JP2005092302A - 高安定発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 恒温槽を有する高安定発振器に関し、トランジスタの電流増幅率のばらつきによる影響を除いて高安定温度制御を行う。
【解決手段】 恒温槽１に発振回路ＯＳＣを収容し、感温素子３により検出した恒温槽１内の温度に従って加熱源のトランジスタ２を制御する演算処理回路９を有し、該演算処理回路９は、トランジスタ２に流れる電流Ｉｃを検出した電圧Ｖｃにより、トランジスタ２の電流増幅率を求め、この電流増幅率を基に温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出し、この誤差増幅率を用いて、感温素子による検出温度に従ってトランジスタ２を制御する構成を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一定の設定温度に制御する恒温槽内に、発振器を収容した高安定発振器に関する。

周囲温度が変化しても安定な発振を継続できるように、恒温槽内に水晶発振器等の高精度の発振器を収容した高安定発振器が知られている。例えば、図７に示すように、恒温槽７１内に、水晶振動子７３を接続した発振回路７２を配置し、温度制御回路７４により恒温槽７１内の温度を設定値に維持するように制御する。この場合、水晶振動子７１の共振周波数温度特性が最も良くなる例えば７０〜８０°Ｃの範囲内に設定された温度を維持するように制御するものである。

又図８は、ルビジウム原子発振器を示すもので、８１は原子共鳴器、８２はマイクロ波共鳴器、８３は励起光源、８４，８５は温度制御回路、８６は周波数制御回路、８７は発振回路、８８は水晶振動子、８９は周波数合成回路を示す。

マイクロ波共振器８２と励起光源８３とはそれぞれ図示を省略した別個の恒温槽内に収容し、マイクロ波共振器８２を収容した恒温槽を温度制御回路８４により、例えば、７０〜８０°Ｃの範囲内に設定した温度に維持し、ルビジウムランプからなる励起光源８３を収容した恒温槽を温度制御回路８５により、例えば、９０〜１００°Ｃの範囲内に設定した温度に維持する。

又水晶振動子８８を発振回路８７に接続した水晶発振器の出力周波数を、周波数合成回路８９によりルビジウムの共鳴周波数（６８３４．６８ＭＨｚ）に合成して、原子共鳴器８１のマイクロ波共振器８２に加える。この場合、周波数合成回路８９からの周波数と、ルビジウムの共鳴周波数との誤差分を検出し、この誤差分が零となるように周波数制御回路８６を介して発振回路８７を制御し、ルビジウムの共鳴周波数を基準とした発振器出力を得ることができる。

図９は、従来の温度制御回路の説明図であり、９１は恒温槽、９２はヒータートランジスタ、９３は白金抵抗やサーミスタ等の感温素子、９４は電源Ｅｏ、９５は温度−電圧変換回路、９６は基準電圧回路、９７は誤差増幅回路、９８は電圧−変換回路を示す。尚、恒温槽９１内の発振回路は図示を省略している。

ヒータートランジスタ９２は、恒温槽９１内の加熱源であり、電源９４から電流が供給されて、電力Ｐｃに相当する発熱を利用して恒温槽９１内の温度を制御する。その温度Ｔｃを感温素子９３により検出し、温度−電圧変換回路９５により温度Ｔｃに対応した電圧Ｖｔに変換し、基準電圧回路９６からの設定温度に対応した基準電圧Ｖｒとの差を誤差増幅回路９７により求め、その誤差電圧Ｖｂを電圧−電流変換回路９８により電流Ｉｂに変換して、ヒータートランジスタ９２のベース電流として加える。これにより、ヒータートランジスタ９２で発生する熱量は、温度Ｔｃが一定の設定温度となるように、電源９４から供給される電流が制御される。

図１０は、従来のディジタル処理による温度制御回路を示し、１０１は恒温槽、１０２はヒータートランジスタ、１０３はサーミスタ等の感温素子、１０４は電源、１０５は温度−電圧変換回路、１０６は基準電圧回路、１０７，１０８はＡＤ変換回路、１０９は演算処理回路、１１０はＤＡ変換回路、１１１は電圧−電流変換回路を示す。

