattava tietokoneen kuormitus interpolointimenetelmässä - ja lämmitettävän kiteen haitat - toimintalämpötila-aluee1le lämmittämisen erittäin suuri energiankulutus.
Keksinnön vielä eräänä etuna on, että kideoski1laattor ia käyttöönotettaessa tarvitaan minimaalinen lämmitys- tai jääh-dytysaika kideoskillaattorin ohjaamiseksi lähimpään valittuun klde 1ämpotllaen, minkä ansiosta aikaväli, jonka aikana ki-deosk11laattor isää voi esiintyä suuria taajuuspoikkeamia, pysyy mahdollisimman pienenä.
4 89427
Lisäksi kideoskiliaattoria vaiheensäätöpi irissä käytettäessä kiteen lämpötilakompensoinnin suorittavien kompeneointlarvo-jen jännitearvot on pidettävä mahdollisimman pieninä, jotta voitaisiin korjata oskillaattorisignaalien mahdollisimman suuret taajuuspoikkeamat vertailukellosignaaleista. Tämän vuoksi edullisimmin valitaan kide, jossa ennalta määrätyn to iminta lämpötilan sisällä ei ylitetä vaadittua taajuuspoik-keamaa, ks. vaatimus 2. Yleensä nämä ovat 2-4 asteen ΆΤ-leikattuja' kiteitä.
Kiteiden nopean vanhenemisen vuoksi taajuusmuutoskäyrät muuttuvat huomattavasti, mikä tekee kompeneointiarvojen uudistamisen toivottavaksi. Keksinnön eräänä etuna on tällöin, että kompensointiarvot voidaan uudistaa valituille kidelämpöti-loille toiminnan aikana. Uusien kompeneointiarvojen saaminen edellyttää kahta toiminnan aikana usein esiintyvää tilaehtoa. Ensimmäinen näistä on vertailukellosignaalien esiintyminen ja toinen vertailukellon ja oskillaattorisignaalien vaiheaseman vastaavuus. Jos molemmat edellytykset ovat olemassa, jänni-teohjatun kideoski1laattorin digitalisoitu ohjausjännite edustaa sen hetkistä kompensointiarvoa sen hetkiselle valitulle kiteen lämpötilalle. Tämä saatu kompeneointiarvo tallennetaan sen hetkisenä kompensointiarvona, jota muutetaan vain kiteen vanhenemisen perusteella, siihen muistialueeseen, joka on asetettu vastaamaan sen hetkistä valittua kiteen lämpötilaa. Muuttuvan ympäristön lämpötilan vuoksi käytön aikana asetetaan erilaisia valittuja kiteen lämpötiloja, joille tällöin saadaan edellä mainituilla edellytyksillä sen hetkinen korjausarvo ja se tallennetaan muistiin.
Peltier-elementin avulla voidaan saada aikaan sekä lämmitys-että jäähdytysvaikutus. Jäähdytys- tai lämmitysvaikutus riippuu Peltier-elementin kautta kulkevan virran suunnasta ja intensiteetti virran voimakkuudesta. Tällaisen Peltier-elementin avulla voidaan asettaa se valittu kiteen lämpötila, joka on lähinnä kideoski1laa11or in ympäristön lämpötilaa. Tämä 5 89427 merkitsee eitä, että valittu kiteen lämpötila voidaan asettaa minimaalisella teholla, ts. lämmitys- tai jäähdytysteholla.
Lämmitys- ja jäähdytyslaitteen sijasta keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa myös yksinkertaisella lammityslait-teella. Lämmityslaitteena voidaan käyttää esimerkiksi transistoria. Lämmityslaitetta käytettäessä prosessori laitteen on ohjattava lämmityslaitetta lämpötilanmittauslaitteen avulla siten, että kide on ympäristön lämpötilaan nähden seuraavaksi korkeammassa valitussa lämpötilassa - patenttivaatimus 5. Tämä suoritusmuoto voidaan tosin toteuttaa pienemmillä kustannuksilla, mutta se aiheuttaa kuitenkin keskimäärin hieman suuremman tehonkulutuksen, jota kuitenkin voidaan puolestaan alentaa suurentamalla valittujen kidelämpötilojen lukumäärää.
