JP2011114438A - 圧電発振器及び発振回路システム - Google Patents
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Abstract
【課題】温度変化に対して安定した周波数温度特性を有する温度情報出力機能付き圧電発
振器を提供する。
【解決手段】発振回路6は、高次の周波数温度特性を有する圧電振動子(OSC)7と、
温度変化に対応した第1電圧9aを出力する温度センサー9と、第1電圧9aに基づき上
昇又は下降の温度センサー出力特性を生成する温度センサー変換回路10と、第1電圧9
aに基づき温度上昇、温度降下、一定状態の何れか一つを検出する状態検出回路11と、
補正データを記憶したメモリ12と、メモリ12の信号をシステム1に出力するインター
フェース8と、温度センサー9の信号と温度センサー変換回路10の信号の何れかを選択
するスイッチ13と、を備えて構成され、システム1は、スイッチ13の出力信号をデジ
タル化するA/D変換器5と、メモリ3と、OSC7の周波数を温度補正する温度補正回
路2と、全体を制御するCPU4と、を備えて構成されている。
【選択図】図1
振器を提供する。
【解決手段】発振回路6は、高次の周波数温度特性を有する圧電振動子(OSC)7と、
温度変化に対応した第1電圧9aを出力する温度センサー9と、第1電圧9aに基づき上
昇又は下降の温度センサー出力特性を生成する温度センサー変換回路10と、第1電圧9
aに基づき温度上昇、温度降下、一定状態の何れか一つを検出する状態検出回路11と、
補正データを記憶したメモリ12と、メモリ12の信号をシステム1に出力するインター
フェース8と、温度センサー9の信号と温度センサー変換回路10の信号の何れかを選択
するスイッチ13と、を備えて構成され、システム1は、スイッチ13の出力信号をデジ
タル化するA/D変換器5と、メモリ3と、OSC7の周波数を温度補正する温度補正回
路2と、全体を制御するCPU4と、を備えて構成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、圧電発振器に関し、さらに詳しくは、温度変化に対して安定した周波数温度
特性を備えた発振器に関するものである。
特性を備えた発振器に関するものである。
図7は、従来の温度センサー出力水晶発振器(TSXO:Temperature Sensor Xtal Os
cillator)の構成を示す図であり、図8は従来回路の温度センサーと発振周波数が温度変
化によりどのように変化するかを示す図である。TSXO54は、温度センサー(温度検
出回路)57、メモリ58、インターフェース回路56、発振回路55及び制御回路59
で構成されており、温度センサー電圧(VT)と温度補償していない単純な発振周波数(
OSC・OUT)を出力する機能を備えると共に、メモリ58に任意の温度における温度
検知データ(例えば、温度センサー電圧、温度係数)、及びシステム50側でOSC・O
UTを温度補償するための補正データ(補償演算用のパラメータ)が記憶されている。そ
して、発振器54に接続されたシステム(例えば、携帯端末用GPSシステム)50は、
発振器54から出力された温度センサー電圧(VT)と発振回路55の周波数(OSC・
OUT)を検出し、またメモリ58に記憶された補正用データをインターフェース56を
介して読み出す。検出したデータとメモリ58より読み出したデータの情報を基にして、
どの温度においても周波数が一定となるように温度補正回路51により周波数補正をかけ
る機能を有している。
また、特許文献1には、TCXOのような温度補償回路を発振器側に内蔵する必要なく
、回路規模を小さくできるため、ICやパッケージの小型化、低コストに有利な圧電発振
器について開示されている。また、非特許文献1には、温度補償をシステム側で行うため
、高性能CPUなどを利用して、TCXOより高精度の温度補償が可能な周波数補償方法
について開示されている。
cillator)の構成を示す図であり、図8は従来回路の温度センサーと発振周波数が温度変
化によりどのように変化するかを示す図である。TSXO54は、温度センサー(温度検
出回路)57、メモリ58、インターフェース回路56、発振回路55及び制御回路59
で構成されており、温度センサー電圧(VT)と温度補償していない単純な発振周波数(
OSC・OUT)を出力する機能を備えると共に、メモリ58に任意の温度における温度
検知データ(例えば、温度センサー電圧、温度係数)、及びシステム50側でOSC・O
UTを温度補償するための補正データ(補償演算用のパラメータ)が記憶されている。そ
して、発振器54に接続されたシステム(例えば、携帯端末用GPSシステム)50は、
発振器54から出力された温度センサー電圧(VT)と発振回路55の周波数(OSC・
OUT)を検出し、またメモリ58に記憶された補正用データをインターフェース56を