この温度制御回路は、前述の図９に示すアナログ回路構成による温度制御と基本的には同一の処理で恒温槽の温度制御を行うものであり、温度Ｔｃに対応した温度−電圧変換回路１０５からの電圧Ｖｔと、基準電圧回路１０６からの基準電圧ＶｒとをＡＤ変換器１０７，１０８によりディジタル信号に変換し、演算処理回路１０９により誤差分を求め、この誤差分に対応して、ヒータートランジスタ１０２のベース電流Ｉｂを制御する。この場合の演算処理回路１０９は、ディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）やマイクロコンピュータ（マイコン）等により構成することができる。そして、ＡＤ変換器１０７，１０８はアナログの電圧Ｖｔ，Ｖｒをディジタル値に変換して演算処理回路１０９に入力する為のものであり、又ＤＡ変換器１１０はディジタル値をアナログ値に変換する為のものである。

前述の恒温槽の温度を制御する温度制御ループは、例えば、図１１に示す構成となる。同図に於いて、Ｔｃは恒温槽の温度、Ｖｔは温度−電圧変換回路の出力電圧、Ｖｒは基準電圧、Ｖｂは誤差分の電圧、Ｉｂはヒータートランジスタのベースに供給するベース電流、Ｐｃはヒータートランジスタの消費電力を示す。この温度制御ループの伝達特性Ｈ（ｓ）は、次式に示すものとなる。

Ｈ（ｓ）＝Ｔｃ／Ｖｒ
＝Ｇｏ・Ｙ・Ｇｔ・Ｆｃ／（１＋Ｇｏ・Ｙ・Ｇｔ・Ｆｃ・Ｆｔ）
＝Ａ／（１＋Ａ・Ｆｔ） …（１）

尚、Ｇｏは誤差検出値（Ｖｔ−Ｖｒ）の乗算値（誤差増幅率）、Ｙはヒータートランジスタのベース電流への伝達関数、Ｇｔはヒータートランジスタの電力への伝達関数、Ｆｃは感温素子に於ける温度値への伝達関数、Ｆｔは温度−電圧変換回路に於ける電圧値への伝達関数を示す。又Ａ（＝Ｇｏ・Ｙ・Ｇｔ・Ｆｃ）は、温度制御ループの前向き伝達関数で、温度の安定性を決定する重要なファクタである。

又ヒータートランジスタの電力への伝達関数Ｇｔは、
Ｇｔ＝Ｐｃ／Ｉｂ＝ｈ_０・Ｅ …（２）
となる。尚、ｈ_０はヒータートランジスタの電流増幅率、Ｅはヒータートランジスタの電源電圧を示す。

又水晶発振器を収容した恒温槽内の加熱源のヒーターに流れる電流を、恒温槽内の検出温度に対応してトランジスタにより制御し、そのトランジスタのエミッタ出力の一部を差動増幅器にネガティブフィードバックする温度制御回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１１７６４５号公報

トランジスタは、その電流増幅率（ｈ_０）のばらつきが製品によって比較的大きいものであり、特性等の区分指定がない場合は５〜１０倍、区分指定した場合でも２倍程度のばらつきがある。そして、前述の（１），（２）式から明らかなように、温度制御ループの前向き伝達関数Ａが、トランジスタの電流増幅率（ｈ_０）に比例するものであるから、恒温槽の温度の揺らぎや、周囲温度変化時の設定温度オフセットが発生する。その結果、水晶発振器等の発振回路の出力周波数も変動する問題がある。このような点を回避する為には、設計値の電流増幅率を有するヒータートランジスタを選別して用いることが必要となり、コストアップとなる問題がある。

又前述の（１）式で表される伝達関数の一例についての位相特性と伝達特性とを、前向き伝達関数Ａをパラメータとして図１２の（Ａ），（Ｂ）に示す。横軸は周波数［Ｈｚ］とし、（Ａ）の縦軸は位相［ｄｅｇ］、（Ｂ）の縦軸は利得［ｄＢ］を示す。又点線曲線ａと一点鎖線曲線ｂと二点鎖線曲線ｃと実線曲線ｄとは、順次前向き伝達関数Ａが大きくなる場合について示す。即ち、この前向き伝達関数Ａが大きくなると、カットオフ周波数（利得が３ｄＢとなる周波数）が増大し、ピークジッタ（利得が０ｄＢ以上）の発生、カットオフ周波数に於ける位相余裕度（−１８０度までの余裕）の減少等の状態となる。

