技術領域

本發明是有關于一種溫度補償振蕩器與其控制方法，特別是有關于一種微機電(Micro?Electro?Mechanical?Systems；MEMS)溫度補償振蕩器其控制方法。

背景技術

振蕩器為一種用來產生周期性信號(例如方波或弦波)的電子裝置。現今常見的電子電路，例如信號產生器、頻率合成器或鎖相回路，都會應用振蕩器來提供工作所需的周期性信號。

目前常用的振蕩器為石英振蕩器。因為石英振蕩器具有構造簡單、成本低廉的優點，故石英振蕩器被廣泛地應用于各式電子產品中。然而，由于石英水晶加工中，機械切割與研磨制程的技術限制，不易制作高頻與微小型的元件，因此，MEMS振蕩器有逐漸取代石英震蕩器的趨勢。

MEMS振蕩器是利用MEMS技術來制造出振蕩子結構，接著再利用系統級封裝(SiP)方式，將控制器與振蕩子結構整合于單一晶片封裝中。由于MEMS振蕩子是以硅作為材料，相容于半導體制程，且擁有許多不同振蕩模態，所以可制作出高頻與微小型化的元件。然而，MEMS振蕩子的自然頻率受其結構材料本身楊氏系數對溫度的變化系數(Temperature?Coefficient?of?Young’s?Modulus,TCE)、熱膨脹系數(Coefficient?of?Thermal?Expansion,CTE)等因素影響，會隨著溫度變化產生漂移，因此需要溫度補償設計來增加MEMS振蕩子頻率的穩定性。

發明內容

本發明的一方面是在提供一種溫度補償振蕩器其控制方法，其是利用MEMS振蕩子來感測溫度，以據此來控制加熱器的工作狀態，進而將MEMS振蕩子的溫度維持在預設的溫度值。

根據本發明的一實施例，此溫度補償振蕩器包含微機電振蕩子組、加熱器以及控制器。微機電振蕩子組包含第一微機電振蕩子以及第二微機電振蕩子。第一微機電振蕩子是用以根據控制信號來輸出第一周期信號，此第一周期信號具有主要振蕩頻率。第二微機電振蕩子是用以根據第二微機電振蕩子的溫度來輸出第二周期信號，此第二周期信號具有輔助振蕩頻率。加熱器是用以提高微機電振蕩子組的溫度。控制器是用以根據主要振蕩頻率與輔助振蕩頻率間的差值來控制加熱器。控制器包含計數器以及溫度控制單元。計數器是用以計算主要振蕩頻率與輔助振蕩頻率間的頻率差值。溫度控制單元是用以根據頻率差值來控制加熱器。

根據本發明的另一實施例，在此溫度補償振蕩器的控制方法中，首先提供微機電振蕩子組，其中此微機電振蕩子組包含第一微機電振蕩子以及第二微機電振蕩子。然后，驅動第一微機電振蕩子和第二微機電振蕩子，以輸出第一周期信號和第二周期信號，其中第一周期信號具有主要振蕩頻率，第二周期信號具有一輔助振蕩頻率。接著，計算主要振蕩頻率與輔助振蕩頻率間的頻率差值。然后，根據頻率差值來控制加熱器，以調整微機電振蕩子組的溫度。

由上述說明可知，本發明實施例的溫度補償振蕩器包含兩個振蕩子，其中第一微機電振蕩子是用以輸出使用者所需的主要振蕩頻率，而第二微機電振蕩子是用以感測溫度變化，并相應地輸出輔助振蕩頻率。通過主要振蕩頻率和輔助振蕩頻率的差值，控制器可根據振蕩子的溫度變化來開啟或關閉加熱器，以使第一微機電振蕩子操作在預設的工作溫度下。

附圖說明

為讓本發明的上述和其他目的、特征、和優點能更明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下：

圖1是繪示根據本發明實施例的溫度補償振蕩器的功能方塊示意圖；

圖2是繪示根據本發明實施例的溫度補償振蕩器的俯視結構示意圖；

圖3是繪示根據本發明實施例的微機電振蕩子組的溫度與輸出頻率值的關是示意圖；

圖4是繪示根據本發明實施例的控制器的功能方塊圖；

圖5，其是繪示根據本發明實施例的溫度補償振蕩器的控制方法的流程示意圖；

圖6A是繪示根據本發明實施例的溫度補償振蕩器的功能方塊示意圖；

圖6B是繪示根據本發明實施例的微機電振蕩子組的溫度與輸出頻率值的關系示意圖。

具體實施方式

請參照圖1，其是繪示根據本發明實施例的溫度補償振蕩器100的功能方塊圖。溫度補償振蕩器100包含微機電振蕩子組110、加熱器120以及控制器130。在本發明的實施例中，加熱器120是用以提高微機電振蕩子組110的溫度，而控制器130則根據微機電振蕩子組110所輸出的頻率差值來控制加熱器120的工作狀態。