JP7346843B2 - 発振器、電子機器及び移動体 - Google Patents
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Description
図1に本実施形態の発振器4の基本的な構成例を示す。発振器4は、温度補償型発振器であり、振動子10と回路装置20と回路装置30を含む。発振器4は、恒温槽を備えない温度補償型水晶発振器(TCXO)であってもよいし、恒温槽を備える恒温槽型水晶発振器(OCXO)であってもよい。回路装置20は第1回路装置であり、回路装置30は第2回路装置である。回路装置20は振動子10に電気的に接続されている。例えばボンディグワイヤー、金属バンプ或いはパッケージの内部配線等を介して、振動子10と回路装置20は電気的に接続されている。また図1では回路装置30は回路装置20に電気的に接続されている。例えばボンディグワイヤー、金属バンプ或いはパッケージの内部配線等を介して、回路装置20と回路装置30は電気的に接続されている。
次に本実施形態の温度補償処理について詳細に説明する。例えば図5の周波数温度特性において、横軸は温度であり、例えば-40℃以上80℃以下、-40℃以上105℃以下、又は-40℃以上125℃以下というような温度範囲で温度を変化させている。また縦軸はppbなどの単位で表される周波数偏差である。以降の図面においても同様である。
図11に、第1回路装置である回路装置20の第1の構成例を示す。図11に示すように回路装置20は、振動子10を発振させることでクロック信号CK1を生成する発振回路22と、第1温度補償処理を行う処理回路24を含む。また図11では回路装置20は、温度センサー26と記憶部50を含む。記憶部50は、例えば不揮発性メモリーなどのメモリーにより実現できる。
次に発振器4の構造例について説明する。図16に発振器4の第1の構造例を示す。図16は発振器4の構造を模式的に示す断面図である。本実施形態では発振器4は、振動子10と回路装置20と回路装置30を含む。また発振器4は、振動子10及び回路装置20を収容するパッケージ15と、パッケージ15及び回路装置30を収容するパッケージ5を含む。パッケージ15、パッケージ5は、各々、第1パッケージ、第2パッケージである。第1パッケージ、第2パッケージは第1容器、第2容器と言うこともできる。
図20に、本実施形態の発振器4を含む電子機器500の構成例を示す。電子機器500は、発振器4と、発振器4からのクロック信号CK2に基づいて動作する処理装置520を含む。また電子機器500は、アンテナANT、通信インターフェース510、操作インターフェース530、表示部540、メモリー550を含むことができる。なお電子機器500は図20の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
ST…温度検出信号、DT…温度検出データ、SDIV…分周比設定信号、
VDIV…分周比設定値、VFSD…周波数設定値、
FBCK…フィードバッククロック信号、CKQ…クロック信号、L1、L2…距離、
BW…ボンディングワイヤー、BMP…バンプ、ANT…アンテナ、
4…発振器、5…パッケージ、6…ベース、7…リッド、8、9…外部端子、
10…振動子、12…回路部品、14…発振器、15…パッケージ、
16…ベース、17…リッド、18、19…外部端子、
20…回路装置、22…発振回路、24…処理回路、26…温度センサー、
27…外部温度センサー、28…温度補償回路、29…制御回路、
30…回路装置、32…クロック信号生成回路、33…出力回路、
34…処理回路、35…記憶部、36…デルタシグマ変調回路、38…演算回路、
39…ニューラルネットワーク演算回路、40…PLL回路、42…位相比較回路、
44…制御電圧生成回路、46…電圧制御発振回路、48…分周回路、
50…記憶部、52…関数発生回路、54…D/A変換回路、
56…デジタル信号処理回路、57…記憶部、58…A/D変換回路、
60…A/D変換回路、62…レジスター、64…演算回路、66…加算器、
68…ダイレクトデジタルシンセサイザー、
206…自動車、207…車体、208…制御装置、
209…車輪、220…処理装置、
500…電子機器、510…通信インターフェース、520…処理装置、
530…操作インターフェース、540…表示部、550…メモリー
Claims (14)
- 振動子と、
前記振動子に電気的に接続される第1回路装置と、
前記振動子及び前記第1回路装置を収容する第1パッケージと、
第2回路装置と、
前記第1パッケージ及び前記第2回路装置を収容する第2パッケージと、
を含み、
前記第1回路装置は、前記振動子を発振させることで、第1クロック信号を生成すると共に、前記第1回路装置内の第1温度センサー、及び前記第1回路装置と前記第2回路装置の外部の外部温度センサーの少なくとも1つによる温度検出信号に基づいて、前記第1クロック信号の周波数を温度補償する第1温度補償処理を行い、
前記第2回路装置は、前記第1回路装置からの前記第1クロック信号が入力され、前記第1クロック信号に基づいて第2クロック信号を生成すると共に、前記第1温度センサー、前記第2回路装置内の第2温度センサー、及び前記外部温度センサーの少なくとも1つによる温度検出信号に基づいて、前記第2クロック信号の周波数を温度補償する第2温度補償処理を行い、
