JP2001267848A - 温度補償型発振器、通信装置及び電子機器 - Google Patents
温度補償型発振器、通信装置及び電子機器Info
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- JP2001267848A JP2001267848A JP2000078688A JP2000078688A JP2001267848A JP 2001267848 A JP2001267848 A JP 2001267848A JP 2000078688 A JP2000078688 A JP 2000078688A JP 2000078688 A JP2000078688 A JP 2000078688A JP 2001267848 A JP2001267848 A JP 2001267848A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発振パルスの位相連続性を維持でき、小型か
つ低消費電力の温度補償型発振器、通信装置及び電子機
器を提供する。 【解決手段】 周波数温度特性が二次曲線で近似される
水晶振動子の周波数温度特性を常温範囲では可変容量素
子の容量の変化量に対応する温度報償電圧を所定レベル
以下の一定値に維持して固定コンデンサのみで補正する
と共に（図５中細線で示す。）、固定コンデンサの補正
だけでは音叉型水晶振動子の周波数偏差が大きくなって
しまう低温部及び高温部では固定コンデンサ及び温度補
償回路によって温度補償する（図５中点線で示す。）。
つ低消費電力の温度補償型発振器、通信装置及び電子機
器を提供する。 【解決手段】 周波数温度特性が二次曲線で近似される
水晶振動子の周波数温度特性を常温範囲では可変容量素
子の容量の変化量に対応する温度報償電圧を所定レベル
以下の一定値に維持して固定コンデンサのみで補正する
と共に（図５中細線で示す。）、固定コンデンサの補正
だけでは音叉型水晶振動子の周波数偏差が大きくなって
しまう低温部及び高温部では固定コンデンサ及び温度補
償回路によって温度補償する（図５中点線で示す。）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度補償型発振
器、この温度補償型発振器を内蔵する通信装置及び電子
機器に関する。
器、この温度補償型発振器を内蔵する通信装置及び電子
機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、移動体通信機器においては、基準
信号源用の水晶発振器にＡＴカット水晶振動子が使用さ
れている。このＡＴカット水晶振動子は、室温（例えば
２５℃）近傍では比較的平坦な周波数温度特性を示す
が、低温または高温においては室温付近の周波数に対し
て３０×１０-6程度まで周波数偏差が大きくなる特性を
有している。このため、移動体通信用水晶発振器に要求
される高い周波数安定度（例えば、２．５×１０-6）を
満足するため、この水晶発振器に温度補償回路を付加し
て周波数温度特性の平坦化を行い、温度補償型発振器
（ＴＣＸＯ）として製品化して要求される周波数安定度
を達成していた。また、温度補償型発振器には音叉型水
晶振動子を使用するものがあり、主に、腕時計などの電
子時計に使用されている。
信号源用の水晶発振器にＡＴカット水晶振動子が使用さ
れている。このＡＴカット水晶振動子は、室温（例えば
２５℃）近傍では比較的平坦な周波数温度特性を示す
が、低温または高温においては室温付近の周波数に対し
て３０×１０-6程度まで周波数偏差が大きくなる特性を
有している。このため、移動体通信用水晶発振器に要求
される高い周波数安定度（例えば、２．５×１０-6）を
満足するため、この水晶発振器に温度補償回路を付加し
て周波数温度特性の平坦化を行い、温度補償型発振器
（ＴＣＸＯ）として製品化して要求される周波数安定度
を達成していた。また、温度補償型発振器には音叉型水
晶振動子を使用するものがあり、主に、腕時計などの電
子時計に使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の移動
体通信機器用の温度補償型発振器においては、ＡＴカッ
ト水晶振動子の厚さと発振周波数とが反比例するため、
ＡＴカット水晶振動子の小型化などを考慮して発振周波
数が１０［MHz］〜２５［MHz］になっていた。一方、携
帯電話のように電池駆動の電子機器においては、消費電
力の低減が要求されるが、携帯電話に多く使用されるＣ
−ＭＯＳロジック回路の消費電力は発振周波数に比例す
る（P=CfV2 (P:消費電力、C:回路容量、f:周波数、V:電
圧)）ため、周波数が１０［MHz］以上となるＡＴカット
水晶振動子を使用する温度補償型発振器では画期的な消
費電力の低減が困難な状況になっていた。これに対し、
音叉型水晶振動子を使用する温度補償型発振器は、発振
周波数が時計に使用される３２［kHz］の前後範囲の周
波数であり、低い発振周波数でかつ小型化という要件を
満足している。
体通信機器用の温度補償型発振器においては、ＡＴカッ
ト水晶振動子の厚さと発振周波数とが反比例するため、
ＡＴカット水晶振動子の小型化などを考慮して発振周波
数が１０［MHz］〜２５［MHz］になっていた。一方、携
帯電話のように電池駆動の電子機器においては、消費電
