CN104076840A

CN104076840A - 温度控制装置

Info

Publication number: CN104076840A
Application number: CN201410120553.0A
Authority: CN
Inventors: 赤池和男; 古幡司
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2014-10-01
Also published as: TW201437781A; JP2014191808A; US20140297056A1

Abstract

本发明提供一种温度控制装置。温度控制装置通过加热器控制被加热体的温度，温度检测部检测所述被加热体的温度，差分运算部求出所述温度检测值与温度设定值的差分值，调节部进行用以使所述差分值成为零的操作量的运算。比较部对利用差分运算部求出的差分值与规定的阈值进行比较，在差分值超过阈值时输出第1信号，异常检测部在输出第1信号超过规定的设定时间时，输出作为异常检测信号的第2信号。供电停止部在输出有第2信号时，停止对加热器的供电，所述加热器基于利用调节部所得的操作量而被控制供电量。本发明可高精度地且容易地设定与未适当地进行温度控制的状态对应的阈值。

Description

温度控制装置

技术领域

本发明涉及一种将通过加热器（heater）加热的被加热体的温度控制为目标温度的温度控制装置，且涉及在温度控制产生异常时停止对加热器的供电的技术领域。

背景技术

存在通过加热器将电子零件加热至固定的温度来谋求电子零件的特性的稳定化的情况，作为其一例，可列举所谓的带有烘箱（oven）的晶体振荡器（恒温晶体振荡器，Oven Controlled Crystal Oscillator，OCXO）。晶体振子的频率根据温度而变动，因此在对输出频率要求高稳定度的情况下，使用所述类型（type）的晶体振荡器。

在恒温晶体振荡器中，为了预防因电路或加热器的不良情况等导致无法进行适当的温度控制的情况而必须防止加热器过热。因此，例如设置有模拟电路（analog circuit），该模拟电路在利用热敏电阻（thermistor）所得的温度检测值成为与异常值对应的阈值时，停止对加热器的供电。

此外，如果所述阈值过于偏离通常使用的温度范围，则温度控制的异常检测会延迟，另一方面，如果所述阈值过于接近通常的温度范围，则会难以区别是温度控制环路（control loop）产生异常，还是突发性的温度变化。而且恒温晶体振荡器根据机型的不同，而框体的大小或电子零件的配置布局（layout）不同，因此必须针对每种机型来设定判定温度检测值为异常的阈值。进而，也加上异常检测电路为模拟电路的情况，从而在制造厂商（maker）侧在初始的调整时高精度地调整所述阈值的作业烦杂、困难。

在专利文献1中，记载有如下电路：利用热敏电阻检测电子照相装置的热定影部的附近的温度，在温度检测值相当于异常高温时强制性地停止对加热器的通电。然而，所述异常检测方式无法解决所述问题。

在专利文献2中，记载有如下电路：利用温度比较部求出温度传感器（sensor）的温度检测值与温度基准值的误差值，并利用模数转换(Analog/Digital，A/D)将该误差值数字化，以使转换为数字信号的误差值成为零（zero）的方式进行比例积分微分（proportion-integral-derivative，PID）控制。然而，在专利文献2中，关于检测温度控制部的异常的技术未有记载。

在专利文献3中，记载有利用晶体振子而作为数字值进行温度检测，但未限定关于其应用的揭示。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开平8-262923号公报（段落0009）

