專利名稱：一種smd微型恒溫晶體振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體振蕩器，更具體地說，是涉及一種高穩(wěn)時(shí)間基準(zhǔn)的具有高穩(wěn)定度的微型恒溫晶體振蕩器。
背景技術(shù)：
在晶振設(shè)計(jì)中，為了得到較高的頻率一溫度特性，我們通常采用對晶體及其振蕩電路進(jìn)行控溫的方式來提高晶振的頻率穩(wěn)定性，即通常所說的高精度控溫技術(shù)，使用控溫技術(shù)的晶體振蕩器稱之為恒溫晶體振蕩器。恒溫晶體振蕩器一般采用對晶體諧振器加熱的方式，即在晶振中通過一個(gè)加熱控溫電路對晶體諧振器進(jìn)行加熱，使晶體諧振器的溫度控制在一個(gè)恒定的溫度值上(一般為85°C左右)，通過控溫加熱后的晶體振蕩器，其頻率一溫度穩(wěn)定度可以得到極大的提高。隨著晶振技術(shù)的不斷發(fā)展，恒溫晶體振蕩器的種類也越來越豐富。根據(jù)控溫電路的方式可分為數(shù)字控溫和模擬控溫，前者基于單片機(jī)數(shù)字電路產(chǎn)生控溫信號控制功率管加熱，后者則采用模擬電路控制功率管加熱。另外，根據(jù)控溫槽的形式，可將恒溫晶振分為單槽恒溫晶振和雙槽恒溫晶振，前者使用一個(gè)控溫槽對晶體諧振器進(jìn)行加熱控溫，后者使用兩個(gè)控溫槽和兩個(gè)控溫電路對晶體諧振器以及晶振內(nèi)部電路進(jìn)行加熱控溫。使用傳統(tǒng)方式進(jìn)行控溫，雖然控溫精度較高，晶振的頻率穩(wěn)定度較高，但是電路較復(fù)雜，電路的集成度也較低，晶振的體積和功耗都較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，解決現(xiàn)有晶振控溫技術(shù)中電路復(fù)雜、集成低，且體積和功耗都大等缺陷，達(dá)到體積小、功耗低、高頻率一溫度穩(wěn)定度、 集成度高的目的。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，包括控溫電路、與其連接的SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器， 其中所述控溫電路包括控溫芯片，分別與控溫芯片連接的熱敏電阻、MOS管和限流電阻；且所述熱敏電阻、MOS管還分別與SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器連接。進(jìn)一步地，控溫電路還包括限流電阻，且該限流電阻分別與控溫芯片和MOS管連接。上述控溫芯片包括與所述限流電阻連接的電流控制器、與該電流控制器連接的閘門控制器、與閘門控制器連接的增益控制器，以及與該增益控制器連接的溫度監(jiān)控器；且閘門控制器還與所述MOS管連接，而溫度監(jiān)控器還與所述熱敏電阻連接。上述控溫芯片還包括程序存儲(chǔ)器EEPROM和與該程序存儲(chǔ)器EEPROM連接的I2C接□。上述控溫芯片還包括DAC轉(zhuǎn)換器，所述DAC轉(zhuǎn)換器的輸出端與SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的壓控調(diào)諧端連接。
這樣，控溫芯片實(shí)現(xiàn)了控溫電路的高集成度。更進(jìn)一步地，MOS管是P溝道MOS功率管。上述SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的工作溫度范圍為一 40°C + 85°C。上述控溫芯片的控溫精度為士0. 1°C，控溫范圍為40°C 110°C，工作溫度范圍為一 40°C 125°C。更進(jìn)一步地，SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的工作溫度范圍為一 40°C + 85°C。這樣，使SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的穩(wěn)定度指標(biāo)由原來的10 —6量級提升到10一8 量級。上述控溫芯片的控溫精度為士0. 1°C，控溫范圍為40°C 110°C，工作溫度范圍為一 40°C 125°C。本發(fā)明的工作原理及過程是控溫芯片通過P溝道MOS功率管對SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器加熱，并將加熱溫度控制在精確的溫度范圍內(nèi)，熱敏電阻作為感溫元器件適時(shí)感知SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度，熱敏電阻與控溫電路連接，控溫電路將接收到的熱敏電阻的信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號并精確控制MOS管的閘門電壓，從而改變MOS管的控溫溫度，使控溫溫度不隨外界的環(huán)境溫度的變化而變化，最終實(shí)現(xiàn)晶振的高頻率一溫度穩(wěn)定度指標(biāo)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于
