JP2000040918A - ディジタル制御型発振器 - Google Patents

ディジタル制御型発振器

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JP2000040918A
JP2000040918A JP10206992A JP20699298A JP2000040918A JP 2000040918 A JP2000040918 A JP 2000040918A JP 10206992 A JP10206992 A JP 10206992A JP 20699298 A JP20699298 A JP 20699298A JP 2000040918 A JP2000040918 A JP 2000040918A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性から発
振回路の温度−周波数偏差特性を求めることができ、そ
の温度−周波数偏差特性から電圧を制御して出力周波数
を一定周波数に保持するディジタル制御型発振器を提供
することを目的とする。 【解決手段】水晶振動子単体の温度特性を格納する第1
記憶部と、発振回路に水晶振動子を組み込んだ時に予測
される温度特性のずれを補正する補正データを格納した
第2記憶部とを設け、制御部は、温度センサが検出した
周囲の温度から、前記第1記憶部の温度特性と前記第2
記憶部の補正データに基づいて周波数偏差を計算し、算
出した前記周波数偏差から可変容量素子に印加する電圧
を制御するようにしたことを特徴とするディジタル制御
型発振器。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水晶振動子を使用
した発振回路に関するもので、周波数−温度特性の異な
る水晶振動子でも容易に使用可能なディジタル制御型発
振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は従来のディジタル制御型発振器の
ブロック構成例を示す図である。図示するように従来の
ディジタル制御型発振器は、1は水晶振動子及び可変容
量素子を使用した発振回路、2は近傍の発振回路1を含
む周囲の温度を検出する温度センサ、3は検出した温度
を符号化するA/D変換器、4は温度変化による周波数
偏差を示す情報を格納している記憶回路、5は検出温度
から記憶回路4を参照して検出温度に対する電圧制御の
信号を出力するCPU(中央処理装置)、6はCPU5
から出力された信号をアナログ値に変換するD/A変換
器、7は信号を積分する積分回路を示しこれらから構成
される。
【0003】次に、従来のディジタル制御型発振器の温
度補正制御を説明する。水晶振動子は温度変化により発
振周波数が変化する温度特性をもっているが、発振回路
1は温度変化から計算した周波数偏差に対応する制御電
圧を用いて補正することにより一定の出力周波数を保持
している。
【0004】予め、記憶回路4に温度変化による周波数
偏差を示す情報を格納しておく。温度センサ2は発振回
路1の温度を検出しA/D変換器3でディジタル値に変
換してCPU5へ出力する。CPU5は前記記憶回路4
に格納している温度変化による周波数偏差を示す情報を
参照し温度に相当する制御信号(ディジタル信号)をD
/A変換器6へ出力し、D/A変換器6はそれをアナロ
グ値に変換して積分回路7を介して発振回路1へ出力し
出力周波数を一定周波数に保持する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、個々の
水晶振動子毎に温度変化による周波数偏差(以下温度−
周波数偏差特性と呼ぶ)は異なり、更に、実際の発振回
路の温度−周波数偏差特性は水晶振動子単体の温度−周
波数偏差特性で表せない。
【0006】そこで、上記従来の技術の記憶回路に格納
している温度−周波数偏差特性を表すデータは、実際に
水晶振動子を組み込んだ発振回路から適切な2点の温度
を選び、その2点の測定値から3次式の補正曲線を求め
温度−周波数偏差特性を示すデータとして記憶回路に格
納していた。
【0007】しかし、この従来の技術では、1つ1つの
発振回路毎に温度−周波数偏差特性を表すデータは異な
ってくるので、1つ1つ実際に測定してその測定値を基
にデータを作成して記憶回路に記憶しなければならなか
ったので、データ測定等の工程数が多くコストも高くな
るという問題があった。
【0008】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を解決し、発振回路1つ1つ毎にデータ
を測定しなくても、水晶振動子単体の温度−周波数偏差
特性から発振回路の温度−周波数偏差特性を求めること
ができ、その温度−周波数偏差特性から電圧を制御して
出力周波数を一定周波数に保持するディジタル制御型発
振器を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明のディジタル制御型発振器は、水晶振動子及び可
変容量素子を使用した発振回路と、周囲の温度を検出す
る温度センサとを具備し、前記温度センサが検出した周
囲の温度から、前記水晶振動子の温度変化による周波数
偏差を計算し、前記周波数偏差から前記可変容量素子に
印加する電圧を制御する制御部を有するディジタル制御
型発振器において、前記水晶振動子単体の温度特性を格
納する第1記憶部と、前記発振回路に前記水晶振動子を
組み込んだ時に予測される温度特性のずれを補正する補
正データを格納した第2記憶部とを設け、前記制御部
は、前記温度センサが検出した周囲の温度から、前記第
1記憶部の温度特性と前記第2記憶部の補正データに基
づいて周波数偏差を計算し、算出した前記周波数偏差か
ら前記可変容量素子に印加する電圧を制御するようにし
たことを特徴とする。
【0010】また、請求項2記載のディジタル制御型発
振器は、水晶振動子及び可変容量素子を使用した発振回
路と、周囲の温度を検出する温度センサとを具備し、前
記温度センサが検出した周囲の温度から、前記水晶振動
子の温度変化による周波数偏差を計算し、前記周波数偏
差から前記可変容量素子に印加する電圧を制御する制御
部を有するディジタル制御型発振器において、前記水晶
振動子単体の温度特性と前記発振回路に前記水晶振動子
を組み込んだ時に予測される温度特性のずれを補正する
補正データから算出される前記発振回路の温度特性を格
納している記憶部を設け、前記制御部は、前記温度セン
サが検出した周囲の温度から、前記記憶部に格納してい
る発振回路の温度特性に基づいて前記可変容量素子に印
加する電圧を制御するようにしたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。なお、従来のディジタル制御
型発振器と同一の構成部は同一の番号を用いた。図1は
本発明のディジタル制御型発振器のブロック構成例を示
す図である。1は水晶振動子及び可変容量素子を使用し
た発振回路、2は近傍の発振回路1を含む周囲の温度を
検出する温度センサ、3は検出した温度を符号化するA
/D変換器、5は検出温度に対する電圧制御の信号を出
力するCPU(中央処理装置)、6はCPU5から出力
された信号をアナログ値に変換するD/A変換器、7は
信号を積分する積分回路、8は水晶振動子単体の温度−
周波数偏差特性情報を予め格納している第1記憶回路、
9は第1記憶回路8に格納している水晶振動子単体の温
度−周波数偏差特性情報から発振回路1の温度−周波数
偏差特性を求めるための情報を格納している第2記憶回
路を示す。
【0012】次に、動作原理を説明する。予め第1記憶
回路8には水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性情報
が格納されている。温度センサ2は発振回路1を含む周
辺の温度を検出し、A/D変換器3でディジタル値に変
換してCPU5へ出力する。検出温度値を入力されたC
PU5は第1記憶回路8に格納されている水晶振動子単
体の温度−周波数偏差特性情報と第2記憶回路9に格納
している発振回路1の温度−周波数偏差特性を求めるた
めの情報とを参照し該当する温度に相当する制御電圧値
(ディジタル信号)をD/A変換器6へ出力し、D/A
変換器6はアナログ値に変換して積分回路7を介して発
振回路1へ出力し、出力周波数を一定の周波数に保持す
る。
【0013】次に、実際のデータの一例を基に説明す
る。図2は、水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性を
示す図である。縦軸は基準周波数からの偏差を表したも
ので、この特性は一般に略3次式で表すことが出来る。
このデータは第1記憶回路8に格納している。図3は、
水晶振動子を組み込んだ発振回路から温度毎に周波数偏
差を測定した測定値を基に作成した温度−周波数偏差特
性を示す図である。図4は、水晶振動子単体の温度−周
波数偏差特性と発振回路の温度−周波数偏差特性との差
分を示す図である。ここにある発振回路の温度−周波数
偏差特性は図3に示している測定によって得られた特性
である。この特性を幾つかの水晶振動子単体から求めて
得られた特性を平均して水晶振動子単体の補正データと
して第2記憶回路9に格納している。図5は図4の補正
データを図2の水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性
に加味して求めた予測される発振回路の温度−周波数偏
差特性を示す図である。
【0014】水晶振動子は図2に示す温度−周波数偏差
特性を個々に持っている。しかし、この水晶振動子単体
の温度−周波数偏差特性では発振回路としての温度−周
波数偏差特性は表せない。そこで、水晶振動子を組み込
んだ発振回路を実際に測定して図3に示す発振回路の温
度−周波数偏差特性を求める。また、この発振回路の温
度−周波数偏差特性は1つの水晶振動子だけでなくその
他にも幾つか求めておく。次に、測定から得られた発振
回路としての温度−周波数偏差特性と、その発振回路に
使用した水晶振動子の温度−周波数偏差特性との差分デ
ータを採る。この差分データは複数用意され、その結果
の平均値を採る。その結果が図4に示した特性を示し、
これを水晶振動子が持つ温度−周波数偏差特性から発振
回路の温度−周波数偏差特性に加工する為の補正データ
とする。そして、この補正データを水晶振動子の温度−
周波数偏差特性に加味して得られた予測される発振回路
の温度−周波数偏差特性が図5に示す特性である。
【0015】この様にして、本発明では水晶振動子の温
度−周波数偏差特性から発振回路の温度−周波数偏差特
性に加工する為の平均的な補正データを用いることで、
水晶振動子とその水晶振動子が示す温度−周波数偏差特
性データがあれば発振回路を測定しなくても、発振回路
の温度−周波数偏差特性が予測され、このデータを用い
て周波数を一定に出来、低温から高温までの温度毎のデ
ータ測定等の時間とコストが多くかかる工程数が削減で
きると共に、例えば水晶振動子に不良か起こっても部品
とデータの交換だけで修正が行えるというメリットがあ
る。
【0016】また、本発明の一実施例においては、水晶
振動子単体の温度特性を格納する第1記憶回路と、発振
回路に水晶振動子を組み込んだ時に予測される温度特性
のずれを補正する補正データを格納した第2記憶回路と
を2つの記憶回路に分けて記載してあるが1つの記憶回
路に2つのデータを格納しても構わない。
【0017】また、第2発明は、水晶振動子単体の温度
特性と、水晶振動子単体の温度特性を発振回路の温度特
性として使用する為に必要な補正データとを用いて予測
される発振回路の温度特性を予め計算しておく。そし
て、この予測される発振回路の温度特性だけを記憶回路
に格納して、後は同様に、温度センサが検出した温度を
基に記憶回路に格納している発振回路の温度特性から印
加する電圧を制御部で制御するようにしたことを特徴と
する。
【0018】
【発明の効果】以上の構成により、本発明のディジタル
制御型発振器の様に、記憶部に格納している水晶振動子
単体の温度特性と、発振回路に水晶振動子を組み込んだ
時に予測される温度特性のずれを補正する補正データと
を用いて、温度変化による出力周波数の制御を行えば、
発振回路の温度特性を1つ1つ測定して求め、記憶回路
に記憶させるといった時間とコストのかかる工程を行わ
ずに済み、従来のディジタル制御型発振器と比べても精
度に影響はない。また、従来の構成部をそのまま共用で
きるといったメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディジタル制御型発振器のブロック構
成例を示す図
【図2】水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性を示す
【図3】測定値を基に作成した発振回路の温度−周波数
偏差特性を示す図
【図4】水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性と発振
回路の温度−周波数偏差特性との差分を示す図
【図5】予測される発振回路の温度−周波数偏差特性を
示す図
【図6】従来のディジタル制御型発振器のブロック構成
例を示す図
【符号の説明】
1:発振回路 2:温度センサ 3:A/D変換器 4:記憶回路 5:CPU(中央処理装置) 6:D/A変換器 7:積分回路 8:第1記憶回路 9:第2記憶回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水晶振動子及び可変容量素子を使用した発
    振回路と、周囲の温度を検出する温度センサとを具備
    し、前記温度センサが検出した周囲の温度から、前記水
    晶振動子の温度変化による周波数偏差を計算し、前記周
    波数偏差から前記可変容量素子に印加する電圧を制御す
    る制御部を有するディジタル制御型発振器において、 前記水晶振動子単体の温度特性を格納する第1記憶部
    と、前記発振回路に前記水晶振動子を組み込んだ時に予
    測される温度特性のずれを補正する補正データを格納し
    た第2記憶部とを設け、 前記制御部は、前記温度センサが検出した周囲の温度か
    ら、前記第1記憶部の温度特性と前記第2記憶部の補正
    データに基づいて周波数偏差を計算し、算出した前記周
    波数偏差から前記可変容量素子に印加する電圧を制御す
    るようにしたことを特徴とするディジタル制御型発振
    器。
  2. 【請求項2】水晶振動子及び可変容量素子を使用した発
    振回路と、周囲の温度を検出する温度センサとを具備
    し、前記温度センサが検出した周囲の温度から、前記水
    晶振動子の温度変化による周波数偏差を計算し、前記周
    波数偏差から前記可変容量素子に印加する電圧を制御す
    る制御部を有するディジタル制御型発振器において、 前記水晶振動子単体の温度特性と前記発振回路に前記水
    晶振動子を組み込んだ時に予測される温度特性のずれを
    補正する補正データから算出される前記発振回路の温度
    特性を格納している記憶部を設け、 前記制御部は、前記温度センサが検出した周囲の温度か
    ら、前記記憶部に格納している発振回路の温度特性に基
    づいて前記可変容量素子に印加する電圧を制御するよう
    にしたことを特徴とするディジタル制御型発振器。
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