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發布時間:2021-09-20 16:43  
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數字補償隨著補償技術的發展,很多數字化補償DTCXO開始出現。D為Digital。利用補償電路的溫度和電壓變化,再加A/D變換器,將模擬量轉換為數字量,從而實現自動溫度補償。這種方法成本高,電路復雜,適用于高精度的應用。
用MCU技術進行溫度數字補償為MCXO。MCU對溫度傳感器的溫度值采樣后把結果存入單片機。輸出補償數據信號到高精度D/A轉換,再將它送給補償電路得到補償電壓。通過補償電壓對振蕩頻率進行補償,來減少溫度變化對晶振穩定度的影響。
什么是溫補振蕩器
TCXO溫補晶振是通過其附加的溫度補償電路使周圍溫度變化產生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器。它的溫度補償的原理呢就是通過改變振蕩回路中的負載電容,使其隨溫度變化來補償諧振器由于環境溫度變化所產生的頻率漂移。
晶振的作用是為系統提供基本的時鐘信號。通常一個系統共用一個晶振,便于各部分保持同步。有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振,而通過電子調整頻率的方法保持同步。
晶振通常與鎖相環電路配合使用,以提供系統所需的時鐘頻率。如果不同子系統需要不同頻率的時鐘信號,可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環來提供。
其對溫度穩定性的解決方案采用了一些溫度補償手段,主要原理是通過感應環境溫度,將溫度信息做適當變換后控制晶振的輸出頻率,達到穩定輸出頻率的效果。傳統的 TCXO是采用模擬器件進行補償,隨著補償技術的發展,很多數字化補償大TCXO開始出現,這種數字化補償的TCXO又叫DTCXO,用單片機進行補償時我們稱之為MCXO,由于采用了數字化技術,這一類型的晶振再溫度特性上達到了很高的精度,并且能夠適應更寬的工作溫度范圍,主要應用于領域和使用環境惡劣的場合。
溫補振蕩器發展
準確頻率源是許多電子設備組成部分,頻率源性能的優劣直接關系到系統的可靠性。隨著便攜式電子產品的飛速發展,對頻率源的要求也越來越高。普通晶體振蕩器是常用的頻率源,但由于其振蕩頻率隨溫度變化呈近似的三次函數關系,它的應用范圍受到了限制。為了獲得寬溫度范圍的準確頻率源,通常采用電路對其進行溫度補償。 本文設計了一款溫度補償晶體振蕩器(TCXO)芯片,該芯片只需外接一顆石英晶振便可構成TCXO,該芯片分為壓控晶體振蕩器和模擬溫度補償電路兩個部分。其中的壓控晶體振蕩器的壓控電容采用MOS可變電容,實現起來成本低。
溫補振蕩器工作的原理
首先了解晶體的數學模型,用負阻的方法分析了石英晶體振蕩器的起振原理以及補償方法,設計了數字電容陣列可調頻率晶體振蕩電路,實現了頻率簡單可控.帶隙測溫電路采用了LDO供電和cascode結構,實現了輸出溫度電壓具有高抑制比和準確性.模數轉換器ADC采用了12位逐次逼近型電路,結構簡單精度適中.LDO為測溫電路提供了穩定的工作電源保證了輸出信號的穩定,通過間斷性地工作實現整個系統的低功耗. 隨著CMOS技術的發展,上述的各種電路都可以集成在一塊芯片里面.本文基于集成電路設計工具Cadence的軟件環境,和SMIC的0.35um工藝,設計了以上電路,并得到了結果,驗證了本設計的可行性.