晶體振蕩器溫度補(bǔ)償技術(shù)的研究.pdf

1、晶體振蕩器廣泛應(yīng)用于宇航、儀器儀表、雷達(dá)、通信等領(lǐng)域。溫度補(bǔ)償晶體振蕩器具有功耗低、啟動(dòng)迅速、便于集成等優(yōu)勢(shì)，是目前常用的振蕩器之一。
　　本文首先研究了晶體諧振器串聯(lián)負(fù)載電容的等效變換。前人們采用近似計(jì)算，并對(duì)此等效變換做了一些研究。本文在推導(dǎo)過程中發(fā)現(xiàn)：提取復(fù)阻抗方程的隱含條件后，即使不采用近似計(jì)算，一個(gè)方程也能求解四個(gè)未知數(shù)。其中的隱含條件為：復(fù)阻抗方程對(duì)任意頻率皆成立。最終，本文證明了此種等效變換的適用范圍與諧振器Q值、諧

2、振頻率、電容比等都無關(guān)，且適用于符合Butterworth-Van Dyke(BVD)模型的所有壓電諧振器。
　　然后，本文研究了基于零相位頻率的晶體諧振器等效參數(shù)測(cè)量方法。早期人們采用晶體阻抗計(jì)測(cè)量等效參數(shù)，目前國(guó)際電工委員會(huì)推薦使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量等效參數(shù)。由于采用了近似計(jì)算，在諧振器 Q值較低時(shí)，上述方法的理論誤差變大。本文提出了一種基于諧振頻率、反諧振頻率、負(fù)載諧振頻率、負(fù)載反諧振頻率測(cè)量晶體諧振器等效參數(shù)的方法。由于推

3、導(dǎo)過程中沒有近似計(jì)算，所以本方法不受諧振器Q值影響，仿真實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。通過相位-頻率曲線的導(dǎo)數(shù)方程解決了頻率隨機(jī)游動(dòng)與負(fù)載電容標(biāo)稱值不精確問題之后，本文測(cè)量了一個(gè)5MHz晶體諧振器與一個(gè)10MHz晶體諧振器的等效參數(shù)。測(cè)試結(jié)果表明，本文方法所測(cè)等效參數(shù)與供應(yīng)商提供的等效參數(shù)基本一致。由于這兩個(gè)諧振器的M值、Q值皆較高，因而供應(yīng)商的測(cè)試誤差也會(huì)較小。因此，實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)間接證明了本方法的有效性。本方法通過頻率測(cè)量動(dòng)態(tài)電阻R1，而頻率是目前

4、測(cè)量最準(zhǔn)的物理量之一，因此本方法對(duì)提高測(cè)試精度有一定的益處。除此之外，比較成熟的頻率測(cè)量方法也使得本方法操作較為簡(jiǎn)便。本文在理論上驗(yàn)證了此方法的優(yōu)勢(shì)，初步實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了其可行性。
　　接下來，本文分析了影響溫度補(bǔ)償晶體振蕩器頻率溫度穩(wěn)定度的主要因素——溫滯效應(yīng)。通過分析發(fā)現(xiàn)，傳感器一維溫度信息不能完整描述諧振器四維溫度分布。這導(dǎo)致了同一溫度對(duì)應(yīng)不同的輸出頻率。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償方法，以保持測(cè)試環(huán)境的一致性。然后，