介して読み出す。検出したデータとメモリ58より読み出したデータの情報を基にして、
どの温度においても周波数が一定となるように温度補正回路51により周波数補正をかけ
る機能を有している。
また、特許文献1には、TCXOのような温度補償回路を発振器側に内蔵する必要なく
、回路規模を小さくできるため、ICやパッケージの小型化、低コストに有利な圧電発振
器について開示されている。また、非特許文献1には、温度補償をシステム側で行うため
、高性能CPUなどを利用して、TCXOより高精度の温度補償が可能な周波数補償方法
について開示されている。
しかし、水晶発振器に使用される水晶振動子には、その出力信号の周波数温度特性がヒ
ステリシス特性を有する。すなわち図9(a)に示すように、温度と周波数変動の関係は
三次関数的な特性を有し、この特性図における円で囲まれたA部の周波数温度特性を拡大
表示すると図9(b)に示すように、温度上昇時と温度降下時では特性が異なるヒステリ
シス現象が発生することが知られている。また、図9(c)は、ヒステリシス特性をもっ
た発振出力の温度に対する周波数変化を誇張して図示した図である。図9(b)は、図9
(c)に示す円で囲まれたB部の範囲において図9(e)に示すような温度変化が起きた
状態での周波数温度特性の変化推移を説明した図である。すなわち、図9(e)に示すよ
うに一定であった温度がある温度点まで上昇すると、周波数温度特性は図9(d)に示す
ように温度一定時のときの周波数温度特性から温度上昇時の周波数温度特性へと移る。そ
して、その後、図9(e)に示すように上昇した温度を維持したまま特定時間経過すると
、周波数温度特性は図9(d)に示すように温度上昇時の周波数温度特性から温度一定時
の周波数温度特性へと移るといった現象が発生する。
そして特許文献1に開示されている従来技術は、水晶のヒステリシスの影響まで考慮さ
れていないため、温度一定下ではなく、温度が変化しているときはヒステリシスの影響を
受け、周波数精度が悪くなるといった問題がある。
また、非特許文献1に開示されている従来技術を使ったGPSは、GPS位置検出精度
が悪くなったり、測位に時間がかかり、場合によっては測位できないなどの動作不良が発
生するといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、温度センサーのデータに基づいて
温度上昇、温度降下、一定状態の何れか一つを検出し、この検出結果に対応した特性に変
換して温度センサー出力とすることにより、温度変化に対して安定した周波数温度特性を
有する温度情報出力機能付き圧電発振器を提供することを目的とする。
ステリシス特性を有する。すなわち図9(a)に示すように、温度と周波数変動の関係は
三次関数的な特性を有し、この特性図における円で囲まれたA部の周波数温度特性を拡大
表示すると図9(b)に示すように、温度上昇時と温度降下時では特性が異なるヒステリ
シス現象が発生することが知られている。また、図9(c)は、ヒステリシス特性をもっ
た発振出力の温度に対する周波数変化を誇張して図示した図である。図9(b)は、図9
(c)に示す円で囲まれたB部の範囲において図9(e)に示すような温度変化が起きた
状態での周波数温度特性の変化推移を説明した図である。すなわち、図9(e)に示すよ
うに一定であった温度がある温度点まで上昇すると、周波数温度特性は図9(d)に示す
ように温度一定時のときの周波数温度特性から温度上昇時の周波数温度特性へと移る。そ
して、その後、図9(e)に示すように上昇した温度を維持したまま特定時間経過すると
、周波数温度特性は図9(d)に示すように温度上昇時の周波数温度特性から温度一定時
の周波数温度特性へと移るといった現象が発生する。
そして特許文献1に開示されている従来技術は、水晶のヒステリシスの影響まで考慮さ
れていないため、温度一定下ではなく、温度が変化しているときはヒステリシスの影響を
受け、周波数精度が悪くなるといった問題がある。
また、非特許文献1に開示されている従来技術を使ったGPSは、GPS位置検出精度
が悪くなったり、測位に時間がかかり、場合によっては測位できないなどの動作不良が発
生するといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、温度センサーのデータに基づいて
温度上昇、温度降下、一定状態の何れか一つを検出し、この検出結果に対応した特性に変
換して温度センサー出力とすることにより、温度変化に対して安定した周波数温度特性を
有する温度情報出力機能付き圧電発振器を提供することを目的とする。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]高次の周波数温度特性を有する圧電振動子を備えた発振回路と、温度変化
に対応した第1電圧を出力する温度センサーと、前記第1電圧に基づく電圧を基準値とし
