CN102075143A - 压电振荡器的温度补偿方法和压电振荡器 - Google Patents

压电振荡器的温度补偿方法和压电振荡器 Download PDF

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Abstract

本发明提供压电振荡器的温度补偿方法和压电振荡器。一种压电振荡器的温度补偿方法，该压电振荡器具有：压电振子，其在频率温度特性中具有滞后特性；以及振荡电路，其使所述压电振子振荡而输出振荡信号，所述压电振荡器向温度补偿电路输出所述振荡信号和表示所述压电振子的振荡频率的温度特性的频率温度信息，所述温度补偿电路能够使用所述频率温度信息和所述振荡信号振荡时所述压电振子的温度信息来计算温度补偿量，该温度补偿方法的特征在于，计算使所述压电振子的周围温度上升时生成的所述压电振子的升温频率温度信息与使所述周围温度下降时生成的所述压电振子的降温频率温度信息的中间值，作为所述频率温度信息。

Description

压电振荡器的温度补偿方法和压电振荡器
技术领域
本发明涉及根据来自GPS(Global Positioning System：全球定位系统)卫星的测位信号进行位置计测的压电振荡器的温度补偿，尤其涉及将温度补偿功能委托给外部的压电振荡器、即被搭载在TSXO(Temperature Sensor Xtal Oscillator：温度传感器晶体振荡器)上而由外部的温度补偿电路提供温度补偿功能的压电振荡器的温度补偿。
背景技术
具有GPS功能的移动电话机等接收装置以及具有GPS接收功能的移动电话器等装置对从多个GPS卫星发送的测位信号进行解调/分析来测定当前位置。作为在这些接收装置中使用的基准振荡器，广泛采用了由温度引起的频率变化小的温度补偿型压电振荡器TCXO(Temperature Compensated Xtal Oscillator：温度补偿晶体振荡器)。其原因是：内置在接收装置中的振荡器的频率精度越高，越能缩小用于捕捉从GPS卫星发送的测位信号的搜索范围，从而能够缩短搜索时间，即能够缩短捕捉GPS卫星的测位信号的时间，以短时间进行测位。
另一方面，对于上述接收装置等而言，在装置电源接通时等的启动时，装置整体的温度会短时间内上升，而对于移动电话等而言，在从室外移动到室内、从室内移动到室外时，其温度会急剧变动，因此存在这样的问题：在振荡器内的温度稳定以前，温度补偿不稳定。为了解决该问题，具有以下要求：在用户侧独立地构建能够对温度变化作出高速响应的温度补偿电路，从振荡器侧取得振荡器中搭载的压电振子的温度信息，由此来恰当地进行温度补偿。因此，为了对应于此，应用了在振荡电路侧不需要温度补偿电路的TSXO，在TSXO中搭载了温度传感器和存储电路，温度传感器将所搭载的压电振子的温度输出到用户侧，存储电路存储有所搭载的压电振子的频率温度信息(温度系数)，并将频率温度信息输出到用户侧(参照专利文献1)。
在使用利用了厚度剪切振动的石英振子的情况下，从振荡器输出的振荡信号具有描绘成正的三次曲线的温度依赖性，而在搭载有上述TSXO且在用户侧具有与TSXO连接的温度补偿电路的GPS系统等中，根据从温度传感器得到的温度信息和从存储电路得到的频率温度信息，在温度补偿电路中计算温度补偿量来实施频率校正，使得在任何温度下频率都是恒定的。
这里，存储在存储电路中的频率温度信息是在制造检查工序中取得的，因此，从制造时的生产量的方面看，一般是取得作为温度上升时或温度下降时中的任意一方的温度变化时的频率温度信息，并将其存储到存储电路中。
【专利文献1】日本特开2003-324318号公报
另外，石英振子的频率温度特性具有滞后(hysteresis)特性。所谓具有滞后特性，是指石英振子在温度上升时与下降时的温度依赖性不同。其原因在于，石英振子随温度变化而产生的畸变应力变化无法跟上实际的温度变化，而且温度依赖性还受到振荡器中的支撑结构/粘接剂/熔敷合金/电极等的热畸变变化等的影响，且石英振子越小型化，滞后特性越显著。
另外，在搭载了上述GPS功能的移动电话终端等高精度的电子设备领域中，频率偏差(Δf/f0)的允许范围非常窄，例如在-30℃～85℃的温度范围内，要求频率偏差(Δf/f0)在±0.5ppm以内。
因此，对于像以往那样、取得作为温度上升时或温度下降时的任意一方的温度变化时的频率温度信息并将其存储到存储电路中的方法而言，由于只是保存一个方向上的频率温度信息，因此，如果温度是在与取得频率温度信息时相反的方向上发生变化的，则在系统中即使实施了频率校正，由滞后特性引起的振荡频率的差值也将作为校正误差而照样残留下来。因此，以此为原因，存在这样的问题：测位所花费的时间变长，结果可能产生测位误差、或者与GPS卫星之间的同步出现问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，着眼于上述问题点而提供一种减小了压电振子的振荡频率的滞后特性的影响、能够以稳定的振荡频率进行振荡的压电振荡器的温度补偿方法和压电振荡器。
本发明正是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，可作为以下应用例来实现。
[应用例1]一种压电振荡器的温度补偿方法，所述压电振荡器具有：压电振子，其在频率温度特性中具有滞后特性；以及振荡电路，其使所述压电振子振荡而输出振荡信号，所述压电振荡器向温度补偿电路输出所述振荡信号和表示所述压电振子的振荡频率的温度特性的频率温度信息，其中，所述温度补偿电路能够使用所述频率温度信息和所述振荡信号的振荡时所述压电振子的温度信息来计算温度补偿量，该温度补偿方法的特征在于，计算所述压电振子的升温频率温度信息与所述压电振子的降温频率温度信息的中间值，作为所述频率温度信息，其中，所述升温频率温度信息是在使所述压电振子的周围温度上升时生成的，所述降温频率温度信息是在使所述周围温度下降时生成的。
根据上述方法，在温度补偿电路中，输入作为升温频率温度信息与降温频率温度信息的中间值的频率温度信息，使用频率温度信息和压电振子的振荡时压电振子的温度信息来计算相对于基准频率的频率偏差，由此来计算温度补偿量，其中，所述升温频率温度信息是在使压电振子的周围温度上升时生成的，所述降温频率温度信息是在使周围温度下降时生成的。由此，无论在周围温度上升还是下降的情况下，都能够将由压电振子的滞后特性引起的校正误差抑制在一定范围内。
[应用例2]根据应用例1所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，从第3近似曲线信息中提取所述频率温度信息，其中，所述第3近似曲线信息是作为第1近似曲线信息与第2近似曲线信息的中间值而计算出的，所述第1近似曲线信息是根据所述升温频率温度信息计算出的，表示所述振荡频率的连续的温度特性，所述第2近似曲线信息是根据所述降温频率温度信息计算出的，表示所述振荡频率的连续的温度特性。
