CN1251398C - 温度补偿型水晶振荡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度补偿型水晶振荡器，具有被配置在设有第1收容部1A和第2收容部1B的容器1的第1收容部1A内的水晶振子5，和被配置在第2收容部1B内的用于控制上述水晶振子的振荡动作的IC集成电路片8，所述的IC集成电路片8包括，和所述水晶振子5一起共同构成谐振电路的振荡电路80；用于对所述振荡电路输出的信号的频率温度特性进行平稳化的温度补偿电路81；用于对从振荡电路81输出的信号的频率进行分频的分频电路82、以及用于放大从分频电路82输出的信号的缓冲电路83。根据此结构，由于IC集成电路片具有分频电路，所以就可以采用比目标振荡频率高的谐振频率的水晶振子。

Description

温度补偿型水晶振荡器

技术领域

本发明涉及一种可以产生通信器械的标准频率信号的温度补偿型水晶振荡器。

背景技术

温度补偿型水晶振荡器是一种用于产生控制移动通信器械等的收发信息的标准频率信号的非常重要的零部件，使得即便在周围温度变化很大的环境下使用，也可以让振荡频率处于稳定。

以往，像这种用于产生控制移动通信器械等的收发信息的标准频率信号的温度补偿型水晶振荡器是由以下部件构成的，即上部和下部分别有一个收容部的近似长方体形状的容器、封装在该容器的上收容部中的水晶振子、装收在下收容部内的、用于控制上述水晶振子振荡动作的IC集成电路片、形成在上述容器底面的至少四个角处的、与上述IC集成电路片连接的外部端子电极、以及形成在上述容器侧面的、与上述IC集成电路片连接的控制端子电极。

此上收容部在其上面有一个开口，并且用金属盖密封起来。在此上收容部的内部底面上形成一个水晶振子装配用的垫片，水晶振子就与此水晶振子装配用的垫片连接在一起。

并且，封装有IC集成电路片的下收容部在其底面也有一个开口，在相邻的两个外部端子电极之间有两组互相伸向对面位置的伸出部。在此下收容部的内部底面上形成了监控电极垫片，IC集成电路片被配置成可以横跨另一组伸出部，并被倒装接合在电极垫片上。

而且，水晶振子装配用垫片和电极垫片介于弯曲孔形的导体、内部配线导体等互相连接。下收容部内的电极垫片中的被指定的电极垫片也介于内部配线导体被连接在容器下面的外部端子电极上，而其他指定的电极垫片则介于内部配线导体被连接在容器侧面的控制端子电极上。

并且，根据需要也在另一组的伸出部配置与IC集成电路片连接的电子元件。例如，作为此电子元件，例如可以是旁路电容器及负载电容器等。这些旁路电容器及负载电容器等，有时被集成到被装收在收容部中的IC集成电路片上，有时又被装置在温度补偿型水晶振荡器的外部。

装收在收容部中的IC集成电路片，如图10所示，集成了各种电路。具体地来说，可以是包括了保存为平稳水晶振荡器的频率温度特性所必须的温度补偿数据的存储单元101、检测周围温度的温度传感器102、变容二极管103、根据指定的温度补偿数据转换成指定的电压而提供给变容二极管的DA转换器(在图中是3次函数的发生电路)104、由用于控制这些动作的处理器105所构成的温度补偿控制电路106、由负载电容、振荡变换器以及反馈电阻构成的振荡电路107、由放大变换器构成的输出缓冲电路108。而封装在收容部中的水晶振子109则与振荡电路107连接。

在有这种构成的温度补偿型水晶振荡器中，为了使由装收在收容部中的水晶振子的固有频率温度特性所引起的水晶振荡器的频率温度特性能够平稳化，可以对DA转换器104的输出电压进行调整使变容二极管103的电容成分发生变化，从而得到对于周围的温度变化而处于稳定的频率的振荡输出。

但是，因为以往的温度补偿型水晶振荡器，在很小的允许误差范围内，进行小型化时，会存在以下的问题。即，在所希望的振荡频率很低(例如CDMA通信方式的标准频率仅为19.2MHz、或者更低14.4MHz、12.65MHz等)的情况下，若是为了与此对应而使用具有20MHz以下的谐振频率的水晶振子，由于振荡特性容易变得不稳定，温度补偿型水晶振荡器的小型化就会变得非常困难。

即，水晶振子的谐振频率取决于水晶基片的厚度，谐振频率越低水晶基片的厚度就越厚。所以，在使水晶振子小型化时，让水晶基片的厚度保持不变而只要减小水晶基片的形状尺寸就行。但是，由于一旦水晶基片的形状尺寸变小，在水晶基片上形成的振荡电极的面积就必然变小，水晶基片相对于振荡电极面积的厚度也就相应的变厚，所以，晶体阻抗、电容比等水晶振子的电特性就会恶化，振荡特性容易变得不稳定。

