JP2002299957A - Method for correcting temperature characteristics of crystal oscillator - Google Patents

Method for correcting temperature characteristics of crystal oscillator

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JP2002299957A
JP2002299957A JP2001097718A JP2001097718A JP2002299957A JP 2002299957 A JP2002299957 A JP 2002299957A JP 2001097718 A JP2001097718 A JP 2001097718A JP 2001097718 A JP2001097718 A JP 2001097718A JP 2002299957 A JP2002299957 A JP 2002299957A
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temperature
crystal oscillator
frequency
crystal
varicap
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Naoki Hayashi
直樹 林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature characteristics correcting method for a crystal oscillator which simplifies a manufacturing process and reduces temperature characteristics measuring time. SOLUTION: This method includes a process for reading basic data inherent to a crystal resonator to an external terminal 7 from the crystal resonator (S2), a process for calculating temperature correction data of the crystal oscillator by a temperature correction function on the basis of the basic data (S2 and S3), a process for writing the calculated temperature correction data with bit values a writeable read-only memory (S4), and a process for applying a control voltage based on the written bit values to a varicap diode 4 and measuring the frequency temperature characteristics of the crystal oscillator A (S5).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水晶振動子、バリ
キャップダイオード、温度補償回路等で構成した水晶発
振器において、水晶発振器の温度特性を補正する方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for correcting a temperature characteristic of a crystal oscillator in a crystal oscillator including a crystal resonator, a varicap diode, a temperature compensation circuit, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、温度補償型水晶発振器は、水
晶振動子の固有の周波数温度特性が各水晶振動子によっ
て相違することから、回路基板に実装した水晶振動子を
発振させるとともに水晶振動子固有の周波数温度特性を
平坦化できる温度補償回路を有した水晶発振回路部の動
作が非常に重要となる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a temperature-compensated crystal oscillator oscillates a crystal oscillator mounted on a circuit board and oscillates the crystal oscillator, since the inherent frequency-temperature characteristic of the crystal oscillator differs for each crystal oscillator. The operation of the crystal oscillation circuit section having a temperature compensation circuit that can flatten the inherent frequency-temperature characteristic is very important.

【0003】従来の水晶発振回路部Bは、図1に示すよ
うに、水晶振動子1を駆動する発振回路6をはじめ、周
囲の温度を検知する温度センサ2、測定された温度を3
次関数からなる電圧値として変換する温度補償回路3、
バリキャップダイオード4、所定温度に対する温度補償
データを記憶させるPROM(Programmable Read Only
Memory)5で主に構成されており、それらがLSI
(大規模集積回路)により1つのチップで構成されてい
た。
As shown in FIG. 1, a conventional crystal oscillation circuit section B includes an oscillation circuit 6 for driving a crystal oscillator 1, a temperature sensor 2 for detecting an ambient temperature, and a temperature sensor 3 for measuring the ambient temperature.
A temperature compensating circuit 3 which converts the voltage value into a voltage value having the following function:
Varicap diode 4, PROM (Programmable Read Only) for storing temperature compensation data for a predetermined temperature
Memory 5), which are LSI
(Large-scale integrated circuit).

【0004】そして、これらの水晶振動子1と水晶発振
回路部Bが不図示の回路基板上、あるいはセラミックパ
ッケージ上に接続配置して温度補償型水晶発振器Aが構
成されていた。
The temperature-compensated crystal oscillator A is constructed by connecting the crystal resonator 1 and the crystal oscillation circuit section B on a circuit board (not shown) or a ceramic package.

【0005】図6に基づいて、かかる温度補償型水晶発
振器Aの温度特性補正工程について説明する。この温度
補償型水晶発振器Aの周波数温度特性を調整するにあた
り、水晶振動子1自体の周波数温度特性が未知の状態で
あるため、まず、常温として25℃での発振周波数、及
び電圧制御感度(AFC感度)を初期設定する(P
1)。そして、5ポイント以上の各温度にて任意の設定
値に固定した温度補償回路3でInput/Output端子8から
バリキャップダイオード4の出力電圧を測定し(P
2)、このInput/Output端子8より出力される発振周波
数をモニタしながら、バリキャップダイオード4に所定
電圧を印加し、Input/Output端子8より出力される発振
周波数をある一定の値にできるバリキャップ入力電圧を
測定する(P3)。
Referring to FIG. 6, a description will be given of a temperature characteristic correcting step of the temperature compensated crystal oscillator A. In adjusting the frequency-temperature characteristics of the temperature-compensated crystal oscillator A, since the frequency-temperature characteristics of the crystal unit 1 itself are unknown, first, the oscillation frequency at room temperature of 25 ° C. and the voltage control sensitivity (AFC Initialize (sensitivity) (P
1). Then, the output voltage of the varicap diode 4 is measured from the Input / Output terminal 8 by the temperature compensation circuit 3 which is fixed to an arbitrary set value at each temperature of 5 points or more (P
2) While monitoring the oscillation frequency output from the Input / Output terminal 8, a predetermined voltage is applied to the varicap diode 4 so that the oscillation frequency output from the Input / Output terminal 8 can be set to a certain value. The cap input voltage is measured (P3).

