專利名稱：可控saw振蕩器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓控聲表面波振蕩器，并且具體地說，涉及用于相對高頻聲表面波控制頻率振蕩器的具成本效益的封裝配置。
背景 高容量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)依賴信號轉(zhuǎn)發(fā)器和敏感接收器實現(xiàn)低差錯數(shù)據(jù)傳輸。要將串行數(shù)據(jù)信號解碼和/或干凈地重新發(fā)送，此類網(wǎng)絡(luò)組件包括用于創(chuàng)建具有與數(shù)據(jù)信號相同相位和頻率的數(shù)據(jù)定時信號的組件。創(chuàng)建定時信號的步驟標(biāo)記為“時鐘恢復(fù)”。
數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)需要較高純度的參考信號，以用作匹配串行數(shù)據(jù)信號時鐘速率的起點，并且也需要用于頻率調(diào)整的電路。用于生成高純度參考信號的技術(shù)的類型、成本和質(zhì)量隨數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的類型而不同。對于固定的大規(guī)模裝置，“原子”時鐘可用作參考信號的最終來源。對于遠(yuǎn)程或可移動系統(tǒng)，已采用包括特殊配置的石英諧振器的組件。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)朝提供到局域網(wǎng)和計算機工作站的更高帶寬互連方向發(fā)展，這增加了對更小且成本更低的時鐘恢復(fù)技術(shù)解決方案的需要。
對于許多時鐘恢復(fù)應(yīng)用程序，在精確定義的工作曲線上，參考信號發(fā)生器必須是可調(diào)整的，即，可控制的。這種可調(diào)整性要求簡稱為絕對牽引范圍(APR)。APR定義為在工作參數(shù)的大變化范圍(包括電源電壓變化、溫度變化、輸出負(fù)載變化和時間(即老化))上額定頻率(F0)的可控頻率偏移(以±ppm為單位)。時鐘恢復(fù)可能要求具有最小和最大APR的可控振蕩器。
對于目前需要的較高頻率如高于500兆赫茲的應(yīng)用，諸如標(biāo)準(zhǔn)AT-CUT晶體等更常規(guī)的諧振器技術(shù)并未完全成功?；灸Ｊ?、純坯件(staight blank)AT-CUT晶體的可識別上限為大約70兆赫茲。
持續(xù)需要適合數(shù)據(jù)信號時鐘恢復(fù)應(yīng)用的具成本效益的壓控振蕩器。具體地說，持續(xù)需要較低成本的SAW(聲表面波)振蕩器組件。采用時鐘恢復(fù)振蕩器的大多數(shù)通信裝置在自動化工廠中大批量生產(chǎn)。相關(guān)市場偏愛更小的設(shè)計和消費級別的定價。為實現(xiàn)這些目標(biāo)，必須嚴(yán)格控制電子元件成本和尺寸。成本和尺寸約束是晶體振蕩器設(shè)計的重要因素。
由于連灰塵尺寸的SAW諧振器污染物也會影響中心頻率，因此SAW振蕩器組件的封裝和處理很關(guān)鍵?；赟AW的振蕩器在干凈的室內(nèi)環(huán)境中組裝，其中，SAW諧振器被密封或密閉，以便在SAW襯底的活性表面上形成室。密封的SAW諧振器室中形成了惰性的無塵大氣。這些特殊的封裝和處理要求不僅影響制造振蕩器組件的成本，而且限制了降低整體包裝大小的努力。
概述 本發(fā)明提供了適用于數(shù)字信號時鐘同步的可控振蕩器?？煽卣袷幤靼ㄓ糜谏赡M頻率受控輸出信號的SAW振蕩器電路、正弦波到邏輯電平轉(zhuǎn)換器電路和雙面封裝。
SAW振蕩器電路包括用于調(diào)整頻率受控輸出信號的頻率的電壓可變控制輸入、響應(yīng)控制輸入的壓變電容元件、有效鏈接至壓變電容元件的聲表面波(SAW)諧振器及用于激勵SAW諧振器的增益級。
正弦波到邏輯電平轉(zhuǎn)換器電路可操作地鏈接到SAW振蕩器電路，以生成與頻率受控輸出信號具有大致相同頻率的數(shù)字邏輯輸出信號。
SAW振蕩器電路和轉(zhuǎn)換器電路配置在雙面封裝上，包括具有中部和外部的平臺。側(cè)壁從平臺外部基本向上和基本向下延伸。向上延伸的側(cè)壁與平臺形成了適于容納并電連接SAW諧振器的第一空腔。向下延伸的側(cè)壁和平臺形成了適于容納并電連接至少一個電子元件的第二空腔。蓋子與第一空腔耦合以限定用于包含SAW諧振器的密封環(huán)境。