本发明鉴于上述的问题，其目的在于提供一种易于小型化，而且，即使是较低的振荡频率也可以稳定地振荡的温度补偿型水晶振荡器。

发明内容

本发明提供一种温度补偿型水晶振荡器，具有被配置在设有第1收容部和第2收容部的容器的第1收容部内的水晶振子，和被配置在第2收容部内的用于控制上述水晶振子的振荡动作的IC集成电路片，其中，所述的IC集成电路片包括，和所述水晶振子一起共同构成谐振电路的振荡电路；用于对所述振荡电路输出的信号的频率温度特性进行平稳化的温度补偿电路；用于对来自所述振荡电路的输入信号进行指定的处理后，再进行输出的输出电路，其中所述的输出电路包括，将输入信号的频率进行分频的分频电路；和串联连接在所述分频电路的输出端，用于选择所述分频电路的分频率的选择电路；以及与所述分频电路或所述选择电路串联连接，用于将输入信号放大的缓冲电路。

根据此结构，由于IC集成电路片具有选择电路，因此能够使得为与IC集成电路片的每个分频率相对应而不得不必需设置的多个输出端子(OUT端子)的必要性消失，从而IC集成电路片的小型化成为可能。由此，本发明具有对温度补偿型水晶振荡器的小型化作出贡献的技术效果。

而且，本发明的温度补偿型水晶振荡器，在所述容器的侧面，还可以设有与所述IC集成电路片相连接的用于写入决定温度补偿数据及分频率的数据的控制端子电极。

根据此结构，由于具有控制端子电极，即使在温度补偿型水晶振荡器组装之后，也可以改变分频电路的分频率。而且，由于利用为写入温度补偿数据而设置的控制端子电极来决定分频率的数据也可以被写入，因此也就不再需要另外设置用于写入决定分频率的数据的端子。因此，可以实现温度补偿型水晶振荡器的整体小型化。

附图的简要说明

图1是本发明的第1实施例所涉及的温度补偿型水晶振荡器的长边一侧的部分剖面侧面图。

图2是图1所示的温度补偿型水晶振荡器的短边一侧的侧面图。

图3是图1所示的温度补偿型水晶振荡器的省略了金属盖后的平面图。

图4是图1所示的温度补偿型水晶振荡器的省略了密封树脂后的底面图。

图5是图1所示的温度补偿型水晶振荡器的省略了IC集成电路片后的底面图。

图6是图1所示的温度补偿型水晶振荡器中所使用的IC集成电路片的电路结构的示意方框图。

图7是本发明的第2实施例所涉及的温度补偿型水晶振荡器中所使用的IC集成电路片的电路结构的示意方框图。

图8是本发明的第3实施例的温度补偿型水晶振荡器中所使用的IC集成电路片的电路结构的示意方框图。

图9是图8所示的IC集成电路片的其它电路结构的示意方框图。

图10是以往技术中的温度补偿型水晶振荡器中所使用的IC集成电路片的电路结构的示意方框图。

具体的实施方式

图1是涉及本发明的第1实施例的温度补偿型水晶振荡器的长边一侧的一部分剖面的侧面图，图2是短边一侧的侧面图，图3是省略了金属盖后的平面图。图4是省略了密封树脂后的底面图，图5是省略了IC集成电路片后的底面图，图6是图1所示的温度补偿型水晶振荡器中所使用的IC集成电路片的电路结构的示意方框图。

在图1至图5中，本发明的温度补偿型水晶振荡器，包括在上部有一个十字形状平视为矩形形状的收容部1A、及下部有一个平视为近似于的收容部1B的近似长方体形状的容器1、封装在该容器1的上收容部1A中的水晶振子5、装收在该容器1的下收容部1B内、又与水晶振子5连接在一起的、用于控制上述水晶振子的振荡动作的IC集成电路片8、形成在容器1底面的至少四个角处的、与上述IC集成电路片8连接的外部端子电极9、以及形成在容器1侧面的、与上述IC集成电路片8连接的控制端子电极6。

此上收容部1A在上侧开着口，是由配置在容器1的上面成为一个整体的密封环3而构成。此收容部1A，在将水晶振子5装收在其内之后，再用接合在密封环3上的金属盖2将其密封起来。

下收容部1B也是在容器1的底面开着口，在底面的4个角处形成的各外部电极端子9之间的4个区域中，其中一组的相互对面的位置上具有第1伸出部11、13，而在与此第1伸出部11、13垂直的方向上剩下的另一组相互对面的位置上具有第2伸出部12、14。

即，由于第1伸出部11、13和第2伸出部12、14的存在，收容部1B的开口整体上呈一种近似十字的形状。将IC集成电路片8装置在收容部1B内，使其可以横跨在一组相互对面的第2伸出部12、14之间，并由包括底膜树脂和密封树脂在内的填充树脂7覆盖。而且，在相互对面的第1伸出部11、13的底面上还形成了用于测定水晶振子5的振荡特性的监控电极垫片10、10。

上述的水晶振子5被连接在一组在收容部1A底面上形成的水晶振子装配用的垫片51上。而IC集成电路片8被倒装接合在收容部1B底面上形成的复数的电路片装置用的电极垫片15上。这些水晶振子装配用的电极垫片51和装载指定的IC集成电路片8的电极垫片15，介于未图示的弯曲孔形的导体、内部配线导体等互相连接。

