CN102201787B - 恒温型压电振荡器及其制造方法 - Google Patents

恒温型压电振荡器及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102201787B
CN102201787B CN201110070549.4A CN201110070549A CN102201787B CN 102201787 B CN102201787 B CN 102201787B CN 201110070549 A CN201110070549 A CN 201110070549A CN 102201787 B CN102201787 B CN 102201787B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
frequency
constant
voltage
piezoelectric oscillator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110070549.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102201787A (zh
Inventor
松冈淳
曾我忠央
荻野晶敏
老沼雄一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN102201787A publication Critical patent/CN102201787A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102201787B publication Critical patent/CN102201787B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
    • H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
    • H03L1/04—Constructional details for maintaining temperature constant
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/02—Details
    • H03B5/04—Modifications of generator to compensate for variations in physical values, e.g. power supply, load, temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
    • H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
    • H03L1/022—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
    • H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
    • H03L1/022—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature
    • H03L1/023—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature by using voltage variable capacitance diodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

本发明提供恒温型压电振荡器及其制造方法。为了减少恒温型压电振荡器的调整工时，采取了如下手段：将恒温槽的设定温度设为恒定，对由设定温度与压电振子的顶点温度之间的温度差引起的频率温度特性的频率偏差进行补偿。恒温型压电振荡器(1)具有：压电振子(Y1)、振荡电路(10)、频率电压控制电路(7)、温度控制部(8)、运算电路(6)。温型压电振荡器发挥如下功能：温度控制部(8)控制压电振子(Y1)附近的温度，运算电路(6)根据另行求出的频率温度特性补偿量近似式，使频率电压控制电路(7)对由压电振子(Y1)的零温度系数温度(Tp)与温度控制部(8)的设定温度(Tov)之间的温度差引起的频率温度特性的频率偏差量进行补偿。

Description

恒温型压电振荡器及其制造方法
技术领域
本发明涉及将恒温槽的设定温度设为恒定且具有对设定温度与压电振子的顶点温度之间的温度差进行补偿的频率电压控制电路的恒温型压电振荡器及其制造方法。
背景技术
对于作为在移动体通信设备及传送通信设备中使用的频率控制器件的石英振荡器，以往公知有不受外部温度变化的影响而输出高稳定频率的恒温槽型压电振荡器。近年来，市场上需求用于各种设备的小型、轻量、低功耗的恒温槽型压电振荡器。
在专利文献1中公开了降低了功耗的恒温槽型压电振荡器，图12是其框图。恒温槽型压电振荡器具有：在恒温槽61内对压控压电振荡器63进行加热的发热体62；设于恒温槽61内的槽内感温元件64；以及在恒温槽外检测外部气温的槽外感温元件65。而且，恒温槽型压电振荡器具有：控制电压产生电路67，其根据槽外感温元件65的温度信息，控制压控压电振荡器63的电压，且能够改变其频率；以及温度控制电路66，其根据槽外感温元件65与槽内感温元件64之间的温度差的温度信息，控制发热体62的温度。
在图12的恒温槽型压电振荡器中，恒温槽内温度多少存在变动，所以，使用了压控压电振荡器63，以便能够对收纳于恒温槽61内的压电振荡器提供控制电压产生电路67根据来自感温元件的温度信息生成的电压，从而控制频率。
并且，在专利文献2中公开了检测外部气温的变化来进行温度控制的恒温型石英振荡器。图13是设于单恒温箱构造的振荡器内的电路基板的温度补偿电路的框图。温度补偿电路由以下部分构成：温度传感器71、放大器72、加法器73、目标温度设定输入端子74、放大器75、积分器76、加法器77、放大调整用电阻78、加热器用电源端子79、加热器80、晶体管81、加法器82、频率校正输入端子83、放大器84、电阻器85、可变电容二极管86、石英振子87、频率输出端子88。温度传感器71和加热器80设置在电路基板上，两者优选配置在石英振子87附近。