従って、温度制御回路として、必要以上に電流を頻繁に制御した場合は、温度安定度が劣化し、或る周期の温度揺らぎが発生し、温度制御回路自体が発振状態となる等の問題が発生し、発振器の出力周波数の安定度が劣化する問題がある。

又前述の特許文献１に於ける回路構成は、図１３に示すように、ヒーターに流れる電流をトランジスタＱによって制御するもので、ＴＨは温度検出用のサーミスタ、ＯＰＡは演算増幅器、Ｒ１〜Ｒ４，ＲＢ，ＲＦ，ＲＥは抵抗を示す。この回路構成に於けるサーミスタＴＨの温度検出の電圧Ｖｔｈと、演算増幅器ＯＰＡの出力電圧Ｖｏとの関係は、次式で示すものとなる。

Ｖｏ＝（１＋Ｒ２／Ｒ３＋Ｒ２／ＲＦ＋Ｒ２／Ｒ１）Ｖｔｈ
−（Ｒ２／Ｒ１）ＶＲ−（Ｒ２／ＲＦ）ＶＥ
となる。尚、ＶＲは基準電圧、ＶＥはトランジスタＱのエミッタの電圧を示す。

この場合、サーミスタＴＨによる温度検出の電圧Ｖｔｈに対する温度制御回路の感度は、（１＋Ｒ２／Ｒ３＋Ｒ２／ＲＦ＋Ｒ２／Ｒ１）と一定の値を示すものであり、従って、トランジスタＱの電流増幅率や温度制御ループの各要素の変化により制御ループゲインが変動する問題がある。

本発明は、前述の従来の問題点を解決し、低コストで、恒温槽の温度を制御するトランジスタの電流増幅率のばらつきによる温度の変動を抑制し、発振器の出力周波数の安定化を図ることを目的とする。

本発明の高安定発振器は、恒温槽を有する高安定発振器に於いて、前記恒温槽の温度を検出する感温素子と、前記恒温槽の加熱源のトランジスタと、該トランジスタに流れる電流を検出する電流検出回路と、該電流検出回路により検出した電流により前記トランジスタの電流増幅率を求め、該電流増幅率を基に温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出し、該誤差増幅率を用いて前記感温素子による検出温度に従って前記トランジスタを制御する演算処理回路とを備えている。

又恒温槽を有する高安定発振器に於いて、前記恒温槽の温度を検出する感温素子と、前記恒温槽の加熱源のヒーター抵抗線と、該ヒーター抵抗線に流れる電流を制御するトランジスタと、該トランジスタに流れる電流を前記ヒーター抵抗線の電圧として検出して該トランジスタの電流増幅率を求め、該電流増幅率を基に温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出し、該誤差増幅率を用いて前記感温素子による検出温度に従って前記トランジスタを制御する演算処理回路とを備えている。

又前記演算処理回路は、所定期間毎に前記トランジスタの電流増幅率を求め、該電流増幅率を基に温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出して保持する構成を有することができる。

又前記恒温槽の周囲環境温度を検出する感温素子と、前記演算処理回路とを含み、該演算処理回路は、前記感温素子による周囲環境温度の検出値と、前記恒温槽の温度を検出する感温素子による検出値と、前記トランジスタに流れる電流の検出値とを入力して、前記周囲環境温度の基準値と前記周囲環境温度の検出値との差分と前記トランジスタの電流増幅率の温度係数とを基に、前記温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率の温度補正値を算出し、該補正値に従って前記誤差増幅率を補正して前記トランジスタを制御する構成とする。

発振回路を収容して恒温槽の温度を制御する加熱源となるトランジスタやヒーター抵抗線に流れる電流を検出してトランジスタの電流増幅率を求め、この電流増幅率を基に、温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出して、恒温槽の温度検出値に従って、恒温槽の加熱源のヒータートランジスタやヒーター抵抗線に流れる電流を制御することにより、電流増幅率のばらつきが大きい場合でも、恒温槽の温度揺らぎ等が生じないように制御することが可能となり、低コストで出力周波数の高安定化を図ることができる。

