JP2001085943A - 温度補償型水晶発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直接型温度補償方式の水晶発振器の調整工程の
簡略化を図りもって低価格な水晶発振器を提供すること
を目的としている。 【解決手段】周波数温度補償回路と増幅回路とを備える
温度補償型水晶発振器に於いて、前記温度補償回路が容
量素子を備える容量回路と感温抵抗おの並列回路と、前
記感温抵抗の電気的特性を調整する為の抵抗回路とを備
え、更に、前記容量回路の容量値を調整可能なものに
し、発振器外部からの操作により上記抵抗回路及び、容
量回路の設定を変更するよう構成したことにより、完成
状態にて周波数温度特性の調整を行うことが可能とな
り、その結果、生産性の効率が高まるに伴って水晶発振
器の低価格化が達成されるという効果を奏する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水晶発振器に関し、
特に、直接温度補償方式の温度補償型水晶発振器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通信機器の基準周波数源として用いられ
ている水晶発振器としては、従来、図５に示すような温
度補償型水晶発振器が一般に知られている。同図に示す
温度補償型水晶発振器１００は、ＡＴカット水晶振動子
１０１の一端と接地との間に低温側温度補償回路１０２
と高温側温度補償回路１０３とを直列接続したものを挿
入接続すると共に、上記水晶振動子１０１の他端を増幅
回路１０４に接続するよう構成したものである。

【０００３】そして上記低温側温度補償回路１０２は、
同図に示すようにサーミスタ１０５と抵抗１０６と抵抗
１０７との並列回路をコンデンサ１０８と直列接続する
と共に、この直列回路とコンデンサ１０９とコンデンサ
１１０とを並列接続するよう構成したものである。この
とき上記抵抗１０６または抵抗１０７及び、コンデンサ
１０９またはコンデンサ１１０は、低温側温度補償回路
の設定条件の調整用として必要に応じて搭載される電子
部品である。

【０００４】上記高温側温度補償回路１０３は、抵抗１
１１と抵抗１１２との並列回路をサーミスタ１１３に直
列接続すると共に、この直列回路とコンデンサ１１４と
コンデンサ１１５とを並列接続するよう構成したもので
ある。このとき上記抵抗１１１または抵抗１１２及び、
コンデンサ１１４またはコンデンサ１１５は、低温側温
度補償回路の設定条件の調整用として必要に応じて搭載
される電子部品である。そして上記のような温度補償回
路は温度変化に伴うサーミスタの抵抗値の変化を利用す
ることにより水晶振動子１０１に接続される容量性コン
ダクタンスを制御するものであり、例えば２５℃を基準
とした高温域では低温側温度補償回路１０２の容量性コ
ンダクタンスが、高温域では高温側温度補償回路１０３
の容量性コンダクタンスがそれぞれの温度領域に於ける
水晶振動子１０１の周波数変動を抑えるように制御され
る。

【０００５】従って、このような構成の温度補償型水晶
発振器１００によれば環境温度が変化した場合であって
も、ＡＴカット水晶振動子１０１の周波数温度特性を安
定させるよう上記低温側温度補償回路１０２及び高温側
温度補償回路１０３が機能する為、その結果、高い安定
度を有する周波数信号を出力することを実現している。
尚、上記温度補償型水晶発振器の詳細な動作説明につい
て必要であれば、既に開示している特公昭６４−１９６
９号を参照されたい。実際には水晶振動子の製造誤差に
よって周波数温度特性には固体差がある為、これに応じ
て、各温度補償回路の調整用のコンデンサ並びに抵抗の
値を適宜選択して搭載することになる。

【０００６】ところが、水晶発振器１００は、電子部品
等を搭載する為の回路基板に設けた配線パターン間及び
電子部品間に発生する寄生容量の値が、これらを覆う為
のシールドケースの有無により変化する為、シールドケ
ースが無い状態にて所要の周波数温度特性が得られたと
してもシールドケースの搭載によって周波数温度特性が
変動し、必要とする特性が得られない場合がある。

【０００７】そこで、周波数温度特性を検査する際に
は、予め電子部品の上方をシールドケースにて覆った完
成状態として行い、その検査の結果、所要の周波数温度
特性を満たしたものについては、現状のまま完成品とし
て扱われ、特性を満たしていないものについては、温度
特性を調整する為、覆われていたシールドケースを一旦
外し、その特性のズレを補正するに適当とされる上記調
整用の電子部品を搭載し、再びシールドケースを搭載し
た後、二回目の周波数温度特性の検査を行なっていた。

