恒温晶体振荡器的制作方法

文档序号:7518724
专利名称:恒温晶体振荡器的制作方法
技术领域
本发明涉及一种晶体振荡器,尤其涉及一种恒温晶体振荡器。
技术背景
石英晶体振荡器的应用已有几十年的历史,因其具有频率稳定度高这一特点, 故在电子技术领域中一直占有重要的地位。尤其是信息技术产业的高速发展,更使这种 晶体振荡器焕发出勃勃生机。石英晶体振荡器在远程通信、卫星通信、移动电话系统、 全球定位系统、导航、遥控、航空航天、高速计算机、精密计测仪器及消费类民用电子 产品中,作为标准频率源或脉冲信号源,提供频率基准,是目前其它类型的振荡器所不 能替代的。石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器、电压控 制晶体振荡器、恒温晶体振荡器和数字化/μρ补偿式晶体振荡器等几种类型。其中, 恒温晶体振荡器是目前频率稳定度和精确度最高的晶体振荡器,它在老化率、温度稳定 性、长期稳定度和短期稳定度等方面的性能都非常好,因此常作为精密时频信号源被广 泛应用于全球定位系统、通信、计量、遥测遥控、频谱及网络分析仪等电子仪器中。
由于石英晶体的振荡特性随温度的变化而变化,从而会影响石英晶体振荡器的 输出频率。恒温晶体振荡器是利用恒温槽使晶体振荡器或石英晶体振子的温度保持恒 定,将由周围温度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器。在现 有技术中,为了进一步减小温度变化的影响,以提高恒温晶体振荡器的频率稳定度,恒 温晶体振荡器一般具有内部电路板和外部电路板,内部电路板包括晶体振荡电路,由于 晶体振荡电路容易受温度影响其工作性能,故内部电路板位于恒温槽内,外部电路板包 括控温电路和供电电路,外部电路板固定连接在恒温槽的底部,并与内部电路板电性连 接。恒温槽的设置保证恒温晶体振荡器的频率稳定度,但是现有技术中的恒温晶体振荡 器有以下问题为了保证恒温晶振稳定工作,通常需将恒温槽的温度设定到比最高工作 温度高5°C以上,如果恒温晶振的最高工作温度为85°C,那么其恒温槽温度将在90°C以 上,其老化率就会恶化,长期工作在高温状态,其可靠性也会变差。
因此,有必要提供一种能在较高的温度环境中工作且老化率好、可靠性高的恒 温晶体振荡器来克服上述缺陷。发明内容
本发明的目的在于提供一种高稳定度且老化率好、可靠性高的恒温晶体振荡ο
为实现上述目的,本发明提供了一种恒温晶体振荡器,包括恒温槽、内部电路 板、外部电路板、加热元件、制冷元件和温度传感器,所述内部电路板设置于所述恒温 槽中且通过引针与所述外部电路板电连接,所述内部电路板包括晶体振荡电路,所述外 部电路板包括控温电路及与所述控温电路电连接的供电电路,所述加热元件与所述控温 电路电连接而形成加热电路,所述制冷元件与所述控温电路电连接而形成制冷电路,当所述温度传感器检测到外界的温度低于所述恒温槽的温度外界温度时,驱动所述加热电 路工作以对所述恒温槽进行升温,使所述恒温槽温度恒定;当所述温度传感器检测到外 界温度高于所述恒温槽的温度时,驱动所述制冷电路工作以对所述恒温槽进行降温,使 所述恒温槽温度恒定。
较佳地,所述加热元件与所述制冷元件交替分布并固定连接于所述恒温槽的侧壁外表面。
较佳地,所述恒温槽的底部与侧壁的连接处向内凹陷形成凹陷部,所述加热元 件与所述制冷元件交替分布并固定连接于所述凹陷部。
较佳地,所述外部电路板开设有通槽,所述恒温槽安装于所述通槽中。
较佳地,所述晶体振荡电路由石英晶体和振荡元件组成。
较佳地,所述加热元件为加热管,所述制冷元件为半导体制冷元件。
