專利名稱：一種恒溫晶體振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種恒溫晶體振蕩器。
背景技術(shù)：
恒溫晶體振蕩器(Oven Controlled Crystal Oscillator)是目前精確度和穩(wěn)定度最高的晶體振蕩器，具有老化率低、溫度穩(wěn)定性好、長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度高等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于全球定位系統(tǒng)，通信、計(jì)量、遙測(cè)、遙控等對(duì)頻率穩(wěn)定度要求很高的場(chǎng)合?，F(xiàn)有的恒溫晶體振蕩器中的恒溫槽結(jié)構(gòu)較復(fù)雜或者溫度穩(wěn)定性不夠高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種恒溫晶體振蕩器。該振蕩器不僅頻率穩(wěn)定度高，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種恒溫晶體振蕩器包括控溫電路、振蕩電路及恒溫槽，恒溫槽由槽體及槽蓋構(gòu)成，在槽體內(nèi)開有腔，在槽體一側(cè)面開有槽，上述振蕩電路的電路板置于槽體上，振蕩電路中的諧振器Y1置于腔內(nèi)，控溫電路中的傳感元件置于槽內(nèi)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1.特別設(shè)計(jì)的恒溫槽對(duì)加熱元件、傳感元件、諧振器三者相互位置從熱匹配作了適當(dāng)?shù)匕才?，從而提高了恒溫槽?nèi)溫度穩(wěn)定性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
2.采用集成芯片ADN8830控溫，其控溫精度可達(dá)±0.01℃，具有控溫精度高、集成度高、體積小等優(yōu)點(diǎn)。
3.為了減小體積，振蕩電路4采用專用的振蕩芯片SM5021，它具有頻率穩(wěn)定度高，相位噪聲小、功耗低等特點(diǎn)。
4.本實(shí)用新型不僅體積小，而且頻率穩(wěn)定度高，其外形尺寸可達(dá)到25mm×25mm×15mm，頻率溫度特性小于±1×10-8(-40℃～+70℃)。


圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中恒溫槽的側(cè)視圖。
圖3為圖1中恒溫槽的俯視圖。
圖4為圖1中恒溫槽的主視圖。
圖5為圖1中的振蕩電路圖。
圖6為圖1中的開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路圖。
圖7為本實(shí)用新型頻率溫度曲線圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型包括控溫電路、振蕩電路4、恒溫槽6。恒溫槽6的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3、圖4所示，恒溫槽6由槽體9及槽蓋8構(gòu)成，在槽體9內(nèi)開有腔10，振蕩電路4中的諧振器Y1置于腔10內(nèi)，這樣傳熱性和保溫性能都較好，使得諧振器Y1內(nèi)溫度梯度小、溫度較均勻。在槽體9一側(cè)面開有槽11，控溫電路中的傳感元件置于槽11內(nèi)，使其處于良好的熱接觸狀態(tài)。振蕩電路4的電路板置于槽體9上，使振蕩電路4的溫度穩(wěn)定性有很大改善。槽蓋8與槽體9之間最好為密封。
圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中控溫電路由控溫芯片ADN88301、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路2、PID補(bǔ)償電路3、加熱元件5、感溫電路7組成?？販匦酒珹DN88301與感溫電路7相連接，并以PWM脈寬調(diào)制方式輸出一定占空比的方波到開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路2，該占空比由PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)3加以控制。上述加熱元件5可為電阻絲或正溫度系數(shù)熱敏電阻，感溫電路7可為熱敏電阻電橋。在附圖中，加熱元件5以電阻絲為例，感溫電路7以熱敏電阻電橋?yàn)槔?br> 由于采用集成芯片ADN88301控溫，控溫精度可達(dá)±0.01℃，其高度集成化又使得外部電路簡(jiǎn)化，從而降低了功耗，提高了器件的可靠性，使之具有穩(wěn)定度高，體積小等多種優(yōu)點(diǎn)。
如圖5所示，振蕩電路4的接法可為振蕩芯片SM5021的XT端通過(guò)電容C2、變?nèi)荻O管D1、電容C3和諧振器Y1接到XT端，XT端又通過(guò)電阻R3接到XT端，VSS端通過(guò)電容C1與控制電壓VC相接，且通過(guò)電容C1、電阻R1接到電容C2與變?nèi)荻O管D1之間，VDD端通過(guò)電容C4接地，且通過(guò)電阻R2接到變?nèi)荻O管D1與電容C3之間。
為了減小體積，振蕩電路4采用專用的振蕩芯片SM5021，它具有頻率穩(wěn)定度高，相位噪聲小、功耗低等特點(diǎn)。電路中Y1為38.88MHzAT切、五次泛音、金屬殼封裝諧振器。D1為變?nèi)荻O管，通過(guò)控制其兩端電壓的變化來(lái)改變諧振器Y1的負(fù)載電容，以達(dá)到微調(diào)振蕩頻率的目的；R1、R2為限流電阻；C2、C3為隔直電容；C1、C4用來(lái)濾波，以減小電壓波動(dòng)對(duì)頻率的影響，降低電源抖動(dòng)干擾；反饋電阻R3用來(lái)調(diào)整振蕩頻率。電源電壓為+5V，控制電壓VC為-5～+5V，其調(diào)頻是負(fù)向的。