【0006】ここで、各温度にて温度補償回路3を任意
の設定値にした状態でのバリキャップ入力電圧−温度特
性(VC-Out)と、水晶振動子1の周波数温度特性を補償で
きるバリキャップ入力電圧−温度特性(VC-IN)の2つ
の電圧温度特性曲線が得られることになる。この夫々の
電圧温度特性曲線は次の3次関数で表される。これらの
係数は最小二乗法等で算出できる。 VC-OUT=α1(T−Ti1)3 + β1(T−Ti1) + γ1・・・・・・・ VC-IN =α2(T−Ti2)3 + β2(T−Ti2) + γ2・・・・・・・ α*:3次係数、β*:1次係数、γ*:0次係数 T*:温度特性回転中心温度係数 次のステップでは、このVC-OUT特性とVC-IN特性の
各係数を比較し、PROM(RAM)5内の設定値がど
の値に変更すれば温度補償をした値のα、β、γ、Ti
となるかを演算する(P4)。即ち、α=α2−α1、β
=β2−β1、γ=γ2−γ1、T=T2−T1となるように
設定すると水晶振動子の温度補償が可能になる。そし
て、その演算された設定値をPROM(RAM)5に再
設定する(P5)。
Here, a varicap capable of compensating for the varicap input voltage-temperature characteristic (VC-Out) in a state where the temperature compensation circuit 3 is set to an arbitrary set value at each temperature and the frequency temperature characteristic of the crystal unit 1. Two voltage-temperature characteristic curves of cap input voltage-temperature characteristic (VC-IN) are obtained. These respective voltage-temperature characteristic curves are expressed by the following cubic functions. These coefficients can be calculated by the least square method or the like. VC-OUT = α 1 (T−Ti 1 ) 3 + β 1 (T−Ti 1 ) + γ 1 ... VC-IN = α 2 (T−Ti 2 ) 3 + β 2 (T −Ti 2 ) + γ 2 ... Α * : third-order coefficient, β * : first-order coefficient, γ * : zero-order coefficient T * : temperature characteristic rotation center temperature coefficient In the next step, this VC The coefficients of the -OUT characteristic and the VC-IN characteristic are compared, and to what value the set value in the PROM (RAM) 5 is changed, the temperature compensated values α, β, γ, Ti
Is calculated (P4). That is, α = α 2 −α 1 , β
= Β 2 −β 1 , γ = γ 2 −γ 1 , and T = T 2 −T 1 , temperature compensation of the crystal resonator becomes possible. Then, the calculated set value is reset in the PROM (RAM) 5 (P5).

【0007】しかしながら、この方法で調整を行い、温
度補償回路3に接続するPROM(RAM)5の設定値
を変更したとしても、実際はバリキャップダイオード4
の容量バラツキにより、その設定で正しく希望通りの電
圧が出ているとは限らない。そのため、次のステップで
は、この調整が終わった段階で、再度確認の意味で、温
度補償型水晶発振器Aの周波数温度特性を測定し(P
6)、これにより、製品の良否判定が行われ(P7)、
測定が終了していた。
However, even if the adjustment is performed in this manner and the set value of the PROM (RAM) 5 connected to the temperature compensation circuit 3 is changed,
Due to the variation in capacity, a desired voltage is not always output correctly in the setting. Therefore, in the next step, after the adjustment is completed, the frequency temperature characteristic of the temperature compensated crystal oscillator A is measured again for the purpose of confirmation (P
6) As a result, the quality of the product is determined (P7),
The measurement has been completed.

【0008】従って、PROM(RAM)5の設定値を
決めるために、ステップP1〜P5でバリキャップ入出
力電圧を測定した後、実際の温度特性を測定する必要が
あった。
Therefore, in order to determine the set value of the PROM (RAM) 5, it is necessary to measure the actual temperature characteristics after measuring the varicap input / output voltage in steps P1 to P5.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】現在の小型、軽量化、
低コスト化が進む部品業界にあって、温度補償型水晶発
振器でも、低コスト化の動きが進んでいる。この為、コ
スト削減を行うためには、従来の特性を劣化させること
無しに、製造工程の簡略化を行う必要があり、特に時間
の要す周波数温度特性の測定時間を削減する必要があ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present small size, light weight,
In the parts industry where cost reduction is advancing, the cost reduction of the temperature compensated crystal oscillator is also progressing. Therefore, in order to reduce costs, it is necessary to simplify the manufacturing process without deteriorating the conventional characteristics, and it is particularly necessary to reduce the time-consuming measurement time of the frequency temperature characteristic.

