专利名称：恒温控制的压控温补晶体振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种晶体振荡器，特别是一种恒温控制的压控温补晶体振荡器。
背景技术：
压控温补晶体振荡器(VCTCXO)它是一种集成了压控晶体振荡器和温补晶体振荡器功能的有源频率器件，实现了片式化，商品化，其体积已达到3. 2X2. 5X1. 0(mm)3， VCTCXO凭借其体积小、功耗低、价格低、开机稳定快、高可靠等特点广泛应用到军民通信、卫星通信、GPS、无线通讯等领域的终端设备中。但是现有的压控温补晶体振荡器(VCTCXO)仍旧存在着频率温度稳定性和短期频率稳度较差的缺点，在宽温度范围内(_40°C +85°C)的频率温度稳定性普遍在(士 1. 0 士2. Oppm内，而短期频率稳定度在产品规格书中基本不被提及，通过实测一般只能达到 lX10_9/s，还达不到某些通信设备的时钟要求(例如在-20°C +70°C工作温度范围内频率温度稳定性优于士0.1 ppm，短期稳定度优于2X I(TltVs)，目前这些设备还普遍采用压控恒温晶体振荡器(VCOCXO)，虽然VC0CM)的频率温度稳定性和短期频率稳定度是其它晶体振荡器不可比拟的，但由于其开机稳定慢、预热时间长、功耗大，这对现代通信设备时钟的发展和提高极为不利，对于要求即开即用的场合更是不允许的，需要改进和提高。
发明内容
为了解决上述VCTCXO和VCOCXO存在的问题，本发明的目的是提供一种具有恒温控制的压控温补晶体振荡器(0C-VCTCX0)，该晶体振荡器通过增加一些外围电路，既可满足某些通信设备时钟的开机稳定快、即开即用和低功耗的要求，又可满足频率温度稳定性和短期频率稳定度较高的要求。本发明采用的技术方案是
恒温控制的压控温补晶体振荡器，包括恒温体、低噪精密稳压电路、温控电路、整形输出电路和压控网络电路，所述的恒温体内封装有压控温补晶体振荡器、功率三极管和热敏电阻，所述的恒温体与控制其温度的温控电路相接，所述低噪精密稳压电路的电源输入端与外部直流电源VD相接，电源输出端分别与压控温补晶体振荡器、温控电路、整形输出电路和压控网络电路四者的电源输入端相接，所述温控电路的另一电源输入端与外部直流电源VD相接，所述压控温补晶体振荡器的信号输出端经过整形输出电路连接到产品信号输出端out，外部压控端Vc经过压控网络电路连接到压控温补晶体振荡器的压控输入端。进一步，所述的压控温补晶体振荡器是一种带有压控特性的模拟温补晶体振荡器，其压控牵引范围大于设备的时钟要求。进一步，所述的低噪精密稳压电路由滤波电路、稳压IC和退偶隔离电路依次串接形成，所述的外部直流电源VD依次经过滤波电路、稳压IC和退偶隔离电路后生成低噪声高稳定的直流电压输出，为外围电路供电。进一步，所述的温控电路是直放式精密恒温控制电路，包括测温电路、运放电路和功放电路，三者依次串接，测温电路和运放电路的电源输入端均与低噪精密稳压电路的电源输出端相接，功放电路的电源输入端与外部直流电源VD相接，所述恒温体中的热敏电阻接入到测温电路中，所述恒温体中的功率三极管接入到功放电路中。进一步，所述的恒温体是一种直热型恒温结构，通过导热胶将压控温补晶体振荡器、功率三极管和热敏电阻包裹固化成一体。进一步，所述的压控温补晶体振荡器粘贴在印制板上，所述功率三极管的金属电极板紧贴在压控温补晶体振荡器的金属盖板上，功率三极管的三根电极引线焊接印制板上并接入功放电路，所述的热敏电阻紧靠压控温补晶体振荡器贴焊在印制板上并接入测温电路。进一步，所述的整形输出电路是满足设备时钟负载特性和阻抗匹配要求的接口电路，将压控温补晶体振荡器的输出信号转换成设备所要求的波形。进一步，所述的压控网络电路是满足设备时钟压控牵引特性要求的电抗转换网络电路。本发明的有益效果是本发明将压控温补晶体振荡器装在恒温体中工作，提高了压控温补晶体振荡器的频率温度稳定性，另外，电路增加了低噪精密稳压电路、整形输出电路和压控网络电路，克服了由于温度波动、电源电压波动、电磁干扰及输出信号反射干扰等引起的短期频率稳定度变差的缺点，最后，由于本发明采用直热型的恒温结构，充分利用功率三极管的热能，减少导热板的热能传导损失，实现了加热快、快速稳定和降低功耗的目的。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明的电路结构图2是现有的压控温补晶体振荡器的频率温度特性曲线图； 图3是本发明的频率温度特性曲线图； 图4是本发明的结构示意图。