Keksinnön vielä eräänä merkittävänä etuna on kiteen kompen-sointiarvojen yksinkertainen saanti ensimmäisellä kerralla. Kide asetetaan tällöin lämmitys- tai jäähdytyslaitteen - joka on toteutettu Peltier-elementtinä - avulla valittuun - tar-koituksenmukaisimmin aluksi korkeimpaan tai alhaisimpaan -kidelämpötilaan. Valitun kidelämpötilan saavuttamisen jälkeen tarkasti vakiona pysyviä vertailuke1loeignaaleja verrataan kideoeki1laattor in signaaleihin. Kideoskillaattorin ohjaus-jannitettä muutetaan tällöin niin kauan, kunnes vertailukel-losignaalien ja oski1laattor isignaa1 ien taajuus on sama. Viimeksi saavutettu kideoskillaattorin ohjausjännite edustaa asianomaista kompensointiarvoa valitulle kidelämpötilalle. Tämä kompensointiarvo tallennetaan prosessorilaitteen valittuun kidelämpötilaan liittyvään muistialueeseen. Tämä toimitus suoritetaan vastaavasti muille valituille kidelämpöti-loille - patenttivaatimus 6. Jos käytetyn Peltier-elementin lämmitys- tai jäähdytysvaikutus ei riitä, voidaan kytkeä termisesti sarjaan toinen suuritehoinen Peltier-elementti. Kiteen suoralla lämmityksellä tai jäähdytyksellä saadaan olosuhteet, jotka ovat oskillaattorin myöhemmän käytön aikana esiintyvien mukaiset. Lisäksi vältetään kalliin sääkaapin 6 89427 käyttäminen, jolla kideoekillaattoria lämmitetään tai jäähdytetään ulkopuolelta, minkä avulla saadaan toimintaolosuhteet, joiden lämmönkehitys ja -jakautuma eivät vastaa tarkasti myöhempiä käyttöolosuhteita.
Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa piirustuksien avulla. Niissä esittää kuvio 1 kaaviota, jossa on esitetty "AT-leikattujen" kiteiden taajuuden lämpötilariippuvuus, ja kuvio 2 vaiheensäätöpiirin lohkokaaviokuvaa.
Kuviossa 1 on esitetty useita "AT-leikattujen" kiteiden läm-pötilavaihtelukäyriä TG. Lämpötilavaihtelukäyrät TG on esitetty X/Y-koordinaattijärjestelmässä, jossa X-akselilla on o esitetty kiteen lämpötilavaihtelut T Celsius-asteina C ja Y- akselilla kiteen taajuuspoikkeamat Δ F kiteen nimellistaajuu- deeta F yksikkönä PPM (parts per million). Suoritusesimerkis- o o eä käyttölämpötila-alueeksi BT oletetaan -20 C...+70 C. Kun kidettä käytetään vaiheensäätöpiirissä, on valittava kide, jonka maksimaalinen taajuuspoikkeama Δ F ennältamääräty1lä käyttölämpötila-alueella BT on pienin. Kuten kuviosta 1 ilmenee, 2 asteen 'AT-leikatun' kiteen lämpötilamuutoekäyrä TG on lähinnä vaadittuja ehtoja. Lisäksi suoritusesimerkissä oletetaan, että valitut kidelämpötilat AQT on jaettu tasaises-o ti 5 C-portain käyttölämpötila-alueen BT yli. Siten saadaan 90 tallennettavaa kompensointiarvoa.
Kuviossa 2 esitetyssä jänniteohjatussa kideoski1laattorissa VCXO on kuvion 1 mukaisesti valittu kide. Tämä jänniteohjattu oskillaattori VCXO käsittää esimerkiksi integroidun oskil-laattoripiirin, valitun kiteen sekä vetopiirin, jolla oskillaattorin taajuutta voidaan säätää ennaltamäärätyissä rajoissa. Kun vetopiiri on toteutettu pääasiassa kapasitanssidio-deilla, taajuuden muutos saadaan aikaan muuttamalla tasajän-nitettä, joka tuodaan jänniteohjatun kideoskillaattorin VCXO jännitetuloon SE. Jänniteohjattu kideoski1laattori VCXO - jo- 7 89427 ta seuraavaeaa kutsutaan oskillaattoriksi VCXO - on sijoitettu yhdessä lämpötila-anturin TS kanssa meta11ikoteloon G. Tämän metal1ikotelon G yhdelle ulkosivulle on sijoitettu Pel-tier-elementti PE muotosovitetusti. Meta 11ikotelon G muut ulkosivut on varustettu lämpöeristyksellä metal1ikotelon lämmön
tai kylmän po i s sä t e i 1 emi sen estämiseksi. Peltier-elementm PE