【０００８】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、この
とき水晶発振器１００は一回目の検査時と比較して部品
数の増加は勿論、厳密にはシールドケースの接続状態も
多少の違いがあり、これらの条件の違いによっては予期
し得ない寄生容量の発生及び変化が生じてしまい、上記
のような調整を行っても予定した特性が得られない場合
があった。そしてこのような場合は、最終的に所要の周
波数温度特性の規格を満たすまで上記調整と検査工程及
び、これらに伴うシールドケースの取り外し及び取り付
け工程とを繰り返し行わなければならなく、これにより
生産性の低下による製造コストの高価格化が生じ、その
結果、水晶発振器の低価格化が達成されなかったのであ
る。

【０００９】本発明は所謂直接型と称される周波数温度
補償方式の水晶発振器に於いて、周波数温度補償回路の
調整時の諸問題を解決することにより水晶発振器の製造
コストを抑え、もって低価格な水晶発振器を提供するこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
本発明に係わる請求項１記載の発明は、周波数温度補償
回路と増幅回路とを備えた温度補償型水晶発振器に於い
て、前記温度補償回路が容量素子を備えた容量回路と感
温抵抗との並列回路と、前記感温抵抗に直列又は並列に
接続した抵抗回路とを備え、更に、前記容量回路の容量
値が調整可能であることを特徴としている。

【００１１】請求項２記載の発明は、周波数温度補償回
路と増幅回路とを備えた温度補償型水晶発振器に於い
て、前記温度補償回路が容量素子を備えた容量回路と感
温抵抗との並列回路と、前記感温抵抗に直列又は並列に
接続した抵抗回路とを備え、更に、前記容量回路の抵抗
回路の抵抗値が調整可能であることを特徴としている。

【００１２】請求項３記載の発明は請求項１または請求
項２記載の発明に加え、前記容量回路がスイッチ回路と
容量素子との直列回路を少なくとも2つ以上並列接続す
るよう構成したものであることを特徴としている。

【００１３】請求項４記載の発明は請求項１または請求
項３記載の発明に加え、前記容量素子が半導体容量素子
であることを特徴としている。

【００１４】請求項５記載の発明は請求項４記載の発明
に加え、前記半導体容量素子が可変容量ダイオードまた
はＭＯＳ容量であることを特徴としている。

【００１５】請求項６記載の発明は請求項１乃至請求項
５記載の発明に加え、前記抵抗回路が抵抗値の調整が可
能なものであることを特徴としている。

【００１６】請求項７記載の発明は請求項１乃至請求項
６記載の発明に咥え、前記抵抗回路が抵抗とスイッチと
の直列回路を少なくとも２つ並列接続するよう構成した
ものであることを特徴としている。

【００１７】請求項８記載の発明は請求項１乃至請求項
７記載の発明に加えて、前記増幅回路と少なくとも前記
抵抗回路または前記容量回路とを1チップの半導体素子
として構成したことを特徴としている。

【００１８】

【本発明の実施の形態】以下、図示した実施例に基づい
て本発明を詳細に説明する。図１は本発明に基づく水晶
発振器の一実施例を示す回路図である。同図に示すよう
に水晶発振器１は、増幅回路に接続されているＡＴカッ
ト水晶振動子２と低温側温度補償回路３とを直流阻止用
のコンデンサ４を介して直列接続すると共に、この直列
回路と高温側温度補償回路５とを直流阻止用のコンデン
サ６を介して接続し、更に、上記高温側温度補償回路５
のコンデンサ６と接続されていない一方端をコンデンサ
７を介して接地するよう構成したものである。

【００１９】そして、上記低温側温度補償回路３は、同
図に示すように抵抗回路８と感温抵抗であるサーミスタ
９との並列回路にコンデンサ１０を直列接続すると共
に、この直列回路に容量回路１１を並列接続するよう構
成したものである。そしてこの場合、上記抵抗回路８
は、例えば抵抗１２とスイッチ１３との直列回路と、抵
抗１４とスイッチ１５との直列回路と、抵抗１６とスイ
ッチ１７との直列回路とを並列接続したものであり、前
記スイッチを制御回路１８により制御する。

【００２０】容量回路１１は、半導体容量素子として例
えば可変容量ダイオード１９の両端にバイアスを印加す
る為の電圧制御回路２０を交流阻止抵抗２１を介し接続
するよう構成したものである。一方、高温側温度補償回
路５は、同図に示すように抵抗回路２２と感温抵抗であ
るサーミスタ２３との直列回路に容量回路２４を並列接
続するよう構成したものである。そしてこの場合、上記
抵抗回路２２は、抵抗２５とスイッチ２６との直列回路
と、抵抗２７とスイッチ２８との直列回路と、抵抗２９
とスイッチ３０との直列回路と、を互いに並列接続した
ものであり、これらスイッチを制御する為の制御回路３
１とを備えいる。