[专利文献2]日本专利特开2004-88776号公报（权利要求5）

[专利文献3]日本专利特开2012-170050号公报（段落0024）

发明内容

本发明是在所述情况下完成的，其目的在于提供一种温度控制装置，所述温度控制装置可高精度地且容易地设定阈值，所述阈值对应未适当地进行温度控制的状态。

本发明的温度控制装置将通过加热器加热的被加热体的温度控制为目标温度，其特征在于包括：

温度检测部，检测所述被加热体的温度；

差分运算部，求出利用所述温度检测部检测的温度检测值与对应于目标温度的温度设定值的差分值；

调节部，进行用以使利用所述差分运算部运算出的差分值成为零的操作量的运算；

比较部，对利用所述差分运算部求出的差分值、与为了检测温度控制的异常而预先设定的阈值进行比较，在差分值超过阈值时输出第1信号；

异常检测部，在输出所述第1信号超过预先设定的设定时间时，输出作为异常检测信号的第2信号；及

供电停止部，在输出有所述第2信号时停止对所述加热器的供电；且

所述加热器基于利用所述调节部所得的操作量而被控制供电量。

上述的温度控制装置也可具备下述特征。

（a）所述被加热体是电子零件。

（b）所述调节部相对于所述差分值而利用比例积分（proportion-integral，PI）运算而运算操作量。

（c）所述差分运算部输出差分值作为数字信号，所述温度设定值及所述差分值为数字信号，所述比较部对作为数字信号的阈值与所述差分值进行比较。

（d）在（c）中，所述温度检测部包括：第1晶体振子，在晶体片设置第1电极而构成；第2晶体振子，在晶体片设置第2电极而构成；第1振荡电路及第2振荡电路，分别连接于这些第1晶体振子及第2晶体振子；频率差检测部，当将第1振荡电路的振荡频率设为f1、将基准温度下的第1振荡电路的振荡频率设为f1r、将第2振荡电路的振荡频率设为f2、将基准温度下的第2振荡电路的振荡频率设为f2r时，求出对应于f1和f1r的差分的值、与对应于f2和f2r的差分的值的差分值所对应的值作为温度检测值；所述频率差检测部包括：脉冲（pulse）产生部，产生与所述f1和f2的差分对应的频率的脉冲；直接数字频率合成器（Direct Digital Synthesizer，DDS）电路部，以与输入的直流电压的大小对应的频率，输出随着时间而信号值反复增加、减少的频率信号；锁存（latch）电路，通过利用所述脉冲产生部产生的脉冲来锁存从所述直接数字频率合成器电路部输出的频率信号；环路滤波器（loop filter），将利用所述锁存电路锁存的信号值积分，并输出其积分值作为与所述差分值对应的值；及加法运算部，提取该环路滤波器的输出、与对应于f1r和f2r的差分的值的差分，并将所述差分作为向所述直接数字频率合成器电路部的输入值；且通过所述加热器加热的被加热体为晶体振子。

[发明的效果]

根据本发明，在将通过加热器加热的被加热体的温度控制为设定温度的温度控制装置中，进行用以使温度检测值与温度设定值的差分值成为零的操作量的运算，并基于该运算结果来决定对加热器的供电量。因此，着眼于所述差分值在通常时为零左右的值，但在未适当地进行温度控制时具有较通常时大的值这一情况，在该值超过阈值设定时间时判断为温度控制存在异常，而停止加热器的供电。因此，可高精度地且容易地设定阈值，所述阈值对应未适当地进行温度控制的状态对应。