力の低減が要求されるが、携帯電話に多く使用されるＣ
−ＭＯＳロジック回路の消費電力は発振周波数に比例す
る（P=CfV2 (P:消費電力、C:回路容量、f:周波数、V:電
圧)）ため、周波数が１０［MHz］以上となるＡＴカット
水晶振動子を使用する温度補償型発振器では画期的な消
費電力の低減が困難な状況になっていた。これに対し、
音叉型水晶振動子を使用する温度補償型発振器は、発振
周波数が時計に使用される３２［kHz］の前後範囲の周
波数であり、低い発振周波数でかつ小型化という要件を
満足している。
【０００４】しかし、音叉型水晶振動子を使用する温度
補償型発振器は、上述したように電子時計に使用される
という特質から、温度に応じて水晶振動子のスイッチの
ＯＮ／ＯＦＦにより水晶振動子の負荷容量を変更する方
法（特開昭５８−９２８８５）や、発振パルスにディジ
タル的にパルスを挿入する方法（特開昭６１−４７５８
０）などにより温度補償を行っているため、温度変化が
あった場合は、時間当たりのパルス数は一定に維持され
るが、発振パルスの位相が変化してしまう問題があっ
た。このため、音叉型水晶振動子を使用する温度補償型
発振器は、発振パルスの位相連続性が得られず、移動体
通信機器の基準信号用には適さない問題があった。ま
た、温度補償をディジタル回路により行う温度補償型発
振器においては、公開実用昭６０−８５４４０号公報に
開示されるように、ディジタル温度補償電圧制御回路か
らのディジタル信号による温度補償に加えて温度変化に
よって容量値が変化する温度補償コンデンサによって温
度補償を行うことにより、ディジタル信号による温度補
償量を低減する方法がある。しかし、この方法も全温度
範囲でディジタル信号によって温度補償するため、発振
パルスの位相変化が生じるという問題がある。
補償型発振器は、上述したように電子時計に使用される
という特質から、温度に応じて水晶振動子のスイッチの
ＯＮ／ＯＦＦにより水晶振動子の負荷容量を変更する方
法（特開昭５８−９２８８５）や、発振パルスにディジ
タル的にパルスを挿入する方法（特開昭６１−４７５８
０）などにより温度補償を行っているため、温度変化が
あった場合は、時間当たりのパルス数は一定に維持され
るが、発振パルスの位相が変化してしまう問題があっ
た。このため、音叉型水晶振動子を使用する温度補償型
発振器は、発振パルスの位相連続性が得られず、移動体
通信機器の基準信号用には適さない問題があった。ま
た、温度補償をディジタル回路により行う温度補償型発
振器においては、公開実用昭６０−８５４４０号公報に
開示されるように、ディジタル温度補償電圧制御回路か
らのディジタル信号による温度補償に加えて温度変化に
よって容量値が変化する温度補償コンデンサによって温
度補償を行うことにより、ディジタル信号による温度補
償量を低減する方法がある。しかし、この方法も全温度
範囲でディジタル信号によって温度補償するため、発振
パルスの位相変化が生じるという問題がある。
【０００５】そこで本発明の目的は、発振パルスの位相
連続性を維持でき、小型かつ低消費電力の温度補償型発
振器、この温度補償型発振器を具備する通信装置及び電
子機器を提供することを目的とする。
連続性を維持でき、小型かつ低消費電力の温度補償型発
振器、この温度補償型発振器を具備する通信装置及び電
子機器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の構成は、温度補償型発振器におい
て、周波数温度特性が二次曲線で近似される水晶振動子
と、前記水晶振動子の周波数温度特性を補正する固定コ
ンデンサと、印加される温度補償電圧に応じて容量が変
化して前記水晶振動子の発振周波数を変化させる可変容
量素子と、前記水晶振動子の発振周波数を予め定めた周
波数範囲にする前記温度補償電圧を前記可変容量素子に
印加する温度補償手段とを備え、前記温度補償手段は、
前記水晶振動子の発振周波数が前記固定コンデンサによ
って前記予め定めた周波数範囲に補正されている温度範
囲では、前記温度報償電圧を所定レベル以下の一定値に
することを特徴としている。
め、請求項１記載の構成は、温度補償型発振器におい
て、周波数温度特性が二次曲線で近似される水晶振動子
と、前記水晶振動子の周波数温度特性を補正する固定コ
ンデンサと、印加される温度補償電圧に応じて容量が変
化して前記水晶振動子の発振周波数を変化させる可変容
量素子と、前記水晶振動子の発振周波数を予め定めた周
波数範囲にする前記温度補償電圧を前記可変容量素子に
印加する温度補償手段とを備え、前記温度補償手段は、
前記水晶振動子の発振周波数が前記固定コンデンサによ
って前記予め定めた周波数範囲に補正されている温度範
囲では、前記温度報償電圧を所定レベル以下の一定値に
することを特徴としている。
【０００７】請求項２記載の構成は、温度補償型発振器
において、周波数温度特性が二次曲線で近似される水晶
振動子と、前記水晶振動子の周波数温度特性を補正する
固定コンデンサと、印加される温度補償電圧に応じて容
量が変化して前記水晶振動子の発振周波数を変化させる
可変容量素子と、前記水晶振動子の発振周波数を予め定
めた周波数範囲にする前記温度補償電圧を前記可変容量
素子に印加する温度補償手段とを備え、前記温度補償手
段は、前記水晶振動子の発振周波数が前記固定コンデン
サによって前記予め定めた周波数範囲に補正されている
