一种新型恒温晶振的调试和起振电路

技术领域

本申请涉及恒温晶振的领域，尤其是涉及一种新型恒温晶振的调试和起振电路。

背景技术

恒温晶振又称为恒温控制晶体振荡器，恒温晶振是一种带有温度控制装置，使谐振器的温度基本保持不变以减少温度变化引起频率变化的晶体振荡器。

在传统生产工艺中，一般采用人工的方式来调试晶振的温度拐点，工作人员根据经验调节恒温晶振的电位器，并记录频率和拐点电阻数值，同时观察频率变化的大小和趋势，进行多次调试后确定出频率变化最小的拐点处，最后使用万用表测量电位器的电阻值，得出恒温晶振的拐点电阻对应的数值，完成恒温晶振的调试。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有人工调试的方法具有精度准确度差的缺陷。

发明内容

为了提高恒温晶振调试的精度，本申请提供了一种新型恒温晶振的调试和起振电路。

本申请提供的一种新型恒温晶振的调试和起振电路采用如下的技术方案：

一种新型恒温晶振的调试和起振电路，包括单片机、与单片机电连接的数字调整电路，数字调整电路用于调试恒温晶振的拐点和频率数值；

数字调整电路连接有用于调整恒温晶振拐点的运放控温电路和用于调整恒温晶振频率的频率调整电路，运放控温电路和频率调整电路均与恒温晶振相连；

恒温晶振连接有用于检测恒温晶振输出频率的频率检测设备，频率检测设备与单片机相连。

通过采用上述技术方案，由频率检测设备检测恒温晶振的输出频率，并将输出频率传送至单片机，单片机根据恒温晶振的输出频率向数字调整到电路发送指令，使数字调整电路控制运放控温电路调整恒温晶振加热槽的加热量，进而控制恒温晶振的拐点电阻数值，同时数字调整电路根据单片机发出的指令控制频率调整电路调整恒温晶振的频率。采用单片机根据恒温晶振的输出频率自动调试恒温晶振的拐点电阻数值和频率，相比通过工作人员的经验进行人工调试的方式可以提高对恒温晶振调试的精确度。

可选的，所述频率调整电路连接有门起振振荡电路，门起振振荡电路包括变频器U3，变频器U3的输入引脚2和输出引脚4之间串联有电阻R9，电阻R9与变频器U3输出引脚4的连接点为恒温晶振的频率输出端，变频器U3的电源引脚6连接有电阻R10和滤波电容C10，电阻R10的另一端连接数字电源Vdd，滤波电容C10另一端接地。

通过采用上述技术方案，门起振振荡电路相比较传统的起振电路，具有电路结构简单的特点，同时门起振振荡电路的参数一致性较好，不影响近端相噪，而且可以优化远端相位噪声。

可选的，所述门起振振荡电路连接有用于抑制恒温晶振输出频率中干扰的B模、C模抑制电路，B模、C模抑制电路与恒温晶振相连。

通过采用上述技术方案，在电路中设置B模、C模抑制电路，可以有降低恒温晶振输出频率突变的可能性，能够提高恒温晶振的运行稳定性。

可选的，所述数字调整电路包括数字电位器U2，数字电位器U2与单片机相连，数字电位器U2还与运放控温电路和频率调整电路相连。

通过采用上述技术方案，使用数字电位器作为数字调整电路的核心器件，通过单片机软件直接控制数字电位器，不需要手动修改硬件参数，使数字电位器的离散性得到控制，能够提高恒温晶振的调试的精确度。

可选的，所述单片机连接有用于感测恒温晶振周围环境温度的温度传感器，所述运放控温电路包括依次串联的电阻R18、电阻R19和电阻R20，电阻R18的另一端与电源Vcc相连，电阻R20的另一端连接GND，电阻R18和电阻R19的连接点连接有电阻R21、电容C11和比较器U4的同相输入端，电阻R21的另一端与数字电位器U2的输出引脚1相连，电容C11的另一端连接GND，数字电源Vcc和GND之间连接有串联的电阻R17和热敏电阻RT1，电阻R17和热敏电阻RT1的连接点与比较器U4的反向输入端相连。

通过采用上述技术方案，单片机通过温度传感器感测恒温晶振的周围环境温度，并根据环境温度向数字电位器发送指令改变数字电位器H0的输出电位值，使比较器的同相输入端的输入电压改变，热敏电阻根据恒温晶振周围环境的温度改变自身阻值，使比较器U4的反相输入端的输入电压发生变化，进而影响比较器的输出，调整恒温晶振的拐点。使用数字电位器与运放控温电路相互配合，并搭配热敏电阻感测恒温晶振周围的环境温度，实现了对恒温晶振加热槽的高精度温度控制，提高了恒温晶振的温度特性。

