一种新的高频泛音晶体振荡器温度补偿方法

提出了一种新的高频泛音晶体振荡器温度补偿的方法,它能克服了目前泛音晶振温补中均采用加电感和倍频的方法带来的稳定度下降和相噪恶化的缺点。该系统利用低频陶瓷振荡器的输出频率通过混频对高次泛音石英晶振进行温度补偿。系统采用微机控制开关电容阵,有利于集成。初步补偿结果表明,利用本文提出的补偿方法进行补偿的100MHz五次泛音石英晶体振荡器在0～70℃温度范围内频率-温度稳定性≤±2×10-6。     

谐振式力传感器对其晶振频率稳定度的要求

为了寻找石英晶振频率稳定度对传感器影响的判据,根据石英谐振式力传感器的灵敏度阈值和量程与晶体的相关常数及结构参数间的关系,导出了反映谐振式力传感器研究水平的指标参数与晶体结构参数及晶振频率稳定度之间的关系式,为传感器的研究提供了依据。例如,欲制作量程阈值比达到105量级的传感器,所用晶振的频率稳定度必须优于108。     

SC切恒温晶振老化特性补偿方法

针对恒温晶振的长期稳定度指标,提出了一种改善老化的补偿算法和实现方案。以SC切10 MHz恒温晶振作为老化优化对象,分析其老化数据,总结出简单易行的老化预测模型。通过微处理器建立晶振工作时间轴,在相对固定的时间间隔对恒温晶振进行老化特性补偿,达到优化老化指标的目的。实验结果表明,该长期稳定度补偿方案简单易行,经过补偿的晶振其日老化指标可优于1×10-10,优化效果明显。     

基于单片机的晶振温度补偿系统设计

该文设计了一种基于单片机的温度补偿晶体振荡器系统,它具有可视化、高精度和温度补偿模式可调的特点。在-6.9~+72℃宽温度范围内,单片机分别从测温电路、高精度频率计读取晶振的实时温度和频率,并与内存的电压-温度曲线比较,产生相应的控制电压来精确补偿晶体振荡器的频率偏移;在此温度范围外,通过键盘输入信号控制半导体制冷制热器,调节系统内部温度至此温度范围内完成补偿。测试结果表明,通过该温补系统,在-6.9~+72℃宽温度范围内,其频率-温度稳定度由补偿前的±6.25×10-6变为±1.875×10-6,性能提升了70%。     

GPS驯服中无偏滑动平均滤波算法的研究

 分析已有GPS驯服中滤波算法的特点,提出了基于GPS的实时频率误差处理及状态估计的无偏滑动平均滤波算法.该方法继承了普通滑动滤波算法低噪声特点,且用线性回归估计补偿了普通滑动滤波算法的偏差,利用该方法滤除频率测量误差中的频率偏差和多通道GPS接收机秒信号(GPS1PPS)的锯齿误差,并预报晶振状态.MATLAB仿真和实际测试结果都证明了无偏滑动滤波算法比普通滑动滤波有效,提高了晶振频率的长期稳定度和准确度,实际系统中恒温晶振OXCO-131的长期频率稳定度的Allan方差提高了约三个数量级,达到3.5E-12/d.     

一种宽温高精度温补晶振的研制

介绍了一种新型宽温微机补偿晶体振荡器。文中使用微处理器对专用集成电路芯片设计了温补晶振,分别在高低温区段对输出频率进行分段补偿;增加了噪声处理电路,滤除补偿电压跳变引入的噪声,避免相噪恶化;用二次分段补偿的方法,将补偿温度范围拓展到-55~+105 ℃。试验结果表明,使用该方法研制的10 MHz温补晶振,其频率温度稳定性在-55~+105 ℃范围内,优于±1.0×10^-6,相位噪声优于-140 dBc/Hz@1 kHz。     

最佳逼近法在晶体频温曲线拟合和TCXO中的应用

在频率控制领域中,常用最小二乘法来进行数学逼近,但所需的是频率偏差最小而不是它的平方和最小。为此,在频率控制领域首次引入了最佳逼近算法,它能给出频率偏差的最小-最大解。该文不仅给出了最佳逼近算法用于晶体谐振器频率温度特性曲线拟合的方法和例子,并将该算法与最小二乘法作比较;从中看出该算法与最小二乘法比较具有优势。而且给出了它用于单电容温补晶振(TCXO)设计的方法和例子,并且在这个基础上制作了一个TCXO样品,经过补偿后该TCXO的频偏小于±1×1-0 6。结果表明:在频率控制领域最佳逼近算法比最小二乘法更有效。该算法对曲线拟合和工作温度范围在晶体谐振器两个零温度系数点之间的TCXO有实际意义。     