温度範囲では、前記温度補償電圧の出力を停止すること
を特徴としている。
において、周波数温度特性が二次曲線で近似される水晶
振動子と、前記水晶振動子の周波数温度特性を補正する
固定コンデンサと、印加される温度補償電圧に応じて容
量が変化して前記水晶振動子の発振周波数を変化させる
可変容量素子と、前記水晶振動子の発振周波数を予め定
めた周波数範囲にする前記温度補償電圧を前記可変容量
素子に印加する温度補償手段とを備え、前記温度補償手
段は、前記水晶振動子の発振周波数が前記固定コンデン
サによって前記予め定めた周波数範囲に補正されている
温度範囲では、前記温度補償電圧の出力を停止すること
を特徴としている。
【０００８】請求項３記載の構成は、請求項１または２
に記載の温度補償型発振器において、前記固定コンデン
サは、前記水晶振動子の発振周波数が最大になる時の温
度近傍で最大容量になる容量温度特性を有することを特
徴としている。請求項４記載の構成は、請求項１乃至３
のいずれかに記載の温度補償型発振器において、前記固
定コンデンサは、キュリー点が異なる複数のコンデンサ
を並列接続して構成されることを特徴としている。
に記載の温度補償型発振器において、前記固定コンデン
サは、前記水晶振動子の発振周波数が最大になる時の温
度近傍で最大容量になる容量温度特性を有することを特
徴としている。請求項４記載の構成は、請求項１乃至３
のいずれかに記載の温度補償型発振器において、前記固
定コンデンサは、キュリー点が異なる複数のコンデンサ
を並列接続して構成されることを特徴としている。
【０００９】請求項５記載の構成は、請求項１乃至４の
いずれかに記載の温度補償型発振器において、前記温度
補償手段は、前記水晶振動子の周波数温度特性を示す前
記二次曲線に対応する二次曲線の温度−電圧パターンに
基づいて前記温度補償電圧をアナログ出力することを特
徴としている。請求項６記載の構成は、請求項１乃至４
のいずれかに記載の温度補償型発振器において、前記温
度補償手段は、前記水晶振動子の周波数温度特性を示す
前記二次曲線に対応する二次曲線を近似する折線の温度
−電圧パターンに基づいて前記温度補償電圧をアナログ
出力することを特徴としている。
いずれかに記載の温度補償型発振器において、前記温度
補償手段は、前記水晶振動子の周波数温度特性を示す前
記二次曲線に対応する二次曲線の温度−電圧パターンに
基づいて前記温度補償電圧をアナログ出力することを特
徴としている。請求項６記載の構成は、請求項１乃至４
のいずれかに記載の温度補償型発振器において、前記温
度補償手段は、前記水晶振動子の周波数温度特性を示す
前記二次曲線に対応する二次曲線を近似する折線の温度
−電圧パターンに基づいて前記温度補償電圧をアナログ
出力することを特徴としている。
【００１０】請求項７記載の構成は、請求項１乃至６の
いずれかに記載の温度補償型発振器において、前記水晶
振動子は、音叉型水晶振動子であることを特徴としてい
る。請求項８記載の構成は、請求項１乃至７のいずれか
に記載の温度補償型発振器を内蔵することを特徴として
いる。請求項９記載の構成は、請求項１乃至７のいずれ
かに記載の温度補償型発振器を内蔵することを特徴とし
ている。
いずれかに記載の温度補償型発振器において、前記水晶
振動子は、音叉型水晶振動子であることを特徴としてい
る。請求項８記載の構成は、請求項１乃至７のいずれか
に記載の温度補償型発振器を内蔵することを特徴として
いる。請求項９記載の構成は、請求項１乃至７のいずれ
かに記載の温度補償型発振器を内蔵することを特徴とし
ている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施形態について説明する。
発明の実施形態について説明する。
【００１２】（１） 実施形態 （１−１） 実施形態の構成 図１は、本発明の実施形態に係る携帯電話に使用する温
度補償型発振器を示すブロック図である。この温度補償
型発振器１０は、水晶発振回路２０と、この水晶発振回
路２０に温度補償電圧Ｖｃ１を出力する温度補償回路３
０とを備えて構成される。水晶発振回路２０は、音叉型
水晶振動子２１と、この音叉型水晶振動子２１を発振さ
せる発振回路２２と、音叉型水晶振動子２１の周波数温
度特性を補正する固定コンデンサ２３と、印加される電
圧に応じて容量が変化する可変容量ダイオード２４とを
備えて構成される。
度補償型発振器を示すブロック図である。この温度補償
型発振器１０は、水晶発振回路２０と、この水晶発振回
路２０に温度補償電圧Ｖｃ１を出力する温度補償回路３
０とを備えて構成される。水晶発振回路２０は、音叉型
水晶振動子２１と、この音叉型水晶振動子２１を発振さ
せる発振回路２２と、音叉型水晶振動子２１の周波数温
度特性を補正する固定コンデンサ２３と、印加される電
圧に応じて容量が変化する可変容量ダイオード２４とを
備えて構成される。
【００１３】ここで、図２に音叉型水晶振動子単体の周
波数温度特性を示すように、音叉型水晶振動子２１の周
波数温度特性は、二次曲線で近似できることが知られて
いる。固定コンデンサ２３は、図３に示すように、図２
に示す音叉型水晶振動子２１の周波数温度特性におい
て、最大周波数の時の温度である周波数頂点温度θＴの
時に容量が最大になる二次曲線の容量温度特性を有する
コンデンサが適用されるようになっている。すなわち、
固定コンデンサ２３は、BaTiO3を主成分とした場合に