て、前記第1電圧に基づき該基準値よりも低電位である第2電圧を発生させる第1温度セ
ンサー変換回路と、前記第1電圧に基づく電圧を基準値として、前記第1電圧に基づき該
基準値よりも高電位である第3電圧を発生させる第2温度センサー変換回路と、前記第1
電圧に基づき温度上昇、温度降下、一定状態の何れか一つの傾向を検出する状態検出回路
と、前記状態検出回路の判定結果に基づき、前記第1温度センサー変換回路の出力信号、
又は前記第2温度センサー変換回路の出力信号、又は前記第1電圧の何れか一を選択して
出力する選択回路と、を備えたことを特徴とする。
に対応した第1電圧を出力する温度センサーと、前記第1電圧に基づく電圧を基準値とし
て、前記第1電圧に基づき該基準値よりも低電位である第2電圧を発生させる第1温度セ
ンサー変換回路と、前記第1電圧に基づく電圧を基準値として、前記第1電圧に基づき該
基準値よりも高電位である第3電圧を発生させる第2温度センサー変換回路と、前記第1
電圧に基づき温度上昇、温度降下、一定状態の何れか一つの傾向を検出する状態検出回路
と、前記状態検出回路の判定結果に基づき、前記第1温度センサー変換回路の出力信号、
又は前記第2温度センサー変換回路の出力信号、又は前記第1電圧の何れか一を選択して
出力する選択回路と、を備えたことを特徴とする。
本発明では、温度センサーの出力信号に基づいて、温度が上昇しているか、下降してい
るか、或いは一定であるかを検出し、その状態に対応した温度センサーの特性を温度セン
サー変換回路から選択して出力する。尚、一定の場合は、温度センサーの出力を変換せず
に直接出力する。これにより、システム側では、従来と同じ構成で温度補償精度の高い発
振周波数を生成することができる。
るか、或いは一定であるかを検出し、その状態に対応した温度センサーの特性を温度セン
サー変換回路から選択して出力する。尚、一定の場合は、温度センサーの出力を変換せず
に直接出力する。これにより、システム側では、従来と同じ構成で温度補償精度の高い発
振周波数を生成することができる。
[適用例2]高次の周波数温度特性を有する圧電振動子を備えた発振回路と、前記周波
数温度特性を補償するための温度補正回路と、温度変化に対応した第1電圧を出力する温
度センサーと、前記第1電圧に基づく電圧を基準値として、前記第1電圧に基づき該基準
値よりも低電位である第2電圧を発生させる第1温度センサー変換回路と、前記第1電圧
に基づく電圧を基準値として、前記第1電圧に基づき該基準値よりも高電位である第3電
圧を発生させる第2温度センサー変換回路と、前記第1電圧に基づき温度上昇、温度降下
、一定状態の何れか一つの傾向を検出する状態検出回路と、前記状態検出回路の判定結果
に基づき、前記第1温度センサー変換回路の出力信号、又は前記第2温度センサー変換回
路の出力信号、又は前記第1電圧の何れか一を選択して出力する選択回路と、前記選択回
路の出力信号に基づき前記温度補正回路が制御すべき温度補償制御値を決定する演算回路
と、を備えたことを特徴とする。
数温度特性を補償するための温度補正回路と、温度変化に対応した第1電圧を出力する温
度センサーと、前記第1電圧に基づく電圧を基準値として、前記第1電圧に基づき該基準
値よりも低電位である第2電圧を発生させる第1温度センサー変換回路と、前記第1電圧
に基づく電圧を基準値として、前記第1電圧に基づき該基準値よりも高電位である第3電
圧を発生させる第2温度センサー変換回路と、前記第1電圧に基づき温度上昇、温度降下
、一定状態の何れか一つの傾向を検出する状態検出回路と、前記状態検出回路の判定結果
に基づき、前記第1温度センサー変換回路の出力信号、又は前記第2温度センサー変換回
路の出力信号、又は前記第1電圧の何れか一を選択して出力する選択回路と、前記選択回
路の出力信号に基づき前記温度補正回路が制御すべき温度補償制御値を決定する演算回路
と、を備えたことを特徴とする。
本発明は圧電振動子と温度補償回路とを備えた圧電発振器に関する発明である。そして
、温度補償回路の構成が、温度センサーの出力信号に基づいて、温度が上昇しているか、
下降しているか、或いは一定であるかを検出し、その状態に対応した温度センサーの特性
を温度センサー変換回路から選択して、演算回路により温度補償制御値を決定する。これ
により、システム側で温度補償する必要が無いので、システム構成を簡略化することがで
きる。
、温度補償回路の構成が、温度センサーの出力信号に基づいて、温度が上昇しているか、
下降しているか、或いは一定であるかを検出し、その状態に対応した温度センサーの特性
を温度センサー変換回路から選択して、演算回路により温度補償制御値を決定する。これ
により、システム側で温度補償する必要が無いので、システム構成を簡略化することがで
きる。
[適用例3]前記第1電圧が温度変化に伴い一次関数的に変化する電圧特性であり、前
記第1温度センサー変換回路が、温度変化に伴い下に凸の曲線特性を有した前記第2電圧