封裝的振蕩器最好還包括與第二空腔耦合的層壓襯底。在此優(yōu)選實施例中，封裝平臺具有第二空腔側(cè)面，此第二空腔側(cè)面上至少安裝有一個電子元件。層壓襯底蓋子具有一個用于容納至少一個電子元件的面向空腔的側(cè)面和一個朝外的側(cè)面，該朝外的側(cè)面包括便于表面安裝的接觸點。
通過本發(fā)明優(yōu)選實施例、附圖和隨附權(quán)利要求書的以下詳細(xì)說明，將更容易明白本發(fā)明的其它優(yōu)點和特性。
附圖簡述 在構(gòu)成本說明書一部分的附圖中，類似的標(biāo)號用于標(biāo)識說明書中類似的部件，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的可控振蕩器示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的簡化電路圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的封裝振蕩器的示意性橫截面視圖； 圖4是圖3所示封裝振蕩器的上空腔的示范性示意頂視圖，部分為剖面圖，未帶蓋子以顯示SAW諧振器安裝的細(xì)節(jié)； 圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的封裝振蕩器的示意橫截面視圖，展示了電路集成的增加層。
優(yōu)選實施例詳細(xì)說明 雖然本發(fā)明容許許多不同形式的實施例，但此說明書和附圖只公開了作為本發(fā)明示例的優(yōu)選形式。然而，本發(fā)明并不限于此處所述的實施例。本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求書中確定。
在附圖中，單個方框或單元可表示一起執(zhí)行單個功能的幾個單獨組件和/或電路。同樣地，單條線可表示用于執(zhí)行某個特殊操作的幾個單獨信號或能量傳輸通路。
轉(zhuǎn)到圖1，頻率可控振蕩器10包括SAW振蕩器電路12和正弦波到邏輯電平轉(zhuǎn)換器電路14。SAW振蕩器電路12包括有效鏈接到增益級、反饋元件18和壓變電容元件20的聲表面波(SAW)諧振器16?？墒褂枚喾N振蕩器電路配置，包括那些稱為Pierce、Colpitts、Hartley、Clapp、Driscoll、Seller、Butler及Miller的配置，Colpitts是優(yōu)選配置。
SAW諧振器16最好是單端口SAW網(wǎng)絡(luò)，且因此與Colpitts振蕩器電路配置兼容。延遲線路振蕩器電路配置中的雙端口SAW諧振器也適用。SAW諧振器16適于在根據(jù)所需輸出頻率選擇的頻率上諧振。根據(jù)本發(fā)明的SAW振蕩電路采用設(shè)計成在稍微高于所需輸出中心頻率的某個頻率上諧振的SAW諧振器。首選適于相對較低容性負(fù)載的諧振器，以允許大的頻率控制范圍。
壓變電容元件20響應(yīng)DC電壓可變控制輸入22的變化而表現(xiàn)為可變電容。輸入22的電壓改變可調(diào)整振蕩器電路的容性負(fù)載及其輸出驅(qū)動信號的頻率，該信號在圖1中用標(biāo)號24表示。
輸入22最好是電壓可變的。另外可考慮作為控制輸入的是數(shù)字(或等效的)輸入，該數(shù)字輸入經(jīng)常規(guī)數(shù)模轉(zhuǎn)換器變換為模擬電壓信號。壓變電容元件20最好是離散可變電容二極管(即，變抗器或變?nèi)荻O管)，但可考慮其它壓控可變電容裝置。對于片上集成度增加的實施例，可變電容元件20包括一組或多組晶體管可切換電容器，這些電容器按并聯(lián)電路配置且耦合到控制邏輯，以根據(jù)控制電壓選擇性地激活電容器?；蛘?，可變電容元件20包括一組或多組晶體管可切換片上變抗器元件或電容器與片上變抗器的組合，它們耦合到控制邏輯，以根據(jù)控制電壓選擇性地激活集成的變抗器和電容器。授予Connell等人的美國專利No.4827226和授予Cole等人的美國專利No.5994970中描述了適用為溫度補償晶體振蕩器提供片上可變電容的電路；在與本發(fā)明講授內(nèi)容一致的程度內(nèi)，這兩個專利通過引用結(jié)合于本文中。