o lämpö- tai jäähdytysteho on mitoitettu valituista 5 C kide- lämpötilaportaista lähtien siten, että metal1ikoteloon G βίο kaansaadaan i3 C suuruinen make imilämpötilaero ympäristön lämpötilaan nähden. Sekä oskillaattorin VCXO ohjaustulo SE että lämpötila-anturien TS lähdöt on yhdistetty analogia-digitaali-muunnoelaitteeseen D/A. Siinä lämpötila-anturilta TS tulevat analogiset lämpötilanmittaussignaa1it te muunnetaan digitaalisiksi lämpötllamittaussignaaleiksi dts ja syötetään tätä varten olevaan proseseorilaitteen PZE tuloon El. Toisessa analogia-digitaali-muunnoslaitteesea D/A muunnetaan pros ess orilaitteessä PZE digitalisoidut jänniteeignaa1it ds analogisiksi jännitesignaaleiksi ja ne syötetään oskillaattorin VCXO ohjauejännitetuloon SE. Peltier-elementin PE sähköiset lähdöt on syötetty samoin prosessori laitteeseen PZE yhdistettyyn sovituslaitteeseen AP. Siinä prosessorilaitteelta PZE tulevat digitaaliset ohjaussignaalit es muunnetaan analogisiksi virroiksi i ja sen mukaan, onko aikaansaatava lämmitys- vai jäähdytysvaikutus, asetetaan virran suunta ja intensiteetti vastaavalla virranvoimakkuudella.
Oskillaattorin VCXO lähdöstä A annetut oeki1laattorιsignaa1ιt os syötetään ensimmäisen jakajalaitteen Tl kautta vaihevertai-lulaitteen PVE ensimmäiseen tuloon El. Toisen jakajalaitteen T2 välityksellä syötetään vertailukellosignaalit rs vaihever-tailulaitteen PVE toiseen tuloon E2. Vertailukellosignaalit rs johdetaan esimerkiksi siirtolaitteen vastaanotetusta informaatiosta ja regeneroidaan. Vaihevertailulaitteessä PVE verrataan vertailuke1losignaa1ien rs ja oski1laattorisignaa-lien os vaihetta keskenään. Vertaιlutulos johdetaan vastaavasti järjestetyn yhteyden kautta proseseorilaitteen PZE toi- θ 39427 seen tuloon E2 . Mikroprosessorina toteutettuun prosessori-laitteeseen PZE liittyy käyttöjärjestelmäohjelman tallentamiseksi PROM (Programmable Read Only Memory) ja tietojen ja käyttäjäohjelmien tallentamiseksi RAM (Random Access Memory). Molemmat muistit PROM, RAM on yhdistetty ohjaus-, osoite-ja tietojohtimista muodostuvan väyläjärjestelmän B välityksellä prosessorilaittesseen PZE. Prosessorilaite PZE voi olla toteutettu esimerkiksi Siemens-mikroprosessor1järjestelmän Θ051 avulla. Tämän mikroprosessorijärjestelmän Θ051 ydinyksi-kön muodostaa 8-bitin yhden sirun mikrotietokone 8051. Tähän mikroprosessoriin on integroitu keskusyksikön (CPU Central Processing Unit) lisäksi kellogeneraattori, syöttö-/tulostus-laite sekä RAM-muisti. Sovituslaite AP ja molemmat analogia-digitaalimuunninlaitteet D/A on yhdistetty prosessorilaittee-seen PZE ei-esitetyn syöttö-/tulostuslaitteen välityksellä.
Ana logia-digitaa 1imuunnoslaitteessä analoginen informaatio muunnetaan esimerkiksi 12-bitin levyiseksi digitaaliseksi informaatioksi. Analogia-digitaal imuunnos.laitteet on siten yhdistetty prosessorilaitteeseen PZE 12 johtimen välityksellä. Kun prosessorilaitteen PZE syöttö-/tuloetuslaitteesea ei ole yhtä monta liitäntää, 12 johdinta liitetään ei esitetyn, prosessori laitteen PZE ohjaaman multiplekserilaitteen välityksellä eyöttö-/'tulostuelaitteen 12 tuloon. Jotta prosessori-laitteen PZE kanssa voitaisiin kommunikoida ulkoisen päätteen välityksellä, prosessori voi olla varustettu V.24-1iitännällä. Tällöin määrätyt syöttö-/tulostuslaitteen tulot vast, lähdöt määritellään V.24-1iitäntäjohtimiksi ja johdetaan sovitus-laitteiden, jotka muuntavat sisäiset TTL-signaalit V.24-mu-kaisiksi signaaleiksi, välityksellä ulkoiseen V.24-pietoke-liittimeen. V.24-1iikenneproseduurin toteuttamiseksi sekä tietojen - vastaanotettujen samoin lähetettävien tietojen -valmistamiseksi on käytettävä sopivaa ohjelmaa - jollainen on jo toteutettu tällaisille mikroprosessorijärjesteImi 1le.
