JP2005165630A - Temperature control circuit and homeothermal chamber type piezoelectric oscillator - Google Patents

Temperature control circuit and homeothermal chamber type piezoelectric oscillator Download PDF

Info

Publication number
JP2005165630A
JP2005165630A JP2003403136A JP2003403136A JP2005165630A JP 2005165630 A JP2005165630 A JP 2005165630A JP 2003403136 A JP2003403136 A JP 2003403136A JP 2003403136 A JP2003403136 A JP 2003403136A JP 2005165630 A JP2005165630 A JP 2005165630A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
circuit
heater
control
temperature control
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.)
Withdrawn
Application number
JP2003403136A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005165630A5 (en
Inventor
Tomio Sato
富雄 佐藤
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.)
Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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
Application filed by Toyo Communication Equipment Co Ltd filed Critical Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority to JP2003403136A priority Critical patent/JP2005165630A/en
Publication of JP2005165630A publication Critical patent/JP2005165630A/en
Publication of JP2005165630A5 publication Critical patent/JP2005165630A5/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Temperature (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problems: when trying to improve a temperature control deviation (offset) generated in closed loop control by increasing a control gain, hunting (low frequency oscillation) is easily generated; and when connecting a diode to a closed loop-controlling thermistor in series as an open loop-controlling sensor, resistance of the diode is increased on a low temperature side to reduce sensitivity of the thermistor to temperature, and contrarily, the sensitivity of the thermistor to the temperature is excessively increased on a high temperature side. <P>SOLUTION: By providing an open loop-controlling sensor (thermistor TH1) circuit to a plus (+) input of a differential amplifier IC1 and providing a closed loop-controlling sensor (thermistors TH2, TH3) circuit to a minus (-) input of the differential amplifier IC1, the temperature control deviation (offset) generated in the closed loop control is corrected by open loop control. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、温度制御回路に関し、特に恒温槽型圧電発振器に用いられる温度制御回路に関する。   The present invention relates to a temperature control circuit, and more particularly to a temperature control circuit used in a thermostatic chamber type piezoelectric oscillator.

通信機器あるいは測定器等の基準の周波数信号源に用いられる水晶発振器は、温度変化に対して高い精度で出力周波数が安定していることが求められている。
一般に水晶発振器の中でも極めて高い周波数安定度が得られるものとしては、電気的特性が温度の影響を受け易い水晶振動子等の電子部品を一定温度に保たれた槽内に収納した恒温槽型水晶発振器(OCXO)が知られており、これにより、例えば1×10−7〜5×10−10ppm/0〜+60℃と極めて高い周波数安定度が得られている。
A crystal oscillator used for a reference frequency signal source such as a communication device or a measuring instrument is required to have a stable output frequency with high accuracy against a temperature change.
In general, crystal oscillators that can achieve extremely high frequency stability include a thermostat crystal that contains electronic components such as crystal units whose electrical characteristics are easily affected by temperature in a tank maintained at a constant temperature. Oscillators (OCXOs) are known, which provide very high frequency stability, for example 1 × 10 −7 to 5 × 10 −10 ppm / 0 to + 60 ° C.

図8は、従来の恒温槽型水晶発振器の温度制御回路の一例を示す電気回路図である。同図に示すように、本温度制御回路は、水晶振動子(図示しない)等の温度を検知し、この情報に基づいた電流を出力する制御部21と、該制御部21からの電流値に基づいて水晶振動子を加熱するためのヒーター回路部22と定電圧回路23とを備えている。   FIG. 8 is an electric circuit diagram showing an example of a temperature control circuit of a conventional thermostat crystal oscillator. As shown in the figure, this temperature control circuit detects the temperature of a crystal resonator (not shown) or the like, outputs a current based on this information, and sets the current value from the control unit 21. A heater circuit unit 22 and a constant voltage circuit 23 for heating the crystal resonator based on the above are provided.

