本發(fā)明總體上涉及電子振蕩發(fā)生器和電子振蕩發(fā)生器(尤其是例如在電子和電信技術(shù)中使用的溫度補(bǔ)償振蕩器單元)的穩(wěn)定性、以及用于振蕩器的溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ê图呻娐贰?/p>

背景技術(shù)：

振蕩器作為非常穩(wěn)定且精確的頻率源被廣泛用于電子和電信技術(shù)。振蕩器包括晶體振蕩器或微機(jī)械振蕩器、所謂的MEMS振蕩器(MEMS、微機(jī)電系統(tǒng))。在電壓控制晶體振蕩器(VCXO)中，能夠響應(yīng)于電壓控制輸入來調(diào)節(jié)標(biāo)稱振蕩頻率。晶體振蕩器的頻率精度受諸如溫度、老化、控制電平、監(jiān)視和振蕩的許多變量影響。傳統(tǒng)晶體振蕩器的石英晶體具有取決于石英晶體的切割角的相當(dāng)大溫度變化。

在許多應(yīng)用中，對最大溫度變化的要求比傳統(tǒng)石英晶體的最大溫度變化更為嚴(yán)格，因此，已經(jīng)開發(fā)出了各種溫度補(bǔ)償方法。實(shí)現(xiàn)溫度穩(wěn)定性的一種方式是將晶體和振蕩器電路與環(huán)境溫度的變化熱絕緣。在恒溫晶體振蕩器(OCXO)中，晶體和其它溫度敏感組件處于穩(wěn)定爐子(通常由金屬制成的小隔離覆層)中，穩(wěn)定爐子裝配有加熱元件和用于調(diào)節(jié)集中熱的控制機(jī)構(gòu)，以保持增加的恒溫。然而，恒溫晶體振蕩器具有諸如爐子要求空間的缺陷。

溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)和電壓控制溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(VCTCXO)通常包含用于測量環(huán)境溫度和調(diào)節(jié)晶體頻率以防止溫度區(qū)域內(nèi)的頻移的溫度補(bǔ)償電路。

將在下文中參照附圖更詳細(xì)地描述現(xiàn)有技術(shù)，其中：

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的AT切割晶體的一組頻率-溫度曲線，

圖2示出用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)有技術(shù)集成電路。

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的AT-切割晶體的一組頻率溫度曲線。AT切割晶體的這組頻率-溫度曲線示出針對AT切割基礎(chǔ)晶體的頻率-溫度曲線。每條曲線表示與基礎(chǔ)AT切割(例如，θ＝35°20'，Φ＝0)相關(guān)的切割角度Δθ并且形狀略微呈三次多項式。被測量為關(guān)于攝氏度的頻率偏移ppm(百萬分之一)的溫度系數(shù)對應(yīng)于曲線的斜率。溫度系數(shù)在兩點(diǎn)處為0。這些點(diǎn)是上下拐點(diǎn)，并且它們對稱地落在+20℃…+30℃處的點(diǎn)周圍?，F(xiàn)有技術(shù)的AT切割晶體的溫度變化取決于晶體的切割角度并且在傳統(tǒng)石英晶體中是相對昂貴的。

TCXO模塊的目前制造方法的問題是由于精確的溫度補(bǔ)償結(jié)果，導(dǎo)致TCXO模塊的目前制造方法要求溫度變化。溫度變化要求昂貴的爐子，這樣增加了TCXO模塊的制造時間和成本。在TCXO模塊中，通過具有通常相當(dāng)高的制造容差的集成電路或離散組件來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償功能。這意味著，要制造的TXCO模塊需要在多個溫度下被測量，以獲得用于足夠完美的補(bǔ)償結(jié)果的正確設(shè)置。

已知對振蕩器進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案。用于對振蕩器進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)有技術(shù)解決方案包括將集成電路附接到諸如外部晶體的振蕩器。

圖2示出用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)有技術(shù)集成電路。用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)有技術(shù)集成電路2包括放大器3、4、變?nèi)荻O管5、電壓控制的電容6、7、數(shù)據(jù)塊8和溫度補(bǔ)償塊9。另外，外部晶體振蕩器10連接到現(xiàn)有技術(shù)集成電路2?，F(xiàn)有技術(shù)集成電路2還包括內(nèi)部溫度傳感器11。