を出力し、前記第2温度センサー変換回路が、温度変化に伴い上に凸の曲線特性を有した
前記第3電圧を出力し、前記第2電圧または前記第3電圧と前記第1電圧に基づき一次関
数的に変化する電圧信号とを加算する加算回路とを備え、前記状態検出回路が、前記加算
回路の出力信号または前記第1電圧に基づく一次関数的に変化する電圧信号の何れか一方
を選択することを特徴とする。
記第1温度センサー変換回路が、温度変化に伴い下に凸の曲線特性を有した前記第2電圧
を出力し、前記第2温度センサー変換回路が、温度変化に伴い上に凸の曲線特性を有した
前記第3電圧を出力し、前記第2電圧または前記第3電圧と前記第1電圧に基づき一次関
数的に変化する電圧信号とを加算する加算回路とを備え、前記状態検出回路が、前記加算
回路の出力信号または前記第1電圧に基づく一次関数的に変化する電圧信号の何れか一方
を選択することを特徴とする。
本発明では、温度上昇と温度降下時の温度センサー変換回路を用意し、検出回路により
検出された温度状態により、温度上昇又は下降の何れかの変換回路からの信号と、温度セ
ンサーの信号を変換しない信号とを加算することにより、勾配を有する周波数温度特性を
得ることができる。これにより、温度上昇と温度降下時の温度センサー変換回路に1次関
数発生部を必要としないので、回路構成を簡略化することができる。
検出された温度状態により、温度上昇又は下降の何れかの変換回路からの信号と、温度セ
ンサーの信号を変換しない信号とを加算することにより、勾配を有する周波数温度特性を
得ることができる。これにより、温度上昇と温度降下時の温度センサー変換回路に1次関
数発生部を必要としないので、回路構成を簡略化することができる。
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記
載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限
り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限
り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は本発明の実施形態に係る圧電発振器システムの概略構成を示す図である。この圧
電発振器システム60は、発振回路6とシステム(発振回路システム)1により構成され
ている。
即ち、発振回路6は、高次の周波数温度特性を有する圧電振動子として例えばATカッ
トの水晶振動子とこの振動子を励振させて発振を持続させるための増幅器(AMP)とを
含む発振回路(OSC)7と、温度変化に対応した第1電圧9aを出力する温度センサー
9と、第1電圧9aに基づき上昇又は下降の温度センサー出力特性を生成する温度センサ
ー変換回路10と、第1電圧9aに基づき温度変化が上昇傾向、降下傾向、一定状態の何
れか一つを検出する状態検出回路11と、補正データまたはOSC7の発振周波数の情報
またはこれに関わる情報を記憶したメモリ12と、メモリ12の情報をシステム1に出力
するインターフェース8と、温度センサー9の信号と温度センサー変換回路10の信号の
何れかを選択するスイッチ13と、を備えて構成され、システム1は、スイッチ13の出
力信号をデジタル化するA/D変換器5と、メモリ3と、OSC7の周波数を温度補正す
る温度補正回路2と、全体を制御する演算回路(CPU)4と、を備えたシステム1と、
を備えて構成されている。尚、スイッチ13は状態検出回路11の結果が温度一定の場合
は、第1電圧9a側に接続し、温度が上昇又は下降の場合は、温度センサー変換回路10
側に接続する。
尚、本実施形態では温度補正回路2をシステム1側に備えているが、OSC7と、周波
数温度特性を補償するための温度補正回路2とを発振回路6側に備え、スイッチ13の出
力信号に基づき温度補償制御値を決定する演算回路4をシステム1備えるようにしても良
い。即ち、温度補正回路2の構成が、温度センサー9の出力信号に基づいて、温度が上昇
しているか、下降しているか、或いは一定であるかを検出し、その状態に対応した温度セ
ンサー9の特性を温度センサー変換回路10から選択して、演算回路4により温度補償制
御値を決定する。これにより、システム側で温度補正回路を備える必要が無いので、シス
テム1の構成を簡略化することができる。
電発振器システム60は、発振回路6とシステム(発振回路システム)1により構成され
ている。
即ち、発振回路6は、高次の周波数温度特性を有する圧電振動子として例えばATカッ
トの水晶振動子とこの振動子を励振させて発振を持続させるための増幅器(AMP)とを
含む発振回路(OSC)7と、温度変化に対応した第1電圧9aを出力する温度センサー
9と、第1電圧9aに基づき上昇又は下降の温度センサー出力特性を生成する温度センサ
ー変換回路10と、第1電圧9aに基づき温度変化が上昇傾向、降下傾向、一定状態の何