(一)、本發(fā)明使用集成型高精度控溫芯片，通過控制MOS管對晶振進(jìn)行精確加熱，控溫精度為士0. 1°C，使SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的穩(wěn)定度指標(biāo)由原來的10一6量級提升到10 — 8量級，實(shí)現(xiàn)了恒溫晶振在小體積內(nèi)的高精度控溫，提高了晶振的一致性及穩(wěn)定性。(二)、本發(fā)明的高精度控溫芯片集成了電流控制器、增益控制器、溫度監(jiān)控器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(DAC)、可擦寫的程序存儲(chǔ)器(EEPR0M)、支持1 協(xié)議的串口電路，實(shí)現(xiàn)了控溫電路的高集成度。(三)、本發(fā)明使用的控溫芯片可以通過串口進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置內(nèi)容包括控溫點(diǎn)溫度、工作電流、系統(tǒng)環(huán)路增益、DAC輸出電壓等，使晶振具有較高的數(shù)字化程度，實(shí)現(xiàn)了恒溫晶振的自動(dòng)化調(diào)試，以及恒溫晶振的批量化生產(chǎn)。(四)、本發(fā)明使用的SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器與高指標(biāo)晶體諧振器比較，體積更小、價(jià)格更低；且SMD微型恒溫晶振的體積為14. 6mmX 9. 7mmX 6. 2mm,并采用了表貼封裝的形式，不僅保證了恒溫晶振的最小體積，而且大大降低了功耗與造價(jià)。


圖1是本發(fā)明-實(shí)施例的電路原理框圖。圖2是本發(fā)明-實(shí)施例控溫電路的原理框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
實(shí)施例
圖1、圖2示出，本發(fā)明的一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，包括控溫電路、與其連接的SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，其中所述控溫電路包括控溫芯片，分別與控溫芯片連接的熱敏電阻、MOS管和限流電阻；且所述熱敏電阻、MOS管分別與SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器連接， 且所述熱敏電阻、MOS管分別與SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器通過熱耦合的方式進(jìn)行能量傳遞。且控溫電路還包括限流電阻，且該限流電阻分別與控溫芯片和MOS管連接。本例的控溫芯片包括與所述限流電阻連接的電流控制器、與該電流控制器連接的閘門控制器、與閘門控制器連接的增益控制器，以及與該增益控制器連接的溫度監(jiān)控器；且閘門控制器與所述MOS管連接，而溫度監(jiān)控器還與所述熱敏電阻連接。另，控溫芯片還包括程序存儲(chǔ)器EEPROM和與該程序存儲(chǔ)器EEPROM連接的1 接口 ；且控溫芯片還包括DAC轉(zhuǎn)換器，所述DAC轉(zhuǎn)換器的輸出端與SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的壓控調(diào)諧端連接?？刹翆懙某绦虼鎯?chǔ)器用以儲(chǔ)存芯片的參數(shù)信息，芯片參數(shù)包括控溫點(diǎn)溫度、工作電流、系統(tǒng)環(huán)路增益、DAC輸出電壓等。DAC轉(zhuǎn)換器(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)輸出直流電壓，電壓接至SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的壓控調(diào)諧端，對溫補(bǔ)晶振的頻率準(zhǔn)確度進(jìn)行調(diào)諧；且數(shù)模轉(zhuǎn)換器有效位數(shù)為8bit，通過1 接口可以對其進(jìn)行設(shè)置，包括DAC使能和關(guān)斷、DAC輸出電壓值，DAC輸出電壓的范圍為OV 2V。本例的熱敏電阻為阻值為IOOkQ的負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻，MOS功率管為表貼封裝的P溝道的MOS功率管。本例的控溫芯片的控溫精度為士0. 1°C，控溫范圍為40°C 110°C，工作溫度范圍為一 40°C 125°C，初始控溫準(zhǔn)確度為士3°C，工作電壓為3V 15V，封裝體積為 2. ImmX 1. 6mmX0. 55mm。本例的SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的體積為3. 2mmX 2. 5mmX0. 9mm,封裝形式為表