現(xiàn)有技術(shù)集成電路2的電壓控制入口VC接收通過溫度補(bǔ)償塊9饋送以用于控制作用于變?nèi)荻O管5的反向電壓的控制電壓并且通過它來控制變?nèi)荻O管5和集成電路2諧振電路的諧振頻率。

在現(xiàn)有技術(shù)集成電路2中，通常使用具有已知溫度補(bǔ)償功能的晶體(諸如，具有充分小的制造容差的特定類型的晶體、或已經(jīng)在各種溫度下測得的晶體)作為外部晶體振蕩器10。優(yōu)選地，可以使用AT切割晶體?，F(xiàn)有技術(shù)集成電路2中使用的外部晶體振蕩器10的誤差曲線通常類似于三階多項式，并且因此，通常還使用多項式來進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

將溫度補(bǔ)償塊9所生成的補(bǔ)償信號與控制電壓VC求和，以得到實(shí)際被補(bǔ)償?shù)目刂齐妷骸Ｓ脙?nèi)部溫度傳感器11進(jìn)行溫度補(bǔ)償塊9的環(huán)境溫度測量?？梢允褂秒娮杵骰騊N結(jié)電壓(而不限于這些)作為內(nèi)部溫度傳感器11，在該情況下，溫度傳感器11的輸出是電壓或電流。

通過數(shù)據(jù)塊8的串行總線對現(xiàn)有技術(shù)集成電路2進(jìn)行校準(zhǔn)、編程和控制。所述串行總線通常包括編程入口PV、串行總線時鐘入口CLK和串行總線數(shù)據(jù)入口DA。

在制造現(xiàn)有技術(shù)集成電路2時，需要校準(zhǔn)生產(chǎn)變化或者產(chǎn)品收得率變得太低?？梢栽诮M件測試或TCXO模塊測試期間進(jìn)行該校準(zhǔn)。集成電路2具有內(nèi)部溫度傳感器11，該內(nèi)部溫度傳感器11的輸出是溫度依賴電壓或電流。在校準(zhǔn)情形下，通過連接到溫度傳感器11的輸出引腳TsOUT的外部電壓或電流源對溫度改變進(jìn)行建模。這樣，可以用外部電壓/電流源迫使溫度傳感器的輸出TsOUT是已知電壓。可以通過測量利用已知TsOUT電壓的其電壓或輸出頻率的補(bǔ)償曲線來校準(zhǔn)集成電路。可以通過以可以使電路與外部晶體振蕩器10的某些參數(shù)匹配的方式從這些測量值計算它們來估計集成電路2的必要設(shè)置。

在圖2中示出的現(xiàn)有技術(shù)集成電路2的溫度補(bǔ)償塊9中，可以使用例如用于補(bǔ)償由溫度所造成的誤差的五次多項式：

f(T)＝Ax⁵+Bx⁴+Cx³+Dx²+Ex+F。

在用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)牡湫同F(xiàn)有技術(shù)解決方案中，使用具有不同階次的多個多項式函數(shù)的求和函數(shù)。

在現(xiàn)有技術(shù)解決方案中，集成電路振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)膯栴}是補(bǔ)償?shù)牟粶?zhǔn)確?，F(xiàn)有技術(shù)溫度補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)是，多項式是全局函數(shù)，在全局函數(shù)中，每個觀測點(diǎn)都影響整個檢查范圍。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)溫度補(bǔ)償方法的解決方案中，例如，由振蕩器的溫度變化而造成的開始誤差±20ppm可以甚至在最佳情況下被補(bǔ)償?shù)綖椤?.5ppm(百萬分之一)精度的剩余誤差。

現(xiàn)今，在電子和電信中使用的組件要求尺寸比之前小。同時，電子和電信中使用的振蕩器需要具有比之前更精確且穩(wěn)定的頻率。因此，期望振蕩器在溫度誤差補(bǔ)償中明顯更精確。問題在于，改進(jìn)溫度誤差補(bǔ)償?shù)木冗€增加了集成電路上的必要組件所要求的空間。

因此，在電子和電信技術(shù)中，明顯需要和要求用于進(jìn)行振蕩器溫度補(bǔ)償以改進(jìn)溫度誤差補(bǔ)償?shù)木榷贿^多地增加在集成電路上進(jìn)行補(bǔ)償時使用的組件所要求的空間。另外，明確需要和要求新的溫度補(bǔ)償振蕩器，以實(shí)現(xiàn)比之前更好的溫度誤差補(bǔ)償?shù)木取?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)男滦徒鉀Q方案，用該解決方案，可以改進(jìn)溫度誤差補(bǔ)償?shù)木?。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于溫度補(bǔ)償振蕩器的新型解決方案，用該解決方案，實(shí)現(xiàn)用于進(jìn)行溫度誤差補(bǔ)償?shù)母倪M(jìn)精度。

