一种高频率稳定度模拟温度补偿晶体振荡器

介绍了一种高频率稳定度模拟温度补偿晶体振荡器。采用温度传感器,一阶、三阶、四阶、五阶电压函数发生器,加法器等单元电路产生温度补偿电压V_(C),再将V_(C)电压输入至压控振荡器中的变容二极管,对AT切型石英晶体频率进行温度补偿。相比于传统的直接型模拟温度补偿方案,该方案所设计的产品具有更小的体积,解决了间接型数字温度补偿方案频率突变的问题。采用0.18μm工艺加工芯片,芯片面积仅1.5 mm×1.2 mm。实测结果表明,在-40~85℃内补偿精度在±0.28×10^(-6)内,1 kHz相位噪声低于-143 dBc/Hz。

基于WDO-LSSVM的MEMS陀螺仪零偏温度补偿

微机电系统(MEMS)陀螺仪的零位偏移是影响惯性导航定位精度的主要原因之一。针对MEMS陀螺仪零位随温度变化的非线性偏移问题,提出一种基于风驱动优化-最小二乘支持向量机(WDO-LSSVM)的MEMS陀螺仪零偏温度补偿模型。通过小波变换对MEMS陀螺仪三轴输出数据进行滤波预处理,结合最小二乘支持向量机(LSSVM)和风驱动优化(WDO)算法,构建MEMS陀螺仪的零偏温度补偿模型。实验结果表明:与传统的反向传播神经网络(BP)模型、粒子群优化-最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)模型相比,所提模型的陀螺仪零偏均方根误差和平均绝对误差均减小了约50%,实现了具有良好普适性的MEMS陀螺仪零偏温度补偿,进而可以提高惯性导航系统的定位精度。

一种MEMS压力传感器温度补偿方法

针对微机电系统(MEMS)压阻式压力传感器受环境温度影响产生温度漂移的问题,该文分析了常用的温度补偿方法,提出了一种基于粒子群优化-径向基函数(PSO-RBF)的压力传感器温度补偿模型,结合标定实验采集的样本数据,建立了标定压力同敏感元件输出电压和温度的非线性映射关系,实现了温度补偿效果。结果表明,与传统的最小二乘法、三次样条插值法、标准RBF、粒子群优化反向传输神经网络(PSO-BP)、核极限学习机(ELM)神经网络等方法相比,该算法具有更好的补偿预测效果,且对样本数据不需要归一化处理,具有良好的工程实践意义。

一种基于变容管偏置的温度补偿LC振荡器

文章介绍一种用于在宽温度范围内产生稳定时钟信号的温度补偿振荡器。该振荡器基于温度对控制电压的影响改变偏置变容管的容值,补偿因温度变化引起的振荡器频率变化,使整个振荡器的温度系数(temperature coefficient,TC)为0。另外,在通过分频产生几十兆赫兹频率的同时,振荡器的相位噪声性能得到进一步优化。该文在SMIC 180 nm CMOS工艺下完成整体电路的设计与仿真。后仿真结果显示,在1.8 V电源下整体功耗为7.12 mW,中心振荡频率2.4002 GHz处的频率漂移可达到8.68×10^(-6)℃^(-1),经过分频后得到的30 MHz信号在10 kHz偏移下的相位噪声大小为-112.923 dBc/Hz。

MEMS振荡器的温度补偿和低噪声频率合成特性

MEMS时钟方案欲取代传统石英产品。SiTime推出了基于MEMS的Elite Platform,可满足高精度时钟元件的环境需求。它包含Super-TCXO(温度补偿型振荡器)和多款振荡器,具有温度补偿和低噪声频率合成。解决方案基于创新的Dual MEMSTM架构,同时采用了Turbo Compensation^(TM)技术。Elite平台结合了精确的温度传感器,具有专门的温度补偿方案和低噪声频率合成器来提供卓越的动态稳定性、超低抖动、宽带率范围和可程序设计性能。

一种具有高阶温度补偿的高精度RC振荡器设计

基于当前一些高集成度高精度应用领域时钟信号大量需求的目的,介绍了一种具有高阶温度补偿的高精度RC振荡器。文中所设计的电流源电路采用了3阶温度补偿的方法,可以有效降低电路对温度变化的敏感性,利用具有超低温度系数的电流对电容进行充放电,实现在较宽的温度范围内振荡器频率的高稳定性。仿真结果表明:在电源电压范围为2.5 V~5.5 V,温度范围为-40℃~125℃,及不同的工艺角下,输出频率精度保持在±0.25%以内。该RC振荡器具有高精度的输出频率,能够作为一些数模混合电路的时钟信号。

基于GSA-SVR算法的MEMS温度漂移补偿方法

针对微机电系统(MEMS)仪表零偏受温度变化影响较大的问题,该文提出了一种基于引力搜索算法-支持向量回归(GSA-SVR)的MEMS零偏温度漂移补偿方法。先通过小波变换对MEMS陀螺和MEMS加速度计输出信号进行预处理,再采用GSA-SVR算法对MEMS在不同工作状态下进行温度建模并补偿。实验结果表明,在稳定工作阶段,与补偿前相比,补偿后加速度计和陀螺的输出标准差分别降低了90%和85%。与传统SVR相比,该文方法准确性较高,实用性较好,GSA-SVR算法将加速度计和陀螺输出的标准差分别降低了6%和10%。

MEMS加速度计全温性能优化方法

针对微机电系统(MEMS)加速度计全温性能低的问题,提出锚区应力对消方法、低应力粘接工艺和温度补偿方法。首先,通过调整两个键合的锚区面积大小实现锚区应力对消,使得加速度计的温度性能得到改善;然后,建立加速度计堆叠封装模型并对专用集成电路(ASIC)粘接参数、加速度计敏感结构点胶方式与点胶参数进行仿真分析,从而确定了加速度计的低应力粘接形式和粘接工艺;最后,对加速度计零偏和标度因数设计了三阶温度补偿方法并进行了实验测试。实验结果表明,加速度计全温零偏稳定性达到47.3μg(1σ)、全温标度因数稳定性达到43.6 ppm(1σ),提高了加速度计的全温性能。

采用两步式数字校准的低温漂松弛振荡器

针对传统片上振荡器设计面临的时钟频率难以实现高精度校准的问题,提出基于二分搜索法的数字校准方法,实现了振荡频率校准并提高了校准的线性度。校准算法采用了粗校准加细校准的两步式校准过程,大大增加了频率校准范围。针对振荡频率的温度漂移问题,提出了新的温度补偿方案,在传统一阶温度补偿的基础上,增加了亚阈值电流自补偿的高阶补偿机制,大大降低了温度变化对输出频率的影响。在校准电路的设计中,合理设置开关电阻阵列的温度系数以保证输出频率的校准不影响输出频率的温度稳定性。对振荡器版图提取了寄生参数,并进行了仿真,仿真结果表明:经过所提频率校准和温度补偿方案,典型情况下振荡频率误差小于0.04%;在-40~125℃温度范围内频率误差小于±0.12%;2.5~5.5 V电源电压范围内频率随电源电压变化误差小于±0.13%;电路工作电流为47.6μA,完成一次校准时长不超过2.7 ms。该振荡器可用于物联网、处理器等应用,可以取代片外晶体振荡器,能够降低系统成本和体积。

基于灰色模型和RBF神经网络的MEMS陀螺温度补偿

MEMS陀螺的零偏随温度呈非线性变化,同时含有较大的随机噪声。针对传统的多项式模型难以精确表达零偏随温度变化的问题,提出了一种基于灰色模型和RBF神经网络的MEMS陀螺温度补偿方法:首先用灰色模型对数据进行预处理,以减小原始数据的噪声;然后用降噪后的样本数据对RBF神经网络进行训练。在相同的训练次数下训练误差可减小一个数量级。验证试验结果表明,采用该模型补偿后的陀螺零偏误差较传统的多项式模型减小一个数量级,较未经预处理的RBF神经网络减小2/3。

一种新的适于集成的模拟温度补偿晶体振荡器的设计

主要提出了一种新型的适于集成的模拟温度补偿晶体振荡器(ATCXO)的设计方案,并详细介绍了这种ATCXO的构成和补偿原理,它不仅可以很好的改善相位噪声,而且体积小适合于集成,以及批量生产。在移动通信领域,特别是在移动通信手机中可以获得广泛应用。初步的实验结果表明:经过补偿后的振荡器在温度范围为0℃～+70℃的频率-温度稳定度可达±1.5×10-6。

实现AT切石英晶体振荡器微处理器温度补偿的新方法

本文介绍实现AT切石英晶体振荡器微处理器温度补偿的新方法———双频温度自测法 .AT切石英谐振器各泛音次数的频率温度曲线不同 ,利用基频与 3次泛音除一阶温度系数不同外其他各阶温度系数相等的特性 ,基频的 3倍频与 3次泛音频率的差频输出与温度近似成线性关系 .同时激励并测量基频和 3次泛音频率 ,经过微处理器计算差频实现谐振器温度自测并进行晶体振荡器的微处理器温度补偿 .与使用分立温度传感器相比 ,消除了测温元件与石英谐振器温度时间常数不同以及温度场梯度造成的测温误差 ,提高了测温和补偿精度 .

基于模糊逻辑的MEMS陀螺零漂温度补偿技术

针对MEMS陀螺在外界温度变化时,角速率输出误差较大且为非线性的特点,设计了一种基于模糊逻辑的MEMS陀螺温度补偿方法,采用一元Takagi-Sugeno模糊模型对陀螺零漂的温度误差进行辨识与实时补偿,并就陀螺在自身发热和外界温度变化两种情况下的补偿效果进行了实验验证,结果表明,经过温度补偿,陀螺零漂从0.01003°/s减小到0.007°/s,可满足工程应用的需要。

一种模拟温度补偿晶体振荡器补偿参数自动设置系统

介绍了一种采用快速获取数据方法的模拟温度补偿晶体振荡器 (ATCXO)的补偿参数自动设置系统。该系统通过快速测量和计算 ,自动生成补偿网络参数。经过试验和测试分析 ,在 - 10～ +6 0℃温度范围内 ,AT切 TCXO的频率稳定度达到± 0 .5 ppm,同时极大地提高了 TCXO的生产效率、降低了生产成本。

基于应力处理的温度补偿石英晶体振荡器

目前几乎所有的温度补偿晶体振荡器都通过补偿电路来完成补偿,而且采用的是基频晶体.通过长期对石英晶体不同的物理特征相结合的研究,如其频率温度特性和频率应力特性结合,发现通过随温度变化产生的应力来补偿温度本身对晶体频率的影响往往会取得更好的效果.大量实验证明通过应力处理,泛音晶体的频率温度特性得到明显的改善.使用这种方式,晶体振荡器显示了良好的频率温度特性和短期稳定度,并兼有低功耗、低成本、低相位噪声等优点.振荡器的频率温度稳定度从-30℃到＋85℃的波动范围已经可以达到±（1～2）×10^-6.再通过简单的补偿电路会得到±0.5×10^-6的频率-温度稳定度.对泛音晶体电极采用双层镀膜的方法,使用2种金属镀膜电极产生合适的应力.这相当于是一个双金属温度传感器,当温度改变时,传感器会发生相应的形变,从而该电极可以将应力加于晶体片.这里选择的泛音晶体比基频晶体在稳定度和老化方面要更好一些,而且拥有更高的频率-应力灵敏度.

一种新型MEMS加速度计温度补偿方法研究

为降低环境温度对加速度计测量输出的影响,本文提出了一种新的加速度计温度补偿方法,即三维拟合曲面和计算的补偿方法。本文详细介绍了该温度补偿方法的具体原理和实现方法,并用实验进行了验证,实验结果表明加速度计最大零位漂移由温度补偿前的500 m V缩小为温度补偿后的50 m V,即温漂缩小了一个数量级,补偿效果明显。

一种低成本自适应的MEMS陀螺温度补偿方法

介绍了一种低成本自适应的微机电系统(MEMS)陀螺温度补偿方法。基于自主研发的一款集成化硅MEMS振动陀螺,分析了陀螺温度漂移的原因。研究了降低MEMS陀螺温度误差的方法,设计了一种基于Atmega32单片机的低成本补偿电路,建立了陀螺温度补偿模型,提出了补偿方法。该方法通过变温法采集MEMS陀螺输出,对信号进行快速傅里叶变换(FFT)滤波处理,然后采用一种自适应算法,获取陀螺输出曲线的拐点。基于这些拐点,对MEMS陀螺全温区(-40~60℃)零偏特性进行分段插值补偿,同时采用三点插值法对标度因数进行补偿。测试结果表明,陀螺全温区零偏稳定性由补偿前的1 116.5°/h提升到补偿后的21.9°/h,标度因数温度系数由补偿前的5.286×10^(-4)/℃提升到补偿后的3.7×10^(-5)/℃。

微处理器温度补偿晶体振荡器的设计

设计了一种新的微处理器温度补偿晶体振荡器 (MCXO) ,通过对硬件和软件的精心设计 ,使其达到设计要求 .

MEMS压力传感器的温度补偿

研究了恒流激励条件下批量温度补偿的方法.零点的温度补偿是通过在桥臂上并联阻值较大且恒定的电阻来实现的,而灵敏度的温度补偿则是在整个桥臂上并联阻值较小且恒定的电阻来实现的,补偿后零点温漂为0.004%～0.015%FSO/℃,灵敏度温漂为0.0035%～0.024%FSO/℃,这表明这种补偿方法具有良好的效果.

一种MEMS陀螺仪温度漂移误差补偿方法

为了降低温度对MEMS陀螺仪测量的影响,提高自制惯性测量系统的测量精度,研究了三轴MEMS陀螺仪的零偏、比例因子、安装误差等参数受温度影响的特性,建立了带有温度参数的三轴MEMS陀螺仪误差模型。在该模型的基础上进行了全温区(-20~60℃)的温变实验,拟合出三轴MEMS陀螺仪各个参数与温度的关系,确定了模型中的相关参数,并通过此模型对不同温度下的陀螺仪输出结果进行误差补偿。实验结果表明,该三轴MEMS陀螺仪温度漂移误差补偿模型能够有效地抑制陀螺仪测量误差,补偿后,测量误差可控制在0.05°/s^0.1°/s,具有一定的工程应用价值。