專利名稱：自動跟隨溫度控制晶體振蕩器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種晶體振蕩器，尤其涉及一種自動跟隨溫度控制晶體振蕩器。
背景技術：
石英晶體振蕩器的應用已有幾十年的歷史，因其具有頻率穩定度高這一特點，故 在電子技術領域中一直占有重要的地位。尤其是信息技術產業的高速發展，更使這種晶體 振蕩器煥發出勃勃生機。石英晶體振蕩器在遠程通信、衛星通信、移動電話系統、全球定位 系統、導航、遙控、航空航天、高速計算機、精密計測儀器及消費類民用電子產品中，作為標 準頻率源或脈沖信號源，提供頻率基準，是目前其它類型的振蕩器所不能替代的。石英晶體 振蕩器分非溫度補償式晶體振蕩器、溫度補償晶體振蕩器、電壓控制晶體振蕩器、恒溫晶體 振蕩器和數字化/ u P補償式晶體振蕩器等幾種類型。其中，恒溫晶體振蕩器是目前頻率穩 定度和精確度最高的晶體振蕩器，它在老化率、溫度穩定性、長期穩定度和短期穩定度等方 面的性能都非常好，因此常作為精密時頻信號源被廣泛應用在各個領域中。由于石英晶體的振蕩特性隨溫度的變化而變化，從而會影響石英晶體振蕩器的輸 出頻率。常用的恒溫控制晶體振蕩器是利用恒溫槽使晶體振蕩器或石英晶體振子的溫度保 持恒定，將由周圍溫度變化引起的振蕩器輸出頻率變化量削減到最小。然而，在現有的恒溫 晶體振蕩器中，傳統的恒溫加熱技術是將晶體振蕩器的溫度控制在比最高的工作環境溫度 高5°C以上的一個恒定值，例如，產品的工作溫度為-40°C 70°C，那么恒溫晶體振蕩器內 的溫度是固定在75°C以上的一個恒定值。由于恒溫晶體振蕩器長期工作在高溫環境中，產 品的老化率會惡化。此外，當產品工作在低溫-40°C環境中，由于恒溫晶體振蕩器內部的溫 度與其工作環境溫度相差過大，導致產品的加熱電流劇增，所以傳統方式在低溫工作環境 中的功耗是非常大的。因此，有必要提供一種改進型的自動跟隨溫度控制晶體振蕩器來克服上述缺陷。

發明內容
本發明的目的在于提供一種低功耗、低老化率且能夠實時自動調整恒溫晶體振蕩 器內部溫度的自動跟隨溫度控制晶體振蕩器。為了實現上述目的，本發明提供一種自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，其包括晶體 振蕩電路、控溫電路、加熱電路、溫度傳感器以及溫度處理器，所述控溫電路電連接所述加 熱電路，并控制所述加熱電路向所述晶體振蕩電路加熱，所述溫度處理器電連接所述溫度 傳感器與所述控溫電路，用于控制保持所述自動跟隨溫度控制晶體振蕩器內部溫度與外部 環境溫度的溫度差值在一個范圍內。與現有技術相比，本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，由于添加了溫度傳感器 以及溫度處理器，且溫度處理器電連接溫度傳感器與晶體振蕩電路，溫度傳感器將晶體振 蕩器外部工作環境的溫度轉換為相應的電壓或者電流值并輸出至溫度處理器，同時該溫度 處理器接收晶體振蕩電路反饋回來的與其溫度相對應的電壓或者電流值，基于上述兩個數值，該溫度處理器控制控溫電路，繼而控溫電路控制加熱電路向晶體振蕩電路的加熱量，從 而達到本發明的目的，即晶體振蕩器自動跟隨其外部工作環境的溫度，并隨外部工作環境 溫度的變化而實時調整本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器內部的溫度，實現控制保持所 述自動跟隨溫度控制晶體振蕩器內部與外部的溫度差值在一個范圍內，突破傳統的恒溫晶 體振蕩器只能將晶體振蕩器內部的溫度固定在比最高外部工作環境溫度高的一個數值的 局限，避免晶體振蕩器長期工作在高溫下，從而優化自動跟隨溫度控制晶體振蕩器的晶振 老化率，降低其工作功耗。較佳地，本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器內部溫度與外部環境溫度的溫度 差值范圍是一個固定值5°C 15°C，該設置使得晶體振蕩器更加智能，能夠實時調整自動 跟隨溫度控制晶體振蕩器內部溫度并相對保持該溫度，且避免晶體振蕩器長期工作在高溫 下，優化其老化率。較佳地，自動跟隨溫度控制晶體振蕩器中的所述溫度處理器采用階梯控溫技術。較佳地，所述溫度處理器包括比較器、運算放大器或者單片機，所述溫度傳感器檢 測所述自動跟隨溫度控制晶體振蕩器的外部環境溫度，并將所述溫度信號傳輸至所述溫度 處理器，所述溫度處理器基于所述溫度信號以及所述溫度差值范圍控制所述控溫電路，以 控制所述自動跟隨溫度控制晶體振蕩器的內部環境溫度。。