一種用于進(jìn)行振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)谋景l(fā)明的方法的特征在于，該方法包括以下步驟：

針對特定類型的至少一個振蕩器，在集成電路的溫度補(bǔ)償塊中從至少兩個局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k中選擇局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k的步驟，所述集成電路包括用于實(shí)現(xiàn)振蕩器中的溫度補(bǔ)償?shù)亩鄠€差分對，以及

用于在待使用的溫度范圍內(nèi)校準(zhǔn)所述溫度補(bǔ)償塊的步驟。

優(yōu)選地，所述方法還包括用于在待使用的溫度范圍內(nèi)校準(zhǔn)溫度誤差的步驟。優(yōu)選地，從以下函數(shù)中選擇所述局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k：

-反正切函數(shù)其中，a₁和a₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)X_inf是

-函數(shù)(logistic function)其中，b₁和b₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

-多項式函數(shù)其中，c₁和c₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

-雙曲正切函數(shù)H(x)＝tanh(d₁+d₂x)，其中，d₁和d₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

本發(fā)明的用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)募呻娐返奶卣髟谟?，所述集成電路包括：溫度補(bǔ)償塊，所述溫度補(bǔ)償塊具有針對特定類型的至少一個振蕩器選擇的至少兩個局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k；用于在待使用的溫度范圍內(nèi)校準(zhǔn)所述溫度補(bǔ)償塊的內(nèi)部溫度傳感器和數(shù)據(jù)塊；以及多個差分對，通過所述多個差分對來實(shí)現(xiàn)振蕩器溫度補(bǔ)償。

優(yōu)選地，在所述集成電路中，所述數(shù)據(jù)塊包括用于在待使用的溫度范圍內(nèi)校準(zhǔn)溫度誤差的裝置。優(yōu)選地，在所述集成電路中，所述局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k選自以下函數(shù)：

-反正切函數(shù)其中，a₁和a₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)X_inf是

-函數(shù)其中，b₁和b₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

-多項式函數(shù)其中，c₁和c₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

-雙曲正切函數(shù)H(x)＝tanh(d₁+d₂x)，其中，d₁和d₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

優(yōu)選地，所述集成電路包括為了對溫度改變建模的目的連接至所述溫度傳感器的出口引腳TsOUT的外部電壓或電流源。

優(yōu)選地，在所述集成電路中，所述差分對是電壓和/或電流控制的差分對。

優(yōu)選地，在所述集成電路中，從局部徑向(radial)補(bǔ)償基函數(shù)中選擇所述局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k：

其中，u是局部徑向基函數(shù)的最大點(diǎn)并且v是曲線圖的寬度。

包括集成電路和振蕩器的本發(fā)明的溫度補(bǔ)償振蕩器單元的特征在于，所述振蕩器具有已知溫度補(bǔ)償函數(shù)并且所述振蕩器單元的所述集成電路包括：

-具有針對特定類型的至少一個振蕩器選擇的至少兩個局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k的溫度補(bǔ)償塊，

-用于在待使用的溫度范圍內(nèi)校準(zhǔn)所述溫度補(bǔ)償塊的內(nèi)部溫度傳感器和數(shù)據(jù)塊，以及

-多個差分對，利用其實(shí)現(xiàn)振蕩器溫度補(bǔ)償。

優(yōu)選地，在所述溫度補(bǔ)償振蕩器單元中，所述數(shù)據(jù)塊包括用于在待使用的溫度范圍內(nèi)校準(zhǔn)溫度誤差的裝置。優(yōu)選地，在所述溫度補(bǔ)償振蕩器單元中，從以下函數(shù)中選擇所述局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k：

-反正切函數(shù)其中，a₁和a₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)X_inf是

-函數(shù)其中，b₁和b₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

-多項式函數(shù)其中，c₁和c₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

-雙曲正切函數(shù)H(x)＝tanh(d₁+d₂x)，其中，d₁和d₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

優(yōu)選地，所述振蕩器是以下中的一個：

-AT切割晶體，或者

-MEMS振蕩器。

優(yōu)選地，在所述溫度補(bǔ)償振蕩器單元中，所述差分對是電壓和/或電流控制的差分對。

優(yōu)選地，在所述溫度補(bǔ)償振蕩器單元中，從局部補(bǔ)償基函數(shù)中選擇所述局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k：