振蕩器10包括轉(zhuǎn)換器子電路22，以將首選的模擬(即，正弦)頻率受控信號變換為數(shù)字(或邏輯電平)輸出信號26。轉(zhuǎn)換器子電路22最好是差分接收器(即，差分ECL驅(qū)動器)，以在10K或100K正參考發(fā)射極耦合邏輯(PECL)(也稱為正發(fā)射極耦合邏輯(PECL))的常規(guī)電壓電平上提供數(shù)字輸出信號。也可考慮其它數(shù)字邏輯電平輸出標(biāo)準(zhǔn)，包括在從下列集合中選擇的半導(dǎo)體電路技術(shù)的常規(guī)電壓電平之間振蕩的信號晶體管-晶體管邏輯、發(fā)射極耦合邏輯、CMOS、MOSFET、GaAS場效應(yīng)、HCMOS、MESFET、HEMT或PHEMET、CML和LVDS。
圖2所示的一批可控振蕩器10是根據(jù)本發(fā)明實施例制造的。圖2中顯示了所制造的樣品的簡化電路簡圖。圖2顯示了以下主要電路單元SAW振蕩器電路112、增益級/反饋子電路118、正弦到邏輯電平轉(zhuǎn)換器114和輸入電源調(diào)節(jié)器128。
SAW振蕩器電路112是Colpitts和級聯(lián)緩沖器/放大器配置，包括SAW諧振器116、分立變抗器130(D1)、增益級/反饋子電路118和輸出緩沖晶體管132(Q1-A)。SAW諧振器116是單端口SAW配置。適用的SAW諧振器可從TAI SAW TECHNOLOGY有限公司(Taoyuan，Taiwan)購買，稱為“TC0172A”，并適于在10皮法負(fù)載下以622.280兆赫茲諧振。
變抗器130的DC偏壓由控制輸入122(VC-PIN1)設(shè)置。電容器134(C1)和電感器136(L1)用于抑制可能的AC噪聲。電感器138(L4)連接在變抗器130與SAW諧振器116(SAW)之間以設(shè)置正常范圍的額定電抗。
根據(jù)Colpitts振蕩器配置，SAW振蕩器電路112包括增益級/反饋子電路118，此子電路基于放大晶體管140(Q1-B)、耦合電容器142(C3)、將柵極鏈接到發(fā)射極的電容器144(C4)及將發(fā)射極耦合接地的電容器146(C7)。電容器109(C6)用于RF電源調(diào)節(jié)。
緩沖晶體管132(Q1-A)在連接148處接收振蕩器電路頻率受控輸出信號，并在連接150傳送對應(yīng)的頻率緩沖輸出信號。并聯(lián)電容器152(C8)抑制非期望頻率的AC信號。
電阻器154(R1)、156(R2)和158(R3)用于設(shè)置晶體管132(Q1-A)和140(Q1-B)的DC偏壓。電路元件160(L3)和162(R4)用于穩(wěn)定晶體管在溫度變化時的操作。電感器164(L2)在電源總線166和晶體管140(Q1-B)之間提供DC連接和AC隔離。元件168(C2)和170(C9)是設(shè)置負(fù)載電容器。
電路110包括差分接收器形式的正弦到邏輯電平轉(zhuǎn)換器114(U2)，此轉(zhuǎn)換器接收正弦波輸出信號150。優(yōu)選的差分接收器可從Arizona Microtek(Mesa，AZ)購買，本例采用標(biāo)號為“AZ100LVEL16”的差分接收器。同樣適用的是可從MicrelSemiconductor(San Jose，CA)購買的芯片模塊，標(biāo)號為“SY10EP16V”。差分接收器模塊114提供符合100K正發(fā)射極耦合邏輯標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字輸出信號邏輯0在大約(Vcc-1.63)伏到(Vcc-1.95)伏的范圍內(nèi)，邏輯1在大約(Vcc-0.75)伏到(Vcc-0.98)伏的范圍內(nèi)。PECL輸出是互補的，需要兩個終端172(Q_OUT)和174(/Q_OUT)。
轉(zhuǎn)換器114(U2)適于接收差分輸入176(Q_INPUT)和178(/Q_INPUT)。DC偏置電平差經(jīng)并聯(lián)電阻器182(R6)添加到連接180上的頻率受控模擬信號。電源輸入184(VCC)連接到DC電源總線166。
