JP2604600B2 - デジタル温度補償型発振器 - Google Patents

デジタル温度補償型発振器

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JP2604600B2
JP2604600B2 JP23029987A JP23029987A JP2604600B2 JP 2604600 B2 JP2604600 B2 JP 2604600B2 JP 23029987 A JP23029987 A JP 23029987A JP 23029987 A JP23029987 A JP 23029987A JP 2604600 B2 JP2604600 B2 JP 2604600B2
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誠也 松村
孝 宮山
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東洋通信機株式会社
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はデジタル・コード化した温度情報を基にして
温度変化による発振周波数の変動を補償するようにした
温度補償型発振器に関し、特に起動時の安定性を向上さ
せたデジタル温度補償型発振器に関する。
(従来の技術) 外部温度の変化による電圧制御型発振器(VCO)の発
振周波数の変動を抑制する手段として温度による発振周
波数の変動量が大きい温度センサを用い、デジタル符号
化した温度センサからの温度情報に基いて周波数の温度
補償を行い、所定の発振周波数を得るようにしたデジタ
ル温度補償型発振器が存する。なお、電圧制御型発振器
としては、一般に水晶発振器を使用したもの(VCXO)が
使用されているため、以下、VCXOについて説明する。
第2図(a)は従来のデジタル温度補償型発振器のブ
ロック構成説明図であり、この温度補償のための回路は
外部の温度変化を敏感に感知して周波数を変化させる発
振器を含む温度センサ1と、この温度情報をデジタルコ
ード化するとともに温度補償コードを生成するデジタル
制御回路2と、制御回路2によって生成された温度補償
コードをアナログ変換し温度補償電圧(周波数制御電
圧)を生成するD/Aコンバータ回路3と、基準パルス信
号を生成する発振源であるとともに温度補償の対象とな
る電圧制御型水晶発振器(VCXO)4とを有する。
デジタル制御回路2は、補償すべき(VCXO)4の各温
度範囲における制御電圧と温度とを一対一に対応させた
テーブルを記憶したROMを有している。また、第2図
(b)は同図(a)におけるデジタル制御回路を更に詳
しく説明した一例を示すブロック図であって、該部は温
度センサ1の出力パルスによって開閉するゲート回路2
−1と、VCXO4からの信号の一部を分周して前記ゲート
2−1の他方入力に伝達する分周器2−2と、ゲート回
路2−1によってカウントされたパルス数をデジタル符
号化するとともにその時のパルス符号に対応した温度情
報信号を作出するデジタル制御部2−3とを有し、該デ
ジタル制御部2−3には各温度と各温度に対して出力す
べき補償電圧とを一対一に対応させたテーブルを記憶し
たROM2−4を有する。
第3図は第2図におけるD/Aコンバータ回路の一例を
示す構成説明図であり、これはリセットのためのクリア
端子CLを有したフリップフロップ例えばD型フリップフ
ロップ11〜18と、少なくとも同数の抵抗器31〜38を直列
に接続したラダー型抵抗器20とを含んで構成されてい
る。ラダー型抵抗器20の各直列抵抗の接続点にはは、各
D型フリップフロップ11〜18の出力を所要値の分圧抵抗
器21〜28を介して接続するよう構成されている。
以上の構成において、デジタル制御回路2からの8ビ
ットの温度補償コードをD型フリップフロップ11〜18の
各入力端D11〜D18に夫々対応させて入力するとともに、
クロック信号入力端CKにクロック信号を入力する。温度
情報に対応したデジタルコードが各入力端D11〜D18に入
力されると、各ビットのうち『1』となるビットに対応
した各D型フリップフロップの出力端QはHighレベル例
えば5Vとなりビット『0』に対しては、Lowレベル例え
ば0Vとなる。各出力端Qからの出力電圧はラダー型抵抗
20にて分圧され、温度補償コードビットの『0』『1』
の並びに対応した電圧がD/Aコンバータ回路3の出力V
OUT、即ちVCXO4の温度補償電圧として生成される。各D
型フリップフロップ11〜18の入力ビットがHighのものに
ついての各出力端Qの電圧はいずれもHighレベルである
が、出力VOUTにおいてはラダー抵抗器20の分圧作用によ
ってD型フリップフロップ11に対する出力電圧が最も高
く、D型フリップフロップ18に対するものが最も低いも
のとなる。
更に、これら各フリップフロップのHigh出力となる組
合せによって夫々異なった直流電圧が得られる。8ビッ
