JP2000507073A - 水晶発振器のための温度補償回路および温度補償を提供する方法 - Google Patents

水晶発振器のための温度補償回路および温度補償を提供する方法

Info

Publication number
JP2000507073A
JP2000507073A JP10527723A JP52772398A JP2000507073A JP 2000507073 A JP2000507073 A JP 2000507073A JP 10527723 A JP10527723 A JP 10527723A JP 52772398 A JP52772398 A JP 52772398A JP 2000507073 A JP2000507073 A JP 2000507073A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
circuit
crystal oscillator
temperature compensation
signal
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.)
Pending
Application number
JP10527723A
Other languages
English (en)
Inventor
イー ウォジェウォーダ・カール
エフ カルーバ・ジェームズ
エヌ サトリフ・リチャード
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.)
CTS Corp
Original Assignee
CTS 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
Priority claimed from US08/768,154 external-priority patent/US5760656A/en
Priority claimed from US08/901,892 external-priority patent/US5777524A/en
Application filed by CTS Corp filed Critical CTS Corp
Publication of JP2000507073A publication Critical patent/JP2000507073A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L1/00Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
    • H03L1/02Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
    • H03L1/022Stabilisation 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
    • H03L1/023Stabilisation 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
    • H03L1/025Stabilisation 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 and a memory for digitally storing correction values
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L1/00Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
    • H03L1/02Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION 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
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H03B5/36Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/366Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device and comprising means for varying the frequency by a variable voltage or current
    • H03B5/368Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device and comprising means for varying the frequency by a variable voltage or current the means being voltage variable capacitance diodes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03JTUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J7/00Automatic frequency control; Automatic scanning over a band of frequencies
    • H03J7/02Automatic frequency control
    • H03J7/04Automatic frequency control where the frequency control is accomplished by varying the electrical characteristics of a non-mechanically adjustable element or where the nature of the frequency controlling element is not significant