頻率可控振蕩器110具有供電DC電源輸入186(VCC-PIN6)，可連接此輸入以便以例如大約3.3伏的相同DC電壓電平激勵振蕩器電路112和正弦波到邏輯電平轉(zhuǎn)換器114。電源線路經(jīng)過DC到DC調(diào)節(jié)器128(U1)，該調(diào)節(jié)器提供由輸入188(E/D-PIN2)控制的振蕩器禁用功能。調(diào)節(jié)器128也允許高于電路組件112和114所需電壓電平的振蕩器電源輸入。例如，電源輸入186(VCC-PIN6)可以是5伏，但調(diào)節(jié)器128(U1)(在總線166上)提供轉(zhuǎn)換器114可能需要的3.3伏。
用于具有射頻(RF)信號的組件的電路和封裝設(shè)計包括旁路電容器，以抑制可能在諸如晶體管和傳輸線等附近電路單元上拾取的寄生信號。振蕩器110包括下列所述旁路電容器190(C5)、192(C10)、194(C11)、196(C12)、197(C14)和198(C15)。
圖2的電原理圖中還提供了地連接199(GND-PIN3)。
圖3是顯示壓控SAW振蕩器110的優(yōu)選封裝配置的示意性橫截面視圖。振蕩器110依賴雙面封裝，該封裝帶有平臺211、壁213、上(或第一)空腔215、下(或第二)空腔217、蓋子219和電路板221形式的層壓襯底。平臺211具有上表面223、下表面225、中部227和外部229。平臺211配置為在上表面223與下表面225之間傳遞第一信號。下表面225配置為容納多個元件，例如但不限于片狀電容器134、142、152、190、192、196和197。
電路板221具有上表面231和下表面233。上表面231配置為容納其它元件。這些元件包括但不限于集成電路形式的調(diào)節(jié)器128、也以集成電路形式存在的正弦波到邏輯電平轉(zhuǎn)換器114和其它片狀電容器(未單獨顯示)。在最優(yōu)選的實施例中，其它元件是倒裝片安裝的集成電路，包括用于更好地與表面231機械耦合的有機填料247。
振蕩器110包括向上延伸的側(cè)壁(或壁部分)235、向下延伸的側(cè)壁(或下部)237及側(cè)壁底部239。上部235和下部237由平臺211隔開。底部239配置為在壁213與電路板221之間傳遞信號。蓋子219附在壁213的上部235上。
下空腔217配置為容納和互連元件。下空腔217由平臺211的下表面225、壁213的下部237及電路板221的上表面231限定。
電路板221提供平坦的上(或面向空腔的)表面231和平坦的下(或朝外的)表面233。上表面231具有附加的電元件。電路板221配置為耦合到下空腔217，具體而言耦合到向下延伸的側(cè)壁237。電路板221可以但不限于是多層印刷電路板(例如，4層)。電路板221可選地包括在其外緣249上的電鍍半孔，有時稱為堡形孔(castellation)，以便為振蕩器110的電路提供額外的往來電通路。電路板221的下表面233包括導(dǎo)電墊(conductive pad)251，以幫助振蕩器110以電表面安裝連接方式與電氣裝置相連。
可控SAW振蕩器110最好包括用于以上參照圖2所述的電路輸入/輸出的單獨的表面安裝墊；即，電壓可變控制輸入122(VC-PIN1)、DC電源輸入186(VCC-PIN6)、數(shù)字輸出172(/OUT-PIN5)和174(OUT-PIN4)、開關(guān)連接188(E/D-P1N2)及地199(GND-PIN3)。
上空腔215由平臺211的上表面、壁213的上部235和蓋子219限定。上空腔215被密封并配置為容納SAW諧振器晶片116。平臺211將下空腔217和上空腔215及空腔217和215內(nèi)的元件隔離，從而通過提供可在下空腔217中的電子元件之前單獨加工的密封諧振器116，將受污染的可能性降到最低。
振蕩器110幾何形狀(或形狀因數(shù))可以有很大的變化。在一個實施例中，振蕩器110基本上為矩形或正方形，并適合放置在電子裝置中而只占該電子裝置總體積的一小部分。另外，振蕩器110適合大量生產(chǎn)和小型化。例如，振蕩器110具有大約5×7毫米(mm)的覆蓋區(qū)或最好為3.2×5毫米。同樣地，振蕩器110具有小于大約40平方毫米(mm2)的覆蓋區(qū)，或者最好是小于大約20平方毫米。
振蕩器最好由具有基本類似的熱膨脹系數(shù)的材料制成，以將封裝內(nèi)的應(yīng)力降到最低。在例示實施例中，平臺211和向下延伸側(cè)壁237由多層共燒陶瓷材料如氧化鋁制成。具體而言，最好是共燒陶瓷材料如氧化鋁，經(jīng)過不同的鑄造工或壓制工藝并經(jīng)難熔厚膜或薄膜金屬化處理來制造。