加热电流对恒温晶振温度稳定性的影响

通信技术的发展对恒温晶振的小型化需求越来越高。在设计一款小尺寸的恒温晶振时发现,环境温度从-40 ℃到85 ℃时,频率曲线一致向上,难以满足±3×10^-9 频率温度稳定度要求。经分析表明,晶振的加热电流随环境温度而变化,在通过低电导率的接地引线时引起晶振PCB内的地电压波动,进而导致变容管的偏置电压发生变化。采用双地法和补偿法解决了加热电流引起的地电压波动对恒温晶振温度稳定性的影响。     

一种新型120 MHz微机补偿泛音晶体振荡器

提出了一种基于混频技术的新型120 MHz微处理器温度补偿泛音晶体振荡器(MTCOXO)。它是通过一个100 MHz 5次泛音晶体振荡器与一个20 MHz压控晶体振荡器(VCXO)混频,其产物经滤波,最终得到稳定的120 MHz信号。系统采用微处理器控制VCXO,使其直接补偿整个系统频率随温度的偏移,省去了传统高频泛音温度补偿晶体振荡器中的串联电感和倍频环节。在-30~ 75℃温度范围内,该MTCOXO的频率-温度稳定度可达±2.4×10-7。     

硅振荡器特性分析研究

为了研究硅振荡器的特性,本文采用硅振荡器和传统石英晶振的对比实验来研究,通过对石英晶振的特性比较全面的把握,利用石英晶振的频率值精度高、温漂小、抖动不明显的特征,来研究硅振荡器的实际频率值、温漂和抖动特性,所采用的方法是使用鉴相器的频率合成方法来比对得出硅振荡器的特性参数,其中选用MAX7375硅振荡器和KSS石英晶振通过温度的变化以及抖动的测试完成硅振荡器的初步特性分析,方便为后期使用硅振荡器来校准晶振做基础性研究。     

16.384 MHz压控恒温晶体振荡器设计

设计了16．384MHz小型压控恒温晶体振荡器，通过修正变容二极管的非线性，改善了压控线性度，满足了用户要求。通过对恒温电路的零点漂移补偿，提高了温度稳定度，并通过对恒温槽结构的改进，提高了振荡器的温度特性和频率稳定度。     

Voltage-controlled crystal oscillators

The quartz crystal oscillator is normally thought of as a stable generator of a fixed frequency. It is possible, however, to design and construct voltage tunable quartz crystal oscillators that can be electrically tuned over a frequency range on the order of ±0.3 percent of the crystal frequency. This is accomplished with a nonlinearity between frequency and voltage on the order of 0.1 percent. Moderately good long-term frequency stability and low phase noise is exhibited by the oscillators. A reactive network including varactor diodes is used to provide a voltage variable reactance which, in combination with a quartz crystal network, forms a resonator having an antiresonant frequency that is a linear function of tuning voltage. The basic reactance network is not practically realizable. However, the application of one of Norton's network transformation theorems results in a realizable network. The oscillator described is very simple in design and provides an inexpensive solution to a large number of signal processing and measurement problems.     

1056 MHz反台晶体温补振荡器

介绍应用离子束刻蚀技术制作的三次泛音264 MHz反台晶体谐振器,制作1 056 MHz的温补晶体振荡器。由于晶体致薄技术的改进,突破了传统工艺晶体频率的上限,而晶体频率的提高,进一步改善了晶振的性能、体积、功耗等,简化了电路。     

用于晶体振荡器温度补偿的次方电压产生方法

为了获得更高精度的时钟源,需要对晶体振荡器进行温度补偿以便减小频率随温度的变化。对比晶体振荡器不同的温度补偿方式,模拟温度补偿具有较高的性能,而模拟温度补偿电路的主要模块就是获取与温度成次方关系的补偿电压。文中采用了一种模拟乘法器的方法来获得与温度成不同指数关系的电压,在全差分放大器的输入端接入4个MOS管,利用其工作于线性区时的电流电压关系并结合全差分放大器来实现两个模拟量之间的相乘,进而获得与温度成1次方、2次方、3次方、4次方和5次方关系的补偿电压。获得的这些电压通过加和电路叠加后即可用于晶体振荡器的高阶温度补偿。通过仿真,得到全差分放大器的差模增益为78.6 dB,乘法器可以实现两个信号的相乘,且应用该方法进行补偿的晶体振荡器的频率偏移为±2 ppm。     