附图说明

图1是本发明的实施方式的温度控制装置的框图（block diagram）。

图2是设置于所述温度控制装置的频率差检测部的框图。

图3（a）、图3（b）、图3（c）、图3（d）是所述频率差检测部的输入输出波形的说明图。

图4（a）、图4（b）、图4（c）是示意性地表示在所述频率差检测部的包含直接数字频率合成器电路部的环路中未锁定（lock）的状态的各部的波形图。

图5（a）、图5（b）、图5（c）是示意性地表示在包含所述直接数字频率合成器电路部的环路中锁定的状态的各部的波形图。

图6（a）、图6（b）是关于与所述实施方式对应的实际的装置中的所述环路的各部的波形图。

图7是表示频率差检测部的数字输出值与温度的关系的特性图。

图8（a）、图8（b）、图8（c）、图8（d）是停止从温度控制装置对加热器的供电的动作的时序图（time chart）。

图9是具备本发明的温度控制装置的振荡装置的框图。

附图标记：

1：第1振荡电路

2：第2振荡电路

3：频率差检测部

5：加热器

6、622：加法运算器

8：控制部

10：第1晶体振子

11、12、21、22：电极

20：第2晶体振子

31：触发器电路

32：单触发电路

33：锁存电路

34：环路滤波器

35、63：加法运算部

36、201：直接数字频率合成器电路部

37：平均电路

60：加热器控制电路

61：P调节部

62：I调节部

64：选择器

65：脉宽调制内插部

66：低通滤波器

70：加热器异常检测电路

71：绝对值转换部

72：数字比较器

73：计时器

100：电压控制振荡器

200：控制电路部

202：电荷泵

204：分频器

205：相位比较部

206：环路滤波器

621：乘法运算器

623：锁定部

K1：比例增益

K2：积分增益

Xb：晶体片

f1、f2：频率

t0、t1、t2：时刻

*a：信号

Δfr：差分

具体实施方式

图1是表示本发明的实施方式的温度控制装置的整体的框图。该温度控制装置具备如下功能，即调节对加热器5的供电量，该加热器5是用以调整设置于晶体振荡器（OCXO）内的作为被加热体的晶体振子10、晶体振子20所处的环境的温度。

该晶体振荡器具备第1晶体振子10及第2晶体振子20，这些第1晶体振子10及第2晶体振子20使用共用的晶体片Xb而构成。例如将短条状的晶体片Xb沿长度方向分割为两部分，在各分割区域（振动区域）的正背两表面设置激励用的电极。因此，通过其中一分割区域与一对电极11、电极12来构成第1晶体振子10，且通过另一分割区域与一对电极21、电极22来构成第2晶体振子20。因此，可说第1晶体振子10及第2晶体振子20热性结合。

在第1晶体振子10及第2晶体振子20分别连接有第1振荡电路1及第2振荡电路2。这些振荡电路1、振荡电路2的输出的任一者，例如可为晶体振子10、晶体振子20的谐波（overtone）（高次谐波（higherharmonic wave）），也可为基波（fundamental wave）。在获得谐波的输出的情况下，例如也可在包含晶体振子与放大器的振荡环路内设置谐波的调谐电路（tuned circuit），并使振荡环路以谐波振荡。或者也可对于振荡环路，使其以基波振荡，在振荡级的后级、例如在作为考毕兹电路（Colpitts circuit）的一部分的放大器的后级设置C类放大器（class Camplifier），通过该C类放大器使基波畸变，并且在C类放大器的后级设置调谐为谐波的调谐电路，结果为从振荡电路1、振荡电路2均可输出例如三次谐波的振荡频率。

此处，出于方便，设为从第1振荡电路1输出频率f1的频率信号，从第2振荡电路2输出频率f2的频率信号，则频率f1的频率信号作为本晶体振荡器的振荡输出而输出至外部。图1中，3为频率差检测部，概略性地来说，该频率差检测部3是用以提取f1和f2的差分与Δfr的差分即f2－f1－Δfr的电路部。Δfr为基准温度例如25℃时的f1（f1r）与f2（f2r）的差分。如果列举f1与f2的差分的一例，则例如为数MHz。本发明是通过利用频率差检测部3计算ΔF而成立，ΔF是对应于f1和f2的差分的值、与对应于基准温度例如25℃时的f1和f2的差分的值的差分。在该实施方式的情况下，更详细来说，利用频率差检测部3所得的值为{（f2－f1）/f1}－{（f2r－f1r）/f1r}。

图2表示频率差检测部3的具体例。31为触发器电路（flip-flopcircuit）（F/F电路），对该触发器电路31的一输入端输入来自第1振荡电路1的频率f1的频率信号，且对另一输入端从第2振荡电路2输入频率f2的频率信号，通过来自第1振荡电路1的频率f1的频率信号而锁存来自第2振荡电路2的频率f2的频率信号。以下，为了避免记载的冗长，f1、f2视为表示频率或频率信号本身。从触发器电路31输出具有对应于f1与f2的频率差的值即（f2－f1）/f1的频率的信号。

