專利名稱：用于晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電子裝備內(nèi)提供穩(wěn)定的參考頻率信號(hào)的振蕩器，且 更具體地涉及用于晶體振蕩器的改進(jìn)的溫度補(bǔ)償電路。
背景技術(shù)：
已知振蕩器提供參考頻率或源且包括石英晶體或其他諧振器和電 子補(bǔ)償電路以穩(wěn)定輸出頻率。已知多種方法以在振蕩器溫度改變時(shí)穩(wěn)定輸出頻率。溫度補(bǔ)償晶變化的修正電壓。修正電壓通常施加到晶體電路內(nèi)的變?nèi)荻O管，使 得晶體頻率可改變小量。雖然TCXO穩(wěn)定性可以接近0. 5PPM，但長(zhǎng)時(shí)間處于一個(gè)溫度極限 的TCXO當(dāng)返回到正常室溫時(shí)可能具有頻移。雖然此遲滯或"折返"誤 差通常是臨時(shí)的，但永久性偏差也是常見的。折返誤差通常小于大約 0. 5PPM，但可以更大，特別是在機(jī)械調(diào)諧器件(微調(diào)電容器或電位計(jì)) 移動(dòng)的情況中。此遲滯使得制造接近0. 1PPM技術(shù)規(guī)格的TCXO非常困 難。TCXO至少在兩個(gè)應(yīng)用中優(yōu)選為恒溫振蕩器，即低功率應(yīng)用或其中 加熱期不可接受的應(yīng)用。唯 一 的加熱時(shí)間是使部件達(dá)i ij熱平衡所要求 的時(shí)間?？傠娏飨目梢苑浅５停彝ㄟ^輸出信號(hào)功率要求確定。舊 式TCXO設(shè)計(jì)采用熱敏電阻器來平緩晶體溫度頻率曲線。新式設(shè)計(jì)使用 數(shù)字邏輯或微處理器來從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的值或系數(shù)導(dǎo)出修正電壓。在常規(guī)的TCXO中，溫度傳感器典型地定位在振蕩器封裝件內(nèi)且用于向溫度補(bǔ)償電路提供信號(hào)。在常規(guī)TCXO中，溫度傳感器經(jīng)常位于離 開晶體或晶體可以安裝在真空外殼內(nèi)。在晶體安裝在真空外殼中的情況中，晶體的溫度將經(jīng)歷相對(duì)于周 圍環(huán)境溫度的熱滯后。結(jié)果是溫度傳感器產(chǎn)生瞬時(shí)晶體溫度的不精確 的輸出讀取，且因此導(dǎo)致更不穩(wěn)定的輸出頻率。因此，存在對(duì)于具有隨溫度改變的改進(jìn)的頻率穩(wěn)定性的振蕩器電 路的需求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的特征是提供一種振蕩器，所述振蕩器包括振蕩器電路和 連接到振蕩器電路的諧振器。振蕩器電路產(chǎn)生輸出頻率。溫度補(bǔ)償電 路連接到振蕩器電路。溫度補(bǔ)償電路響應(yīng)于溫度改變穩(wěn)定輸出頻率。 至少一個(gè)溫度傳感器和溫度傳感器信號(hào)修改電路連接到溫度補(bǔ)償電 路。溫度傳感器信號(hào)修改電路從溫度傳感器接收第一溫度信號(hào)且生成 經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)，該經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)被傳送至'j溫度 補(bǔ)償電路。本發(fā)明也提供了振蕩器的溫度補(bǔ)償方法。該方法最初包括提供與 諧振器通信的振蕩器電路。由振蕩器生成參考頻率。在諧振器的一側(cè) 上感測(cè)第一溫度?？蛇x地，可以在振蕩器電路附近在諧振器的相對(duì)的 側(cè)上感測(cè)第二溫度。經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)由感測(cè)到的第 一溫度和 可選的第二溫度生成。溫度補(bǔ)償電壓由經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)生成。 使用溫度補(bǔ)償電壓調(diào)整參考頻率。當(dāng)然，應(yīng)理解的是本發(fā)明本身不在于這些特征的任一個(gè)，而是在 于在此披露并要求的特征的特定組合。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到他結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。


