时间作为七大国际单位之一,提升时间频率的测量精度一直是研究的重点。论文详细阐述了广泛作为频率源的石英振荡器的发展历程,通过查阅大量的相关产品,分析了现阶段压控温补晶体振荡器存在的问题。由于压控和温补分别作用在不同的变容二极管上,它们之间很容易出现相互干扰的情况,且由于它们并不能简单的叠加,造成了频率计算公式复杂,另外还存在温度频率曲线旋转、稳定度下降的Trim效应。为了弥补上述不足,并能在高端市场取得应用,故研究设计了成本较低的单变容二极管的压控温补晶体振荡器,研究设计工作主要包括以下几个方面:主要方法:将压控与温补作为一个整体考虑,根据设定的频率与当前温度输出合适的变容二极管的控制电压,使输出频率与设定相同。实现功能的关键在于获取准确的初始数据并对数据进行正确的处理。从振荡原理入手,分析了NE555、LC的电容三点式等振荡电路,并给出了振荡平衡的相位条件。然后根据理论计算了石英晶体谐振器的等效电路与电容串联时的振荡频率,结合其常用的振荡电路,选取MCU的时钟结构设计出了单变容二极管的反相器振荡结构的压控温补晶体振荡器,并进行仿真验证。接着论文根据选用的振荡结构完成了硬件电路设计,确定了各器件的具体选型,包括:振荡电路、主控、DAC等的器件。完成硬件电路后,对各功能进行测试,保证达到了设计要求。使用设计的电路板进行温箱实验,实现初始数据的采集。对数据进行插值与拟合处理,提取数据复现Trim效应。曲面拟合得到了控制电压V关于当前温度T与设定输出频率F的三次函数,曲面补偿实验表明当振荡器的设定频率在整个可拉动频率范围内变化时,在-30℃-70℃的温度范围内频率偏移量基本在±1ppm以内,具有较高的温度频率稳定度。电路的实验数据证明了所设计的单变容二极管的压控温补晶体振荡器的理论正确性与方案可行性,且能克服trim效应。另外设计取得了功能完善的样品2个和录用论文一篇的成绩。