与现有技术相比,本发明恒温晶体振荡器采用加热元件与控温电路电连接而形 成加热电路及采用制冷元件与所述控温电路电连接而形成制冷电路,当温度传感器检测 到外界的温度低于所述恒温槽的温度外界温度时,驱动所述加热电路工作以对所述恒温 槽进行升温,使所述恒温槽温度恒定;当温度传感器检测到外界温度高于所述恒温槽的 温度时,驱动所述制冷电路工作以对所述恒温槽进行降温,使所述恒温槽温度恒定。这 样,结合了自动升温和降温的加热电路和制冷电路,使恒温槽内的温度均衡,降低恒温 槽温度受外界的影响程度。本发明恒温晶体振荡器高稳定度且老化率好、可靠性高。
通过以下的描述并结合附图,本发明将变得更加清晰,这些附图用于解释本发 明的实施例。


图1为本发明恒温晶体振荡器的结构框图。
图2为本发明恒温晶体振荡器第一个实施例的结构示意图。
图3为图2所示恒温晶体振荡器的分解图。
图4为本发明恒温晶体振荡器第二个实施例的结构示意图。
图5为本发明恒温晶体振荡器第三个实施例的结构框图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例,附图中类似的元件标号代表类似的元件。 如上所述,本发明提供了一种高稳定度且老化率好、可靠性高的恒温晶体振荡器。
图1为本发明恒温晶体振荡器的结构框图。如图1所示,本发明恒温晶体振荡 器包括恒温槽11、内部电路板12、外部电路板13、加热元件14a、制冷元件14b和温度 传感器15,所述内部电路板12设置于所述恒温槽11中且通过引针(图未示)与所述外 部电路板13电连接,所述内部电路板12包括晶体振荡电路120,所述外部电路板13包 括控温电路131及与所述控温电路131电连接的供电电路132,所述加热元件Ha与所述 控温电路131电连接而形成加热电路,所述制冷元件14b与所述控温电路131电连接而形 成制冷电路,当所述温度传感器15检测到外界的温度低于所述恒温槽11的温度外界温度 时,将检测到的结果发送到所述控温电路131,所述控温电路131进而驱动所述加热元件14a工作以对所述恒温槽11进行升温,使所述恒温槽温度恒定;当所述温度传感器15检 测到外界温度高于所述恒温槽11的温度时,将检测到的结果发送到所述控温电路131, 所述控温电路131进而驱动所述制冷元件14b工作以对所述恒温槽11进行降温,使所述 恒温槽温度恒定。
下面具体描述本发明恒温晶体振荡器的结构。图2所示为本发明恒温晶体振荡 器第一个实施例的结构示意图。参考图2 3,恒温晶体振荡器1包括恒温槽11、内部 电路板12、外部电路板13、加热元件14a、制冷元件14b和温度传感器15,所述内部电 路板12包括由石英晶体121和振荡元件122所组成的晶体振荡电路,所述内部电路板12 固定地安装在所述恒温槽11中。所述外部电路板13包括控温电路(参考图1)和与所述 控温电路电连接的供电电路(参考图1),所述加热元件14a、制冷元件14b及所述温度传 感器15均与所述外部电路板13电性连接。
所述外部电路板13可固定连接在所述恒温槽11的底部,并与内部电路板12电 性连接。较佳地,所述外部电路板13也可开设有通槽(图未示),所述通槽贯穿所述外 部电路板13,所述恒温槽11安装于所述通槽中。在本实施例中,所述恒温槽11穿过所 述通槽131,并与所述外部电路板13固定连接;详细地,所述恒温槽11的侧壁外表面 1111通过粘结剂粘接在所述外部电路板13的侧壁内表面上。
所述恒温晶体振荡器1还包括引针121,所述引针121为导体,所述引针121的 一端与所述内部电路板12电连接,并固定于所述内部电路板12的侧边;所述引针121的 另一端从所述恒温槽11的侧壁111穿出,并且所述引针121以与所述外部电路板13平行 的方向延伸至外部电路板13,所述外部电路板13通过所述引针121与所述内部电路板12 电连接。本发明恒温晶体振荡器1通过将恒温槽11穿过外部电路板13的通槽131设置, 从而降低了恒温晶体振荡器1的整体高度,减轻了恒温晶体振荡器1的重量;并且,通过 内部电路板12侧边出针的方式与将内部电路板12与外部电路板13电连接,提高了恒温 晶体振荡器1的电连接性能,从而提高恒温晶体振荡器1输出频率的稳定度。
