本发明专利技术提供一种压控晶体振荡器的温度补偿电路及方法，结合五次幂函数电流发生器、残差补偿电流发生器及跨阻放大器设计压控晶体振荡器的温度补偿电路，在通过五次幂函数电流发生器产生的五次幂函数电流对谐振频率进行温度补偿的基础上，再通过残差补偿电流发生器产生的残差补偿电流对五次幂函数电流补偿后的残差进行补偿，能提升谐振频率的温度补偿精度；同时，通过残差补偿电流对残差进行分段独立补偿，每段单独补偿时可根据残差量的温度范围、温度区间、偏移大小进行精确补偿，进一步提高了谐振频率的温度补偿精度；此外，还可以根据残差偏移量大小、对应补偿调节难易程度灵活选择不同的补偿方法进行温度补偿调节。
1、石英晶体片能够产生稳定的机械振动，当它的几何尺寸和结构一定时，就能产生一个固定的机械振动频率。石英晶体受到外加交流电压的激励时，如果交流电压频率等于晶体的固有频率，晶体片的机械振动就会达到最大，于是就能产生谐振。通常采用at切型石英晶体来做晶体振荡器中的谐振器。at切型石英晶体谐振频率的温度漂移曲线近似为五次幂函数(公式1)：
3、其中，f是晶体谐振频率，△f是频率变化量，a5是五次项系数，a4是四次项系数，a3是三次项系数，a1是一次项系数，a0是常数项，t是温度，t0是中心温度。图1所示为at切型石英晶体自身频率随温度变化的典型曲线。这样的晶振频率随温度在-40℃～85℃温度范围内通常可以达到小于20ppm，是一种固有频率十分稳定的时钟源。
4、所以石英晶振广泛应用于钟表、计时、数字信号处理、频率源等通信系统和计算机系统中。而20ppm的温度稳定度通常不能满足使用要求，所以传统的模拟温度补偿晶体振荡器采用5次函数发生器对at切型石英晶体来进行温度补偿，通常温度稳定度可达到±0.5ppm～±1.0ppm。图2为传统温补晶振补偿后的频率随温度稳定度曲线的一种示例，我们将补偿后的频率随温度变化量称之为残差。
>6、因此，目前亟需一种能实现更高温度稳定度的压控晶体振荡器的温度补偿技术方案。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种压控晶体振荡器的温度补偿技术方案，结合五次幂函数电流发生器、残差补偿电流发生器及跨阻放大器设计压控晶体振荡器的温度补偿电路，在通过五次幂函数电流发生器产生的五次幂函数电流对谐振频率进行温度补偿的基础上，再通过残差补偿电流发生器产生的残差补偿电流对五次幂函数电流补偿后的残差进行补偿，以提升谐振频率的温度补偿精度；同时，通过残差补偿电流对残差进行分段独立补偿，每段单独补偿时可根据残差量的温度范围、温度区间、偏移大小进行精确补偿，以进一步提高谐振频率的温度补偿精度。
2、为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供的技术方案如下。
3、一种压控晶体振荡器的温度补偿电路，包括：
4、五次幂函数电流发生器，产生五次幂函数电流；
5、残差补偿电流发生器，产生残差补偿电流；
6、跨阻放大器，接所述五次幂函数电流发生器及所述残差补偿电流发生器，对所述五次幂函数电流与所述残差补偿电流进行叠加，得到温度补偿电流，并将所述温度补偿电流转换为温度补偿电压，所述温度补偿电压输出作用于所述压控晶体振荡器内部的变容二极管，以调节所述压控晶体振荡器的谐振频率；
7、其中，在通过所述五次幂函数电流对所述谐振频率进行温度补偿的基础上，再通过所述残差补偿电流对所述五次幂函数电流补偿后的残差进行补偿，且通过所述残差补偿电流对所述残差进行分段独立补偿，以提高所述谐振频率的温度补偿精度。
8、可选地，所述跨阻放大器包括运算放大器及可变电阻，所述运算放大器的同相输入端接偏置电压，所述运算放大器的反相输入端接所述可变电阻的第一端，所述可变电阻的第二端接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的反相输入端与所述五次幂函数电流及所述残差补偿电流分别连接，所述运算放大器的输出端输出所述温度补偿电压。
9、可选地，所述可变电阻的阻值可调，通过调节所述可变电阻的阻值大小来调节所述温度补偿电压的大小。
10、可选地，在对所述残差进行补偿时，基于所述残差随温度的分布差异，将目标温度区间划分为n个温度段，通过所述残差补偿电流发生器产生不同的所述残差补偿电流，对不同所述温度段内的所述残差进行适应性补偿，其中，n为大于或者等于2的整数。
11、可选地，所述残差补偿电流发生器包括：
12、n个温度段电流发生模块，n个所述温度段电流发生模块并行设置，一一对应产生并输出n个温度段补偿电流，n个所述温度段补偿电流与n个不同的所述温度段一一对应；
13、包络宽度调节模块，其输出端接n个所述温度段电流发生模块的输入端，对n个所述温度段补偿电流的包络宽度进行调节；
14、温度段调节模块，其包括n个独立的温度段调节通道，n个所述温度段调节通道的输入端与n个所述温度段电流发生模块的输出端一一对应连接，所述温度段调节通道包括依次串接的补偿中心温度调节单元、补偿极性及补偿增益调节单元，在每个所述温度段调节通道中，所述补偿中心温度调节单元对所述温度段补偿电流的中心温度进行调节，所述补偿极性及补偿增益调节单元对所述温度段补偿电流的极性及增益进行调节；
15、电流相加模块，其输入端与n个所述温度段调节通道的输出端分别连接，对n个经过调节的所述温度段补偿电流进行叠加，得到并输出所述残差补偿电流。