通过加法器73对温度传感器71检测到的放大器72的电压输出与目标温度输入电压74之差进行检测，输出第1差信号。提取由温度变动引起的第1差信号的变化，关于输入了提取信号和第1差信号后的加法器77的输出，如果外部气温降低，则降低晶体管81的集电极电压，增加加热器80的电流，以使温度上升。相反，如果外部气温上升，则减小加热器80的电流。为了校正石英振子的频率，而预先设定校正用的电压值(频率校正信号)，将其输入到加法器82。而且，公开了如下内容：检测与上述提取信号之差，作为第2差信号，根据第2差信号对石英振子的振动频率进行控制。
【专利文献1】日本特开平10-303645号公报
【专利文献2】日本特开2007-251366号公报
但是，专利文献1所公开的恒温槽型压电振荡器是如下这样的压电振荡器：在恒温槽的内部和外部分别设置有感温元件，根据外部温度信息或内部温度信息中的至少任一方，对控制电压产生电路和温度控制电路进行控制。虽然这样的压电振荡器能够减小对恒温槽内进行加热的发热体的功耗，但是，存在恒温槽型压电振荡器的频率稳定性不充分的问题。
此外，在专利文献2所公开的石英振荡器中，检测外部气温的变化来进行温度控制，由此试着提高恒温型石英振荡器的频率稳定性，但是，它与现有的恒温型石英振荡器同样，是以将恒温箱温度调整为石英振子的顶点温度为前提的，存在该调整消耗大量工时的问题。
不仅如此，为了得到该高稳定性的压电振荡器，顶点温度的精度高的压电振动元件的制作要求日益严格，因此，导致生产性降低和生产成本增加。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其课题在于，提供一种压电振子的加工精度与以往相同、但大幅削减了调整工时的高稳定性的恒温型压电振荡器。
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，可作为如下的形式或应用例来实现。
[应用例1]本发明的恒温型压电振荡器具有：压电振子；对所述压电振子进行激励的振荡电路；通过电压对振荡频率进行控制的频率电压控制电路；使所述压电振子的温度保持恒定的温度控制部；以及对所输入的信息进行处理而向所述频率电压控制电路提供信号的运算电路，该恒温型压电振荡器的特征在于，所述温度控制部具有：感测温度的感温元件；对所述压电振子进行加热的发热体；以及根据所述感温元件的温度信号对所述发热体的温度进行控制的温度控制电路，所述频率电压控制电路具有：电容值能够随电压而改变的电压可变电容电路；以及补偿电压产生电路，所述运算电路根据对由所述压电振子的零温度系数温度Tp与所述温度控制部的设定温度Tov之间的温度差引起的频率偏差进行补偿的频率温度特性补偿量近似式，使所述补偿电压产生电路生成对所述频率偏差进行补偿的电压，将该电压施加给所述电压可变电容电路，对频率进行补偿，其中，所述频率温度特性补偿量近似式是通过预先测定将所述温度控制部的设定温度设为恒定的多个所述恒温型压电振荡器的频率温度特性数据而求出的、高温下的频率偏差与低温下的频率偏差之差和温度差(Tp-Tov)之间的关系式，所述频率温度特性补偿量近似式利用对于温度差(Tp-Tov)的一次多项式、三次多项式或五次多项式进行近似。
将温度控制部的设定温度Tov设定为作为压电振子的零温度系数温度(顶点温度)Tp的平均值的恒定温度。求出由顶点温度Tp与设定温度Tov之间的温度差引起的恒温型压电振荡器的频率温度特性的频率偏差。根据由多个恒温型压电振荡器的频率温度特性数据得到的频率温度特性补偿量近似式，对该频率偏差进行补偿。即，构成了发挥如下功能的恒温型压电振荡器：使频率电压控制电路生成频率补偿用的电容，利用其电容值对所述频率偏差进行补偿。只需将温度控制部的设定温度Tov设定为恒定值并输入压电振子的顶点温度Tp和设定温度Tov，运算电路就会使补偿电压产生电路产生补偿电极电压，利用该电压生成频率补偿用的电容，对由温度差(Tp-Tov)引起的频率温度特性的频率偏差进行补偿，所以，能够使调整工序自动化，省去了各个温度控制部的调整，具有大幅削减工时的效果。
通过利用一次多项式对频率温度特性补偿量近似式进行近似，由此，具有如下效果：能够满足恒温型压电振荡器的频率温度特性，同时能够简化补偿电压产生电路的结构，并且，能够大幅削减温度控制部的调整工时。
通过利用三次多项式对频率温度特性补偿量近似式进行近似，由此，与使用一次多项式的情况相比，补偿电压产生电路的结构变得复杂，但是，具有如下效果：能够进一步改善恒温型压电振荡器的频率温度特性，并且，能够大幅削减温度控制部的调整工时。
通过利用五次多项式对频率温度特性补偿量近似式进行近似，由此，补偿电压产生电路的结构变得复杂，但是，具有如下效果：能够大幅改善恒温型压电振荡器的频率温度特性，并且，能够大幅削减温度控制部的调整工时。
[应用例2]此外，在应用例1所述的恒温型压电振荡器中，其特征在于，所述压电振子是石英振子。
通过将石英振子用于压电振子，由此，在产生了制造时的安装中的应力(变形)的偏差、由温度变化引起的变形、由时间变化引起的变形的变化等的情况下，能够使用频率变化小的切角的石英振子。
[应用例3]在恒温型压电振荡器的制造方法中，该恒温型压电振荡器是应用例1或2所述的恒温型压电振荡器，该制造方法的特征在于，具有以下工序：测定所述压电振子的顶点温度Tp的压电振子测定工序；设定所述温度控制部的设定温度Tov的温度控制部调整工序；求出根据所述频率温度特性补偿量近似式生成的逆温度特性补偿量近似式y的各个系数的工序，其中，所述频率温度特性补偿量近似式是通过预先测定将所述温度控制部的设定温度设为恒定的多个所述恒温型压电振荡器的频率温度特性数据而求出的、高温下的频率偏差与低温下的频率偏差之差和温度差(Tp-Tov)之间的关系式；经由接口电路将该各个系数输入到所述运算电路的工序；根据来自所述运算电路的信号使所述补偿电压产生电路生成频率温度特性补偿电压的工序；以及对所述恒温型压电振荡器的频率进行调整的工序，所述频率温度特性补偿量近似式利用对于温度差(Tp-Tov)的一次多项式、三次多项式或五次多项式进行近似。