-其中，u是局部徑向基函數(shù)的最大點(diǎn)并且v是曲線圖的寬度。

本發(fā)明提供了多個優(yōu)點(diǎn)，將通過閱讀具體實(shí)施方式來更好地理解這些優(yōu)點(diǎn)。用本發(fā)明的振蕩器溫度補(bǔ)償解決方案來實(shí)現(xiàn)比之前更好的用于溫度誤差補(bǔ)償?shù)木取?/p>

附圖說明

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)AT切割晶體的一組頻率-溫度曲線，

圖2示出用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)有技術(shù)集成電路，

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)募呻娐罚?/p>

圖4示出將根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)恼袷幤鳒囟日`差曲線，

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的振蕩器溫度誤差補(bǔ)償曲線，

圖6示出將根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)牧磉x振蕩器溫度誤差曲線，

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的另選振蕩器溫度誤差補(bǔ)償?shù)木植炕瘮?shù)曲線圖，

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另選振蕩器溫度誤差補(bǔ)償曲線，

圖9示出將根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)牧硪粋€另選振蕩器溫度誤差曲線，

圖10示出根據(jù)本發(fā)明的另一個另選振蕩器溫度誤差補(bǔ)償?shù)木植炕瘮?shù)曲線圖，

圖11示出根據(jù)本發(fā)明的另一個另選振蕩器溫度誤差補(bǔ)償曲線。

以上已經(jīng)呈現(xiàn)了圖1至圖2?，F(xiàn)在，將參照圖3至圖11在一些優(yōu)選實(shí)施方式的背景下更詳細(xì)地描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的振蕩器溫度補(bǔ)償解決方案中，思想是在振蕩器溫度誤差補(bǔ)償中利用由局部補(bǔ)償基函數(shù)組成的求和函數(shù)。

振蕩器溫度誤差補(bǔ)償?shù)那蠛秃瘮?shù)f(T)可以如下：

f(T)＝α₀φ₀(x)+α₁φ₁(x)+…+α_kφ_k(x)，

其中，φ₀≡1，并且其中，局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k是線性獨(dú)立的并且形成子空間M基礎(chǔ)。

根據(jù)線性代數(shù)的基礎(chǔ)，諸如指數(shù)函數(shù)、正弦和余弦函數(shù)以及arc函數(shù)的所有傳統(tǒng)函數(shù)可用作子空間基函數(shù)。另外，在子空間基函數(shù)中，至少反正切函數(shù)、函數(shù)、多項式函數(shù)和雙曲線正切函數(shù)可以用作局部補(bǔ)償基函數(shù)。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)募呻娐?。根?jù)本發(fā)明的用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)募呻娐?2包括放大器3、4、變?nèi)荻O管5、電壓控制的電容6、7、數(shù)據(jù)塊13和溫度補(bǔ)償塊14。另外，振蕩器10連接到本發(fā)明的集成電路12。本發(fā)明的集成電路12還包括內(nèi)部溫度傳感器11。

根據(jù)本發(fā)明的集成電路12的電壓控制入口VC接收通過溫度補(bǔ)償塊14饋送的用于控制作用于變?nèi)荻O管5的反向電壓的控制電壓并且通過它來控制變?nèi)荻O管5和集成電路12的諧振電路的諧振頻率。

在本發(fā)明的集成電路12中，可以使用具有已知要求的溫度補(bǔ)償功能的晶體(諸如，具有充分低的制造容差的特定類型的晶體、或已經(jīng)在各種溫度下測得的晶體)作為振蕩器10。優(yōu)選地，可以使用AT切割晶體或MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))振蕩器。

在根據(jù)本發(fā)明的集成電路12中，在用于振蕩器溫度誤差補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償塊14中利用由局部補(bǔ)償基函數(shù)組成的求和函數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的振蕩器溫度誤差補(bǔ)償?shù)那蠛秃瘮?shù)f(T)可以如下：

f(T)＝α₀φ₀(x)+α₁φ₁(x)+…+α_kφ_k(x)，

其中，φ₀≡1，并且其中，局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k是線性獨(dú)立的并且形成子空間M基礎(chǔ)。