前記制御部21は、前記定電圧回路23に接続された抵抗R51、R52の直列回路の前記抵抗R51、R52の接続中点が差動増幅器IC11のプラス(+)入力と接続され、また、定電圧回路23に接続された温度センサとしてのサーミスタTH11、TH12の並列回路と、抵抗R53との直列接続中点が前記差動増幅器IC11のマイナス(−)入力に接続されると共に、該差動増幅器IC11の出力が帰還抵抗54を介して前記差動増幅器IC11のマイナス(−)入力に接続されるよう構成したものである。
前記抵抗R52は温度設定を行うための調整用抵抗である。
In the control unit 21, the connection midpoint of the resistors R51 and R52 of the series circuit of the resistors R51 and R52 connected to the constant voltage circuit 23 is connected to the plus (+) input of the differential amplifier IC11. A series connection midpoint of a parallel circuit of thermistors TH11 and TH12 as temperature sensors connected to the voltage circuit 23 and a resistor R53 is connected to the minus (−) input of the differential amplifier IC11, and the differential amplifier The output of the IC 11 is connected to the negative (−) input of the differential amplifier IC 11 via the feedback resistor 54.
The resistor R52 is an adjustment resistor for setting the temperature.

前記ヒーター回路部22は、電源Vccに接続された電力用MOS FET(以下、FETという)Q11とヒーターH11、H12とで構成され、ヒーターH11は電源VccとFETQ11のドレインDとの間に接続され、また、ヒーターH12はFETQ11のソースSと接地間に接続される。
前記差動増幅器IC11の出力は、抵抗R55を介してFETQ11のゲートGに接続される。コンデンサC21C、22、C23は交流ノイズ除去用のコンデンサである。
The heater circuit unit 22 is composed of a power MOS FET (hereinafter referred to as FET) Q11 connected to a power source Vcc and heaters H11 and H12. The heater H11 is connected between the power source Vcc and the drain D of the FET Q11. The heater H12 is connected between the source S of the FET Q11 and the ground.
The output of the differential amplifier IC11 is connected to the gate G of the FET Q11 via the resistor R55. Capacitors C21C, 22 and C23 are AC noise removing capacitors.

図9は、図8の従来の温度制御回路を備えた恒温槽型水晶発振器(OCXO)の構造例を示した縦断面図である。本恒温槽型水晶発振器(OCXO)は、サーミスタTH11、TH12とヒーターH1l、H12と水晶振動子3を収容したオーブン4と、その他の温度制御回路用及び発振回路用の部品5とを装着した印刷配線基板6、7で構成され、これらの構成部品はケース8に密封されて、端子9によって外部と接続される。
そして、前記サーミスタTH11、TH12は発熱体のヒーターH1l、H52や加熱対象のオーブン4に近接配置され、前記ヒーターH1l、H12の発熱量を検出する。
クローズドループコントロールは、温度センサとしてのサーミスタを熱源に密接配置して熱的結合を高め、その発熱量に応じてヒーター電流を制御する方式である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a structural example of a constant-temperature bath type crystal oscillator (OCXO) including the conventional temperature control circuit of FIG. This constant temperature chamber type crystal oscillator (OCXO) is a printing equipped with thermistors TH11 and TH12, heaters H1l and H12, an oven 4 containing the crystal resonator 3, and other temperature control circuit and oscillation circuit components 5. Consists of wiring boards 6 and 7, and these components are sealed in a case 8 and connected to the outside by terminals 9.
The thermistors TH11 and TH12 are arranged close to the heaters H1l and H52 of the heating elements and the oven 4 to be heated, and detect the amount of heat generated by the heaters H1l and H12.
Closed loop control is a system in which a thermistor as a temperature sensor is placed in close proximity to a heat source to enhance thermal coupling and control the heater current according to the amount of heat generated.