在触发器电路31的后级设置有单触发（one-shot）电路32，在单触发电路32中，在从触发器电路31所得的脉冲信号的上升中输出单触发的脉冲。图3（a）、图3（b）、图3（c）、图3（d）是表示此前的一系列信号的时序图。单触发电路32相当于设置于本例的频率差检测部3的脉冲产生部。

在单触发电路32的后级设置有锁相环路（Phase Locked Loop，PLL），该锁相环路包含锁存电路33、具有积分功能的环路滤波器34、加法运算部35及直接数字频率合成器（Direct Digital Synthesizer）电路部36。锁存电路33是用以通过从单触发电路32输出的脉冲来锁存从直接数字频率合成器电路部36输出的锯齿波的电路，锁存电路33的输出为输出所述脉冲的时序（timing）下的所述锯齿波的信号电平（level）。环路滤波器34将作为该信号电平的直流电压积分，加法运算部35使该直流电压与对应于Δfr（基准温度例如25℃时的f1与f2的差分）的直流电压相加。与Δfr对应的直流电压的数据（data）被储存在未图示的存储器（memory）中。

在该例中，加法运算部35的符号，在与Δfr对应的直流电压的输入侧为“+”，且在环路滤波器34的输出电压的输入侧成为“-”。对直接数字频率合成器电路部36，输入从利用加法运算部35运算的直流电压、即从与Δfr对应的直流电压减去环路滤波器34的输出电压所得的电压，且输出与该电压值对应的频率的锯齿波。为了容易理解锁相环路的动作，而于图4中极其示意性地表示各部的输出的情况，且预先以可直观性地把握的方式进行极其示意性的说明。在装置启动时，与Δfr对应的直流电压通过加法运算部35而输入至直接数字频率合成器电路部36，例如当设为Δfr为5MHz时，从直接数字频率合成器电路部36输出与该频率对应的频率的锯齿波。

所述锯齿波通过锁存电路33而以与（f2－f1）对应的频率的脉冲被锁存，但当（f2－f1）例如为6MHz时，由于锁存用的脉冲的周期短于锯齿波，因此锯齿波的锁存点（latch point）如图4（a）所示缓缓下降，锁存电路33的输出及环路滤波器34的输出，如图4（b）、图4（c）所示般向一侧缓缓下降。由于加法运算部35中的环路滤波器34的输出侧的符号为“-”，所以从加法运算部35输入至直接数字频率合成器电路部36的直流电压上升。因此从直接数字频率合成器电路部36输出的锯齿波的频率变高，在对直接数字频率合成器电路部36输入有与6MHz对应的直流电压时，锯齿波的频率成为6MHz，如图5（a）、图5（b）、图5（c）所示，锁相环路被锁定。这时从环路滤波器34输出的直流电压，成为与Δfr－（f2－f1）＝-1MHz对应的值。即，可说环路滤波器34的积分值相当于锯齿波从5MHz变化为6MHz时的1MHz的变化量的积分值。

与该例相反地，在Δfr为6MHz、（f2－f1）为5MHz的情况下，由于锁存用的脉冲的周期长于锯齿波，因此，图4（a）所示的锁存点缓缓变高，伴随于此，锁存电路33的输出及环路滤波器34的输出也上升。因此，在加法运算部35中减去的值变大，所以锯齿波的频率缓缓下降，在最终成为与（f2－f1）相同的5MHz时锁相环路被锁定。这时，从环路滤波器34输出的直流电压成为与Δfr－（f2－f1）＝1MHz对应的值。此外，图6为实测数据，在该例中于时刻t0锁相环路锁定。

此外，实际上，频率差检测部3的输出、即图2所示的平均电路（averaging circuit）37的输出，为将{（f2－f1）/f1}－{（f2r－f1r）/f1r}的值以34位（bit）的数字值表示的值。当将从-50℃左右至100℃左右为止的该值的集合设为（f1－f1r）/f1＝OSC1（单位为ppm或ppb）、（f2－f2r）/f2r＝OSC2（单位为ppm或ppb）时，相对于温度的变化成为与OSC2－OSC1实质上相同的曲线（curve）。因此，频率差检测部3的输出可视为OSC2－OSC1＝温度数据。