【0010】本発明は、かかる問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、従来の特性を劣化させるこ
と無しに、製造工程の簡略化を行い温度特性測定の時間
を削減した温度補償型水晶発振器の製造方法を提供する
ものである。
The present invention has been devised in view of the above problems, and has as its object to simplify the manufacturing process and reduce the time for measuring the temperature characteristics without deteriorating the conventional characteristics. A method of manufacturing a temperature compensated crystal oscillator is provided.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、ATカットされた水晶基板を有する水晶
振動子と、該水晶振動子を発振させる発振回路と、該発
振回路に接続され制御電圧の印加により容量が変化して
前記発振回路の発振周波数を調整するバリキャップダイ
オードと、周囲の温度に対して3次関数の制御電圧を発
生させるとともに、該制御電圧を前記バリキャップダイ
オードに印加して温度変化による発振回路の発振周波数
の変動を補償する温度補償回路と、該制御電圧の情報を
ビット値にて収納した書き込み可能読み出し専用メモリ
とからなる温度補償型水晶発振器と、水晶振動子固有の
周波数温度特性の係数,温度特性回転中心温度係数及び
バリキャップダイオードのバリキャップ感度からなる基
本データが登録されているデータベースと該基本データ
に基づいて水晶発振器の温度補正データを算出する温度
補正機能とを有した外部端末とを有し、該水晶発振器の
書き込み可能読み出し専用メモリに、前記外部端末を接
続して温度特性の補正を行う水晶発振器の温度特性補正
方法において、水晶振動子に予め前記基本データが記載
されており、該基本データを水晶振動子から前記外部端
末に読み込む工程と、当該基本データに基づいて前記温
度補正機能により水晶発振器の温度補正データを算出す
る工程と、該算出された温度補正データをビット値にて
前記書き込み可能読み出し専用メモリに書き込む工程
と、書き込まれたビット値に基づく制御電圧を前記バリ
キャップダイオードに印加して前記水晶発振器の周波数
温度特性を測定する工程とを含むことを特徴とする水晶
発振器の温度特性補正方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a quartz oscillator having an AT-cut quartz substrate, an oscillation circuit for oscillating the quartz oscillator, and an oscillation circuit connected to the oscillation circuit. A varicap diode for adjusting the oscillation frequency of the oscillation circuit by changing the capacitance by application of a control voltage, and generating a control voltage of a cubic function with respect to an ambient temperature, and applying the control voltage to the varicap diode. A temperature-compensated crystal oscillator comprising a temperature-compensation circuit for compensating the fluctuation of the oscillation frequency of the oscillation circuit due to a temperature change by application, a writable read-only memory storing information of the control voltage as a bit value, Basic data including the frequency-temperature characteristic coefficient, temperature characteristic rotation center temperature coefficient, and varicap sensitivity of the varicap diode are registered. Having an external terminal having a database and a temperature correction function of calculating temperature correction data of the crystal oscillator based on the basic data, and connecting the external terminal to a writable read-only memory of the crystal oscillator. In the temperature characteristic correction method of the crystal oscillator for correcting the temperature characteristic, the basic data is described in advance in the crystal oscillator, and the step of reading the basic data from the crystal oscillator to the external terminal is performed based on the basic data. Calculating the temperature correction data of the crystal oscillator by the temperature correction function, writing the calculated temperature correction data to the writable read-only memory as bit values, and controlling the control voltage based on the written bit values. Applying a voltage to the varicap diode to measure the frequency temperature characteristic of the crystal oscillator. To provide a temperature characteristic correction method for a crystal oscillator according to symptoms.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を用いて
説明する。なお、従来技術と同じ構成は同じ符号を用い
るものとする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It is to be noted that the same reference numerals are used for the same configurations as the conventional technology.

【0013】図1は本発明の温度補償型水晶発振器Aの
ブロックダイアグラムを示す。温度補償型水晶発振器A
は、水晶発振子1,温度センサ2,温度補償回路3,バ
リキャップダイオード4、PROM(RAM)5,発振
回路6とから主に構成されている。
FIG. 1 shows a block diagram of a temperature-compensated crystal oscillator A according to the present invention. Temperature compensated crystal oscillator A
Is mainly composed of a crystal oscillator 1, a temperature sensor 2, a temperature compensation circuit 3, a varicap diode 4, a PROM (RAM) 5, and an oscillation circuit 6.