上記構成の温度制御回路は、前記サーミスタTH11、TH12の抵抗値が周囲温度に従って変化するために差動増幅器IC11の(+)入力と(−)入力との電位差が変化し、これに伴いFETQ11のゲートGに加わる電圧が制御される。これによって、FETQ11のドレイン電流、即ちヒーターH11、H12の発熱温度が制御されて水晶振動子を収容したオーブン4の周囲温度を所定の温度に維持することを可能にしている。
例えば、温度が上昇した場合、前記サーミスタTH11、TH12の抵抗値が小さくなり、これに伴って差動増幅器IC11の(−)入力の電位があがり、そのため差動増幅器IC11の(+)と(−)入力端子間の電位差が小さくなって、該差動増幅器IC11の出力電圧が減少する。
これによって、FETQ11のゲート・ソース間の電位差が減少してヒーターH11、H12を流れるFETQ11のドレイン電流が減少する。その結果、ヒーターH11、H12の発熱量が少なくなって温度が低下する。
一方、温度が低下するとサーミスタTH11、TH12の抵抗値が大きくなり上記の説明とは逆に前記ヒーターH11、H12の発熱量が増加して温度が上昇する。
In the temperature control circuit having the above configuration, since the resistance values of the thermistors TH11 and TH12 change according to the ambient temperature, the potential difference between the (+) input and the (−) input of the differential amplifier IC11 changes. The voltage applied to the gate G is controlled. As a result, the drain current of the FET Q11, that is, the heat generation temperature of the heaters H11 and H12, is controlled, so that the ambient temperature of the oven 4 housing the crystal resonator can be maintained at a predetermined temperature.
For example, when the temperature rises, the resistance values of the thermistors TH11 and TH12 decrease, and accordingly, the potential of the (−) input of the differential amplifier IC11 rises, and accordingly, the (+) and (− ) The potential difference between the input terminals decreases, and the output voltage of the differential amplifier IC11 decreases.
As a result, the potential difference between the gate and source of the FET Q11 decreases, and the drain current of the FET Q11 flowing through the heaters H11 and H12 decreases. As a result, the amount of heat generated by the heaters H11 and H12 decreases and the temperature decreases.
On the other hand, when the temperature decreases, the resistance values of the thermistors TH11 and TH12 increase, and the heating values of the heaters H11 and H12 increase to increase the temperature, contrary to the above description.

図10は、図8の温度制御回路で制御された従来のTCXOのオーブン4の温度制御特性図である。同図に示されるように、オーブン4の温度は、周囲温度−40〜85℃に対して制御目標温度より+1.2 〜−0.7 ℃の温度偏差を有している。   FIG. 10 is a temperature control characteristic diagram of the conventional TCXO oven 4 controlled by the temperature control circuit of FIG. As shown in the figure, the temperature of the oven 4 has a temperature deviation of +1.2 to −0.7 ° C. from the control target temperature with respect to the ambient temperature of −40 to 85 ° C.

図11は、従来の恒温槽型水晶発振器の温度制御回路の他の例を示す電気回路図である。同図に示すように、本温度制御回路は、水晶振動子(図示しない)等の温度を検知し、この情報に基づいた電流を出力する制御部24と、該制御部24からの電流値に基づいて水晶振動子を加熱するためのヒーター回路部25と定電圧回路26とを備えている。   FIG. 11 is an electric circuit diagram showing another example of a temperature control circuit of a conventional thermostatic oven crystal oscillator. As shown in the figure, this temperature control circuit detects the temperature of a crystal resonator (not shown) or the like, and outputs a current based on this information, and the current value from the control unit 24. A heater circuit unit 25 and a constant voltage circuit 26 for heating the crystal resonator based on the above are provided.