可选的。所述频率调整电路包括与数字电源Vdd相连的电阻R6，电阻R6的另一端连接有串联的电阻R2和电阻R3，电阻R3的另一端连接GND，电阻R2和电阻R3的连接点连接有电阻R1、电阻R4、电阻R5以及电容C1，电阻R1的另一端连接压控电源VC，电阻R4的另一端与数字电源Vdd相连，电阻R5的另一端连接有变容二极管D1，变容二极管D1的阳极与恒温晶振相连，电阻R5与变容二极管D1的连接点与门起振振荡电路相连。

通过采用上述技术方案，单片机控制数字电位器的引脚6的输出电压值，使变容二极管D1阴极的电位根据数字电位器引脚6的输出电压值而变化，进而实现对恒温晶振频率的调整。使用单片机对恒温晶振频率进行调整，相比人工调整的方法可以提高对恒温晶振频率调整的精确度。

可选的，B模、C模抑制电路包括依次串联的电容C2、电感L1、电容C7、电感L2、电阻R8以及电容C8，其中，电容C2并联有电容C3，电感L1并联有电容C4，电感L1与电容C7的连接点连接有电感L3和电感L4，电感L3的另一端通过并联的电容C5和电容C6连接GND，电感L4的另一端连接GND。

通过采用上述技术方案，B模、C模抑制电路可以降低恒温晶振输出频率突变的可能性。

可选的，所述单片机与数字调整电路通过I2C总线相连接。

通过采用上述技术方案，单片机与数字调整电路通过I2C总线进行通讯，I2C总线具有操作简单的特点，使单片机与数字电位器直接相连，减少了占用PCB的空间和芯片管脚数量，降低了单片机与数字电位器互联的成本。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.由频率检测设备检测恒温晶振的输出频率，并将输出频率传送至单片机，单片机根据恒温晶振的输出频率向数字调整到电路发送指令，使数字调整电路控制运放控温电路调整恒温晶振加热槽的加热量，进而控制恒温晶振的拐点电阻数值，同时数字调整电路根据单片机发出的指令控制频率调整电路调整恒温晶振的频率。采用单片机根据恒温晶振的输出频率自动调试恒温晶振的拐点电阻数值和频率，相比通过工作人员的经验进行人工调试的方式可以提高对恒温晶振调试的精确度；

2.使用数字电位器作为数字调整电路的核心器件，通过单片机软件直接控制数字电位器，不需要手动修改硬件参数，使数字电位器的离散性得到控制，能够提高恒温晶振的调试的精确度；

3.单片机控制数字电位器的引脚6的输出电压值，使变容二极管D1阴极的电位根据数字电位器引脚6的输出电压值而变化，进而实现对恒温晶振频率的调整。使用单片机对恒温晶振频率进行调整，相比人工调整的方法可以提高对恒温晶振频率调整的精确度。

附图说明

图1是本申请实施例一种新型恒温晶振的调试和起振电路的结构框图。

图2是本申请实施例一种新型恒温晶振的调试和起振电路的电路原理图。

附图标记说明：1、单片机；2、数字调整电路；3、恒温晶振；4、频率调整电路；5、频率检测设备；6、温度传感器；7、运放控温电路；8、门起振振荡电路；9、B模、C模抑制电路。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种新型恒温晶振的调试和起振电路。参照图1，一种新型恒温晶振的调试和起振电路包括单片机1，单片机1通过I2C总线连接有数字调整电路2，数字调整电路2用于根据单片机1的指令调试恒温晶振3，并修改恒温晶振3的拐点电阻数值和频率。

参照图1和图2，数字调整电路2包括数字电位器U2，数字电位器U2的引脚6电连接有频率调整电路4，频率调整电路4与恒温晶振3相连，频率调整电路4包括电阻R1，电阻R1的一端连接压控电源VC，电阻R1的另一端连接有电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电容C1，其中，电阻R3和电容C1的另一端均连接GND；电阻R5的另一端连接有变容二极管D1，电阻R5的另一端与变容二极管D1的阴极耦接，二极管D1的阳极与恒温晶振3相连；电阻R4的另一端连接有数字电源Vdd；电阻R2的另一端连接有电阻R6，电阻R6的另一端与数字电源Vdd相连，电阻R6的两端均与数字电位器U2相连。