は、BaTiO3の最大容量値を示す温度であるキュリー点温
度１２０℃を他の元素、例えば、BaSnO3、CaSnO3、BaSn
O3、BaZrO3、BrTiO3などにより周波数頂点温度θＴに移
動し、キュリー点温度での相変態を利用することによっ
て図３に示す容量温度特性を得るようになっている。
波数温度特性を示すように、音叉型水晶振動子２１の周
波数温度特性は、二次曲線で近似できることが知られて
いる。固定コンデンサ２３は、図３に示すように、図２
に示す音叉型水晶振動子２１の周波数温度特性におい
て、最大周波数の時の温度である周波数頂点温度θＴの
時に容量が最大になる二次曲線の容量温度特性を有する
コンデンサが適用されるようになっている。すなわち、
固定コンデンサ２３は、BaTiO3を主成分とした場合に
は、BaTiO3の最大容量値を示す温度であるキュリー点温
度１２０℃を他の元素、例えば、BaSnO3、CaSnO3、BaSn
O3、BaZrO3、BrTiO3などにより周波数頂点温度θＴに移
動し、キュリー点温度での相変態を利用することによっ
て図３に示す容量温度特性を得るようになっている。
【００１４】従って、図４に示すように、この固定コン
デンサ２３によって補正された音叉型水晶振動子２１の
周波数温度特性（図４に太線で示す）は、音叉型水晶振
動子単体の周波数温度特性（図４に細線で示す）に比し
て、周波数頂点温度θＴを中心にした温度範囲（θＴ±
約８℃）で概ね平坦な特性に補正できるようになってい
る。なお、ここでは、周波数頂点温度θＴが２５℃の場
合を想定しているが、周波数頂点温度θＴは使用環境温
度（例えば１０℃〜３０℃の範囲内）に設定すればよ
い。これにより、音叉型水晶振動子２１は、固定コンデ
ンサ２３により周波数頂点温度θＴを中心にした温度範
囲内、すなわち、この温度補償型発振器１０が通常使用
される常温範囲では、ほぼ一定の発振周波数を発振でき
るように補正されるようになっている。
デンサ２３によって補正された音叉型水晶振動子２１の
周波数温度特性（図４に太線で示す）は、音叉型水晶振
動子単体の周波数温度特性（図４に細線で示す）に比し
て、周波数頂点温度θＴを中心にした温度範囲（θＴ±
約８℃）で概ね平坦な特性に補正できるようになってい
る。なお、ここでは、周波数頂点温度θＴが２５℃の場
合を想定しているが、周波数頂点温度θＴは使用環境温
度（例えば１０℃〜３０℃の範囲内）に設定すればよ
い。これにより、音叉型水晶振動子２１は、固定コンデ
ンサ２３により周波数頂点温度θＴを中心にした温度範
囲内、すなわち、この温度補償型発振器１０が通常使用
される常温範囲では、ほぼ一定の発振周波数を発振でき
るように補正されるようになっている。
【００１５】温度補償回路３０は、温度センサ３１と、
温度補償電圧Ｖｃ１を発生する温度補償電圧発生回路３
２とを備えて構成され、固定コンデンサ２３による温度
補償だけでは音叉型水晶振動子２１の周波数偏差が大き
くなってしまう温度範囲を主として温度補償する。すな
わち、温度補償電圧発生回路３２は、音叉型水晶振動子
２１の発振周波数が必要とされる周波数安定度を満足す
るように可変容量ダイオード２４の容量を変化させる温
度補償電圧Ｖｃ１を出力する回路であり、少なくとも固
定コンデンサ２３の温度補償だけでは必要とされる周波
数偏差（周波数安定度）を満足しない低温部（θＴ−約
８℃以下）及び高温部（θＴ＋約８℃以上）の温度範囲
で温度補償を行う。
温度補償電圧Ｖｃ１を発生する温度補償電圧発生回路３
２とを備えて構成され、固定コンデンサ２３による温度
補償だけでは音叉型水晶振動子２１の周波数偏差が大き
くなってしまう温度範囲を主として温度補償する。すな
わち、温度補償電圧発生回路３２は、音叉型水晶振動子
２１の発振周波数が必要とされる周波数安定度を満足す
るように可変容量ダイオード２４の容量を変化させる温
度補償電圧Ｖｃ１を出力する回路であり、少なくとも固
定コンデンサ２３の温度補償だけでは必要とされる周波
数偏差（周波数安定度）を満足しない低温部（θＴ−約
８℃以下）及び高温部（θＴ＋約８℃以上）の温度範囲
で温度補償を行う。
【００１６】具体的には、温度補償電圧発生回路３２が
出力する温度補償電圧Ｖｃ１は、可変容量ダイオード２
４の電圧−容量特性と、固定コンデンサ２３によって温
度補償された音叉型水晶振動子２１の容量−周波数特性
とに基づき、可変容量ダイオード２４及び音叉型水晶振
動子２１の全容量値がほぼ一定になるような二次曲線の
温度−電圧パターンを算出し、温度補償電圧発生回路３
２内に予め用意されている二次曲線の温度−電圧パター
ンの中から最も算出した温度−電圧パターンに近いもの
を製造時等に外部から選択されることによって設定され
る。このとき、温度補償回路３０は、固定コンデンサ２
３の補正によって必要とされる周波数偏差（周波数安定
度）をほぼ満足している温度範囲（θＴ±約８℃）で
は、温度補償電圧Ｖｃ１を必要とされる周波数安定度を
満足できる範囲内で最も低い電圧レベルの一定値にする
ようになっている。
出力する温度補償電圧Ｖｃ１は、可変容量ダイオード２
４の電圧−容量特性と、固定コンデンサ２３によって温
度補償された音叉型水晶振動子２１の容量−周波数特性
とに基づき、可変容量ダイオード２４及び音叉型水晶振
動子２１の全容量値がほぼ一定になるような二次曲線の
温度−電圧パターンを算出し、温度補償電圧発生回路３
