一种温度补偿型晶体振荡器，包括晶体共振器与执行温度补偿的振荡器电路。振荡器电路包括温度传感器单元、温度补偿单元、高温负载电容调节单元、振荡器单元与缓冲器。温度传感器单元量测晶体共振器的周遭温度。温度补偿单元依据量测温度输出第一电压。高温负载电容调节单元依据超过特定温度范围的高温区域中的量测温度输出第二电压。振荡器单元包括特定温度范围中用以补偿温度的第一与第二可变电容元件、高温区域中用以补偿温度的第三与第四可变电容元件与连接至晶体共振器以执行振荡操作的振荡集成电路。缓冲器放大振荡器单元的输出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种温度补偿型晶体振荡器，尤其涉及一种即使在高温中不增加电压控制振荡器的灵敏度依然能改善温度补偿准确度的温度补偿型晶体振荡器。
技术介绍
现有技术中的温度补偿型晶体振荡器图4参照图4说明现有技术的一种温度补偿型晶体振荡器 (temperature-compensated crystal oscillator, TCX0)。图 4 显不为现有技术中温度补偿型晶体振荡器的电路方框图。如图4所示，现有技术中的温度补偿型晶体振荡器包括振荡器电路I与晶体共振器2。振荡电路I包括用以接收外部参考信号的输入端(自动频率控制端(Auto Frequency Control terminal,AFC terminal))、自动步页率控制(Auto Frequency Control, AFC)单元11、振荡器(oscillator, 0SC)单元12、输出缓冲器(OUT BUFFER)单元13、温度传感器(TEMP SENSOR)单元14、温度补偿单元15、非易失性存储器(nonvolatile memory, NVM)16,以及定电压电源17。自动频率控制单元11控制从AFC端输入的外部参考信号的灵敏度(电压增益)， 并且输出信号至振荡器单元12。振荡器单元12输出利用晶体共振器2与灵敏度控制电压(AFC)振荡的信号至输出缓冲器单元13。输出缓冲器单元13缓冲(放大)从振荡器单元12来的振荡信号并输出此信号至输出端(OUT terminal)。在此，输出缓冲器单元13、 晶体共振器2、振荡器单元12组成电压控制晶体振荡器(voltage-controlled crystal oscillator, VCX0)。温度传感器单元14量测晶体共振器2的周遭温度，并输出此温度至温度补偿单元15。温度补偿单元15是用以产生函数的电路。温度补偿单元15读取储存于非易失性存储器16中用以温度补偿的参数，并依据参数与从温度传感器单元14输入的量测温度值来执行计算，且输出温度补偿电压至振荡器单元12。振荡器单元12提供利用晶体共振器2振荡的信号，而此信号随着来自自动频率控制单元11的信号与来自温度补偿单元15的补偿电压输出而振荡。现有技术中温度补偿型晶体振荡器的电路图5接着，参照图5来说明图4所示的现有技术中温度补偿型晶体振荡器的电路图。图 5显示为现有技术中温度补偿型晶体振荡器的电路图。比较与现有技术中温度补偿型晶体振荡器有关的图4与图5，晶体共振器2相当于晶体共振器X。输出缓冲器单元13相当于缓冲器32与33、电阻R3，以及电容C3。振荡器单元12相当于反向器集成电路(inverter IC) 31、电阻Rf、Rl与R2、电容Cl与C2，以及可变电容二极管VDl与VD2。在图5中，省略图4中自动频率控制单元11与定电压电源17。需要注意的是，自动频率控制单元11的输出为图5中端点VlT的输入。在前文所提及的现有技术中温度补偿型晶体振荡器，一般来说，是在-40°c至+85°C的范围中执行温度补偿。近年来，在欧洲，已立法通过强制增设紧急通话设备(例如， 紧急呼叫(e-call))的法案条条，以及正在发展相关设备的引进。对于应用至运输工具而言，TCXO需要操作于一宽广的温度范围中，举例来说，-40°C至+105°C。在一般的温度补偿范围中(例如，-40°c至+85°C )是不会有问题的。然而，在下述的宽广的温度范围(例如，-40°C至+105°C )中是会有一些问题的，尤其是在+86°C至 +105 °C的温度范围里。现有技术中温度补偿的例子图6A 6D请参照图6A至6D来说明现有技术中温度补偿的例子。图6A至6D显示为现有技术中温度补偿例子的说明图。在6A至6D中，横坐标表示为温度(Temp)，图6A与6D的纵坐标表示为频率特性，图6B与6C的纵坐标表示为电压特性。图6A显示说明“无温度补偿的振荡频率Fout”的特性。此特性是一种取决于晶体共振器与振荡器电路的温度特性的频率特性。图6B显示说明理想温度补偿电压Vl的电压特性，而图6C显示说明现实温度补偿电压Vl的电压特性。如果把图6B的理想温度补偿电压的电压特性运用于图6A中无温度补偿的电压控制晶体振荡器的振荡频率，在理想温度补偿的后的振荡频率将变为平坦。然而，理想温度补偿与现实温度补偿的频率特性会在高温区域中产生偏差。因为如此的偏差，如果图6C中现实温度补偿电压的电压特性Vl运用于图6A中无温度补偿的电压控制晶体振荡器的振荡频率，图6D中现实温度补偿的后的振荡频率基本上变成平坦，但在高温度区域中会急峻的升起。也就是说，在高温区域中，温度补偿并非正常执行的。此外，在现有技术的TCXO中，使用的集成电路(IC)的高积集化与制程微细化已降低了 TCXO的电源电压。举例来说，电源电压已经从5V降至3. 3V，以及从3. 3V降至I. 8V。