該溫度處理器通過其中的比較 器間接比較判斷自動跟隨溫度控制晶體振蕩器內部與外部環境的溫度差，從而通過比較 器、運算放大器或者單片機控制控溫電路調整晶體振蕩電路的溫度，達到實時調溫的智能 效果。較佳地，本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器中的所述溫度傳感器包括熱敏電 阻、數字傳感器或鉬電阻。較佳地，本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器中的所述溫度處理器中的所述比較 器內設置了最低溫度差值及最高溫度差值，以便于判斷啟動該溫度處理器工作與否。較佳地，本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器中所述晶體振蕩電路包括晶片以及 溫敏元件，所述加熱電路安裝在所述晶片以及所述溫敏元件附近，該設置使得加熱電路能 更加有針對性地工作，提高了加熱電路的工作效率，從而降低了自動跟隨溫度控制晶體振 蕩器的能耗。較佳地，本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器中的所述控溫電路控制所述加熱電 路向所述晶體振蕩電路加熱，所述晶片以及所述溫敏元件的溫度變化是均勻的。可選地，本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器中的所所述加熱電路包括紅外線發 射器、微波發射器、加熱三極管或者發熱電阻。通過以下的描述并結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發明 的實施例。


圖1是本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器的總結構框圖。圖2是本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器第一個實施例中溫度處理器的結構 框圖。圖3是本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器第二個實施例中溫度處理器的結構框圖。圖4是本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器第三個實施例中溫度處理器的結構 框圖。具本實施方式現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。如 上所述，本發明提供了一種自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，所述自動跟隨溫度控制晶體振 蕩器具有低功耗、低老化率的特點，且其具有能夠根據外界工作環境的溫度實時自動調整 恒溫晶體振蕩器內部溫度的智能化功能。圖1所示為本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器的總結構框圖。參考圖1，本發明 自動跟隨溫度控制晶體振蕩器1包括晶體振蕩電路11、加熱電路12、控溫電路13、溫度傳感 器14以及溫度處理器15。所述控溫電路13電連接所述加熱電路12，并控制所述加熱電路 12向所述晶體振蕩電路11加熱。所述溫度處理器15電連接所述溫度傳感器14與所述控 溫電路13，用于控制保持所述自動跟隨溫度控制晶體振蕩器內部溫度與外部環境溫度的溫 度差值在一個范圍內。自動跟隨溫度控制晶體振蕩器1的溫度處理器15采用階梯控溫技 術。參考圖2，在本發明的第一個實施例中，自動跟隨溫度控制晶體振蕩器2的溫度處 理器包括比較器25。自動跟隨溫度控制晶體振蕩器2包括晶體振蕩電路21、加熱電路22、 控溫電路23、溫度傳感器24以及比較器25。所述控溫電路23電連接所述加熱電路22，并 控制所述加熱電路22向所述晶體振蕩電路21加熱。所述比較器25電連接所述溫度傳感器 24與所述控溫電路23，同時，所述比較器25電連接所述晶體振蕩電路21。其中，所述晶體 振蕩電路21包括晶片(圖未示)、振蕩元件(圖未示)以及反饋電路(圖未示)，其中，振 蕩元件中包括溫敏元件(圖未示)。由于晶體振蕩電路21中的晶片和溫敏元件在工作時容 易受外界溫度的影響，當外界溫度變化時，晶片和溫敏元件的工作性能將受影響。