れか一つを検出する状態検出回路11と、補正データまたはOSC7の発振周波数の情報
またはこれに関わる情報を記憶したメモリ12と、メモリ12の情報をシステム1に出力
するインターフェース8と、温度センサー9の信号と温度センサー変換回路10の信号の
何れかを選択するスイッチ13と、を備えて構成され、システム1は、スイッチ13の出
力信号をデジタル化するA/D変換器5と、メモリ3と、OSC7の周波数を温度補正す
る温度補正回路2と、全体を制御する演算回路(CPU)4と、を備えたシステム1と、
を備えて構成されている。尚、スイッチ13は状態検出回路11の結果が温度一定の場合
は、第1電圧9a側に接続し、温度が上昇又は下降の場合は、温度センサー変換回路10
側に接続する。
尚、本実施形態では温度補正回路2をシステム1側に備えているが、OSC7と、周波
数温度特性を補償するための温度補正回路2とを発振回路6側に備え、スイッチ13の出
力信号に基づき温度補償制御値を決定する演算回路4をシステム1備えるようにしても良
い。即ち、温度補正回路2の構成が、温度センサー9の出力信号に基づいて、温度が上昇
しているか、下降しているか、或いは一定であるかを検出し、その状態に対応した温度セ
ンサー9の特性を温度センサー変換回路10から選択して、演算回路4により温度補償制
御値を決定する。これにより、システム側で温度補正回路を備える必要が無いので、シス
テム1の構成を簡略化することができる。
図2は状態検出回路と温度センサー変換回路の詳細な構成例を示すブロック図である。
状態検出回路11は、温度センサー9から出力する第1電圧9a(VTS)をデジタル化
するA/D変換器20と、デジタル化した信号を所定のタイミングでラッチするラッチ2
1と、ラッチ21でラッチされた信号を更に所定のタイミングでラッチするラッチ22と
、ラッチ21にラッチされたデータとラッチ22にラッチされたデータを引き算する引算
回路23と、引算回路23の出力ΔVTSの極性と大きさに基づいて温度上昇、温度降下
、温度一定の何れかの端子を選択する比較回路27と、を備えている。そして、比較回路
27は、ΔVTSが基準電圧(REF)より大きい場合は温度が上昇傾向であると判断し
て、温度上昇の端子に信号を出力し、ΔVTSが基準電圧(REF)より小さい場合は温
度が加工傾向にあると判断して、温度下降の端子に信号を出力し、ΔVTSがマイナス基
準電圧(−REF)とプラス基準電圧(REF)の中間である場合は温度が一定状態であ
ると判断して、温度一定の端子に信号を出力する。尚、ラッチ21の出力はラッチ22に
入力され、順次データがラッチ21からラッチ22にシフトする回路構成である。
また、温度センサー変換回路10は、第1電圧9aに基づき第1電圧9aよりも低電位
である第2電圧を発生させる第1温度センサー変換回路24と、第1電圧9aに基づき第
1電圧9aよりも高電位である第3電圧を発生させる第2温度センサー変換回路25と、
状態検出回路11の判定結果に基づき、第1温度センサー変換回路24の出力信号、又は
第2温度センサー変換回路25の出力信号の何れか一を選択して出力するスイッチ(選択
回路)26と、スイッチ26からの信号、又は第1電圧9aの何れか一を選択して出力す
るスイッチ(選択回路)13と、を備えている。尚、スイッチ26とスイッチ13を1つ
にまとめて、3接点を選択できるスイッチでも構わない。
即ち、本実施形態では、温度センサー9の第1電圧9aに基づいて、温度が上昇してい
るか、下降しているか、或いは一定であるかを検出し、その状態に対応した温度センサー
9の特性を温度センサー変換回路10から選択して出力する。尚、一定の場合は、温度セ
ンサー9の出力を変換せずに直接出力する。これにより、システム側では、従来と同じ構
成で温度補償精度の高い発振周波数を生成することができる。
状態検出回路11は、温度センサー9から出力する第1電圧9a(VTS)をデジタル化
するA/D変換器20と、デジタル化した信号を所定のタイミングでラッチするラッチ2
1と、ラッチ21でラッチされた信号を更に所定のタイミングでラッチするラッチ22と
、ラッチ21にラッチされたデータとラッチ22にラッチされたデータを引き算する引算
回路23と、引算回路23の出力ΔVTSの極性と大きさに基づいて温度上昇、温度降下
、温度一定の何れかの端子を選択する比較回路27と、を備えている。そして、比較回路
27は、ΔVTSが基準電圧(REF)より大きい場合は温度が上昇傾向であると判断し
て、温度上昇の端子に信号を出力し、ΔVTSが基準電圧(REF)より小さい場合は温
度が加工傾向にあると判断して、温度下降の端子に信号を出力し、ΔVTSがマイナス基
準電圧(−REF)とプラス基準電圧(REF)の中間である場合は温度が一定状態であ
ると判断して、温度一定の端子に信号を出力する。尚、ラッチ21の出力はラッチ22に