    • H03J7/08Automatic frequency control where the frequency control is accomplished by varying the electrical characteristics of a non-mechanically adjustable element or where the nature of the frequency controlling element is not significant using varactors, i.e. voltage variable reactive diodes
    • H03J7/12Combination of automatic frequency control voltage with stabilised varactor supply voltage
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40Circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L1/00Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
    • H03L1/02Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
    • H03L1/028Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only of generators comprising piezoelectric resonators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 通信装置200において使用される水晶発振器モジュール12のための温度補償(TC)回路10である。通信装置200の現存するマイクロコントローラ210が使用されて水晶発振器18のためのTCデジタルデータ30を提供する。このようにして、水晶発振器モジュール12はオンボードメモリを必要とせず実質的にコストを節約する。TCデジタルデータ30は水晶発振器の周波数を制御するデジタル−アナログ変換器においてTC信号22へと変換される。温度による無線機の電圧レギュレータの変動を補償するため、水晶発振器モジュール12はオンボード電圧レギュレータ34を含み、該電圧レギュレータ34はデジタル−アナログ変換器からのTC信号22が本質的に電圧レギュレータ34における電圧変動に対して修正されるようにデジタル−アナログ変換器に特性付けられた調整電圧36を提供する。これは出力周波数20の安定度を5ppmから約2ppmへと改善する。

Description

【発明の詳細な説明】 水晶発振器のための温度補償回路および 温度補償を提供する方法 発明の分野 本発明は一般的には無線通信装置において使用される水晶発振器に関しかつ、 より特定的には、水晶発振器のための温度補償回路および温度補償を提供する方 法に関する。 発明の背景 水晶発振器は典型的には無線通信装置のための基準周波数信号を提供するため に使用される。温度補償(Temperature compensation :TC)回路は典型的には水晶発振器内に設けられて広い範囲の温度にわたり周 波数安定化された無線通信を可能にする。これらの補償回路はアナログまたはデ ジタル装置で構成できかつ温度にわたり比較的平坦な周波数出力を提供するため に使用される。典型的には、可変容量素子が設けられて発振器の最終周波数の絶 対的な調整を可能にする。この容量素子は一般にトリム容量(trim cap acitor)または印加されるDC電圧によって制御されるアナログバラクタ (varactor)の形式である。この容量を調整することにより、ユーザは 所望の最終周波数へと発振器を 調整(周波数トリム)することができる。一般に、温度補償された水晶発振器は 温度にわたり約5パーツパーミリオン(ppm)の周波数安定度を提供する。 当業者に認識されるように、無線通信装置の温度にわたる動作周波数の変動は 基準の水晶のみならず温度に敏感な関連する回路要素に依存する。アナログバラ クタは、水晶の温度変動と共に補償されるのみならず、印加電圧によって制御さ れなければならない、水晶の温度変動とは別個の、温度によるそれら自身の変動 を有する。従って、バラクタは一定の電圧を与えられでも温度により容量を変化 させる。しかしながら、一定の電圧は達成するのが困難であり、それは電圧レギ ュレータはたとえ一定の入力電圧を与えられても温度により出力電圧を変化させ るからである。バラクタそれ自体の良好な温度性能のためには、非常に安定な調 整された電圧が必要とされる。しかしながら、これはしばしば選択可能なもので はないより高価な電圧レギュレータ回路を用いることを必要とする。その結果、 補償されていない無線通信装置回路、例えばD/A変換器、から水晶発振器に供 給される外部の温度に敏感な電圧は水晶発振器の温度性能に悪影響を与える。さ らに、無線機が送受信している間にバラクタを調整することは動作周波数を変化 させかつ通信の崩壊または中断(disrupt)の可能性を生じる。 より簡単な回路によって温度補償を達成し、温度補償値 を記憶するために専用のメモリを必要とせず、より少ない低価格の素子が使用で きるようにし、かつ水晶発振器および該水晶発振器に結合された他の回路要素の 温度補償を可能にする温度補償された基準周波数供給源の必要性が存在する。さ らに、水晶発振器および他の回路要素の温度補償の制御を可能にする低価格、小 型、少ない電流消費、高い歩留りの水晶発振器を提供することが望ましい。また 、無線伝送の間に水晶発振器の周波数調整を可能にすることが望ましい。 