在溫度補(bǔ)償塊14中，將通過溫度誤差補(bǔ)償求和函數(shù)f(T)所提供的補(bǔ)償信號與控制電壓VC求和，以得到實(shí)際補(bǔ)償?shù)目刂齐妷?。用?nèi)部溫度傳感器11進(jìn)行溫度補(bǔ)償塊14的環(huán)境溫度測量。可以使用電阻器或PN結(jié)電壓(而不限于這些)作為內(nèi)部溫度傳感器11，在該情況下，溫度傳感器11的輸出是電壓或電流。

通過數(shù)據(jù)塊13的總線對本發(fā)明的集成電路12進(jìn)行校準(zhǔn)、編程和控制。所述總線至少包括編程入口PV、總線時鐘入口CLK和總線數(shù)據(jù)入口DA。

在制造根據(jù)本發(fā)明的集成電路22時，通常需要校準(zhǔn)生產(chǎn)變化或者產(chǎn)品收得率變得太低?？梢栽诮M件測試或TCXO模塊測試期間進(jìn)行該校準(zhǔn)。集成電路2具有內(nèi)部溫度傳感器11，該內(nèi)部溫度傳感器11的輸出是溫度依賴電壓或電流。在校準(zhǔn)情形下，通過連接至溫度傳感器11的輸出引腳TsOUT的外部電壓或電流源對溫度改變進(jìn)行建模。這樣，可以用外部電壓/電流源迫使溫度傳感器的輸出TsOUT是已知電壓?？赏ㄟ^測量具有已知TsOUT電壓的電壓或輸出頻率的補(bǔ)償曲線來校準(zhǔn)集成電路。集成電路2的必要設(shè)置可以通過以下步驟來補(bǔ)償：以可以使電路與特定振蕩器10參數(shù)匹配的方式，從通過用振蕩器溫度誤差補(bǔ)償求和函數(shù)f(T)進(jìn)行測量而得到的溫度誤差曲線來計算補(bǔ)償值。這樣，可以在一個溫度下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的溫度誤差補(bǔ)償。

在本發(fā)明的解決方案中，可以例如通過用五個TsOUT電壓值來測量集成電路12的補(bǔ)償曲線來校準(zhǔn)集成電路12的溫度偏移。在本發(fā)明的解決方案中，集成電路12包括內(nèi)部數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，其中，內(nèi)部DAC產(chǎn)生用于溫度校準(zhǔn)的線性調(diào)諧范圍。

在本發(fā)明的解決方案中，可以類似地校準(zhǔn)集成電路12的補(bǔ)償放大。可以通過例如測量在兩個已知點(diǎn)處的輸出頻率來執(zhí)行校準(zhǔn)。然后，從取決于振蕩器10的期望值或默認(rèn)值中減去這兩個點(diǎn)之間的頻率差。在本發(fā)明的解決方案中，TCXO模塊的校準(zhǔn)不要求其它計算或溫度變化。這意味著，可以在沒有爐子的情況下制成TCXO模塊，這樣縮短了生產(chǎn)時間并且降低了生產(chǎn)成本。

可以在所謂的MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))振蕩器的不同晶體振蕩器或微機(jī)械振蕩器的溫度補(bǔ)償中，使用用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)谋景l(fā)明的解決方案。

在本發(fā)明的集成電路中，可以通過差分對來實(shí)現(xiàn)用于振蕩器的溫度補(bǔ)償。在“ISCAS′98Proceedings of the 1998IEEE International Symposium on Circuits and Systems on 31May-3June 1998in Monterey,CA,USA”中公開的文章"A current driven,programmable gain differential pair using MOS translinear circuits；Massimo Conti et al."中描述了例如集成電路中的差分對的使用(參見“http://www.deit.univpm.it/～sim/publications/MCon98CDP.pdf”)。所述公開描述了電流控制的MOS差分對，該MOS差分對的出口遵循擬S(quasi-sigmoidal)規(guī)則。所描述的MOS差分對利用跨導(dǎo)線性原理并且可以通過調(diào)節(jié)控制電流之一對其出口的角度系數(shù)進(jìn)行編程?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)電流，在寬使用范圍內(nèi)適應(yīng)(adapt)S入口-出口函數(shù)的形狀。

在本發(fā)明的集成電路中，可通過差分對來實(shí)現(xiàn)用于振蕩器的溫度補(bǔ)償。在本發(fā)明的溫度補(bǔ)償解決方案中，可以例如使用電壓和/或電流控制的差分對。

