數(shù)字補(bǔ)償隨著補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，很多數(shù)字化補(bǔ)償DTCXO開始出現(xiàn)。D為Digital。利用補(bǔ)償電路的溫度和電壓變化，再加A/D變換器，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度補(bǔ)償。這種方法成本高，電路復(fù)雜，適用于高精度的應(yīng)用。

      用MCU技術(shù)進(jìn)行溫度數(shù)字補(bǔ)償為MCXO。MCU對(duì)溫度傳感器的溫度值采樣后把結(jié)果存入單片機(jī)。輸出補(bǔ)償數(shù)據(jù)信號(hào)到高精度D/A轉(zhuǎn)換，再將它送給補(bǔ)償電路得到補(bǔ)償電壓。通過(guò)補(bǔ)償電壓對(duì)振蕩頻率進(jìn)行補(bǔ)償，來(lái)減少溫度變化對(duì)晶振穩(wěn)定度的影響。

什么是溫補(bǔ)振蕩器

TCXO溫補(bǔ)晶振是通過(guò)其附加的溫度補(bǔ)償電路使周圍溫度變化產(chǎn)生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器。它的溫度補(bǔ)償?shù)脑砟鼐褪峭ㄟ^(guò)改變振蕩回路中的負(fù)載電容，使其隨溫度變化來(lái)補(bǔ)償諧振器由于環(huán)境溫度變化所產(chǎn)生的頻率漂移。

晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。

晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)提供。

其對(duì)溫度穩(wěn)定性的解決方案采用了一些溫度補(bǔ)償手段，主要原理是通過(guò)感應(yīng)環(huán)境溫度，將溫度信息做適當(dāng)變換后控制晶振的輸出頻率，達(dá)到穩(wěn)定輸出頻率的效果。傳統(tǒng)的 TCXO是采用模擬器件進(jìn)行補(bǔ)償，隨著補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，很多數(shù)字化補(bǔ)償大TCXO開始出現(xiàn)，這種數(shù)字化補(bǔ)償?shù)腡CXO又叫DTCXO，用單片機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)我們稱之為MCXO，由于采用了數(shù)字化技術(shù)，這一類型的晶振再溫度特性上達(dá)到了很高的精度，并且能夠適應(yīng)更寬的工作溫度范圍，主要應(yīng)用于領(lǐng)域和使用環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。

溫補(bǔ)振蕩器發(fā)展

準(zhǔn)確頻率源是許多電子設(shè)備組成部分,頻率源性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性。隨著便攜式電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展,對(duì)頻率源的要求也越來(lái)越高。普通晶體振蕩器是常用的頻率源,但由于其振蕩頻率隨溫度變化呈近似的三次函數(shù)關(guān)系,它的應(yīng)用范圍受到了限制。為了獲得寬溫度范圍的準(zhǔn)確頻率源,通常采用電路對(duì)其進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 本文設(shè)計(jì)了一款溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)芯片,該芯片只需外接一顆石英晶振便可構(gòu)成TCXO,該芯片分為壓控晶體振蕩器和模擬溫度補(bǔ)償電路兩個(gè)部分。其中的壓控晶體振蕩器的壓控電容采用MOS可變電容,實(shí)現(xiàn)起來(lái)成本低。

溫補(bǔ)振蕩器工作的原理

首先了解晶體的數(shù)學(xué)模型,用負(fù)阻的方法分析了石英晶體振蕩器的起振原理以及補(bǔ)償方法,設(shè)計(jì)了數(shù)字電容陣列可調(diào)頻率晶體振蕩電路,實(shí)現(xiàn)了頻率簡(jiǎn)單可控.帶隙測(cè)溫電路采用了LDO供電和cascode結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了輸出溫度電壓具有高抑制比和準(zhǔn)確性.模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采用了12位逐次逼近型電路,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度適中.LDO為測(cè)溫電路提供了穩(wěn)定的工作電源保證了輸出信號(hào)的穩(wěn)定,通過(guò)間斷性地工作實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的低功耗. 隨著CMOS技術(shù)的發(fā)展,上述的各種電路都可以集成在一塊芯片里面.本文基于集成電路設(shè)計(jì)工具Cadence的軟件環(huán)境,和SMIC的0.35um工藝,設(shè)計(jì)了以上電路,并得到了結(jié)果,驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的可行性.