JP5213845B2 - 温度補償水晶発振器 - Google Patents
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Description
Δf/f=α(T−T0)3+β(T−T0)+γ・・・(1)
T0は水晶発振器を設計するときの基準温度であり、例えば29℃とされる。この基準温度は29℃に限られるものではない。従ってT0におけるΔf/fは0であるから、T0は(1)式で表される3次関数の変曲点となる。α、β、γは水晶片固有の定数である。
VC=V0{α(T−T0)3+β(T−T0)+γ}
=α'(T−T0)3+β'(T−T0)+γ'・・・(2)
α’=V0・α、 β’=V0・β、 γ’=V0・γである。α、β、γは恒温槽内にTCXOを設置し、恒温槽内の温度を種々変えて周波数を計測することによって求められる。
VC(ΔV)=α1(VT−VT0)3+β1(VT−VT0)+γ1・・・(3)
なお、α1、β1、γ1は恒温槽内にTCXOを設置し、恒温槽内の温度を種々変えて周波数を計測することによって求められる。
容器内に設けられた水晶振動子と、
前記容器内に設けられた、水晶振動子を発振させるための発振回路と、
前記容器内に設けられた温度検出器と、
前記水晶振動子に制御電圧を印加する電圧制御部と、
を備え、
前記電圧制御部は、前記温度検出器にて検出された温度をT、基準温度をT0、基準温度T0において水晶振動子の設定周波数が得られる電圧をV0、前記温度検出器により検出された温度と水晶振動子の温度との温度差に相当する設定温度差をΔT、
Kjを予め設定した定数とすると、次式の関係で表され、
K2=0で表される電圧VCをV0に加算した制御電圧を出力するように構成されていることを特徴とする。前記温度検出器、発振回路及び電圧制御部は例えば集積回路チップに設けられている。
VC=α'(T−T0−ΔT)3+β'(T−T0−ΔT)+γ’・・・(4)
この(4)式においてTは温度検出器28により検出される水晶振動子の周囲温度であり、この温度Tには背景技術の欄で説明したように実際の水晶振動子の周囲温度に発振制御部22の発熱による温度上昇分が含まれている。T0は(1)式、(2)式のT0と同様に水晶振動子の周波数温度特性における変曲点の温度となる基準温度であり、例えば29℃とされる。このT0及びα’、β’、γ’は測定より求められる定数である。このα’、β’、γ’は背景技術の欄にて記載した(2)式のα’、β’、γ’とは必ずしも同じ値ではないが、便宜上同一符号を用いることとする。
VC=α1(VT−VT0−VΔT)3+β1(VT−VT0−VΔT)+γ1・・・(5)
VTは温度Tにおける温度検出器28の出力電圧、VT0は基準温度T0における温度検出器28の出力電圧である。また、VΔTは水晶振動子21と発振制御部22との温度差ΔTに対応する温度検出器28の出力電圧変動分である。これらα1、β1、γ1、VT0及びVΔTはメモリ29に記憶されている。こうして演算された補償電圧VCを、基準温度T0において設定周波数fを得るための前記制御電圧V0に加算して、水晶振動子21の制御電圧V1を得るが、この例では3次関数発生器27内にて(5)式の演算と、補償電圧VCとV0との演算が行われて水晶振動子21に出力するようになっている。
Δf/f=α(T−T0−ΔT)3+β(T−T0−ΔT)+γ・・・(6)
(Δf/f)≒A(T−T0)2+B(T−T0)+C・・・(7)
A、B、Cはα、β、γ及びΔTによって決定される定数である。
図2、図3はΔTが例えば0.8℃のときの(1)式の3次関数、(7)式の2次関数の例を夫々示したものである。つまり、この例では縦軸のスケールの度合いが大きく違うので図2と図3とに別々に温度特性を示しているが、従来では図2に示す3次関数の特性分だけ補償していて、図3に示す2次関数の特性分が補償されていないことを意味している。その理由は繰り返し述べたように温度検出器28の温度と水晶振動子21の温度とが異なるからである。
この式(8)でKjは予め設定した定数であるが、ただしK2=0である。つまり、既述の例では(8)式においてn=3である場合について説明しており、上記の(4)式と対応させると、K3=α’、K1=β’、K0=γ’である。そして、(8)式においてnは4以上の整数として設定されてもよく、例えばn=4である場合、n=5である場合にはVCは夫々下記の(9)式、(10)式で表すことができる。
VC=K4(T−T0−ΔT)4+K3(T−T0−ΔT)3+K1(T−T0−ΔT)+K0
・・・(9)
VC=K5(T−T0−ΔT)5+K4(T−T0−ΔT)4+K3(T−T0−ΔT)3
+K1(T−T0−ΔT)+K0
・・・(10)
12 カバー
20 水晶発振回路
21 水晶振動子
22 発振制御部
25 発振回路
27 3次関数発生器
28 温度検出器
29 メモリ
1,2 TCXO(温度補償水晶発振器)
Claims (2)
- 容器内に設けられた水晶振動子と、
前記容器内に設けられた、水晶振動子を発振させるための発振回路と、
前記容器内に設けられた温度検出器と、
前記水晶振動子に制御電圧を印加する電圧制御部と、
を備え、
前記電圧制御部は、前記温度検出器にて検出された温度をT、基準温度をT0、基準温度T0において水晶振動子の設定周波数が得られる電圧をV0、前記温度検出器により検出された温度と水晶振動子の温度との温度差に相当する設定温度差をΔT、
Kjを予め設定した定数とすると、次式
の関係で表され、
K2=0で表される補償電圧VCをV0に加算した制御電圧を出力するように構成されていることを特徴とする温度補償水晶発振器。 - 温度検出器、発振回路及び電圧制御部は集積回路チップに設けられていることを特徴とする請求項1記載の温度補償水晶発振器。
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Applications Claiming Priority (3)
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