発振回路ＯＳＣを収容した恒温槽１の温度を検出する感温素子３と、恒温槽１の加熱源のトランジスタ（ヒータートランジスタ）２と、このトランジスタ２に流れる電流Ｉｃを検出する抵抗Ｒｃによる電流検出回路と、この電流検出回路により検出した電流により，トランジスタ２の電流増幅率を求め、この電流増幅率を基に温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出し、この誤差増幅率を用いて、感温素子３による検出温度に従って、トランジスタ２を制御する演算処理回路９とを備えている。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は恒温槽、２は恒温槽の加熱源のトランジスタ（以下、ヒータートランジスタと称する）、３はサーミスタ等の感温素子、４は電源、５は温度−電圧変換回路、６は基準電圧回路、７，８はＡＤ変換回路、９はマイクロコンピュータ（マイコン）等の演算処理回路、１０はＤＡ変換回路、１１は電圧−電流変換回路、１２はＡＤ変換回路、１３は制御処理部、１４はタイマ、１５はレジスタ、ＯＳＣは水晶発振器等の各種構成の発振回路、Ｒｃは電流検出回路を構成する抵抗を示す。

恒温槽１内に水晶振動子等を含む発振回路ＯＳＣを配置し、ヒータートランジスタ２に電源４から電流を供給して恒温槽１内を加熱し、サーミスタ等の感温素子３により恒温槽１内の温度Ｔｃを検出し、温度−電圧変換回路５により電圧Ｖｔに変換し、ＡＤ変換器７によりディジタル値に変換して演算処理回路９に入力し、基準電圧回路６からの基準電圧ＶｒをＡＤ変換器８によりディジタル値に変換して演算処理回路９に入力し、演算処理回路９により、設定温度と検出温度との誤差分に相当する値を算出して、ＤＡ変換器１０によりアナログ値に変換し、電圧−電流変換回路１１により電流Ｉｂに変換して、ヒータートランジスタ２のベース電流を供給し、ヒータートランジスタ２の発熱量を制御することにより、恒温槽１内を所定の設定温度に維持する。

又本発明の実施例１に於いては、ヒータートランジスタ２に電源４の電圧Ｅｏが印加されて流れる電流Ｉｃを、電流検出回路を構成する抵抗Ｒｃにより検出し、その検出電圧ＶｃをＡＤ変換器１２によりディジタル値に変換して演算処理回路９に入力し、ヒータートランジスタ２の電流増幅率を算出する。演算処理回路９は、前述のように、ＤＳＰやマイコン等の演算処理機能により実現することが可能であり、各部を制御し、且つ演算処理を行う制御処理部１３と、内部クロックのカウント等によるタイマ１４と、レジスタ１５等の機能を含むものである。

トランジスタの電流増幅率ｈ_０は、
ｈ_０＝Ｖｃ／Ｒｃ・Ｖｂ・Ｙ …（３）
で表される。Ｖｃはベース電流Ｉｂを流す為の電圧、Ｙはベース電流への伝達関数、Ｖｃは抵抗Ｒｃによるベース電流Ｉｂの検出電圧を示す。従って、ヒータートランジスタ２のベースに電圧−電流変換回路１１からベース電流Ｉｂを供給する為の電圧Ｖｂと、ヒータートランジスタ２のコレクタに流れる電流Ｉｃを抵抗Ｒｃにより検出した電圧Ｖｃと、ヒータートランジスタ２のベース電流への伝達関数Ｙとにより、演算処理回路９は、ヒータートランジスタ２の電流増幅率ｈ_０を算出する。

又演算処理回路９は、この算出した電流増幅率を基に誤差増幅率Ｇｏを、
Ｇｏ＝Ｇｏｒ・ｈ_０ｒ／ｈ_０ …（４）
により算出する。尚、Ｇｏｒは設計時に設定されたヒータートランジスタの電流増幅率、Ｇｏｒは設計時に設定された所望の誤差増幅率を示す。

発振回路ＯＳＣの動作開始初期に、前述の（４）式に従って算出した誤差増幅率Ｇｏを、レジスタ１５又は図示を省略しているメモリ又は不揮発性メモリに保持して、恒温槽１の温度制御を行う。或いは、タイマ１４による所定時間間隔で誤差増幅率Ｇｏを算出して、恒温槽１の温度制御を行う。従って、ヒータートランジスタ２の電流増幅率が設計基準値の例えば２倍で、ヒータートランジスタ２の電力への伝達関数Ｇｔが２倍となっても、誤差増幅率Ｇｏを設計基準値の１／２とすることにより、温度制御ループの前向き伝達関数Ａ（＝Ｇｏ・Ｙ・Ｇｔ・Ｆｃ）は設計値を維持することができる。即ち、ヒータートランジスタの電流増幅率がばらついても、その電流増幅率を求め、その電流増幅率を基に誤差増幅率Ｇｏを算出することによって、温度制御を行うものであるから、発振回路ＯＳＣの出力周波数の変動が発生しないように、恒温槽１の温度を制御することができる。

図２は、本発明の実施例１の処理フローチャートを示し、先ず、電源オン（ＰＯＷ ＯＮ）とし（Ａ１）、誤差増幅率Ｇｏ設定済みか否かを判定し、設定済の場合は、ステップ（Ａ８）に移行し、設定済みでない場合は、ヒータートランジスタ２のベース電圧Ｖｂの初期値Ｖｂｏを演算処理回路９から出力する（Ａ３）。この初期値Ｖｂｏは、ヒータートランジスタ２の基準の特性により、予め、演算処理回路９に設定しておくものである。このベース電圧の初期値Ｖｂｏによるヒータートランジスタ２に流れる電流の検出電圧Ｖｃの初期値Ｖｃｏを、ＡＤ変換器１２を介して演算処理回路９で取り込み（Ａ４）、電流増幅率ｈ_０を、ｈ_０＝Ｖｃｏ／Ｒｃ・Ｖｂ・Ｙにより求める（Ａ５）。

そして、この電流増幅率ｈ_０を基に、誤差増幅率Ｇｏを、Ｇｏ＝Ｇｏｒ・ｈ_０ｒ／ｈ_０により算出し（Ａ６）、この算出した誤差増幅率Ｇｏをレジスタ１５又は不揮発性メモリに設定フラグと共に格納する（Ａ７）。そして、この誤差増幅率Ｇｏを用いて、恒温槽１の温度制御処理を行う（Ａ９）。尚、ステップ（Ａ８），（Ａ１０）は温度制御処理（Ａ９）を繰り返すループ処理を示す。従って、ヒータートランジスタ２の電流増幅率のばらつきが大きい場合でも、電源オン時にヒータートランジスタ２の電流増幅率を求め、それを基に誤差増幅率Ｇｏを算出して保持することにより、恒温槽１の温度を安定に制御し、発振回路ＯＳＣの出力周波数の安定化を図ることができる。

図３は、本発明の実施例２の処理フローチャートを示し、電源オン（ＰＯＷ ＯＮ）とし（Ｂ１）、ベース電圧Ｖｂの初期値Ｖｂｏを出力し（Ｂ２）、ヒータートランジスタ２に流れる電流Ｉｃの検出電圧Ｖｃを取り込み（Ｂ３）、この検出電圧Ｖｃを用いて電流増幅率ｈ_０を、ｈ_０＝Ｖｃｏ／Ｒｃ・Ｖｂ・Ｙにより求め（Ｂ４）、この電流増幅率ｈ_０を基に誤差増幅率Ｇｏを算出し（Ｂ５）、この誤差増幅率Ｇｏを用いて恒温槽１の温度制御処理を行う（Ｂ７）。そして、誤差増幅率Ｇｏの更新処理か否かをタイマ１４等により所定時間毎に判定し、更新処理を行うタイミングでは、ステップ（Ｂ３）に移行し、更新処理を行うタイミングではない場合、ステップ（Ｂ６），（Ｂ９）間のループにより温度制御処理を行う（Ｂ７）。この実施例によれば、ヒータートランジスタ２の電流増幅率の経年変化に対しても、恒温槽１の温度を安定に制御して、発振回路ＯＳＣの出力周波数を安定化することができる。

図４は、本発明の実施例３の説明図であり、図１と同一符号は同一の機能部分を示し、２１は周囲温度を検出する感温素子、２２は温度−電圧変換回路、２３はＡＤ変換器を示す。この実施例３は、周囲環境温度Ｔａを感温素子２１により検出し、温度−電圧変換回路２２により電圧Ｖａに変換し、ＡＤ変換器２３によりディジタル値に変換して、演算処理回路９に入力する。

恒温槽１内の温度を感温素子３により検出し、ヒータートランジスタ２を制御して、恒温槽１内の温度を安定化する温度制御処理は、図１に示す実施例１と同様であるから、重複した説明は省略する。サーミスタ等の感温素子２１により周囲環境温度Ｔａを検出し、その温度の検出電圧Ｖａの基準値をＶａｒとし、ヒータートランジスタ２の電流増幅率の温度変化による係数をＦｔとすると、誤差増幅率Ｇｏの温度補正値Ｇａｄｊは、
Ｇａｄｊ＝Ｆｔ（Ｖａｒ−Ｖａ） …（５）
で表される。この温度補正値Ｇａｄｊを誤差増幅率Ｇｏに加算することにより、周囲環境温度Ｔａの変化に対しても、恒温槽１内の温度を更に安定化することができる。

図５は、前述の本発明の実施例３の処理フローチャートを示し、電源オン（ＰＯＷ ＯＮ）により（Ｃ１）、ベース電圧Ｖｂの初期値Ｖｂｏを出力し（Ｃ２）、ヒータートランジスタ２に流れる電流Ｉｃの検出電圧Ｖｃを取り込み（Ｃ３）、この検出電圧Ｖｃを用いて電流増幅率ｈ_０を、ｈ_０＝Ｖｃｏ／Ｒｃ・Ｖｂ・Ｙにより求め（Ｃ４）、この電流増幅率ｈ_０を基に誤差増幅率Ｇｏを算出する（Ｃ５）。

そして、周囲環境温度Ｔａの検出電圧Ｖａを取り込み（Ｃ７）、誤差増幅率Ｇｏの温度補正値Ｇａｄｊを算出し（Ｃ８）、誤差増幅率Ｇｏ＝Ｇ０＋Ｇａｄｊにより補正し（Ｃ９）、温度制御処理を行う（Ｃ１０）。そして、ステップ（Ｃ６），（Ｃ１１）間のループによる繰り返し処理を行う。

図６は、本発明の実施例４の説明図であり、図１と同一符号は同一機能部分を示し、３１はヒーター抵抗線、３２はトランジスタ、３３はＡＤ変換器を示す。この実施例４は、ヒーター抵抗線３１を加熱源とし、そのヒーター抵抗線３１に流れる電流Ｉｃをトランジスタ３２により制御する構成について示すものであり、例えば、ヒーター抵抗線３１を恒温槽１に巻き付けた構成とすることができる。又トランジスタ３２を介してヒーター抵抗線３１に流れる電流Ｉｃを、ヒーター抵抗線３１の電圧Ｖｃとして検出し、ＡＤ変換器３３によりディジタル値に変換して、演算処理回路９に入力する。

ヒーター抵抗線３１に流れる電流Ｉｃを制御するトランジスタ３２の電流増幅率は、
ｈ_０＝Ｉｃ／Ｖｂ・Ｙ＝（Ｅｏ−Ｖｃ）／Ｒｈ・Ｖｂ・Ｙ …（６）
で表される。尚、Ｅｏは電源４の電圧、Ｖｃはトランジスタ３２のコレクタ電圧、Ｒｈはヒーター抵抗線３１の抵抗、Ｖｂはトランジスタ３２のベース電圧、Ｙはトランジスタのベース電流への伝達関数を示す。

この実施例４に於けるヒーター抵抗線３１とトランジスタ３２とは、前述の各実施例に於けるヒータートランジスタ２の発熱部分と電流制御部分とを分離した構成に相当し、トランジスタ３２の電流増幅率のばらつきが大きい場合でも、設定基準値の電流増幅率との比に対応して誤差増幅率を補正することにより、恒温槽１内の温度を安定に制御して、発振回路ＯＳＣの出力周波数を安定化することができる。又トランジスタ３２の電流増幅率は、電源オン時の初期状態に於いて求めて、この電流増幅率により誤差増幅率を補正する構成とするだけでなく、所定時間毎に電流増幅率を求めて、誤差増幅率を修正する構成とすることもできる。