另外，在触发器电路31中利用f1锁存f2的动作为非同步，因此也存在产生亚稳态（metastable）（为如下状态，即当在时脉（clock）的边缘（edge）锁存输入数据时，在锁存的边缘的前后固定时间必须保持输入数据，但时脉与输入数据几乎是同时变化，因此输出变得不稳定）等不稳定区间的可能性，也存在环路滤波器34的输出中包含瞬间误差的可能性。因此，在环路滤波器34的输出侧，设置求出预先设定的时间中的输入值的移动平均值的平均电路37，从而即使产生所述瞬间误差也可加以消除。通过设置平均电路37，而最终可高精度地获取变动温度量的频率偏差信息，但也可为未设置平均电路37的构成。

图7表示频率差检测部3的输出与温度的关系，可知该输出相对于温度存在直线关系。因此，可使频率差检测部3的输出值对应于晶体振子10、晶体振子20所处的温度的检测值。

返回至图1进行说明，在频率差检测部3的后级设置加法运算器（差分运算部）6，提取频率差检测部3的输出与温度设定值的差分值（均为数字信号）。温度设定值是对应于晶体振子10、晶体振子20的目标温度来决定的，且通过下述的控制部8来设定。温度设定值优选对应于从用以获得晶体振荡器的输出的第1晶体振子10获得的OSC1的值不易因温度变化而变动的目标温度来设定。在本例的温度控制装置中，目标温度例如为50℃。

在加法运算器6的后级，具备P调节部61与I调节部62，这些调节部是进行为了使利用所述加法运算器6运算所得的差分值成为零而调节对加热器5的供电量的操作量的运算的调节部。

P调节部61是为了获得与差分值的大小成正比的操作量而使该差分值乘以比例增益（gain）K1的乘法运算器。比例增益K1被设定为负值以获得抵消差分值的操作量。

I调节部62是用以获得与差分值的时间积分值成正比的操作量的积分电路，包括：乘法运算器621，使所述差分值乘以积分增益K2；加法运算器622，获取后级的锁存部623的输出，并与所述乘法运算器621的输出相加；及锁存部623，为了锁存前一个加法运算器622的输出，且与当前的乘法运算器621的输出相加，而将所锁存的值输出至加法运算器622，并且输出所锁存的值作为操作量。与P调节部61的情况同样地，积分增益K2被设定为负值。

P调节部61、I调节部62的输出利用加法运算部63相加，并经过下述的选择器（selector）64而输入至脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）内插部65。脉宽调制内插部65进行以固定时间的脉冲信号表现14位的数字信号（从-2¹³至+2¹³为止的2的补数）的转换。例如在最小H脉冲宽度为10nsec的情况下，将2¹⁴×10^-9＝16.384msec设为固定时间，而表现该期间的脉冲数数字信号。具体来说以如下方式表现。在14位的数字值为零时，16.384msec期间的H脉冲数为2¹³个。在14位的数字值为-2¹³时，16.384msec期间的H脉冲数为零个。在14位的数字值为2¹³－1时，16.384msec期间的H脉冲数为2¹⁴－1个。

在脉宽调制内插部65的后级，设置有低通滤波器（lowpass filter，LPF）66，将来自脉宽调制内插部65的输出平均化而输出与该输出即脉冲数对应的直流电压。即，在该例中，脉宽调制内插部65及低通滤波器66用来将数字值转换为模拟值，也可使用数字/模拟转换器来代替使用脉宽调制内插部65及低通滤波器66。

在低通滤波器66的后级，设置有相当于加热部的加热器5。该加热器5可通过低通滤波器66的输出而被供电，并根据其供电量来控制发热温度，从而控制晶体振子10、晶体振子20的温度。例如加热器5包括：晶体管，在基极连接有低通滤波器66的输出端，并且被从未图示的电源部对集电极供给电压；及电阻，连接于该晶体管的发射极与接地之间。供给至晶体管的基极的电压、与晶体管的消耗电力及电阻的消耗电力的合计电力的关系成为直线关系，因此，可基于利用P调节部61、I调节部62获得的操作量，而直线性地控制加热器5的发热温度。在该例中，晶体管也成为加热器5的一部分，晶体振子10、晶体振子20与加热器5被收纳在共用的框体内。