本發(fā)明的這些和其他特征可以通過如下的對(duì)附圖的描述最好地被 理解，各圖為圖1是根據(jù)本發(fā)明的利用了兩個(gè)溫度傳感器的溫度補(bǔ)償晶體振蕩6器(TCXO)封裝件的一個(gè)實(shí)施例的方框流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的振蕩器封裝件的一個(gè)實(shí)際實(shí)施例的放大的簡(jiǎn) 化的示意性側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明的TCXO封裝件的溫度傳感器信號(hào)修改電路的示意圖；圖4是本發(fā)明的TCXO封裝件的TCXO電路的示意圖； 圖5是本發(fā)明的TCXO封裝件的Colpitts振蕩器電路的示意圖； 圖6是本發(fā)明的TCXO封裝件的溫度與時(shí)間特征的曲線圖；和 圖7是根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)行TCXO封裝件的方法的流程圖。 注意的是本發(fā)明的附圖未按照比例。本發(fā)明將通過伴隨的詳細(xì)描 述以另外的特性和細(xì)節(jié)描述。
具體實(shí)施方式
圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的使用溫度傳感器信號(hào)修改電路的溫度補(bǔ) 償晶體振蕩器(TCXO)封裝件的方框流程圖。在圖l的實(shí)施例中，TCXO振蕩器封裝件10包括連接到溫度傳感 器信號(hào)修改電路5 0的兩個(gè)溫度傳感器2 0和22。溫度傳感器20和22 可以是響應(yīng)于溫度的改變而改變電阻的常規(guī)的負(fù)系數(shù)熱敏電阻器 (NCT)。溫度傳感器信號(hào)修改電3各50從溫度傳感器20和22的每個(gè) 接收溫度傳感器信號(hào)且生成經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)。雖然圖1描繪了使用兩個(gè)溫度傳感器，但應(yīng)理解的是本發(fā)明包含 了包括僅一個(gè)溫度傳感器的實(shí)施例以及包括多于兩個(gè)溫度傳感器的實(shí) 施例。溫度補(bǔ)償電路100連接到溫度傳感器信號(hào)修改電路50。溫度補(bǔ)償 電路100從溫度傳感器信號(hào)修改電路50接收經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào) 且生成補(bǔ)償電壓。振蕩器電路200連接到溫度補(bǔ)償電路100。諧振器250又耦合到 振蕩器電路200。振蕩器電路200可以是使用任何類型的諧振器的任 何類型的振蕩器電路。例如，振蕩器電路200可以是使用AT切石英晶 體諧振器的ColpiUs振蕩器電路。諧振器25 0也可以是臺(tái)面式晶體 (mesa type crystal)或其^也體(bulk) f白匕牙展器，例^口銀酉臾4里。7振蕩器電路200從溫度補(bǔ)償電路100接收補(bǔ)償電壓且根據(jù)溫度改 變使用補(bǔ)償電壓來調(diào)整振蕩器輸出頻率。振蕩器200生成且在輸出端 子202處提供穩(wěn)定的參考頻率。電源端子204向振蕩器IOO供電且端 子2 03接地。
振蕩器封裝件
圖2是根據(jù)本發(fā)明的利用兩個(gè)溫度傳感器的振蕩器封裝件300的 一個(gè)實(shí)際實(shí)施例的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。
振蕩器封裝件300包括印刷電路板302。印刷電路板302具有頂 表面303和底表面305。印刷電路板302是常^見的印刷電路板且可以 包括電路線、鍍覆的通孔和安裝盤(未示出)以便電連接振蕩器部件。 覆蓋件或蓋308可以安裝到印刷電路板302以用于覆蓋且保護(hù)安裝到 印刷電路板302的頂表面303上的振蕩器部件。覆蓋件308限定了內(nèi) 部振蕩器封裝件腔310。
