一种晶体振荡器的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种晶体振荡器。

背景技术：

在大部分的芯片电路中都需要时钟电路，比如在数字电路中，其时钟和时钟树是整个设计的基石和关键；在模拟电路，其校准通常也要使用到精确的时钟；同时在射频电路的本地振荡器中，其对时钟的精度和相位噪声要求就更高了。

通常的，晶体振荡器一般包括位于芯片内部的起振电路和位于芯片外部的无源晶体与电容两部分；其中，芯片外部的两个电容与芯片内部的有源器件一起提供负阻，用来抵消石英晶体中的电阻；因此可以说在晶体振荡器电路中，希望输出时钟具有非常好的噪声特性，频率随外界环境的变化尽量小。

但是在现有经典的晶体振荡器设计中，电容放置在芯片外部，而且一旦确定后在应用中是无法改变的；鉴于此，电路系统应用在pcb板上的时候，要额外增加这两个电容；另外，当外部环境温度发生变化的时候，本电路通常没有有效的机制去自适应变化，导致输出时钟也会随之变化，限制了本电路的应用范围。

技术实现要素：

基于此，为解决现有技术所存在的不足，特提出了一种新型的晶体振荡器。

一种晶体振荡器，所述晶体振荡器包括振荡晶体，所述振荡晶体位于晶体振荡器芯片的外部，其特征在于，晶体振荡器芯片的内部包括：

反相器；

可调电容组，所述可调电容组与所述反相器电连接，能够与所述反相器构成所述晶体振荡器的有源电路结构，且所述可调电容组用于通过改变电容值调整振荡晶体的振荡频率；

反馈电阻，所述反馈电阻与所述反相器电连接且用于为所述反相器提供直流工作点；

以及输出缓冲器，所述输出缓冲器与所述反相器电连接且用于改变所述晶体振荡器的驱动能力。

可选的，在其中一个实施例中，所述反相器包括第一mos管与所述第一mos管构成反相器结构的第二mos管。

可选的，在其中一个实施例中，所述可调电容组包括第一可调电容和第二可调电容。

可选的，在其中一个实施例中，所述第一可调电容和第二可调电容的电容值相同。

可选的，在其中一个实施例中，所述晶体振荡器还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路包括：温度传感器，所述温度传感器能够检测环境温度信号并转换成对应的模拟信号输出；模数转换器，所述模数转换器分别与所述温度传感器、可调电容组电连接，能够将所述模拟信号转换成数字信号以控制所述可调电容组改变晶体振荡器的频率。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

本实用新型所述的芯片结构不仅仅是将传统的晶体振荡器的电容组件放到了芯片内部，节省了芯片空间使得pcb电路板更加精简；且同时晶体振荡器的输出频率随温度自动变化，实现了输出频率的温度补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中晶体振荡器电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。可以理解，本实用新型所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一元件称为第二元件，且类似地，可将第二元件为第一元件。第一元件和第二元件两者都是元件，但其不是同一元件。

在本实施例中，特提出了一种晶体振荡器，如图1所示，所述晶体振荡器包括振荡晶体g，所述振荡晶体g位于晶体振荡器芯片的外部，其特征在于，晶体振荡器芯片的内部包括：反相器；可调电容组，所述可调电容组与所述反相器电连接，能够与所述反相器构成所述晶体振荡器的有源电路结构，且所述可调电容组用于通过改变电容值调整振荡晶体g的振荡频率；反馈电阻r1，其被设置在芯片输入引脚xin和输出引脚xout间，所述反馈电阻r1与所述反相器电连接且用于为所述反相器提供直流工作点；以及输出缓冲器(buf)，所述输出缓冲器与所述反相器电连接且用于改变所述晶体振荡器的驱动能力即加强时钟发生器的带负载能力，同时减少负载对时钟发生器的干扰和影响，晶体振荡器产生的时钟经过所述输出缓冲器(buf)加强电路的驱动能力，以实现输出给需要精确时钟。满足相关电路使用需求。

本例所述的晶体振荡器通过芯片内部的可调电容组与有源电路结构共同提供负阻以抵消振荡晶体中的电阻，实现了将传统的晶体振荡器的电容组件放到了芯片内部，节省了芯片空间使得pcb电路板更加精简。此外，本例中的内外是指在pcb电路板上对应芯片的封装而言，对于所述晶体振荡器而言，其包括两部分的封装结构，一部分仅包括振荡晶体g，其独立作为一个部件进行封装，另一部分是将反相器、可调电容组、反馈电阻r1、输出缓冲器和温度补偿电路封装为一个整体；两部分之间用过导线连接；这里的内外是针对上述两部分而言的，相对振荡晶体而言，其外部就是包含有反相器、可调电容组、反馈电阻、输出缓冲器和温度补偿电路封装部分；反之亦然。

具体到本实施例中，所述振荡晶体g为石英晶体。

具体到本实施例中，所述反相器包括第一mos管和与所述第一mos管构成反相器结构的第二mos管；即两个mos管(m1和m2)两者构成cmos反相器。

具体到本实施例中，所述可调电容组包括第一可调电容c1和第二可调电容c2，两者组成电容阵列。本实施例中的两个电容，其容值可以相等或者不相等，第一可调电容c1和第二可调电容c2的具体容值可通过数字输入信号控制位(可通过温度补偿实现)来决定，即通过改变其容值改变晶体振荡的频率；且第一mos管(m1)、第二mos管(m2)、第一可调电容c1和第二可调电容c2共同构成三点式正弦波振荡器的有源电路，所述有源电路的等效负阻(r-)能够抵消外部振荡晶体的内阻(rs)。进一步地，等效负阻(r-)与mos管关系式为[r-＝(gm1+gm2)/(sc1*sc2)]和mos管跨导计算方法，通过计算和仿真即可得到晶体起振所需的m1与m2最小跨导(gm1与gm2)和最小宽长比。进一步地，所述第一可调电容和第二可调电容的电容值相同。

具体到本实施例中，由于在晶体振荡器电路中，希望输出时钟具有非常好的噪声特性，且其频率随外界环境的变化尽量小，因此在上述晶体振荡器中添加温度补偿电路以实现通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减，所述温度补偿电路包括：温度传感器，所述温度传感器能够检测环境温度信号并转换成对应的模拟信号输出；模数转换器，所述模数转换器分别与所述温度传感器、可调电容组电连接，能够将所述模拟信号转换成并行的数字控制信号以控制所述电容阵列c1和c2，改变晶体振荡器的频率，进而达到晶体振荡器的频率自动随频率变化而变化的目的。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。