[发明专利]一种估计晶振频率的方法

说明书

本发明涉及一种估计晶振频率的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1)工厂生产中，对每一个器件，将缺省的温度频率特性曲线存入非易失性内存里；步骤2)工厂生产中，对每一个器件，测量晶振在一个温度下的频偏，存入非易失性内存里；步骤3)器件第一次使用时，将查找表里的频偏进行更新；步骤4)器件读取温度，用更新后的查找表来估计当前晶振的频率；步骤5)功能模块运行，根据功能模块的输出来更新查找表。使用此方法，器件能达到和使用TCXO同样的频偏范围性能，能够在很多产品中使用。

技术领域

本发明涉及一种方法，具体涉及一种估计晶振频率的方法，属于电子设备和器件技术领域。

背景技术

所有的电子设备和器件都需要时钟源，进而产生各种时钟信号，数字电路需要时钟信号进行驱动，射频和模拟电路也需要高频时钟信号进行各种信号处理，例如将高频输入信号做混频处理，得到低频信号，便于后续的数字化以及数字信号处理。

普通电子设备一般选用这两种时钟源之一：晶振(XO)和温度补偿晶振(TCXO)。第一种是晶振(XO)，由晶体和震荡电路组成，其输出频率随温度变化很大，一般的温度频率特性曲线见图1所示。为了能够输出稳定的频率，温度补偿晶振(TCXO)应运而生。TCXO在XO的基础上，内置了温度补偿芯片，能够调整输出频率在一个很小的范围(一般能在标称频率+/-5ppm或者更好)。”ppm”指的是”parts per million”,即1e-6。例如，对于38.4MHz,1ppm就是38.4MHz*1e-6＝38.4Hz。本文档中，“偏差”的单位是ppm。一般消费电子产品选用的TCXO或者XO支持的温度范围是-30C到85C。

TCXO的价格相对较贵，对于设备成本有较大影响，并偶尔会有供货困难的问题。晶振(XO)成本很低，而且供应商众多，供货充足。由于这些原因，电子设备厂商有很强的意愿使用XO而不用TCXO。然而，在一些对频率偏差要求很严的应用中(例如GNSS导航定位接收机)，XO不满足要求，这是由于晶振频率偏差随温度变化幅度很大会导致GNSS定位时间过长而不可用。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种估计晶振频率的方法，该方案能够使XO应用在更广泛的电子产品中(例如GNSS接收机)，对XO的频率进行估计，并能够在任意温度的时候，都能够使用XO。使用此方法，器件能达到和使用TCXO同样的频偏范围性能，能够在很多产品中使用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种估计晶振频率的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)工厂生产中，对每一个器件，将缺省的温度频率特性曲线存入非易失性内存里；

步骤2)工厂生产中，对每一个器件，测量晶振在一个温度下的频偏，存入非易失性内存里；

步骤3)器件第一次使用时，将查找表里的频偏进行更新；

步骤4)器件读取温度，用更新后的查找表来估计当前晶振的频率；

步骤5)功能模块运行，根据功能模块的输出来更新查找表。

作为本发明的一种改进，所述步骤1)中，晶振温度频率特性曲线，表示为df0(T),其中T是晶振温度，此曲线一般由在生产过程中的切割方式和切割角度决定；同一种切割方式下，每个晶振的曲线也有差异，是由晶体的差异和生产的切割角度和其它控制产生的。对同一型号同一批次的晶振，使用同一条温度频率特性曲线，将此曲线按照查找表(例如1C一个点)的方式在器件生产过程中写入非易失性内存(Non-volatile Memory)中。温度频率特性曲线可以由晶振供应商提供，也可以由器件生产商在实验室测量几个晶振之后，在各个温度点商取平均值得到。由于晶振在器件中的频率，还和每个器件中晶体的负载电容相关。所以晶振在器件中的实际频率，认为是这个查找表中的频偏值(df0(T),由温度决定)加上一个偏移量(df_lc,由负载电容决定)；这个偏移量随每个器件而不同。晶振频率的实际频偏值用下面的公式表示：