図面の簡単な説明 図1は、本発明に係わる、水晶発振器のための温度補償回路のブロック図であ る。 図2は、本発明に係わる、図1の回路の好ましい実施形態を示す電気回路図で ある。 図3は、本発明に係わる温度補償回路を使用する通信装置のブロック図である 。 図4は、本発明に係わる、温度補償された周波数出力を提供する方法を示す流 れ図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 図1は、本発明に係わる実質的に温度補償された周波数出力20を提供する温 度捕償回路10を示す。この回路10においては、信号発生器32を介して水晶 発振モジュー ル12に対し温度補償デジタル信号30を提供するためにメモリ28が使用され ている。好ましくは、メモリ28は無線機回路基板14上に現存する装置であり これはコストを節約する。信号発生器32は温度に対して特性が与えられまたは 特性付けられている(characterized)電圧レギュレータ34から の調整された電圧36によって給電される。好ましくは、電圧レギュレータ34 は温度の特性付けの容易さのために水晶発振モジュールまたは水晶発振器モジュ ール12内に配置される。信号発生器32は無線機回路基板14あるいは水晶発 振器モジュール12上に配置することができる。好ましくは、信号発生器32は 無線機回路基板14上の現存する装置でありこれはコストを節約する。無線機回 路基板14上に信号発生器32を有することはデジタルデータ30を収容するた めに水晶発振器モジュール12上に付加的な入力−出力ピンを必要とすることが 認識されるべきである。 典型的には、無線機回路は温度補償されておらずこれは温度変化による誤差ま たはエラーにつながることになる。これは特に、水晶発振器のような、温度に敏 感な装置を温度補償されていない信号によってドライブする場合に明白である。 例えば、特性付けられていない電圧レギュレータ4によって給電されかつ温度補 償信号によって水晶発振器をドライブする信号発生器は温度変化による特性付け られていない調整電圧のシフトによりエラーを導入することにな る。従来技術の発振器はこの問題を、電圧レギュレータおよび温度補償データを 備えたメモリを含む、すべての温度に敏感な回路をその後温度に対して特性付け られるモジュール内に導入することによってこの問題を解決するよう試みている 。しかしながら、この手法は高価なオンボード応用特定集積回路(ASIC)メ モリを備えたすべての構成要素を保持するためにより大きな寸法のモジュールを 使用することを必要とする。 本発明はこれらの問題をコストを節約する現存の外部メモリ28を使用するこ とにより、かつ信号発生器32に対し、水晶発振器18および関連するチューニ ング回路16と共に温度に対して特性付けられている、水晶発振器モジュール1 2内の電圧レギュレータ34によって給電することによりこれらの問題を解決す る。このようにして、本発明はもはやオンボートASICを必要とせず、かつ驚 くべきことに、実質的に改善された温度補償出力周波数20を得ることができる 。本発明は、水晶発振器モジュール12のオンボードの別個のメモリの代わりに 、無線機の現存するメモリ28を使用しながら、水晶発振器18およびチューニ ング回路16ならびに信号発生器32の温度補償を好4適に提供する。 独立したデジタル的に補償される水晶発振器18に伴う他の問題は無線機が送 受信している間に温度変化に応じて温度補償が周波数の変化を指令する場合であ る。これは通 信を途絶または中断させる周波数のシフトを生じさせることがある。 本発明はこの問題を無線機がいつ温度補償の訂正を与えるかを決定できるよう にして解決する。無線機は、補償が無線機の現存する外部メモリに依存している ため、送信の間の温度補償への変化を禁止することができる。このようにして、 送信または受信の間の突然の周波数変化が除去される。 水晶発振器18のための温度補償回路10は水晶発振器18に電気的に結合さ れたチューニング回路16を含む。チューニング回路16は水晶発振器18に結 合されかつ温度補償信号22に応答して水晶発振器18の出力周波数20を調整 するために使用されるリアクティブ負荷(reactive load)を含ん でいる。水晶発振器モジュール12における温度センサ24は水晶発振器18の 周囲温度に応じて温度信号26を提供する。メモリ28は温度センサ24に電気 的に結合されかつ温度信号26に応じて所定のデジタルデータ30を提供するよ うプログラムされている。該所定のデジタルデータは温度変化によって水晶発振 器モジュール12の周波数ずれまたは偏位の関数として変化するようプログラム される。好ましくは、前記所定のデジタルデータ30は温度変化によるチューニ ング回路16のリアクタンス変動および電圧レギュレータ34の電圧変動をも補 償するようプログラムされる。 電圧レギュレータ34は電気的に調整された電圧36と共にまたは調整された 電圧36によって温度センサ24に結合されている。信号発生器32はメモリ2 8に電気的に結合されている。信号発生器34は水晶発振器モジュール12内に あるいは無線機回路基板14上に、図示のごとく、配置することができる。信号 発生器32は、メモリ28からの前記所定のデジタルデータ30に対応する、温 度補償信号22をチューニング回路16に提供する。しかしながら、前記温度補 償信号22の精度はもしそれが無線機の電源の補償されていない電圧レギュレー タによってドライブされれば悪影響を受けるであろう。補償されていない電圧レ ギュレータはセ氏温度ごとの電圧依存性(V/℃)を有しこれは、信号発生器3 2に印加されたとき、補償信号が温度変化によって電圧の変化に追従するように させる。 都合のよいことには、水晶発振器モジュール12の特性付けられた電圧レギュ レータ34は調整された電圧36を信号発生器32に給電するために供給する。 この特徴付けまたは特性付け情報(characterization inf ormation)は発信器モジュール12によって供給される情報へと加算さ れる。