一种高频低噪声温度补偿晶体振荡器的设计
发布时间：2021-11-12 22:35
晶体振荡器在电子信息产业中有着非常广泛的应用,同时,对于电子仪器、国防军工、通信、航空航天等领域来说,晶体振荡器都对技术的发展与革新有着至关重要的作用。可以说,精密的晶体振荡器是电子系统的最重要一环。但是,在自然状况下随着温度的变化,晶体振荡器的输出频率会发生漂移。为了改善频率漂移带来的输出误差,常用的解决方案是采用温度补偿的方法来提高频率在温度变化时的稳定度。本文通过对于多种传统温度补偿方案的分析比较,结合对于温度补偿原理的分析,提出了一种新型温度补偿方案,避免了变容二极管的使用,也就避免了相位噪声指标的恶化。传统的温度补偿方法主要有利用热敏电阻网络的模拟补偿晶体振荡器（TCXO）,数字补偿晶体振荡器（DTCXO）与如今常用的微机补偿晶体振荡器（MCXO）。但以上补偿方法归根结底离不开变容二极管的使用,需要在不同的温度点下,在变容二极管的两端加载特定的电压,用以将晶体振荡器的输出频率补偿至固定的值,这个特定的电压也可以称为补偿电压。正因为如此,晶体振荡器中的固有交流电压一定会对补偿电压产生一定程度的干扰,导致相位噪声的恶化。本课题设计了12.8MHz的温度补偿样机,首先测得了在未经补...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
频率温度曲线
第二章晶体振荡器与温度补偿7第二章晶体振荡器与温度补偿振荡器是一种可以在通电后，持续产生特定频率与波形的电子器件，常见的有RC振荡器，LC振荡器，晶体振荡器。温度补偿晶体振荡器则是一种保证输出频率稳定的晶体振荡器。本章主要通过分析石英晶体振荡器，说明振荡器起振与保持振荡的条件，并介绍多种温度补偿的方案，由此说明他们的共同点与不足，并以此引出本文所设计的一种新型温度补偿晶体振荡器方案。2.1石英晶体谐振器石英晶体谐振器与外围电路一起，便构成了本论文将要重点讨论的石英晶体振荡器。本节分别讨论石英晶体物理特性与常见分类，介绍不同切型的石英晶体的特点，说明了研究中经常关注的石英晶体谐振器的指标与参数。最后确定石英晶体谐振器的温度频率关系。2.1.1石英晶体简介作为石英晶体谐振器中最为关键的石英晶体，我们首先需要对石英晶体本身进行讨论。在理想状态下，石英晶体呈现六棱晶柱的形状，如图2-1所示，为理想状态下的左旋石英晶体与右旋石英晶体。又因为人们发现石英晶体具有正压电效应与逆压电效应，所谓的压电效应，即是研究者发现，对于石英晶体，对其施加力和对其施加电场之间存在着相互作用的关系。图2-1理想状态下的左旋石英晶体与右旋石英晶体当石英晶体发生形变时，晶体内部电子会发生极化现象并产生电荷，这种效
电子科技大学硕士学位论文8应被称为正压电效应。当对着石英晶体极化方向施加电场时，石英晶体又会产生相应的形变，这种效应被称为逆压电效应[25,26]。正因为此，石英晶体振荡器成为了常用的电子元件之一，如图2-2(a)所示，为晶体振荡器的实物，而图2-2(b)和图2-2(c)展示了晶体振荡器的电路符号和常见的PCB封装。(a)(b)(c)图2-2常见晶振。(a)实物图；(b)电路符号；(c)封装图2.1.2石英晶体振荡器的分类由于石英晶体可以产生精确谐振频率的特点，石英晶体振荡器被制造出来，并成为了最常用的电子元器件之一。其相较于RC、LC振荡电路，有着更为优秀
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Altium Designer印制电路板的设计与实现[J]. 郭锐,孙宏伟. 中国新通信. 2019(09)
[2]基于双通道互相关的微弱信号检测及测向方法[J]. 闫涛,沈文亮,姬冰. 无线电工程. 2016(11)
[3]AT和BT切石英晶体频率温度特性随切角变化关系研究[J]. 张鹏,陈丽丽. 科技创新导报. 2016(09)
[4]A fully integrated CMOS VCXO-IC with low phase noise, wide tuning range and high tuning linearity[J]. 杨艳军,曾云. Journal of Semiconductors. 2015(06)
[5]基于KEIL及PROTEUS的继电控制系统功能仿真与检测[J]. 吴文通,张喜玲,刘朝晖. 电力系统保护与控制. 2015(05)
[6]Proteus和Keil软件在单片机实验教学中的应用[J]. 王海燕,杨艳华. 实验室研究与探索. 2012(05)
[7]相位噪声测量技术的发展[J]. 阎栋梁. 宇航计测技术. 2006(05)
[8]新型模拟温度补偿晶体振荡器[J]. 梁珣,黄显核. 压电与声光. 2006(03)
[9]基于SC切晶体的高准确度MCXO[J]. 赵政强,周渭. 仪器仪表学报. 2002(S3)
[10]数字温度补偿晶体振荡器（DTCXO）的设计[J]. 丁素广,高放. 中国集成电路. 2002(10)
博士论文
[1]晶体振荡器温度补偿技术的研究[D]. 刘东.电子科技大学 2017
[2]中国汽车电子产业创新体系构建研究[D]. 孙康慧.吉林大学 2011
硕士论文
[1]一种宽调谐温度补偿振荡器的设计[D]. 李艺媚.电子科技大学 2019