向上延伸側(cè)壁235最好包括金屬鎢、鎳、鐵和鈷或其合金?？蓮腃arpenter Technology(讀作PA)獲得商業(yè)標(biāo)記為“KOVAR”的鎳、鐵和鈷的合金。KOVAR的熱膨脹系數(shù)基本類似于平臺211和側(cè)壁237的優(yōu)選陶瓷材料。
還包括多條內(nèi)引線243和253(圖3中對稱顯示的虛線)，用于電元件和SAW諧振器116之間的互耦合。多條引線243耦合到位于壁213底部239上的多個相應(yīng)電觸點。壁213的底部239最好基本平坦，以提供到電路板221的接觸點。內(nèi)引線243在平臺211和壁213的下部237上形成。引線243提供從諧振器116和安裝在平臺211的下表面231上的元件到壁213底部239的電通路。引線243包括但不限于構(gòu)成陶瓷封裝的陶瓷層上的金屬化跡線圖案(metallizationtrace pattern)及各層之間的共燒過孔。可選的是，振蕩器110可包括在向下延伸側(cè)壁237的外側(cè)上的稱為堡形孔的電鍍半孔。此類城形裝置有利于檢查和測試接觸點與電路板221之間的電連接245(通常為焊錫)。
向下延伸的側(cè)壁237可以多種方式耦合到電路板221。側(cè)壁底部239配置為便于放置在電路板221或類似的襯底上。多個接觸點以適當(dāng)方式連接到電路板221的相應(yīng)引線和金屬化通路上。
電路板221的多條內(nèi)引線253耦合到位于上表面231的外部255上的相應(yīng)電接觸點。引線253提供整個電路板221的電通路，包括元件(114，128)之間的連接和到表面安裝墊251的連接。引線253包括但不限于層壓電路板層上的金屬化跡線圖案。
圖4是上空腔215的示意性頂視圖，部分為剖面圖。圖4包括SAW諧振器晶片116的視圖，該晶片帶有到平臺211上表面233上的連接墊259的優(yōu)選絲焊接觸點257(圖3)。
上空腔215配置為容納SAW諧振器晶片116。諧振器116最好是單端口配置SAW諧振器晶片。SAW諧振器晶片116包括表面波傳播襯底259上的活性表面257。襯底259用粘膠261安裝到平臺211的上表面223(圖3)。如前所述，首選絲焊263來將SAW晶片116的換能器連接到上表面223的接觸墊(或點)265。接觸墊265通過陶瓷平臺211和側(cè)壁213連接到諧振器110的不同電子元件上。接觸墊265最好采用鎢填充過孔的形式，以連接到平臺211陶瓷層上的導(dǎo)電跡線。
雖然首選絲焊配置用于安裝SAW晶片116，但也可以考慮倒裝片安裝。在倒裝片安裝中，將SAW晶片的活性表面倒置，以便朝向上表面223。同樣地，襯底259隨后通過在SAW晶片和平臺211之間提供間隔的間隔元件安裝到上表面223上。
上空腔223可容納其它元件。然而，讓SAW諧振器116與一些其它元件隔開減小了污染SAW活性表面257的可能性。更具體地說，將上空腔215中的SAW諧振器116與下空腔217中的元件隔離并在物理上分開，這減少了焊料、有機填料和其它不需要的污染物對SAW諧振器116的輸出頻率產(chǎn)生不利影響的可能性。
蓋子219是互補性的，配置成納入并耦合到壁213上，具體地說，耦合到向上延伸側(cè)壁235上。蓋子219可以多種方式附加，包括但不限于縫焊、焊封、離子束或激光焊。蓋子219以提供密封的方式附加到向上延伸側(cè)壁213上。蓋子219可由本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的許多材料構(gòu)成，包括但不限于金屬和諸如KOVAR等金屬合金。
振蕩器110通過以下步驟制造提供U形共燒層壓陶瓷封裝子部分(帶有向上延伸的側(cè)壁237的平臺211)；淀積金屬環(huán)(例如，Kovar)以形成向上延伸側(cè)壁235；在平臺211的中部涂上環(huán)氧樹脂粘合劑以容納SAW諧振器晶片116；安裝SAW諧振器晶片116；在烤爐中使環(huán)氧樹脂固化一段時間；對SAW諧振器晶片進(jìn)行絲焊；通過放置蓋子219并用縫焊將其密封，而將空腔215密封；在下空腔217的下表面225上安裝電元件，如片狀電容器134、142、152、190、192、196和197；提供具有第一表面231和第二表面233的印刷電路板221，第一表面231帶有用于容納其它元件的連接線路和接觸點，第二表面帶有表面安裝接觸點251；將其它電元件安裝到電路板221的上表面231上；以及將向下延伸側(cè)壁237的底部239附加到電路板221上。