２内に予め用意されている二次曲線の温度−電圧パター
ンの中から最も算出した温度−電圧パターンに近いもの
を製造時等に外部から選択されることによって設定され
る。このとき、温度補償回路３０は、固定コンデンサ２
３の補正によって必要とされる周波数偏差（周波数安定
度）をほぼ満足している温度範囲（θＴ±約８℃）で
は、温度補償電圧Ｖｃ１を必要とされる周波数安定度を
満足できる範囲内で最も低い電圧レベルの一定値にする
ようになっている。
【００１７】ここで、温度補償電圧発生回路３２として
は、設定すべき二次曲線の温度−電圧パターンに従った
温度補償電圧Ｖｃ１をアナログ出力できる変形２次関数
発生回路や、設定すべき二次曲線の温度−電圧パターン
を近似する折線の温度−電圧パターンに従った温度補償
電圧Ｖｃ１をアナログ出力できる折線発生回路等が適用
される。従って、図５に示すように、温度補償型発振器
１０において、変形２次関数発生回路を適用した場合、
音叉型水晶振動子２１の周波数温度特性（図５に太線で
示す）は、固定コンデンサ２３の補正だけでは周波数偏
差が大きくなってしまう低温部及び高温部の温度範囲に
おいても平坦な特性に温度補償され、必要とされる周波
数安定度を満足するようになっている。
は、設定すべき二次曲線の温度−電圧パターンに従った
温度補償電圧Ｖｃ１をアナログ出力できる変形２次関数
発生回路や、設定すべき二次曲線の温度−電圧パターン
を近似する折線の温度−電圧パターンに従った温度補償
電圧Ｖｃ１をアナログ出力できる折線発生回路等が適用
される。従って、図５に示すように、温度補償型発振器
１０において、変形２次関数発生回路を適用した場合、
音叉型水晶振動子２１の周波数温度特性（図５に太線で
示す）は、固定コンデンサ２３の補正だけでは周波数偏
差が大きくなってしまう低温部及び高温部の温度範囲に
おいても平坦な特性に温度補償され、必要とされる周波
数安定度を満足するようになっている。
【００１８】これにより、温度補償型発振器１０は、図
６に図５の縦軸方向を拡大して示すように、全温度範囲
（図６に示す−３０℃〜８０℃）において、必要とされ
る周波数安定度（２．５×１０-6）を満足することがで
きる。また、同図に示すように、温度補償型発振器１０
は、周波数頂点温度θＴを中心にした温度範囲内、すな
わち、この温度補償型発振器１０が通常使用される常温
近傍では、固定コンデンサ２３で必要とされる周波数安
定度（２．５×１０-6）を満足でき、この温度範囲は温
度補償電圧Ｖｃ１が低電圧の一定値にされるため、発振
パルスの位相連続性の維持と同時に発振器全体の消費電
力の低減を図ることができる。また、この温度補償型発
振器１０は、変形二次関数発生回路により温度補償電圧
Ｖｃ１をアナログ出力することにより、音叉型水晶振動
子２１の発振周波数は温度に応じて滑らかに温度補償さ
れるため、低温部及び高温部においても発振パルスの位
相連続性を一定に維持することができる。
６に図５の縦軸方向を拡大して示すように、全温度範囲
（図６に示す−３０℃〜８０℃）において、必要とされ
る周波数安定度（２．５×１０-6）を満足することがで
きる。また、同図に示すように、温度補償型発振器１０
は、周波数頂点温度θＴを中心にした温度範囲内、すな
わち、この温度補償型発振器１０が通常使用される常温
近傍では、固定コンデンサ２３で必要とされる周波数安
定度（２．５×１０-6）を満足でき、この温度範囲は温
度補償電圧Ｖｃ１が低電圧の一定値にされるため、発振
パルスの位相連続性の維持と同時に発振器全体の消費電
力の低減を図ることができる。また、この温度補償型発
振器１０は、変形二次関数発生回路により温度補償電圧
Ｖｃ１をアナログ出力することにより、音叉型水晶振動
子２１の発振周波数は温度に応じて滑らかに温度補償さ
れるため、低温部及び高温部においても発振パルスの位
相連続性を一定に維持することができる。
【００１９】また、図７及び図８に示すように、温度補
償型発振器１０において、折線発生回路により温度補償
した場合にも上述と同様に、全温度範囲において、必要
とされる周波数安定度（２．５×１０-6）を満足できる
と共に、発振パルスの位相連続性の維持と発振器全体の
消費電力の低減とを図ることができる。この場合、折線
発生回路に設定される折線の温度−電圧パターンは、固
定コンデンサ２３を使用しない場合に比して緩やかなカ
ーブの二次曲線の温度−電圧パターンに基づいて設定さ
れるため、折線の近似が容易で、折線発生回路の回路構
成を簡略化することができる。
償型発振器１０において、折線発生回路により温度補償
した場合にも上述と同様に、全温度範囲において、必要
とされる周波数安定度（２．５×１０-6）を満足できる
と共に、発振パルスの位相連続性の維持と発振器全体の
消費電力の低減とを図ることができる。この場合、折線
発生回路に設定される折線の温度−電圧パターンは、固
定コンデンサ２３を使用しない場合に比して緩やかなカ
ーブの二次曲線の温度−電圧パターンに基づいて設定さ
れるため、折線の近似が容易で、折線発生回路の回路構
成を簡略化することができる。
【００２０】（１−２） 実施形態の効果 以上の構成によれば、本実施形態に係る温度補償型発振
器１０は、音叉型水晶振動子２１の周波数温度特性を固
定コンデンサ２３で補正すると共に、固定コンデンサ２
３の補正だけでは音叉型水晶振動子２１の周波数偏差が
