一种温度补偿晶体振荡器制造技术

本发明专利技术公开了一种温度补偿晶体振荡器，包括：温度传感器，用于感知环境温度并将温度信号转换为电压信号；模数转换器，用于将温度传感器的电压信号转换为数字信号作为非易失性存储器的地址信号访问存储单元；非易失性存储器，非易失性存储器的输入端与模数转换器的输出端相连，非易失性存储器预先存储有温度补偿需要的数字电压值；数模转换电路，数模转换器的输入端与非易失性存储器的输出端，将非易失性存储器输出的数字电压值转换为数字补偿电压；以及压控晶振，压控晶振的输入端与数模转换电路的输出端相连，用于根据数字补偿电压调控输出频率的高低。本发明专利技术具有稳定度高、功耗低、读取速度快，工艺成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及晶体振荡器领域，具体涉及一种温度补偿晶体振荡器。
技术介绍
随着电子产品在宽温范围内的应用，尤其是手机、3G系统和GPS终端近两年来的迅猛发展，系统对作为时钟基准的温度补偿晶体振荡器的片式化、宽温和高稳定度性能要求越来越高，温度补偿晶体振荡器有着越来越广阔的市场前景。目前常用的对石英晶体谐振器的温度补偿方案中以模拟补偿和数字补偿为主，甚至还有模数混合补偿，但无论是纯数字补偿还是模数混合补偿中的数字补偿部分，都需要较大容量存储器，存储器内存取了与补偿电压相对应的数据，通过寻址操作读取到对应的补偿电压，加到变容二极管上就可以实现对晶振频率的补偿，由此可见，存储器是纯数字补偿和模数混合补偿中的数字补偿部分的核心模块，对降低系统功耗，降低工艺成本，增加系统集成度有着至关重要的作用。目前存储器多采用EEPROM或者flash存储器，然而，传统的非挥发性存储器如EEPROM虽然与标准CMOS兼容，但是需要额外的面积和工艺步骤，而且浮栅器件结构复杂，开发难度较大，随着工艺节点的进一步缩小，开发周期也越来越长。为了克服现有技术的缺陷，本专利提出的温度补偿晶体振荡器使用基于标准工艺实现的非易失性存储器作为数字式温度补偿晶振的核心模块，基于标准工艺实现的非易失性存储器可以规避采用EEPROM或flash特种工艺的限制，使系统具有低功耗、高读取速度以及低成本的特点。
技术实现思路
针对
技术介绍
中提到的现有的数字补偿方案存在的不足，本专利技术使用了一种基于标准工艺实现的非易失性存储器，工艺的简单会进一步降低工艺成本，系统也更容易集成。根据本专利技术的温度补偿晶体振荡器，包括温度传感器，所述温度传感器用于感知环境温度并将温度信号转换为电压信号；模数转换器，所述模数转换器的输入端与所述温度传感器的输出端相连，用于将所述电压信号转换为数字信号作为非易失性存储器的地址信号访问存储单元；所述非易失性存储器，所述非易失性存储器的输入端与所述模数转换器的输出端相连，所述非易失性存储器预先存储有温度补偿需要的数字电压值；数模转换电路，所述数模转换器的输入端与所述非易失性存储器的输出端，将所述非易失性存储器输出的数字电压值转换为数字补偿电压；以及压控晶振，所述压控晶振的输入端与所述数模转换电路的输出端相连，用于根据所述数字补偿电压调控输出频率的高低。在本专利技术的一个优选实施例中，还包括模拟补偿网络，所述模拟补偿网络的输入端与所述温度传感器的输出端相连，所述模拟补偿网络的输出端与所述压控晶振的输入端相连，所述模拟补偿网络用于根据所述温度传感器转换的电压信号，提供模拟补偿电压给所述压控晶振。在本专利技术的一个优选实施例中，所述非易失性存储器为基于标准工艺实现的非易失性存储器。本专利技术的温度补偿晶体振荡器充分利用基于标准工艺实现的非易失性存储器在功耗、读取速度、工艺成本方面的优势，使系统在不影响频率稳定度的同时，改善其他多方面性能。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I是已有的基于标准CMOS逻辑工艺的非挥发性存储单元结构示意图。图2是本专利技术温度补偿晶体振荡器的第一实施例的原理框图。图3是本专利技术温度补偿晶体振荡器的第二实施例的原理框图。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。图I所示为已有的基于标准CMOS逻辑工艺的非挥发性存储单元结构示意图。利用一对容值一大一小的晶体管对控制读出管的阈值电压大小来达到数据存储的目的。以写入数据“ I ”为例，在Vp端加高编程电平7. 9V，在Vn端加低电平0V，此时由电容分压原理，浮空节点的电压值约为7. 5V，此时电容接法的Ct管将由于栅衬底间的高电压而产生FN隧穿效应，电子流入FG节点，从而读出管Mread的阈值电压绝对值减小，并且该点电荷在编程结束后仍然可以得到持续保存。写入数据“0”时，在Vn端加高编程电平7. 9V，在Vp端加低电平0V，其过程与写“I”相反，结果导致Mread阈值电压绝对值增大。利用后端的读取电路放大流过Mread电流的变化从而可以快速读取出存储单元所记录的数据,本专利技术正是使用此结构的非易失性存储器作为数据存储介质。图2是本专利技术温度补偿晶体振荡器的第一实施例的原理框图。如图2所述，该振荡器包括温度传感器10、模数转换器21、非易失性存储器22、数模转换器23和压控晶振30组成。其中，温度传感器10感知环境温度并将温度信号转换为电压信号，该电压信号送给模数转换器21，通过模数转换器21转换输出的数字信号作为非易失性存储器22的地址信号访问存储单元，非易失性存储器22中预先存储温度补偿需要的数字电压值，访问得到的数字电压值经过数模转换器23转换成模拟电压作为温度补偿电压值送给压控晶振30，从而实现晶体谐振器的温度补偿。图3是本专利技术温度补偿晶体振荡器的第二实施例的原理框图。如图3所述，该振荡器主要包括温度传感器10、数字补偿网络20、模拟补偿网络40和压控晶振30。其中，数字补偿网络20包括模数转换器21、非易失性存储器22和数模转换器23。系统工作时，温度传感器10感知环境温度并将温度信号转换为电压信号，该电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度补偿晶体振荡器，其特征在于，包括：温度传感器，所述温度传感器用于感知环境温度并将温度信号转换为电压信号；模数转换器，所述模数转换器的输入端与所述温度传感器的输出端相连，用于将所述电压信号转换为数字信号作为非易失性存储器的地址信号访问存储单元；所述非易失性存储器，所述非易失性存储器的输入端与所述模数转换器的输出端相连，所述非易失性存储器预先存储有温度补偿需要的数字电压值；数模转换电路，所述数模转换器的输入端与所述非易失性存储器的输出端，将所述非易失性存储器输出的数字电压值转换为数字补偿电压；以及压控晶振，所述压控晶振的输入端与所述数模转换电路的输出端相连，用于根据所述数字补偿电压调控输出频率的高低。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘立阳，伍冬，李树龙，王立业，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：