本發明將 所述加熱電路22安裝在所述晶片以及所述溫敏元件附近，在本實施例中，所述加熱電路22 包括為紅外線發射器，即所述紅外線發射器安裝在所述晶片以及所述溫敏元件附近，用于 對晶片及溫敏元件加熱，保持晶片及溫敏元件相對恒溫的工作環境。該設置使得加熱電路 22能更加有針對性地工作，提高了加熱電路12的工作效率，從而降低了自動跟隨溫度控制 晶體振蕩器的能耗。需要注意的是，在其它的實施例中，加熱電路中的紅外線發射器可由微 波發射器、加熱三極管或者發熱電阻，或者其它加熱裝置所代替。參考圖2，在本實施例中，所述比較器25電連接所述溫度傳感器24以及控溫電 路23。詳細地，溫度傳感器14包括敏電阻(圖未示)，該熱敏電阻安裝在自動跟隨溫度控 制晶體振蕩器2外殼體的內壁上，熱敏電阻自動感知自動跟隨溫度控制晶體振蕩器2外部 的工作環境溫度，實時地將該工作環境溫度值轉換為相應的電壓值或電流值并傳輸至比較 器25。此外，晶體振蕩電路21包括反饋電路(圖未示)，該反饋電路電連接晶片與振蕩元 件，并實時地將晶片與振蕩元件的溫度值轉換為相應的電壓值或電流值并傳輸至溫度處理 器25的比較器251。比較器251通過比較晶體振蕩電路21與溫度傳感器24兩者的溫度值 相對應的電壓值或電流值，繼而通過相應電路處理該比較值信號并傳輸至控制控溫電路23 控制加熱電路22向晶體振蕩電路21的加熱程度。所述比較器25內設置了最低溫度差值 及最高溫度差值，在本實施例中，最低溫度差值為5°C，最高溫度差值為15°C，也就是說，當
5比較器25接收到的晶體振蕩電路21與溫度傳感器24兩者各自的電壓值或電流值相對應 的溫度值在5°C 15°C以內，比較器25不實施對控溫電路23的控制。然而，當比較器25 接收到的晶體振蕩電路21與溫度傳感器24兩者各自的電壓值或電流值相對應的溫度值在 5°C 15°C范圍以外，比較器25控制控溫電路23，繼而控制加熱電路22對晶體振蕩電路21 的加熱程度。所述控溫電路23控制所述加熱電路22向所述晶體振蕩電路21加熱，并使所 述晶片以及所述溫敏元件的溫度變化是均勻的。本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器2由于添加了溫度傳感器24以及溫度處理 器25，且溫度處理器25電連接溫度傳感器24與晶體振蕩電路21，溫度傳感器24將自動跟 隨溫度控制晶體振蕩器2外殼體外部的工作環境的溫度轉換為相應的電壓或者電流值并 輸出至溫度處理器25，同時該溫度處理器25接收晶體振蕩電路21反饋回來的與其溫度相 對應的電壓或者電流值，基于上述兩個數值，該溫度處理器25控制控溫電路23，繼而控溫 電路23控制加熱電路22向晶體振蕩電路21的加熱程度，從而達到本發明的目的，即自 動跟隨溫度控制晶體振蕩器2自動跟隨其外部工作環境的溫度，并隨外部工作環境溫度的 變化而實時調整本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器2內部的溫度，實現控制保持所述自 動跟隨溫度控制晶體振蕩器2內部與外部的溫度差值在一個范圍內，突破傳統的恒溫晶體 振蕩器只能將晶體振蕩器內部的溫度固定在比最高外部工作環境溫度高的一個數值的局 限，避免晶體振蕩器長期工作在高溫下，從而優化自動跟隨溫度控制晶體振蕩器的晶振老 化率，降低其工作功耗。圖3所示為本發明的第二個實施例自動跟隨溫度控制晶體振蕩器3。所述自動跟 隨溫度控制晶體振蕩器3的溫度處理器包括控制器，該控制器是單片機35。自動跟隨溫度 控制晶體振蕩器3包括晶體振蕩電路31、加熱電路32、控溫電路33、溫度傳感器34以及單 片機35。所述控溫電路33電連接所述加熱電路32，并控制所述加熱電路32向所述晶體振 蕩電路31加熱。所述比較器35電連接所述溫度傳感器34與所述控溫電路33。與本發明 第一個實施例不同的是，在本實施例中，溫度處理器包括單片機35，所述溫度傳感器34檢 測自動跟隨溫度控制晶體振蕩器3外部環境溫度，基于該外部環境溫度值信號，所述單片 機35計算一個比該外部環境溫度值高5°C 15°C的固定溫差，并據此輸出一個控制信號控 制控溫電路33，繼而控溫電路33控制加熱電路32向晶體振蕩電路31的加熱量。在其它實 施例中，溫度處理器可包括除了單片機之外的其它控制器。圖4所示為本發明的第三個實施例自動跟隨溫度控制晶體振蕩器4。自動跟隨溫 度控制晶體振蕩器4與上述第二個實施例中的自動跟隨溫度控制晶體振蕩器3結構與原理 相似，與自動跟隨溫度控制晶體振蕩器3不同的是自動跟隨溫度控制晶體振蕩器4的溫度 處理器包括運算放大器45。