大きくなってしまう低温部及び高温部では、固定コンデ
ンサ２３及び温度補償回路３０で温度補償することによ
り、必要とされる周波数安定度（２．５×１０-6）を満
足できると共に、発振パルスの位相連続性の維持と発振
器全体の消費電力の低減とを図ることができる。また、
温度補償型発振器１０は、音叉型水晶振動子２１を使用
することにより、ＡＴカット水晶振動子を使用する場合
に比して低い発振周波数で水晶振動子を小型化すること
ができ、発振器全体の小型化と同時に消費電力を大幅に
低減することができる。
器１０は、音叉型水晶振動子２１の周波数温度特性を固
定コンデンサ２３で補正すると共に、固定コンデンサ２
３の補正だけでは音叉型水晶振動子２１の周波数偏差が
大きくなってしまう低温部及び高温部では、固定コンデ
ンサ２３及び温度補償回路３０で温度補償することによ
り、必要とされる周波数安定度（２．５×１０-6）を満
足できると共に、発振パルスの位相連続性の維持と発振
器全体の消費電力の低減とを図ることができる。また、
温度補償型発振器１０は、音叉型水晶振動子２１を使用
することにより、ＡＴカット水晶振動子を使用する場合
に比して低い発振周波数で水晶振動子を小型化すること
ができ、発振器全体の小型化と同時に消費電力を大幅に
低減することができる。
【００２１】（２） 変形例 （２−１） 第１変形例 また、上述の実施形態においては、固定コンデンサ２３
を周波数頂点温度θＴの時に容量が最大になる二次曲線
の容量温度特性を有する一のコンデンサにより構成する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、固定コ
ンデンサは、周波数頂点温度θＴ近傍で容量が最大にな
る容量温度特性を有すればよく、キュリー点温度が周波
数頂点温度θＴ近傍であるコンデンサにより構成しても
よい。この場合、固定コンデンサをキュリー点が異なる
複数のコンデンサを並列接続して構成してもよい。例え
ば、固定コンデンサをキュリー点が異なる２つのコンデ
ンサを並列接続して構成した場合は、図９に示すよう
に、この固定コンデンサによって補正された音叉型水晶
振動子２１の周波数温度特性（図９に太線で示す）は、
固定コンデンサ２３で補正した場合（図４）に比して広
い温度範囲で平坦な特性に補正することができる。
を周波数頂点温度θＴの時に容量が最大になる二次曲線
の容量温度特性を有する一のコンデンサにより構成する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、固定コ
ンデンサは、周波数頂点温度θＴ近傍で容量が最大にな
る容量温度特性を有すればよく、キュリー点温度が周波
数頂点温度θＴ近傍であるコンデンサにより構成しても
よい。この場合、固定コンデンサをキュリー点が異なる
複数のコンデンサを並列接続して構成してもよい。例え
ば、固定コンデンサをキュリー点が異なる２つのコンデ
ンサを並列接続して構成した場合は、図９に示すよう
に、この固定コンデンサによって補正された音叉型水晶
振動子２１の周波数温度特性（図９に太線で示す）は、
固定コンデンサ２３で補正した場合（図４）に比して広
い温度範囲で平坦な特性に補正することができる。
【００２２】従って、温度補償型発振器において、固定
コンデンサをキュリー点が異なる２つのコンデンサで構
成すると共に、変形２次関数発生回路により温度補償し
た場合を図１０及び図１１に示すように、固定コンデン
サ２３の場合（図５及び図６）に比して固定コンデンサ
のみで補正している温度範囲（θＴ±約８℃）の周波数
偏差を小さくすることができる。この場合、固定コンデ
ンサのみで必要とされる周波数安定度（２．５×１
０-6）を満足できる温度範囲を広くすることもできる。
なお、温度補償型発振器において、固定コンデンサをキ
ュリー点が異なる２つのコンデンサで構成すると共に、
折線発生回路により温度補償した場合を図１２及び図１
３に示すように、この場合も固定コンデンサのみで補正
している温度範囲（θＴ±約８℃）の周波数偏差が小さ
くなっていることが判る。これにより、温度補償型発振
器１０は、固定コンデンサをキュリー点が異なる複数の
コンデンサで構成することにより、さらに音叉型水晶振
動子２１の周波数偏差を小さくでき、また消費電力を低
減することができる。
コンデンサをキュリー点が異なる２つのコンデンサで構
成すると共に、変形２次関数発生回路により温度補償し
た場合を図１０及び図１１に示すように、固定コンデン
サ２３の場合（図５及び図６）に比して固定コンデンサ
のみで補正している温度範囲（θＴ±約８℃）の周波数
偏差を小さくすることができる。この場合、固定コンデ
ンサのみで必要とされる周波数安定度（２．５×１
０-6）を満足できる温度範囲を広くすることもできる。
なお、温度補償型発振器において、固定コンデンサをキ
ュリー点が異なる２つのコンデンサで構成すると共に、
折線発生回路により温度補償した場合を図１２及び図１
３に示すように、この場合も固定コンデンサのみで補正
している温度範囲（θＴ±約８℃）の周波数偏差が小さ
くなっていることが判る。これにより、温度補償型発振
器１０は、固定コンデンサをキュリー点が異なる複数の
コンデンサで構成することにより、さらに音叉型水晶振
動子２１の周波数偏差を小さくでき、また消費電力を低
減することができる。
【００２３】（２−２） 第２変形例 上述の実施形態においては、温度補償回路には、固定コ