具备所述构成的温度控制装置，具备在判断为温度控制存在异常的情况下停止对加热器5的供电的功能。以下对该功能的构成进行说明。

关于所述功能，温度控制装置包括：绝对值转换部71，将加法运算器6的输出转换为绝对值；数字比较器（digital comparator）72，将利用绝对值转换部71所得的差分值的绝对值与预先设定的阈值进行比较；计时器（timer）73，判断所述绝对值成为超过阈值的状态的时间是否为预先设定的设定时间内；选择器64，基于数字比较器72的判断结果而进行对加热器5的供电的供断；及控制部8，对这些各机器6、72、73输出设定信号。

绝对值转换部71获取输入至P调节部61、I调节部62的加法运算器6的输出（差分值）并转换为绝对值，且输出至后级的数字比较器72。在利用频率差检测部3检测的温度检测值与温度设定值一致的情况下，绝对值转换部71的输出成为零。

数字比较器72对从绝对值转换部71获取的差分值的绝对值、与通过控制部8设定的数字信号即阈值进行比较，在所述绝对值超过阈值的情况下，将表示该情况的信号（第1信号）输出至计时器73。例如数字比较器72在所述绝对值未超过阈值的情况下向计时器73输出“0”，在超过阈值的情况下向计时器73输出“1”。在本例的温度控制装置中，阈值例如设定为相对于目标值而在±1℃～10℃的范围内的值。在这些观点下，绝对值转换部71、数字比较器72相当于本实施方式的比较部。

计时器73对从数字比较器72输入有第1信号（表示差分值的绝对值超过阈值的信号）的状态的持续时间、与通过控制部8而设定的设定时间进行比较，在所述持续时间超过设定时间的情况下，将表示该情况的异常检测信号（第2信号）输出至选择器64。例如计时器73在所述持续时间未超过设定时间的情况下向选择器64输出“0”，在超过设定时间的情况下向选择器64输出“1”来作为异常检测信号。在本例的温度控制装置中，设定时间例如设定为10秒～600秒的范围内的值。计时器73相当于本实施方式的异常检测部。

选择器64基于计时器73的输出，而在从P调节部61及I调节部62输出的操作量、与停止对加热器5的供电的信号之间切换向脉宽调制内插部65输出的信号。停止对加热器5的供电的信号通过控制部8设定，例如输入使脉宽调制内插部65的输出为“0”的信号（在图1中记为“*a”）。

然后，选择器64在从计时器73输入有“0”时（持续时间未超过设定时间的情况），将从P调节部61及I调节部62获得的操作量输出至脉宽调制内插部65。另一方面，在输入有异常检测信号即“1”时（持续时间超过设定时间的情况），将用以停止对加热器5的供电的信号输出至脉宽调制内插部65。

在该观点下，选择器64相当于本实施方式的供电停止部。

对具备以上说明的构成的本例的温度控制装置的作用进行说明。首先，如果着眼于利用该温度控制装置进行晶体振子10、晶体振子20的温度控制的晶体振荡器，则如上所述，晶体振荡器的振荡输出相当于从第1振荡电路1输出的频率信号。而且，通过加热器5以成为目标温度的方式加热晶体振子10、晶体振子20所处的环境。第1晶体振子10及第1振荡电路1产生晶体振荡器的输出即频率信号，但也与第2晶体振子20及第2振荡电路2一同具有作为温度检测部的作用。与从这些振荡电路1、2分别获得的频率信号的频率差对应的值OSC2－OSC1（频率差检测部3的输出），如上所述般对应于温度检测值，利用加法运算器6而提取与温度设定值（例如50℃时的OSC2－OSC1的值）的差分值。