根据上述方法，从相对于温度变化而连续变化的中间近似曲线信息中提取频率温度信息。另一方面，在温度补偿电路中，根据频率温度信息而形成相对于温度变化而连续变化的振荡频率的近似曲线。因此，在温度补偿电路中计算出的近似曲线为第3近似曲线信息，因此能够高精度地进行温度补偿。此外，不需要在同一温度位置测定升温频率温度信息和降温频率温度信息，因此能够提高生成频率温度信息的成功率，从而抑制成本。
[应用例3]根据应用例1所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，根据温度信息、和与所述温度信息对应的振荡频率信息、或与所述温度信息对应的相对于基准频率的频率偏差的信息，生成所述频率温度信息。
由此，在压电振荡器侧不需要进行生成温度系数的运算，因此能够抑制形成压电振荡器时的作业负担而抑制成本。此时，是在用户侧运算与温度信息的曲线重合的幂级数的温度系数来计算温度补偿量，而在用户侧能够独立地运算出准确的温度系数。
[应用例4]根据应用例2所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，根据从所述第3近似曲线信息中提取的温度系数信息来生成所述频率温度信息。
由此，在温度补偿电路中不需要进行用于计算温度系数的运算，因此能够减轻用户侧的负担而容易地构建搭载了压电振荡器的系统。
[应用例5]根据应用例1所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，使用所述降温频率温度信息以及使所述周围温度上升到基准温度区域而测定的温度和频率的信息来近似地计算所述升温频率温度信息。
当求取升温频率温度信息与降温频率温度信息之间的频率分量的差值时，在基准温度区域中差值最大，离基准温度越远，差值越小。因此，可使用降温频率温度信息和使压电振子的周围温度上升到基准温度区域而测定的温度和频率的信息来近似地计算升温频率温度信息。由此，仅在基准温度区域中取得温度上升时的温度和频率的信息即可，不需要进行使温度上升到比基准温度高的高温区域的工序。由此，能够缩短升温频率温度信息的取得时间，因此能够削减作业负担而抑制成本。
[应用例6]根据应用例1所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，使用所述升温频率温度信息以及使所述周围温度下降到基准温度区域而测定的温度和频率的信息来近似地计算所述降温频率温度信息。
基于与应用例5同样的理由，可使用升温频率温度信息和使压电振子的周围温度下降到基准温度区域而测定的温度和频率的信息来近似地计算降温频率温度信息。此外，在温度下降时只要对基准温度区域进行测定即可，不需要对比基准温度低的低温区域进行测定。由此，能够缩短降温频率温度信息的取得时间，因此能够削减作业负担而抑制成本。
[应用例7]根据应用例1所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，与所述压电振子相邻地配置输出与所述周围温度对应的检测电压的温度检测单元，作为所述检测电压的函数而生成所述升温频率温度信息和所述降温频率温度信息，根据所述升温频率温度信息和所述降温频率温度信息来计算所述频率温度信息，向温度补偿电路输出所述振荡信号，所述温度补偿电路能够根据所述频率温度信息和所述检测电压来计算温度补偿量，从所述温度检测单元向所述温度补偿电路输出所述检测电压。
根据上述方法，温度检测单元能够抑制测定误差而测定压电振子的周围温度，因此能够高精度地生成升温频率温度信息和降温频率温度信息，从而能高精度地计算频率温度信息。此外，能够实时且高精度地测定压电振子的温度信息，因此能够抑制温度补偿电路中的校正误差，从而高精度地进行温度补偿。
[应用例8]一种压电振荡器，其特征在于，该压电振荡器具有：压电振子，其在频率温度特性中具有滞后特性；振荡电路，其使所述压电振子振荡而输出振荡信号；以及存储电路，在所述存储电路中存储有频率温度信息，所述频率温度信息表示处于以下区域中的频率温度特性，所述区域是由受到所述滞后特性的影响而表现出来的所述振荡信号的两种频率温度特性所围成的区域。
所谓两种频率温度特性，是指压电振子的温度上升时的频率温度特性和温度下降时的频率温度特性。在上述结构中，在将压电振荡器与温度补偿电路连接的情况下，在温度补偿电路中，使用处于由压电振子的两种频率温度特性所围成的区域中的频率温度信息、和压电振子振荡时压电振子的温度信息来计算相对于基准频率的频率偏差，由此来计算温度补偿量。由此，成为如下的压电振荡器：该压电振荡器无论在周围温度上升还是下降的情况下，都能够将由压电振子的滞后特性引起的校正误差抑制在一定范围内。此外，在存储电路中不需要存储升温频率温度信息、降温频率温度信息77b、或从它们中提取的温度信息，因此能够避免存储电路的容量负担的增大。
[应用例9]根据应用例8所述的压电振荡器，其特征在于，所述频率温度信息是根据温度信息、以及与所述温度信息对应的振荡频率信息、或与所述温度信息对应的相对于基准频率的频率偏差的信息而生成的。
由此，在压电振荡器侧不需要进行生成温度系数的运算，因此构成了能够抑制形成压电振荡器时的作业负担而能抑制成本的压电振荡器。尤其在存储频率偏差信息的情况下，位数少，因此能够减小数据的容量，能够使存储电路小型化而抑制成本。
[应用例10]根据应用例8所述的压电振荡器，其特征在于，所述频率温度信息是从与所述频率温度特性对应的基于幂级数的近似曲线信息中提取的温度系数。
由此，成为如下的压电振荡器：在将该压电振荡器与温度补偿电路连接的情况下，在温度补偿电路中不需要进行生成温度系数的运算，因此能够减轻用户侧的负担而能容易地构建搭载了振荡电路的系统。
[应用例11]根据应用例8所述的压电振荡器，其特征在于，与所述压电振子相邻地设置有输出与所述周围温度对应的检测电压的温度检测单元，并且，所述频率温度信息是根据表示为所述检测电压的函数的所述升温频率温度信息和所述降温频率温度信息而计算出的，且被存储在所述存储电路中，所述振荡电路向温度补偿电路输出振荡信号，所述温度补偿电路使用所述频率温度信息和所述检测电压来计算温度补偿量，所述温度检测单元向所述温度补偿电路输出所述检测电压。
根据上述结构，温度检测单元能够抑制测定误差而测定压电振子的周围温度，因此能够高精度地计算升温频率温度信息和降温频率温度信息，从而能高精度地计算频率温度信息。此外，能够实时且高精度地测定压电振子的温度信息，因此能够抑制温度补偿电路中的校正误差，从而高精度地进行温度补偿。
附图说明
图1是与温度补偿电路连接的本实施方式的压电振荡器的示意图。
图2是本实施方式的压电振荡器与测定器之间的连接图。
图3是示出本实施方式的压电振子的振荡频率的滞后特性的图。
图4是示出使用在温度上升时及温度下降时分别测定的温度系数来进行温度补偿时的频率偏差的图。
图5是示出本实施方式的利用温度系数进行温度补偿时的频率偏差的图。
图6是示出本实施方式的降温频率温度信息的近似计算方法的图。
图7是对存储电路中存储的频率温度信息的容量进行比较的表。
标号说明