溫度傳感器22、溫度傳感器信號(hào)修改電路50、溫度補(bǔ)償電路IOO 和振蕩器2 00都通過焊接到安裝盤(未示出)而安裝到印刷電路板頂 表面303?？商娲?，導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂可以用于將振蕩器部件接附到 印刷電路板。
諧振器250位于印刷電路板302的頂表面303上方且為與印刷電 路板302的頂表面303的分開的、大體地平行的關(guān)系。諧振器25 0位 于振蕩器元件22、 50、 100和200上方且具有從其相對(duì)端延伸的且適 合于焊接到印刷電路板302的頂表面303上的相應(yīng)的安裝盤(未示出) 的引線252和2 54?？商娲兀€252和254可以焊接到鍍覆的通 孔(未示出)內(nèi)。諧振器25 0可以是封閉在真空內(nèi)的AT切石英晶體。
溫度傳感器20通過粘合劑330安放在且安裝至諧振器250的頂表 面上。粘合劑330可以是任何常規(guī)的粘合劑。柔性電纜320耦合到溫 度傳感器2G。柔性電纜32Q具有端部322和324。端部324適合于焊 接到印刷電路板頂表面303且端部322適合于焊接到溫度傳感器20。
溫度傳感器20適合于精確地測(cè)量諧振器250的溫度，因?yàn)樗鰷?度傳感器20鄰近諧振器250安裝。溫度傳感器22以與溫度補(bǔ)償電路 100和諧振器電路2 00鄰近的關(guān)系安裝到印刷電路板302。溫度傳感器 22熱耦合到印刷電路板302。溫度傳感器22比溫度傳感器20更靠近地耦合到振蕩器封裝件300外側(cè)的溫度環(huán)境。
溫度傳感器信號(hào)修改電路
圖3是本發(fā)明的利用兩個(gè)溫度傳感器的TCXO封裝件的溫度傳感器 信號(hào)修改電路50的示意圖。溫度傳感器信號(hào)修改電路50可以包括溫 度傳感器端子52和53以及經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)端子98。
溫度傳感器端子52連接到節(jié)點(diǎn)90且溫度傳感器端子5 3連接到電 阻器55。節(jié)點(diǎn)90連接到電阻器54和58。
溫度傳感器信號(hào)修改電路50也包括三個(gè)運(yùn)算放大器70、74和78。 運(yùn)算放大器7 0具有輸入端子71和72以及輸出端子7 3。輸入端子71 連接到電阻器54,電阻器54又耦合到節(jié)點(diǎn)90。輸入端子72連接到節(jié) 點(diǎn)91。輸出端子73連接到節(jié)點(diǎn)92。電阻器56連接在節(jié)點(diǎn)91和節(jié)點(diǎn) 92之間。電阻器57連接在節(jié)點(diǎn)92和節(jié)點(diǎn)93之間。電容器65連接在 節(jié)點(diǎn)93和地之間。電阻器58連接在節(jié)點(diǎn)90和節(jié)點(diǎn)94之間。電容器 64連接在節(jié)點(diǎn)94和地之間。
運(yùn)算放大器74具有輸入端子75和76以及輸出端子77。輸入端 子75連接到節(jié)點(diǎn)93。輸入端子76連接到電阻器59。輸出端子77連 接到節(jié)點(diǎn)95。電阻器59連接在節(jié)點(diǎn)95和輸入端子76之間。
運(yùn)算放大器78具有輸入端子79和80以及輸出端子81。輸入端 子79連接到節(jié)點(diǎn)94且輸入端子80連接到節(jié)點(diǎn)96。電阻器61連接在 節(jié)點(diǎn)95和節(jié)點(diǎn)96之間。輸出端子81連接到節(jié)點(diǎn)97。電阻器60連接 在節(jié)點(diǎn)96和節(jié)點(diǎn)97之間。節(jié)點(diǎn)97連接到輸出端子98。
溫度傳感器信號(hào)修改電路50在端子52和54處接收第一和第二溫 度傳感器信號(hào)，且在端子98處生成經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)。
來自溫度傳感器20的電壓通過端子52施加到運(yùn)算放大器70的輸 入端子71。來自溫度傳感器22的電壓通過端子53施加到運(yùn)算放大器 7 0的輸入端子72。運(yùn)算放大器70在端子73處產(chǎn)生電信號(hào)，該電信號(hào) 與由溫度傳感器20和22感測(cè)到的溫度差成比例。