水晶振子装配用的电极垫片5 1还介于未图示的弯曲孔形的导体、内部配线导体等，连接在收容部1B的第1伸出部11、13上所形成的监控电极垫片10、10上。并且，在收容部1B底面上形成的IC集成电路片装载用的电极垫片15中的其中被指定的电极垫片15，也介于未图示的内部配线导体被连接在容器1下面形成的外部端子电极9上，而其他指定的电极垫片15则介于未图示的内部配线导体被连接在容器1侧面形成的控制端子电极6上。

在本实施例中，尽管监控电极垫片10、10是形成在收容部1B的第1伸出部11、13上的，但也可以在其他的区域里形成此监控电极垫片10、10，而将与IC集成电路片8连接的电子元件等配置在第1伸出部11、13上。作为此电子元件，例如，可以例举出旁路电容器及负载电容器等等。

但是，即使是需要这些电子元件，也可以将这些电子元件集成在IC集成电路片8上、或者配置在温度补偿型水晶振荡器的外部。例如，可以如同本实施例一样，将监控电极垫片10、10设置在第1伸出部11、13上。

在图6中，IC集成电路片8是由各种电路被集成化而构成的。具体地来说，IC集成电路片8包括，和水晶振子5一起构成的振荡电路80；用于平稳由从振荡电路80振荡输出的水晶振子5的特性而引起的频率温度特性的温度补偿控制电路81；配置在振荡电路80的输出端、用于对从振荡电路80输入的振荡频率进行分频的分频电路82；以及配置在分频电路82的输出端、用于将分频电路82的输出进行放大后并向外部输出的输出缓冲电路(缓冲电路)83。另外，分频电路82和缓冲电路83是互相串联连接，从而构成输出电路84。

这里，振荡电路80具有负载电容、振荡变换器以及反馈阻抗(电阻)，和水晶振子5一起构成科耳皮兹振荡电路(Colpitts Oscillator)。温度补偿控制电路81包括，将可变电容成分和振荡电路80的负载电容成分进行合成的变容二极管85、检测周围温度的温度传感器86、由保存从外部存入的指定温度补偿数据的PROM或RAM等构成的存储单元87、作为DA转换器的3次函数发生电路88，以及用于控制温度补偿控制电路81工作的处理器89。其中作为DA转换器的3次函数发生电路88，依据与温度传感器86检测出来的周围温度相对应的温度补偿数据，将指定的电压提供给变容二极管。并且，分频电路82是由双稳态多谐振荡器电路构成，而缓冲电路83是由放大变换器构成。

在这种IC集成电路片8上，还形成有铝电极垫片，这些铝电极垫片可以作为，诸如提供电源电压的VCC端子、成为接地电位的GND端子、同水晶振子5连接的水晶连接端子、进行振荡输出的OUT端子、可以调整来自外部的频率的VCON端子、以及用于存入补偿数据的数据存入控制端子。

在温度补偿型水晶振荡器的制作工序中，为了能够达到平稳由装置在收容部1A中的水晶振子5的固有频率温度特性而引起的温度补偿型水晶振荡器的频率温度特性，就要通过控制端子电极6，将形成3次函数的温度补偿数据从外部存入到存储单元87中，来实现这样一种，即使振荡动作中的周围温度有变化，振荡输出的振荡频率尽可能地小的温度补偿型水晶振荡器。

下面就这种IC集成电路片8的具体的温度补偿动作，来进行说明。温度补偿控制电路81，根据温度传感器86所检测出来的周围温度，产出用于平稳收装在收容部1A中的水晶振子5的3次频率温度特性的3次函数，将基于3次函数值的电压提供给变容二极管85来进行温度补偿。例如，通过在存储单元事先输入作为温度补偿数据的3次函数的原参数(例如α、β、γ、Ti)，根据这些数据，从3次函数发生电路88输出、对周围温度用3次函数表示的电压。

这种从3次函数发生电路88输出的电压被加在变容二极管85上，变容二极管85所控制的电容成分同振荡电路80的负载电容合成，对由连接在IC集成电路片8外部的水晶振子5的固有频率温度特性而引起的水晶振荡器的振荡特性进行补偿，使其接近(成为)移动通信器械等的标准频率。即，由于可以在较大的温度范围内来控制提供给变容二极管85的电压，所以，由水晶振子5所具有的固有频率温度特性而引起的水晶振荡器的振荡特性就可以在包括常温在内的较大的温度范围内得到平稳化。

而振荡电路80，如上所述，是通过合成科耳皮兹振荡电路的负载电容和变容二极管85、来控制振荡输出的，无论周围温度怎样变化，都可以将频率变化较小的振荡输出向分频电路82输出。分频电路82，将由振荡电路80提供的信号进行1/2分频。例如，此分频电路82，通过将n个双稳态多谐振荡器电路多段地连接，就可以将振荡电路80提供的信号进行1/4、1/8……分频。缓冲电路83，将被分频电路82分频过的信号进行放大，并将此放大的信号输送到OUT端子。