具体实施例方式参照图1，本发明的电路结构图，恒温控制的压控温补晶体振荡器，包括恒温体、低噪精密稳压电路、温控电路、整形输出电路和压控网络电路，所述的恒温体内封装有压控温补晶体振荡器、功率三极管和热敏电阻，所述的恒温体与控制其温度的温控电路相接，所述低噪精密稳压电路的电源输入端与外部直流电源VD相接，电源输出端分别与压控温补晶体振荡器、温控电路、整形输出电路和压控网络电路四者的电源输入端相接，所述温控电路的另一电源输入端与外部直流电源VD相接，所述压控温补晶体振荡器的信号输出端经过整形输出电路连接到产品信号输出端out，外部压控端Vc经过压控网络电路连接到压控温补晶体振荡器的压控输入端。由于将压控温补晶体振荡器装在恒温体中工作，这样提高了压控温补晶体振荡器的频率温度稳定性。此外，还为压控温补晶体振荡器设计了专用的低噪声高精密稳压源、整形输出电路、压控网络，改善压控温补晶体振荡器的工作环境，有效提高压控温补晶体振荡器的短期频率稳定度指标，可以实现压控温补晶体振荡器的短期稳定度优于2X10_10/S。进一步作为优选的实施方式，所述的压控温补晶体振荡器是一种带有压控特性的模拟温补晶体振荡器，其压控牵引范围大于设备的时钟要求。对模拟温补晶体振荡器而言， 影响其短期频率稳定度提高的外在因素主要是温度波动、电源电压波动、电磁干扰及输出信号反射干扰等，克服这些不利因素就可使其短期频率稳定度显著提高。进一步作为优选的实施方式，所述的低噪精密稳压电路是专为压控温补晶体振荡器提供低噪声高稳定电压源而设计，由滤波电路、稳压IC和退偶隔离电路依次串接形成， 所述的外部直流电源VD依次经过滤波电路、稳压IC和退偶隔离电路后，将普通直流电源转换成低噪声高稳定的直流电压输出，为外围电路供电。进一步作为优选的实施方式，所述的温控电路是直放式精密恒温控制电路，控制恒温体的温度，包括测温电路、运放电路和功放电路，三者依次串接，测温电路和运放电路的电源输入端均与低噪精密稳压电路的电源输出端相接，功放电路的电源输入端与外部直流电源VD相接，所述恒温体中的热敏电阻接入到测温电路中，所述恒温体中的功率三极管接入到功放电路中。进一步作为优选的实施方式，所述的恒温体是一种直热型恒温结构，通过导热胶将压控温补晶体振荡器、功率三极管和热敏电阻包裹固化成一体。由于采用直热型的恒温结构，充分利用功率三极管的热能，减少导热板的热能传导损失，实现了加热快和降低功耗的目的，常温下(25 士 5°C)恒温功耗仅需0.5 W,是导热型恒温结构的1/2。进一步作为优选的实施方式，所述的整形输出电路是满足设备时钟负载特性和阻抗匹配要求的接口电路，将压控温补晶体振荡器的输出信号转换成设备所要求的波形。进一步作为优选的实施方式，所述的压控网络电路是满足设备时钟压控牵引特性要求的电抗转换网络电路。参照图2，为现有的压控温补晶体振荡器的频率温度特性曲线图，压控温补晶体振荡器在宽温度范围内(_40°C +85°C )的频率温度稳定性较差，一般只能达到士 lppm，在工作温度的高端(+70°C +80°C)频率温度特性曲线比较平缓，频率温度特性在士0. Ippm 士0. 3ppm，依据通信设备时钟工作温度要求(例如_20°C +70°C)，可将恒温体的恒温点设置比时钟最高工作温度略高5 10°C(本实施例设置为78°C)，使压控温补晶体振荡器在恒定温度环境中工作，从而提高压控温补晶体振荡器在工作温度范围内的频率温度稳定性。参照图3，是本发明的频率温度特性曲线图，本发明将压控温补晶体振荡器放在恒温下工作，极大的提高了压控温补晶体振荡器的频率温度稳定性，满足了某些通信设备时钟的要求，在宽温工作环境中(例如-20°C +70°C)，其频率温度稳定特性优于士0. 1 ppm, 普遍能达到士0.05 ppm。参照图4，是本发明的结构示意图，恒温控制的压控温补晶体振荡器包括基座1和与基座1密封成一体的钟振盒2，所述的基座1上固定有印制板3，基座1从顶部到底部引出有4根管脚，分别是外部压控端Vc、接地端GND、产品信号输出端out和外部直流电源VD， 所述印制板3的顶面装焊有恒温体4、压控网络电路5和整形输出电路6，底面贴焊有温控电路7和低噪精密稳压电路8，所述的温控电路7和恒温体4关于印制板3位置相对应，所述的温控电路7由测温电路、运放电路和功放电路构成，所述恒温体4由压控温补晶体振荡器41、功率三极管42和热敏电阻43构成，并且通过导热胶44包裹固化成一体，其中，所述的压控温补晶体振荡器粘贴在印制板3上，所述功率三极管42的金属电极板紧贴在压控温补晶体振荡器41的金属盖板上，功率三极管42的三根电极引线焊接印制板上并接入所述的功放电路，所述的热敏电阻紧靠压控温补晶体振荡器贴焊在印制板上并接入所述的测温电路，所述的低噪精密稳压电路8由滤波电路、稳压IC和退偶隔离电路依次串接构成，外部直流电源VD接入到所述滤波电路和功放电路的输入端，退偶隔离电路的输出端分别与压控温补晶体振荡器41、测温电路、运放电路、整形输出电路6和压控网络电路5的电源输入端相接，为其提供电压源，所述压控温补晶体振荡器41的信号输出端经过整形输出电路 6连接到产品信号输出端out，外部压控端Vc经过压控网络电路5连接到压控温补晶体振荡器41的压控输入端。优选的是，所述的印制板3是双面或多层环氧玻璃布覆铜板。优选的是，所述的压控温补晶体振荡器41是片式压控温补晶体振荡器。以上是对本发明较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例， 熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求
1.恒温控制的压控温补晶体振荡器，其特征在于包括恒温体、低噪精密稳压电路、温控电路、整形输出电路和压控网络电路，所述的恒温体内封装有压控温补晶体振荡器、功率三极管和热敏电阻，所述的恒温体与控制其温度的温控电路连接，所述低噪精密稳压电路的电源输入端与外部直流电源(VD)相接，电源输出端分别与压控温补晶体振荡器、温控电路、整形输出电路和压控网络电路四者的电源输入端相接，所述温控电路的另一电源输入端与外部直流电源(VD)相接，所述压控温补晶体振荡器的信号输出端经过整形输出电路连接到产品信号输出端(out)，外部压控端(Vc)经过压控网络电路连接到压控温补晶体振荡器的压控输入端。
2.根据权利要求1所述的恒温控制的压控温补晶体振荡器，其特征在于所述的压控温补晶体振荡器是一种带有压控特性的模拟温补晶体振荡器，其压控牵引范围大于设备的时钟要求。
3.根据权利要求1所述的恒温控制的压控温补晶体振荡器，其特征在于所述的低噪精密稳压电路由滤波电路、稳压IC和退偶隔离电路依次串接形成，所述的外部直流电源 (VD)依次经过滤波电路、稳压IC和退偶隔离电路后生成低噪声高稳定的直流电压输出，为外围电路供电。
4.根据权利要求1所述的恒温控制的压控温补晶体振荡器，其特征在于所述的温控电路是直放式精密恒温控制电路，包括测温电路、运放电路和功放电路，三者依次串接，测温电路和运放电路的电源输入端均与低噪精密稳压电路的电源输出端相接，功放电路的电源输入端与外部直流电源(VD)相接，所述恒温体中的热敏电阻接入到测温电路中，所述恒温体中的功率三极管接入到功放电路中。
5.根据权利要求1所述的恒温控制的压控温补晶体振荡器，其特征在于所述的恒温体是一种直热型恒温结构，通过导热胶将压控温补晶体振荡器、功率三极管和热敏电阻包裹固化成一体。
6.根据权利要求5所述的恒温控制的压控温补晶体振荡器，其特征在于所述的压控温补晶体振荡器粘贴在印制板上，所述功率三极管的金属电极板紧贴在压控温补晶体振荡器的金属盖板上，功率三极管的三根电极引线焊接印制板上并接入功放电路，所述的热敏电阻紧靠压控温补晶体振荡器贴焊在印制板上并接入测温电路。
7.根据权利要求1所述的恒温控制的压控温补晶体振荡器，其特征在于所述的整形输出电路是满足设备时钟要求的接口电路，将压控温补晶体振荡器的输出信号转换成设备所要求的波形。
8.根据权利要求1所述的恒温控制的压控温补晶体振荡器，其特征在于所述的压控网络电路是满足设备时钟压控牵引特性要求的电抗转换网络电路。
全文摘要
本发明公开了一种恒温控制的压控温补晶体振荡器，包括恒温体、低噪精密稳压电路、温控电路、整形输出电路和压控网络电路，所述的恒温体与控制其温度的温控电路相接，所述低噪精密稳压电路的电源输入端与外部直流电源相接，电源输出端给外围电路提供电压源，所述压控温补晶体振荡器的信号输出端经过整形输出电路连接到产品信号输出端，外部压控端经过压控网络电路连接到压控温补晶体振荡器的压控输入端。本发明将压控温补晶体振荡器装在恒温体中工作，并增加了相关的控制电路，提高了压控温补晶体振荡器的频率温度稳定性和短期频率稳定度。本发明作为一种简单实用的晶体振荡器可以广泛应用于电子通信行业中。
文档编号G05D23/24GK102332863SQ201110202938
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者刘桂华, 叶碧波, 李晓云, 林旭, 董木燕 申请人:广州市天马电讯科技有限公司