相关技术作为相关技术，揭示以下各者东洋通信机株式会社(Τ0Υ0 Communication Equipment Co. , Ltd)的日本专利特开2004-104609号公报的“温度补偿压电振荡器 (Temperature-compensated Piezo-oscillator) ”；以及星辰时计株式会社(CITIZEN WATCH Co.，Ltd)的日本专利特开2005-033329号公报的“温度补偿压电振荡器 (Temperature-compensated Piezo-oscillator)”。日本专利特开2004-104609号公报揭示一种温度补偿压电振荡器，其中藉由结合可变电容二极管至频率/温度补偿电路中来把温度变化运用至可变电容二极管，以作为电压变化，电容值依据电压来改变，像是降低电容值来增加频率，以及增加电容值来降低频率。日本专利特开2005-033329号公报揭示一种温度补偿压电振荡器，其包括晶体振荡电路。此晶体振荡电路包括低温金属氧化半导体(metal oxide semiconductor,M0S)电容与高温金属氧化半导体(MOS)电容元件、低温偏压信号产生电路，以及高温偏压信号产生电路。其中，低温金属氧化半导体(MOS)电容与高温金属氧化半导体(MOS)电容元件并联耦接彼此。以致低温区域的温度补偿与高温区域的温度补偿独立的各自执行。专利文献专利文献I日本专利特开2004-104609号公报专利文献2日本专利特开2005-033329号公报然而，现有技术中的TCX0，当电源电压降低，内部电压是减少的，以及电路电压的动态范围是狭窄的。因此，应用于电压控制晶体振荡器(VCXO)的电压的温度补偿电压范围是窄的，并且可以补偿的温度范围也会是窄的。就这点来说，可以想象的是，这个问题可藉由增加VCXO的频率电压灵敏度来解决。然而，在此对策方法中，噪声的灵敏度也会增加，以致于作为TCXO中所要求的一个重要特点的相位噪声可能会降低。日本专利特开2004-104609号公报与2005-033329号公报揭示一种温度补偿压电振荡器，其设计来在高温中利用高温补偿电路以及在低温中利用低温补偿电路来执行温度补偿。然而，要操作组合的两电路并且获得一个容易与简单的配置是困难的。
技术实现思路
有鉴于此，需要存在一种即使在高温下不增加电压控制晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种温度补偿型晶体振荡器，包括：晶体共振器；以及振荡器电路，用以执行温度补偿，该振荡器电路包括：温度传感器单元，量测该晶体共振器周遭的温度；温度补偿单元，依据所量测的温度而输出用以补偿温度的第一电压；高温负载电容调节单元，依据超出特定温度范围的高温区域中所量测的温度而输出用以补偿温度的第二电压；振荡器单元，具有在该特定温度范围中用以补偿温度的第一与一第二可变电容元件、在该高温区域中用以补偿温度的第三与第四可变电容元件，以及耦接该晶体共振器以执行振荡操作的振荡集成电路，以致利用该第一电压执行温度补偿，并且也在该高温区域中利用该第二电压执行温度补偿；以及缓冲器，放大从该振荡器单元来的输出。
【技术特征摘要】
2011.08.11 JP 2011-1756341.一种温度补偿型晶体振荡器，包括晶体共振器；以及振荡器电路，用以执行温度补偿，该振荡器电路包括温度传感器单元，量测该晶体共振器周遭的温度；温度补偿单元，依据所量测的温度而输出用以补偿温度的第一电压；高温负载电容调节单元，依据超出特定温度范围的高温区域中所量测的温度而输出用以补偿温度的第二电压；振荡器单元，具有在该特定温度范围中用以补偿温度的第一与一第二可变电容元件、 在该高温区域中用以补偿温度的第三与第四可变电容元件，以及耦接该晶体共振器以执行振荡操作的振荡集成电路，以致利用该第一电压执行温度补偿，并且也在该高温区域中利用该第二电压执行温度补偿；以及缓冲器，放大从该振荡器单元来的输出。2.根据权利要求I所述的温度补偿型晶体振荡器，更包括高温温度传感器单元，用以量测超出该特定温度范围的该高温区域中的该温度，以及输出所量测的该温度至该高温负载电容调节单元。3.根据权利要求I所述的的温度补偿型晶体振荡器，其中该高温负载电容调节单元在超出该特定温度范围的该高温区域中操作以渐渐的增加该振荡器单元的该第三与该第四可变电容元件的电容值。4.根据权利要求2所述的温度补偿型晶体振荡器，其中该高温负载电容调节单元在超出该特定温度范围的该高温区域中操作以渐渐的增加该振荡器单元的该第三与该第四可变电容元件的电容值。5.根据权利要求I所述的温度补偿型晶体振荡器，其中该第一可变电容元件的一端耦接设置于该振荡集成电路的输入端的第一电容的一端，该第一可变电容元件的另一端接地，该第二可变电容元件的一端耦接设置于该振荡集成电路的输出端的第二电容的一端， 该第二可变电容兀件的另一端接地，第一电阻的一端稱接于该第一可变电容兀件的一端与该第一电容的一端之间，第二电阻的一端稱接于该第二可变电容兀件的一端与该第二电容的一端之间，该第一电阻的另一端与该第二电阻的另一端耦接于第一连结点，而从该温度补偿单元来的该第一电压输入至该第一连结点。6.根据权利要求2所述的温度补偿型晶体振荡器，其中该第一可变电容元件的一端耦接设置于该振荡集成电路的输入端的第一电容的一端，该第一可变电容元件的另一端接地，该第...
【专利技术属性】
技术研发人员：浅村文雄，
申请(专利权)人：日本电波工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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