【0014】水晶振動子1は、容器10内に、両主面に
対向した例振電極とからなる水晶基板が収納されてお
り、水晶基板はATカットにより形成されている。この
水晶振動子1は3次曲線で示される固有の温度周波数特
性を有しており、図5に示す容器10表面に水晶振動子
固有の周波数温度特性情報を記載するコードが付けられ
ている。なお、数字に限定されず、水晶振動子1上の記
載内容については、バーコードでも構わない。これは製
品の小型化が進んでいるため、記載内容は最小限のもの
しか記載できず、無理に詰め込んだ場合読み取りミスが
発生する可能性があり、また、読み取った固有の記載内
容から、後述のデータベース上にアクセスし、固有の周
波数温度特性情報を取り込めばよいからである。
In the crystal unit 1, a crystal substrate composed of vibration electrodes facing both main surfaces is housed in a container 10, and the crystal substrate is formed by AT cutting. The crystal unit 1 has a unique temperature-frequency characteristic represented by a cubic curve, and a code describing frequency-temperature characteristic information unique to the crystal unit is attached to the surface of the container 10 shown in FIG. The contents described on the crystal unit 1 are not limited to numbers, and may be bar codes. This is because the miniaturization of the product is progressing, so only the minimum contents can be described, and if it is forcibly packed, a reading error may occur. This is because it is only necessary to access the database of the above and fetch the unique frequency temperature characteristic information.

【0015】温度センサ2は、周囲温度に対して1次関
数で示される電圧を発生する回路を有しており、温度補
償回路3に接続されている。
The temperature sensor 2 has a circuit for generating a voltage represented by a linear function with respect to the ambient temperature, and is connected to the temperature compensation circuit 3.

【0016】また、温度補償回路3は、温度センサ2で
発生した電圧値を、3次関数の式で示される電圧値に変
換する回路を有している。実使用領域の−30〜85℃
内でみると、温度補償回路3は以下のような3次曲線を
発生させる。 VC=α(T−Ti)3 + β(T−Ti) + γ・・・・・・・・・・ VC:バリキャップ印加電圧 α:バリキャップ印加電圧の3次係数 β:バリキャップ印加電圧の1次係数 γ:バリキャップ印加電圧の0次係数 Ti:バリキャップ印加電圧の温度特性回転中心温度係
数 発振回路5は水晶振動子1の励振電極に接続されて厚み
すべり振動を起こさせる回路である。
The temperature compensation circuit 3 has a circuit for converting a voltage value generated by the temperature sensor 2 into a voltage value represented by a cubic function. -30 to 85 ° C in actual use area
When viewed from inside, the temperature compensation circuit 3 generates the following cubic curve. VC = α (T−Ti) 3 + β (T−Ti) + γ ················ VC: Varicap applied voltage α: Cubic coefficient of varicap applied voltage β: Varicap applied voltage Γ: Zero-order coefficient of varicap applied voltage Ti: Temperature characteristic rotation center temperature coefficient of varicap applied voltage The oscillation circuit 5 is a circuit that is connected to the excitation electrode of the crystal unit 1 and causes thickness shear vibration. is there.

【0017】PROM(RAM)5は外部端末7に接続
され、温度センサ2で発生する1次の電圧から、温度補
償回路3で発生させる3次関数の電圧へ変換する情報が
外部端末7から記載される。具体的には、水晶振動子固
有の周波数温度特性を補正した3次係数、1次係数,そ
の温度特性回転中心温度係数がビット値で収納されてい
る。
The PROM (RAM) 5 is connected to the external terminal 7, and information for converting a primary voltage generated by the temperature sensor 2 to a cubic function voltage generated by the temperature compensation circuit 3 is described from the external terminal 7. Is done. Specifically, a third-order coefficient, a first-order coefficient, and a temperature characteristic rotation center temperature coefficient obtained by correcting the frequency-temperature characteristic inherent to the crystal unit are stored as bit values.

【0018】なお、PROM(RAM)5は、PROM
モード及びRAMモードの種類を有している。このRA
Mモードで仮のビット設定を行い、各温度にて周波数測
定を行う。そして最終的に良品と判定された製品のみP
ROMモードで、ビットの書き込みを行う。これは、不
良品に書き込んでしまうビットの変更が出来なくなって
しまい、完全不良品となってしまうためである。
The PROM (RAM) 5 is a PROM (RAM).
Mode and RAM mode. This RA
Temporary bit setting is performed in the M mode, and frequency measurement is performed at each temperature. Only products that are finally determined to be good are P
In the ROM mode, writing of bits is performed. This is because it is no longer possible to change the bits that are written in the defective product, resulting in a completely defective product.