圖5是基于SAW諧振器的振蕩器310的示意性橫截面視圖，其中，所需的電路元件(例如變抗器130、電容器142、晶體管132)和子電路模塊(例如調(diào)節(jié)器128、晶體管114)均集成到專用集成電路(ASIC)半導(dǎo)體芯片371中。ASIC 371安裝在雙面封裝的下空腔317中。SAW諧振器晶片316如參照振蕩器110(圖3和圖4)所述進(jìn)行安裝和互連。ASIC 371最好直接安裝到平臺311的底面325上。向下延伸的側(cè)壁337在表面可安裝的接觸墊351中終止。
圖5反應(yīng)的進(jìn)一步的電路集成提供了不帶有振蕩器110印刷電路板襯底的表面可安裝壓控振蕩器模塊。
基于SAW的可控振蕩器110包括諧振頻率為622.08兆赫茲的單端口SAW諧振器。下面的表I顯示了用于圖2所示選定電路元件的明細(xì)表。表I引用ID(源于圖2)規(guī)范C1C2、C4、C7、C8C3、C6、C11、C12、C15C5、C10、C14C9R1、R2R3R4R6R7L1、L3L2L4DC電源VCC范圍20pF10pF100pF.1μF4.7pF2.7kΩ470Ω100Ω51Ω10Ω39nH27nH15nH4.75-5.25V 控制輸入VC范圍 .50-4.50V 目標(biāo)負(fù)載阻抗50Ω 在電壓可變控制輸入122的電壓范圍內(nèi)對可控晶體振蕩器110的工作性能進(jìn)行了測量。下表II顯示測量結(jié)果。 表II輸入130的DV電壓(DC伏)數(shù)字輸出144A/B頻率(與622.08兆赫茲的偏移ppm)0.51.01.52.02.53.03.54.04.5-188.8-71.133.4109.9191.6290.9432.6599.4740.0 在未受控溫度(但基本上為室溫)，負(fù)載阻抗為50歐姆(Ω)的條件下，使用可從Agilent Technologies公司(Palo Alto，CA)購買的HP4396A網(wǎng)絡(luò)/光譜分析儀對數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄。輸出工作頻率可在大約621963千赫茲到大約622540千赫茲范圍內(nèi)選擇。輸出頻率(在172/174)與控制輸入電壓(在122)的工作關(guān)系曲線具有少于大約10％的最佳直線非線性。
測試結(jié)果的特征在于對于在大約0.50伏到大約4.50伏范圍內(nèi)的Vcontrol，可控振蕩器110的工作數(shù)字輸出頻率在以下兩個等式所定義的區(qū)域內(nèi) f1output＝0.119436(Vcontrol)+621.9430兆赫茲 f2output＝0.119436(Vcontrol)+621.9679兆赫茲 其中，Vcontrol是電壓可變輸入的DC電壓電平。下表III概括了其它測試結(jié)果。
表III-輸出172/174 RMS相位抖動性能類型峰值到峰值12千赫茲到20兆赫茲50千赫茲到80兆赫茲≤8皮秒≤8皮秒 PECL輸出的上升和/或下降時間不超過大約400皮秒。
相位抖動是采用Agilent Model HP54720D 1.2GHz示波器和可從Amherst Systems Associates購買的稱為“ASM A1 Time-IntervalMeasurement System”的基于PC的軟件來測量的。M1系統(tǒng)從該示波器提取實時、未作內(nèi)插處理的波形信息，并計算用戶指定閾值的交叉時間。上面指定的Agilient-Amherst系統(tǒng)可測量峰峰值相位抖動和rms相位抖動。峰峰測量值一般比rms抖動測量值大大約6-7倍。
表IV包含了根據(jù)圖2所示通用電路布局以及圖3與圖4所示封裝的其它基于SAW的示例振蕩器的列表。 表IV振蕩器示例 頻率范圍(Khz)額定中心頻率(kHz)12345 622048-622111 622018-622142 644466-644595 666447-666580 669259-669393622080622080644531666514669326 在不脫離本發(fā)明創(chuàng)新特征的精神和范圍的前提下，可對上述實施例實施多種變化和修改。就本文所述的特定系統(tǒng)而言，并無限制之意，也不應(yīng)推斷出加了任何限制。當(dāng)然，意在由所附權(quán)利要求書涵蓋在其范圍內(nèi)的所有此類修改。
