[发明专利]一种压控温度补偿晶体振荡器

说明书

本发明公开了一种压控温度补偿晶体振荡器，在现有的将温度补偿电压和调节中心频率的压控电压作为一个整体来考虑，采用一个变容二极管，通过二元函数拟合，避免的两个变容二极管构成的负载电容相互干扰问题以及中心频率改变后引起晶体振荡器温度下降问题的基础上，通过增加调试/工作开关对用户(PC)输出频率控制的控制电压以及ARM控制单元输出的压控电压进行切换，使得压控温度补偿晶体振荡器能适应用户(PC)输出频率控制为控制电压的情形；同时，由于调试状态时，对重新采集了控制电压V₀以及环境温度T₀，并重新计算了二元函数中的频率f₀，这样减少了拟合缺陷带来的压控电压V′₀的计算误差，从而提高压控输出频率的准确度。

技术领域

本发明属于晶体振荡器技术领域，更为具体地讲，涉及一种可变中心频率的压控温度补偿晶体振荡器(Voltage Controlled Temperature Compensate X’talOscillator，VCTCXO)。

背景技术

晶体振荡器利用具有压电效应的石英晶体片制成，它在受到外加交变电场的作用时会产生机械振动。由于石英晶体振荡器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被广泛应用于各种通信设备中。其中使用最多的AT切型的石英晶体谐振器，其频率随温度变化关系呈三次曲线。

压控石英晶体振荡器(Voltage Controlled Crystal Oscillator，VCXO)由石英晶体谐振器、变容二极管和振荡电路组成，通过控制变容二极管的电压，来改变变容二极管的电容，从而“牵引”石英晶体谐振器的频率，使得压控石英晶体振荡器输出频率可以在中心频率上下的一个范围内移动，以达到调整压控晶体振荡器输出频率的目的。

温度补偿石英晶体振荡器(Temperature Compensate Crystal Oscillator，TCXO)的工作原理是采用变容二极管反向电压的温度特性控制方法，用一个VCXO和温度补偿网络构成，通过调节不同温度下变容二级管的电压来改变晶体的负载电容，从而调整振荡器的输出频率。

压控温度补偿晶体振荡器(Voltage Controlled Temperature Compensate X’tal Oscillator，简称VCTCXO)是同时具有温度补偿、输出频率可电压调整的晶体振荡器。它兼具了VCXO和TCXO的优点，但是结构相比更为复杂。

通常采用并联(或串联)两个电容的方式来组成VCTCXO，一个电容用来温度补偿，一个电容用来做来压控端。例如芬兰Micro Analog Systems Oy(MAS)公司生产的MAS6270VCTCXO芯片。其中并联两个电容的示意图如图1所示，一个电容用来补偿温度产生的频率漂移。一个电容作为压控中心频率。

为了得到更好地温度频率曲线，研究人员纷纷提出了自己的构想。其总体思路仍然都是如图1所示的接入两个负载电容，一个用来补偿频率的温度漂移，实现TCXO，一个用来做压控端，实现VCXO(Y.Ueno,H.Shimizu,Voltage controlled temperaturecompensated crystal oscillator using 2-port crystal resonator,Proceedings ofthe 45th Annual Symposium on Frequency Control,pp.418–425,1991)。

晶体振荡器串联负载电容，其输出频率受非线性方程控制，不满足线性叠加原理。因此，这种两个电容的方案，是存在不足的，下面对此进行说明。