在本實(shí)用新型中，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路2可采用現(xiàn)有的電路，現(xiàn)針對(duì)采用12V電壓對(duì)加熱元件5加熱，而ADN8830控溫芯片1能承受的電壓是5V，因此采用如圖6所示的開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其接法為，三極管Q1的基極通過(guò)電阻R3接+5V電源，發(fā)射極接芯片ADN8830的輸出，集電極通過(guò)電阻R4、R6接到開關(guān)管P-MOS的G端，開關(guān)管P-MOS的S端接+12V電源，且S端通過(guò)電阻R5接到電阻R4與電阻R6之間，D端通過(guò)電阻R7反饋到芯片ADN8830，且D端通過(guò)加熱元件5接地。
三極管Q1為NPN管可選用9013，P-MOS開關(guān)管可選用TPS1101。
以脈寬調(diào)制方式輸出一定占空比的方波，該占空比由PID控制量決定，從而無(wú)需D/A轉(zhuǎn)換芯片。當(dāng)輸出方波為低電平時(shí)，Q1和P-MOS同時(shí)導(dǎo)通，加熱元件5加熱，輸出方波為高電平時(shí)，Q1和P-MOS都截止，加熱元件5停止加熱，因而改變PID控制參數(shù)，就可以調(diào)節(jié)加熱功率，從而實(shí)現(xiàn)控溫的目的。
本實(shí)用新型中的恒溫槽6對(duì)加熱元件5，傳感元件，諧振器Y1三者相互位置從熱匹配角度作了適當(dāng)?shù)匕才?，從而提高了恒溫槽?nèi)溫度穩(wěn)定性。恒溫槽可選擇熱容量大、傳熱性好的紫銅材料制作而成。
由圖7所示，本實(shí)用新型頻率受溫度因素的影響很小，頻率穩(wěn)定性高，頻率溫度特性小于±1×10-8(-40℃～+70℃)。
本實(shí)用新型的性能參數(shù)標(biāo)稱頻率38.88MHz頻溫特性小于±1×10-8(-40℃～+70℃)老化特性小于±1×10-8/日、小于±1×10-6/年開機(jī)特性小于±1×10-7(通電后5分鐘內(nèi)，溫度25℃)壓控頻偏6～9ppm工作電壓12VDC外形尺寸25mm×25mm×15mm
權(quán)利要求1.一種恒溫晶體振蕩器，包括控溫電路、振蕩電路及恒溫槽，其特征在于恒溫槽(6)由槽體(9)及槽蓋(8)構(gòu)成，在槽體(9)內(nèi)開有腔(10)，在槽體(9)一側(cè)面開有槽(11)，上述振蕩電路(4)的電路板置于槽體(9)上，振蕩電路(4)中的諧振器Y1置于腔(10)內(nèi)，控溫電路中的傳感元件置于槽(11)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體振蕩器，其特征在于上述控溫電路由控溫芯片ADN8830(1)、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(2)、PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(3)、加熱元件(5)及感溫電路(7)組成，控溫芯片ADN8830(1)與感溫電路(7)相連接，并以PWM脈寬調(diào)制方式輸出一定占空比的方波到開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(2)，該占空比由PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(3)加以控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的晶體振蕩器，其特征在于振蕩電路(4)的接法為，振蕩芯片SM5021的XT端通過(guò)電容C2、變?nèi)荻O管D1、電容C3和諧振器Y1接到XT端，XT端又通過(guò)電阻R3接到XT端，VSS端通過(guò)電容C1與控制電壓VC相接，且通過(guò)電容C1、電阻R1接到電容C2與變?nèi)荻O管D1之間，VDD端通過(guò)電容C4接地，且通過(guò)電阻R2接到變?nèi)荻O管D1與電容C3之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體振蕩器，其特征在于開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(2)的接法為，三極管Q1的基極通過(guò)電阻R3接+5V電源，發(fā)射極接芯片ADN8830的輸出，集電極通過(guò)電阻R4、R6接到開關(guān)管P-MOS的G端，開關(guān)管P-MOS的S端接+12V電源，且S端通過(guò)電阻R5接到電阻R4與電阻R6之間，D端通過(guò)電阻R7反饋到芯片ADN8830，且D端通過(guò)加熱元件(5)接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體振蕩器，其特征在于開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(2)的接法為，三極管Q1的基極通過(guò)電阻R3接+5V電源，發(fā)射極接芯片ADN8830的輸出，集電極通過(guò)電阻R4、R6接到開關(guān)管P-MOS的G端，開關(guān)管P-MOS的S端接+12V電源，且S端通過(guò)電阻R5接到電阻R4與電阻R6之間，D端通過(guò)電阻R7反饋到芯片ADN8830，且D端通過(guò)加熱元件(5)接地。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種恒溫晶體振蕩器，特點(diǎn)是采用了新的恒溫槽結(jié)構(gòu)和控溫方式。恒溫槽由槽體及槽蓋構(gòu)成，電阻絲纏繞在恒溫槽上，在槽體內(nèi)開有腔，腔內(nèi)放置諧振器Y
文檔編號(hào)H03B5/04GK2664286SQ20032011557
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
發(fā)明者于軍, 高俊雄, 劉剛, 王耘波, 周文利, 謝基凡, 伍曉芳 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)