權(quán)利要求
1.一種適用于數(shù)字信號時鐘恢復(fù)的可控振蕩器，所述振蕩器包括
用于生成頻率受控輸出信號并具有用于調(diào)整所述頻率受控輸出信號的電壓可變控制輸入的SAW振蕩器電路，所述振蕩器電路包括響應(yīng)所述控制輸入的壓變電容元件、有效鏈接至所述壓變電容元件的聲表面波(SAW)諧振器及用于激勵所述SAW諧振器的增益級；
正弦波到邏輯電平轉(zhuǎn)換器電路，其可操作地鏈接到所述SAW振蕩器電路以生成與所述頻率受控輸出信號具有大致相同頻率的數(shù)字邏輯輸出信號；
雙面封裝，其包括具有中部和外部的平臺、從所述平臺的所述外部基本向上和基本向下延伸的側(cè)壁；
所述向上延伸的側(cè)壁與所述平臺形成了用于容納并電連接所述SAW諧振器的第一空腔；
所述向下延伸的側(cè)壁和所述平臺形成了用于容納并電連接至少一個電子元件的第二空腔；以及
與所述第一空腔耦合的蓋子，其限定用于包含所述SAW諧振器的密封環(huán)境。
2.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于對于在大約0.15伏到大約3.15伏范圍內(nèi)的Vcontrol值，所述振蕩器對所述數(shù)字輸出表現(xiàn)出在以下兩個等式所定義的區(qū)域內(nèi)的工作頻率
f1output＝0.119436(Vcontrol)+621.9679兆赫茲
f2output＝0.119436(Vcontrol)+621.9430兆赫茲
其中，Vcontrol是所述電壓可變輸入的DC電壓電平，并且所述數(shù)字輸出的工作RMS相位抖動在12千赫茲到20兆赫茲帶寬中測得為至多約8皮秒。
3.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述數(shù)字邏輯輸出具有在至少大約622048千赫茲到至少大約622111千赫茲的范圍內(nèi)的可控工作頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述數(shù)字邏輯輸出具有在大約622018千赫茲到大約622142千赫茲的范圍內(nèi)的可控工作頻率。
5.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述數(shù)字邏輯輸出具有在大約644466千赫茲到大約644595千赫茲的范圍內(nèi)的可控工作頻率。
6.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述數(shù)字邏輯輸出具有在大約666447千赫茲到大約666580千赫茲的范圍內(nèi)的可控工作頻率。
7.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述數(shù)字邏輯輸出具有在大約669.259千赫茲到大約669.393千赫茲的范圍內(nèi)的可控工作頻率。
8.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述轉(zhuǎn)換器電路是差分接收器，其適于以互補的正參考發(fā)射極耦合邏輯(PECL)的常規(guī)電壓電平生成所述數(shù)字輸出信號。
9.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述差分接收器是差分ECL驅(qū)動器。
10.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述差分接收器適于創(chuàng)建在10K PECL或100K PECL的常規(guī)電壓電平之間振蕩的數(shù)字輸出信號。
11.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述轉(zhuǎn)換器電路適于創(chuàng)建在從下列集合中選擇的半導(dǎo)體電路技術(shù)的常規(guī)電壓電平之間振蕩的數(shù)字輸出信號晶體管-晶體管邏輯、發(fā)射極耦合邏輯、CMOS、MOSFET、GaAS場效應(yīng)、HCMOS、MESFET、HEMT、PHEMET、CML和LVDS。