自動跟隨溫度控制晶體振蕩器4包括晶體振蕩電路41、加熱電 路42、控溫電路43、溫度傳感器44以及單片機45。所述控溫電路43電連接所述加熱電路 42，并控制所述加熱電路42向所述晶體振蕩電路41加熱。所述比較器45電連接所述溫度 傳感器44與所述控溫電路43。需要說明的是，本發明自動跟隨溫度控制晶體振蕩器中所設定的最低溫度差值及 最高溫度差值可不局限于上述實施例所述的5°C與15°C，在其它實施例中最低溫度差值及 最高溫度差值可為其它取值，視具體情況而定。以上結合最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明并不局限于以上揭示的實施
6例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的修改、等效組合。
權利要求
一種自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，包括晶體振蕩電路、控溫電路以及加熱電路，所述控溫電路電連接所述加熱電路，并控制所述加熱電路向所述晶體振蕩電路加熱，其特征在于，還包括溫度傳感器和溫度處理器，所述溫度處理器電連接所述溫度傳感器與所述控溫電路，用于控制保持所述自動跟隨溫度控制晶體振蕩器內部溫度與外部環境溫度的溫度差值在一個范圍內。
2.如權利要求1所述的自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，其特征在于，所述溫度差值范 圍是一個固定值5°C 15°C。
3.如權利要求1所述的自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，其特征在于，所述溫度處理器 采用階梯控溫技術。
4.如權利要求2或3所述的自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，其特征在于，所述溫度處理 器包括比較器、運算放大器或者單片機，所述溫度傳感器檢測所述自動跟隨溫度控制晶體 振蕩器的外部環境溫度，并將所述溫度信號傳輸至所述溫度處理器，所述溫度處理器基于 所述溫度信號以及所述溫度差值范圍控制所述控溫電路，以控制所述自動跟隨溫度控制晶 體振蕩器的內部溫度。
5.如權利要求4所述的自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，其特征在于，所述溫度處理器 中的所述比較器內設置了最低溫度差值及最高溫度差值。
6.如權利要求1、2或3所述的自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，其特征在于，所述溫度傳 感器包括熱敏電阻、數字傳感器或鉬電阻。
7.如權利要求1所述的自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，其特征在于，所述晶體振蕩電 路包括晶片以及溫敏元件，所述加熱電路安裝在所述晶片以及所述溫敏元件附近。
8.如權利要求7所述的自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，其特征在于，所述控溫電路控 制所述加熱電路向所述晶體振蕩電路加熱，所述晶片以及所述溫敏元件的溫度變化是均勻 的。
9.如權利要求1所述的自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，其特征在于，所述加熱電路包 括紅外線發射器、微波發射器、加熱三極管或者發熱電阻。
全文摘要
本發明公開了一種自動跟隨溫度控制晶體振蕩器，其包括晶體振蕩電路、控溫電路、加熱電路、溫度傳感器以及溫度處理器，所述控溫電路電連接所述加熱電路，并控制所述加熱電路向所述晶體振蕩電路加熱，所述溫度處理器電連接所述溫度傳感器與所述控溫電路，用于控制保持所述自動跟隨溫度控制晶體振蕩器內部溫度與外部環境溫度的溫度差值在一個范圍內。所述自動跟隨溫度控制晶體振蕩器具有低功耗、低老化率的特點，且其具有能夠根據外界工作環境的溫度實時自動調整恒溫晶體振蕩器內部溫度的智能化功能。
文檔編號H03B5/04GK101860322SQ20101020597
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月10日 優先權日2010年5月10日
發明者劉朝勝 申請人:廣東大普通信技術有限公司