專利名稱：：數字控制頻率產生裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種頻率產生裝置，特別是涉及一種以程序控制輸出頻率且避免輸出頻率偏移的數字控制頻率產生裝置。
背景技術：
：參閱圖1，晶體震蕩器9(CrystalOscillator)包括了一諧振芯片90及一調整電路91，諧振芯片90的制造方式是包括切割(Cutting)、上膠(Waxing)、再切割(Halfing)、車削(Rounding)及煮膠(Dewaxing)等步驟以分離出芯片，接著研磨(FrequencyLapping)芯片至所需頻率，并確認該芯片的晶體參數。調整電路91包括一反相器911及可調電容值的數個電容CI、C2及C3，控制模塊82是一可產生模擬電壓的微控制器；將諧振芯片90及調整電路91封裝為晶體震蕩器9，并利用輸入模塊81輸入控制參數予控制模塊82，由控制模塊82依據控制參數來調控電容CI、C2及C3的負載電容值，借此微調晶體震蕩器9輸出的諧振頻率，最后再確認晶體震蕩器9的輸出頻率，如此即完成了晶體震蕩器的成品制作。然而，以往會衍生下述缺失1.一般制造商雖然已經制備了大部分常用的頻率的晶體震蕩器9，但是當客戶要求其它不常用的頻率范圍的晶體震蕩器9時，由于晶體震蕩器9在成品制作出來后就確定了其輸出頻率而無法再作變更，因此制造商就需再制作出一批成品供應客戶，造成制作時間和成本的浪費。2.如溫度、老化及重力等環境因素造成晶體震蕩器9輸出頻率變化，因而會有輸出頻率偏移的問題。
發明內容為了克服現有晶體震蕩器無法變更輸出頻率及頻率偏移的技術問題，本發明提供一種頻率產生裝置，該頻率產生裝置以數字化程序控制方式制作出不同輸出頻率。于是，本發明數字控制頻率產生裝置包含一用以產生一穩定震蕩頻率的第一時脈訊號的震蕩器模塊、一程序控制模塊及一直接數字頻率合成器。本發明數字控制頻率產生裝置所采用的技術方案是該程序控制模塊內建有一程序可供設定一輸出頻率并依據該輸出頻率數字化處理以產生一控制指令；該直接數字頻率合成器接收該第一時脈訊號及該控制指令，依據該控制指令調整該第一時脈訊號，并輸出該輸出頻率的第二時脈訊號；由于使用具有穩定頻率的震蕩器模塊搭配程序控制模塊，并以程序控制直接數字頻率合成器，因此能達到利用現有震蕩器模塊就能客制化不同輸出頻率的目的。較佳地，本發明數字控制頻率產生裝置還包含一感測模塊，該感測模塊用以偵測該第一時脈訊號且每隔一段時間針對第一時脈訊號中的脈波數量加以計數及儲存，并輸出監測資料供給該程序控制模塊供作參考補償輸出頻率的參考以換算該控制指令，借此達到穩定輸出頻率且避免頻率偏移的目的。本發明數字控制頻率產生裝置的有益效果在于使用輸出穩定頻率的震蕩器并搭配數字化程序控制，因此可迅速制作出客戶要求的輸出頻率的成品，且避免如溫度、老化及重力等因素造成輸出頻率偏移的問題。圖1是一系統方塊圖，說明目前晶體震蕩器微調頻率的做法；圖2是一系統方塊圖，說明本發明數字控制頻率產生裝置的一較佳實施例；圖3是一電路方塊圖，說明該較佳實施例的直接數字頻率合成器；圖4是一系統方塊圖，說明該較佳實施例的詳細電路。具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明參閱圖2，本發明數字控制頻率產生裝置1的較佳實施例是包含一震蕩器模塊11、一程序控制模塊12、一直接數字頻率合成器(DirectDigitalFrequencySynthesizer；簡稱DDFS)13、一濾波器14、一緩存器15及一感測模塊16。