一种混合补偿晶体振荡器的制造方法

文档序号:8868555阅读:358来源:国知局
一种混合补偿晶体振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种振荡器,尤其涉及一种混合补偿晶体振荡器。
【背景技术】
[0002]石英晶体是一种重要的压电材料,它属于三角晶系32点群,化学成分为二氧化硅,熔点在1750°C,性能稳定。目前人造石英晶体技术日臻成熟,石英晶体器件以其良好的性能被广泛应用于频率选择和频率控制等领域。
[0003]石英晶体是各向异性体。它的各种性质,如电学性质、热学性质、弹性性质和压电性质等都与晶体的方向有关。在石英晶体器件的生产中,通过确定石英晶体的切割切型来实现晶片方向的选择。石英晶体的切型有AT、BT、CT、DT、NT、SC等等。其中的AT切型以其适中的工作频率,较好的温度频率特性而成为最常用的切型。
[0004]根据此特性,我们可以以其为核心制作晶体振荡器。目前,采用AT切型石英晶体制作的压控晶体振荡器已经实现大批量商业化生产。但是由于工作温度在-55?+85°C的AT切型石英晶体,其在的低温段的频率固有偏差远大于其在高温段的频率固有偏差,无法在低温段区域实现高稳定度补偿工作。
【实用新型内容】
[0005]实用新型目的:为了克服现有技术中存在的不足,本实用新型提供一种混合补偿晶体振荡器,该混合补偿晶体振荡器能够实现工作频率的高度稳定。
[0006]技术方案:为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案为:
[0007]一种混合补偿晶体振荡器,包括数字信号处理模块、D/A转换器、加热控制电路和压控晶体振荡器;所述压控晶体振荡器采用AT切型石英晶体制成;所述压控晶体振荡器中包括加热器件和感温器件;所述感温器件包括热敏电阻和数字感温芯片;所述数字感温芯片将压控晶体振荡器工作环境的温度信号传送给数字信号处理模块;热敏电阻将压控晶体振荡器工作环境的温度信号传送给加热控制电路;所述加热控制电路输出加热功率信号至加热器件;所述数字信号处理模块的输出数字信号发送至D/A转换器;由D/A转换器将数字信号处理模块输出的数字信号转换为模拟信号输出;D/A转换器输出的模拟信号输入压控晶体振荡器。
[0008]进一步的,加热器件选用大功率三极管2N3055或2N3904。
[0009]进一步的,加热控制电路使用运放控制电路。
[0010]进一步的,所述数字信号处理模块采用2812型号的DSP芯片。
[0011]进一步的,D/A转换器采用MAX500-599型号。
[0012]有益效果:本实用新型提供一种混合补偿晶体振荡器:
[0013]由于压控晶体振荡器加热至AT切型石英晶体固有频率变化平缓的区域,因此,可提高频率补偿的精度。使用本方案的压控晶体振荡器在室温工作时不需加热,低温工作时也只需加热目标至室温之下,因此压控晶体振荡器的使用长时间后频率变化小,同时也减少了功耗,加快了稳定速度。另一方面,由于开机时补偿电路就进入正常工作状态,使用本方案的振荡器在_55°C开机12s内就可达到Ippm频率精度。
【附图说明】
[0014]图1为在石英晶体工作频率附近的等效电路图;
[0015]图2为石英晶体制作的压控晶体振荡器在-55?+85°C工作时的频率固有差示意图;
[0016]图3为一种混合补偿晶体振荡器的结构示意图;
[0017]其中:图2所示中横轴表示温度,纵轴表示相对频差。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
[0019]石英晶体的切型有AT、BT、CT、DT、NT、SC等等。其中的AT切型以其适中的工作频率,较好的温度频率特性而成为最常用的切型。在石英晶体工作频率,可以用图1所示的电路作为其等效电路,其中LI为动态电感,Cl为动态电容,CO为静电容,Rl为谐振电阻根据此特性,我们以其为核心制作晶体振荡器。AT切型石英晶体的频率温度曲线为:
[0020]Δ f/f = B1 (T-27) +a2 (T—27) 2+a3 (T—27)3
[0021]公式中1'为石英晶体的工作温度,单位°0,&1、&2、&3为常数,Af/f为相对频差。
[0022]如图2所示,一个工作温度在-55?+85°C的石英晶体制作的压控晶体振荡器,其核心的AT切型石英晶体在低温段的频率固有偏差远大于其在高温段的频率固有偏差,因此通过高精度补偿来制作高稳定度晶体振荡器难以实现。