當(dāng)溫度傳感器信號(hào)相等時(shí)，運(yùn)算放大器70將因此具有已知的固定 輸出電壓，且當(dāng)檢測(cè)到溫度差異時(shí)，運(yùn)算放大器70具有從標(biāo)稱值在正 向或負(fù)向上變化的輸出電壓。端子73處的輸出電壓通過電阻器57和 電容器65的組合被濾波，以提供滯后電壓，該滯后電壓被運(yùn)算放大器
978在輸入端子8 0處用作參考電壓。
來自溫度傳感器20的電壓也通過端子52和電阻器58施加到運(yùn)算 放大器78的輸入端子79處。運(yùn)算放大器78在端子98處的輸出電壓 或經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)將具有更接近地或更精確地代表實(shí)際諧振 器溫度的值。
當(dāng)由溫度傳感器20和22感測(cè)到的溫度相同時(shí)，在輸入端子80處 的電壓將為零，且將不影響由運(yùn)算放大器78所產(chǎn)生的電壓。電壓輸出 將與由溫度傳感器20所產(chǎn)生的相同。
如果溫度傳感器22感測(cè)到升高的溫度，則在端子53處的電壓將 升高。如果溫度傳感器22感測(cè)到快于或大于溫度傳感器20處的溫度 升高的溫度升高，則運(yùn)算放大器70將檢測(cè)傳感器20和22之間的信號(hào) 和電壓差，且將差分電壓通過電阻器57施加到電容器65。電容器65 和電阻器57的RC時(shí)間常數(shù)可以選擇為接近傳感器22的溫度和諧振器 25 0的溫度之間的熱滯后時(shí)間。電阻器57可以是集成在IC上的可編 程電阻器以提供調(diào)整。
因?yàn)闇囟葌鞲衅?2通過電阻器55連接到輸入端子72，所以運(yùn)算 放大器70的輸出將變得略微為負(fù)且將緩慢地移動(dòng)輸入端子80處的電 壓以變得更正，因此指示了諧振器25 0的溫度的升高。
如果溫度傳感器20感測(cè)到升高的溫度且端子52處的電壓升高， 則電壓將通過電容器64和電阻器58被濾波。這也導(dǎo)致運(yùn)算放大器74 的輸出端子77處的電壓逐漸升高。
電容器64和電阻器58的RC時(shí)間常數(shù)可以選擇為接近傳感器20 的溫度和諧振器250的溫度之間的熱滯后時(shí)間。電阻器58可以是集成 在IC上的可編程電阻器以提供調(diào)整。
傳感器2 0和22以及諧振器250之間的熱溫度滯后時(shí)間不必相等。 傳感器20或22的任一個(gè)可以高于或低于諧振器溫度，且電路50的輸 出將提供諧振器25 0的溫度的精確讀取。
振蕩器電路
圖4是包括溫度補(bǔ)償電路100和振蕩器電路200的溫度補(bǔ)償晶體 振蕩器(TCXO)的實(shí)施例的示意圖。
溫度補(bǔ)償電路100可以是設(shè)計(jì)為與振蕩器一起使用的集成電路。集成電路可以是零件號(hào)為AK2151的集成電路，該集成電路可從日本東 京的Asahi Kasei Microsystems Co. Ltd購得。溫度補(bǔ)償電路100可 以與AT切石英晶體諧振器一起使用。
溫度補(bǔ)償電路100可以包含內(nèi)部振蕩器電路和溫度傳感器(未示 出)。在使用內(nèi)部振蕩器電路時(shí)，振蕩器電路200可以省略。在使用 內(nèi)部溫度傳感器時(shí)，溫度傳感器22可以省略。溫度補(bǔ)償電路100可以 僅添加有諧振器或晶體而作為TCX0運(yùn)行。
溫度補(bǔ)償電^各100包括端子Vdd、 CV、 Vss和ET。端子Vdd連才妄 到3. 3伏電源且端子Vss連接到地G。外部溫度端子ET連接到端子98 且從溫度傳感器信號(hào)修改電路5 0接收經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)。