前記制御部24は、前記定電圧回路26に接続されたサーミスタTH13とダイオードD11、D12と抵抗R56の並列回路と、抵抗R57との直列回路の、前記ダイオードD11、D12と抵抗R57の接続中点が抵抗R58を介して差動増幅器IC12のプラス(+)入力と接続される。
また、定電圧回路26出力と接地間に接続された抵抗R59、R60との直列接続の接続中点が前記差動増幅器IC12のマイナス(−)入力に接続されると共に、該差動増幅器IC12の出力が帰還抵抗61を介して差動増幅器IC12のマイナス(−)入力に接続されるよう構成したものである。なお、抵抗R57は温度設定を行うための調整用抵抗である。
The control unit 24 includes a series circuit of a parallel circuit of the thermistor TH13, the diodes D11 and D12 and the resistor R56 connected to the constant voltage circuit 26, and a resistor R57, and a connection midpoint of the diodes D11 and D12 and the resistor R57. Is connected to the plus (+) input of the differential amplifier IC12 through a resistor R58.
A series connection point of the resistors R59 and R60 connected between the output of the constant voltage circuit 26 and the ground is connected to the minus (−) input of the differential amplifier IC12, and In this configuration, the output is connected to the negative (−) input of the differential amplifier IC12 via the feedback resistor 61. The resistor R57 is an adjusting resistor for setting the temperature.

前記制御部24のサーミスタTH13は、クローズドループコントロール用として後述のヒーターH13の近くに設置される。
また、前記ダイオードD11、D12はオープンループコントロール用の温度センサーとして用いるものであって、ヒーターH13から離れた周囲温度を検知しやすい位置に設置される。
The thermistor TH13 of the control unit 24 is installed near a heater H13 described later for closed loop control.
The diodes D11 and D12 are used as temperature sensors for open loop control, and are installed at positions where it is easy to detect the ambient temperature away from the heater H13.

前記ヒーター回路部25は、電源Vccに接続された電力用POWMOS FET(以下、FETという)Q12とヒーターH13とで構成され、ヒーターH13は電源VccとFETQ12のソースSとの間に接続され、該FETQ12のドレインDは接地される。
前記差動増幅器IC12の出力は、抵抗R62、R63を介してFETQ12のゲートGに接続される。コンデンサC24、C25、C26、C27は交流ノイズ除去用のコンデンサである。
The heater circuit unit 25 includes a power POWMOS FET (hereinafter referred to as FET) Q12 connected to a power source Vcc and a heater H13, and the heater H13 is connected between the power source Vcc and the source S of the FET Q12. The drain D of the FET Q12 is grounded.
The output of the differential amplifier IC12 is connected to the gate G of the FET Q12 via resistors R62 and R63. Capacitors C24, C25, C26, and C27 are capacitors for removing AC noise.

上記構成の温度制御回路において、周囲温度が上昇した場合、サーミスタTH13の抵抗値が小さくなり、これに伴って差動増幅器IC12の(+)入力の電位があがり、そのため該差動増幅器IC12の(+)と(−)入力端子間の電位差が大きくなって、差動増幅器IC12の出力電圧が増大する。
これによって、FETQ12のゲート・ソース間の電位差が減少してヒーターH13を流れるFETQ12のドレイン電流が減少する。その結果、ヒーターH13の発熱量が少なくなって温度が低下する。
一方、温度が低下するとサーミスタTH13の抵抗値が大きくなり上記の説明とは逆にFETQ12のドレイン電流、即ちヒーターH13の発熱量が増加して温度が上昇する。
In the temperature control circuit having the above configuration, when the ambient temperature rises, the resistance value of the thermistor TH13 decreases, and accordingly, the potential of the (+) input of the differential amplifier IC12 rises. The potential difference between the (+) and (−) input terminals increases, and the output voltage of the differential amplifier IC12 increases.
As a result, the potential difference between the gate and source of the FET Q12 decreases, and the drain current of the FET Q12 flowing through the heater H13 decreases. As a result, the amount of heat generated by the heater H13 decreases and the temperature decreases.
On the other hand, when the temperature decreases, the resistance value of the thermistor TH13 increases, and contrary to the above description, the drain current of the FET Q12, that is, the amount of heat generated by the heater H13 increases, and the temperature increases.