為了進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的集成電路12的溫度補(bǔ)償塊14中的圖3中執(zhí)行的溫度誤差曲線補(bǔ)償，可以使用可以如下表示的振蕩器溫度誤差補(bǔ)償求和函數(shù)f(T)：

f(T)＝α₀φ₀(x)+α₁φ₁(x)+…+α_kφ_k(x)，

其中，φ₀≡1，并且其中，局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k是線性獨(dú)立的并且形成子空間M基礎(chǔ)。

在本發(fā)明的振蕩器溫度補(bǔ)償解決方案中，可以使用例如反正切函數(shù)、函數(shù)、多項式函數(shù)和/或雙曲線正切函數(shù)作為局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k。

在這些局部補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k中，可以如下表示反正切函數(shù)：

其中，a₁和a₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)X_inf是

對應(yīng)地，可以如下表示函數(shù)：

其中，b₁和b₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

另外，可以如下表示多項式函數(shù)：

其中，c₁和c₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

另外，可以如下表示雙曲正切函數(shù)：

H(x)＝tanh(d₁+d₂x)，

其中，d₁和d₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

在用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)谋景l(fā)明的方法中，所執(zhí)行的一系列測量中的測量被劃分成至少三個局部測量范圍。接下來，通過針對所述至少三個局部測量范圍中的每個來設(shè)置局部基函數(shù)及其觀測參數(shù)初始值來建立針對溫度誤差補(bǔ)償?shù)那蠛秃瘮?shù)f(T)的初始值。最后，溫度誤差補(bǔ)償求和函數(shù)f(T)的所述初始值被迭代至少三次，一次一個局部基函數(shù)，此后，得到溫度誤差補(bǔ)償求和函數(shù)f(T)。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)恼袷幤鳒囟日`差曲線。本發(fā)明的振蕩器溫度誤差曲線15基于在晶體振蕩器上執(zhí)行的并且在-44.5℃至+90.5℃的測量范圍內(nèi)以規(guī)則5℃間隔進(jìn)行28次測量的一系列測量。在圖4的溫度誤差曲線15中，坐標(biāo)系的水平軸表示代替正確測量數(shù)據(jù)的一系列測量中的測量的序列號。

在用于本發(fā)明的振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ校鶊?zhí)行的一系列測量中的測量被如下劃分成局部測量范圍：

區(qū)域1：(-44.5℃至-22.0℃；5個測量點(diǎn))，

區(qū)域2：(-21.99℃至32.99℃；11個測量點(diǎn))，

區(qū)域3：(33.0℃至82.99℃；10個測量點(diǎn))，以及

區(qū)域4：(83.0℃至90.5℃；2個測量點(diǎn))。

接下來，局部基函數(shù)被如下設(shè)置為針對每個局部測量范圍的反正切函數(shù)：

其中，j＝0，...，4，其中，a₁和a₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)X_inf是

接下來，局部基函數(shù)觀測參數(shù)的初始值被如下設(shè)置：

A₁：a₁＝-5且a₂＝-0.1，所以x_inf＝-50℃，

A₂：a₁＝-0.5且a₂＝-0.1，所以x_inf＝-5℃，

A₃：a₁＝5且a₂＝-0.1，所以x_inf＝50℃，

A₄：a₁＝9.5且a₂＝-0.1，所以x_inf＝95℃。

最后，將局部基函數(shù)迭代至少一次，一次一個基函數(shù)，由此，如下得到局部補(bǔ)償基函數(shù)：

A₁(x)＝arctan(-4.88-0.093x)，所以x_inf＝-52.5℃，

A₂(x)＝arctan(-0.54-0.052x)，所以x_inf＝-10.5℃，

A₃(x)＝arctan(5.03-0.070x)，所以x_inf＝+71.5℃，

A₄(x)＝arctan(10.66-0.12x)，所以x_inf＝+92.7℃。

因此，以下被得到作為溫度誤差補(bǔ)償求和函數(shù)f(T)：

f(T)＝-4.96-6.44A₁(x)-2.78A₂(x)-2.73A₃(x)+1.36A₄(x)。

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的振蕩器溫度誤差補(bǔ)償曲線。用參考標(biāo)號15對將根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)恼袷幤鳒囟日`差曲線進(jìn)行編號。用參考標(biāo)號16對根據(jù)溫度誤差補(bǔ)償求和函數(shù)f(T)＝-4.96-6.44A₁(x)-2.78A₂(x)-2.73A₃(x)+1.36A₄(x)的補(bǔ)償曲線進(jìn)行編號。