振蕩器電路200通過端子CV連接到溫度補(bǔ)償電路100。振蕩器電 路200可以是常規(guī)振蕩器電路，例如，如將在后文中在圖5中論述的 Pierce或Colpi Us振蕩器電路。振蕩器電3各200具有端子202、 211、 213和214。端子211連接到節(jié)點(diǎn)N2。端子213和214跨過諧振器25 0 連接，且將諧振器耦合到振蕩器電路200。端子202是輸出頻率端子。 變?nèi)荻O管230連接在地G和節(jié)點(diǎn)N2之間。變?nèi)荻O管2 30具有 可調(diào)整電容，該可調(diào)整電容可用于調(diào)節(jié)振蕩器的運(yùn)行頻率。節(jié)點(diǎn)N2連 接到振蕩器電路200的端子211。低通濾波器220連接在節(jié)點(diǎn)N2和溫 度補(bǔ)償電路100的控制電壓端子CV之間。低通濾波器220將供給到變 容二極管230的修正電壓延遲，以更好匹配諧振器250的熱曲線。諧 振器25 0在振蕩器電路端子213和214處耦合到振蕩器電路200。
溫度補(bǔ)償電路IOO使用來自端子98且在溫度補(bǔ)償電路100的端子 ET處接收的經(jīng)修改的溫度信號(hào)，以在端子CV處生成溫度補(bǔ)償電壓。 溫度補(bǔ)償電壓用于調(diào)整由振蕩器電路200在其端子202處產(chǎn)生的參考 頻率。溫度補(bǔ)償電路100將參考頻率維持在緊公差內(nèi)。
圖5以更示意性的細(xì)節(jié)描繪了圖4中的Colpitts振蕩器電路200。 振蕩器電路200包括晶體管Ql，晶體管Ql具有基極Q1B,集電極Q1C 和發(fā)射極Q1E?；鶚OQ1B連接到節(jié)點(diǎn)N8。集電4及QIC連接到節(jié)點(diǎn)N9和 電阻器R3，電阻器R3又連接到電源Vdd。節(jié)點(diǎn)N9進(jìn)一步連接到輸出 端子202。發(fā)射極Q1E連接到節(jié)點(diǎn)Nll，節(jié)點(diǎn)Nil又連接到電阻器R4。 電阻器R4又連接到地G。電容器Cl連接在節(jié)點(diǎn)N8和節(jié)點(diǎn)N10之間。電容器C2連接在節(jié)點(diǎn)N10和地G之間。節(jié)點(diǎn)N10和Nil連接在一起。
電阻器Rl連接在節(jié)點(diǎn)N7和電源Vdd之間。電阻器R2連接在節(jié)點(diǎn)N7和地之間。節(jié)點(diǎn)N7連接到端子214。
參考回圖1,在TCXO振蕩器封裝件10的運(yùn)行期間，溫度傳感器20和22生成溫度傳感器信號(hào)，該溫度傳感器信號(hào)與傳感器所暴露到的溫度成比例。溫度傳感器信號(hào)被溫度傳感器信號(hào)修改電路5 0接收。溫度傳感器信號(hào)修改電路50生成經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)，該經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)提供到溫度補(bǔ)償電路100。
溫度補(bǔ)償電路100使用經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)來調(diào)整由振蕩器電路100在端子202處產(chǎn)生的輸出頻率。溫度補(bǔ)償電路在溫度變化時(shí)將輸出頻率維持在公差范圍內(nèi)。
運(yùn)行
圖6是根據(jù)本發(fā)明的振蕩器封裝件300的溫度與時(shí)間運(yùn)行特征的曲線圖。線710表示了溫度傳感器22處的溫度。在溫度傳感器20處的溫度由線720示出。線7 30表示了傳感器20和22之間的熱滯后時(shí)間。
存在于溫度傳感器20和22之間的熱滯后時(shí)間可以與溫度傳感器22和諧振器250之間的熱滯后時(shí)間相關(guān)。因?yàn)橹C振器250和溫度傳感器22之間的熱滯后時(shí)間可通過溫度傳感器20和22之間的熱滯后時(shí)間確定，所以可進(jìn)行修正。如果從傳感器20到諧振器250的熱滯后時(shí)間等于從溫度傳感器22到20的熱滯后時(shí)間，則熱滯后容易地被補(bǔ)償。
因?yàn)轫憫?yīng)于外部環(huán)境溫度改變的晶體溫度類似于阻尼電路那樣作用，所以帶有修正響應(yīng)的電阻器-電容器濾波器可以用于在存在溫度改變期間修改正常的溫度修正電壓。
可以設(shè)計(jì)二階濾波器，使得對(duì)于溫度的恒定改變率的誤差幾乎為零。也可以使用數(shù)字濾波器生成多傳感器修正信號(hào)，以基于來自多溫度傳感器的數(shù)據(jù)導(dǎo)出實(shí)際晶體溫度，且然后將經(jīng)濾波的信號(hào)施加到溫度補(bǔ)償電路。
包含振蕩器封裝件300的環(huán)境應(yīng)被控制到使得由振蕩器部件所經(jīng)歷的溫度梯度恒定且可重復(fù)的程度。此相同的限制對(duì)于所有TCXO是必需的，以在合理的頻率公差內(nèi)工作。優(yōu)選地，溫度傳感器20和22安
12裝在振蕩器封裝件300內(nèi)，使得溫度傳感器20和22之間的溫度梯度被最大化。
存在使用振蕩器封裝件10的數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)因?yàn)榭蓪?dǎo)出實(shí)際諧振器溫度，這消除了將溫度傳感器放置為盡可能靠近諧振器的需要；因?yàn)榭蓪?dǎo)出實(shí)際諧振器溫度且將實(shí)際諧振器溫度用于控制溫度補(bǔ)償電路，振蕩器封裝件10在溫度改變時(shí)提供更穩(wěn)定的輸出頻率；且振蕩器封裝件10適合于提供在G. 1至0. 2PPM之間的范圍內(nèi)的穩(wěn)定輸出頻率公差。
運(yùn)4亍方法
現(xiàn)在將參考圖l和圖7描述根據(jù)本發(fā)明的振蕩器的運(yùn)行方法。在初始步驟802中，圖1的振蕩器200生成參考頻率。然后，根據(jù)本發(fā)明，通過第一溫度傳感器在諧振器的一側(cè)上且靠近諧振器感測(cè)到第一溫度，以用于在諧振器開始對(duì)于溫度改變起反應(yīng)之前感測(cè)環(huán)境溫度的改變。可選地，至少第二溫度傳感器位于諧振器的相對(duì)側(cè)上且靠近振蕩器電路，以用于感測(cè)諧振器的相對(duì)側(cè)上的溫度。
在步驟804中，然后來自溫度傳感器20和22的溫度傳感器信號(hào)被溫度傳感器信號(hào)修改電路50接收。在下一個(gè)步驟806中，溫度傳感器信號(hào)修改電路50生成經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)。經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)從由第一溫度傳感器20和可選的第二溫度傳感器22生成的第一溫度信號(hào)和可選的第二溫度信號(hào)生成。
本發(fā)明的特征是經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)幾乎完全地與諧振器的實(shí)際溫度匹配，這通過借助于振蕩器組件的熱模型修改溫度傳感器信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。通過將溫度傳感器信號(hào)修改為與諧振器在響應(yīng)于環(huán)境溫度改變時(shí)的熱延遲特征匹配，可以施加合適的修正以用于頻率穩(wěn)定性。在與第 一溫度傳感器20相對(duì)的諧振器的側(cè)上可選的第二溫度傳感器22的添加允許感測(cè)跨過諧振器(即在諧振器的相對(duì)的側(cè)上)的溫度梯度，且允許以更高的精度預(yù)測(cè)實(shí)際諧振器溫度。
在步驟808處，經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)被提供到溫度補(bǔ)償電路100且生成溫度補(bǔ)償信號(hào)。
在步驟810處，溫度補(bǔ)償電路100調(diào)整振蕩器電路200的參考頻率。在步驟812處，參考頻率被輸出到端子202。以上所述的整個(gè)頻率生成和調(diào)整循環(huán)然后如希望地重復(fù)。