【００２１】一方、上記容量回路２４は、半導体容量素
子として例えば可変容量ダイオード３２の両端にバイア
スを印加する為の電圧制御回路３３を交流阻止抵抗３４
を介し接続するよう構成したものである。尚、制御回路
１８、制御回路３１及び電圧制御回路２０、制御回路３
３は、何れも集積回路により構成されたものであり、更
に、外部から供給される制御信号に基づいて回路の設定
を変更することが可能なものである。そしてこのように
構成した水晶発振器１では、所要の周波数温度特性を得
るべく温度補償回路の抵抗回路８、抵抗回路２２の抵抗
値及び、容量回路１１、容量回路２４の容量値の調整を
行う場合、上記抵抗回路８、抵抗回路２２内の抵抗の組
合わせの変更の為のスイッチ操作、及び、可変容量ダイ
オード１９、可変容量ダイオード３２の端子間電圧の変
更を上記制御回路１８、制御回路３１または、電圧制御
回路２０、制御回路３３を介し供給される外部からの信
号に基づいて調整を行うことが可能である。

【００２２】即ち、例えば低温側温度補償回路３の場
合、抵抗回路８を構成する各抵抗の値が抵抗１２＜抵抗
１４＜抵抗１６の関係であり、初回の回路設定では抵抗
１４のみを回路接続するようスイッチ１５のみをＯＮと
した状態にしたとする。この設定状態での周波数温度特
性の結果から補償不足であると判断された場合、より補
償能力を高めて所要の周波数温度特性を得る必要があ
る。サーミスタ９と並列接続されている抵抗は、サーミ
スタ９の電気的特性である抵抗値の温度に対する変化能
力を抑圧する作用がある為、これをより高い値の抵抗に
変更する調整が行われる。

【００２３】この場合、外部より制御回路１８を制御し
て上記スイッチ１５をＯＦＦ、スイッチ１７をＯＮとす
るとした設定変更を行うことにより、抵抗１４より高い
抵抗値の抵抗１６がサーミスタ９に並列接続され、必要
とする調整が完了される。一方、周波数温度補償の結果
が過剰補償であると判断された場合については例えば上
記調整方法の逆の方法を行えばよく、更に、高温側温度
補償回路の場合についても上記調整方法と同様の調整方
法を適用すればよい為、これらの調整方法についての説
明を省略する。

【００２４】また、図２は本発明に基づく他の実施例で
あり、その特徴とする点は、低温側温度補償回路３と高
温側温度補償回路５とを容量回路３５を共通として並列
接続するよう構成した温度補償回路にある。即ち、同図
に示す温度補償回路は、抵抗回路８とサーミスタ９との
並列回路にコンデンサ１０を直列接続すると共に、この
直列回路と容量回路２５とを並列接続し、更に、この並
列回路にサーミスタ２３と抵抗回路２２の直列回路を並
列に接続するよう構成したものである。

【００２５】そしてこのような構成であっても、図１の
水晶発振器と同等の特性が得られることは明らかであ
る。更に、上記では容量回路を構成する半導体容量素子
として可変容量ダイオードを用いて本発明を説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、可変容量
ダイオード以外の半導体容量素子を用いても構わない。

【００２６】図３は可変容量ダイオード以外の半導体容
量としてＭＯＳ容量素子を容量回路内に備えた本発明に
基づく他の実施例の水晶発振器の回路図を示すものであ
り、同図（ａ）に示す水晶発振器は、図１に示した水晶
発振器を可変容量ダイオード１９、３２をＭＯＳ容量素
子３６、３７に置き換えて構成したものであり、同図
（ｂ）に示す回路は図２に示した水晶発振器を可変容量
ダイオード３５をＭＯＳ容量素子３８に置き換えてえて
構成したものである。そして、このような構成の水晶発
振器であっても、図１及び図２に示した水晶発振器と同
等の機能が得られる。

【００２７】更に、以上電圧制御による可変容量素子を
備えた容量回路を用いて本発明を説明したが、本発明は
これ限定されるものではなく、図４に示すような水晶発
振器であっても構わない。同図は本発明に基づく他の実
施例の水晶発振器の回路図であり、図１に示す水晶発振
器の構成と異なる点は、容量回路１１、２４をそれぞれ
コンデンサ３９とスイッチ４０との直列回路を複数個並
列接続するよう構成し、このスイッチを制御する為の制
御回路４１を設けたところにある。そして、このような
容量回路であってもスイッチの接続状態を制御回路にて
設定することにより容量値を制御することが可能である
為、図１に示す水晶発振器と同等の機能が得られる。