9 89427
Ensimmäisen ja toisen jakajalaitteen Tl, T2 ja vaihevertailu-laitteen PVE avulla verrataan vertailukel1 osignaa1ien rs ja osk11laattor isignaa1ien os vaiheita ja vertailun tulos siirretään tieto- ja ohjausjohtimieta muodostuvan järjeetelmävay-län B välityksellä prosessori laitteelle PZE. Periaatteessa ensimmäisen ja toisen jakajalaitteen Tl, T2 ja vaihevertailu-laitteen PVE avulla määrätään laitteistomuotoisesti vaihe-poikkeaman suuruus ja se siirretään prosessorilaitteelle PZE määrättynä ajankohtana - joka ilmoitetaan KESKEYTYS-tulon kautta mikroprosessorijärjestelmälle PZE. Prosessorilaitteee-sa PZE muodostetaan PI-eäätöelimen toteuttavan ohjelman avulla vaihepoikkeamasta riippuen digitaalinen säätösignaali -joka edustaa kompensointisignaalia - ja se johdetaan digitaa-1i-analogiamuunnoslaitteen välityksellä oskillaattorin VCXO jännitetuloon SE. Tämä säätöeignaali mitoitetaan siten, että saadaan samavaiheisuus vertailukellosignaalien rs ja oskil-laattorisignaalien os välille. Säätöeignaali tallennetaan samanaikaisesti valittuun kidelämpötilaan liittyvään muistin alueeseen kompensointiarvona ja sitä käytetään vertailukello-signaalin kadotessa vastaavalla valitulla kidelämpötila 1la oskillaattorin VCXO suoraan ohjaukseen.
Lämpötila-anturin TS avulla - joka on toteutettu esimerkiksi puo1ijohdelämpötila-anturi1la ja analogisella sovituspiiri1-la - mitataan lämpötila metal1ikotelon G sisällä ja se syötetään analogia-digitaalimuunnoelaitteen A/D-välityksellä prosessori la i tteel le PZE. Oski1laattoria VCXO käyttöönotettaessa oskillaattorin lämpötila vastaa vaiheensäätöpiirin ympäristön o lämpötilaa. Olkoon tämä esimerkiksi +22 C. Valittujen kide- lämpötilojen - jotka edellä esitetyn mukaisesti on määritel-o ty 5 C-portain käyttölämpötila-alueen sisällä - perusteella o valittu kidelämpötila +20 C on lähinnä sen hetkistä mitattua lämpötilaa. Prosessorilaite PZE ohjaa yhdessä sovituslaitteen AP kanssa Peltier-elementtiä PE siten, että saadaan jäähdy- tysvaikutus. Oskillaattoria VCXO jäähdytetään niin kauan, o kunnes valittu kidelämpötila +20 C saavutetaan. Asetettu, va- 10 89 42 7 littu kidelämpötila pidetään Pe 11ier-e1ementin PE sopivalla ohjauksella vakiona mm kauan kuin ei ylitetä Peltier- elementin PE kautta kulkevan virran sallittua voimakkuutta, joka osoittaa ympäristön lämpötilan nousemisen tai laskemisen.
o
Jos ympäristön lämpötila nousee esimerkiksi arvoon +24 C, o oskillaattorin VCXO sisältävää koteloa G on jäähdytettävä 4 C. Tämä merkitsee sitä, että Peltier-elementin PE kautta kulkevan virran voimakkuus ylittää sallitun virranvoimakkuuden, o jolla kotelo G lämpenee tai jäähtyy enintään +3 C sen hetkisestä valitusta kidelämpötilasta lähtien. Sallitun virranvoimakkuuden ylittymisen vuoksi Peltier-elementtiä PE ohjataan tällöin kotelon G jäähdyttämiseksi siten, että asetetaan o seuraavaksi ylempi valittu kidelämpötila 25 C. Tämän vaikutuksesta Peltier-elementin PE kautta kulkeva virranvoimakkuus putoaa jälleen sallitun virranvoimakkuusalueen sisällä olevan arvon alapuolelle. Tämä menetelmä oskillaattorin lämpötila-säätämiseksi on esimerkiksi tallennettu käyttäjäohjelmana prosessorilaitteeseen PZE. Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaadaan tällöin, että ympäristön lämpötilan ja valitun kidelämpötilan välinen lämpötilaero on mahdollisimman pieni ja valittuja kidelämpötiloja varten tallennettuja kompensoin-tiarvoja voidaan käyttää suoraan vertailukellosignaalien rs kadotessa oskillaattorin VCXO ohjausinformaation muodostamiseen. Tämä ohjausinformaatio de edustaa digitalisoituja jän-mtearvoja, jotka digitaa 1 ianalogiamuunninlaitteessä suoritetun D/A-muuntamisen jälkeen syötetään oskillaattorille VCXO.