13雖然本發(fā)明已通過對(duì)上面實(shí)施例的特定地參考進(jìn)行教導(dǎo)，但本領(lǐng)域 一 般技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行變化而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。所描述的實(shí)施例在所有方面被考慮為都僅視作例證性而非限制性。本發(fā)明的范圍因此通過附帶的權(quán)利要求指示而非通過前述描述指示。所有在權(quán)利要求的等價(jià)物的意義和范圍內(nèi)的改變都包括在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種振蕩器，包括諧振器；連接到所述諧振器且可運(yùn)行以產(chǎn)生輸出頻率的振蕩器電路；與振蕩器電路關(guān)聯(lián)的溫度補(bǔ)償電路，溫度補(bǔ)償電路適合于響應(yīng)于溫度改變來穩(wěn)定輸出頻率；至少第一溫度傳感器；和與所述第一溫度傳感器和溫度補(bǔ)償電路關(guān)聯(lián)的溫度傳感器信號(hào)修改電路，溫度傳感器信號(hào)修改電路適合于從所述第一溫度傳感器接收第一溫度信號(hào)且生成經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)，該經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)被傳送到所述溫度補(bǔ)償電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器，其中所述第一溫度傳感器是 位于鄰近所述諧振器的熱敏電阻器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器，其中所述第一溫度傳感器位 于所迷諧振器一側(cè)上，所述振蕩器進(jìn)一步包括位于所述諧振器的相對(duì) 的側(cè)上的第二溫度傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的振蕩器，其中所述第一和第二溫度傳 感器是熱敏電阻器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器，其中所述第一溫度傳感器是 適合于產(chǎn)生與由所述第一溫度傳感器感測(cè)到的溫度成比例的電壓或電 流的半導(dǎo)體器件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器，其中所述溫度傳感器信號(hào)修 改電路進(jìn)一步包括適合于接收所述第一溫度信號(hào)且生成第一放大器輸出信號(hào)的第一 放大器；連接到所述第一放大器且適合于接收所述第一放大器輸出信號(hào)且 生成第二放大器輸出信號(hào)的第二放大器；和連接到所述第一和第二放大器且適合于接收所述第一溫度信號(hào)和 第二放大器輸出信號(hào)且生成經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)的第三放大器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器，其中經(jīng)修改的溫度傳感器信 號(hào)補(bǔ)償了所述諧振器和所述第 一 溫度傳感器之間的熱梯度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的振蕩器，進(jìn)一步包括第二溫度傳感器， 第一放大器適合于接收所述第二溫度信號(hào)且生成第一放大器輸出信 號(hào)，在所述諧振器和所述第一溫度傳感器之間的熱梯度大致與所述第 一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器之間的熱梯度相同。
9. 一種振蕩器，包括用于穩(wěn)定參考頻率的頻率穩(wěn)定裝置；連接到所述頻率穩(wěn)定裝置且適合于生成參考頻率的振蕩器電路裝置；連接到所述振蕩器電路裝置用于響應(yīng)于溫度改變調(diào)整參考頻率的 溫度補(bǔ)償裝置；用于感測(cè)溫度且生成至少一個(gè)溫度傳感器信號(hào)的溫度傳感器裝 置；和連接到所述溫度傳感器裝置和溫度補(bǔ)償裝置的溫度傳感器信號(hào)修 改泉置，所述溫度傳感器信號(hào)修改裝置接收溫度傳感器信號(hào)且生成被 提供到溫度補(bǔ)償裝置的經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的振蕩器，其中所述振蕩器電路裝置包括晶體管；連接到所述晶體管的電阻器反饋網(wǎng)絡(luò)；和 變?nèi)荻O管。