16、可选地，所述温度段电流发生模块、所述包络宽度调节模块、所述补偿中心温度调节单元、所述补偿极性及补偿增益调节单元分别由多个不同系数、不同次项的指数函数发生器的叠加组成。
17、一种压控晶体振荡器的温度补偿方法，应用于上述中任一项所述的压控晶体振荡器的温度补偿电路，包括：
18、使能所述五次幂函数电流发生器，通过所述五次幂函数电流对所述谐振频率进行第一次温度补偿，得到所述残差随温度的分布情况；
19、再使能所述残差补偿电流发生器，通过所述残差补偿电流对所述五次幂函数电流补偿后的所述谐振频率进行第二次温度补偿，且通过所述残差补偿电流对所述残差进行分段独立补偿，以提高所述谐振频率的温度补偿精度。
20、可选地，所述通过所述残差补偿电流对所述残差进行分段独立补偿的步骤，包括：
21、分析所述残差随温度的分布情况，设置所述残差的补偿目标；
22、选取偏离所述补偿目标最远的至少部分温度点作为对应的所述温度段电流发生模块的中心温度点进行残差补偿；
23、针对各个所述中心温度点，参照所述补偿目标与所述中心温度点的实际残差，调节所述残差补偿电流发生器，产生相应的残差补偿电流，对所述中心温度点的残差进行补偿。
24、可选地，所述压控晶体振荡器的温度补偿方法还包括：
25、获取所述残差的补偿需求，判断所述补偿目标是否满足所述残差的补偿需求，若是则补偿结束，若否则基于所述补偿目标与所述残差的补偿需求之间的偏差，调节所述五次幂函数电流发生器，通过所述五次幂函数电流对补偿后的所述残差进行整体平移，使得平移后的所述残差满足所述残差的补偿需求。
26、如上所述，本专利技术的压控晶体振荡器的温度补偿电路及方法，至少具有以下有益效果：
27、结合五次幂函数电流发生器、残差补偿电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压控晶体振荡器的温度补偿电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压控晶体振荡器的温度补偿电路，其特征在于，所述跨阻放大器包括运算放大器及可变电阻，所述运算放大器的同相输入端接偏置电压，所述运算放大器的反相输入端接所述可变电阻的第一端，所述可变电阻的第二端接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的反相输入端与所述五次幂函数电流及所述残差补偿电流分别连接，所述运算放大器的输出端输出所述温度补偿电压。
3.根据权利要求2所述的压控晶体振荡器的温度补偿电路，其特征在于，所述可变电阻的阻值可调，通过调节所述可变电阻的阻值大小来调节所述温度补偿电压的大小。
4.根据权利要求1所述的压控晶体振荡器的温度补偿电路，其特征在于，在对所述残差进行补偿时，基于所述残差随温度的分布差异，将目标温度区间划分为N个温度段，通过所述残差补偿电流发生器产生不同的所述残差补偿电流，对不同所述温度段内的所述残差进行适应性补偿，其中，N为大于或者等于2的整数。
5.根据权利要求4所述的压控晶体振荡器的温度补偿电路，其特征在于，所述残差补偿电流发生器包括：
6.根据权利要求5所述的压控晶体振荡器的温度补偿电路，其特征在于，所述温度段电流发生模块、所述包络宽度调节模块、所述补偿中心温度调节单元、所述补偿极性及补偿增益调节单元分别由多个不同系数、不同次项的指数函数发生器的叠加组成。
7.一种压控晶体振荡器的温度补偿方法，其特征在于，应用于根据权利要求1-6中任一项所述的压控晶体振荡器的温度补偿电路，包括：
8.根据权利要求7所述的压控晶体振荡器的温度补偿方法，其特征在于，所述通过所述残差补偿电流对所述残差进行分段独立补偿的步骤，包括：
9.根据权利要求8所述的压控晶体振荡器的温度补偿方法，其特征在于，所述压控晶体振荡器的温度补偿方法还包括：
...
【技术特征摘要】
1.一种压控晶体振荡器的温度补偿电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压控晶体振荡器的温度补偿电路，其特征在于，所述跨阻放大器包括运算放大器及可变电阻，所述运算放大器的同相输入端接偏置电压，所述运算放大器的反相输入端接所述可变电阻的第一端，所述可变电阻的第二端接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的反相输入端与所述五次幂函数电流及所述残差补偿电流分别连接，所述运算放大器的输出端输出所述温度补偿电压。
3.根据权利要求2所述的压控晶体振荡器的温度补偿电路，其特征在于，所述可变电阻的阻值可调，通过调节所述可变电阻的阻值大小来调节所述温度补偿电压的大小。
4.根据权利要求1所述的压控晶体振荡器的温度补偿电路，其特征在于，在对所述残差进行补偿时，基于所述残差随温度的分布差异，将目标温度区间划分为n个温度段，通过所述残差补偿电流发生器产生不同的所述残差补偿电流，对不同...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺旭东，谭棋心，陈勇屹，张一帆，王皓嶙，邓亚旭，刘永光，吴炎辉，李明剑，董超，
申请(专利权)人：重庆西南集成电路设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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