トにて表現し得る補償コードは、00000000〜11111111の
256通りある。
しかしながら上記従来のデジタル温度補償型発振器に
用いられるD/Aコンバータにあっては、リセット信号が
各D型フリップフロップのクリア端子CLに入力されてい
るため、電源投入時等に回路全体をリセットした場合
に、各D型フリップフロップの出力Qが全てLowレベル
となり、全てのビット値が『0』である補償コードがD/
Aコンバータに加わる。これはコード符号と温度表現の
方法によっても異なるが、一般に最低温度或は最高温度
において“00・・・・・00"と設定するから、このコー
ドはそのいずれか一方の極端な温度に対する補償コード
となり、これに従った発振出力がVCXOから出力されるこ
とになる。一般にはリセット状態において周囲温度がこ
のような極端なものであることは極めてまれであって、
例えば周囲温度が+25℃である場合に−30℃を表わす
“00・・・・・00"なる補償コードが印加されれば、そ
の誤差の分ずれた発振周波数に制御されるという問題が
生じる。即ち、発振周波数が定格周波数から大きく逸脱
するという起動時の周波数安定上の欠点を有している。
(発明の目的) 本発明は上記のように従来のデジタル温度補償型発振
器におけるD/Aコンバータ回路の欠点を解消するために
なされたものであり、電源投入時等において回路全体を
リセットした場合にVCXOの発振周波数のずれをできるだ
け小さくして起動安定度を向上させた周波数のデジタル
温度補償型発振器を提供するものである。
(発明の概要) 上記目的を達成するため、本発明のデジタル温度補償
型発振器は、温度センサによって検知された外部の温度
変化情報をデジタル制御回路によってデジタルコード化
するとともに、デジタル制御回路によって生成されたこ
のデジタル温度補償コードをD/Aコンバータ回路によっ
てアナログ信号に変換して温度補償電圧(周波数制御電
圧)を生成し、この温度補償電圧をVCXOに印加すること
によってVCXOの発振周波数を常に基準値に制御するよう
にしたデジタル温度補償型発振器において、このD/Aコ
ンバータは、外部温度とは無関係に電源スイッチ等の投
入時等のリセット時に予め定めた所定の温度補償電圧
(例えば25℃における補償電圧)を出力するように構成
したものである。
(実施例) 以下、本発明のデジタル温度補償型発振器について詳
細に説明する。
第1図は本発明のデジタル温度補償型発振器に用いら
れるD/Aコンバータ回路の構成説明図であり、第2図に
示したデジタル温度補償型発振器のD/Aコンバータ回路
を改良したものである。従って、温度補償型水晶発振回
路全体の構成及び作用の説明は前記従来例の説明と重複
するため省略する。
このD/Aコンバータ回路3は、D型フリップフロップD
FF1〜DFF8と、各D型フリップフロップDFF1〜DFF8の出
力端子Qに接続されたラダー型抵抗器9とから構成され
ている。各D型フリップフロップDFF1〜DFF8は、デジタ
ル制御回路2からの8ビットの温度補償コード各々を入
力する入力端子Dと、クロック信号を入力するクロック
入力端子CKと、出力端子Qとを有し、第1のD型フリッ
プフロップDFF1にはプリセット端子PRが、第2〜第8の
D型フリップフロップDEF2〜DEF8にはクリアー端子CLが
夫々配設されている。ラダー型抵抗器9は、各D型フリ
ップフロップDFF1〜DFF8の出力電圧を異なる値に分圧す
る抵抗群2R1−R1、2R2−R2・・・・2R8−R8から構成さ
れている。
クロック信号は各クロック入力端子CKに、リセット信
号は第1のD型フリップフロップDFF1においてはそのプ
リセット入力端子PRに、また第2乃至第8のD型フリッ
プフロップDFF2〜DFF8においては夫々入力される。各D
型フリップフロップDFF1〜DFF8の出力端子Qは、ラダー
型抵抗器9を構成する各抵抗群2R1−R1、2R2−R2・・・
・2R8−R8に対して夫々接続され、ラダー抵抗器9の出
力VOUTは補償電圧としてVCXO4の制御入力端に接続され
ている。
デジタル制御回路2から各D型フリップフロップDFF1
〜DFF8へ入力される8ビットの温度補償コードD1〜D8
うち、温度補償コードD1は最上位ビット、D8は最下位ビ
ットである。8ビットにて表わし得る温度補償コードは
00000000〜11111111までの256通りであり、常温25℃に
おける補償コードを128番目の10000000とし、第1のD
型フリップフロップDFF1にプリセット端子PRを設けたこ
とによって初期条件として最上位ビットを『1』にする
とともに、他のD型フリップフロップを『0』にしたも
のである。従って、リセット時における補償コードは
『10000000』即ち25℃の温度に設定される。
以上の構成において、クロック入力端CKをLowレベル
に保って8ビットの温度補償コードD1〜D8を各D型フリ
ップフロップDFF1〜DFF8の入力端Dに入力し、続いてク