予備試験の間に、発振器モジュール12が温度にわたり走査されて、温度 センサ24、チューニング回路16および電圧レギュレータ34のデータが記録 される。このデータは次に信号発生器32への必要な補償信号22を計算するた めに使用され、か つ該データは各々の発振器モジュール12と共にエンドユーザの無線通信装置の 製造者へと供給される。水晶発振器モジュール12の電圧レギュレータ34は、 水晶発振器18それ自体およびチューニング回路16と共に、温度に対して特性 付けられているから、この特性付けられた調整電圧36は信号発生器32に給電 するために有利に使用することができる。このようにして、信号発生器32から の温度補償信号22は本質的に温度変化に対し電圧レギュレータ34の電圧変動 に対し捕償されている。これは温度補償回路10の総合的な温度補償性能を改善 し、信号発生器32から発生された補償信号32は発振器モジュール12によっ て供給される特性付け情報のためより正確なものとなる。 図2は、本発明に係わる、図1の温度補償回路10の好ましい実施形態の回路 図を示す。この実施形態はチューニング回路16に結合された周波数トリム信号 38を含む。周波数トリム信号38に応答して、チューニング回路16は水晶発 振器18の公称(nominal)出力周波数を調整する。前記周波数トリム信 号38は外部的に水晶発振器モジュール12から、典型的には自動周波数制御( AFC)回路を介して、供給される。信号発生器32はデジタル−アナログ(D /A)変換器によって最も容易に提供することができる。しかしながら、他の同 様の回路も使用できる。一般に、使用されるD/A変換器は無線機回路基板 14上に配置される。しかしながら、もし適切なデータ接続が行われればそれは 水晶発振器モジュール12内に配置することもできる。 好ましくは、前記信号発生器32は無線機基板上の現存するD/A変換器であ りこれは無線機機能のために時折または随時時間の一部で利用されかつ温度補償 のために残りの時間に利用できる。信号発生器32はD/A変換器がその無線機 タスクを行うのにビジーである場合に補償を維持するために補償信号22のため の少なくとも1つのラッチされた出力バッファ(図示せず)を提供する。要する に、D/Aは無線機機能および水晶発振器の補償のために温度補償信号を提供す ることの間で多重化されている。都合のよいことに、この実施形態はまた無線機 が該無線機が送信または受信していない場合にのみ温度補償の変化を与えること ができる。さらに、無線機基板上の外部のD/A変換器のコストがさけられる。 従来技術のD/A変換器は無線機の電源電圧レギュレータ(図示せず)から給 電される。これに対し、本発明の驚くべきかつ予期されない利点はD/A変換器 を水晶発振器モジュール12の電圧レギュレータ34から給電することから得ら れる。D/A変換器を水晶発振器モジュール12の温度特性付けられた調整電圧 36からバイアスすることにより2ppmより良好な出力周波数20の温度安定 度が達成される。D/A変換器は水晶発振器モジュール12の 電圧レギュレータ34から動作するから、D/A出力(温度補償信号22)は、 D/A変換器が特性付けられていない無線機の電源レギュレータからバイアスさ れた場合よりも温度に対してより正確なものとなる。好ましくは、水晶発振器モ ジュール12は一様な温度補償を維持するように従来技術の無線機のD/A変換 器とほぼ同じ入力インピーダンスによってD/A変換器32をバイアスするため に電圧レギュレータ34の調整された電圧36を使用する。上の実施形態に代わ るものは無線機の製造者が水晶発振器の製造者の利益のためにそれぞれの無線機 の電源を温度に対して特性付けることである。明らかに、これは高価でありかつ 複雑な解決方法であり、本発明はこれをより低減されたコストで避けるようにす る。 温度センサ24は少なくとも1つのダイオードの縦続接続された(casca ded)ダイオードストリング、サーミスタ、またはトランジスタによって提供 できる。これらの内で、ダイオードストリングが最も低価格である。サーミスタ は典型的にはロットによって、かつユニットによって製造公差の変動を有する。 ダイオードストリングは集積でき、かつ従って、形状および電流の点で実質的に 正確に整合して製造できる。好ましい実施形態では、温度センサは2つの集積さ れた縦続接続ダイオードから構成される。集積はダイオードがそれらが形状およ び従って電流において十分に整合するよう製造できるようにし、これはダイオ ードストリングにわたる再現性ある電圧を提供するために有利である。 温度センサの各ダイオードにわたる電圧は次のように近似することができる。 [数1] VD:={q/(nkT)}*ln(iD/Io) この場合qは電子の電荷であり、nは経験的または実験的に決定された指数の 理想係数(ideality factor)であり、kはボルツマンの定数で あり、Tは絶対温度であり、iDはダイオードを流れる電流であり、かつIo は ダイオードの逆飽和電流である。本発明の温度センサは好ましくは2つの縦続接 続されたダイオードを使用し、これは結果として2VDの温度信号を生じる。動 作においては、VDは室温でほぼ0.6Vでありかつ温度センサは約4mV/℃ の温度信号感度を有し、これは本発明において使用される集積回路製造プロセス のため非常に再現性あるものである。 温度センサのダイオードは基本的に(iD/Io)に対する固定された比率を有 する。都合のよいことに、この情報は実際にダイオード−ダイオードのベースで 温度変動を決定する必要性なしにメモリに永久的に記憶できる。あるいは、各々 の温度センサは最終的なまたは最大の精度のた めに温度に対して特性付けることができる。しかしながら、これはより多くのデ ータ処理を必要としかつ本発明の2ppmの温度安定度を実現するためには必要 ではない。 理解されるように、ダイオードストリングにおけるより多くの数のダイオード は大きな温度に対する感度を提供する。しかしながら、より高い電圧のみがダイ オードストリングにおけるより多くのダイオードを使用することを可能にするた め、これは無線機の利用可能な電源電圧に対してバランスされなければならない 。示された低い電源電圧の実施形態では、ダイオードストリングにおいて2つの ダイオードが縦続接続されている。 前記チューニング回路16は水晶発振器18に結合された、図示のごとく接続 されたバラクタダイオードのような、リアクティブ負荷が与えられている。好ま しくは、水晶発振器は技術的に知られたコルピッツ型の設計のものである。しか しながら、他の設計のものも同様に使用できる。前記バラクタダイオードは可変 リアクタンスを提供する低価格の方法を与える。しかしながら、電圧可変容量( voltage variable capacitors:VVC)のような 、技術的に利用可能な他の同調可能なまたはチューニング可能なリアクティブ負 荷素子も本発明において良好に使用できる。 前記メモリ28は無線機または通信装置内に配置された現存のメモリエレメン トによって最もよく提供される。最 も都合のよいのは、メモリ28は無線機の主マイクロプロセッサまたはマイクロ コントローラであり、その理由はこれがすでに存在しているからである。しかし ながら、他の利用可能なメモリ装置を使用することができ、例えばデジタル信号 プロセッサ、PROM、EPROM、EEPROM、SRAM、DRAM、デジ タル−アナログ変換器、その他を、無線機に存在するものあるいは別に設けられ るものとして使用できる。 現存するメモリ装置を使用する利点は水晶発振器モジュール12において別個 の、冗長なメモリエレメントがもはや必要ではなくなり、これは実質的なコスト の節約を与える。さらに、もしアナログ出力を有するメモリ装置、例えばオンボ ードD/Aを有するもの、が利用可能であれば、本発明の信号発生器32は除去 できる。しかしながら、この場合メモリ装置を水晶発振器モジュール12の電圧 レギュレータ34によってドライブして上で述べた温度特性を与えられた利点を 保持することが必要であろう。 前記メモリ28は温度に対する水晶発振器モジュール12の周波数偏位の逆関 数(inverse function)に実質的に対応する所定のデジタルデ ータ30によってプログラムされる。好ましい、ATカット水晶を使用した水晶 発振器18に対しては、前記逆関数はよく知られたベックマン(Bechman n)カーブに対応し、これは3次またはより高いn次の多項式展開によって良好 に特 性を与えることができる。ベックマンカーブを特性付ける上でのその付加的な精 度のため4次の展開が好ましい。しかしながら、より高い次数の最もよく適合す る多項式(n≧7)がより大きな精度を提供するであろう。 動作においては、ベックマンカーブの多項式係数が各々の水晶発振器モジュー ル12に対して計算されかつこれらの値がメモリ28内にプログラムされる。あ るいは、メモリ28は個々の温度範囲にわたり水晶発振器モジュール12の実際 の周波数ずれまたは偏位のルックアップテーブルによってプログラムすることが でき、これは呼び出されかつデジタルデータ30として信号発生器32に与える ことができる。この場合、ルックアップテーブルにおけるデジタルデータ30は 温度センサ24によってメモリ28に提供される温度信号26に対応することに なる。この代替案はより多くのメモリスペースを必要とするが、同様に良好に動 作する。 付加的な利点として、温度に対する電圧レギュレータ34およびチューニング 回路16におけるずれは自動的に所定のデジタルデータ30内に導入され、これ は水晶発振器モジュール12がユニット全体として温度特性付けられているから である。メモリ28はベックマンカーブの逆関数に対応するデジタルデータ30 を信号発生器32に提供しこれは水晶発振器モジュール12のチューニング回路 16をドライブするためのアナログ温度補償信号22へと変換 するために使用される。メモリ28および信号発生器32は温度特性を与えられ る必要はなく、それはこれらの温度に対するずれは些細なものであるためである 。しかしながら、本発明においてこれを妨げる理由は何もない。 本発明の利点は温度に対する電圧変動が特性付けられている、水晶発振器モジ ュールの電圧レギュレータ34からバイアスされる信号発生器32、好ましくは D/A変換器、を有することである。このようにして、D/A変換器からの温度 補償信号22は本発明に従って電圧レギュレータ34における電圧変動に対して 本質的に訂正または補正されている。驚くべきことに、水晶発振器モジュールの 電圧レギュレータ34からD/A変換器をバイアスすることは結果として周波数 安定度を約5ppmから約2ppmへと改善する結果となる。さらに、この改善 は水晶発振器モジュール12のオンボードのASIC温度補償回路を使用するこ となく達成され、これは大きなコストの節約となる。 図3は、本発明に係わる温度補償回路を含む通信装置200のブロック図を示 す。一実施形態では、通信装置200は送受信機である。通信装置200はマイ クロコントローラ210またはマイクロプロセッサの制御のもとに動作するよく 知られた周波数シンセサイザによるまたは周波数シンセサイズされる双方向送受 信機である。通信装置200は受信機220および送信機230を含み、これら はアンテナ240を介してRF信号を受信しかつ送信する。ア ンテナ240は受信機220と送信機230との間でアンテナスイッチ250に よって適切に切り換えられる。通信装置200はまたマイクロコントローラ21 0の制御のもとに受信機の局部発振信号262および送信機の局部発振信号26 4を提供するよく知られた位相同期ループのシンセサイザ260を含む。温度補 償回路はシンセサイザ260のための基準発振信号272およびマイクロコント ローラ210のための温度信号280を提供する基準発振器モジュール300を 含む。マイクロコントローラ210は信号発生器292を介して基準発振器モジ ュール300に対し温度補償信号290を提供する。基準発振信号272は本発 明の原理を使用して温度補償される。 図4は、本発明に係わる、温度補償された基準周波数出力を提供するための方 法400の流れ図を示す。この方法400は、水晶発振器、信号発生器、電圧レ ギュレータ、温度センサ、および水晶発振器に結合された同調回路から選択され たグループの内の少なくとも1つの温度によるずれに対応するデジタルデータに よってプログラムされたメモリを提供する第1のステップ402を含む。第2の ステップ404は周囲温度に対応する温度依存信号が提供されるように電圧レギ ュレータによって温度センサをドライブするステップを含む。第3のステップ4 06は周囲温度における水晶発振器の周波数変動に対応するデジタルデータが提 供されるように前記メモリに対し前記温度依存信号を 結合するステップを含む。前記メモリは水晶発振器の周波数偏位に対応する所定 のデジタルデータを備えたルックアップテーブルを含んでいる。第4のステップ 408は関連する無線機回路が送信していないかまたは受信していない場合に前 記信号発生器にデジタルデータを供給するステップを含み、それによって温度補 償信号が水晶発振器のチューニング回路に提供されるようにする。最後のステッ プ410は前記信号発生器を電圧レギュレータからの温度特性を与えられた調整 された電圧によってバイアスするステップを含み、それによって前記調整された 電圧の変動が水晶発振器の温度補償を改善するように前記デジタルデータにおい て補償されるようにする。 この発明の種々の実施形態が示されかつ説明されたが、当業者には本発明の広 い範囲から離れることなく種々の修正および置き換え、並びに前の実施形態の再 構成および組み合わせが可能なことが理解されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),CN,JP,KR (72)発明者 サトリフ・リチャード エヌ アメリカ合衆国イリノイ州 60140、ハン プシャー、サモー・ロード 14エヌ861

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.水晶発振器のための温度補償回路であって、 前記水晶発振器に結合されたチューニング回路であって、該チューニング回路 は温度補償信号に応じて前記水晶発振器の出力周波数を調整するもの、 前記水晶発振器の周囲温度に応じて温度信号を提供する温度センサ、 前記温度センサに電気的に結合されかつ前記温度信号に応じて所定のデジタル データを提供するようプログラムされたメモリであって、前記所定のデジタルデ ータは温度による前記水晶発振器およびチューニング回路のずれの関数として変 化するようプログラムされ、前記メモリは関連する無線機回路が送信または受信 している間に前記提供される所定のデジタルデータに対する変更を禁止するもの 、 前記メモリに電気的に結合された信号発生器であって、該信号発生器は前記所 定のデジタルデータに対応する温度補償信号を前記チューニング回路に提供する もの、そして 調整された電圧を前記信号発生器に提供する電圧レギュレータであって、該電 圧レギュレータは電気的に前記温度センサに結合されているもの、 を具備することを特徴とする温度補償回路。 2.前記信号発生器は前記関連する無線機回路に存在するデジタル−アナログ 変換器であることを特徴とする、請 求項1に記載の温度補償回路。 3.前記デジタル−アナログ変換器はラッチされた温度補償信号を前記チュー ニング回路に提供することと無線機機能を提供することとの間で多重化されてい ることを特徴とする、請求項2に記載の温度補償回路。 4.前記メモリは前記所定のデジタルデータに対応する温度補償信号を提供し か一つ前記チューニング回路に直接供給され前記信号発生器をバイパスするアナ ログ出力を有することを特徴とする、請求項1に記載の温度補償回路。 5.前記メモリは前記電圧レギュレータによって給電されることを特徴とする 、請求項4に記載の温度補償回路。 6.送信機、受信機およびメモリを有しかつ温度補償回路を有する通信装置で あって、 温度信号に応じて所定のデジタルデータを提供するようプログラムされたメモ リであって、前記所定のデジタルデータは局部発振回路の構成要素の温度による ずれの関数として変化するようプログラムされ、前記メモリは関連する無線機回 路が送信または受信している間は前記提供される所定のデジタルデータへの変更 を禁止するもの、 前記メモリに電気的に結合された信号発生器であって、4該信号発生器は前記 メモリから前記所定のデジタルデータに対応する温度補償信号を局部発振回路に 提供するもの、そして 温度に依存する水晶発振器を含む局部発振信号を発生す るための局部発振回路であって、 前記水晶発振器に電気的に結合されたチューニング回路であって、該チュ ーニング回路は前記温度補償信号に応じて前記水晶発振器の出力周波数を調整す るもの、 前記メモリに電気的に結合されかつ前記水晶発振器の周囲温度に応じて前 記メモリに前記温度信号を提供する温度センサ、そして 調整された電圧を前記信号発生器に提供する電圧レギュレータであって、 該電圧レギュレータは前記温度センサに電気的に結合されているもの、 を具備する前記局部発振回路、 を具備することを特徴とする通信装置。 7.前記所定のデジタルデータは、温度センサ、チューニング回路、水晶発振 器、および電圧レギュレータからなるグループから選択された前記局部発振回路 の構成要素の少なくとも1つの温度によるずれの関数として変化するようプログ ラムされていることを特徴とする、請求項6に記載の通信装置。 8.前記信号発生器は関連する無線機回路に存在するデジタル−アナログ変換 器であることを特徴とする、請求項6に記載の通信装置。 9.前記デジタル−アナログ変換器はラッチされた温度補償信号を前記チュー ニング回路に提供することと無線機機能を提供することとの間で多重化されてい ることを特徴 とする、請求項8に記載の通信装置。
JP10527723A 1996-12-17 1997-11-25 水晶発振器のための温度補償回路および温度補償を提供する方法 Pending JP2000507073A (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/768,154 US5760656A (en) 1996-12-17 1996-12-17 Temperature compensation circuit for a crystal oscillator and associated circuitry
US08/768,154 1996-12-17
US08/901,892 US5777524A (en) 1997-07-29 1997-07-29 Temperature compensation circuit for a crystal oscillator and associated circuitry
US08/901,892 1997-07-29
PCT/US1997/021618 WO1998027652A1 (en) 1996-12-17 1997-11-25 Temperature compensation circuit for a crystal oscillator and method of providing same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000507073A true JP2000507073A (ja) 2000-06-06

Family

ID=27118014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10527723A Pending JP2000507073A (ja) 1996-12-17 1997-11-25 水晶発振器のための温度補償回路および温度補償を提供する方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0886921A4 (ja)
JP (1) JP2000507073A (ja)
KR (1) KR100290498B1 (ja)
CN (1) CN1211354A (ja)
WO (1) WO1998027652A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009004918A (ja) * 2007-06-19 2009-01-08 Sharp Corp 携帯通信端末及びその温度補償方法
JP2009060227A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Oki Electric Ind Co Ltd 無線受信装置、無線送信装置及び無線送受信装置
JP2016187131A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器、および移動体
JP2016187161A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器、および移動体
JP2016187160A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器、および移動体

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2335554B (en) * 1998-03-18 2002-01-16 Roke Manor Research Radio synchronisation system
JP2001267847A (ja) 2000-03-17 2001-09-28 Asahi Kasei Microsystems Kk 温度補償型水晶発振器及び水晶発振器の温度補償方法
KR100457192B1 (ko) * 2002-06-17 2004-11-16 주식회사 팬택앤큐리텔 단말기 주파수 오차 보정 장치 및 방법
US7042301B2 (en) * 2002-10-15 2006-05-09 Marvell International Ltd. Crystal oscillator emulator
CN1771664B (zh) * 2003-04-11 2011-09-28 Nxp股份有限公司 用于检测振荡器晶体的温度的装置
US7417510B2 (en) * 2006-09-28 2008-08-26 Silicon Laboratories Inc. Direct digital interpolative synthesis
US20090108949A1 (en) * 2007-10-30 2009-04-30 Qualcomm Incorporated Temperature compensation for crystal oscillators
JP2011066733A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Mitsumi Electric Co Ltd スーパーヘテロダイン方式の受信装置及び受信方法、並びに受信装置用半導体集積回路
CN102025320B (zh) * 2010-11-25 2013-01-23 Tcl集团股份有限公司 一种提高wifi接入点频率稳定度的装置和方法
CN202270782U (zh) 2011-09-05 2012-06-13 浙江胜利工贸有限公司 金属材料校直机
CN103138700B (zh) * 2013-02-02 2015-12-02 浙江雅晶电子有限公司 一种晶振自动调频机
US10171090B2 (en) * 2015-03-27 2019-01-01 Seiko Epson Corporation Oscillator, electronic apparatus, and moving object
JP6638340B2 (ja) * 2015-11-12 2020-01-29 セイコーエプソン株式会社 回路装置、発振器、電子機器及び移動体

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4746879A (en) * 1986-08-28 1988-05-24 Ma John Y Digitally temperature compensated voltage-controlled oscillator
US5204975A (en) * 1989-10-12 1993-04-20 Seiko Epson Corporation Digitally-corrected temperature-compensated crystal oscillator having a correction-suspend control for communications service
US5081431A (en) * 1990-01-26 1992-01-14 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Digital temperature-compensated oscillator
JPH08288741A (ja) * 1995-04-14 1996-11-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水晶発振装置とその調整方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009004918A (ja) * 2007-06-19 2009-01-08 Sharp Corp 携帯通信端末及びその温度補償方法
JP2009060227A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Oki Electric Ind Co Ltd 無線受信装置、無線送信装置及び無線送受信装置
JP2016187131A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器、および移動体
JP2016187161A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器、および移動体
JP2016187160A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器、および移動体

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990082540A (ko) 1999-11-25
EP0886921A1 (en) 1998-12-30
CN1211354A (zh) 1999-03-17
KR100290498B1 (ko) 2001-06-01
WO1998027652A1 (en) 1998-06-25
EP0886921A4 (en) 2000-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5777524A (en) Temperature compensation circuit for a crystal oscillator and associated circuitry
US5760656A (en) Temperature compensation circuit for a crystal oscillator and associated circuitry
JP2000507073A (ja) 水晶発振器のための温度補償回路および温度補償を提供する方法
US5898345A (en) Oscillator circuit with first and second frequency control elements
JP3329468B2 (ja) 低電力温度補償水晶発振器
US7167058B2 (en) Temperature compensation for a variable frequency oscillator without reducing pull range
US5774800A (en) Radio communication apparatus with reference frequency control based on stored characteristic control data
JP3319774B2 (ja) バイアス補償を用いた広帯域発振器及びその動作方法
JP2001522185A5 (ja)
US6066989A (en) Frequency synthesizer module for dual band radio
US6794948B2 (en) Oscillation circuit and electronics using the same
US5243356A (en) Antenna circuit and wrist radio instrument
JP2002513233A (ja) 水晶発振器のターンオン時間を最少にする装置および方法
US6968168B1 (en) Variable oscillator
JPH0469450B2 (ja)
JPH0846427A (ja) 電圧制御型水晶発振器
JP2969639B2 (ja) 無線選択呼出受信機
EP1745543A1 (en) A circuit and method for controlling an oscillation loop
EP0797304B1 (en) Improvements in or relating to radio receivers
JP5063833B2 (ja) 時計の時間基準による高周波信号発生器
JP2000196359A (ja) 電圧制御型の水晶発振器
WO1998047231A1 (en) Low power, low noise, temperature compensated ring oscillator
JPH10270942A (ja) 温度補償水晶発振器とその調整方法
JPH08321746A (ja) 無線通信装置
JPH0435530A (ja) 無線受信機