温度補償が行われる温度範囲における前記第1クロック信号の前記第1温度補償処理後の周波数偏差の絶対値は、第1の値以下であり、且つ、前記第1の値よりも小さい第2の値よりも大きく、前記温度範囲における前記第2クロック信号の前記第2温度補償処理後の周波数偏差の絶対値は、前記第2の値以下であることを特徴とする発振器。 - 請求項1に記載の発振器において、
前記第1回路装置は、
前記第1温度センサーを有し、前記第1温度センサーによる温度検出信号に基づいて前記第1温度補償処理を行うことを特徴とする発振器。 - 請求項2に記載の発振器において、
前記温度センサーは、半導体チップである前記第1回路装置に設けられ、前記振動子は、主面が前記第1回路装置の主面に対向するように配置され、前記第2回路装置は、主面が前記振動子の主面に対向するように配置され、
前記第1回路装置を構成する半導体基板、前記第2回路装置を構成する半導体基板及び前記振動子の長手方向を第2方向とし、前記第2方向に直交する方向を第1方向としたときに、前記温度センサーと前記振動子との前記第1方向での距離は、前記温度センサーと前記第2回路装置との前記第1方向での距離よりも短いことを特徴とする発振器。 - 請求項2又は3に記載の発振器において、
前記第2回路装置は、
前記第1温度センサーによる温度検出信号に基づいて前記第2温度補償処理を行うことを特徴とする発振器。 - 請求項1に記載の発振器において、
前記第2回路装置は、
前記外部温度センサーによる温度検出信号に基づいて前記第2温度補償処理を行うことを特徴とする発振器。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の発振器において、
温度変動による前記第1クロック信号の周波数偏差の絶対値は、-40℃以上105℃以下の温度範囲において1ppm以下であることを特徴とする発振器。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の発振器において、
前記第1回路装置は、
前記振動子を発振させることで、前記第1クロック信号を生成する発振回路と、
前記第1温度補償処理を行う第1処理回路と、
を含み、
前記第2回路装置は、
前記第1回路装置からの前記第1クロック信号に基づいて、周波数設定信号により設定される周波数の前記第2クロック信号を生成するクロック信号生成回路と、
前記周波数設定信号を出力する第2処理回路と、
を含むことを特徴とする発振器。 - 請求項7に記載の発振器において、
前記第1処理回路は、
前記第1温度補償処理として、前記振動子の周波数温度特性を補償する温度補償用の制御電圧を生成し、前記制御電圧を前記発振回路に出力して前記発振回路の発振周波数を制御することで、前記第1クロック信号の周波数を制御する処理を行い、
前記第2処理回路は、
前記第2温度補償処理として、デジタル信号である前記周波数設定信号を前記クロック信号生成回路に出力することで、前記第2クロック信号の周波数を制御する処理を行うことを特徴とする発振器。 - 請求項7又は8に記載の発振器において、
前記第2回路装置は、学習済みモデルの情報を記憶する記憶部を含み、
前記第2処理回路は、前記学習済みモデルの情報に基づいて前記第2温度補償処理を行い、
前記記憶部は、
前記学習済みモデルの情報として、ニューラルネットワーク演算の重み付け係数の情報を記憶し、
前記第2処理回路は、温度検出信号に対応する温度検出データに基づいて、前記重み付け係数の情報を前記記憶部から読み出して、前記ニューラルネットワーク演算を行うことで、前記温度範囲の複数の温度の各温度に対応する温度補償値を求める前記第2温度補償処理を実行することを特徴とする発振器。 - 請求項7に記載の発振器において、
前記クロック信号生成回路は、
前記第1クロック信号が基準クロック信号として入力されるフラクショナル-N型のPLL回路を含み、
前記周波数設定信号は、前記PLL回路が有する分周回路の分周比データであることを特徴とする発振器。 - 請求項10に記載の発振器において、
前記PLL回路は、
前記基準クロック信号である前記第1クロック信号と前記分周回路からのフィードバッククロック信号との位相比較を行う位相比較回路と、
前記位相比較の結果に基づいて、制御電圧を生成する制御電圧生成回路と、
前記制御電圧に対応する周波数のクロック信号を生成する電圧制御発振回路と、
を含むことを特徴とする発振器。 - 請求項7乃至9のいずれか一項に記載の発振器において、
前記クロック信号生成回路は、
前記第1クロック信号を基準クロック信号として、前記周波数設定信号により設定される周波数の前記第2クロック信号を生成するダイレクトデジタルシンセサイザーを含むことを特徴とする発振器。 - 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の発振器と、
前記発振器からの前記第2クロック信号に基づいて動作する処理装置と、
を含むことを特徴とする電子機器。 - 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の発振器と、
前記発振器からの前記第2クロック信号に基づいて動作する処理装置と、
を含むことを特徴とする移動体。
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