较佳地,所述恒温槽11的底面114和侧壁111的连接处向内凹陷形成凹陷部 115,所述凹陷部115位于所述恒温槽底部113,在本实施例中,所述恒温槽11的底部 114呈四边形,所述凹陷部115为四个,分别位于所述恒温槽底部113的四个角。所述 加热元件Ha为加热管,所述加热元件Ha为两个,分别以对角方式位于两个所述凹陷部 115中;所述制冷元件14b为半导体制冷元件,所述制冷元件14b也为两个,分别以对角 方式位于另两个所述凹陷部115中。即所述加热元件Ha与所述制冷元件14b交替分布 并固定连接于所述凹陷部115中。详细地,所述加热元件14a与所述制冷元件14b通过 焊接方式安装在所述凹陷部115中。所述加热元件Ha与所述制冷元件14b均与所述外 部电路板13电性连接。所述加热元件Ha与所述制冷元件14b的排布设置使对所述恒温 槽11的加热或制冷更加均勻,有效地改善恒温槽11内部的温度梯度,进而提高恒温晶体 振荡器1输出频率的稳定度,提高恒温晶体振荡器1的工作效率。
具体地,如图1所示,所述温度传感器15固定连接在所述恒温槽底部113。所 述温度传感器15与外部电路板13中的控温电路电连接,所述温度传感器15对恒温槽11 的温度进行检测与反馈,所述温度传感器15通过所述控温电路,控制恒温槽11上的加热 元件Ha或制冷元件14b对恒温槽11的加热或制冷程度,保持恒温槽11内的温度均衡,减少外界温度对所述恒温槽11的影响。
需要说明的是,上述实施例中恒温晶体振荡器的加热元件Ha及制冷元件14b的 个数并不局限于上述两个,视具体情况而设计,上述实施例中的凹槽根据加热元件1 及 制冷元件14b的个数而做相应的调整设计。
图4所示为本发明恒温晶体振荡器第二个实施例的结构示意图。参考图4,恒温 晶体振荡器2包括恒温槽21、内部电路板(图未示)、外部电路板23、加热元件Ma、制 冷元件24b和温度传感器(图未示),加热元件Ma、制冷元件24b和温度传感器均与所 述外部电路板23电连接,所述内部电路板固定地安装在所述恒温槽21中。所述内部电 路板通过穿过恒温槽21的引针221,与所述外部电路板23电连接。与本发明第一个实施 例恒温晶体振荡器1不同的是所述恒温晶体振荡器2的底部并设有凹陷部115以固定连 接所述加热元件Ma、制冷元件24b6,加热元件Ma、制冷元件24b交替分布并固定连接 恒温槽21的侧壁外表面2111。详细地,所述加热元件2 和制冷元件24b通过焊接的方 式交替分布并固定连接在恒温槽21的侧壁外表面2111上。
图5所示为本发明恒温晶体振荡器第三个实施例的结构示意图。参考图5,恒 温晶体振荡器,3包括恒温槽、内部电路板32、外部电路板33、加热元件34a、制冷元 件34b和温度传感器35,加热元件34a、制冷元件34b和温度传感器均与所述外部电路板 33电连接,所述内部电路板32包括晶体振荡电路320,所述外部电路板33包括控温电路 331及与所述控温电路331电连接的供电电路332,所述内部电路板固定地安装在所述恒 温槽31中。所述内部电路板通过穿过恒温槽21的引针(图未示),与所述外部电路板33 电连接。与本发明第一个实施例恒温晶体振荡器1不同的是所述恒温晶体振荡器3的 恒温槽包括内恒温槽31a和外恒温槽31b,所述加热元件34a置于所述内恒温槽31a中, 所述制冷元件34b置于所述外恒温槽31b中,这样,置于所述内恒温槽31a中的加热元件 34a与所述所述控温电路331电连接而形成加热电路以进行加热,置于所述外恒温槽31b 中的制冷元件34b与所述所述控温电路331电连接而形成制冷电路以进行制冷,即双槽电 路控制温度,能更有效地使所述恒温槽温度恒定。