入力され、順次データがラッチ21からラッチ22にシフトする回路構成である。
また、温度センサー変換回路10は、第1電圧9aに基づき第1電圧9aよりも低電位
である第2電圧を発生させる第1温度センサー変換回路24と、第1電圧9aに基づき第
1電圧9aよりも高電位である第3電圧を発生させる第2温度センサー変換回路25と、
状態検出回路11の判定結果に基づき、第1温度センサー変換回路24の出力信号、又は
第2温度センサー変換回路25の出力信号の何れか一を選択して出力するスイッチ(選択
回路)26と、スイッチ26からの信号、又は第1電圧9aの何れか一を選択して出力す
るスイッチ(選択回路)13と、を備えている。尚、スイッチ26とスイッチ13を1つ
にまとめて、3接点を選択できるスイッチでも構わない。
即ち、本実施形態では、温度センサー9の第1電圧9aに基づいて、温度が上昇してい
るか、下降しているか、或いは一定であるかを検出し、その状態に対応した温度センサー
9の特性を温度センサー変換回路10から選択して出力する。尚、一定の場合は、温度セ
ンサー9の出力を変換せずに直接出力する。これにより、システム側では、従来と同じ構
成で温度補償精度の高い発振周波数を生成することができる。
図3は温度センサー変換回路の他の実施形態の一例を示す図である。温度上昇時用の温
度センサー変換回路24と、温度下降時用の温度センサー変換回路25により構成され、
夫々が関数発生回路30と加算回路31により構成されている。ここで異なる点は、関数
発生回路30の各関数が温度上昇時用の温度センサー変換回路24の場合は、点線で示さ
れた一次関数に対して高い値の電圧(実線)を発生するように上側に凸(凸状の弧)の関
数であり、温度下降時用の温度センサー変換回路25の場合は、点線で示された一次関数
に対して低い値の電圧を発生するように下側に凸(凸状の弧)の関数である。従って、関
数発生回路30には、0次(直流成分)からn次の関数発生回路があり、選択された関数
を加算することにより加算器31からVTSの勾配を有する所望の特性信号が出力する。
従って、温度上昇時用の温度センサー変換回路24と下降時用の温度センサー変換回路2
5との出力を合わせて表示すると図4(a)に示すように、あたかもヒステリシス特性を
もったような温度検出結果をえることができる。そして、このような温度検出結果は、O
SC7の周波数温度特性が、例えば図4(b)に示すように温度上昇に対して常に傾きが
0以上であれば簡単に広範囲で補償することが可能となる。
度センサー変換回路24と、温度下降時用の温度センサー変換回路25により構成され、
夫々が関数発生回路30と加算回路31により構成されている。ここで異なる点は、関数
発生回路30の各関数が温度上昇時用の温度センサー変換回路24の場合は、点線で示さ
れた一次関数に対して高い値の電圧(実線)を発生するように上側に凸(凸状の弧)の関
数であり、温度下降時用の温度センサー変換回路25の場合は、点線で示された一次関数
に対して低い値の電圧を発生するように下側に凸(凸状の弧)の関数である。従って、関
数発生回路30には、0次(直流成分)からn次の関数発生回路があり、選択された関数
を加算することにより加算器31からVTSの勾配を有する所望の特性信号が出力する。
従って、温度上昇時用の温度センサー変換回路24と下降時用の温度センサー変換回路2
5との出力を合わせて表示すると図4(a)に示すように、あたかもヒステリシス特性を
もったような温度検出結果をえることができる。そして、このような温度検出結果は、O
SC7の周波数温度特性が、例えば図4(b)に示すように温度上昇に対して常に傾きが
0以上であれば簡単に広範囲で補償することが可能となる。
図5は本発明の他の実施形態に係る圧電発振器の温度センサー変換回路の構成を示す図
である。この温度センサー変換回路26は、温度上昇時用の温度センサー変換回路と、温
度下降時用の温度センサー変換回路により構成され、夫々が関数発生回路32と加算回路
33により構成されている。ここで異なる点は、関数発生回路32の各関数が温度上昇時
用の温度センサー変換回路(下側)の場合は、点線で示された0次関するに対して高い電
圧を発生するように上側に凸(凸状の弧)の関数であり、温度下降時用の温度センサー変
換回路(上側)の場合は、点線で示された0次関数に対して低い電圧を発生するように下
側に凸(凸状の弧)の関数である。従って、関数発生回路32には、1次を除く0次(直
流成分)からn次の関数発生回路があり、選択された関数を加算することにより加算器3
3から所望の特性信号が出力する。また、各加算器33の出力は、スイッチ34の端子a
、bに接続され、スイッチ34の中点端子cは引算回路35のマイナス端子に接続される
。また、引算回路35のプラス端子は温度センサー9の第1電圧9aと接続する。また、
引算回路35の出力はスイッチ36の端子bと接続し、端子aは第1電圧9aに接続する