10：压电振荡器；12：压电振子；14：振荡电路；16：温度传感器；18：缓冲器；20：存储电路；22：串行接口电路；24：振荡频率输出端子；26：数据输入输出端子；28：第1控制时钟输入端子；30：第2控制时钟输入端子；34：温度传感器电压输出端子；36：电源端子；38：接地端子；40：温度补偿电路；42：频率校正电路；44：CPU；46：存储器；48：A/D转换器；50：测定器；52：频率计数器；54：PC；56：电压万用表；58：振荡信号；60：第1控制时钟；62：第2控制时钟；66：检测电压；68：振荡信号；70：第1近似曲线信息；72：第2近似曲线信息；74：第3近似曲线信息；76：频率温度信息；77a：升温频率温度信息；77b：降温频率温度信息；78：温度系数；80：温度补偿量；82：低温区域信息；84：第1基准温度区域信息；86：高温区域信息；88：第2基准温度区域信息；90：第3基准温度区域信息；92：第4基准温度区域信息。
具体实施方式
下面，使用图示的实施方式来详细说明本发明。不过，在没有特定记载的情况下，该实施方式所记载的结构要素、种类、组合、形状及其相对配置等均只是单纯的说明例，其主旨不是要将本发明的范围仅限定于此。
图1示出了振荡电路系统，即示出了与温度补偿电路连接的本实施方式的压电振荡器。本实施方式的压电振荡器10具有：压电振子12，其在频率温度特性中具有滞后特性；振荡电路14，其使所述压电振子12振荡而输出振荡信号58；以及存储电路20，在所述存储电路20中存储有表示位于以下区域中的频率温度特性的频率温度信息76，所述区域是由受到所述滞后特性的影响而表现出的所述振荡信号的两种频率温度特性所包围的区域。这里，所谓两种频率温度特性，是指压电振子12的温度上升时的频率温度特性和温度下降时的频率温度特性，以基准温度为中心而呈现出由两个特性曲线包围的区域。此外，压电振荡器10在工作时与温度补偿电路40连接。
因此，本实施方式的压电振荡器10更详细地讲，具有：压电振子12，其在频率温度特性中具有滞后特性；振荡电路14，其使所述压电振子12振荡而输出振荡信号58，将所述振荡信号58输出到温度补偿电路40，所述温度补偿电路40能够使用表示所述压电振子12的振荡频率的温度特性的频率温度信息76、和所述振荡信号58的振荡时所述压电振子12的温度信息来计算温度补偿量80；以及存储电路20，其存储有所述压电振子12的升温频率温度信息77a与所述压电振子12的降温频率温度信息77b之间的中间值，作为所述频率温度信息76，并将所述频率温度信息76输出到所述温度补偿电路40，其中，所述升温频率温度信息77a是在使所述压电振子12的周围温度上升时生成的，所述降温频率温度信息77b是使所述周围温度下降时生成的。
此外，与所述压电振子12相邻地设置有输出与所述周围温度对应的检测电压66的温度检测单元(温度传感器16)，并且，所述频率温度信息76是根据表示为所述检测电压66的函数的升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b而计算出的，且被存储到所述存储电路20中，所述振荡电路14向温度补偿电路40输出振荡信号58，该温度补偿电路40使用所述频率温度信息76和所述检测电压66来计算温度补偿量80，所述温度检测单元将所述检测电压66输出到所述温度补偿电路40。
因此，使用了上述结构的压电振荡器10的温度补偿方法是这样的方法，即，所述压电振荡器10具有：压电振子12，其在频率温度特性中具有滞后特性；以及振荡电路14，其使所述压电振子12振荡而输出振荡信号58，所述压电振荡器10将所述振荡信号58和所述频率温度信息76输出到温度补偿电路40，所述温度补偿电路40能够使用表示所述压电振子12的振荡频率的温度特性的频率温度信息76和所述振荡信号58的振荡时所述压电振子12的温度信息来计算温度补偿量80，其中，计算所述压电振子12的升温频率温度信息77a与所述压电振子12的降温频率温度信息77b之间的中间值，作为所述频率温度信息76，其中，所述升温频率温度信息77a是在使所述压电振子12的周围温度上升时生成的，所述降温频率温度信息77b是在使所述周围温度下降时生成的。
此外，与所述压电振子12相邻地配设有输出与所述周围温度对应的检测电压66的温度检测单元(温度传感器16)，生成作为所述检测电压66的函数的所述升温频率温度信息77a和所述降温频率温度信息77b，根据所述升温频率温度信息77a和所述降温频率温度信息77b计算所述频率温度信息76，向温度补偿电路40输出所述振荡信号58，从所述温度检测单元向所述温度补偿电路40输出所述检测电压66，所述温度补偿电路40能够根据所述频率温度信息76和所述检测电压66来计算温度补偿量80。
在说明本实施方式的压电振荡器的结构前，使用附图来说明本实施方式的压电振荡器10的温度补偿方法。频率温度信息76是关于振荡电路14的振荡信号58中伴有滞后特性而出现的两种频率温度特性的中间值的频率温度特性的数据。即，图5是针对频率温度信息76进行说明的图。
图5所示的升温频率温度信息77a是振荡电路14的振荡信号58在各个预定温度下的频率的曲线(plot)，该各个预定温度是使作为AT切石英振子的压电振子12的周围温度以跨越压电振子12的基准温度(例如25℃)的方式从-30℃上升到+85℃的范围中的温度。此外，降温频率温度信息77b是振荡电路14的振荡信号58在各个预定温度下的频率的曲线，该各个预定温度是使压电振子12的周围温度从+85℃下降到-30℃的范围中的温度。
第1近似曲线信息70是与升温频率温度信息77a对应地计算后述的式1的温度系数而生成的曲线，该曲线能够随温度变化而连续地计算出频率。第2近似曲线信息72是与降温频率温度信息77b对应地计算后述的式1的温度系数而生成的曲线，该曲线能够随温度变化而连续地计算出频率。第3近似曲线信息74是作为第1近似曲线信息70与第2近似曲线信息72之间的中间值而生成的。因此，通过从第3近似曲线信息74中提取频率温度信息76中所需的温度信息和所述温度信息中的频率，能够生成频率温度信息76。这里，所谓中间值，不仅包括在两种频率温度特性、即第1近似曲线信息70和第2近似曲线信息72(升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b)的一个温度位置处、通过加法平均等而得到的频率方向的中间值，还包括在由滞后特性围成的区域内在频率方向上移位后的值。
由此生成的频率温度信息76在近似计算并求取后述的温度补偿用多项式(式1)的参数(系数)时使用。
温度补偿电路40通过使用了频率温度信息76的近似计算，来计算在形成频率温度补偿用的多项式中需要的系数，以确定频率温度补偿用的多项式。此外，温度补偿电路40针对振荡电路14的振荡信号58的振荡频率进行与温度补偿量80(频率校正量)对应的频率校正并输出温度补偿后的振荡信号68，所述温度补偿量80是使用频率温度补偿用的多项式和由温度传感器16检测的温度信息(检测电压66)来确定的。