程序控制模塊12可接受外部輸入執行兩種調控功能，其中一種調控功能是頻率自動微調功能，主要是自動調整震蕩器模塊11的負載電容值，借此微調震蕩器模塊11輸出的第一時脈訊號104的諧振頻率fosc；另一種調控功能是出廠調控功能，可以接受外部的操作產生控制指令105，借此使直接數字頻率合成器13依據控制指令105輸出的第二時脈訊號106具有一輸出頻率fout。本發明數字控制頻率產生裝置1制作出能輸出符合要求頻率的方式，是令程序控制模塊12產生控制指令給直接數字頻率合成器13，使直接數字頻率合成器13產生的脈波訊號能依據控制指令修改原本震蕩器模塊11的諧振頻率fosc為出廠時所需的輸出頻率fout。因此，使用者只要依據前述方法就可以得到所需輸出頻率fout，只要震蕩器模塊11能穩定輸出震蕩頻率fosc且在可接受的范圍，如頻率誤差小于+/-10PPM就可以采用，也就是只要具有穩定性(stability)的輸出震蕩頻率的震蕩器模塊11皆屬于可供本發明應用的范疇。直接數字頻率合成器13輸出模擬訊號，接著使用濾波器14移除不必要的成分并加以平滑化，緩存器15則是放大訊號且可設計為輸出方波。參閱圖3，直接數字頻率合成器13具有一相位累加單元(Phaseaccumulator)131、一記憶單元132及一數字/模擬轉換單元133，其信號合成方式主要是在記憶單元132內建一換算表(Lookuptable)，調整震蕩器模塊11將具有諧振頻率fosc的第一時脈訊號104輸入直接數字頻率合成器13后，直接數字頻率合成器13的相位累加單元131每經一頻率周期就對輸入相位作累加，而累加值的輸出給記憶單元132，相位累加單元131經由換算表可查出對應的輸出振幅，最后由數字/模擬轉換單元133數字/模擬轉換為該輸出頻率fout的第二時脈訊號106。直接數字頻率合成器13主要是接收控制模塊12產生的控制指令105中含有的一頻率控制碼FCW(FrequencyControlWord)，也就是程序控制指令105及頻率控制碼FCW的輸入位數M，然后借由查表換算出所需的輸出頻率fout。另外，數字/模擬轉換單元133產生的輸出頻率fout需為多于兩倍的震蕩頻率fosc，震蕩頻率fosc需設計在直接數字頻率合成器13的頻率要求內，但震蕩器模塊11也可設計為搭配頻率多任務器或除法器以得到兼容于直接數字頻率合成器13的頻率。參閱圖4，分別將震蕩器模塊11、程序控制模塊12及感測模塊16的作用原理詳述如下震蕩器模塊11包括一晶體諧振器110、一反相器111及數個電容C11、C12及C13，其中，反相器111是具有增益的放大器，其配合電容C11、C12及C13為一調整電路(Timingcircuits)，其作用是產生一具有穩定震蕩頻率fosc的第一時脈訊號104給直接數字頻率合成器13及感測模塊16。震蕩器模塊11除了可以是前述的可微調式，震蕩器模塊11也可以是一種無須調整頻率的恒溫爐式振蕩器(Oven-ControlledCrystalOscillator;0CX0)，其是將石英振蕩器(X0)或溫度補償石英振蕩器(TCX0)配合加熱控制(Oven)電路封裝于密閉的殼體內，加熱控制電路配合晶體振蕩器產生所需的預定溫度即可使晶體振蕩器產生穩定的頻率。程序控制模塊12是采用MicrochipTechnology公司生產的PIC24控制模塊，其內建有高性能的一處理器120、一輸入接口121、一輸出接口122、一內存123及一模擬/數字轉換器124等，處理器120可配合輸入接口121輸入指令，經由輸出接口122對震蕩器模塊11進行頻率自動微調功能。對于出廠調控功能，處理器120是借由輸入接口121自外部取得一控制訊號101，并依據前述的控制訊號101、一數字控制訊號102及一監測資料103換算出所需的控制指令105，然后經由輸出接口122將控制指令105傳送給直接數字頻率合成器13。