面貼裝形式，其頻率一溫度穩(wěn)定度指標(biāo)優(yōu)于士0.5ppm (0°C 85°C)，工作溫度范圍為一 40°C + 85°C。本發(fā)明的SMD微型恒溫晶體振蕩器，其頻率一溫度穩(wěn)定度指標(biāo)優(yōu)于士50ppb ( — 40°C 70°C)，工作電壓為3. 14V 3. 46V，最大功耗為500mW(— 40°C 70°C )，常溫穩(wěn)態(tài)功耗小于250mW (在環(huán)境溫度為25°C 士3°C的條件下)。本發(fā)明的SMD微型恒溫晶體振蕩器的體積為14. 6mmX9. 7mmX6. 2mm,采用表面貼裝的封裝結(jié)構(gòu)，晶振的6個(gè)引出端，包括4個(gè)功能腳和2個(gè)調(diào)試腳，4個(gè)功能引腳分別為電源電壓、頻率輸出、壓控、地，2個(gè)調(diào)試引腳用于1 接口通訊的數(shù)據(jù)端和時(shí)鐘端。按照上述實(shí)施例，便可很好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，包括控溫電路、與其連接的SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，其特征在于所述控溫電路包括控溫芯片，分別與控溫芯片連接的熱敏電阻、MOS管；且熱敏電阻、MOS管還分別與SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，其特征在于所述控溫電路還包括限流電阻，且該限流電阻分別與控溫芯片和MOS管連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，其特征在于所述控溫芯片包括與所述限流電阻連接的電流控制器、與該電流控制器連接的閘門控制器、與閘門控制器連接的增益控制器，以及與該增益控制器連接的溫度監(jiān)控器；且間門控制器還與所述 MOS管連接，而溫度監(jiān)控器還與所述熱敏電阻連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，其特征在于所述控溫芯片還包括程序存儲(chǔ)器EEPROM和與該程序存儲(chǔ)器EEPROM連接的1 接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，其特征在于所述控溫芯片還包括DAC轉(zhuǎn)換器，且所述DAC轉(zhuǎn)換器的輸出端與SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的壓控調(diào)諧端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，其特征在于所述MOS管為P 溝道MOS功率管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，其特征在于所述SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的工作溫度范圍為一 40°C + 85°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，其特征在于所述控溫芯片的控溫精度為士0. 1°C，控溫范圍為40°C 110°C，工作溫度范圍為一 40°C 125°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種SMD微型恒溫晶體振蕩器，包括控溫電路、與其連接的SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，其特征在于所述控溫電路包括控溫芯片，分別與控溫芯片連接的熱敏電阻、MOS管和限流電阻；且熱敏電阻、MOS管分別與SMD溫度補(bǔ)償晶體振蕩器連接。該晶體振蕩器實(shí)現(xiàn)了恒溫晶振在小體積內(nèi)的高精度控溫、晶振的一致性及穩(wěn)定性更好、控溫電路的高集成度、自動(dòng)化調(diào)試，使晶振具有較高的數(shù)字化程度，易于恒溫晶振的批量化生產(chǎn)，其體積小，功耗低、造價(jià)也低。
文檔編號H03B5/04GK102437817SQ20111037897
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者汪靖濤 申請人:成都天奧電子股份有限公司