Seuraava taulukko sisältää esimerkkeinä vaiheensäätöpiirin yksityisten järjestelmäkomponenttien toteutusmahdollisuuksia:
Prosessori järjestelmä PZE Yhden sirun Siemens-mikroprosesso- ri Θ051 ja reset-piiri TL7705, tie-toväyläohjäin 74ALS 373 ja osoite-väyläohjain 74ALS 245, jotka ovat Advanced Low Power Schottky-piire- jä 11 89427
Kideoskillaattorι VCXO 16,384MHz KVG (Krletallverarbeit- (siaältää kiteen) ung Neckarbiechofaheim GmbH)
Lämpöt ilanmi 11auela i te TS Lämpötila-anturi AD590 ja instrumentti vahvistin AD524 (Intersil) Digitaali-analogiamuunnin- AD574 ja AD667 (Intersil) laitteet A/D
Vaihevertailulaite PVE 74ALS374 (D-rekisterι)
Jakaja lai11eet Tl, T2 74ALS160 ja 74ALS161 (binaari- vast. dekadilaskuri) V.24-liitäntäykeiköt SN74188 ja SN75189 (Siemens)
Claims (6)
1. Menetelmä jänniteohjatun kideoakillaattorin lämpöti-lakompensoimiseksi vaiheenaäätöpiiriaeä, jossa kideoskillaat-torin digitaalisten lähtösignaalien vaihetta verrataan digitaalisiin vertailukellosignaaleihin ja syötetään muistilla varustettuun proseesorilaitteeseen, jossa vaihevertailutulok-sista riippuen muodostetaan digitaaliset jännitesignaalit ja ne syötetään digitaali-analogiamuunnoksen jälkeen kideoskil-laattorin ohjaustuloon tarkoituksena oskillaattorin vaihe- ja taajuussynkronointi taajuuskellosignaaleihin, ja kiteen sen hetkisen lämpötilan antavasta lämpötilanmittaus laitteesta syötetään digitaaliset mittaussignaalit proeessorilaitteelle, jonka muistiin on tallennettu valituille kidelämpötiloi1le digitalisoidut kompensointiarvot ja vertailuke1losignaa1ien kadotessa digitaaliset jännitesignaalit muodostetaan sen hetkisestä mitatusta kiteen lämpötilasta riippuen valittujen tallennettujen kompensointiarvojen avulla, tunnettu siitä, että jänniteohjattuun kideoakillaattoriin (VCXO) on liitetty kiteen lämpötilaan vaikuttava lämmitys- tai jäähdytyslaite (PE) ja proeessorilaite (PZE) ohjaa lämpötilanmittauslaitteen (TS) avulla lämmitys- tai jäähdytyslaitetta <PE) siten, että kiteellä on ympäristön lämpötilaa lähinnä oleva ennalta määrätty lämpötila.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kide on toteutettu siten, että sen maksimaalinen taajuuspoikkeama ( Δ F) valitun käyttölämpötila-alueen (BT) sisällä ei ylitä vaadittua arvoa.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vertailukellosignaalin (rs) esiintyessä vaiheen-saatopiirin toiminnan aikana määrätään kompensointiarvot ja tallennetaan sen hetkisinä kompensointiarvoina kulloiseenkin ennalta määrättyyn kidelämpötilaan liittyvään prosessorin muistialueeseen. 13 89427
4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpö111 a 1 aite (PE) on toteutettu Pe 1tier-e1ementin (PF) avulla, jolloin virran suunta määrää jäähdyt ye ta i lämmitysvaikutuksen ja virran voimak kuu o n'idrn in*· ms i * »et in .