恒温晶振3连接有用于检测恒温晶振3输出频率的频率检测设备5，其中频率检测设备5可选用频率计，频率检测设备5与单片机1的输入端相连，并将检测到的恒温晶振3的输出频率传送至单片机1。单片机1获取到恒温晶振3的输出频率后，单片机1根据其内部烧录的软件程序将恒温晶振3的输出频率与标准数据进行对比计算，单片机1通过I2C总线控制数字电位器U2的引脚6的输出电压，数字电源Vdd和压控电源VC保持不变，根据节点电压法进行计算可以得出数字电位器U2的引脚6的输出电压直接影响到变容二极管D1阴极的电位值，单片机1通过控制数字电位器U2的引脚6的输出电压实现对恒温晶振3输出频率的调整。通过单片机1内部软件程序对恒温晶振3的输出频率进行修改，不需要手动修改硬件参数，使数字电位器的离散性得到控制，提高了恒温晶振3频率调整的精确度。

参照图1，单片机1的输入端电连接有温度传感器6，温度传感器6用于感测恒温晶振3的周围环境温度，并将温度的模拟电信号传送至单片机1，使单片机1可以实时监测恒温晶振3的周围环境温度，在进行PCB布局时，温度传感器6的设置位置靠近恒温晶振3的位置。

参照图2，数字调整电路2连接有用于调整恒温晶振拐点电阻数值的运放控温电路7，数字电位器U2的引脚1与运放控温电路7相连，运放控温电路7与恒温晶振3的加热槽相连，运放控温电路7通过控制加热槽的加热量，实现对恒温晶振3的拐点电阻数值的调整。

运放控温电路7包括电阻R21，电阻R21的一端与数字电位器U2的引脚1相连，电阻R21的另一端连接有串联的电阻R19和电阻R20，电阻R20的另一端接GND，电阻R19和电阻R21的连接点与GND之间串联有电容C11，电阻R19和电阻R21的连接点连接有电阻R18和比较器U4，电阻R19和电阻R21的连接点与比较器U4的同向输入端相连，电阻R18的另一端与电源Vcc相连，电源Vcc还连接有电阻R17，电阻R17的另一端与比较器U4的反相输入端相连，反相输入端还连接有热敏电阻RT1，热敏电阻RT1的另一端连接GND，比较器U4的输出端通过外围电路连接至恒温晶振3的加热槽。

单片机1通过温度传感器6获取恒温晶振3的周围环境温度，并根据环境温度通过I2C总线向数字电位器U2发送信号，使数字电位器U2的引脚1输出的电压值发生变化，数字电位器U2的引脚1输出的电压值输入到比较器U4的同相输入端，作为热敏电阻RT1的基准电压。热敏电阻RT1感受恒温晶振3周围的环境温度，并根据温度的变化改变自身阻值，使比较器U4的反相输入端的输入电压发生变化，比较器U4的同相输入端和反向输入端的输入电压值相互比较，影响比较器的输出，进而控制恒温晶振3加热槽的加热量，从而调整恒温晶振3的拐点电阻数值。

通过高精度的热敏电阻RT1感测恒温晶振3的周围环境温度，使用数字调整电路2与运放控温电路7的相互配合，实现了对恒温晶振3加热槽的高精度温度控制，提高了恒温晶振3的温度特性。

参照图2，频率调整电路4连接有门起振振荡电路8，门起振振荡电路8包括变频器U3，变频器U3的输入引脚2连接有电容C9，电容C9的另一端与变容二极管D1的阴极相连，变频器U3的输出引脚4连接有电阻R9，电阻R9的另一端与输入引脚2相连，变频器U3的电源引脚6连接有电阻R10和电容C10，电容C10的另一端接GND，电阻R10的另一端与数字电源Vdd相连。

传统的起振电路包括三极管起振电路和选频电路，恒温晶振3与三极管起振电路相连，三极管起振电路与选频电路相连。门起振振荡电路8与传统的起振电路相比较具有电路结构简单的特点，而且门起振振荡电路8参数一致性较好，相对稳定和可靠，在能够优化远端相位噪声的同时不影响近端相噪，对于远端相位噪声（@1kHz，10kHz，100kHz，1MHz）的优化效果可达到2dBc/Hz。

恒温晶振3连接有B模、C模抑制电路9，B模、C模抑制电路9还与门起振振荡电路8相连，B模、C模抑制电路9包括并联的电容C2和电容C3，电容C2与电容C3的一连接点与恒温晶振3相连，电容C2与电容C3的另一连接点连接有电感L1，电感L1的另一端连接有电容C7、电感L2和电感L3，电感L1还并联有电容C4，其中，电容C7的另一端依次连接有串联的电感L2、电阻R8和电容C8，电阻R8与电容C8的连接变频器U3的输出引脚4相连，电容C8的另一端为恒温晶振3的频率输出端。

B模、C模抑制电路9可以避免恒温晶振3的频率发生突变，保证恒温晶振3的产品的运行稳定性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。