由此，在具有本实施方式的压电振荡器10的振荡电路系统的温度补偿方法中，根据频率温度信息76来计算具有随温度变化呈连续性的频率温度特性的频率温度特性信息、或用于对其进行校正的频率温度补偿用的多项式(第3近似曲线信息74)中必要的系数。然后，根据以下信息对来自振荡电路14的振荡信号58进行分频等频率控制，输出进行温度补偿后的振荡信号68，上述信息是使用所述频率温度特性信息或由系数确定的多项式以及由温度传感器16检测到的温度信息(检测电压66)来计算温度补偿量80而得到的。此外，为了实现这种温度补偿方法，在压电振荡器10中，至少需要配备压电振子12、振荡电路14、温度传感器16和存储电路20。
接着，对升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b的生成过程进行说明。
在将本实施方式的压电振荡器10(压电振子12)收纳到例如可进行温度设定的腔室(未图示)内后，进行如下的第1温度试验：使压电振荡器10(压电振子12)的周围温度从低温朝高温变化，并且在温度变化的过程中测定振荡电路14的振荡信号58在多个温度点下的频率。
即，在第1温度试验中，如果以压电振子12是AT切石英振子的情况为例进行说明，则是使压电振子12的周围温度例如从-30℃向+85℃上升，并且在其间测定振荡电路14的振荡信号58在多个温度点下的频率，由此生成升温频率温度信息77a。作为多个温度点，例如在图5(a)所示的例子中，设为由以下温度点构成的7个温度点(升温频率温度信息77a)，即：这7个温度点除了作为设定温度范围的端点温度的-30℃(设定最低温度)、+85℃(设定最高温度)以及接近频率温度特性曲线信息(与第3近似曲线信息74同样)的拐点的+25℃(基准温度)以外，还包括产生所述曲线的极大值或极小值的位置附近的温度点、或该极值与端点温度之间的温度点和极值与基准温度之间的温度点等。这里，升温频率温度信息77a由压电振荡器10的设定温度(或测定温度)的信息以及振荡电路14的振荡信号58在该设定温度(或测定温度)下的频率信息构成。
在第1温度试验后，以温度变化趋势与该第1温度试验为相反方向的方式进行以下的第2温度试验：使压电振荡器10(压电振子12)的周围温度从高温向低温变化，并且在温度变化的过程中测定振荡电路14的振荡信号58在多个温度点下的频率。
在第2温度试验中，如果也以压电振子12是AT切石英振子的情况为例进行说明，则是使压电振荡器10(压电振子12)的周围温度从+85℃向-30℃下降，并且在其间测定振荡电路14的振荡信号58在多个温度点下的频率，由此生成降温频率温度信息77b。
作为多个温度点，例如在图5(a)所示的例中，设为由以下温度点构成的7个温度点(降温频率温度信息77b)，即：这7个温度点除了作为可变温度范围的端点温度的-30℃(设定最低温度)、+85℃(设定最高温度)以及接近频率温度特性信息曲线(与第3近似曲线信息74同样)的拐点的+25℃(基准温度)以外，还包括产生所述曲线的极大值或极小值的位置附近的温度点、或该极值与端点温度之间的温度点和极值与基准温度之间的温度点等。这里，降温频率温度信息77b由压电振荡器10的设定温度(或测定温度)的信息以及振荡电路14的振荡信号58在该设定温度(或测定温度)下的频率信息构成。
然后，计算与升温频率温度信息77a对应的第1近似曲线信息70、以及与降温频率温度信息77b对应的第2近似曲线信息72，通过对第1近似曲线信息70和第2近似曲线信息72的各温度系数进行加法平均等，生成作为中间值的温度系数，根据该温度系数来生成第3近似曲线信息74。然后，从第3近似曲线信息74中提取频率温度信息76所要求的温度信息以及与该温度信息对应的频率，由此生成频率温度信息76。然后，将由此得到的频率温度信息76存储到存储电路20中。
此时，在图5(a)所示的例中，作为频率温度信息76所示的温度点，设为由以下温度点构成的7个温度点，即：这7个温度点除了作为可变温度范围的端点温度的-30℃、+85℃以及接近第1近似曲线信息70和第2近似曲线信息72的拐点的+25℃(基准温度)以外，还包括作为第1近似曲线信息70和第2近似曲线信息72的极大值或极小值的极值附近的温度点、或该极值与端点温度之间的温度点和极值与基准温度之间的温度点等。
此外，关于设定最低温度和设定最高温度的设定值，至少根据压电振荡器10所要求的可工作的温度范围来确定即可，而作为测定点的温度点只要位于可得到以下这样的频率信息的位置即可，即：该频率信息可通过近似计算而被求出作为频率温度特性信息的曲线。
此外，对于可变温度范围的端点的温度点等、即升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b所表示的频率值比较接近的温度点而言，与频率温度信息76的频率相关的信息和与升温频率温度信息77a或降温频率温度信息77b的频率相关的信息可以一致。即，在上述温度点下，也可以直接采用升温频率温度信息77a或降温频率温度信息77b的频率信息，来作为频率温度信息76的频率信息。
接着，对本实施方式的具体结构进行说明。在本实施方式的压电振荡器10的具体结构中具有以下构造：具有半导体电路基板，该半导体电路基板在硅基板(未图示)上通过构图而形成有振荡电路14、温度传感器16、缓冲器18、存储电路20、串行接口电路22、以及电源端子36和接地端子38等各个端子，振荡电路14与压电振子12连接。此外，如图1所示，作为压电振荡器10的连接对象的温度补偿电路40具有频率校正电路42、作为运算处理电路的CPU 44、作为存储装置的存储器46、以及作为模拟/数字转换器A/D的转换器48，且在上述硅基板上或与其不同的硅基板上构成有集成电路。此外，在计算频率温度信息76时，如图2所示，压电振荡器10与测定器50连接，测定器50具有频率计数器52、PC(个人计算机)54和电压万用表56。
压电振子12由石英、铌酸锂、钽酸锂等压电材料形成，适合使用频率温度特性比较优异、能够抑制频率的温度补偿量的AT切石英振子。利用了由该AT切实现的厚度剪切振动的压电振子的谐振频率具有这样的温度依赖性：该温度依赖性以基准温度(25℃)为中心而呈正的三次曲线；或者如图5(a)所示，该温度依赖性表示为相比于基准温度在低温侧具有极大值、在高温侧具有极小值的多项式函数。
振荡电路14是将压电振子12作为振荡源的例如科耳皮兹(Colpitts)型振荡电路，经由振荡频率输出端子24向温度补偿电路40或者测定器50输出振荡信号58。
温度传感器16具有二极管结构，流过正向电流，经由缓冲器18从温度传感器电压输出端子34向温度补偿电路40或测定器50输出随温度而变化的二极管端子间电位即检测电压66。此外，只要从电源电压(VDD)向温度传感器16供给电力，该温度传感器16就始终输出检测电压66。这里，检测电压66随温度上升而以一次函数的形式下降，所输出的检测电压66与所测定的温度对应。此外，优选温度传感器16与压电振子12相邻地配置，由此能够准确地测定压电振子12的周围温度，在后述的升温频率温度信息77a、降温频率温度信息77b、第1近似曲线信息70、第2近似曲线信息72、第3近似曲线信息74和频率温度信息76中，能够准确地进行温度与频率或频率偏差之间的对应。
串行接口电路22接受来自外部的指令而将频率温度信息76存储到存储电路20中，或者将存储在存储电路20中的频率温度信息76输出到外部。串行接口电路22与存储电路20、温度传感器16连接，并具有数据输入输出端子26、第1控制时钟输入端子28和第2控制时钟输入端子30。
在将第1控制时钟60输入到第1控制时钟输入端子28时，将第1控制时钟60作为触发(与第1控制时钟60同步地)，将输入到数据输入输出端子26的串行的频率温度信息76存储(写入)到存储电路20中。在将第2控制时钟62输入到第2控制时钟输入端子30时，可经由数据输入输出端子26将第2控制时钟62作为触发，串行地输出存储在存储电路20中的频率温度信息76。
存储电路20由EEPROM等形成，可经由串行接口电路22存储(写入)频率温度信息76，或者输出频率温度信息76。频率温度信息76由有限个数据构成，分别设置了测定器50中的运算器即PC 54以及温度补偿电路40中的CPU 44所能共同识别的地址。
作为频率温度信息76，可采用后述的温度系数和偏移(offset)系数的组合，或者，可采用从压电振子12的使用温度范围中任意选择出的多个温度信息和与所述多个温度信息分别对应的频率信息或与所述多个温度信息对应的相对于基准频率的频率偏差信息的组合。其中，与采用振荡频率的绝对值的情况相比，多个温度信息和与所述多个温度信息分别对应的相对于基准频率的频率偏差信息的组合，能够减少信息的位数，因此频率温度信息76的容量达到最小。此外，在存储温度系数作为频率温度信息76的情况下，没有必要存储温度自身，因此能够减小频率温度信息76的容量。此外，在采用上述多个温度信息和与所述多个温度信息分别对应的频率信息的组合来作为频率温度信息76的情况下，需要取得基准温度和基准温度下的频率信息，并且需要针对该组合，附上可由PC54和CPU 44识别为其他信息的地址。
在图2中，示出了压电振荡器10与测定器50之间的连接图。测定器50根据搭载在振荡电路14中的压电振子12的振荡频率的温度特性来计算温度补偿电路40中所要使用的频率温度信息76，并将其写入到存储电路20中，该测定器50由频率计数器52、PC 54和电压万用表56构成。频率计数器52与振荡电路14连接，可每隔预定的时间间隔测定从振荡电路14输出的振荡信号58的频率并将其输出到PC 54。电压万用表56可将来自温度传感器16的检测电压66转换为数字数据并输出到PC 54。
PC 54与数据输入输出端子26、第1控制时钟输入端子28、频率计数器52以及电压万用表56连接。PC 54可响应于键操作等而启动频率计数器52和电压万用表56，并且从温度传感器16经由电压万用表56始终输入检测电压66(周围温度信息)。此外，PC 54按照所安装的程序按各个预定温度从频率计数器52输入频率，将检测电压66(周围温度信息)和频率存储到PC内的存储区域(未图示)中。
关于使用了厚度剪切振动的压电振子的谐振频率，在将基准温度T0下的基准频率设为f时，任意温度T下的频率温度信息Δf/f可用以下的幂级数来近似地表示。
【式1】
Δf/f＝A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E
这里，A、B、C、D是确定频率温度信息的近似曲线的温度系数，E是确定频率温度信息的偏移的偏移系数，属于温度系数。此外，在温度补偿电路40中，需要计算随式1所示的温度变化而连续变化的频率温度信息。
另外，在式1中有5个变量，因此，例如作为频率温度信息76，如果至少有5组这样测定的周围温度信息(检测电压66)和与周围温度信息对应的相对于基准频率的频率偏差信息的组合，则通过将它们分别代入式1，并联立地求解五元一次方程，由此能够计算出式1中的所有变量而计算出近似曲线信息。此外，如上所述，通过根据7个点的温度点下的频率信息，利用最小平方法等计算满足式1的温度系数，由此能够生成更高精度的近似曲线。但是，由于压电振子具有滞后特性，因此需要考虑温度上升时的温度信息和温度下降时的温度信息。
因此，在使压电振子12的周围温度从设定最低温度(-30℃)跨越基准温度(+25℃)上升到设定最高温度(+85℃)的期间，PC 54根据程序等以预定的温度间隔测定频率(升温频率温度信息77a)，其后，在从设定最高温度跨越基准温度下降到设定最低温度的期间，PC 54以预定的温度间隔测定频率(降温频率温度信息77b)。
然后，PC 54使用温度上升时生成的升温频率温度信息77a(例如，7个点的温度和与温度对应的频率偏差)和式1来计算第1近似曲线信息70(参照图5)，使用温度下降时生成的降温频率温度信息77b(例如，7个点的温度和与温度对应的频率偏差)和式1来计算第2近似曲线信息72(参照图5)。
接着，例如进行求取第1近似曲线信息70和第2近似曲线信息72的频率分量的加法平均的运算，计算出作为第1近似曲线信息70和第2近似曲线信息72的频率分量的中间值的第3近似曲线信息74(参照图5)。同样地，针对其他温度(例如-30℃～+85℃中的任意温度)也进行该运算。然后，从第3近似曲线信息74中适当地提取供温度补偿电路40容易地计算第3近似曲线信息74的多个温度信息和与所述温度信息对应的频率的组合，附上温度补偿电路40中的CPU 44所能识别的地址而生成频率温度信息76。
在如上所述地在PC 54中构建了频率温度信息76之后，PC 54向第1控制时钟输入端子28输出第1控制时钟60，与第1控制时钟60同步地将串行数据化的频率温度信息76输出到数据输入输出端子26，经由串行接口电路22将频率温度信息76存储到存储电路20中。
如图1所示，温度补偿电路40是与压电振荡器10分离的外部系统的一部分。温度补偿电路40使用从PC 54输入到存储电路20的频率温度信息76，计算与压电振子12的振荡频率的连续的温度变化对应的近似曲线信息(与第3曲线信息74相同)，根据近似曲线信息和从温度传感器16始终输入的检测电压66(周围温度的信息)计算温度补偿量80，温度补偿电路40由频率校正电路42、CPU 44和存储器46等构成。频率校正电路42是与从CPU 44输出的温度补偿量80对应地改变振荡信号58的频率的电路，与振荡电路14连接而被输入振荡信号58，在CPU 44的控制下输出温度补偿后的振荡信号68。
CPU 44构成温度补偿电路40的核心，根据从存储电路20输入的频率温度信息76来计算近似曲线信息(与第3近似曲线信息74相同)，根据近似曲线信息和从温度传感器16输入的检测电压66(周围温度信息)来计算温度补偿量80，将其输出到频率校正电路42。此外，假如是在存储电路20中存储升温频率温度信息77a，则CPU 44计算与第1近似曲线信息70同样的近似曲线信息，而假如是存储降温频率温度信息77b时，则CPU 44计算与第2近似曲线信息72同样的近似曲线信息。
CPU 44与数据输入输出端子26、第2控制时钟输入端子30以及频率校正电路42连接，而且经由A/D转换器48与温度传感器16连接。CPU 44在启动时，根据程序向第2控制时钟输入端子30输入第2控制时钟62，与第2控制时钟62同步地，经由串行接口电路22从数据输入输出端子26输出存储电路20内的频率温度信息76，将其存储到附属于CPU 44的存储器46中。
在存储电路20中存储的频率温度信息76是压电振子12的使用温度范围内的多个温度信息和与所述多个温度信息分别对应的频率偏差的组合的情况下，CPU 44具有以下结构：可使用频率温度信息76和式1，通过上述方法来计算式1中的温度系数和偏移系数，并将其存储到附属的存储器46中。此外，在频率温度信息76是上述多个温度信息和与各温度信息对应的频率(绝对值)的信息的情况下，CPU 44具有以下结构：可识别频率温度信息76中的基准温度信息和在基准温度下测定的频率信息的地址，可使用频率温度信息76和式1，通过上述方法来计算式1中的温度系数和偏移系数，并将其存储到附属的存储器46。此外，如果存储电路20中存储的频率温度信息76是温度系数和偏移系数，则CPU 44使用将这些系数直接存储到附属的存储器46中的结构。
此外，CPU 44根据程序等每隔预定时间，经由A/D转换器48对来自温度传感器16的检测电压66(周围温度信息)进行数字化而输入，并存储到附属的存储器46中。然后，CPU 44从存储器46中读出温度系数和偏移系数来计算近似曲线(第3近似曲线信息74)，进而从存储器46中读出来自温度传感器16的检测电压66，根据近似曲线(第3近似曲线信息74)和检测电压66计算温度补偿量80，将温度补偿量80输出到频率校正电路42。由此，CPU 44每隔预定时间计算温度补偿量80并输出到频率校正电路42。由此，每隔预定时间从频率校正电路42输出进行了温度补偿后的振荡信号68。
在上述实施方式中，是以如下情况为前提进行了叙述：在升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b中的频率测定时的温度信息彼此不同的情况下，或者在频率温度信息76中所需的温度信息与升温频率温度信息77a及降温频率温度信息77b的温度信息不同的情况下，使用由式1表示的多个近似曲线信息来生成频率温度信息76。
但是，在升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b的温度信息彼此一致、且与频率温度信息76所要求的温度信息一致的情况下，PC54可通过升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b中与相同的温度信息对应的频率信息的加法平均等来计算频率的中间值信息，并根据温度信息和所述中间值信息的组合来生成频率温度信息76。此时，PC 54不需要计算第1近似曲线信息70和第2近似曲线信息72，能够简化压电振荡器10的制造工序，因此能够抑制成本。
此外，在本实施方式中，是将频率温度信息76设为用于对压电振子12(或振荡电路14)的频率温度特性进行近似的信息，但本发明不限于这种情况，例如，也可以采用频率校正电路42所应输出的目标频率与压电振子12(或振荡电路14)的频率之差的信息，作为该信息，可以将所述差的信息、或在所述差的信息上加上了目标频率信息后的信息预先存储到存储电路20中，在CPU 44中根据该信息来计算所述温度补偿量80。此时，存储在存储电路20中的信息由目标频率与压电振子12(或振荡电路14)的频率之差的信息以及温度信息构成，或者也可以是用于对目标频率与压电振子12(或振荡电路14)的频率之差进行近似的近似式的信息(温度系数和偏移系数)。由此能够简化CPU 44中温度补偿量80的计算。
接着，对本实施方式的压电振荡器10的作用效果进行叙述。图3(a)示出了压电振子的滞后特性，图3(b)是图3(a)的局部放大图。图4(a)示出了在使用温度上升时的升温频率温度信息进行了温度补偿时从温度补偿电路输出的振荡信号的频率偏差(温度上升时、温度下降时)，图4(b)示出了在使用温度下降时的降温频率温度信息进行了温度补偿时从温度补偿电路输出的振荡信号的频率偏差(温度上升时、温度下降时)。图5(a)是示出本实施方式的频率温度信息的图，图5(b)是图5(a)的局部放大图，图5(c)示出了在使用本实施方式的频率温度信息进行了温度补偿时从温度补偿电路输出的振荡信号的频率偏差。
如也在现有技术中所述的那样，在压电振子中，如图3所示，在温度上升时、温度下降时不具有相同的频率温度特性，而是具有滞后特性。因此，如图3(a)、(b)所示的那样，在温度补偿电路40中计算使用了温度上升时的升温频率温度信息77a的近似曲线(第1近似曲线70)，并基于此进行温度补偿，此时，如图4(a)所示，虽然良好地进行了使压电振荡器10的温度上升时的温度补偿，反之，未能良好地进行使温度下降时的温度补偿，从而频率偏差超过了0.5ppm。
此外，如图3(a)、(b)所示，在温度补偿电路40中计算使用了温度下降时的降温频率温度信息77b的近似曲线(第2近似曲线72)，并基于此进行温度补偿，此时，如图4(b)所示，虽然良好地进行了使压电振子12的温度下降时的温度补偿，但反之，未能良好地进行了使温度上升时的温度补偿，从而频率偏差为0.5ppm。在本实施方式所假设的具有GPS功能的设备中产生了这种频率偏差时，如在现有技术中所述，将对测位性能产生不良影响。
另一方面，如图5(a)、(b)所示，本实施方式的频率温度信息76是从作为第1近似曲线信息70和第2近似曲线信息72在频率方向上的中间值而计算出的第3近似曲线信息74中提取形成的，其中，第1近似曲线信息70是与升温频率温度信息77a对应地计算出的，第2近似曲线信息72是与降温频率温度信息77b对应地计算出的。由此，在温度补偿电路40中，使用第3近似曲线信息74和周围温度信息(检测电压66)来计算相对于基准频率的频率偏差，由此来计算温度补偿量80。因此，无论在周围温度上升还是下降的情况下，都能够将由压电振子12的滞后特性引起的校正误差抑制在一定范围内。而且如图5(c)所示，可知在本实施方式中，在温度上升时及温度下降时都能够将频率偏差抑制在0.3ppm左右，能够对具有滞后特性的压电振子12进行良好的温度补偿。
另外，本实施方式的压电振子12的滞后特性在基准温度附近最为显著地显现，且离基准温度越远，滞后特性越小，而在设定最低温度(-30℃)和设定最高温度(+85℃)下基本检测不到。因此，可在限定了升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b中的任意一方的测定范围后进行近似计算，能够缩短构建本实施方式的频率温度信息76的时间。
图6示出了压电振子的振荡频率在温度上升时的频率温度信息与在温度下降时的频率温度信息之差(滞后量)。如图6(a)所示，可知压电振子的振荡频率在温度上升时的频率温度信息77a(第1近似曲线信息70，参照图3等)与温度下降时的频率温度信息77b(第2近似曲线信息72，参照图3等)之间的差值具有以基准温度为中心向上凸的二次函数的形状。因此，本发明是根据基准温度下的滞后量来简单地计算整体的滞后特性。
例如，组合与前述同样地使压电振子12的周围温度跨越基准温度而上升时的、各个预定温度的温度信息和频率信息，来生成升温频率温度信息77a。此时，升温频率温度信息77a具有：在比基准温度低的温度区域中测定的低温区域信息82(包含设定最低温度)、在包含基准温度的基准温度区域中测定的第1基准温度区域信息84、以及在比基准温度区域高的高温区域中测定的高温区域信息86(包含设定最高温度)。进而，计算与该升温频率温度信息77a对应的第1近似曲线信息70。
此外，对于近似计算出的第2降温频率温度信息(未图示)，可使用在使周围温度跨越基准温度而下降时在基准温度区域中测定的第2基准温度区域信息88与第1基准温度区域信息84之差、低温区域信息82以及高温区域信息86，来计算该第2降温频率温度信息。这里，如果将低温区域和高温区域中升温频率温度信息77a与降温频率温度信息77b之差(滞后量)近似为零，则如图6(b)所示，可根据3个绘制点来计算对滞后量进行近似的二次函数的二次温度系数。通过从构成第1近似曲线信息70的二次温度系数中减去该二次温度系数，可计算出第2近似曲线信息(未图示)。通过从该第2近似曲线信息(未图示)中提取各个预定温度的温度信息和与温度信息对应的频率信息，可近似地生成降温频率温度信息(未图示)。
此外，在基准温度区域中进行2个点以上的测定，使用与其对应的幂级数进行拟合，从构成对应的第1近似曲线信息70的温度系数中减去由此得到的温度系数，由此能够计算出第2近似曲线信息(未图示)。以上运算全部是在PC 54上进行的。此外，如图6(c)所示，可知升温频率温度特性77a与近似计算出的降温频率温度特性(未图示)之差73a具有不比升温频率温度特性77a与降温频率温度特性77b之差73b逊色的滞后特性。此外，在本实施方式中，也可以先生成第2基准温度区域信息88，之后生成升温频率温度信息77a。
反之，在升温频率温度信息77a的计算中采用上述近似的情况下，组合与前述同样地使压电振子12的周围温度跨越基准温度而下降时各个预定温度的温度信息和频率信息，来生成降温频率温度信息77b。此时，降温频率温度信息77b具有：在跨越基准温度使周围温度上升时在比基准温度高的温度区域中测定的高温区域信息(近似为与高温区域信息86相同)、在包含基准温度的基准温度区域中测定的第3基准温度区域信息90(与第2基准温度区域信息88相同)、以及在比所述基准温度区域低的低温区域中测定的低温区域信息(近似为与低温区域信息82相同)。然后，计算与该降温频率温度信息77b对应的第2近似曲线信息72。
另一方面，对于近似地计算出的升温频率温度信息(未图示)，可使用在使周围温度跨越基准温度而上升时在基准温度区域中测定的第4基准温度区域信息92(与第1基准温度区域信息84相同)与第3基准温度区域信息90之差、低温区域信息82以及高温区域信息86，来计算该升温频率温度信息。这里，通过将低温区域和高温区域中升温频率温度信息77a与降温频率温度信息77b之差(滞后量)近似为零，由此如图6(b)所示，可根据3个绘制点计算出对滞后量进行近似的二次函数的二次温度系数。通过从构成第2近似曲线信息72的二次温度系数中减去该二次温度系数，可计算出第1近似曲线信息(未图示)。通过从该第1近似曲线信息(未图示)中提取各个预定温度的温度信息和与温度信息对应的频率信息，由此可近似地生成升温频率温度信息(未图示)。
图7示出了对存储在存储电路中的频率温度信息的容量进行比较的表。如图7所示，在存储频率的绝对值信息作为频率温度信息的情况下需要11位，而在存储相对于基准频率的频率偏差的信息的情况下只需5位即可，因此，能够使与频率信息相关的容量削减大约45％。此外，如果假设使用频率的绝对值信息来构成升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b时的容量为100，则在使用频率的绝对值信息来构成频率温度信息76时能够削减50％的容量，在使用频率偏差的信息来构成频率温度信息76时能够削减73％的容量。此外，对于作为频率温度信息而存储的地址信息中所需的位数，在测定温度为7个点的情况下，采用3位(最大允许8个地址)就足够了，周围温度信息(检测电压66)则是根据其分辨力来确定所需的位数。此外，在频率温度信息为温度系数信息的情况下，虽然对于温度系数，是根据有效数字来确定所需的位数的，但由于不需要温度信息，因此能够削减该部分的容量。
如上所述，根据本实施方式的压电振荡器10的温度补偿方法以及压电振荡器10，第一，输入作为使压电振子12的周围温度上升时生成的升温频率温度信息77a与使周围温度下降时生成的降温频率温度信息77b的中间值的频率温度信息76，使用频率温度信息76和压电振子12振荡时压电振子12的温度信息来计算相对于基准频率的频率偏差，由此来计算温度补偿量80。因此，无论在周围温度上升还是下降的情况下，都能够将由压电振子的滞后特性引起的校正误差抑制在一定范围内。此外，在存储电路20中不需要存储升温频率温度信息77a、降温频率温度信息77b、或者从它们中提取出的温度系数，因此能够避免存储电路20的容量负担增大。
第二，从第3近似曲线信息74中提取频率温度信息76，其中，所述第3近似曲线信息74是作为第1近似曲线信息70与第2近似曲线信息72的中间值而计算出的，所述第1近似曲线信息70是根据升温频率温度信息77a计算出的，表示振荡频率的连续温度特性，第2近似曲线信息72是根据降温频率温度信息77b计算出的，表示振荡频率的连续温度特性。由此，从相对于温度变化而连续变化的第3近似曲线信息74中提取频率温度信息76。另一方面，在温度补偿电路40中，根据频率温度信息76形成相对于温度变化而连续变化的振荡频率的近似曲线。因此，在温度补偿电路40中计算出的近似曲线为第3近似曲线信息74，因此能够高精度地进行温度补偿。此外，不需要在同一温度位置测定升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b，因此能够提高生成频率温度信息76的成功率，从而能够抑制成本。
第三，根据温度信息、和与所述温度信息对应的振荡频率信息、或与所述温度信息对应的相对于基准频率的频率偏差信息来生成频率温度信息76，由此，在压电振荡器10侧不需要温度系数的运算，因此能够抑制形成压电振荡器10时的作业负担，从而能够抑制成本。尤其是在存储频率偏差信息的情况下，位数变少，因此能够减小数据的容量，能够使存储电路20小型化而抑制成本。此时，是在用户侧运算与频率温度信息76的曲线重合的幂级数的温度系数来计算第3近似曲线信息74，而在用户侧能够独立地运算出准确的温度系数。
第四，根据从第3近似曲线信息74中提取的温度系数信息来生成频率温度信息76，由此，在温度补偿电路40中不需要进行用于计算第3近似曲线信息74的运算，因此，能够减轻用户侧的负担，从而能够容易地构建搭载了压电振荡器10的系统。