基于该差分值，利用P调节部61、I调节部62而运算操作量，并经由选择器64而供给至脉宽调制内插部65、低通滤波器66，由此转换为直流电压而调整加热器5的控制电力。操作量用来进行如下调节，即在晶体振子10、晶体振子20的温度超过目标温度（在本例中为50℃）的情况下，使供电量降低，且在晶体振子10、晶体振子20的温度低于目标温度的情况下使供电量增大。其结果为，晶体振子10、晶体振子20所处的环境的温度被维持在目标温度即50℃，因此作为振荡输出的来自第1振荡电路1的输出频率稳定。

另一方面，来自频率差检测部3的输出与温度设定值的差分值（加法运算器6的输出），利用绝对值转换部71而转换为绝对值，并利用数字比较器72监视。此处，例如由于电路或加热器5的不良情况等而导致无法进行适当的温度控制，如图8所示，加法运算器6的输出开始经时性地上升。数字比较器72在从加法运算器6输出的差分值的绝对值超过预先设定的阈值的时序（时刻t1），将表示该情况的第1信号“1”输出至计时器73。

计时器73测定从数字比较器72持续地输出第1信号的时间（持续时间），并将该时间与预先设定的设定时间进行比较，在持续时间超过设定时间的时序（时刻t2），将表示该情况的第2信号“1”输出至选择器64。选择器64在获取第2信号的时点，将输出至脉宽调制内插部65的信号从利用P调节部61、I调节部62运算出的操作量切换为控制部8的设定值（使来自脉宽调制内插部65的输出为“0”的信号）。其结果为停止对加热器5的供电。此外，在设置数字/模拟转换电路代替脉宽调制内插部65、低通滤波器66的情况下，将模拟输出设为0。

根据本实施方式的温度控制装置，有以下的效果。在将通过加热器5加热的晶体振子10、晶体振子20的温度控制为设定温度时，利用P调节部61、I调节部62来进行用以使温度检测值与温度设定值的差分值成为零的操作量的运算，并基于其运算结果而决定对加热器5的供电量。因此，着眼于所述差分值在通常时为零左右的值，但在未适当地进行温度控制时具有较通常时大的值的这一情况，在该值超过阈值，且其持续时间超过设定时间时，判断为温度控制存在异常，停止对加热器5的供电。因此，代替判断使用热敏电阻等检测出的温度是否超过阈值，而进行检测温度与温度设定值的差分值是否超过规定的阈值的判断。因此，可高精度地且容易地设定与未适当地进行温度控制的状态对应的阈值。

图9表示具备本例的温度控制装置、及通过该温度控制装置来进行晶体振子10、晶体振子20的温度控制的晶体振荡器的振荡装置的框图。在图9中，对于与图1所示者共同的构成要素，标注与该图1共同的符号。另外，图1所示的P调节部61、I调节部62、加法运算部63、选择器64、脉宽调制内插部65、低通滤波器66，在图9中总括地表示为加热器控制电路60，同样地，数字比较器72、计时器73总括地表示为加热器异常检测电路70。

如图9所示，振荡装置包括控制电路部200，该控制电路部200构成以来自第1振荡电路1的频率信号为时脉信号而动作的锁相环路，且该振荡装置构成为输出所设定的频率的频率信号的频率合成器（synthesizer）。控制电路部200利用相位比较部205，对从直接数字频率合成器电路部201输出的参考（reference）（参照用）时脉、与利用分频器204将电压控制振荡器100的输出分频而得的时脉的相位进行比较，作为其比较结果的相位差通过电荷泵（charge pump）202而模拟化。模拟化的信号输入至环路滤波器206，以使锁相环路（Phase locked loop）稳定的方式被控制。

因此，控制电路部200也可称为锁相环路部。此处，直接数字频率合成器电路部201使用从下述的第1振荡电路1输出的频率信号作为基准时脉，而被输入用以输出目标频率的信号的频率数据（数字值）。

其次，对所述实施方式的变化（variation）进行说明。调节部不限定于由P调节部61与I调节部62构成的情况，可进而设置进行微分控制的D调节部，也可代替这些比例积分微分调节部而设置作为积分电路的环路滤波器。另外，比较部具备绝对值转换部71并非为必需的条件，也可设为如下构成，即设置判断差分值是否进入包含上限值与下限值的阈值范围内的比较部，且在差分值偏离该阈值范围的情况下输出第1信号。进而，关于供电停止部的构成也不限定于由选择器64构成的情况，也可使用基于从计时器73输出的第2信号而执行开闭动作的开关（switch）电路。

进而，在所述实施方式中，对构成为将温度检测值、温度设定值或这些的差分值、与该差分值比较的阈值作为数字信号而输入输出的数字电路的情况进行了说明。然而，利用数字信号构成这些信号并非为必需的条件，当然也可使用将这些信号的一部分或全部以模拟信号输入输出的模拟电路。

另外，可通过本发明的温度控制装置进行温度控制的被加热体，并不限定于晶体振子10、晶体振子20等电子机器，例如也可为阵列波导衍射光栅（arrayed-waveguide grating，阵列波导光栅）等光学零件。

Claims

1.一种温度控制装置，将通过加热器加热的被加热体的温度控制为目标温度，其特征在于包括：

温度检测部，检测所述被加热体的温度；

差分运算部，求出利用所述温度检测部检测的温度检测值与对应于所述目标温度的温度设定值的差分值；

调节部，进行用以使利用所述差分运算部运算出的所述差分值成为零的操作量的运算；

比较部，对利用所述差分运算部求出的所述差分值、与为了检测温度控制的异常而预先设定的阈值进行比较，并在所述差分值超过所述阈值时输出第1信号；

供电停止部，在输出所述第2信号时停止对所述加热器的供电；且

2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：

所述被加热体是电子零件。

3.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：

所述调节部相对于所述差分值而利用比例积分运算来运算所述操作量。

4.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：

所述差分运算部输出所述差分值作为数字信号，

所述温度设定值及所述差分值为数字信号，且

所述比较部对作为数字信号的所述阈值与所述差分值进行比较。

5.根据权利要求4所述的温度控制装置，其特征在于，

所述温度检测部包括：

第1晶体振子，在晶体片设置第1电极而构成；

第2晶体振子，在晶体片设置第2电极而构成；

第1振荡电路及第2振荡电路，分别连接于所述第1晶体振子及第2晶体振子；及

频率差检测部，当将第1振荡电路的振荡频率设为f1、将基准温度下的第1振荡电路的振荡频率设为f1r、将第2振荡电路的振荡频率设为f2、将基准温度下的第2振荡电路的振荡频率设为f2r时，求出对应于f1和f1r的差分的值、与对应于f2和f2r的差分的值的差分值所对应的值作为温度检测值；且

所述频率差检测部包括：

脉冲产生部，产生与所述f1与所述f2的差分对应的频率的脉冲；直接数字频率合成器电路部，以与输入的直流电压的大小对应的频率输出随着时间而信号值反复增加、减少的频率信号；锁存电路，通过利用所述脉冲产生部产生的脉冲而锁存从该直接数字频率合成器电路部输出的频率信号；环路滤波器，将利用该锁存电路锁存的信号值积分，并输出其积分值作为与所述差分值对应的值；及加法运算部，提取所述环路滤波器的输出、与对应于f1r和f2r的差分的值的差分，并将所述差分作为向所述直接数字频率合成器电路部的输入值；且

通过所述加热器加热的被加热体为晶体振子。

6.根据权利要求5所述的温度控制装置，其特征在于：

所述第1晶体振子与第2晶体振子设置于共用的晶体片。

7.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：

所述加热器为晶体管，其设置有：集电极，连接于电源部；基极，被从所述温度控制装置进行供电；及发射极，经由电阻而接地。

8.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：

所述比较部在将利用所述差分运算部所求出的所述差分值转换为绝对值后，进行所述绝对值与所述阈值的比较。

9.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：

所述阈值设定为相对于温度设定值而在±10℃的范围内的值。