一種減少微機溫度補償石英晶體振蕩器啟動時間的方法與電路的製作方法
2023-06-14 21:44:31
專利名稱：一種減少微機溫度補償石英晶體振蕩器啟動時間的方法與電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及微機溫度補償石英晶體振蕩器，更具體地說，本發明涉及減少微機溫 度補償石英晶體振蕩器啟動時間的方法與電路。
背景技術：
環境溫度的變化會使石英晶體振蕩器的震蕩頻率發生微小的漂移，為了減小這個 漂移在石英晶體諧振器的支路中串聯了一個變容二極體，通過調整變容二極體兩端所加的 反向電壓可以改變變容二極體的等效電容，而所述變容二極體的等效電容的變化會導致所 述石英晶體振蕩器震蕩頻率的變化；單片機由溫度傳感器測得溫度數據，依據所述溫度數 據查表或者插值運算獲得補償電壓數據，將所述補償電壓數據送往D/A轉換器，在所述D/A 轉換器輸出端得到加於變容二極體的補償電壓，將所述補償電壓以反向偏置的方式施加於 所述變容二極體，既可將所述石英晶體振蕩器的震蕩頻率拉回到標稱值。而所述單片機依 據所述溫度數據查表或者插值運算所需的數據是通過將所述石英晶體振蕩器置於各種不 同的溫度條件下測試所獲得的，以上就是微機溫度補償石英晶體振蕩器的工作原理。由於 所述補償電壓產生於數字系統含有微小抖動的成分，所述微小抖動的成分會使得所述微機 溫度補償石英晶體振蕩器的震蕩頻率出現短時不穩，而所述震蕩頻率的短時不穩表現在技 術參數上為相位噪聲，所述震蕩頻率的短時不穩越大則所述相位噪聲也越大技術指標也越 低。為了提高所述相位噪聲指標在所述D/A轉換器的輸出端要加一個由電阻和電容所構成 的低通RC電路以降低所述補償電壓中所含微小抖動的成分，在需要更小的相位噪聲情況 下需要進一步降低D/A轉換器輸出電壓的微小抖動，通常出於對體積、功耗以及可靠性等 的要求人們不願意提高電路的複雜程度而可以用增大所述低通RC電路中電容C的容量的 方法解決，可是這樣一來當開機啟動時D/A轉換器輸出電壓必須先向所述電容C充電，經過 一個足夠長的時間所述變容二極體兩端所加的反向電壓才能夠達到預期的數值，有時啟動 時間可達30秒以上，在有些場合這樣的情況是不能容許的。
發明內容
本發明的目的就是以加快所述電容C的充電速度來減少所述情況下微機溫度補 償石英晶體振蕩器的啟動時間。本發明克服了現有技術中的缺點提供了一種減少微機溫度補償石英晶體振蕩器 啟動時間的方法與電路，為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的所述 單片機依據所述溫度補償控制電壓數據經過查表或計算得到A點電壓數據，將所述A點電 壓數據經D/A轉換器轉換得到A點電壓UA，將所述A點電壓Ua加於A點一個時間長度T後 切斷通路，所述時間長度T等於5至15倍的時間常數τ，所述時間常數τ =RXC，所述 R0是D/A轉換器和電子開關總共的輸出電阻，所述C為電容Ca的數值。本發明還可以用這樣的方法先將所述電壓Ua加於A點經過所述時間T後切斷通路，緊接著再將所述電壓Uk加於k端。本發明也可以用這樣的方法先將所述電壓Uk加於k端，再將所述電壓Ua加於A 點經過所述時間T後切斷Ua與A點的通路。本發明亦可以用以下方法先將所述電壓Ua加於A點，緊接著將所述電壓Uk加於 k端，直至到達所述時間T後切斷Ua與A點的通路。本發明可以使用以下電路使用一個D/A轉換器，所述D/A轉換器的輸出連接於k 端，所述D/A轉換器的輸出還經過電子開關SW連接於A點。本發明還可以使用如下電路使用兩個D/A轉換器，所述兩個D/A轉換器其中一個 D/A轉換器的輸出連接於k端，另一個D/A轉換器的輸出端經由電子開關SW連接於A點。本發明的有益效果在於原本向電容Ca充電的時間常數τ T = RXC經使用本發明 的方法與電路後成為τ =RtjXC,而Rtj通常為R的數百分之一，因此電路的啟動時間得以 明顯減少。
圖1為微機溫度補償石英晶體振蕩器震蕩與壓控頻率微調部分的電原理示意圖；圖2為本發明採用一個A/D轉換器方式的電原理示意圖；圖3為本發明採用兩個A/D轉換器方式的電原理示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步的說明溫度補償石英晶體振蕩器在系統中是作為一個元件來使用的以至其應用電路中 通常考慮到體積、功耗以及可靠性等方面的因素所選擇的單片機包含了圖2或圖3中的A/ D轉換器和電子開關，至少包括相同功能。對應圖2採用一個A/D轉換器的方式，使用C8051F330單片機，該單片機具有一個 10位的D/A轉換器，輸入輸出接口具有電子開關功能，還包含有模擬溫度傳感器；在本實施 例中D/A轉換器可以經由兩個輸出埠分別連接K端和A點；當單片機上電初始化後讀溫 度傳感器數據，由讀得的溫度傳感器數據進行查表或插值運算獲得補償電壓Uk數據，將此 數據存於RAM並依此數據查表或計算得到A點電壓Ua數據並將其送入D/A轉換器中，將D/ A轉換器連接於A點經過12倍時間常數τ後將D/A轉換器與A點切斷而連接於K點，再把 RAM中補償電壓Uk數據送入D/A轉換器完成啟動過程。對應圖3採用兩個A/D轉換器的方式，使用C8051F007單片機，該單片機具有兩個 12位的D/A轉換器，輸入輸出接口具有電子開關功能，還包含有模擬溫度傳感器；在本實施 例中兩個D/A轉換器分別經由各自選擇確定的輸出埠連接K端和A點；當單片機上電初 始化後讀溫度傳感器數據，由讀得的溫度傳感器數據進行查表或插值運算獲得補償電壓Uk 數據，將此數據存於RAM並依此數據查表或計算得到A點電壓Ua數據並送入連接於A點的 D/A轉換器中，將連接於A點的D/A轉換器連接於A點，接著把RAM中補償電壓Uk數據送入 連接於K端的D/A轉換器，經過12倍時間常數τ後將連接於A點的D/A轉換器與A點切 斷，完成啟動過程。在以上兩實施例中R的數值為IOOkQ，Ca的數值為10 μ F，R0的數值為130Ω，因而使用本發明的方法與電路使得對電容Ca充電的時間常數減少為原來的1/769，未使用本 發明的方法與電路時，實施例的啟動時間為12秒，使用本發明的方法與電路後實施例的啟 動時間縮短為2. 2秒，由於整個石英晶體振蕩器的啟動時間包括單片機啟動、測溫、計算時 間，Ca充電的時間和穩定時間三部分構成，啟動時間的縮短並未按電容Ca充電的時間常數 減少比例縮短，即使如此也使實施例中微機溫度補償石英晶體振蕩器的啟動時間明顯的縮 短。
權利要求
1.一種減少微機溫度補償石英晶體振蕩器啟動時間的方法微機溫度補償石英晶體 振蕩器上電後單片機先初始化接著測量溫度傳感器數據，依據所述溫度傳感器數據經過查 表或者插值運算得到溫度補償控制電壓數據，將所述溫度補償控制電壓數據送入D/A轉換 器後在D/A轉換器輸出端獲得溫度補償控制電壓Uk,將所述溫度補償控制電壓Uk加於溫度 補償電壓控制端DO，其特徵在於所述單片機依據所述溫度補償控制電壓Uk的數據經過查表或計算得到[A]點電壓數 據，將所述[A]點電壓數據經D/A轉換器轉換得到[A]點電壓UA，將所述[A]點電壓Ua加於 [A]點一個時間長度T後切斷通路，所述時間長度T等於5至15倍的時間常數τ，所述時 間常數τ =R0XC,所述Rtj是D/A轉換器和電子開關總共的輸出電阻，所述C為電容[CA] 的數值。
2.根據權利要求1所述減少微機溫度補償石英晶體振蕩器啟動時間的方法，其特徵在 於先將所述電壓Ua加於[A]點經過所述時間T後切斷通路，緊接著再將所述電壓Uk加於 [k]端。
3.根據權利要求1所述減少微機溫度補償石英晶體振蕩器啟動時間的方法，其特徵在 於先將所述電壓Uk加於[k]端，再將所述電壓Ua加於[A]點經過所述時間T後切斷Ua與 [A]點的通路。
4.根據權利要求1所述減少微機溫度補償石英晶體振蕩器啟動時間的方法，其特徵在 於先將所述電壓Ua加於[A]點，緊接著將所述電壓Uk加於[k]端，直至到達所述時間T後 切斷隊與[A]點的通路。
5.一種實現權利求2所述方法的電路，其特徵在於使用一個D/A轉換器，所述D/A轉 換器的輸出連接於[k]端，所述D/A轉換器的輸出還經過電子開關[SW]連接於[A]點。
6.一種實現權利求3或4所述方法的電路，其特徵在於使用兩個D/A轉換器，所述兩 個D/A轉換器其中一個D/A轉換器的輸出連接於[k]端，另一個D/A轉換器的輸出端經由 電子開關[SW]連接於[A]點。
全文摘要
本發明公開了一種減少微機溫度補償石英晶體振蕩器啟動時間的方法與電路，由單片機通過D/A轉換器送往石英晶體振蕩器的變容二極體的溫度補償電壓經過了RC低通濾波器，當電路啟動時所述RC低通濾波器由於需要充電對所述溫度補償電壓產生了延時從而拖延了啟動時間；本發明使用的方法與電路是啟動時通過電子開關或單片機的接口將D/A轉換器的輸出直接連接於電容C，將電容C上應獲得的電壓直接由D/A轉換器提供，使原本電容C所需的充電時間縮短成為幾百至幾千分之一，啟動完成後恢復D/A轉換器的正常連接。本發明的意義是在需要快速啟動的場合能夠明顯減少微機溫度補償石英晶體振蕩器的啟動時間。
文檔編號H03B5/04GK102064764SQ20101059265
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月14日 優先權日2010年12月14日
發明者劉繼勇, 周芸, 王青嶽, 路青起, 郭全民 申請人:西安工業大學