5. Patenttivaatimuksen 1 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmitys· tai jäähdytyslaite <PE> on to teutct tu 1 ämmi ty e. 1 a i t.teena ja että prosessori laite (P7.F) ohjaa lämpötilanmittauslaitteen (TS) avulla lämmitys laitetta siten, että kide on ennaltamäärätyssä, ympäristön lämpötila» lähinnä ylemmässä lämpötilossa. S. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiteen kompcnsointiarvojen saamiseksi ensimmäisen kerran va i heensä ä t. op i i r i 11 e syötetään tarkasti vakiona pysyvät vertailukel1osignaalit (rs), että kiteen lämpötila asetetaan lämmitys- tai jäähdytyslaitteen (PE) ulkoisella ohjauksella ennä 1tamäärättyihin kidelämpötilaportaisi in, jolloin saadut ki deoak i 1.1 aa t tor i oh jana iänni tt.aet edustavat '"· kompensointiarvoja asianomaisille ennalta määrätyille kide Jämpdt i laportai lie, ja että kompensoint i a rvot. tallennetaan ennalta määrättyihin kidelämpötiloihin liittyviin muisti-. a 1 ueisnn . 7. laite patenttivaatimuksen 1, 7, 3 tai 5 mukaisen me netelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että jänniteoh-jattu kideoski11 aattori (VCXO) , Pe 111 e r-e 1 ement. t i (PE) ja • · \·’ lämpöt i la - antur i (TS) on sijoitettu lämpöer istettyyn koteloon : : * (G) ja k i deosk i 1 1 aat tor in (VCXO) jänni t.eoh jaustu 1 o (SSRl on yhdistetty ana 1ogia/digitaa 1imuunnoslai11e iden (D/A) ja Pci t i e r - e 1 emen 11.1 (PE) sovi tus 1 a 1 1.1. een (AP) välityksellä proaes-s orila111eeseen (PZE) ja että kideoski1laattorilähtö (A) on syötetty ensimmäisen jakaja Is i t.t.een (T1) ja ve r t. a i luk e 1 1 os i g-: ·naali (rs) toisen jako ja lait toon (T2) kautta prosessori lait teeseen (P7F) yhdistettyyn vaihevertai1u1 ai11eeseen (PV). m 89427 Pat, ontkrav
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3732627 | 1987-09-28 | ||
| DE3732627 | 1987-09-28 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI884429A0 FI884429A0 (fi) | 1988-09-27 |
| FI884429A FI884429A (fi) | 1989-03-29 |
| FI89427B true FI89427B (fi) | 1993-06-15 |
| FI89427C FI89427C (fi) | 1993-09-27 |
Family
ID=6337037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI884429A FI89427C (fi) | 1987-09-28 | 1988-09-27 | Foerfarande foer temperaturkompensering av en spaenningsstyrd kristalloscillator i en fasregleringskrets |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4893097A (fi) |
| EP (1) | EP0310863B1 (fi) |
| AT (1) | ATE77185T1 (fi) |
| DE (1) | DE3871893D1 (fi) |
| ES (1) | ES2031976T3 (fi) |
| FI (1) | FI89427C (fi) |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI90383C (fi) * | 1992-03-09 | 1994-01-25 | Nokia Mobile Phones Ltd | Menetelmä radiopuhelimen referenssitaajuuden stabiloimiseksi |
| DE4209843A1 (de) * | 1992-03-26 | 1993-11-18 | Telefunken Microelectron | Temperaturkompensierte Oszillatoranordnung |
| IL102051A (en) * | 1992-05-29 | 1996-05-14 | Tadiran Ltd | Vehicle location unit |
| CA2127809A1 (en) * | 1992-11-13 | 1994-05-26 | Kenneth L. Jones | High temperature stabilized time base |
| DE4302529C2 (de) * | 1993-01-29 | 1994-03-31 | Siemens Ag | Temperaturstabilisierte Oszillatorschaltung mit extern beeinflußbaren Heizelementen |
| DE4302542A1 (de) * | 1993-01-29 | 1994-08-04 | Siemens Ag | Oszillatorschaltung mit einem die schwingquarzindividuellen Kenninformationen speichernden Speicher |
| FI96075C (fi) * | 1993-05-14 | 1996-04-25 | Nokia Telecommunications Oy | Menetelmä radiolähettimen käynnistämiseksi ja radiolähetin |
| US7216064B1 (en) | 1993-09-21 | 2007-05-08 | Intel Corporation | Method and apparatus for programmable thermal sensor for an integrated circuit |
| US5719782A (en) * | 1993-10-22 | 1998-02-17 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Frequency measuring apparatus and frequency measuring method |