（付記１）
恒温槽を有する高安定発振器に於いて、前記恒温槽の温度を検出する感温素子と、前記恒温槽の加熱源のトランジスタと、該トランジスタに流れる電流を検出する電流検出回路と、該電流検出回路により検出した電流により前記トランジスタの電流増幅率を求め、該電流増幅率を基に温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出し、該誤差増幅率を用いて前記感温素子による検出温度に従って前記トランジスタを制御する演算処理回路とを備えたことを特徴とする高安定発振器。
（付記２）
恒温槽を有する高安定発振器に於いて、前記恒温槽の温度を検出する感温素子と、前記恒温槽の加熱源のヒーター抵抗線と、該ヒーター抵抗線に流れる電流を制御するトランジスタと、該トランジスタに流れる電流を前記ヒーター抵抗線の電圧として検出して該トランジスタの電流増幅率を求め、該電流増幅率を基に温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出し、該誤差増幅率を用いて前記感温素子による検出温度に従って前記トランジスタを制御する演算処理回路とを備えたことを特徴とする高安定発振器。
（付記３）
前記演算処理回路は、所定期間毎に前記トランジスタの電流増幅率を求め、該電流増幅率を基に温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出して保持する構成を有することを特徴とする付記１又は２記載の高安定発振器。
（付記４）
前記恒温槽の周囲環境温度を検出する感温素子と、前記演算処理回路とを含み、該演算処理回路は、前記感温素子による周囲環境温度の検出値と、前記恒温槽の温度を検出する感温素子による検出値と、前記トランジスタに流れる電流の検出値とを入力して、前記周囲環境温度の基準値と前記周囲環境温度の検出値との差分と前記トランジスタの電流増幅率の温度係数とを基に、前記温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率の温度補正値を算出し、該補正値に従って前記誤差増幅率を補正して前記トランジスタを制御する構成を有することを特徴とする付記１又は２記載の高安定発振器。

本発明の実施例１の説明図である。 本発明の実施例１の処理フローチャートである。 本発明の実施例２の処理フローチャートである。 本発明の実施例３の説明図である。 本発明の実施例３の処理フローチャートで或る。 本発明の実施例４の説明図である。 高安定発振器の説明図である。 ルビジウム原子発振器の説明図である。 従来例の温度制御回路の説明図である。 従来例のディジタル処理による温度制御回路の説明図である。 温度制御ループの説明図である。 伝達関数をパラメータとした特性説明図である。 従来例の要部回路図である。

符号の説明

１ 恒温槽
２ 加熱源のトランジスタ（ヒータートランジスタ）
３ 感温素子
４ 電源
５ 温度−電圧変換回路
６ 基準電圧回路
７ ＡＤ変換器
８ ＡＤ変換器
９ 演算処理回路
１０ ＤＡ変換器
１１ 電圧−電流変換回路
ＯＳＣ 発振回路

Claims (3)

1. 恒温槽を有する高安定発振器に於いて、
   前記恒温槽の温度を検出する感温素子と、
   前記恒温槽の加熱源のトランジスタと、
   該トランジスタに流れる電流を検出する電流検出回路と、
   該電流検出回路により検出した電流により前記トランジスタの電流増幅率を求め、該電流増幅率を基に温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出し、該誤差増幅率を用いて前記感温素子による検出温度に従って前記トランジスタを制御する演算処理回路と
   を備えたことを特徴とする高安定発振器。
2. 恒温槽を有する高安定発振器に於いて、
   前記恒温槽の温度を検出する感温素子と、
   前記恒温槽の加熱源のヒーター抵抗線と、
   該ヒーター抵抗線に流れる電流を制御するトランジスタと、
   該トランジスタに流れる電流を前記ヒーター抵抗線の電圧として検出して該トランジスタの電流増幅率を求め、該電流増幅率を基に温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出し、該誤差増幅率を用いて前記感温素子による検出温度に従って前記トランジスタを制御する演算処理回路と
   を備えたことを特徴とする高安定発振器。
3. 前記演算処理回路は、所定期間毎に前記トランジスタの電流増幅率を求め、該電流増幅率を基に温度制御ループの前向き伝達関数が一定となる誤差増幅率を算出して保持する構成を有することを特徴とする請求項１又は２記載の高安定発振器。

Images