【００２８】尚、当然、上記スイッチ制御による容量回
路を図２に示す水晶発振器の容量回路に置き換えて水晶
発振器を構成しても良い。更に、容量回路と抵抗回路と
増幅回路４２とを集積回路として1チップＩＣとなるよ
う構成すればより小型の水晶発振器を実現することが可
能であることは勿論、組立工程をより簡略化することが
可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に基づく直接
温度補償型水晶発振器は、周波数温度補償回路と増幅回
路とを備える温度補償型水晶発振器に於いて、前記温度
補償回路が容量素子を備える容量回路と感温抵抗との並
列回路と、前記感温抵抗の電気的特性を調整する為の抵
抗回路とを備え、更に、前記容量回路の容量値を調整可
能なものにし、発振器外部からの操作により上記抵抗回
路及び、容量回路の設定を変更するよう構成したことに
より、シールドケースで封止した状態に於いても周波数
温度特性の調整を行うことが可能となり、その結果、生
産性の効率が高まり、これに伴って水晶発振器の低価格
化が達成されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく水晶発振器の一実施例の回路図
を示すものである。

【図２】本発明に基づく水晶発振器の他の実施例の回路
図を示すものである。

【図３】本発明に基づく水晶発振器の他の実施例の回路
図を示すものである。 （ａ）低温側温度補償回路と高温側温度補償回路とが直
列回路である場合の回路図を示すものである。 （ｂ）低温側温度補償回路と高温側温度補償回路とが並
列回路である場合の回路図を示すものである。

【図４】本発明に基づく水晶発振器の他の実施例の回路
図を示すものである。

【図５】従来の温度補償型水晶発振器の回路図を示すも
のである。

【符号の説明】

１水晶発振器、２水晶振動子、３低温側温度補償回路、
４、６、７、１０、３９コンデンサ、５高温側温度補償
回路、８、２２抵抗回路、９、２３サーミスタ、１１、
２４、３５容量回路、１２、１４、１６、２５、２７、
２９抵抗、１３、１５、１７、２６、２８、３０、４０
スイッチ、１８、３１、４１制御回路、１９、３２可変
容量ダイオード、２０、３３電圧制御回路、２１、３４
交流阻止用抵抗、３６、３７、３８ＭＯＳ容量素子、４
２、１０４増幅回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周波数温度補償回路と増幅回路とを備えた
   温度補償型水晶発振器に於いて、前記温度補償回路が容
   量素子を備えた容量回路と感温抵抗との並列回路と、前
   記感温抵抗に直列又は並列に接続した抵抗回路とを備
   え、更に、前記容量回路の容量値が調整可能であること
   を特徴とする温度補償型水晶発振器。
2. 【請求項２】周波数温度補償回路と増幅回路とを備えた
   温度補償型水晶発振器に於いて、前記温度補償回路が容
   量素子を備えた容量回路と感温抵抗との並列回路と、前
   記感温抵抗に直列又は並列に接続した抵抗回路とを備
   え、更に、前記容量回路の抵抗回路の抵抗値が調整可能
   であることを特徴とする温度補償型水晶発振器。
3. 【請求項３】前記容量回路がスイッチ回路と容量素子と
   の直列回路を少なくとも2つ以上並列接続するよう構成
   したものであることを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載の温度補償型水晶発振器。
4. 【請求項４】前記容量素子が半導体容量素子であること
   を特徴とする請求項１または請求項３記載の温度補償型
   水晶発振器。
5. 【請求項５】前記半導体容量素子が可変容量ダイオード
   またはＭＯＳ容量であることを特徴とする請求項４記載
   の温度補償型水晶発振器。
6. 【請求項６】前記抵抗回路が抵抗値の調整が可能なもの
   であることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の温
   度補償型水晶発振器。
7. 【請求項７】前記抵抗回路が抵抗とスイッチとの直列回
   路を少なくとも２つ並列接続するよう構成したものであ
   ることを特徴とする請求項１乃至請求項６記載の温度補
   償型水晶発振器。
8. 【請求項８】前記増幅回路と少なくとも前記抵抗回路ま
   たは前記容量回路とを1チップの半導体素子として構成
   したことを特徴とする請求項１乃至請求項７記載の温度
   補償型水晶発振器。