| US5576666A (en) * | 1993-11-12 | 1996-11-19 | Nippondenso Technical Center Usa, Inc. | Fractional-N frequency synthesizer with temperature compensation |
| US5634205A (en) * | 1994-04-19 | 1997-05-27 | Uniden Corporation | Radio equipment based on AFC system with temperature detection and method of automatic frequency control |
| FI98258C (fi) * | 1994-06-07 | 1997-05-12 | Nokia Telecommunications Oy | Menetelmä vaihelukitun silmukan ohjaamiseksi ja vaihelukittu silmukka |
| US5771180A (en) * | 1994-09-30 | 1998-06-23 | Apple Computer, Inc. | Real time clock and method for providing same |
| JP3186500B2 (ja) * | 1995-03-29 | 2001-07-11 | 三菱電機株式会社 | 無線装置及び無線装置の調整方法 |
| US6075979A (en) * | 1996-03-20 | 2000-06-13 | U.S. Philips Corporation | Radio receivers |
| US5659270A (en) * | 1996-05-16 | 1997-08-19 | Motorola, Inc. | Apparatus and method for a temperature-controlled frequency source using a programmable IC |
| US6362700B1 (en) * | 1997-10-31 | 2002-03-26 | Cts Corporation | Temperature controlled compensated oscillator |
| US6166608A (en) * | 1998-10-21 | 2000-12-26 | Symmetricom, Inc. | Thermo-electric cooled oven controlled crystal oscillator |
| US6363490B1 (en) * | 1999-03-30 | 2002-03-26 | Intel Corporation | Method and apparatus for monitoring the temperature of a processor |
| DE69908355T2 (de) * | 1999-09-22 | 2004-04-08 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Schaltung zur Temperaturkompensation für aufeinander abgestimmte Quarze |
| GB2360404B (en) | 2000-03-17 | 2004-03-10 | Ericsson Telefon Ab L M | Electronic circuit |
| US20010053176A1 (en) * | 2000-03-31 | 2001-12-20 | Fry Terry L. | Method and apparatus for characterizing and adjusting a crystal oscillator for use in a spread spectrum, frequency hopping transceiver |
| US6483371B1 (en) | 2000-10-02 | 2002-11-19 | Northrop Grumman Corporation | Universal temperature compensation application specific integrated circuit |
| US6784756B2 (en) * | 2001-12-21 | 2004-08-31 | Corning Incorporated | On-board processor compensated oven controlled crystal oscillator |
| US6816018B1 (en) * | 2002-07-19 | 2004-11-09 | 3Com Corporation | System and method for partitioning a system timing reference among multiple circuit boards |
| US7042301B2 (en) * | 2002-10-15 | 2006-05-09 | Marvell International Ltd. | Crystal oscillator emulator |
| US7791424B2 (en) * | 2002-10-15 | 2010-09-07 | Marvell World Trade Ltd. | Crystal oscillator emulator |
| US20060267194A1 (en) | 2002-10-15 | 2006-11-30 | Sehat Sutardja | Integrated circuit package with air gap |
| US7148763B2 (en) * | 2002-10-15 | 2006-12-12 | Marvell World Trade Ltd. | Integrated circuit including processor and crystal oscillator emulator |
| US7768360B2 (en) * | 2002-10-15 | 2010-08-03 | Marvell World Trade Ltd. | Crystal oscillator emulator |
| US20060113639A1 (en) * | 2002-10-15 | 2006-06-01 | Sehat Sutardja | Integrated circuit including silicon wafer with annealed glass paste |
| US7760039B2 (en) * | 2002-10-15 | 2010-07-20 | Marvell World Trade Ltd. | Crystal oscillator emulator |
| US7519847B2 (en) * | 2005-06-06 | 2009-04-14 | Dell Products L.P. | System and method for information handling system clock source insitu diagnostics |
| US7852098B2 (en) * | 2005-08-01 | 2010-12-14 | Marvell World Trade Ltd. | On-die heating circuit and control loop for rapid heating of the die |
| US7872542B2 (en) * | 2005-08-01 | 2011-01-18 | Marvell World Trade Ltd. | Variable capacitance with delay lock loop |
| US7375597B2 (en) | 2005-08-01 | 2008-05-20 | Marvell World Trade Ltd. | Low-noise fine-frequency tuning |
| US8710938B2 (en) * | 2011-08-03 | 2014-04-29 | Blackberry Limited | Electronic device including predicted frequency error estimation of a voltage controlled oscillator and related methods |