这样的IC集成电路片8，可通过在硅基片上反复进行众所周知的PN扩散、部分绝缘氧化处理、金属薄膜形成处理等而形成。

本发明第1实施例所涉及的温度补偿型水晶振荡器，经水晶振子装配工序、IC集成电路片装配工序、底膜树脂和密封树脂等填充树脂的注入、硬化工序，然后经过向IC写入数据的最后工序而完成。

关于水晶振子装配工序，首先是要准备上述容器1。在此容器1上形成水晶振子装配用垫片等的各种电极垫片、布线图、导体膜，然后还在表面一侧焊接上密封环3。也就是说，在容器1的表面，配置有因安装密封环3而形成的水晶振子装配用的收容部1A，在容器1的下面配置有用于收容IC集成电路片8的近似十字形状的收容部1B。

其次，在容器1表面的水晶振子装配用的收容部1A内的水晶振子装配用垫片51上，提供因硬化而成为导电性粘接部件4的导电性树脂胶。然后，再装置水晶振子5，使得水晶振子5的引出电极能够正好接在此导电性树脂胶的水晶振子装配用垫片51上。于是，通过硬化该导电性树脂胶，水晶振子5被固定在收容部1A内。

接着，对水晶振子5的频率进行调整。具体的方法是，在容器1的下收容部1B，将含有测量用的振荡电路的测定用的探头与分别设置在伸出部11、13的监控电极垫片10、10相连接，使水晶振子5发生振荡。一边测量其振荡频率，一边调整水晶振子5的振荡频率，之后进行热衰化处理，从而使振荡频率稳定。此水晶振子5的振荡频率，是通过在水晶振子5的激励电极上蒸镀Ag或Au的方法、或者用离子束削减激励电极的方法，以实质上增加或减少激励电极的重量而获得调整的。

此后，将金属盖2缝焊在密封环3上进行密封。这时，通过在收容部1A内装入N₂或He等气体，使收容部1A内成为真空。

然后，确定将IC集成电路片8跨过伸出部12、14，配置在收容部1B内的位置。具体的方法是，使预先形成在IC集成电路片8上的各Ag或Au突起电极与各电路片装置用的电极垫片15处于相吻合的状态，来确定配置IC集成电路片8的位置。然后，通过与Ag镀层的接触或者超声波的溶接等，使得各Au突起电极和各电路片装置用的电极垫片15互相接上。

下面，就收容部1B中的填充树脂7的注入硬化工序进行说明。首先，在IC集成电路片8和收容部1B底面之间的空隙中，注入环氧树脂类的热凝性底膜树脂。然后，注入环氧树脂类的热凝性的密封树脂将IC集成电路片8整体覆盖住。于是，在收容部1B内注入了底膜树脂和密封树脂之后，经过加热而使树脂硬化。

下面，对将数据存进IC集成电路片8的工序进行说明。对于已经完成了上述工序的产品，先是根据利用监控电极垫片10、10测定出来的水晶振子5的振荡特性(频率温度特性)，从容器1侧面的控制端子电极6输入可用于对此频率温度特性进行温度补偿使之平稳化的最适当的数据。

如上所述，本发明第一实施例所涉及的温度补偿型水晶振荡器，是采用了将分频电路82配置在振荡电路80和缓冲电路83之间的IC集成电路片8而构成的。从振荡电路80输出的信号的频率，由分频电路82分频之后，再通过缓冲电路83从OUT端子输出。也就是说，振荡电路80所生成的信号的频率，与从OUT端子输出的信号的频率是不同的。水晶振子5的谐振频率被设定成，比OUT端子输出的信号的频率高，其中所高出的倍数相当于在分频电路82中被分频的分频率。

如此，通过将振荡频率进行降频变频之后输出，分别能力(resolution)就可以维持在分频前的较高精度。例如，作为温度补偿型水晶振荡器，为了能够产生20MHz的振荡输出，以往是采用谐振频率为20MHz的水晶振子使其振荡。然而，在本发明中，如果分频电路82的分频率为1/2，只需采用谐振频率为40MHz的水晶振子也同样可产生20MHz的振荡输出。

而且，由于通过将振荡频率降频变频之后输出，使得采用比所要输出的频率高的谐振频率的水晶振子、即采用比较易于小型化的水晶振子来构成温度补偿型水晶振荡器成为可能，这样就促进了温度补偿型水晶振荡器的小型化。并且，因为能够使对应于振动电极面积的水晶基片的厚度相应地变薄，水晶振子的晶体阻抗、电容比等电特性得到改善，从而在可以获得稳定的振荡特性的同时，使得高分别能力(resolution)的温度补偿也成为可能。因此，在所要求的频率较低的情况下，可以实现进一步的小型轻量化。

进一步，由于水晶振子5的振荡信号是在被分频电路82降频变频之后，才由缓冲电路83放大，因此可以有效地抑制在缓冲电路83上耗费的电流。也就是说，在缓冲电路83，振荡频率越高耗费的电流就越大，而在本实施例中，因为在振荡频率被输入到缓冲电路83之前，通过分频电路82按指定的分频率对其进行分频，就使振荡频率降低到所要求的频率，因此，就可以有效地抑制在缓冲电路83上耗费的电流。

在第1实施例中，作为举例，说明容器1采用的是上面有开口的收容部1A和下面有开口的收容部1B的容器，在上收容部1A配置了水晶振子5，在下收容部1B配置了IC集成电路片8，但本发明并不只局限于这个例子。

例如，作为容器1，可以使用第1盒子形状的容器和第2盒子形状的容器的两个容器。在此情况下，例如，可以在第1盒子形状的容器中配置水晶振子，在第2盒子形状的容器中装收IC集成电路片，第2盒子形状的容器的开口由第1盒子形状的容器的底面覆盖，而第1盒子形状的容器的开口则用金属盖密封。并且，在此情况下，在第2盒子形状的容器的底面，形成外部端子电极，第2盒子形状的容器的侧面形成控制端子电极。也可以通过设置在第1盒子形状的容器的底面和第2盒子形状的容器的开口周围的布线图，来对水晶振子和IC集成电路片进行连接。

图7是本发明第2实施例所涉及的温度补偿型水晶振荡器中所使用的IC集成电路片的电路结构的示意方框图，与第1实施例的温度补偿型水晶振荡器中所采用的IC集成电路片的电路结构方框图的图6相对应。第2实施例的温度补偿型水晶振荡器，只是在控制水晶振子的振荡动作的IC集成电路片的电路结构上，与第1实施例的温度补偿型水晶振荡器的有所不同，而在其他的结构上都是与图1至图5所示的第1实施例的温度补偿型水晶振荡器的相同。而且，第2实施例的温度补偿型水晶振荡器的组装工序，也与第1实施例的温度补偿型水晶振荡器的组装工序相同。

因此，对于和第1实施例的温度补偿型水晶振荡器同样的结构要素，附上同样的零件编号，并省略其祥细的说明。以下，就以不同于第1实施例的温度补偿型水晶振荡器的地方为中心来展开说明。

在图7所示的第2实施例的温度补偿型水晶振荡器中，被装置在图1等所示的容器1的收容部1B内的IC集成电路片8′，在一部分电路结构上不同于第1实施例的温度补偿型水晶振荡器所采用的IC集成电路片8。

此IC集成电路片8′包括，和水晶振子5一起构成的振荡电路80、用于平稳由从振荡电路80振荡输出的水晶振子5的特性而引起的频率温度特性的温度补偿控制电路81、配置在振荡电路80的输出端、用于对从振荡电路80输出的信号进行放大的缓冲电路90，配置在缓冲电路90的输出端、作为对从振荡电路80输出的信号、且在缓冲电路90中被放大的信号的振荡频率进行分频的分频电路91。并且，缓冲电路90和分频电路91互相串联连接，构成了输出电路92。

在此IC集成电路片8′中，与IC集成电路片8同样，振荡电路80具有负载电容、振荡变换器以及反馈阻抗，并和水晶振子一起构成了科耳皮兹振荡电路。而且，与IC集成电路片8同样，温度补偿控制电路81也包括，将可变电容成分和振荡电路80的负载电容成分进行合成的变容二极管85、检测周围温度的温度传感器86、由保存从外部存入的指定温度补偿数据的PROM或RAM等构成的存储单元87、作为DA转换器的3次函数发生电路88，以及用于控制温度补偿控制电路81工作的处理器89。并且，缓冲电路90是由放大变换器构成，分频电路91是由双稳态多谐振荡器电路构成。

在这种IC集成电路片8′上，与IC集成电路片8同样，还形成有铝电极垫片，这些铝电极垫片可以作为，诸如提供电源电压的VCC端子、成为接地电位的GND端子、同水晶振子5连接的水晶连接端子、进行振荡输出的OUT端子、可以调整来自外部的频率的VCON端子、以及用于存入补偿数据的数据存入控制端子。

在温度补偿型水晶振荡器的制作工序中，为了能够达到平稳由装置在收容部1A中的水晶振子5的固有频率温度特性而引起的温度补偿型水晶振荡器的频率温度特性，就要通过控制端子电极6，将形成3次函数的温度补偿数据从外部存入到存储单元87中，来实现这样一种，即使振荡动作中的周围温度有变化，振荡输出的振荡频率尽可能地小的温度补偿型水晶振荡器。

下面就这种IC集成电路片8的具体的温度补偿动作，来进行说明。温度补偿控制电路81，根据温度传感器86所检测出来的周围温度，产出用于平稳收装在收容部1A中的水晶振子5的3次频率温度特性的3次函数，将基于3次函数值的电压提供给变容二极管85来进行温度补偿。例如，通过在存储单元事先输入作为温度补偿数据的3次函数的原参数(例如α、β、γ、Ti)，根据这些数据，从3次函数发生电路88输出、对周围温度用3次函数表示的电压。

这种从3次函数发生电路88输出的电压被加在变容二极管85上，变容二极管85所控制的电容成分同振荡电路80的负载电容合成，对由连接在IC集成电路片8外部的水晶振子5的固有频率温度特性而引起的水晶振荡器的振荡特性进行补偿，使其接近(成为)移动通信器械等的标准频率。即，由于可以在较大的温度范围内来控制提供给变容二极管85的电压，所以，由水晶振子5所具有的固有频率温度特性而引起的水晶振荡器的振荡特性就可以在包括常温在内的较大的温度范围内得到平稳化。

与IC集成电路片8同样，振荡电路80，如上所述，是通过合成科耳皮兹振荡电路的负载电容和变容二极管85、来控制振荡输出的，无论周围温度怎样变化，都可以将频率变化较小的振荡输出输到缓冲电路90。而在缓冲电路90，对振荡电路80提供的信号进行放大，并将此放大的信号输送到分频电路91。

在分频电路91，将缓冲电路90提供的信号频率分频为二分之一，并将此分频信号输送到OUT端子。而且，在分频电路91中，通过将n个双稳态多谐振荡器电路多段地连接，就可以将缓冲电路90提供的信号进行1/1、1/2、1/4、1/8……分频。这里，1/1分频是指将来自缓冲电路90的信号，不通过双稳态多谐振荡器9 1而直接输送到OUT端子的情形。

这样的IC集成电路片8′，与IC集成电路片8同样，是在硅基片上经过反复进行众所周知的PN扩散、部分绝缘氧化处理、金属薄膜形成处理而形成的。

如上所述，本发明第2实施例所涉及的温度补偿型水晶振荡器，是采用IC集成电路片8′而构成的，在IC集成电路片8′上，分频电路91被配置在缓冲电路90的输出端，从振荡电路80输出的信号的频率在缓冲电路90被放大，此放大的信号在分频电路91被分频，分频后的信号再从OUT端子输出。

也就是说，振荡电路80所生成的信号的频率，与从OUT端子输出的信号的频率是不同的。水晶振子5的谐振频率被设定成，比OUT端子输出的信号的频率高。其中所高出的倍数相当于在分频电路91中被分频的分频率。

如此，通过将振荡频率进行降频变频之后输出，分别能力(resolution)就可以维持在分频前的较高精度。例如，作为温度补偿型水晶振荡器，为了能够产生20MHz的振荡输出，以往是采用谐振频率为20MHz的水晶振子使其振荡。然而，在本发明中，如果分频电路91的分频率为1/2，只需采用谐振频率为40MHz的水晶振子也同样可产生20MHz的振荡输出。

而且，由于通过将振荡频率降频变频之后输出，使得采用比所要输出的频率高的谐振频率的水晶振子、即采用比较易于小型化的水晶振子来构成温度补偿型水晶振荡器成为可能，这样就促进了温度补偿型水晶振荡器的小型化。并且，因为能够使对应于振动电极面积的水晶基片的厚度相应地变薄，水晶振子的晶体阻抗、电容比等电特性得到改善，从而在可以获得稳定的振荡特性的同时，使得高分别能力(resolution)的温度补偿也成为可能。因此，在所要求的频率较低的情况下，可以实现进一步的小型轻量化。

进一步，由于分频电路91将缓冲电路90提供的信号进行1/n分频为(当双稳态多谐振荡器电路的多段连接个数为n个时)，对噪音来说也同样可以减少到1/n。特别是，通过在缓冲电路90的输出端连接了分频电路91，使得变容二极管85或者缓冲电路90产生的噪音也可以通过分频电路91而被减少。由此，在IC集成电路片上产生的噪音也被降低，从而使得温度补偿型水晶振荡器的噪音特性得到改善。

图8是本发明第3实施例所涉及的温度补偿型水晶振荡器中所使用的IC集成电路片的电路结构的方框图，与第1实施例的温度补偿型水晶振荡器中所使用的IC集成电路片的电路结构方框图的图6相对应。第3实施例的温度补偿型水晶振荡器，只是在控制水晶振子的振荡动作的IC集成电路片的电路结构上，与第1实施例的温度补偿型水晶振荡器的有所不同，而其他的结构都与图1至图5所示的第1实施例的温度补偿型水晶振荡器的相同。而且，第3实施例的温度补偿型水晶振荡器的组装工序，也与第1实施例的温度补偿型水晶振荡器的组装工序相同。

因此，对于和第1实施例的温度补偿型水晶振荡器同样的结构要素，附上同样的零件编号，并省略其祥细的说明。以下，就以不同于第1实施例的温度补偿型水晶振荡器的地方为中心来展开说明。

在图8所示的第3实施例的温度补偿型水晶振荡器中，被配置在图1等所示的容器1的收容部1B内的IC集成电路片8″，在一部分电路结构上不同于第1实施例的温度补偿型水晶振荡器所采用的IC集成电路片8。

此IC集成电路片8″包括，和水晶振子5一起构成的振荡电路80；用于平稳由振荡电路80振荡输出的水晶振子5的特性而引起的频率温度特性的温度补偿控制电路81；配置在振荡电路80的输出端，用于对振荡电路80的输出信号按照复数种分频率进行分频输出的分频电路95；配置在分频电路95的输出端、用于选择在分频电路95中按复数种分频率(根据需要，也可以包括不分频的情形，即仅仅是经过分频电路95的情形)进行分频的信号的其中之一的选择电路96；以及用于将被选择的信号进行放大的缓冲电路97。并且，分频电路95、选择电路96以及缓冲电路97互相串联连接，构成输出电路98。

此IC集成电路片8″中，与IC集成电路片8同样，振荡电路80具有负载电容、振荡变换器以及反馈阻抗，并和水晶振子5一起构成了科耳皮兹振荡电路。而且，与IC集成电路片8同样，温度补偿控制电路81也具备有用于将可变电容成分和振荡电路80的负载电容成分进行合成的变容二极管85、检测周围温度的温度传感器86、由保存从外部存进来的指定温度补偿数据的PROM或RAM等构成的存储单元87、作为DA转换器的3次函数发生电路88，其中DA转换器是根据与温度传感器86所检测出来的周围温度相对应的温度补偿数据，而将指定的电压提供给变容二极管的、以及用于控制温度补偿控制电路81工作的处理器89。

分频电路95，例如，可以是由2个双稳态多谐振荡器电路被多段地连接的构成，该电路将来自振荡电路8 0的信号按照1/1、1/2以及1/4的3种分频率进行分频，然后将被分频的信号输送给选择电路96。在这里，1/1的分频是指将来自振荡电路80的信号不通过双稳态多谐振荡器的分频而直接输出到O U T端子的情形。而且，此分频电路95，例如，通过采用3个双稳态多谐振荡器电路被多段地连接的构成，也可以得到1/8分频率的分频信号。

选择电路96，用于选择分频电路95的分频率，是由多路调制器(multiplexer)或者逻辑门电路构成的。多路调制器或者逻辑电路，根据储存在温度补偿控制电路81的存储单元87中的分频率数据、通过从处理器89输出的信号而受到控制，从按3种分频率进行分频的信号中选择其中之一，并输出到缓冲电路97。储存在存储单元87中的分频率数据，是在向IC集成电路片8″存入数据的工序中，从容器1的侧面的控制端子电极6被输入的。

也可以将选择电路96所具有的功能加入到分频电路95中。而且，用于控制选择电路96工作的存储单元和处理器等，也可以设置成独立于温度补偿控制电路81的形式。缓冲电路97可以是放大变换器的结构，将经选择电路96选择的信号放大之后再输出至OUT端子。

这种IC集成电路片8″，与IC集成电路片8同样，还形成有铝电极垫片，这此铝电极垫片可以作为，诸如，提供电源电压的VCC端子、成为接地电位的GND端子、同水晶振子5连接的水晶连接端子、进行振荡输出的OUT端子、可以调整来自外部的频率的VCON端子、以及用于存入补偿数据的数据存入控制端子。

而且，在温度补偿型水晶振荡器的制作工序中，为了达到由装置在收容部1A中的水晶振子5的固有频率温度特性而引起的温度补偿型水晶振荡器的频率温度特性能够平稳化，就要通过将形成3次函数的温度补偿数据，介于控制端子电极6从外部存入到存储单元87，来实现一种温度补偿型水晶振荡器。这种温度补偿型水晶振荡器，即使是在振荡动作中，周围温度发生了变化，振荡输出的振荡频率的变化也是很小的。

下面就IC集成电路片8″的具体的温度补偿过程来进行说明。与IC集成电路片8同样，温度补偿控制电路81，根据温度传感器86所检测出来的周围温度，产出用于平稳收装在收容部1A中的水晶振子5的3次频率温度特性的3次函数，将基于3次函数值的电压提供给变容二极管85并进行温度补偿。例如，通过在存储单元事先输入作为温度补偿数据的3次函数的原参数(例如α、β、γ、Ti)，根据这些数据，从3次函数发生电路88输出、对周围温度用3次函数表示的电压。

这种从3次函数发生电路88输出的电压被加在变容二极管85上，变容二极管85所控制的电容成分同振荡电路80的负载电容合成，对由连接在IC集成电路片8外部的水晶振子5的固有频率温度特性而引起的水晶振荡器的振荡特性进行补偿，使其接近(成为)移动通信器械等的标准频率。即，由于可以在较大的温度范围内来控制提供给变容二极管85的电压，所以，由水晶振子5所具有的固有频率温度特性而引起的水晶振荡器的振荡特性就可以在包括常温在内的较大的温度范围内得到平稳化。

与IC集成电路片8同样，振荡电路80，如上所述，是通过合成科耳皮兹振荡电路的负载电容和变容二极管85、来控制振荡输出的，无论周围温度怎样变化，都可以将频率变化较小的振荡输出向分频电路95输出。

分频电路95，将来自振荡电路80的信号的频率分频为，例如，1/1、1/2、以及1/4的3种频率，选择电路96就将这些分了频的3种信号中的其中之一输送到缓冲电路97。而缓冲电路97，对经选择电路96提供的信号进行放大，并将此放大的信号输送至OUT端子。

这样的IC集成电路片8″，与IC集成电路片8同样，可通过在硅基片上反复进行众所周知的PN扩散、部分绝缘氧化处理、金属薄膜形成处理等而形成。

如上所述，本发明第3实施例所涉及的温度补偿型水晶振荡器是用IC集成电路片8″构成的，在此IC集成电路片8″上，分频电路95被配置在振荡电路80的输出端，而选择电路96又被配置在分频电路95的输出端。从振荡电路80输出的信号的频率，经分频电路95，例如，被分频为3种频率，用选择电路96选择其中之一的信号，被选择的信号经缓冲电路97放大后，从OUT端子输出。

也就是说，振荡电路80所生成的信号的频率，与从OUT端子输出的信号的频率是不同的。水晶振子5的谐振频率被设定成，比OUT端子输出的信号的频率高，其中所高出的倍数相当于在分频电路95中被分频的分频率。

如此，通过将振荡频率进行降频变频之后输出，分别能力(resolution)就可以维持在分频前的较高精度。例如，作为温度补偿型水晶振荡器，为了能够产生20MHz的振荡输出，以往是采用谐振频率为20MHz的水晶振子使其振荡。然而，在本发明中，如果分频电路95的分频率为1/2，只需采用谐振频率为40MHz的水晶振子也同样可产生20MHz的振荡输出。

而且，由于通过将振荡频率进行降频变频之后输出，采用比所要求的频率要高的谐振频率的水晶振子、即采用比较易于小型化的水晶振子来构成温度补偿型水晶振荡器就成为可能，这样就促进了温度补偿型水晶振荡器的小型化。并且，也可以让对应于振动电极面积的水晶基片的厚度相应地变薄，因为水晶振子的晶体阻抗、电容比等电特性得到改善，从而可以获得稳定的振荡特性，同时，分辨率较高的温度补偿也成为可能，在所要求的振荡频率较低的情况下，就可以实现小型轻量化。

而且，由于缓冲电路97是配置在选择电路96的输出端，缓冲电路97中所要放大的信号是经分频电路95被分了频的较低的频率，因此，可以减小在缓冲电路97中的电流消耗。

而且，由于有了用于选择分频电路95的分频率的选择电路96，就没有必要在IC集成电路片8″上设置分频率不同的复数个OUT端子。因此，IC集成电路片8″的小型化成为可能，从而可有助于温度补偿型水晶振荡器的小型化，同时，IC集成电路片8″的封装工序也获得简单化。并且，组装完成之后也可以改变分频电路95的分频率。

在图8所示的方框图中，虽然分频电路95和选择电路96被配置在振荡电路80的输出端，但也可以如图9所示，将分频电路95和选择电路96配置在缓冲电路97之后。这样，由于分频电路95将缓冲电路97提供的信号的频率以指定的分频率进行分频，因此对于噪音也可以减少指定的比例。特别是，通过在缓冲电路97的输出端连接分频电路95，在变容二极管85或者缓冲电路97产生的噪音也就可以通过分频电路95而被减少。由此，在IC集成电路片产生的噪音也被降低，从而使得温度补偿型水晶振荡器的噪音特性得到改善。

本发明的温度补偿型水晶振荡器，是通过在容器上形成的2个收容部内分别装置水晶振子和用于控制水晶振子的振荡动作的IC集成电路片而构成的，作为IC集成电路片，采用的是包括了对从振荡电路输出的信号的频率进行分频的分频电路的集成电路片。因此，由于可以采用比目标振荡频率高的谐振频率的水晶振子，在可以获得稳定的振荡输出的同时，又可以使水晶振子小型化，从而促进温度补偿型水晶振荡器的小型化。

Claims (4)

1一种温度补偿型水晶振荡器，具有被配置在设有第1收容部和第2收容部的容器的第1收容部内的水晶振子，和被配置在第2收容部内的用于控制上述水晶振子的振荡动作的IC集成电路片，其特征在于，所述的IC集成电路片包括：

和所述水晶振子一起共同构成谐振电路的振荡电路；和

用于对所述振荡电路输出的信号的频率温度特性进行平稳化的温度补偿电路；以及

对来自所述振荡电路的输入信号进行指定的处理后，再进行输出的输出电路；其中，所述的输出电路包括：

将输入信号的频率进行分频的分频电路；和

串联连接在所述分频电路的输出端，用于选择所述分频电路的分频率的选择电路；以及

与所述分频电路或所述选择电路串联连接，用于将输入信号放大的缓冲电路。

2如权利要求1所述的温度补偿型水晶振荡器，其特征在于：所述分频电路配置在上述振荡电路的输出端，所述缓冲电路配置在所述选择电路的输出端。

3如权利要求1所述的温度补偿型水晶振荡器，其特征在于：所述缓冲电路配置在上述振荡电路的输出端，所述分频电路配置在所述缓冲电路的输出端。

4如权利要求1所述的温度补偿型水晶振荡器，其特征在于：在所述容器的侧面，还设有与所述IC集成电路片相连接的用于写入决定温度补偿数据及分频率的数据的控制端子电极。

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