前記ダイオードD11、D12は、該ダイオードD11、D12のカソード・アノード間電位が温度に対して一定の割合(約−2〜−3mV/℃)で変化することを利用してオープンループコントロール用の温度センサとして用いられる。
このオープンループコントロールは、図10のクローズドループコントロールによる温度制御特性で見られる制御温度偏差を低減する目的で、オープンループコントロール用温度センサの感度と制御対象物の熱容量との関係から周囲温度に応じたヒーターの発熱量を設定して、前記オープンループコントロール用温度センサが感知した周囲温度に対応したヒーターの発熱、即ちヒーター電流を流すものである。
特開2001―117645号公報
The diodes D11 and D12 have a temperature for open loop control utilizing the fact that the cathode-anode potential of the diodes D11 and D12 changes at a constant rate (about −2 to −3 mV / ° C.) with respect to the temperature. Used as a sensor.
This open loop control is intended to reduce the control temperature deviation seen in the temperature control characteristic by the closed loop control of FIG. 10, depending on the ambient temperature from the relationship between the sensitivity of the temperature sensor for open loop control and the heat capacity of the controlled object. The heating value of the heater is set, and the heating of the heater corresponding to the ambient temperature sensed by the open loop control temperature sensor, that is, the heater current is passed.
JP 2001-117645 A

図8の回路の温度制御方式は、ヒ−ターの発熱量を温度センサ(サーミスタ)で検出し、検出した発熱量に応じてヒーター電流を制御するクローズドループコントロール方式であって、温度制御の対象の熱容量とセンサー感度を含む制御利得によってその温度制御特性が決定される。
このクローズドループコントロール方式においては、必要とする加熱電力は、ヒーターに密着配置した温度センサとしてのサーミスタの温度変化に伴う抵抗値の変化を利用して発生させている。そのため、必然的に図10に見られるように温度制御偏差(オフセット)が発生する。
また、ヒーターからの発熱が温度センサー(サーミスタ)に感知されるまでに時間的遅延が発生して温度変動が生じるので、制御利得を大きくして温度制御特性を改善しようとすると、コントロールループ内でハンチング(低周波発振)が発生し易い。
The circuit temperature control system of FIG. 8 is a closed loop control system that detects the amount of heat generated by a heater with a temperature sensor (thermistor) and controls the heater current according to the detected amount of heat generation. The temperature control characteristic is determined by the control gain including the heat capacity and the sensor sensitivity.
In this closed loop control method, the necessary heating power is generated by utilizing a change in resistance value accompanying a temperature change of the thermistor as a temperature sensor arranged in close contact with the heater. Therefore, a temperature control deviation (offset) inevitably occurs as seen in FIG.
In addition, since a time delay occurs until the temperature sensor (thermistor) detects the heat generated from the heater, temperature fluctuations occur. If you try to improve the temperature control characteristics by increasing the control gain, Hunting (low frequency oscillation) is likely to occur.

図11の回路のダイオードD11、D12は、オープンループコントロール用のセンサとして動作しているが、クローズドループコントロール用のサーミスタTH13と直列に接続されているため、低温度側ではダイオードの抵抗が高くなってサーミスタの温度に対する感度が低下し、逆に高温度側ではサーミスタの温度に対する感度が上昇する。
その結果、クローズドループコントロール用としてのサーミスタ及びオープンループコントロール用としてのダイオードそれぞれに対する必要とする制御利得を設定できず、精度の高い温度制御特性が得られないという欠点がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、クローズドループコントロールに付随して発生する温度制御偏差(オフセット)とハンチング(低周波発振)を抑えて、高い精度の制御特性が得られる温度制御回路を提供することを目的とする。
Although the diodes D11 and D12 in the circuit of FIG. 11 operate as sensors for open loop control, since they are connected in series with the thermistor TH13 for closed loop control, the resistance of the diode becomes high on the low temperature side. Thus, the sensitivity of the thermistor to the temperature decreases, and conversely, the sensitivity to the thermistor temperature increases on the higher temperature side.
As a result, the required control gains for the thermistor for closed-loop control and the diode for open-loop control cannot be set, and there is a disadvantage that high-precision temperature control characteristics cannot be obtained.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses temperature control deviation (offset) and hunting (low-frequency oscillation) that occur accompanying closed-loop control, and provides highly accurate control characteristics. An object is to provide a temperature control circuit to be obtained.