| WO2013066939A1 (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | Itron, Inc. | Temperature compensated frequency adjustment in a meter reading endpoint |
| US10171090B2 (en) * | 2015-03-27 | 2019-01-01 | Seiko Epson Corporation | Oscillator, electronic apparatus, and moving object |
| CN108345352B (zh) | 2017-01-24 | 2024-03-05 | 精工爱普生株式会社 | 电路装置、振荡器件、物理量测定装置、电子设备以及移动体 |
| JP6972562B2 (ja) * | 2017-01-24 | 2021-11-24 | セイコーエプソン株式会社 | 回路装置、発振デバイス、物理量測定装置、電子機器及び移動体 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3409841A (en) * | 1967-02-09 | 1968-11-05 | Motorola Inc | Method of temperature compensating a crystal oscillator |
| US3465127A (en) * | 1967-10-09 | 1969-09-02 | Collins Radio Co | Frequency controlled oven |
| US4479096A (en) * | 1981-07-20 | 1984-10-23 | Rockwell International Corporation | Voltage variable crystal controlled oscillator |
| US4513259A (en) * | 1982-12-23 | 1985-04-23 | Rockwell International Corporation | Closed loop temperature compensated frequency reference |
| JPS60107117A (ja) * | 1983-11-15 | 1985-06-12 | Omron Tateisi Electronics Co | 恒温装置 |
| JPS60149223A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-08-06 | Yaesu Musen Co Ltd | 温度−周波数特性補正方法 |
| US4593258A (en) * | 1985-02-13 | 1986-06-03 | Gerald Block | Energy conserving apparatus for regulating temperature of monitored device |
-
1988
- 1988-09-21 DE DE8888115486T patent/DE3871893D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-09-21 AT AT88115486T patent/ATE77185T1/de active
- 1988-09-21 ES ES198888115486T patent/ES2031976T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-21 EP EP88115486A patent/EP0310863B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-27 FI FI884429A patent/FI89427C/fi not_active IP Right Cessation
- 1988-09-28 US US07/250,708 patent/US4893097A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI884429A0 (fi) | 1988-09-27 |
| FI89427C (fi) | 1993-09-27 |
| FI884429A (fi) | 1989-03-29 |
| EP0310863A2 (de) | 1989-04-12 |
| EP0310863B1 (de) | 1992-06-10 |
| DE3871893D1 (de) | 1992-07-16 |
| EP0310863A3 (en) | 1989-05-10 |
| US4893097A (en) | 1990-01-09 |
| ATE77185T1 (de) | 1992-06-15 |
| ES2031976T3 (es) | 1993-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI89427B (fi) | Foerfarande foer temperaturkompensering av en spaenningsstyrd kristalloscillator i en fasregleringskrets | |
| CA1104664A (en) | Quartz crystal oscillator | |
| CA2341316A1 (en) | Digital indirectly compensated crystal oscillators | |
| AU2019285968A1 (en) | Time synchronization device, electronic device, time synchronization system and time synchronization method | |
| CN101924552B (zh) | Pll电路 | |
| CA2324906A1 (en) | An arrangement for generating first and second alternating signals | |
| US20180269881A1 (en) | Signal processing system and method thereof | |
| US9838023B2 (en) | Slow-clock calibration method and unit, clock circuit, and mobile communication terminal | |
| US6577201B2 (en) | Precision oven-controlled crystal oscillator | |
| US8909164B2 (en) | Frequency offset correction | |
| CN114902562A (zh) | 使用普通振荡器生成温度稳定的时钟的电路和方法 | |
| CN113114108A (zh) | 一种估计晶振频率的方法 | |
| GB2335554A (en) | Radio synchronisation system | |
| CN117311130A (zh) | 一种基于fpga与恒温晶振的同步守时模块 | |
| US20110304402A1 (en) | Device and method for locking and calibrating frequency | |
| JP4824801B2 (ja) | デジタル位相同期回路 | |
| JPH098551A (ja) | 高安定発振回路 | |
| CN110474607B (zh) | 可空间应用的补偿型石英晶体振荡器及补偿方法 | |
| JP6286962B2 (ja) | 出力信号発生装置 | |
| JP2001257531A (ja) | 水晶発振器 | |
| CN103117704A (zh) | 双槽恒温晶体振荡器 | |
| JP7333705B2 (ja) | 回路システム | |
| CN117614390A (zh) | 温补振荡器 | |
| JPH1093428A (ja) | ディジタル温度補償発振器およびその温度補償データ作成システム回路および温度補償データ作成治具回路および温度補償データ作成用作業設備 | |
| KR100287946B1 (ko) | 타이밍/주파수 공급기의 클럭동기 장치 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT |