石英晶体振荡器温度补偿技术的研究

【摘要】：现代电子技术日新月异的发展,使得石英晶体振荡器广泛应用于现代通信、导航、测量等领域的电子设备中；工程实际应用中许多设备都工作在温度范围变化较大的环境中,由于石英晶体谐振器自身特殊的物理特性,温度的变化会导致晶体振荡器的频率发生偏移。此时晶体振荡器就不能为设备提供稳定时钟频率,导致工作异常,而经过温度补偿的石英晶体振荡器弥补了这一缺陷,从而其应用更加广泛。本文主要针对环境温度对石英晶体谐振器输出频率的影响,开展了对AT切石英晶体振荡器温度补偿技术的研究；制定了石英晶体振荡器微处理器温度补偿方案,提高了10MHz石英晶体振荡器的频率温度稳定度。 本文分析了AT切石英晶体振荡器的频率温度特性及其温度补偿基本原理,探讨、比较了传统的温度补偿技术方案,在此基础上,制定了以10位D/A数据处理芯片AD5310BRT和微处理器STC89C52RC为核心的微处理器温度补偿技术方案,并全面阐述了该石英晶体振荡器微处理器温度补偿系统的工作原理、系统构成、硬件电路设计及微处理器控制软件程序设计；采用了最小二乘曲线拟合的方法对补偿数据进行曲线拟合,且以获得的实验数据和实验结果验证了本设计的可行性；最后对实验结果进行分析,发现了设计存在的不足之处并提出了改善方法。 本方案正是由于在温度补偿系统中引入了微处理器,系统充分利用微处理器具有的资源并充分发挥软件作用,通过软件与硬件的相互配合,节约了系统所需要的大量体积庞大、功耗较高、价格昂贵的器件,大大减少了石英晶体振荡器电路的体积及其制造成本；经过对10MHZ石英晶体振荡器微处理器温度补偿系统进行多次测试,验证了其频率温度稳定度能达到预期目标。