[实用新型]一种MEMS振荡器及电子设备

说明书

本申请提出了一种MEMS振荡器及电子设备，所述MEMS振荡器包括MEMS谐振器以及与MEMS谐振器连接的振荡电路；其中，振荡电路包括第一可变增益放大器、第二可变增益放大器和跨阻放大器，第一可变增益放大器的输出端连接MEMS谐振器的第一输入端，第二可变增益放大器的输出端连接MEMS谐振器的第二输入端，MEMS谐振器的输出端与跨阻放大器的输入端连接，跨阻放大器的输出端分别与第一可变增益放大器的输入端和第二可变增益放大器的输入端连接，跨阻放大器的输出端输出时钟信号。本申请通过提供一种宽调频温补MEMS振荡器，能够提高频率的可调范围，直接在振荡电路中进行频率补偿，避免串联频率调节电路带来额外的功耗。

技术领域

本申请涉及电子器件技术领域，尤其是涉及一种MEMS振荡器及电子设备。

背景技术

晶体振荡器作为电子系统的重要单元之一，其应用范围非常广泛。晶体振荡器的频率度、时钟抖动以及功耗是衡量晶体振荡器性能的主要参数。作为晶体振荡器的替代技术，MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电机系统)振荡器具有尺寸小、抗冲击、耐冲击能力强且无起振问题等优点，并且在采用现代集成电路制造中的标准全硅加工流程后，工艺一致性可靠性都得到大幅提升。目前，MEMS振荡器在5G通信、卫星导航、国防军事、航空航天、人工智能、汽车及自动驾驶系统和物联网等系统中得到越来越多的应用。

与现有的石英晶体晶振相比，由于硅具有高度负的弹性温度系数(TCE)，因此硅谐振器的谐振频率与温度强相关，MEMS谐振器频率温度系数(TCF)较大，MEMS振荡器的频率温度系数(TCF)可达-30ppm/℃，即温度每上升一度，振荡的频率便改变-0.003％，假设产品的温度应用范围为-40℃到85℃时，频率的漂移便高达0.375％。

目前研究人员已尝试使用不同的技术来降低温度对输出频率的影响，主要分为无源补偿或有源补偿这两类技术。其中，无源补偿包括制造由两种或更多种材料组成的复合谐振器，以及使用超高掺杂来降低温度依赖性。经过无源补偿的MEMS振荡器的TCF可达到约1ppm/K。而有源补偿包括根据当前温度对谐振器部件施加受控电压，以改变其结构体中的物理特性，最终对其谐振频率进行补偿。除了对谐振器的频率进行直接温度补偿以外，另一类有源补偿是使用小数锁相环对MEMS谐振器时钟进行锁定，并通过改变小数锁相环的频率控制字(FCW)进行温度补偿。但是，在对现有技术的研究与实践的过程中，本申请的发明人发现，有源补偿虽然可以达到更宽的频率调节范围，但小数锁相环的功耗较大，往往限制了MEMS振荡器在某些功耗要求较高的应用，如物联网、穿戴类消费电子等领域的应用。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

实用新型内容

针对上述技术问题，本申请提供一种MEMS振荡器及电子设备，能够提高MEMS振荡器频率的可调范围，直接在振荡电路中进行频率补偿，避免串联频率调节电路带来额外的功耗。

为解决上述技术问题，本申请提供一种MEMS振荡器，包括MEMS谐振器以及与所述MEMS谐振器连接的振荡电路；其中，所述振荡电路包括第一可变增益放大器、第二可变增益放大器和跨阻放大器，所述第一可变增益放大器的输出端连接所述MEMS谐振器的第一输入端，所述第二可变增益放大器的输出端连接所述MEMS谐振器的第二输入端，所述MEMS谐振器的输出端与所述跨阻放大器的输入端连接，所述跨阻放大器的输出端分别与所述第一可变增益放大器的输入端和所述第二可变增益放大器的输入端连接，所述跨阻放大器的输出端输出时钟信号。

可选地，所述振荡电路还包括信号放大器，所述信号放大器与所述跨阻放大器的输出端连接，用于将所述跨阻放大器的输出端输出的时钟信号进行放大后输出。

可选地，所述MEMS振荡器还包括与所述振荡电路连接的补偿电路，其中，所述补偿电路的第一端与所述第一可变增益放大器的输入端连接，所述补偿电路的第二端与所述第二可变增益放大器的输入端连接。