ンデンサの補正だけで必要とされる周波数偏差（周波数
安定度）を満足している温度範囲では温度補償電圧の電
圧レベルが最低値になる温度−電圧パターンが設定され
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この
温度範囲では温度補償電圧の出力を停止するようにして
もよい。この場合、温度補償型発振器の消費電力をさら
に低減することができる。
ンデンサの補正だけで必要とされる周波数偏差（周波数
安定度）を満足している温度範囲では温度補償電圧の電
圧レベルが最低値になる温度−電圧パターンが設定され
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この
温度範囲では温度補償電圧の出力を停止するようにして
もよい。この場合、温度補償型発振器の消費電力をさら
に低減することができる。
【００２４】（２−３） 第３変形例 また、上述の実施形態においては、音叉型水晶振動子を
使用した温度補償型発振器に本発明を適用する場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、周波数温度特性
が二次曲線で近似される水晶振動子を使用した温度補償
型発振器に広く適用することができる。
使用した温度補償型発振器に本発明を適用する場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、周波数温度特性
が二次曲線で近似される水晶振動子を使用した温度補償
型発振器に広く適用することができる。
【００２５】（２−４） 第４変形例 上述の実施形態においては、この温度補償型発振器を携
帯電話に使用する場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、携帯型情報端末装置等の通信装置や、一般に
ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる電
子機器等に使用する温度補償型発振器に広く適用するこ
とができる。
帯電話に使用する場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、携帯型情報端末装置等の通信装置や、一般に
ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる電
子機器等に使用する温度補償型発振器に広く適用するこ
とができる。
【００２６】
【発明の効果】上述したように本発明の温度補償型発振
器は、発振パルスの位相連続性を維持でき、小型かつ低
消費電力にすることができる。
器は、発振パルスの位相連続性を維持でき、小型かつ低
消費電力にすることができる。
【図１】 本発明の実施形態に係る温度補償型発振器の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】 前記温度補償型発振器の音叉型水晶振動子単
体の周波数温度特性を示す特性曲線図である。
体の周波数温度特性を示す特性曲線図である。
【図３】 前記温度補償型発振器の固定コンデンサの容
量温度特性を示す特性曲線図である。
量温度特性を示す特性曲線図である。
【図４】 前記固定コンデンサによる前記音叉型水晶振
動子の周波数温度特性の補正の説明に供する特性曲線図
である。
動子の周波数温度特性の補正の説明に供する特性曲線図
である。
【図５】 変形２次関数発生回路による前記音叉型水晶
振動子の温度補償の説明に供する特性曲線図である。
振動子の温度補償の説明に供する特性曲線図である。
【図６】 図５の縦軸方向を拡大した図である。
【図７】 折線発生回路による前記音叉型水晶振動子の
温度補償の説明に供する特性曲線図である。
温度補償の説明に供する特性曲線図である。
【図８】 図７の縦軸方向を拡大した図である。
【図９】 第１変形例の固定コンデンサをキュリー点が
異なる２つのコンデンサで構成した場合の前記音叉型水
晶振動子の周波数温度特性の補正の説明に供する特性曲
線図である。
異なる２つのコンデンサで構成した場合の前記音叉型水
晶振動子の周波数温度特性の補正の説明に供する特性曲
線図である。
【図１０】 第１変形例の変形２次関数発生回路による
前記音叉型水晶振動子の温度補償の説明に供する特性曲
線図である。
前記音叉型水晶振動子の温度補償の説明に供する特性曲
線図である。
【図１１】 図１０の縦軸方向を拡大した図である。
【図１２】 第１変形例の折線発生回路による前記音叉
型水晶振動子の温度補償の説明に供する特性曲線図であ
る。
型水晶振動子の温度補償の説明に供する特性曲線図であ
る。
【図１３】 図１２の縦軸方向を拡大した図である。
１０……温度補償型発振器、 ２０……水晶発振回路、 ２１……音叉型水晶振動子、 ２２……発振回路、 ２３……固定コンデンサ、 ２４……可変容量ダイオード、 ３０……温度補償回路、 ３１……温度センサ、 ３２……温度補償電圧発生回路。
Claims (9)
- 【請求項１】 周波数温度特性が二次曲線で近似される
水晶振動子と、 前記水晶振動子の周波数温度特性を補正する固定コンデ
ンサと、 印加される温度補償電圧に応じて容量が変化して前記水
晶振動子の発振周波数を変化させる可変容量素子と、 前記水晶振動子の発振周波数を予め定めた周波数範囲に