。また、外部の状態検出回路11からは、第1電圧9aの状態に基づいて、上昇又は下降
、又は一定の信号が出力し、上昇の場合は、スイッチ34の中点端子cをaに接続し、下
降の場合は、スイッチ34の中点端子cをaに接続する。また、一定の場合はスイッチ3
6の中点端子cをa側に接続する。従って、スイッチ36の中点端子cには、温度が上昇
又は下降の場合は、引算回路35からは温度センサー9の勾配を有する特性信号が出力さ
れ、一定の場合は、第1電圧9aが出力される。
である。この温度センサー変換回路26は、温度上昇時用の温度センサー変換回路と、温
度下降時用の温度センサー変換回路により構成され、夫々が関数発生回路32と加算回路
33により構成されている。ここで異なる点は、関数発生回路32の各関数が温度上昇時
用の温度センサー変換回路(下側)の場合は、点線で示された0次関するに対して高い電
圧を発生するように上側に凸(凸状の弧)の関数であり、温度下降時用の温度センサー変
換回路(上側)の場合は、点線で示された0次関数に対して低い電圧を発生するように下
側に凸(凸状の弧)の関数である。従って、関数発生回路32には、1次を除く0次(直
流成分)からn次の関数発生回路があり、選択された関数を加算することにより加算器3
3から所望の特性信号が出力する。また、各加算器33の出力は、スイッチ34の端子a
、bに接続され、スイッチ34の中点端子cは引算回路35のマイナス端子に接続される
。また、引算回路35のプラス端子は温度センサー9の第1電圧9aと接続する。また、
引算回路35の出力はスイッチ36の端子bと接続し、端子aは第1電圧9aに接続する
。また、外部の状態検出回路11からは、第1電圧9aの状態に基づいて、上昇又は下降
、又は一定の信号が出力し、上昇の場合は、スイッチ34の中点端子cをaに接続し、下
降の場合は、スイッチ34の中点端子cをaに接続する。また、一定の場合はスイッチ3
6の中点端子cをa側に接続する。従って、スイッチ36の中点端子cには、温度が上昇
又は下降の場合は、引算回路35からは温度センサー9の勾配を有する特性信号が出力さ
れ、一定の場合は、第1電圧9aが出力される。
図6(a)、(b)は本発明を利用せずに従来システムでヒステリシス現象が発生した
場合の温度補償結果を表す図であり、図6(c)は本発明を利用した場合の温度保証結果
を表す図である。図6(a)は、上昇時にヒステリシス補正をしない場合であり、符号4
0が温度上昇時の特性であり、符号41が温度一定時の特性である。この図から明らかな
通り、温度上昇時には、最大約0.5ppmまで変動することがわかる。即ち、温度上昇
時、ヒステリシス補正回路を使用しない場合、TSXOのシステムだけでは温度補償が十
分でないことがわかる。
図6(b)は、下降時にヒステリシス補正をしない場合であり、符号43が温度下降時
の特性であり、符号42が温度一定時の特性である。この図から明らかな通り、温度下降
時には、最大約−0.5ppmまで変動することがわかる。即ち、温度上昇時、ヒステリ
シス補正回路を使用しない場合、TSXOのシステムだけでは温度補償が十分でないこと
がわかる。図6(c)は、温度上昇時と下降時双方共にヒステリシス補正した場合であり
、この図から明らかな通り、双方とも最大で約±0.1ppm以下となっており、温度の
上昇又は下降に応じた温度センサー電圧を発生することで、温度一定時と同程度の温度補
償精度が得られる。
場合の温度補償結果を表す図であり、図6(c)は本発明を利用した場合の温度保証結果
を表す図である。図6(a)は、上昇時にヒステリシス補正をしない場合であり、符号4
0が温度上昇時の特性であり、符号41が温度一定時の特性である。この図から明らかな
通り、温度上昇時には、最大約0.5ppmまで変動することがわかる。即ち、温度上昇
時、ヒステリシス補正回路を使用しない場合、TSXOのシステムだけでは温度補償が十
分でないことがわかる。
図6(b)は、下降時にヒステリシス補正をしない場合であり、符号43が温度下降時
の特性であり、符号42が温度一定時の特性である。この図から明らかな通り、温度下降
時には、最大約−0.5ppmまで変動することがわかる。即ち、温度上昇時、ヒステリ
シス補正回路を使用しない場合、TSXOのシステムだけでは温度補償が十分でないこと
がわかる。図6(c)は、温度上昇時と下降時双方共にヒステリシス補正した場合であり
、この図から明らかな通り、双方とも最大で約±0.1ppm以下となっており、温度の
上昇又は下降に応じた温度センサー電圧を発生することで、温度一定時と同程度の温度補
償精度が得られる。
1 システム、2 温度補正回路、3 メモリ、4 CPU、5 A/D変換器、6
発振回路、7 OSC、8 インターフェース、9a 第1電圧、9 温度センサー、1
0 温度センサー変換回路、11 状態検出回路、12 メモリ、13 スイッチ、20
A/D変換器、21 ラッチ、22 ラッチ、23 引算回路、27 比較回路、60