第五，使用降温频率温度信息77b以及使压电振子12的周围温度上升到基准温度区域而测定的温度和频率信息来近似地计算升温频率温度信息77a。当求取升温频率温度信息77a与降温频率温度信息77b之间的频率分量之差时，在基准温度区域中差值达到最大，离基准温度越远，差值越小。因此，可使用降温频率温度信息77b和使周围温度上升到基准温度区域而测定的温度和频率信息来近似地计算升温频率温度信息77a。由此，仅在基准温度区域中取得温度上升时的温度和频率信息即可，不需要进行使温度上升到比基准温度高的高温区域的工序。由此，能够缩短升温频率温度信息77a的取得时间，因此能够削减作业负担而抑制成本。
第六，使用升温频率温度信息77a以及使压电振子12的周围温度下降到基准温度区域而测定的温度和频率信息来近似地计算降温频率温度信息77b。根据与上述同样的理由，能够使用升温频率温度信息77a和使周围温度下降到基准温度区域而测定的温度和频率的信息来近似地计算降温频率温度信息77b。进而，在温度下降时只要针对基准温度区域进行测定即可，不需要对比基准温度低的低温区域进行测定。由此，能够缩短降温频率温度信息77b的取得时间，因此能够削减作业负担而抑制成本。
第七，采用了以下结构：与压电振子12相邻配设有输出与上述周围温度对应的检测电压66的温度传感器16，生成所述检测电压66的函数的升温频率温度信息77a和所述降温频率温度信息77b，根据升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b计算频率温度信息76，向温度补偿电路40输出振荡信号58，从温度传感器16向温度补偿电路40输出检测电压66，其中，温度补偿电路40可根据频率温度信息76和检测电压66来计算温度补偿量80。
由此，温度传感器16能够抑制测定误差而测定压电振子12的周围温度，因此能够高精度地生成升温频率温度信息77a和降温频率温度信息77b，从而能够高精度地计算频率温度信息76。此外，能够实时且高精度地测定压电振子12的温度信息，因此能够抑制温度补偿电路40中的校正误差，从而高精度地进行温度补偿。
此外，在本实施方式中，是以压电振子是厚度剪切振子为前提进行了叙述，但不限于此，还可以应用于双音叉型压电振子、单梁型压电振子和SAW谐振器等。此外，升温频率温度信息77a、降温频率温度信息77b、第1近似曲线信息70、第2近似曲线信息72、第3近似曲线信息74和频率温度信息76是分别作为检测电压66的函数而生成的，但也可以将从温度传感器16输出的检测电压66转换为实际的温度值来进行使用。因此，可以与其对应地而构成为：将这些信息设为实际温度的函数，而且使得PC 54和CPU 44也能够将上述信息识别为温度的函数。

Claims (11)

1.一种压电振荡器的温度补偿方法，所述压电振荡器具有：压电振子，其在频率温度特性中具有滞后特性；以及振荡电路，其使所述压电振子振荡而输出振荡信号，
所述压电振荡器向温度补偿电路输出所述振荡信号和表示所述压电振子的振荡频率的温度特性的频率温度信息，其中，所述温度补偿电路能够使用所述频率温度信息和所述振荡信号的振荡时所述压电振子的温度信息来计算温度补偿量，
该温度补偿方法的特征在于，
计算所述压电振子的升温频率温度信息与所述压电振子的降温频率温度信息的中间值，作为所述频率温度信息，其中，所述升温频率温度信息是在使所述压电振子的周围温度上升时生成的，所述降温频率温度信息是在使所述周围温度下降时生成的。
2.根据权利要求1所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，
从第3近似曲线信息中提取所述频率温度信息，
其中，所述第3近似曲线信息是作为第1近似曲线信息与第2近似曲线信息的中间值而计算出的，
所述第1近似曲线信息是根据所述升温频率温度信息计算出的，表示所述振荡频率的连续的温度特性，
所述第2近似曲线信息是根据所述降温频率温度信息计算出的，表示所述振荡频率的连续的温度特性。
3.根据权利要求1所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，
根据温度信息、以及与所述温度信息对应的振荡频率信息、或与所述温度信息对应的相对于基准频率的频率偏差的信息，生成所述频率温度信息。
4.根据权利要求2所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，
根据从所述第3近似曲线信息中提取的温度系数信息来生成所述频率温度信息。
5.根据权利要求1所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，
使用所述降温频率温度信息以及使所述周围温度上升到基准温度区域而测定的温度和频率的信息来近似地计算所述升温频率温度信息。
6.根据权利要求1所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，
使用所述升温频率温度信息以及使所述周围温度下降到基准温度区域而测定的温度和频率的信息来近似地计算所述降温频率温度信息。
7.根据权利要求1所述的压电振荡器的温度补偿方法，其特征在于，
与所述压电振子相邻地配置输出与所述周围温度对应的检测电压的温度检测单元，
作为所述检测电压的函数而生成所述升温频率温度信息和所述降温频率温度信息，
根据所述升温频率温度信息和所述降温频率温度信息来计算所述频率温度信息，
向温度补偿电路输出所述振荡信号，所述温度补偿电路能够根据所述频率温度信息和所述检测电压来计算温度补偿量，
从所述温度检测单元向所述温度补偿电路输出所述检测电压。
8.一种压电振荡器，其特征在于，
该压电振荡器具有：压电振子，其在频率温度特性中具有滞后特性；振荡电路，其使所述压电振子振荡而输出振荡信号；以及存储电路，
在所述存储电路中存储有频率温度信息，所述频率温度信息表示处于以下区域中的频率温度特性，所述区域是由受到所述滞后特性的影响而表现出来的所述振荡信号的两种频率温度特性所围成的区域。
9.根据权利要求8所述的压电振荡器，其特征在于，
所述频率温度信息是根据温度信息、以及与所述温度信息对应的振荡频率信息、或与所述温度信息对应的相对于基准频率的频率偏差的信息而生成的。
10.根据权利要求8所述的压电振荡器，其特征在于，
所述频率温度信息是从与所述频率温度特性对应的基于幂级数的近似曲线信息中提取的温度系数。
11.根据权利要求8所述的压电振荡器，其特征在于，
与所述压电振子相邻地设置有输出与所述周围温度对应的检测电压的温度检测单元，并且，
所述频率温度信息是根据表示为所述检测电压的函数的所述升温频率温度信息和所述降温频率温度信息而计算出的，且被存储在所述存储电路中，
所述振荡电路向温度补偿电路输出振荡信号，所述温度补偿电路使用所述频率温度信息和所述检测电压来计算温度补偿量，
所述温度检测单元向所述温度补偿电路输出所述检测电压。
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