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的振蕩器，其中所述溫度傳感器裝置包括適合于生成第一溫度傳感器信號(hào)的第一溫度傳感器；和 適合于生成第二溫度傳感器信號(hào)的第二溫度傳感器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的振蕩器，其中所述溫度傳感器信號(hào)修 改裝置包括適合于接收所述第一和第二溫度信號(hào)且生成第一放大器輸出信號(hào) 的第一放大器；連接到所述第一放大器且適合于接收所述第一放大器輸出信號(hào)且 生成第二放大器輸出信號(hào)的第二放大器；和連接到所述第一和第二放大器且適合于接收所述第一溫度信號(hào)和所述第二放大器輸出信號(hào)且生成經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)的第三放大 器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的振蕩器，其中所述振蕩器位于殼體內(nèi)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的振蕩器，其中所述第一和第二溫度傳 感器彼此分開。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的振蕩器，其中所述第一溫度傳感器位 于靠近所述頻率穩(wěn)定裝置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的振蕩器，其中所述第二溫度傳感器位 于靠近所述振蕩器電路裝置。
17. —種振蕩器溫度補(bǔ)償方法，包括如下步驟 提供與諧振器通信的振蕩器電路； 從振蕩器電路生成參考頻率； 感測(cè)至少第一溫度；從至少第 一感測(cè)到的溫度生成經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)； 從經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)生成溫度補(bǔ)償電壓；和 使用溫度補(bǔ)償電壓調(diào)整參考頻率。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào) 補(bǔ)償所述諧振器和所述感測(cè)到的第 一 溫度之間的熱滯后時(shí)間。
19. 一種振蕩器，包括 諧振器；連接到所述諧振器且可運(yùn)行以產(chǎn)生輸出頻率的振蕩器電路；與所述振蕩器關(guān)聯(lián)的第一和第二溫度傳感器；與所述第一和第二溫度傳感器通信的溫度傳感器信號(hào)修改電路；與振蕩器電路和溫度傳感器信號(hào)修改電路通信的處理器；和可在處理器上運(yùn)行的軟件，以用于從溫度傳感器信號(hào)修改電路接收經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)；從經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)生成溫度補(bǔ)償信號(hào)；和使用所述溫度補(bǔ)償信號(hào)調(diào)整輸出頻率。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的振蕩器，其中所述第一和第二溫度傳 感器位于諧振器的相對(duì)的側(cè)上。
全文摘要
一種振蕩器包括振蕩器電路和產(chǎn)生輸出頻率的諧振器。溫度補(bǔ)償電路耦合到振蕩器電路。溫度補(bǔ)償電路響應(yīng)于溫度改變來穩(wěn)定輸出頻率。至少一個(gè)溫度傳感器和溫度傳感器信號(hào)修改電路耦合到溫度補(bǔ)償電路。溫度傳感器信號(hào)修改電路從溫度傳感器接收溫度信號(hào)且生成經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)，該經(jīng)修改的溫度傳感器信號(hào)被傳送到溫度補(bǔ)償電路。
文檔編號(hào)H03L1/02GK101517895SQ200780033833
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者J·施托爾普曼 申請(qǐng)人:Cts公司