[0023]如图3所示的本实用新型的一种混合补偿晶体振荡器,包括采用2812型号的DSP芯片的数字信号处理模块、MAX500-599型号的D/A转换器、加热控制电路和压控晶体振荡器;所述压控晶体振荡器采用AT切型石英晶体制成;所述压控晶体振荡器中包括加热器件和感温器件;所述加热器件采用大功率三极管2N3055或2N3904 ;所述感温器件包括热敏电阻和数字感温芯片;加热控制电路使用运放控制电路;所述感温芯片将压控晶体振荡器工作环境的温度信号传送给数字信号处理模块;热敏电阻将压控晶体振荡器工作环境的温度信号传送给加热控制电路;所述加热控制电路输出加热功率信号至加热器件;所述数字信号处理模块的输出数字信号发送至D/A转换器;由D/A转换器将数字信号处理模块输出的数字信号转换为模拟信号输出;D/A转换器输出的模拟信号输入AT切换型晶体振荡器。
[0024]下面以一款8.192MHz混合补偿晶体振荡器为例对本方案作进一步的说明:
[0025]这种晶体振荡器的技术指标:频率:8.192MHz ;输出波形:正弦波;输出电平:3dBm/50 Ω ;工作温度:_55°C?+85°C ;频率精度:0.3ppm;电源:+12V ;_55 °C开机功率<2ff ;_55°C稳定功率〈11
[0026]当压控晶体振荡器工作时的环境温度过低(如低于-40°C )时,热敏电阻将测得的当前的环境温度信号传送给加热控制电路,加热控制电路将输出加热功率信号传送给加热器件将压控晶体振荡器加热至_40°C以上(一般在室温以下,-15°C?+5°C之间),并且改变后的温度小于室温,同时感温芯片将测得的数字温度信号传送给数字信号处理模块,数字信号处理模块接收到数字温度信号后将传送数字化的压控数据至D/A转换器,由D/A转换器把数字化的压控电压转换成为直流压控电压,直流压控电压输入压控晶体振荡器,从而实现压控晶体振荡器振荡频率的补偿。由于压控晶体振荡器被加热至AT切型晶体固有频率变化平缓的区域,因此,频率补偿的精度得到显著提高。
[0027]由于使用本实用新型的压控晶体振荡器在室温工作时不需加热改变压控晶体振荡器的温度,低温工作时通过加热器件改变压控晶体振荡器的温度,并且改变温度后低于室温,因此压控晶体振荡器使用长时间后频率变化小,同时也减少了功耗,加快了稳定速度。另一方面,由于开机时补偿电路就进入正常工作状态,即开机时通过感温器件感温,提供直流压控电压输入压控晶体振荡器。通过试验,使用本实用新型的压控晶体振荡器在-55°C开机12s内就可达到Ippm频率精度。
[0028]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种混合补偿晶体振荡器,其特征在于:包括数字信号处理模块、D/A转换器、加热控制电路和压控晶体振荡器;所述压控晶体振荡器采用AT切型石英晶体;所述压控晶体振荡器表面贴附有加热器件和感温器件;所述感温器件包括热敏电阻和数字感温芯片;所述数字感温芯片将压控晶体振荡器工作环境的温度信号传送给数字信号处理模块;热敏电阻将压控晶体振荡器工作环境的温度信号传送给加热控制电路;所述加热控制电路输出加热功率信号至加热器件;所述数字信号处理模块的输出数字信号发送至D/A转换器;由D/A转换器将数字信号处理模块输出的数字信号转换为模拟信号输出;D/A转换器输出的模拟信号输入压控晶体振荡器。
2.根据权力要求I所述的一种混合补偿晶体振荡器,其特征在于:所述加热器件采用大功率三极管2N3055或2N3904。
3.根据权力要求I所述的一种混合补偿晶体振荡器,其特征在于:加热控制电路采用运放控制电路。
4.根据权力要求I所述的一种混合补偿晶体振荡器,其特征在于:所述数字信号处理模块采用2812型号的DSP芯片。
5.根据权力要求I所述的一种混合补偿晶体振荡器,其特征在于:D/A转换器采用MAX500-599 型号。
【专利摘要】本实用新型公开一种混合补偿晶体振荡器,包括数字信号处理模块、D/A转换器、加热控制电路和压控晶体振荡器;压控晶体振荡器采用AT切型;压控晶体振荡器表面贴附加热器件和感温器件;感温器件包括热敏电阻和数字感温芯片;感温芯片将压控晶体振荡器环境的温度信号传送给数字信号处理模块;热敏电阻传递环境温度信号至加热控制电路;加热控制电路输出加热功率信号至加热器件;数字信号处理模块的输出数字信号至D/A转换器;由D/A转换器将数字信号处理模块输出的数字信号转换为模拟信号输出;D/A转换器输出的模拟信号输入压控晶体振荡器。本实用新型的压控晶体振荡器在-55℃开机12s内就可达到1ppm频率精度。
【IPC分类】H03H9-19, H03H9-02, H03H3-02
【公开号】CN204578494
【申请号】CN201520175127
【发明人】王仁康, 缪纵
【申请人】熊猫电子集团有限公司, 南京熊猫达盛电子科技有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年3月26日
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1