基于IIC总线的温度补偿晶体振荡器数字控制逻辑设计

发布时间：2021-11-17 09:43

　　频率源是众多电子设备必不可少的组成部分,其精度直接决定着电子设备系统的稳定性。就今而言,大部分电子设备系统采用的是普通的晶体振荡器,在具有成本低、电路结构简单的同时,其输出频率与环境温度的f-T曲线近似成三次方曲线关系,这种频率飘移使得普通晶振的使用范围受到限制,尤其是一些对频率精度高度依赖的电子系统,如GPS定位系统等。因此,得到高稳定性的频率源成为需求。TCXO（Temperatue Compensation Crystal Oscillator,TCXO）是一款能够针对晶体的温频特性进行补偿的数模混合芯片,本课题的任务是完成该TCXO芯片中全部数字逻辑的设计。论文从石英晶体出发,在研究了石英晶体的物理特性和切割方式的基础上,建立石英晶体数学模型并推导出他的两种谐振频率,在此基础上给出石英晶体振荡器的补偿原理及可行性;数字逻辑部分的设计:在研究双向串行总线IIC的基础上,设计出基于同步时钟的IIC总线读/写状态机后,用VerilogHDL完成RTL代码编写并在软件平台modelsim se6.0上完成前仿真,实现总线的串行读写功能;FPGA验证阶段,采用ARM开发板作为控制主机Ma... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

各个切割角度对应的f-T曲线

可用这样四个理想元件来表示，模拟晶中RS为晶体的动态电阻；CS为晶体的电容[11]。晶体的质量（代表惯性）和弹性。RS代于石英晶体的几何尺寸、切割工艺、表金属板构成的静态电容。可以表示为： Q =2π一个周期存储的能一个周期损失的能体谐振的衰减时间成正比，品质因数越成的能量损耗越低，晶体的性能越好。谐振器等效电路的总阻抗为：0 21111SsCsCs L C=++

图 2-5AT切割中不同切断角度对应的f-T曲线[10]使用时，通常利用晶体工作于并联谐振情况下的谐振频率。式与负载电容的函数关系式:0(1 )2( )Spar qLCf fC C= ++(2-9)谐振频率与串联谐振频率之间的偏差可表示为:2()12CCCfffffospssp+= =Δ(2-10)负载电容可表示成并联谐振频率与串联谐振频率偏移量的代102()CffCCSPL Δ= (2-11)改变引起晶体谐振频率发生偏移时，也即并联谐振频率parf 发

【参考文献】：
硕士论文
[1]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
[2]基于ARM+FPGA的雷达伺服控制器设计[D]. 冯智贵.南京理工大学 2008
[3]基于Xilinx Virtex-Ⅱ Pro的过程级动态部分可重构系统设计与实现[D]. 赵远宁.湖南大学 2008
[4]基于FPGA/HDL的随机读写I2C串行总线接口电路设计[D]. 刘蓓.苏州大学 2008
[5]基于FPGA的1GHz时钟电路设计[D]. 孙芸华.湖南大学 2008
[6]基于FPGA的高速外围多功能芯片的设计与实现[D]. 郭蕾.西安理工大学 2008
[7]石英晶体板高频振动的并行有限元分析[D]. 胡文科.宁波大学 2008
[8]IIC总线接口IP核的设计与验证[D]. 贺珊.合肥工业大学 2007
[9]一种新型小尺寸微机补偿晶体振荡器[D]. 彭胜春.电子科技大学 2007
[10]一种温度补偿晶体振荡器芯片的设计[D]. 张昭.四川大学 2006



本文编号：3500653