【0019】ここで水晶振動子固有の周波数温度特性と
は、5ポイント以上の温度、周波数を測定することで、
最小二乗法より、以下のような3次曲線で示される。 fX tal=αX tal(T−TiX tal)3 + βX tal(T−TiX tal) + γX t al ・・・ fX tal:水晶振動子周波数 αX tal:水晶振動子周波数の3次係数 βX tal:水晶振動子周波数の1次係数 γX tal:水晶振動子周波数の0次係数 TiX tal:水晶振動子周波数の温度特性回転中心温度
係数 外部端末7はData Input9を介してPROM(RAM)
5に接続されており、図3に示すように式の
αX tal、βX tal、γX tal、TiX tal、バリキャ
ップ感度の基本データがデータベースに予め収納されい
る。また、後述のように、この基本データに基づいて水
晶発振器Aの温度補正データを算出する温度補正機能を
有ている。なお、データベース上に製品固有の温度特性
データとして周波数値をそのまま入力しておくと、製品
を測定する際に、その時点で係数計算が必要となり、製
品測定のタクトに影響が出る可能性があるため、データ
ベース上にはあらかじめ固有の周波数温度特性から最小
二乗法等により算出した3次係数、1次係数、0次係数、
温度特性回転中心温度係数、バリキャップ感度係数を入
力しておく。
Here, the frequency temperature characteristic inherent in the crystal unit is obtained by measuring the temperature and frequency at 5 points or more.
From the least squares method, it is represented by the following cubic curve. f X 'tal = α X' tal (T-Ti X 'tal) 3 + β X' tal (T-Ti X 'tal) + γ X' t al ··· f X 'tal: crystal oscillator frequency α X ' tal : third order coefficient of crystal oscillator frequency β X ' tal : first order coefficient of crystal oscillator frequency γ X ' tal : zero order coefficient of crystal oscillator frequency Ti X ' tal : temperature characteristic of crystal oscillator frequency Temperature coefficient of rotation center External terminal 7 is PROM (RAM) via Data Input 9
The basic data of α x ' tal , β x ' tal , γ x ' tal , Ti x ' tal , and varicap sensitivity are stored in a database in advance as shown in FIG. Further, as will be described later, a temperature correction function for calculating temperature correction data of the crystal oscillator A based on the basic data is provided. If the frequency value is directly input as the product-specific temperature characteristic data on the database, the coefficient must be calculated at the time of measuring the product, which may affect the tact time of the product measurement. Therefore, the third-order coefficient, the first-order coefficient, the zero-order coefficient, which are previously calculated from the inherent frequency temperature characteristics by the least square method or the like are stored in the database.
The temperature characteristic rotation center temperature coefficient and the varicap sensitivity coefficient are input.

【0020】ここで、バリキャップ感度とは、バリキャ
ップダイオード4自身の容量バラツキ、及び水晶振動子
1との組み合わせる水晶振動子1の容量比によって変化
するため、設定前に周波数感度の測定を行いバリキャッ
プ感度を求めておく必要がある。ここでは、バリキャッ
プ感度は外部よりバリキャップダイオード4に直接電圧
を印加し、その時の周波数を測定することで求めること
ができる。印加する電圧は、温度補償の精度をあげるた
めにも、実際にバリキャップに印加される温度補償電圧
範囲内で変化させることが望ましい。
Here, since the varicap sensitivity changes depending on the variation in the capacitance of the varicap diode 4 itself and the capacitance ratio of the crystal unit 1 combined with the crystal unit 1, the frequency sensitivity is measured before setting. Varicap sensitivity needs to be determined. Here, the varicap sensitivity can be obtained by directly applying a voltage to the varicap diode 4 from the outside and measuring the frequency at that time. It is desirable that the applied voltage be changed within the temperature compensation voltage range actually applied to the varicap in order to increase the accuracy of the temperature compensation.

【0021】バリキャップダイオード4は温度補償回路
3で発生した電圧を印加することで容量成分を変化さ
せ、発振回路5の発振周波数を変化させる。
The varicap diode 4 changes the capacitance component by applying the voltage generated by the temperature compensating circuit 3, and changes the oscillation frequency of the oscillation circuit 5.

【0022】次に本発明の温度補償型水晶発振器の製造
方法を説明する。
Next, a method of manufacturing the temperature compensated crystal oscillator of the present invention will be described.

【0023】まず、水晶振動子1と水晶発振回路部Bと
を不図示のセラミックパッケージ上に接続配置し、しか
る後、温度特性補正工程が行われる。なお、温度補正工
程において効率的に温度補償を行うためには、水晶振動
子1固有の周波数温度特性が既知である必要がある。水
晶振動子自体のバラツキを考慮しておけば、調整後のバ
ラツキを大きく削減できるからである。従って、図3の
水晶振動子1固有の周波数温度特性はどのような値かを
予め外部端末7にあるデータベースとして測定してお
く。また、バリキャップを常温(25℃)にて測定しデ
ータベース上に登録させる。
First, the crystal resonator 1 and the crystal oscillation circuit section B are connected and arranged on a ceramic package (not shown), and thereafter, a temperature characteristic correction step is performed. In order to efficiently perform the temperature compensation in the temperature correction step, it is necessary that the frequency temperature characteristic unique to the crystal unit 1 is known. This is because the variation after the adjustment can be greatly reduced by considering the variation of the crystal resonator itself. Therefore, the value of the frequency temperature characteristic unique to the crystal unit 1 in FIG. 3 is measured in advance as a database in the external terminal 7. Further, the varicap is measured at room temperature (25 ° C.) and registered in the database.

【0024】次に本発明の温度特性補正工程が開始す
る。図2,図5に示すように、水晶振動子1の容器に付
した水晶振動子1の文字情報をコードにて認識し(S
1)、そのコード情報を外部端末7のデータベースに取
り入れ、認識した水晶振動子1がコードZZX0001〜ZZX02
00の何れであるかを選択し(S2)、その係数であるα
X tal、βX tal、γX tal、TiX talの周波数温度
特性情報とバリキャップ感度とからLSI内部の設定値
を外部端末7の温度補正機能により算出し(S3)、算
出したデータを後述のPROM(RAM)5に書き込
む。この設定後のPROM(RAM)5の値によって温
度補償回路3は以下の式で表される電圧値VICを発生
させる。 VIC=αICV(T−TiICV)3 + βICV(T−TiICV) + γICV・・・・・ αICV,βICV,γICV,TiICV:制御電圧の計数値 なお、式の3次係数、一次係数、温度特性回転中心温
度係数について、実際にPROM(RAM)5に設定す
るビットαIC, βIC, TiICは外部端末7の温度補正機
能により以下のように演算される。 <3次係数>まず、3次の設定値αICは水晶振動子1固
有の3次係数αX tal、及び、そのバリキャップ感度VC
より算出できる。即ち、製品個別に、水晶振動子及びI
Cを含んだ状態での3次の特性を示すα’を求める。こ
れはα’=αX tal/VCとして求めることができる。
Next, the temperature characteristic correction step of the present invention starts.
You. As shown in FIGS. 2 and 5, the quartz resonator 1 is attached to a container.
The character information of the crystal unit 1 is recognized by the code (S
1) The code information is stored in the database of the external terminal 7.
Inserted and recognized crystal oscillator 1 has codes ZZX0001 to ZZX02
00 (S2), and the coefficient α
X ' tal, ΒX ' tal, ΓX ' tal, TiX ' talFrequency temperature
Set value in LSI from characteristic information and varicap sensitivity
Is calculated by the temperature correction function of the external terminal 7 (S3).
Write the output data to PROM (RAM) 5 described later
No. The temperature is determined by the value of the PROM (RAM) 5 after this setting.
The degree compensation circuit 3 has a voltage value V expressed by the following equation:I cOccurs
Let it. VI c= ΑICV(T-TiICV)Three + ΒICV(T-TiICV) + ΓICV・ ・ ・ ・ ・ ΑICV, ΒICV, ΓICV, TiICV: Count value of control voltage Note that the third order coefficient, first order coefficient, temperature characteristic rotation center temperature
The degree coefficient is actually set in the PROM (RAM) 5.
Bit αI c, βI c, TiI cIs the temperature compensator of the external terminal 7
The function is calculated as follows. <Third order coefficient> First, the third order set value αI cIs the crystal oscillator 1
Existent third order coefficient αX ' tal, And its varicap sensitivity VC
It can be calculated from: That is, for each product,
Α ′ indicating the third-order characteristic in a state including C is obtained. This
Is α '= αX ' tal/ VC.

【0025】そして、水晶発振回路部Bの調整できる
α’の範囲を予め求めておき、製品個別に算出したα’
より設定値αICを逆算する。即ち、以下の式で求めら
れる。 αIC=αS+αP・・・・・・・ αS:α’が中心の時の設定ビット値 αP:係数αSからのズレ量 例えば、α’の範囲例が水晶振動子固有の係数の最小値
がαX tal=85ppm/℃3、そのときのバリキャップ感度VC
=21ppm/Vとした場合のα’は4.04V/℃3となる。また、
水晶振動子固有の係数の最大値αX tal=115ppm/℃3
そのときのバリキャップ感度VC=17ppm/Vとした場合の
α’は6.76V/℃3となる。最大値、最小値からα’の中
心値が5.4V/℃3となるので、αPが αP=(α’-5.4)/{(6.76-4.04)/αBit数}・・・・・・ αBit数:α=5Bit(11111)の時は31(10進数) 式よりαICを算出することができる。 <1次係数>1次の設定値βICは水晶の1次係数βX
talより算出できる。予め、以下の式によりβX tal
との関係から製品個別に算出する。 βIC=coefficient1×βX tal+coeffICient2・・・・・ なお、coefficient1とcoefficient2は水晶基板のカット
アングルによって決定される係数である。 <温度特性回転中心温度係数>Tiの設定値TiICは水
晶のTi係数TiX talより算出できる。しかし、温度
センサ2はバラツキを持っているため、まず25℃近傍
にて温度センサ2の電圧を調整する必要がある。1ビッ
ト変化させることで温度センサが何℃変化するかあらか
じめ求めておき(Ti_sensitivityとする)、TiX tal
及びTi_sensitivityより計算を行う。 TiIC=Tiy+{(TiX tal−25℃)/Ti_sensitivity}・・・・・・ なお、Tiy温度センサ電圧調整後の設定ビットであ
る。 <γIC>γICは常温(25℃)での発振周波数を設定す
るビットのため、実際に発振周波数を測定しながら、目
的の発振周波数になるように設定する。
Then, the range of α ′ in which the crystal oscillation circuit section B can be adjusted is determined in advance, and α ′ calculated for each product is determined.
The set value α IC is calculated backward. That is, it is obtained by the following equation. α IC = α S + α P ······ α S : Bit value set when α 'is the center α P : Deviation from coefficient α S For example, the range of α' is specific to the crystal unit The minimum value of the coefficient is α X ' tal = 85 ppm / ° C 3 , and the varicap sensitivity VC at that time
= Alpha in the case of a 21 ppm / V 'becomes 4.04V / ℃ 3. Also,
The maximum value of the coefficient specific to the crystal unit α X ' tal = 115 ppm / ° C 3 ,
When the varicap sensitivity VC at that time is VC = 17 ppm / V, α ′ is 6.76 V / ° C. 3 . Since the central value of α 'is 5.4 V / ° C 3 from the maximum value and the minimum value, α P is α P = (α'-5.4) / {(6.76-4.04) / αBit number} ・ ・ ・ ・ ・ ・αBit number: alpha = time 5Bit of (11111) can calculate the alpha IC than 31 (decimal) below. <Primary coefficient> Primary set value β IC is the primary coefficient β X of crystal
It can be calculated from tal . In advance, β X ' tal
Is calculated for each product individually. β IC = coefficient1 × β X ' tal + coeffICient2... Here, coefficient1 and coefficient2 are coefficients determined by the cut angle of the quartz substrate. Set value Ti IC of <Temperature characteristics rotation center temperature coefficient> Ti can be calculated from Ti coefficient Ti X 'tal crystal. However, since the temperature sensor 2 has variations, it is necessary to adjust the voltage of the temperature sensor 2 near 25 ° C. first. It is determined in advance how many degrees Celsius the temperature sensor changes by changing one bit (referred to as Ti_sensitivity), and Ti X ' tal
And Ti_sensitivity. Ti IC = Ti y + {( Ti X 'tal -25 ℃) / Ti_sensitivity} ······ Incidentally, a set bit after Ti y Temperature sensor voltage regulation. <Γ IC > Since γ IC is a bit for setting the oscillation frequency at normal temperature (25 ° C.), it is set so that the oscillation frequency becomes the target oscillation frequency while actually measuring the oscillation frequency.

【0026】以上のようにαIC,βIC,TiIC,γIC
演算されて図4のデータベースに蓄積されることにな
る。そして、その結果得られた設定ビットをRAM5内
に設定し(S4)、この補正した値で温度補償型水晶発
振器Aとしての周波数温度特性を測定することで良否判
定を行う。この良否判定が終了して、良品のみPROM
5内に設定して終了する。
As described above, α IC , β IC , Ti IC and γ IC are calculated and stored in the database of FIG. Then, the setting bits obtained as a result are set in the RAM 5 (S4), and the quality is judged by measuring the frequency-temperature characteristic of the temperature-compensated crystal oscillator A with the corrected value. After the pass / fail judgment is completed, only the PROM
Set it to 5 and end.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、バリキ
ャップ入出力電圧を測定した後、実際の温度特性を測定
することが行われていたのを特性の劣化させることな
く、1回の測定で良否判定ができ、製造コストの大幅な
削減が可能となる。
As described above, according to the present invention, after the varicap input / output voltage is measured, the actual temperature characteristic is measured once without deteriorating the characteristic. The pass / fail can be determined by the measurement, and the manufacturing cost can be greatly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の温度補償型水晶発振器のブロックダイ
アグラムである。
FIG. 1 is a block diagram of a temperature compensated crystal oscillator according to the present invention.

