[发明专利]内置晶体的温度补偿晶体振荡器的补偿校准判断控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体振荡器技术领域，特别涉及温度补偿晶体振荡器的补偿方法技术领域，具体是指一种内置晶体的温度补偿晶体振荡器的补偿校准判断控制方法。

背景技术

晶体振荡器是使用震动的压电材料晶体的机械共振来产生具有非常精确的频率的电信号的电子电路。该频率用于不同的应用，例如记录时间或提供用于数字集成电路的稳定的时钟信号，以及稳定无线发射器的频率等等。其中一般的音叉晶体的频率相对于温度的变化曲线为如图1所示的以25℃为中心的抛物线，这意味着音叉晶体振荡器在室温下靠近其目标频率32.768khz共振，但是当温度从室温升高或降低时低于目标频率共振，其通用抛物线系数-0.04ppm/℃²，其室温下(+25℃)精度典型值为±20ppm。相当于每天慢或快1.7秒，即每年误差10.34分钟。图1所示，在高温和低温区域精度变差，精度会低于150ppm(典型值)，相当于每天误差13.0秒，每年误差1.3小时。对于要求各种外界环境下精确计时的系统如便携式计算机、手机和GPS等，如此大的误差是无法忍受的。

特定频率(f)和温度(t)的典型晶体频率偏差(△f)：

△f/f=k(t-to)2+fo

其中，f是晶体标称频率32.768kHz，k是曲率常数，t是温度，to顶点温度，fo是的顶点温度下的相对频偏。

从上式可以看出：只有三个变量控制着每个晶体的温度特性，这三个参数是：曲率常数、顶点温度、顶点温度下的相对频偏。曲率常数对全温范围内频偏的抛物线形状影响最大，但这个常数本身的偏差很小。不同的转折温度可以将抛物线左/右平移，不同的转折温度下的相对频偏可以将抛物线上下平移，顶点温度to一般为25±5℃，曲率常数k为-0.04ppm/℃²，而fo顶点温度下的相对频偏一般为±20ppm，该公式可用于温度补偿算法。

本领域中已有很多的专利或专利申请提出了温度补偿型晶体振荡器的补偿及测试方法，传统方法采用由热敏电子构成的模拟电路，该补偿方法具有速度慢，精度低和一致性不好等缺点。申请号为200880011650.9的中国专利申请公开了一种用于时基的温度补偿方法，其采用对温度具有线性频率限制的第二振荡器来对音叉石英晶体进行补偿，温度补偿算法复杂；而申请号为200810126435.5的中国专利申请公开了一种高精度温度补偿性晶体振荡器补偿测试方法，该补偿方仅仅适用于采用AT切割的晶体谐振器具有用三次曲线表征的温度频率特性，不适用于音叉型石英晶体谐振器。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在未知晶体振荡器温度频率特性曲线的情况下实现温度曲线拟合，在已知晶体谐振器温度频率特性曲线的情况下可实现两点校准，在晶体一致性好的情况下，可实现单点校准，从而大幅度简化校准的测试流程，提高测试效率，进而在全温度范围(-40℃~85℃)内可实现晶体振荡器精确校准和补偿，补偿后的计时精度可达±2.0ppm，且应用方式简便，成本低廉，应用范围较为广泛的内置晶体的温度补偿晶体振荡器的补偿校准判断控制方法。

为了实现上述的目的，本发明的内置晶体的温度补偿晶体振荡器的补偿校准判断控制方法包括以下步骤：

（1）初始化所述的晶体振荡器的内部负载电容；

（2）确定所述的晶体振荡器的频率精度温度特性曲线；

（3）根据所述的频率精度温度特性曲线计算全温度范围内的晶体振荡器补偿数据；

（4）将选定的多个温度点的补偿数据写入所述的晶体振荡器内；

（5）检测所述的多个温度点的频率精度，并判断是否满足预设的精度要求，若是，则进入步骤（8），若否，则进入步骤（6）；

（6）重新进行所述的步骤（1）至步骤（4），并检测多个温度点的频率精度，判断是否满足预设的精度要求，若是，则进入步骤（8），若否，则进入步骤（7）；

（7）确定所述的晶体振荡器为不良品，结束本方法；

（8）确定所述的晶体振荡器为良品，结束本方法。

该内置晶体的温度补偿晶体振荡器的补偿校准判断控制方法中，所述的步骤（1）具体包括以下步骤：

（11）根据所述的晶体振荡器负载电容参数，确定内部负载电容的大小；

（12）在常温下检测晶体振荡器的频率精度，判断是否满足预设的精度要求，若是，则进入步骤（2），若否，则返回步骤（1）。