在上述所有实施例中,可以理解地,所述加热元件和制冷元件共用一半导体器 件,并不影响本发明的实施。
需要说明的是,所述恒温槽与所述外部电路板的连接方式也不局限于使用粘结 剂,也可使用焊接或者卡扣等方式来连接恒温槽与外部电路板。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述,但本发明并不局限于以上揭示的实 施例,而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
权利要求
1.一种恒温晶体振荡器,其特征在于包括恒温槽、内部电路板、外部电路板、加热 元件、制冷元件和温度传感器,所述内部电路板设置于所述恒温槽中且通过引针与所述 外部电路板电连接,所述内部电路板包括晶体振荡电路,所述外部电路板包括控温电路 及与所述控温电路电连接的供电电路,所述加热元件与所述控温电路电连接而形成加热 电路,所述制冷元件与所述控温电路电连接而形成制冷电路,当所述温度传感器检测到 外界的温度低于所述恒温槽的温度外界温度时,驱动所述加热电路工作以对所述恒温槽 进行升温,使所述恒温槽温度恒定;当所述温度传感器检测到外界温度高于所述恒温槽 的温度时,驱动所述制冷电路工作以对所述恒温槽进行降温,使所述恒温槽温度恒定。
2.如权利要求1所述的恒温晶体振荡器,其特征在于,所述加热元件与所述制冷元件 交替分布并固定连接于所述恒温槽的侧壁外表面。
3.如权利要求1所述的恒温晶体振荡器,其特征在于,所述恒温槽的底部与侧壁的连 接处向内凹陷形成凹陷部,所述加热元件与所述制冷元件交替分布并固定连接于所述凹 陷部。
4.如权利要求1所述的恒温晶体振荡器,其特征在于,所述外部电路板开设有通槽, 所述恒温槽安装于所述通槽中。
5.如权利要求1所述的恒温晶体振荡器,其特征在于,所述晶体振荡电路由石英晶体 和振荡元件组成。
6.如权利要求1所述的恒温晶体振荡器,其特征在于,所述加热元件为加热管,所述 制冷元件为半导体制冷元件。
7.如权利要求1所述的恒温晶体振荡器,其特征在于,所述加热元件和制冷元件共用一半导体器件。
8.如权利要求1所述的恒温晶体振荡器,其特征在于,所述恒温槽包括内恒温槽和外 恒温槽,所述加热元件置于所述内恒温槽中,所述制冷元件置于所述外恒温槽中。
全文摘要
本发明公开了一种恒温晶体振荡器,包括恒温槽、内部电路板、外部电路板、加热元件、制冷元件和温度传感器,所述内部电路板设置于所述恒温槽中且通过引针与所述外部电路板电连接,所述内部电路板包括晶体振荡电路,所述外部电路板包括控温电路及与所述控温电路电连接的供电电路,所述加热元件与所述控温电路电连接而形成加热电路,所述制冷元件与所述控温电路电连接而形成制冷电路,当所述温度传感器检测到外界的温度低于所述恒温槽的温度外界温度时,驱动所述加热电路工作以对所述恒温槽进行升温,使所述恒温槽温度恒定;当所述温度传感器检测到外界温度高于所述恒温槽的温度时,驱动所述制冷电路工作以对所述恒温槽进行降温,使所述恒温槽温度恒定。
文档编号H03B5/04GK102025321SQ201010600059
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者刘朝胜 申请人:广东大普通信技术有限公司
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