上記課題を解決するため、請求項1においては、ヒーターと該ヒーターに電力を供給するトランジスタ増幅回路を含むヒーター回路部と、前記ヒーターによる前記被加熱物の温度変化を検出する感熱素子と該感熱素子の検出結果に基づいて前記トランジスタ増幅回路の入力電圧を制御する差動増幅器とを含む制御部とで構成される温度制御回路であって、前記差動増幅器の2つの入力回路の一方にクローズドループコントロール用の感熱素子による温度変化の検出電圧を印加し、他方にオープンループコントロール用の感熱素子による温度変化の検出電圧を印加して温度制御を行うよう構成したことを特徴とする。
また、請求項2においては、ヒーターと該ヒーターに電力を供給するトランジスタ増幅回路を含むヒーター回路部と、前記ヒーターによる前記被加熱物の温度変化を検出する感熱素子と該感熱素子の検出結果に基づいて前記トランジスタ増幅回路の入力電圧を制御する差動増幅器とを含む制御部とで構成される温度制御回路であって、前記制御部を2つ備え、一方をクローズドループコントロール用の温度制御ブロックとし、他方をオープンループコントロール用の温度制御ブロックとし、両制御ブロックの基準電圧は共通としたことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, in claim 1, a heater circuit unit including a heater and a transistor amplifier circuit that supplies power to the heater, a thermal element that detects a temperature change of the object to be heated by the heater, and the thermal sensor A temperature control circuit including a differential amplifier that controls an input voltage of the transistor amplifier circuit based on a detection result of the element, the temperature control circuit being closed to one of the two input circuits of the differential amplifier It is characterized in that the temperature control is performed by applying the temperature change detection voltage by the loop control thermal element and applying the temperature change detection voltage by the open loop control thermal element.
According to a second aspect of the present invention, a heater circuit unit including a heater and a transistor amplifier circuit that supplies power to the heater, a thermal element that detects a temperature change of the object to be heated by the heater, and a detection result of the thermal element And a control unit including a differential amplifier for controlling an input voltage of the transistor amplifier circuit, the temperature control circuit including two of the control units, one of which is a temperature control block for closed loop control The other is a temperature control block for open loop control, and the reference voltage of both control blocks is common.

請求項3においては、請求項1または請求項2のいずれかに記載の温度制御回路において、前記クローズドループコントロール用の感熱素子は前記ヒーターに近接した位置に設置し、前記オープンループコントロール用の感熱素子は前記ヒーターから離れた位置に設置したことを特徴とする。
また、請求項4においては、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の温度制御回路において、前記感熱素子に正特性温度補償用抵抗を用いたことを特徴とする。
さらに、請求項5に記載の恒温槽型圧電発振器においては、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の温度制御回路を用いて構成したことを特徴とする。
The temperature control circuit according to claim 1 or 2, wherein the thermal element for closed loop control is installed at a position close to the heater, and the thermal sensor for the open loop control. The element is installed at a position away from the heater.
According to a fourth aspect of the present invention, in the temperature control circuit according to any one of the first to third aspects, a positive temperature compensation resistor is used for the thermal element.
Furthermore, the constant-temperature bath type piezoelectric oscillator according to claim 5 is configured by using the temperature control circuit according to any one of claims 1 to 4.