另外，處理器120的模擬/數字轉換單元124接收感測模塊16傳來的監測資料103，并將由模擬訊號的各監測資料103轉換為一數字訊號予處理器120以儲存在內存123內。感測模塊16是每隔一段時間針對第一時脈訊號104中的脈波數量加以計數及儲存，并輸出計數及儲存的監測資料103供給處理器120作為補償輸出頻率的參考以換算控制指令105；由于頻率偏移是因為老化(Agingfrequencychangewithtime)、溫度(Temperature)或重力(g-sensitivity；Frequencychangewithacceleration)等因素造成第一時脈訊號104的頻率變化，因此利用前述感測模塊16的監測處理方式可有效避免輸出頻率fout偏移的問題。由以上說明可知，本發明數字控制頻率產生裝置1，不僅未見于以往，該項設計更具有下述功效一、節省時間及重新制作的成本由于本發明數字控制頻率產生裝置1是使用具有穩定頻率的震蕩器模塊11搭配程序控制模塊12，并以程序控制直接數字頻率合成器13，因此可利用現有頻率的震蕩器模塊11迅速制作出客戶要求頻率的成品，且此種數字控制頻率產生裝置1在制作過程中也無須作微調的動作，因此可節省時間及重新制作的成本。二、補償環境因素造成的頻率變化本發明數字控制頻率產生裝置1是以程序控制模塊12控制直接數字頻率合成器13以補償環境因素造成的頻率變化，因此針對環境因素造成的產生的輸出頻率fout偏移現象具有下述優點1.溫度可隨溫度變化產生的頻率偏移現象進行補償及改進頻率穩定性。2.老化頻率隨時間改變而衰減，典型的改變是半導體周期，此種隨時間的產生的頻率偏移現象可偵測及補償。3.電壓可隨輸入電壓產生的頻率偏移現象補償及改進頻率穩定性。4.重力大部分震蕩器會隨重力改變重力，針對感應頻率隨加速變化產生的頻率偏移現象，可補償及減低其影響。權利要求一種數字控制頻率產生裝置，包含一用以產生一穩定的震蕩頻率的第一時脈訊號的震蕩器模塊，其特征在于，所述數字控制頻率產生裝置還包含一程序控制模塊，內建有一程序可供設定一輸出頻率并依據該輸出頻率數字化處理以產生一控制指令；及一直接數字頻率合成器，接收該第一時脈訊號及該控制指令，依據該控制指令調整該第一時脈訊號，并輸出該輸出頻率的第二時脈訊號。2.如權利要求1所述的數字控制頻率產生裝置，其特征在于，所述數字控制頻率產生裝置還包含一感測模塊，該感測模塊用以偵測該第一時脈訊號且每隔一段時間針對第一時脈訊號中的脈波數量加以計數及儲存，并輸出計數及儲存的監測資料供給該程序控制模塊供作參考補償輸出頻率的參考以換算該控制指令。3.如權利要求1或2所述的數字控制頻率產生裝置，其特征在于，所述程序控制模塊具有一處理器、一模擬/數字轉換器及一內存，該模擬/數字轉換單元是將該第一時脈訊號由模擬訊號轉換為數字訊號予該處理器，該內存儲存有該輸出頻率，該處理器是在執行該程序時以該輸出頻率作為換算依據以產生該控制指令。4.如權利要求1或2所述的數字控制頻率產生裝置，其特征在于，該震蕩器模塊是一恒溫爐式振蕩器。全文摘要一種數字控制頻率產生裝置，包含一震蕩器模塊、一程序控制模塊及一直接數字頻率合成器；該震蕩器模塊用以產生一穩定震蕩頻率的第一時脈訊號；該程序控制模塊內建有一程序可供設定一輸出頻率并依據該輸出頻率數字化處理以產生一控制指令；該直接數字頻率合成器即依據該控制指令調整該第一時脈訊號，并輸出該輸出頻率的第二時脈訊號。文檔編號H03L7/00GK101860350SQ20091013187公開日2010年10月13日申請日期2009年4月8日優先權日2009年4月8日發明者陶德·S.·狄克洛申請人:泰藝電子股份有限公司