[发明专利]一种用于补偿晶振老化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，为晶振的老化提供一种补偿方法，可用于普通石英晶振、压控晶振、温补晶振、恒温晶振等各种晶振的老化补偿。

背景技术

石英晶振是一种高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于电视、计算机等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。国际电工委员会将普通晶体振荡(SPXO)，电压控制式晶体振荡器(VCXO)，温度补偿式晶体振荡(TCXO)，恒温控制式晶体振荡(OCXO)。目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡(DCXO)微机补偿晶体振荡器(MCXO)等等。

虽然恒温晶振、微机补偿晶振等都具有很高的精度，但是其在使用过程中输出频率随着时间的推移会发生变化，这就是晶振的老化。晶振的老化会造成晶振输出频率的偏差，目前一般采用隔一段时间进行一次校准的方法补偿老化带来的误差，例如高精仪器一般隔一段时间就要到厂家校准一次。但是有些应用场合不适合这种方法，比如航天应用或者有些需要长期运转的设备和装置。

本发明就以上晶振老化问题提出了一种补偿晶振老化的方法，可以应用于各种晶振，对于其老化进行补偿。

发明内容

(一)要解决的技术问题：

为了解决晶振的老化对频率的影响问题，本发明提出了一种补偿晶振老化的方法，该方法在设定的时间内自动补偿晶振老化所带来的频率误差，达到自动校正的目的。

本发明的用于补偿晶振老化的方法，其方法是利用已知的晶振老化规律对晶振的老化进行补偿。典型结构由四部分组成计时装置、计算单元、存储单元和晶振四部分组成，计时装置记录时间信息并送入计算单元；计算单元根据晶振使用时间和存储单元值进行老化曲线拟合，生产补偿数据，送入被补偿件晶振，存储单元用于存储晶振的老化值，晶振为被补偿件，计算单元、计时装置、存储单元和晶振的相互连接，组成晶振老化补偿的功能电路。其中计时装置主要功能是记录晶振的使用时间，可以是实时时钟；计算单元主要功能是根据晶振使用时间和存储单元的老化值，拟合和预测出补偿值，该单元可以是MCU，存储单元主要功能是存储晶振老化值，该单元可以是EEPROM，晶振可以是压控晶振、温补晶振、恒温晶振，也可以使普通的石英晶振。计算单元输出的补偿值可以是数字量也可以是模拟量，可以用晶振的负载电容进行补偿，以使晶振达到较准确的频率输出，其中存储单元存储的是离散的老化值。根据使用要求，老化实时时钟补偿时间是可以通过预先设定在时钟电路里的，根据需要按指定时间段来做间歇性修补，如1个月修补一次或3个月修补一次。此外，此装置中含有温度传感器，老化补偿算法可以根据温度传感器的所处温度老化时间状态统计，即根据使用温度的环境状态时间，写入不同的老化补偿算法。当然，此外针对不同的晶体材料、结构、封装形式，表现出的补偿算法是不同的。

(二)技术方案

在图1中所示为本发明提供的一种补偿晶振老化的方法的结构图，该结构包括：计时装置100，计算单元200，存储单元300及晶振400。计算单元根据计时装置输出的时间信息来查存储单元的老化值，并根据老化值计算出补偿值，从而对晶振进行补偿。

我们在实施温补晶振的老化补偿时，可以通过相对短时间加速老化试验，如超高温、超低温和易氧化环境中，等效出长期晶振的老化规律，加快算法的实验验证。

在图2中提供了一种补偿晶振老化的方法的具体实例图案，

图3展示了三种典型的晶振老化曲线图。

附图说明

图1一种补偿晶振老化的方法的结构图；

图2一种补偿晶振老化的方法的具体实例；

图3三种典型老化曲线图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图2为一种补偿晶振老化的方法的具体实例，该实例包括：

实时时钟，用于产生当前的时间，通过对当前时间和晶振开始工作时间做差，可以得到该晶振的使用时间；EEPROM，用于存储被测压控晶振每个月(或者每年)的老化值；MCU，根据实时时钟产生的当前时间得到压控晶振的使用时间，并根据EEPROM中存储的老化值得到补偿值，可根据设定每隔一段时间进行一次补偿，并将补偿值送入压控晶振；压控晶振为被补偿件，用于产生较准确的输出频率。

下面详细说明其工作原理：由于晶振经过长时间应用后会由于老化而使输出频率不准，图3为典型的晶振老化曲线。我们利用晶振的老化规律搭建补偿系统对晶振的老化进行补偿，如图2所示。系统工作后实时时钟产生当前的时间，并将时间信息通过总线送入MCU。EEPROM中存储的是图3曲线的信息，但由于EEPROM大小有限，故其存储的是有限的离散老化值。MCU根据时间信息和EEPROM中老化值拟合出需要的补偿值，并将补偿值送入压控晶振来补偿压控晶振，达到晶振输出较稳定的目的。