する前記温度補償電圧を前記可変容量素子に印加する温
度補償手段とを備え、 前記温度補償手段は、 前記水晶振動子の発振周波数が前記固定コンデンサによ
って前記予め定めた周波数範囲に補正されている温度範
囲では、前記温度報償電圧を所定レベル以下の一定値に
することを特徴とする温度補償型発振器。 - 【請求項２】 周波数温度特性が二次曲線で近似される
水晶振動子と、 前記水晶振動子の周波数温度特性を補正する固定コンデ
ンサと、 印加される温度補償電圧に応じて容量が変化して前記水
晶振動子の発振周波数を変化させる可変容量素子と、 前記水晶振動子の発振周波数を予め定めた周波数範囲に
する前記温度補償電圧を前記可変容量素子に印加する温
度補償手段とを備え、 前記温度補償手段は、 前記水晶振動子の発振周波数が前記固定コンデンサによ
って前記予め定めた周波数範囲に補正されている温度範
囲では、前記温度補償電圧の出力を停止することを特徴
とする温度補償型発振器。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の温度補償型発
振器において、 前記固定コンデンサは、前記水晶振動子の発振周波数が
最大になる時の温度近傍で最大容量になる容量温度特性
を有することを特徴とする温度補償型発振器。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の温度
補償型発振器において、 前記固定コンデンサは、キュリー点が異なる複数のコン
デンサを並列接続して構成されることを特徴とする温度
補償型発振器。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の温度
補償型発振器において、 前記温度補償手段は、前記水晶振動子の周波数温度特性
を示す前記二次曲線に対応する二次曲線の温度−電圧パ
ターンに基づいて前記温度補償電圧をアナログ出力する
ことを特徴とする温度補償型発振器。 - 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれかに記載の温度
補償型発振器において、 前記温度補償手段は、前記水晶振動子の周波数温度特性
を示す前記二次曲線に対応する二次曲線を近似する折線
の温度−電圧パターンに基づいて前記温度補償電圧をア
ナログ出力することを特徴とする温度補償型発振器。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の温度
補償型発振器において、 前記水晶振動子は、音叉型水晶振動子であることを特徴
とする温度補償型発振器。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれかに記載の温度
補償型発振器を内蔵することを特徴とする通信装置。 - 【請求項９】 請求項１乃至７のいずれかに記載の温度
補償型発振器を内蔵することを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000078688A JP2001267848A (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | 温度補償型発振器、通信装置及び電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000078688A JP2001267848A (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | 温度補償型発振器、通信装置及び電子機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267848A true JP2001267848A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18596065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000078688A Pending JP2001267848A (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | 温度補償型発振器、通信装置及び電子機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001267848A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7786790B2 (en) | 2008-03-21 | 2010-08-31 | Seiko Epson Corporation | Temperature compensation circuit |
-
2000
- 2000-03-21 JP JP2000078688A patent/JP2001267848A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7786790B2 (en) | 2008-03-21 | 2010-08-31 | Seiko Epson Corporation | Temperature compensation circuit |
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