预先测定将温度控制部的设定温度设为恒定的多个恒温型压电振荡器的频率温度特性数据，求出高温Th下的频率偏差dF/F|Th与低温Tl下的频率偏差dF/F|Tl之差(dF/F|Th-dF/F|Tl)和(Tp-Tov)之间的关系式、即频率温度特性补偿量近似式，求出该关系式的逆特性的逆温度特性补偿量近似式。
测定压电振子的顶点温度Tp，设定温度控制部的设定温度Tov，输入该数据Tp、Tov，求出逆温度特性补偿量近似式的各个系数，将该各个系数存储到运算电路的存储器中。运算电路根据存储在存储器中的各个系数，产生频率电压控制电路的补偿电压，根据该电压生成对频率进行补偿的电容。这样，如果求出了频率温度特性补偿量近似式，则只需输入Tp和Tov，即可完成恒温型压电振荡器的调整，所以是能够大幅削减调整工时的制造方法。
附图说明
图1是示出本发明的恒温型压电振荡器1和补偿方法的结构的概略框图。
图2是示出SC切的一例的切断角度的示意图。
图3是SC切石英振子的频率-电抗曲线。
图4是示出周围温度的时间变化和此时的恒温型压电振荡器的频率温度特性的图。
图5是示出周围温度的时间变化和此时的恒温槽内部温度的变化的图。
图6是SC切石英振子的频率温度特性和恒温槽的设定温度范围。
图7是利用顶点温度Tp与恒温槽的设定温度Tov之差来表示由恒温槽的温度变动引起的频率偏差的变化趋势的图。
图8是利用一次函数对顶点温度Tp和设定温度Tov之间的温度差与70℃和-10℃下的各频率偏差之差的分布图进行了近似时的图。
图9是利用三次函数对顶点温度Tp和设定温度Tov之间的温度差与70℃和-10℃下的各频率偏差之差的分布图进行了近似时的图。
图10是利用五次函数对顶点温度Tp和设定温度Tov之间的温度差与70℃和-10℃下的各频率偏差之差的分布图进行了近似时的图。
图11是根据频率温度特性补偿量近似式求出逆特性的逆温度特性补偿量近似式时的一次函数式、三次函数式、五次函数式的各式和系数。
图12是示出现有的恒温槽型压电振荡器的结构的框图。
图13是现有的温度补偿电路的框图。
标号说明
1：恒温型压电振荡器；3：频率温度特性补偿量近似式；4：逆温度特性补偿量近似式；Y1：压电振子；5：IF电路；6：运算电路；7：频率电压控制电路；7a：补偿电压产生电路；7b：电压可变电容电路；8：温度控制部；8a：感温元件；8b：发热体；8c：温度控制电路；10：振荡电路；12：频率可变输入端子；14：输出频率端子。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明的实施方式。图1是示出本发明的一个实施方式的恒温型压电振荡器1的结构的概略框图。
恒温型压电振荡器1具有：压电振子Y1；用于对压电振子Y1进行激励的振荡电路10；通过电压对由压电振子Y1和振荡电路10构成的压电振荡器的振荡频率进行控制的频率电压控制电路7；使压电振子Y1的温度保持恒定的温度控制部8；以及对所输入的信息进行处理而向频率电压控制电路提供信号的运算电路6。
温度控制部8具有：感测压电振子Y1附近的温度的感温元件8a；对压电振子Y1进行加热的发热体8b；以及温度控制电路8c，其根据感温元件8a的温度信号，将发热体8b的温度控制成规定温度。
频率电压控制电路7具有：电压可变电容电路7b，其包括电容值能够随电压而改变的多个电容元件；以及补偿电压产生电路，其根据来自运算电路6的信息，生成对电压可变电容电路7b施加的电压。
运算电路6根据具有频率温度特性补偿量近似式3的逆特性的逆温度特性补偿量近似式4，使补偿电压产生电路7a生成对频率偏差进行补偿的电压，将该电压施加给电压可变电容电路7b而对输出频率进行补偿，其中，该频率偏差是由压电振子Y1的零温度系数温度(顶点温度)Tp与温度控制部8的设定温度Tov之间的温度差产生的恒温型压电振荡器1的频率温度特性中的频率偏差。
另外，恒温型压电振荡器1在电压可变电容电路7b中具有电容元件，且从输出频率端子14输出频率，所述电容元件的中心频率随从外部施加到频率可变输入端子12的电压Vf而发生略微的变化。
以往，在恒温型压电振荡器(恒温槽型高稳定压电振荡器)中使用了石英振子，该石英振子使用了图2示出一例的二次旋转切石英基板。将SC切石英振子作为一例进行说明。如图2所示，SC切(Stress Compensated Cut)石英振子是这样的振子：将绕X轴旋转了θ(大约34度)、而且绕Z’轴旋转了(大约22度)而切出的石英基板研磨至规定厚度，在其两个主表面附着并形成激励电极。在SC切石英振子中，如图3所示，能够激励产生C模式、B模式、A模式这三个振动模式，在这三个模式中使用C模式构成石英振荡器。AT切石英振子的拐点的一例大约为27.5度，与此相对，C模式的拐点的一例位于大约95度这样的高温侧，适合于使用恒温槽构成的高稳定石英振荡器。这里，拐点取决于切断角的大小。
需要以偏差小的方式、高精度地制作SC切石英振子的极大值、即零温度系数的顶点温度Tp。而且，需要高精度地将收纳SC切石英振子的恒温槽的设定温度调整为顶点温度Tp。顶点温度Tp对于每个SC切石英振子略有不同，所以，针对每个SC切石英振子的顶点温度Tp调整恒温槽的温度是十分耗费工时的作业。
因此，尝试着对在设定温度恒定的恒温槽中收纳有未挑选顶点温度Tp的SC切石英振子的恒温型压电振荡器的频率温度特性进行了测定。在图4中，设横轴为经过时间(h)、纵轴的一方(图中左侧)为频率偏差dF/F(＝(F-F0/F0)，F0为中心频率)、纵轴的另一方(图中右侧)为周围温度Ta(℃)。将恒温槽的周围温度Ta保持为常温，之后，从常温降低到-10℃并保持规定时间，然后，随时间经过使周围温度Ta上升到70℃，在70℃保持了规定时间后，返回常温。曲线C1是示出此时的经过时间与恒温槽的周围温度Ta之间的关系的曲线。
曲线群C2示出了各个恒温型压电振荡器相对于周围温度Ta的频率偏差dF/F(×10-9)。
图5是示出恒温槽的周围温度Ta与内部温度Tov之间的关系的图。设横轴为经过时间(h)、纵轴的一方(图中左侧)为恒温槽的设定温度与内部温度Tov之间的温度差、纵轴的另一方(图中右侧)为周围温度Ta(℃)。将恒温槽的周围温度Ta保持为常温，之后，从常温降低到-10℃并保持规定时间，然后，使周围温度Ta上升到70℃，在70℃保持了规定时间后，返回常温。曲线C1是示出此时的经过时间与恒温槽的周围温度Ta之间的关系的曲线。
曲线C3示出了恒温槽的设定温度与内部温度Tov之间的温度差相对于周围温度Ta的变化而发生的变化。在常温下，恒温槽的设定温度与内部温度Tov之间的温度差为零，但是，当周围温度Ta为-10℃时，温度差向负侧变动0.5℃左右，而当周围温度Ta为70℃时，温度差向正侧变动1℃左右。即，恒温槽的内部温度Tov随周围温度Ta的变化而发生略微的变动，当周围温度Ta低时，内部温度Tov比设定温度稍低，当周围温度Ta高时，内部温度Tov比设定温度稍高。
图6是示出SC切石英振子的频率温度特性曲线的图，示出了拐点附近的频率温度特性。优选将恒温槽的温度Tov设定为SC切石英振子的频率温度特性曲线的极大值的温度、即零温度系数温度(顶点温度Tp)。即，优选设定在图6的频率温度特性曲线的区域A中。另一方面，在将设定温度Tov设定在低于顶点温度Tp的低温侧的区域B中、以及将设定温度Tov设定在高于顶点温度Tp的高温侧的区域C中的情况下，当恒温槽的内部温度Tov随周围温度Ta的变化而如图5所示的略微变动时，恒温型压电振荡器的频率变化的状况不同。
图6示出了设横轴为周围温度Ta、纵轴为SC切石英振子的频率偏差时、SC切石英振子相对于周围温度Ta的略微变化而产生的频率变化。在将恒温槽的内部温度Tov设定为SC切石英振子的顶点温度Tp、即设定在图6的区域A中的情况下，即使内部温度Tov略微地变动，恒温型压电振荡器的频率偏差dF/F也如图7的曲线CA那样没有变化。在将恒温槽的内部温度Tov设定为低于顶点温度Tp的低温侧、即设定在图6的区域B中的情况下，如果内部温度Tov略微上升，则恒温型压电振荡器的频率偏差dF/F如图7的曲线CB那样与内部温度Tov一起增加。此外，在将内部温度Tov设定为高于顶点温度Tp的高温侧、即设定在图6的区域C中的情况下，如果内部温度Tov略微上升，则频率偏差dF/F如图7的曲线CC那样，与内部温度Tov略微上升相反地，频率偏差dF/F减小。
相反，在设定温度Tov恒定的恒温槽中收纳了顶点温度Tp存在偏差的SC切石英振子而构成的恒温型压电振荡器的频率偏差的变化与上面叙述的情况相同。
尝试着重新研究了图4所示的恒温型压电振荡器的频率温度特性。在图8中：将SC切石英振子的顶点温度Tp与恒温槽的设定温度(内部温度)Tov之间的温度差(Tp-Tov)作为横轴，将70℃下的恒温型压电振荡器的频率偏差dF/F_70℃与-10℃下的频率偏差dF/F_-10℃之差(dF/F_70℃-dF/F_-10℃)作为纵轴，重新描绘了图4所示的频率温度特性的数据。根据图8发现，在温度差(Tp-Tov)与频率偏差之差(dF/F_70℃-dF/F_-10℃)之间存在较强的相关度。图8是利用一次函数对该相关度进行了近似的例子。根据图8想到，如果对频率偏差之差(dF/F_70℃-dF/F_-10℃)进行补偿，则即使恒温槽的设定温度Tov与SC切石英振子的顶点温度Tp不一致，也能够将恒温型压电振荡器的频率温度特性调整至期望的稳定度内。
测定多个SC切石英振子的顶点温度Tp，将恒温槽的温度Tov设定为该顶点温度的平均值的温度。测定SC切石英振子各自的顶点温度Tp，求出温度差(Tp-Tov)。将温度差(Tp-Tov)应用于图8的横轴时，利用纵轴推测出在恒温型压电振荡器中产生的频率偏差之差(dF/F_70℃-dF/F_-10℃)。为了使恒温型压电振荡器的频率温度特性收敛于期望的稳定度内，只要使推测出的(dF/F_70℃-dF/F_-10℃)为零即可。即，只要对恒温型压电振荡器的振荡频率补偿-(dF/F_70℃-dF/F_-10℃)即可。
因此，只要进行如下处理即可：求出图8的频率温度特性补偿近似曲线K1的逆特性的逆温度特性补偿量近似式，在该逆温度特性补偿量近似式中代入顶点温度Tp与设定内部温度Tov，求出频率补偿量，与恒温型压电振荡器的振荡频率相加。
图9是利用三次函数K3对温度差(Tp-Tov)与频率偏差之差(dF/F_70℃-dF/F_-10℃)之间的关系进行了近似的情况，图10是利用五次函数K5进行了近似的情况。函数的次数越高，近似精度的程度越高，越能够使恒温型压电振荡器的频率偏差接近零，但是，利用电路实现函数时，电路变得复杂。
使用图8～10所示的一次函数近似式K1、三次函数近似式K3、五次函数近似式K5中的任意一个式子，求出图1所示的频率温度特性补偿量近似式3，将所求出的式子的逆特性作为逆温度特性补偿量近似式4。这里，所谓逆特性，是指例如当利用Y＝αX+β(其中，X＝(Tp-Tov)、Y＝dF/F_70℃-dF/F_-10℃)表示图8的一次函数近似式K1时，将Y置换为-y、将X置换为x后的式子。即，将y＝-(αx+β)(其中，x＝(Tp-Tov)、y＝dF/F_70℃-dF/F_-10℃)称为Y的逆特性。三次函数近似式、五次函数近似式也同样如此。
关于利用多项式表示逆温度特性补偿量近似式4时的各个系数，例如在为五次式的情况下，设五次的系数为f5、四次的系数为e5、三次的系数为d5、二次的系数为c5、一次的系数为b5、常数项为a5，从PC(个人计算机)等向恒温型压电振荡器1的接口电路5输出各个系数f5、e5、d5、c5、b5、a5，并将各个系数f5、e5、d5、c5、b5、a5存储到运算电路6的存储器中。频率电压控制电路7的补偿电压产生电路7a根据存储在存储器中的系数f5、e5、d5、c5、b5、a5，产生五次函数的电压，将该电压施加给电压可变电容电路7b。电压可变电容电路7b呈现出与所施加的电压对应的电容值，该电容值与压电振子Y1串联连接，所以，能够改变由压电振子Y1和振荡电路10构成的压电振子的振荡器频率。该频率可变量例如是对与图10的温度差(Tp-Tov)对应的频率偏差之差(dF/F_70℃-dF/F_-10℃)标上负号后的频率变化量，其作用是将由温度差(Tp-Tov)产生的频率偏差补偿为零。
将温度控制部的设定温度Tov设定为作为压电振子的顶点温度Tp的平均值的恒定温度。求出由顶点温度Tp与设定温度Tov之间的温度差引起的恒温型压电振荡器的频率温度特性的频率偏差。根据由多个恒温型压电振荡器的频率温度特性数据得到的频率温度特性补偿量近似式3，对该频率偏差进行补偿。即，构成了发挥如下功能的恒温型压电振荡器：使频率电压控制电路7生成频率补偿用的电容，利用其电容值对所述频率偏差进行补偿。
只需将温度控制部的设定温度Tov设定为恒定值并输入压电振子的顶点温度Tp和设定温度Tov，运算电路6就会使补偿电压产生电路7a产生补偿电极电压，利用该电压生成频率补偿用的电容，对由温度差(Tp-Tov)引起的频率温度特性的频率偏差进行补偿，所以，能够使调整工序自动化，省去了各个温度控制部的调整，具有大幅削减工时的效果。
并且，在压电振子Y1中使用了SC切石英振子，由此，在产生了制造时的安装中的应力(变形)的偏差、由温度变化引起的变形、由时间变化引起的变形的变化等的情况下，与其他切取方式的石英振子相比，具有频率变化小的效果。
图11是示出表示逆温度特性补偿量近似式4的一次函数、三次函数、五次函数的式子。其中，x表示SC切石英振子的顶点温度Tp与恒温槽的设定温度Tov之间的温度差，y表示频率温度特性的频率偏差补偿量。
通过利用一次多项式对频率温度特性补偿量近似式3进行近似，由此，具有如下效果：能够满足恒温型压电振荡器的频率温度特性，同时能够简化补偿电压产生电路的结构，并且，能够大幅削减温度控制部的调整工时。
并且，通过利用三次多项式对频率温度特性补偿量近似式3进行近似，由此，与使用一次多项式的情况相比，补偿电压产生电路的结构变得复杂，但是，具有如下效果：能够进一步改善恒温型压电振荡器的频率温度特性，并且，能够大幅削减温度控制部的调整工时。
并且，通过利用五次多项式对频率温度特性补偿量近似式进行近似，由此，补偿电压产生电路的结构变得复杂，但是，具有如下效果：能够大幅改善恒温型压电振荡器的频率温度特性，并且，能够大幅削减温度控制部的调整工时。
本发明的制造方法是上述恒温型压电振荡器的制造方法，该制造方法具有以下工序：
测定压电振子Y1的顶点温度Tp的压电振子测定工序；设定温度控制部8的设定温度Tov的温度控制部调整工序；求出根据频率温度特性补偿量近似式3生成的逆温度特性补偿量近似式4的各个系数的工序；经由接口电路5将该各个系数输入到运算电路6的工序；根据来自运算电路6的信号使补偿电压产生电路7a生成补偿电压的工序；通过该电压使电压可变电容电路7b生成电容的工序；以及根据该电容的电容值对恒温型压电振荡器的频率进行调整的工序。
预先测定使温度控制部8的设定温度Tov恒定的多个恒温型压电振荡器1的频率温度特性数据，求出高温Th下的频率偏差dF/F|Th与低温Tl下的频率偏差dF/F|Tl之差(dF/F|Th-dF/F|Tl)和(Tp-Tov)之间的关系式、即频率温度特性补偿量近似式3，求出该关系式的逆特性的逆温度特性补偿量近似式4。
测定压电振子Y1的顶点温度Tp，设定温度控制部8的设定温度Tov，输入该数据Tp、Tov，求出逆温度特性补偿量近似式4的各个系数，将该各个系数存储到运算电路的存储器中。运算电路6根据存储在存储器中的各个系数，使频率电压控制电路7产生补偿电压，根据该电压生成对频率进行补偿的电容。这样，如果求出了频率温度特性补偿量近似式3，则只需输入Tp和Tov，就能完成恒温型压电振荡器的调整，所以是能够大幅削减调整工时的制造方法。
另外，以上只是例示地说明了SC切石英振子，在具有其他切角的石英振子中也能够实施本发明。

Claims (3)

1.一种恒温型压电振荡器，该恒温型压电振荡器具有：压电振子；对所述压电振子进行激励的振荡电路；通过电压对振荡频率进行控制的频率电压控制电路；使所述压电振子的温度保持恒定的温度控制部；以及对所输入的信息进行处理而向所述频率电压控制电路提供信号的运算电路，该恒温型压电振荡器的特征在于，
所述温度控制部具有：感测温度的感温元件；对所述压电振子进行加热的发热体；以及根据所述感温元件的温度信号对所述发热体的温度进行控制的温度控制电路，
所述频率电压控制电路具有：电容值能够随电压而改变的电压可变电容电路；以及补偿电压产生电路，
所述运算电路根据对由所述压电振子的零温度系数温度Tp与所述温度控制部的设定温度Tov之间的温度差引起的频率偏差进行补偿的频率温度特性补偿量近似式，使所述补偿电压产生电路生成对所述频率偏差进行补偿的电压，将该电压施加给所述电压可变电容电路，对频率进行补偿，其中，所述频率温度特性补偿量近似式是通过预先测定将所述温度控制部的设定温度设为恒定的多个所述恒温型压电振荡器的频率温度特性数据而求出的、高温下的频率偏差与低温下的频率偏差之差和温度差(Tp-Tov)之间的关系式，
所述频率温度特性补偿量近似式利用对于温度差(Tp-Tov)的一次多项式、三次多项式或五次多项式进行近似。
2.根据权利要求1所述的恒温型压电振荡器，其特征在于，
所述压电振子是石英振子。
3.一种恒温型压电振荡器的制造方法，该恒温型压电振荡器是权利要求1或2所述的恒温型压电振荡器，该制造方法的特征在于，具有以下工序：
测定所述压电振子的顶点温度Tp的压电振子测定工序；
设定所述温度控制部的设定温度Tov的温度控制部调整工序；
求出根据所述频率温度特性补偿量近似式生成的逆温度特性补偿量近似式y的各个系数的工序，其中，所述频率温度特性补偿量近似式是通过预先测定将所述温度控制部的设定温度设为恒定的多个所述恒温型压电振荡器的频率温度特性数据而求出的、高温下的频率偏差与低温下的频率偏差之差和温度差(Tp-Tov)之间的关系式；
经由接口电路将该各个系数输入到所述运算电路的工序；
根据来自所述运算电路的信号使所述补偿电压产生电路生成补偿电压的工序；以及
对所述恒温型压电振荡器的频率进行调整的工序，
所述频率温度特性补偿量近似式利用对于温度差(Tp-Tov)的一次多项式、三次多项式或五次多项式进行近似。
CN201110070549.4A 2010-03-24 2011-03-23 恒温型压电振荡器及其制造方法 Active CN102201787B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010067497A JP5515921B2 (ja) 2010-03-24 2010-03-24 恒温型圧電発振器の製造方法
JP2010-067497 2010-03-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102201787A CN102201787A (zh) 2011-09-28
CN102201787B true CN102201787B (zh) 2015-01-14

Family

ID=44655721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110070549.4A Active CN102201787B (zh) 2010-03-24 2011-03-23 恒温型压电振荡器及其制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US8482356B2 (zh)
JP (1) JP5515921B2 (zh)
CN (1) CN102201787B (zh)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5515921B2 (ja) * 2010-03-24 2014-06-11 セイコーエプソン株式会社 恒温型圧電発振器の製造方法
JP5966577B2 (ja) * 2012-05-08 2016-08-10 セイコーエプソン株式会社 温度補償回路、回路装置、電子機器及び調整方法
JP6123979B2 (ja) * 2012-05-23 2017-05-10 セイコーエプソン株式会社 発振装置及び電子機器
JP6060011B2 (ja) * 2013-03-12 2017-01-11 京セラクリスタルデバイス株式会社 発振器
JP2014197751A (ja) 2013-03-29 2014-10-16 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器及び移動体
JP6350793B2 (ja) * 2013-12-25 2018-07-04 セイコーエプソン株式会社 発振回路、発振器、電子機器、移動体及び発振器の製造方法
JP6177155B2 (ja) * 2014-02-10 2017-08-09 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 発振回路および周波数シンセサイザ
CN104506140A (zh) * 2014-11-04 2015-04-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 恒温晶体振荡器高精度频率控制装置及其控制方法
JP2016144128A (ja) * 2015-02-04 2016-08-08 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器及び移動体
JP2017139682A (ja) * 2016-02-05 2017-08-10 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動片の製造方法、発振器、電子機器、移動体、および基地局
US10149193B2 (en) 2016-06-15 2018-12-04 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for dynamically managing network resources
US10284730B2 (en) 2016-11-01 2019-05-07 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for adaptive charging and performance in a software defined network
US10454836B2 (en) 2016-11-01 2019-10-22 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for dynamically adapting a software defined network
US10505870B2 (en) 2016-11-07 2019-12-10 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for a responsive software defined network
US10469376B2 (en) 2016-11-15 2019-11-05 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for dynamic network routing in a software defined network
KR102610822B1 (ko) * 2016-11-30 2023-12-06 삼성전자주식회사 오실레이터를 제어하기 위한 회로 및 이를 포함하는 장치
US10039006B2 (en) 2016-12-05 2018-07-31 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and system providing local data breakout within mobility networks
US10264075B2 (en) * 2017-02-27 2019-04-16 At&T Intellectual Property I, L.P. Methods, systems, and devices for multiplexing service information from sensor data
US10469286B2 (en) 2017-03-06 2019-11-05 At&T Intellectual Property I, L.P. Methods, systems, and devices for managing client devices using a virtual anchor manager
US10819606B2 (en) 2017-04-27 2020-10-27 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for selecting processing paths in a converged network
US10673751B2 (en) 2017-04-27 2020-06-02 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for enhancing services in a software defined network
US10749796B2 (en) 2017-04-27 2020-08-18 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for selecting processing paths in a software defined network
US10212289B2 (en) 2017-04-27 2019-02-19 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for managing resources in a software defined network
US10382903B2 (en) 2017-05-09 2019-08-13 At&T Intellectual Property I, L.P. Multi-slicing orchestration system and method for service and/or content delivery
US10257668B2 (en) 2017-05-09 2019-04-09 At&T Intellectual Property I, L.P. Dynamic network slice-switching and handover system and method
US10070344B1 (en) 2017-07-25 2018-09-04 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and system for managing utilization of slices in a virtual network function environment
US10425084B2 (en) * 2017-10-03 2019-09-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Oven controlled MEMS oscillator and system and method for calibrating the same
US10104548B1 (en) 2017-12-18 2018-10-16 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for dynamic instantiation of virtual service slices for autonomous machines
CN110336535A (zh) * 2019-06-12 2019-10-15 Oppo广东移动通信有限公司 一种晶体振荡器校准方法、装置、终端设备及存储介质
WO2021186790A1 (ja) * 2020-03-19 2021-09-23 株式会社村田製作所 水晶振動素子、水晶振動子及び水晶発振器
CN111490781B (zh) * 2020-04-22 2023-05-26 中国科学院国家授时中心 一种基于温度变化差驾驭压控晶振的时间保持方法
CN111884589B (zh) * 2020-08-26 2021-11-05 硅谷数模(苏州)半导体有限公司 频率源的温度补偿参数确定方法和装置
CN113285671B (zh) * 2021-05-14 2023-08-22 广东虹勤通讯技术有限公司 数字晶体振荡器频率-温度补偿曲线校准的方法及装置
CN114035024B (zh) * 2021-10-26 2023-11-14 深圳市兴威帆电子技术有限公司 一种实时时钟芯片的测试系统及其方法
CN114594807B (zh) * 2022-03-07 2023-02-28 黄山奥仪电器有限公司 一种基于vti的恒温控制系统
CN115001483B (zh) * 2022-07-15 2022-10-28 深圳市英特瑞半导体科技有限公司 自适应温度变化时钟模块及自适应温度变化方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1663111A (zh) * 2002-08-28 2005-08-31 旭化成微系统株式会社 近似n次函数发生装置和温度补偿晶体振荡电路
CN1829076A (zh) * 2006-03-28 2006-09-06 青岛硅盛微电子有限公司 高精度温度补偿晶体振荡器
CN101027839A (zh) * 2004-07-15 2007-08-29 C－Mac石英晶体有限公司 温度补偿式恒温控制晶体振荡器
CN101361007A (zh) * 2006-07-21 2009-02-04 三菱电机株式会社 调制信号发生电路、发送接收模块、以及雷达装置
CN101479943A (zh) * 2006-06-28 2009-07-08 Cts公司 温度补偿恒温箱控制的振荡器的装置和方法
US7595701B2 (en) * 2006-03-14 2009-09-29 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Crystal oscillator

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2007A (en) * 1841-03-16 Improvement in the mode of harvesting grain
JPS6355614A (ja) 1986-08-27 1988-03-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 情報処理装置タイマ管理方式
JPS6355614U (zh) * 1986-09-29 1988-04-14
JPS6482809A (en) * 1987-09-25 1989-03-28 Kinseki Ltd Digital temperature compensated crystal oscillator
JPH01248806A (ja) * 1988-03-30 1989-10-04 Nec Corp 恒温槽型圧電発振装置
JPH0296406A (ja) * 1988-09-30 1990-04-09 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 温度補償水晶発振器
GB2233513A (en) * 1989-06-09 1991-01-09 Philips Electronic Associated Oscillators
JP3272633B2 (ja) 1997-04-30 2002-04-08 キンセキ株式会社 恒温槽型圧電発振器
JP2005124022A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 関数発生回路
US7466209B2 (en) * 2007-01-05 2008-12-16 Sirf Technology, Inc. System and method for providing temperature correction in a crystal oscillator
JP2009200888A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Seiko Instruments Inc Ｍｅｍｓ発振器
JP5515921B2 (ja) * 2010-03-24 2014-06-11 セイコーエプソン株式会社 恒温型圧電発振器の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1663111A (zh) * 2002-08-28 2005-08-31 旭化成微系统株式会社 近似n次函数发生装置和温度补偿晶体振荡电路
CN101027839A (zh) * 2004-07-15 2007-08-29 C－Mac石英晶体有限公司 温度补偿式恒温控制晶体振荡器
US7595701B2 (en) * 2006-03-14 2009-09-29 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Crystal oscillator
CN1829076A (zh) * 2006-03-28 2006-09-06 青岛硅盛微电子有限公司 高精度温度补偿晶体振荡器
CN101479943A (zh) * 2006-06-28 2009-07-08 Cts公司 温度补偿恒温箱控制的振荡器的装置和方法
CN101361007A (zh) * 2006-07-21 2009-02-04 三菱电机株式会社 调制信号发生电路、发送接收模块、以及雷达装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20110234328A1 (en) 2011-09-29
JP5515921B2 (ja) 2014-06-11
US20140070892A1 (en) 2014-03-13
CN102201787A (zh) 2011-09-28
US9007134B2 (en) 2015-04-14
US8482356B2 (en) 2013-07-09
JP2011205166A (ja) 2011-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102201787B (zh) 恒温型压电振荡器及其制造方法
CN103684255B (zh) 内置晶体的温度补偿晶体振荡器的补偿校准判断控制方法
CN101027839B (zh) 温度补偿式恒温控制晶体振荡器
JP2001267847A (ja) 温度補償型水晶発振器及び水晶発振器の温度補償方法
CN106248296A (zh) 压力变送器的多变元、变温标定方法
CN207182129U (zh) 船用光纤陀螺仪温度控制箱
CN106059497A (zh) 温度补偿晶体振荡器的设计与其补偿电压产生及修调方法
CN116106605A (zh) 一种考虑温度变化的电能表参数补偿方法、介质及系统
CN104467816A (zh) 一种晶体振荡器的温度补偿系统
CN101754570A (zh) 一种射频传输中实现阻抗匹配的方法和一种阻抗匹配装置
CN107276582A (zh) 一种基于模拟电路的温度补偿晶体振荡器
CN203119873U (zh) 原子频标温度补偿系统及原子频标
CN103064447B (zh) 基于窄域论的激光器pid温控参数近似三维整定方法
CN115904000A (zh) 基于正交最小二乘法曲线拟合的实时钟晶振补偿方法及系统
CN109633205A (zh) 一种石英谐振加速度计温度补偿方法
CN202841053U (zh) 一种智能补偿的晶体振荡器
CN116067529A (zh) 一种改善谐振式压力传感器温度特性的方法
CN111207862B (zh) 一种应用于桥梁超载与侧翻预警的高精度压力测量方法
CN108227468A (zh) 一种电能表日计时误差校准方法
CN112782425A (zh) 一种激光捷联惯组的加速度测量通道温度补偿方法及系统
CN111092362B (zh) 基于温度自感知柔性薄膜加热器的激光稳频方法与装置
CN201869160U (zh) 高精度软同步数字补偿晶振
CN201584960U (zh) 声表面波频率器件的温度补偿系统
Kalinin Calibration of non-contact temperature-compensated SAW resonant torque sensors
CN105258677A (zh) 一种高精度倾角仪及智能温补系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant