[发明专利]晶体振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及石英晶体振荡器，所述石英晶体振荡器包石英晶体单元和IC(集成电路)芯片，所述IC芯片在一个部件中集成了使用晶体单元的振荡器电路，更具体地，本发明涉及具有改进的振荡频率稳定性的晶体振荡器。

背景技术

通过将晶体单元和集成了使用所述晶体单元的振荡器电路的IC芯片组合到单独的封装部件中而配置的晶体振荡器可以容易地采用表面安装(surface mount)结构，并且作为频率和时间的基准源而广泛地并入例如以移动电话为代表的移动电子设备中。

在晶体振荡器中，IC芯片中集成的电路不局限于振荡器电路。相反，例如可以将诸如温度补偿电路之类的电路集成到IC芯片中。温度补偿电路对晶体单元的温度-频率特性进行补偿，并且允许与环境温度无关地获得恒定的振荡频率。能够通过在IC芯片中集成温度补偿电路而高度精确地维持振荡频率的晶体振荡器称作温度补偿晶体振荡器(TCXO，temperature compensated crystal oscillator)。

图1示出了TCXO的电路配置的示例。

图中所示的TCXO包括晶体单元10和IC芯片20，IC芯片20包括使用晶体单元10的振荡器电路。例如，使用AT切割(AT-cut)石英晶体坯(blank)的晶体单元可以被用作晶体单元10。IC芯片20包括：恒压电路21，从外部向恒压电路21供应电源电压，恒压电路21进而向IC芯片20中的每一个电路供应经调节(regulated)的内部电源电压；振荡器电路22，与晶体单元10相连；频率控制器23，从外部向频率控制器23供应自动频率控制(AFC)信号，频率控制器23产生频率控制信号，并且将该频率控制信号提供给振荡器电路22；温度传感器24，测量温度；温度补偿电路25，根据温度传感器24的温度测量结果来产生用于对晶体单元10的温度-频率特性进行补偿的温度补偿信号，并将该温度补偿信号提供给振荡器电路22；非易失性存储器26，存储用于产生温度补偿信号的数据；以及输出缓冲器27和28，对来自振荡器电路22的振荡输出进行放大，并且以模拟信号的形式将该振荡输出提供给外部电路。输出缓冲器27和28并联设置。输出缓冲器28能够根据从外部提供的使能信号来接通和关断。考虑到将TCXO合并到具有无线通信功能的电子设备中的情况，来自输出缓冲器27的连续振荡输出信号被用作无线通信部分中的PLL(锁相环)合成器(synthesizer)电路的基准信号，并且还被用作用于系统控制的DSP(数字信号处理器)和CPU(中央处理单元)的时钟。另一方面，输出缓冲器28与用于PLL电路的间歇操作信号(intermittent operation signal)相链接，并且允许对输出的接通/关断控制。例如，将来自输出缓冲器28的振荡输出信号提供给在待机期间无需操作的电路。通过这样允许对来自输出缓冲器28的输出的接通/关断控制，便于减小具有晶体振荡器的电子设备在待机期间的功耗。

除了IC芯片20中的以上电路布置之外，IC芯片20还包括：电源端子VDD，向电源端子VDD提供电源电压；接地端子GND；晶体连接端子对X1和X2，与晶体单元10电连接；输入端子AFC，向输入端子AFC提供自动频率控制信号；使能端子EN，向使能端子EN提供使能信号；以及两个输出端子OUT1和OUT2，在输出端子OUT1和OUT2处出现来自相应输出缓冲器27和28的振荡输出信号。包括反相放大器的Colpitts振荡器电路广泛地用作振荡器电路22。晶体连接端子X1从放大器的输入侧被电学地抽出，晶体连接端子X2从放大器的输出侧被电学地抽出。因此，随同振荡器电路22的操作，如图1所示，在各个晶体连接端子X1和X2处出现的振荡频率信号分量的相位彼此相反。反相放大器和非反相放大器均可用作输出缓冲器27和28。然而如图1所示，在采用非反相放大器作为输出缓冲器27和28的情况下，输出端子OUT1和OUT2处的信号相位与晶体连接端子X2处的信号相位相同。