[2]单变容二极管的压控温补晶体振荡器设计[D]. 彭伏生.电子科技大学 2018
[3]相位噪声测量系统的设计[D]. 郑晓光.东南大学 2016
[4]中韩电子产品产业内贸易影响因素实证研究[D]. 张安琪.中国海洋大学 2014
[5]基于stm32的微机温度补偿晶体振荡器的设计[D]. 朱忠凯.电子科技大学 2013
[6]一种用于温度补偿晶体振荡器的芯片设计[D]. 肖鹏.华中科技大学 2009
本文编号：3491761
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
频率温度曲线
第二章晶体振荡器与温度补偿7第二章晶体振荡器与温度补偿振荡器是一种可以在通电后，持续产生特定频率与波形的电子器件，常见的有RC振荡器，LC振荡器，晶体振荡器。温度补偿晶体振荡器则是一种保证输出频率稳定的晶体振荡器。本章主要通过分析石英晶体振荡器，说明振荡器起振与保持振荡的条件，并介绍多种温度补偿的方案，由此说明他们的共同点与不足，并以此引出本文所设计的一种新型温度补偿晶体振荡器方案。2.1石英晶体谐振器石英晶体谐振器与外围电路一起，便构成了本论文将要重点讨论的石英晶体振荡器。本节分别讨论石英晶体物理特性与常见分类，介绍不同切型的石英晶体的特点，说明了研究中经常关注的石英晶体谐振器的指标与参数。最后确定石英晶体谐振器的温度频率关系。2.1.1石英晶体简介作为石英晶体谐振器中最为关键的石英晶体，我们首先需要对石英晶体本身进行讨论。在理想状态下，石英晶体呈现六棱晶柱的形状，如图2-1所示，为理想状态下的左旋石英晶体与右旋石英晶体。又因为人们发现石英晶体具有正压电效应与逆压电效应，所谓的压电效应，即是研究者发现，对于石英晶体，对其施加力和对其施加电场之间存在着相互作用的关系。图2-1理想状态下的左旋石英晶体与右旋石英晶体当石英晶体发生形变时，晶体内部电子会发生极化现象并产生电荷，这种效
电子科技大学硕士学位论文8应被称为正压电效应。当对着石英晶体极化方向施加电场时，石英晶体又会产生相应的形变，这种效应被称为逆压电效应[25,26]。正因为此，石英晶体振荡器成为了常用的电子元件之一，如图2-2(a)所示，为晶体振荡器的实物，而图2-2(b)和图2-2(c)展示了晶体振荡器的电路符号和常见的PCB封装。(a)(b)(c)图2-2常见晶振。(a)实物图；(b)电路符号；(c)封装图2.1.2石英晶体振荡器的分类由于石英晶体可以产生精确谐振频率的特点，石英晶体振荡器被制造出来，并成为了最常用的电子元器件之一。其相较于RC、LC振荡电路，有着更为优秀
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Altium Designer印制电路板的设计与实现[J]. 郭锐,孙宏伟. 中国新通信. 2019(09)
[2]基于双通道互相关的微弱信号检测及测向方法[J]. 闫涛,沈文亮,姬冰. 无线电工程. 2016(11)
[3]AT和BT切石英晶体频率温度特性随切角变化关系研究[J]. 张鹏,陈丽丽. 科技创新导报. 2016(09)
[4]A fully integrated CMOS VCXO-IC with low phase noise, wide tuning range and high tuning linearity[J]. 杨艳军,曾云. Journal of Semiconductors. 2015(06)
[5]基于KEIL及PROTEUS的继电控制系统功能仿真与检测[J]. 吴文通,张喜玲,刘朝晖. 电力系统保护与控制. 2015(05)
[6]Proteus和Keil软件在单片机实验教学中的应用[J]. 王海燕,杨艳华. 实验室研究与探索. 2012(05)
[7]相位噪声测量技术的发展[J]. 阎栋梁. 宇航计测技术. 2006(05)
[8]新型模拟温度补偿晶体振荡器[J]. 梁珣,黄显核. 压电与声光. 2006(03)
[9]基于SC切晶体的高准确度MCXO[J]. 赵政强,周渭. 仪器仪表学报. 2002(S3)
[10]数字温度补偿晶体振荡器（DTCXO）的设计[J]. 丁素广,高放. 中国集成电路. 2002(10)
博士论文
[1]晶体振荡器温度补偿技术的研究[D]. 刘东.电子科技大学 2017
[2]中国汽车电子产业创新体系构建研究[D]. 孙康慧.吉林大学 2011
硕士论文
[1]一种宽调谐温度补偿振荡器的设计[D]. 李艺媚.电子科技大学 2019
[2]单变容二极管的压控温补晶体振荡器设计[D]. 彭伏生.电子科技大学 2018
[3]相位噪声测量系统的设计[D]. 郑晓光.东南大学 2016
[4]中韩电子产品产业内贸易影响因素实证研究[D]. 张安琪.中国海洋大学 2014
[5]基于stm32的微机温度补偿晶体振荡器的设计[D]. 朱忠凯.电子科技大学 2013
[6]一种用于温度补偿晶体振荡器的芯片设计[D]. 肖鹏.华中科技大学 2009
本文编号：3491761
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3491761.html
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