【図2】本発明の温度補正工程におけるフロチャート図
である。
FIG. 2 is a flowchart in a temperature correction step of the present invention.

【図3】本発明に用いられる外部端末のデータベース内
の内容を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating contents in a database of an external terminal used in the present invention.

【図4】本発明に用いられる外部端末のデータベース内
の温度補正後の内容を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining contents after temperature correction in a database of an external terminal used in the present invention.

【図5】本発明の水晶振動子に記載したコード情報を説
明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating code information described in the crystal resonator of the present invention.

【図6】従来の温度補正工程におけるフロチャート図で
ある。
FIG. 6 is a flowchart in a conventional temperature correction step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……水晶振動子 2……温度センサ 3……温度補償回路 4……バリキャップダイオード 5……PROM(RAM) 6……発振回路 7……外部端末 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Crystal oscillator 2 ... Temperature sensor 3 ... Temperature compensation circuit 4 ... Varicap diode 5 ... PROM (RAM) 6 ... Oscillation circuit 7 ... External terminal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ATカットされた水晶基板を有する水晶
振動子と、該水晶振動子を発振させる発振回路と、該発
振回路に接続され制御電圧の印加により容量が変化して
前記発振回路の発振周波数を調整するバリキャップダイ
オードと、周囲の温度に対して3次関数の制御電圧を発
生させるとともに、該制御電圧を前記バリキャップダイ
オードに印加して温度変化による発振回路の発振周波数
の変動を補償する温度補償回路と、該制御電圧の情報を
ビット値にて収納した書き込み可能読み出し専用メモリ
とからなる温度補償型水晶発振器と、水晶振動子固有の
周波数温度特性の係数,温度特性回転中心温度係数及び
バリキャップダイオードのバリキャップ感度からなる基
本データが登録されているデータベースと該基本データ
に基づいて水晶発振器の温度補正データを算出する温度
補正機能とを有した外部端末とを有し、 該水晶発振器の書き込み可能読み出し専用メモリに、前
記外部端末を接続して温度特性の補正を行う水晶発振器
の温度特性補正方法において、 水晶振動子に予め前記基本データが記載されており、該
基本データを水晶振動子から前記外部端末に読み込む工
程と、 当該基本データに基づいて前記温度補正機能により水晶
発振器の温度補正データを算出する工程と、 該算出された温度補正データをビット値にて前記書き込
み可能読み出し専用メモリに書き込む工程と、 書き込まれたビット値に基づく制御電圧を前記バリキャ
ップダイオードに印加して前記水晶発振器の周波数温度
特性を測定する工程とを含むことを特徴とする水晶発振
器の温度特性補正方法。
1. A quartz oscillator having an AT-cut quartz substrate, an oscillation circuit for oscillating the quartz oscillator, and an oscillation circuit connected to the oscillation circuit, the capacitance of which is changed by application of a control voltage to change the oscillation of the oscillation circuit. A varicap diode for adjusting the frequency, and a control voltage having a cubic function with respect to the ambient temperature is generated, and the control voltage is applied to the varicap diode to compensate for a change in the oscillation frequency of the oscillation circuit due to a temperature change. Temperature-compensated crystal oscillator comprising a temperature compensating circuit that performs the operation, a writable read-only memory that stores the information of the control voltage as bit values, a coefficient of frequency temperature characteristic inherent to the crystal oscillator, and a temperature characteristic rotation center temperature coefficient. And a database in which basic data including varicap sensitivity of a varicap diode and a crystal oscillation based on the basic data are registered. An external terminal having a temperature correction function of calculating temperature correction data of the device, and a temperature of the crystal oscillator for correcting the temperature characteristic by connecting the external terminal to a writable read-only memory of the crystal oscillator. In the characteristic correction method, the basic data is described in advance in the crystal oscillator, the step of reading the basic data from the crystal oscillator to the external terminal, and the temperature of the crystal oscillator by the temperature correction function based on the basic data. Calculating the correction data, writing the calculated temperature correction data as a bit value to the writable read-only memory, applying a control voltage based on the written bit value to the varicap diode, Measuring the temperature characteristic of the frequency of the crystal oscillator.
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