12.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述壓變電容元件是容納于所述第二空腔中并有效鏈接到所述SAW諧振器的分立變抗器。
13.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述增益級和所述壓變電容元件容納于所述第二空腔中。
14.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于還包括與所述第二空腔耦合的層壓襯底。
15.如權(quán)利要求14所述的振蕩器，其特征在于所述平臺具有第二空腔側(cè)面，并且至少一個電子元件安裝在所述第二空腔側(cè)面以及至少一個電子元件安裝在所述層壓襯底上。
16.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于還包括與所述第二空腔耦合的印刷電路板，所述印刷電路板具有適于容納至少一個電子元件的面向空腔的表面和具有多個整體接觸點、適于幫助可安裝的電表面連接到電氣裝置的朝外的表面。
17.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于所述SAW諧振器是可調(diào)諧的，并且所述第二空腔包括以電導(dǎo)方式鏈接到所述諧振器以進(jìn)行調(diào)諧的接觸點。
18.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于具有基本上為矩形，大約5毫米×7毫米的覆蓋區(qū)。
19.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于具有小于大約40平方毫米的覆蓋區(qū)。
20.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于具有大致為正方形，大約3.2毫米×5毫米的覆蓋區(qū)。
21.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于具有小于大約20平方毫米的覆蓋區(qū)。
22.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于對于在大約0.15伏到大約3.15伏范圍內(nèi)的Vcontrol值，所述振蕩器對所述數(shù)字輸出表現(xiàn)出在以下兩個等式所定義的區(qū)域內(nèi)的工作頻率
f1output＝0.119436(Vcontrol)+621.9679兆赫茲
f2output＝0.119436(Vcontrol)+621.9430兆赫茲
其中，Vcontrol是所述電壓可變輸入的DC電壓電平，并且所述數(shù)字輸出的工作RMS相位抖動在50千赫茲到80兆赫茲帶寬中測得為至多約8皮秒。
全文摘要
一種適用于數(shù)字信號時鐘同步的頻率可調(diào)振蕩器，其在雙面封裝中包括用于生成頻率受控模擬信號的SAW振蕩器電路和正弦波到邏輯電平轉(zhuǎn)換器電路。SAW振蕩器電路包括可調(diào)諧SAW諧振器、用于激勵SAW諧振器的增益級、用于調(diào)整頻率受控信號頻率的電壓可變控制輸入及有效鏈接到SAW諧振器并響應(yīng)所述控制輸入的壓變電容元件。正弦波到邏輯電平轉(zhuǎn)換電路可操作地鏈接到SAW振蕩器電路，并配置為生成與頻率受控輸出信號具有基本相同頻率的數(shù)字邏輯輸出信號。雙面封裝包括的平臺帶有基本向上延伸的側(cè)壁，以形成適于容納并電連接SAW諧振器的第一空腔；以及帶有基本向下延伸的側(cè)壁，以形成適于容納并電連接至少一個電子元件的第二空腔。第一空腔與蓋子耦合，以形成用于包含SAW諧振器的隔離環(huán)境。
文檔編號H03B1/00GK1675823SQ0381932
公開日2005年9月28日 申請日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月24日
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