在根據(jù)本發(fā)明的振蕩器溫度補(bǔ)償解決方案中，用圖5中示出的四次反正切模型來得到總偏差的平方Δ²_A＝0.07。對應(yīng)地，利用六次多項式適應(yīng)，總偏差的平方是Δ²_6p＝0，21。通過反正切模型實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的溫度補(bǔ)償因此顯著優(yōu)于已知解決方案。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)牧磉x振蕩器溫度誤差曲線。將根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)恼袷幤鳒囟日`差曲線17基于在晶體振蕩器上執(zhí)行的并且在-44.5℃至+90.5℃的測量范圍內(nèi)以規(guī)則5℃間隔進(jìn)行28次測量的一系列測量。在圖6的溫度誤差曲線17中，坐標(biāo)系的水平軸示出代替正確測量數(shù)據(jù)的一系列測量中的測量的序列號。

利用將根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)牡诙磉x振蕩器溫度誤差曲線17，良好的補(bǔ)償將要求六次基函數(shù)模型，這是因?yàn)闇y量結(jié)果的溫度誤差曲線17具有六個升降階段。然而，為了補(bǔ)償圖6的溫度誤差曲線17，將選擇明顯較低次模型，以相比于多項式估計，得到在利用基函數(shù)估計時的差的良好圖片。在用于本發(fā)明的振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)牡诙磉x方法中，所執(zhí)行的一系列測量中的測量被劃分成三個局部測量范圍。

接下來，如下，針對每個局部測量范圍，將局部基函數(shù)設(shè)置為反正切函數(shù)：

其中，j＝0，...，4，其中，a₁和a₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)X_inf是

接下來，局部基函數(shù)觀測參數(shù)的初始值被如下設(shè)置：

A₁：a₁＝-5且a₂＝-0.1，x_inf＝-50℃，

A₂：a₁＝2且a₂＝-0.1，所以x_inf＝20℃，

A₃：a₁＝9且a₂＝-0.1，所以x_inf＝90℃。

最后，將局部基函數(shù)迭代至少一次，一次一個基函數(shù)，由此，如下得到局部補(bǔ)償基函數(shù)：

A₁(x)＝arctan(-8.75-0.21x)，所以x_inf＝-41.8℃，

A₂(x)＝arctan(3.86-0.35x)，所以x_inf＝+10.9℃，

A₃(x)＝arctan(29.6-0.33x)，所以x_inf＝+89.8℃。

因此，以下被得到作為溫度誤差補(bǔ)償求和函數(shù)f(T)：

f(T)＝-2.505-0.635A₁(x)-0.197A₂(x)+0.477A₃(x)。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的另選振蕩器溫度誤差補(bǔ)償?shù)木植炕瘮?shù)曲線圖。在圖7中，用參考標(biāo)號18對溫度誤差補(bǔ)償?shù)木植炕瘮?shù)A₁的曲線進(jìn)行編號。對應(yīng)地，用參考標(biāo)號19對局部基函數(shù)A₂的曲線進(jìn)行編號。另外，用參考標(biāo)號20對局部基函數(shù)A₃的曲線進(jìn)行編號。如圖7所示，局部基函數(shù)A₁、A₂和A₃僅在測量范圍的窄部分上是有效(active)的。

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另選振蕩器溫度誤差補(bǔ)償曲線。用參考標(biāo)號17對將根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)牧磉x振蕩器溫度誤差曲線進(jìn)行編號。用參考標(biāo)號21對根據(jù)溫度誤差補(bǔ)償?shù)那蠛秃瘮?shù)f(T)＝-2.505-0.635A₁(x)-0.197A₂(x)+0.477A₃(x)的補(bǔ)償曲線進(jìn)行編號。

在根據(jù)本發(fā)明的另選振蕩器溫度補(bǔ)償解決方案中，用圖8中示出的三次反正切模型來得到總偏差的平方Δ²_A＝0.89。對應(yīng)地，采用四次多項式適應(yīng)，總偏差的平方是Δ²_4p＝2.16。通過反正切模型實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的溫度補(bǔ)償因此顯著比已知解決方案更精確。

圖9示出將根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)牡诙磉x振蕩器溫度誤差曲線。將根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)恼袷幤鳒囟日`差曲線22基于在晶體振蕩器上執(zhí)行的并且在-44.5℃至+90.5℃的測量范圍內(nèi)以規(guī)則5℃間隔進(jìn)行28次測量的一系列測量。在圖9的溫度誤差曲線22中，坐標(biāo)系的水平軸示出代替正確測量數(shù)據(jù)的一系列測量中的測量的序列號。