与工艺、电源电压和温度无关的低功耗振荡环设计

分析了传统片外时钟和片内时钟各自的特点和应用背景,在Chartered 0.35μm CMOS工艺下实现了一个低功耗PVT(工艺、电源电压、温度无关)振荡环,对片内时钟的稳定性和功耗进行改进。该振荡环无需精准的电压源,采用了误差补偿技术,通过偏置电压和延时单元的相互补偿,使得振荡频率对于工艺、温度和电源电压均有较大的容差能力。并且由于针对延时单元补偿的方式,令周期大小易于调整。蒙特卡罗仿真显示,工艺误差引起的偏差要比补偿前的偏差减小了60%。流片测试结果表明,在工作温度变化范围0~100°C时,振荡环输出的频率偏差为±3.22%;在电源电压变化范围为2.8~3.8 V时,振荡环输出的频率偏差为±3.36%;在电源电压3.3 V的情况下,整个芯片消耗的电流为950μA。     

基于数字PID增量控制的恒温晶体振荡器

针对晶体时钟振荡器输出频率易受外界温度变化影响的特点,设计了以MSP430F4618单片机为控制核心的恒温晶体振荡器.将高精度负温度系数热敏电阻作为传感器对晶体温度进行采样,并采用精密放大器IAN330芯片对晶体温度变化差值信号进行转换并输出至控制核心.输出的信号经12位A/D转换后进行数字PID增量控制运算得到控制量增量,再通过12位D/A转换输出至DRV593芯片驱动半导体制冷片(TEC)对晶体温度进行控制,并循环该过程使晶体振荡器的工作温度保持稳定.     

一款高精度宽温度范围TCXO芯片的设计

本文基于SMIC 0.35μm标准CMOS工艺设计了一款高精度、宽温度补偿范围的温度补偿晶体振荡器（TCXO）芯片.利用函数发生电路产生符合f-T关系的五次多项式电压,电路产生电压与f-T特性表达式中的对应项相符合,求和电路可对各项系数进行单独调整.电路参数的调整范围使得大部分AT切石英晶体均适用于本设计.测试结果表明,在-40℃～105℃的温度范围内,TCXO频率稳定性达到±0.6ppm.     

一种带高阶温度补偿的片内时钟振荡器设计

本文基于0.18μm CMOS工艺,设计了一款适用于片上系统SoC的无需晶振的片内12MHz时钟信号产生电路。利用高阶温度补偿方案,该时钟振荡器能在较宽的温度范围内实现振荡频率的高稳定性。此外,电路的稳压器设计使得振荡器频率在电源电压变化时也能保持相当好的稳定性。仿真结果表明,在-40℃~125℃温度范围内,此振荡器振荡频率的温度系数仅为40ppm/℃,电源电压变化±10%时,振荡频率的相对误差仅为±0.012%,完全能够满足常规数字系统的要求。     

一种用于RFID标签带温度补偿的振荡器设计

提出了基于TSMC 0.18μm RF CMOS工艺带温度补偿高精度振荡器的设计方案。针对射频电子标签应用的设计要求,选用改进型的双电容张弛振荡器结构。通过温度补偿作用,参考电压与输出电流受电源影响较小,保证了振荡器输出频率的稳定性。使用SPECTRE工具对电路进行仿真,在1.8 V电源电压下,-25¹00℃范围内,中心频率为1.92 MHz时最大偏差小于±0.75%,达到使用的要求,并在此基础上完成电路的版图。     

A temperature stabilized CMOS VCO

The established method of frequency drift compensation in voltage controlled oscillators (VCOs) resulting from temperature variance involves modulation of control voltage using a non-linear voltage internally generated. An innovative frequency drift compensation scheme for a VCO, based on amplitude control, is described in this paper. Two peak detectors are used to generate voltages representing positive and negative peaks of the sinusoidal driving an error amplifier. The amplifier output controls the delivery of transconductance accessible to the oscillator, thereby keeping the oscillation amplitude steady. Frequency stability has improved to 16 ppm/°C from an uncompensated value of 189 ppm/°C and is applicable where frequency stability requirements are not stringent, such as HS-USB and S-ATA. The temperature stabilized VCO at 2.4 GHz center frequency is prototyped using CMOS technology from ams AG (formerly austriamicrosystems AG). The result obtained from this study indicates that better frequency stability may be achievable if the traditional compensation scheme is preceded by amplitude control.