[发明专利]一种SMD微型恒温晶体振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体振荡器，更具体地说，是涉及一种高稳时间基准的具有高稳定度的微型恒温晶体振荡器。

背景技术

在晶振设计中，为了得到较高的频率－温度特性，我们通常采用对晶体及其振荡电路进行控温的方式来提高晶振的频率稳定性，即通常所说的高精度控温技术，使用控温技术的晶体振荡器称之为恒温晶体振荡器。恒温晶体振荡器一般采用对晶体谐振器加热的方式，即在晶振中通过一个加热控温电路对晶体谐振器进行加热，使晶体谐振器的温度控制在一个恒定的温度值上（一般为85℃左右），通过控温加热后的晶体振荡器，其频率－温度稳定度可以得到极大的提高。

随着晶振技术的不断发展，恒温晶体振荡器的种类也越来越丰富。根据控温电路的方式可分为数字控温和模拟控温，前者基于单片机数字电路产生控温信号控制功率管加热，后者则采用模拟电路控制功率管加热。另外，根据控温槽的形式，可将恒温晶振分为单槽恒温晶振和双槽恒温晶振，前者使用一个控温槽对晶体谐振器进行加热控温，后者使用两个控温槽和两个控温电路对晶体谐振器以及晶振内部电路进行加热控温。

使用传统方式进行控温，虽然控温精度较高，晶振的频率稳定度较高，但是电路较复杂，电路的集成度也较低，晶振的体积和功耗都较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SMD微型恒温晶体振荡器，解决现有晶振控温技术中电路复杂、集成低，且体积和功耗都大等缺陷，达到体积小、功耗低、高频率－温度稳定度、集成度高的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种SMD微型恒温晶体振荡器，包括控温电路、与其连接的SMD温度补偿晶体振荡器，其中所述控温电路包括控温芯片，分别与控温芯片连接的热敏电阻、MOS管和限流电阻；且所述热敏电阻、MOS管还分别与SMD温度补偿晶体振荡器连接。

进一步地，控温电路还包括限流电阻，且该限流电阻分别与控温芯片和MOS管连接。

上述控温芯片包括与所述限流电阻连接的电流控制器、与该电流控制器连接的闸门控制器、与闸门控制器连接的增益控制器，以及与该增益控制器连接的温度监控器；且闸门控制器还与所述MOS管连接，而温度监控器还与所述热敏电阻连接。

上述控温芯片还包括程序存储器EEPROM和与该程序存储器EEPROM连接的I²C接口。

上述控温芯片还包括DAC转换器，所述DAC转换器的输出端与SMD温度补偿晶体振荡器的压控调谐端连接。

这样，控温芯片实现了控温电路的高集成度。

更进一步地，MOS管是P沟道MOS功率管。

上述SMD温度补偿晶体振荡器的工作温度范围为－40℃～＋85℃。

上述控温芯片的控温精度为±0.1℃，控温范围为40℃～110℃，工作温度范围为－40℃～125℃。

更进一步地，SMD温度补偿晶体振荡器的工作温度范围为－40℃～＋85℃。

这样，使SMD温度补偿晶体振荡器的稳定度指标由原来的10^－6量级提升到10^－8量级。

上述控温芯片的控温精度为±0.1℃，控温范围为40℃～110℃，工作温度范围为－40℃～125℃。

本发明的工作原理及过程是：控温芯片通过P沟道MOS功率管对SMD温度补偿晶体振荡器加热，并将加热温度控制在精确的温度范围内，热敏电阻作为感温元器件适时感知SMD温度补偿晶体振荡器的温度，热敏电阻与控温电路连接，控温电路将接收到的热敏电阻的信号转换为模拟电压信号并精确控制MOS管的闸门电压，从而改变MOS管的控温温度，使控温温度不随外界的环境温度的变化而变化，最终实现晶振的高频率－温度稳定度指标。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（一）、本发明使用集成型高精度控温芯片，通过控制MOS管对晶振进行精确加热，控温精度为±0.1℃，使SMD温度补偿晶体振荡器的稳定度指标由原来的10^－6量级提升到10^－8量级，实现了恒温晶振在小体积内的高精度控温，提高了晶振的一致性及稳定性。

（二）、本发明的高精度控温芯片集成了电流控制器、增益控制器、温度监控器、数模转换电路（DAC）、可擦写的程序存储器（EEPROM）、支持I²C协议的串口电路，实现了控温电路的高集成度。