在本發(fā)明的振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ?，所?zhí)行的一系列測量中的測量被如下劃分成局部測量區(qū)域：

區(qū)域1：(-44.5℃至-27.0℃；4個測量點(diǎn))，

區(qū)域2：(-26.99℃至77.99℃；21個測量點(diǎn))，以及

區(qū)域3：(+78.0℃至+90.5℃；3個測量點(diǎn))。

為了本發(fā)明的另選振蕩器溫度誤差曲線22的補(bǔ)償，現(xiàn)在將選擇函數(shù)作為局部補(bǔ)償基函數(shù)，以了解相比于多項式估計，在用基函數(shù)估計時的差異。

接下來，如下，將局部基函數(shù)設(shè)置為針對每個局部測量范圍的函數(shù)：

其中，b₁和b₂是觀測參數(shù)并且該函數(shù)的拐點(diǎn)是

接下來，局部基函數(shù)觀測參數(shù)的初始值被如下設(shè)置：

L₁：b₁＝-5且b₂＝-0.1，所以x_inf＝-50℃，

L₂：b₁＝2且b₂＝-0.1，所以x_inf＝20℃，

L₃：b₁＝9且b₂＝-0.1，所以x_inf＝95℃。

最后，將局部基函數(shù)迭代至少一次，一次一個基函數(shù)，由此，如下得到局部補(bǔ)償基函數(shù)：

所以x_inf＝-42.4℃，

所以x_inf＝+30.0℃，

所以x_inf＝+97.4℃。

因此，以下被得到作為溫度誤差補(bǔ)償求和函數(shù)f(T)：

f(T)＝-13.5+1.44L₁(x)-2.52L₂(x)-9.87L₃(x)。

圖10示出根據(jù)本發(fā)明的另一個另選振蕩器溫度誤差補(bǔ)償?shù)木植炕瘮?shù)曲線圖。在圖10中，用參考標(biāo)號23對溫度誤差補(bǔ)償?shù)木植炕瘮?shù)L₁的曲線圖進(jìn)行編號。對應(yīng)地，用參考標(biāo)號24對局部基函數(shù)L₂的曲線圖進(jìn)行編號。另外，用參考標(biāo)號25對局部基函數(shù)L₃的曲線圖進(jìn)行編號。如圖10示出的，局部基函數(shù)L₁、L₂和L₃僅在測量范圍的窄部分上是有效的。

圖11示出根據(jù)本發(fā)明的第二另選振蕩器溫度誤差補(bǔ)償曲線。用參考標(biāo)號22對將根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償?shù)牡诙磉x振蕩器溫度誤差曲線進(jìn)行編號。用參考標(biāo)號26對溫度誤差補(bǔ)償?shù)那蠛秃瘮?shù)f(T)＝-13.5+1.44L₁(x)-2.52L₂(x)-9.87L₃(x)的補(bǔ)償曲線進(jìn)行編號。

在根據(jù)本發(fā)明的第二另選振蕩器溫度補(bǔ)償解決方案中，用圖11中示出的三次函數(shù)模型來得到總偏差的平方Δ²＝0.060，并且該溫度補(bǔ)償明顯比對應(yīng)已知解決方案更精確。

還可以在本發(fā)明的解決方案中使用徑向基函數(shù)。在本發(fā)明的解決方案中，可將局部徑向補(bǔ)償基函數(shù)φ_j，j＝0，...，k如下表示為：

其中，u是局部徑向基函數(shù)的最大點(diǎn)并且v是曲線圖的寬度。

用于振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)谋景l(fā)明的解決方案可用在不同晶體振蕩器或微機(jī)械振蕩器、所謂的MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))振蕩器中。通過本發(fā)明的振蕩器溫度補(bǔ)償解決方案，可以改進(jìn)電子和電信技術(shù)中使用的振蕩器溫度誤差補(bǔ)償?shù)木?。本發(fā)明的新溫度補(bǔ)償振蕩器因此明顯比所使用的整個溫度范圍內(nèi)的之前振蕩器更精確。

本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，隨著技術(shù)發(fā)展，可以按許多不同方式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基本思路。本發(fā)明及其實(shí)施方式因此不限于上述示例，而是可以在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)變化。因此，不同特征可以被忽略、修改或由等同物取代，并且本專利申請中描述的特征可以被組合以形成各種組合。