ロック入力をLowからHighレベルに変化させると、D型
フリップフロップDFF1〜DFF8の出力端子Qに温度補償コ
ードが現われる。各出力端子Qに現われた温度補償コー
ドは、例えばHighレベルでは5V、Lowレベルでは0Vの電
圧値を有する。各電圧値は、ラダー型抵抗器9の入力端
子RIN−1〜RIN−8に印加され、出力電圧端子VOUTに温
度補償コードに対応した電圧値が現われる。この電圧値
は、補償電圧として後段のVCXO4に印加される。この動
作は従来技術にて説明したものと同じである。
リセット入力をHighレベルにすると、第1のD型フリ
ップフロップDFF1はプリセットされ、他のD型フリップ
フロップDFF2〜DFF8はクリアされる。これは常温25℃に
おける補償コード10000000が入力された場合と同様の結
果となり、出力端子VOUTには常温25℃における補償電圧
が現われ、次段のVCXO4の制御電圧端子に印加される。
この例においてリセット時に常温25℃における補償電圧
をVCXO4に印加する理由は、25℃という温度がデジタル
温度補償型発振器の補償温度範囲−30℃〜+80℃の中心
であるために、現時点における外部温度が補償温度範囲
中のいかなる温度であったとしても、25℃からであれば
VCXOの発振周波数と定格周波数との間の誤差を小さくす
ることが可能だからである。
また、リセット時における補償コードを25℃以外の温
度のコードに設定したい場合には、当該コードに対応す
るビット値に応じて各D型フリップフロップDFF1〜DFF8
をプリセット或はクリアするように設定する。例えば、
平均気温の低い地域、或は高い地域において使用する場
合に夫々の平均気温に設定しておけば、より迅速に周囲
温度に対応することができるし、また補償温度範囲が上
記実施例と異なる場合、例えば−40℃〜+60℃のときは
中間温度+10℃に対応したコードを発生するよう設定す
れば良い。
また、本発明の実施に当っては、上述した8ビットの
場合に限らず、任意のビットに対して適用可能であるこ
と及びD型フリップフロップに限らず同様の機能を有す
る回路素子であればどのようなものを用いてもよいこと
は自明であろう。
(発明の効果) 以上のように本発明のデジタル温度補償型発振器によ
れば、予め設定されたリセット時における温度補償コー
ドに対応するようにフリップフロップの初期条件を設定
するよう構成したものであるから、電源投入時等の初期
状態においてVCXOの温度補償電圧が設定温度範囲の極端
なものに対応した電圧となることが防止され、更に短い
時間でVCXOを定格周波数の定常状態にすることができ、
起動時における周波数を素早く安定性向上したものとす
る上で効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のデジタル温度補償型発振器に用いられ
るD/Aコンバータ回路の一例のブロック図、第2図
(a)(b)は従来のデジタル温度補償型発振器のブロ
ック構成説明図、第3図は従来のデジタル温度補償型発
振器に用いられるD/Aコンバータのブロック構成説明図
である。 1……温度センサ、2……デジタル制御回路、3……D/
Aコンバータ、4……VCXO、DFF1〜DFF8……D型フリッ
プフロップ、2R1〜2R8……抵抗、R1〜R8……抵抗、9…
…ラダー型抵抗器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周囲温度情報をデジタル処理すると共にD/
    A変換回路を介して電圧制御型発振器(以下、VCOとい
    う)を制御し、周囲温度の変化による周波数変動を制御
    するデジタル温度補償型発振器において、 前記D/A変換器は、フリップフロップと、ラダー型抵抗
    器とを含んで構成され、 前記フリップフロップは、デジタル処理のビット数に対
    応した個数設けられるとともに、その各々はデジタル化
    された温度補償コードの各ビット出力を入力する入力端
    と、クロック信号を入力するクロック入力端と、リセッ
    ト信号を入力するクリア端或いはリセット信号を入力す
    るプリセット端とを有し、 前記各フリップフロップの各クロック入力端は互いに並
    列接続され、前記クリア端及びプリセット端は前記リセ
    ット信号が入力されると所定の温度情報に対応したデジ
    タル値を前記フリップフロップが出力するように互いに
    並列に接続され、 前記ラダー型抵抗器は各フリップフロップの出力端と接
    続される入力端と、前記VCOに対して周波数制御電圧を
    出力する出力端とを有し、 前記フリップフロップにリセット信号が入力されたとき
    に前記所定の温度情報に対応したデジタル値の出力が行
    われて前記ラダー型抵抗器を介して前記VCOを制御する
    ことを特徴とするデジタル温度補償型発振器。
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