圧電発振器システム
発振回路、7 OSC、8 インターフェース、9a 第1電圧、9 温度センサー、1
0 温度センサー変換回路、11 状態検出回路、12 メモリ、13 スイッチ、20
A/D変換器、21 ラッチ、22 ラッチ、23 引算回路、27 比較回路、60
圧電発振器システム
Claims (3)
- 高次の周波数温度特性を有する圧電振動子を備えた発振回路と、
温度変化に対応した第1電圧を出力する温度センサーと、
前記第1電圧に基づく電圧を基準値として、前記第1電圧に基づき該基準値よりも低電
位である第2電圧を発生させる第1温度センサー変換回路と、
前記第1電圧に基づく電圧を基準値として、前記第1電圧に基づき該基準値よりも高電
位である第3電圧を発生させる第2温度センサー変換回路と、
前記第1電圧に基づき温度上昇、温度降下、一定状態の何れか一つの傾向を検出する状
態検出回路と、
前記状態検出回路の判定結果に基づき、前記第1温度センサー変換回路の出力信号、又
は前記第2温度センサー変換回路の出力信号、又は前記第1電圧の何れか一を選択して出
力する選択回路と、
を備えたことを特徴とする圧電発振器。 - 高次の周波数温度特性を有する圧電振動子を備えた発振回路と、
前記周波数温度特性を補償するための温度補正回路と、
温度変化に対応した第1電圧を出力する温度センサーと、
前記第1電圧に基づく電圧を基準値として、前記第1電圧に基づき該基準値よりも低電
位である第2電圧を発生させる第1温度センサー変換回路と、
前記第1電圧に基づく電圧を基準値として、前記第1電圧に基づき該基準値よりも高電
位である第3電圧を発生させる第2温度センサー変換回路と、
前記第1電圧に基づき温度上昇、温度降下、一定状態の何れか一つの傾向を検出する状
態検出回路と、
前記状態検出回路の判定結果に基づき、前記第1温度センサー変換回路の出力信号、又
は前記第2温度センサー変換回路の出力信号、又は前記第1電圧の何れか一を選択して出
力する選択回路と、前記選択回路の出力信号に基づき前記温度補正回路が制御すべき温度
補償制御値を決定する演算回路と、を備えたことを特徴とする発振回路システム。 - 前記第1電圧が温度変化に伴い一次関数的に変化する電圧特性であり、
前記第1温度センサー変換回路が、温度変化に伴い下に凸の曲線特性を有した前記第2
電圧を出力し、前記第2温度センサー変換回路が、温度変化に伴い上に凸の曲線特性を有
した前記第3電圧を出力し、
前記第2電圧または前記第3電圧と前記第1電圧に基づき一次関数的に変化する電圧信
号とを加算する加算回路とを備え、
前記状態検出回路が、前記加算回路の出力信号または前記第1電圧に基づく一次関数的
に変化する電圧信号の何れか一方を選択することを特徴とする請求項1の圧電発振器、ま
たは請求項2の発振回路システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009267173A JP2011114438A (ja) | 2009-11-25 | 2009-11-25 | 圧電発振器及び発振回路システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009267173A JP2011114438A (ja) | 2009-11-25 | 2009-11-25 | 圧電発振器及び発振回路システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011114438A true JP2011114438A (ja) | 2011-06-09 |
Family
ID=44236474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009267173A Withdrawn JP2011114438A (ja) | 2009-11-25 | 2009-11-25 | 圧電発振器及び発振回路システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011114438A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018019446A (ja) * | 2017-11-07 | 2018-02-01 | セイコーエプソン株式会社 | 電子機器 |
-
2009
- 2009-11-25 JP JP2009267173A patent/JP2011114438A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018019446A (ja) * | 2017-11-07 | 2018-02-01 | セイコーエプソン株式会社 | 電子機器 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130205 |