本発明による温度制御回路においては、クローズドループコントロール用の温度制御ブロックの感熱素子はヒーターに近接した位置に設置し、オープンループコントロール用の温度制御ブロックの感熱素子は前記ヒーターから離れた位置に設置して、クローズドループコントロールによって発生する温度制御偏差をオープンループコントロールによって補正するようにしたことによって、高い精度の温度制御回路を構成することができる。
したがって、この温度制御回路を用いることによって、周波数温度特性の優れた高安定圧電発振器を提供することが、高安定圧電発振器の性能向上に顕著な効果を発揮できる。
In the temperature control circuit according to the present invention, the thermal element of the temperature control block for closed loop control is installed at a position close to the heater, and the thermal element of the temperature control block for open loop control is installed at a position away from the heater. Thus, the temperature control deviation generated by the closed loop control is corrected by the open loop control, whereby a highly accurate temperature control circuit can be configured.
Therefore, by using this temperature control circuit, providing a highly stable piezoelectric oscillator having excellent frequency temperature characteristics can exert a remarkable effect on improving the performance of the highly stable piezoelectric oscillator.

以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明に係わる温度制御回路の実施の一形態例を示す電気回路図である。
同図に示すように、本温度制御回路は、水晶振動子(図示しない)等の温度を検知し、この情報に基づいた電流を出力する制御部1と、該制御部1からの電流値に基づいて水晶振動子等を加熱するためのヒーター回路部2とを備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a temperature control circuit according to the present invention.
As shown in the figure, this temperature control circuit detects the temperature of a crystal resonator (not shown) and outputs a current based on this information, and the current value from the control unit 1 And a heater circuit unit 2 for heating the crystal unit and the like.

前記制御部1は、電源Vccと接地間に、オープンループコントロール用温度センサとしてのサーミスタTH1と抵抗R1との並列回路と、抵抗R2と、抵抗R3と、抵抗R4との直列回路が接続され、前記抵抗R2、R3の直列回路の接続中点が差動増幅器IC1のプラス(+)入力に抵抗R5を介して接続される。
また、電源Vccと接地間に、抵抗R6と、クローズドループコントロール用温度センサとしてのサーミスタTH2、TH3の並列回路との直列回路が接続され、前記前記直列回路の接続中点が前記差動増幅器IC51のマイナス(−)入力に接続される。
前記抵抗R3、R4は温度設定を行うための調整用抵抗であり、コンデンサC1は交流ノイズ除去用のコンデンサである。
In the control unit 1, a parallel circuit of a thermistor TH1 and a resistor R1 as an open loop control temperature sensor, and a series circuit of a resistor R2, a resistor R3, and a resistor R4 are connected between a power source Vcc and the ground. The connection midpoint of the series circuit of the resistors R2 and R3 is connected to the plus (+) input of the differential amplifier IC1 via the resistor R5.
A series circuit of a resistor R6 and a parallel circuit of thermistors TH2 and TH3 as temperature sensors for closed loop control is connected between the power supply Vcc and the ground, and the connection midpoint of the series circuit is the differential amplifier IC51. Connected to the negative (-) input.
The resistors R3 and R4 are adjustment resistors for setting the temperature, and the capacitor C1 is a capacitor for removing AC noise.

前記ヒーター回路部2は、ヒーターH1と電力用のJタイプのPOWMOS FET(以下、JタイプFETという)Q1とで構成され、前記ヒーターH1は電源VccとJタイプFETQ1のソースS間に接続され、前記JタイプFETQ1のドレインDは接地される。
そして、前記差動増幅器IC1の出力は、抵抗R7、R8とコンデンサC2とで構成されるローパスフィルタを介して前記JタイプFETQ1のゲートGに入力される。また、JタイプFETQ1のソースSと差動増幅器IC1の(−)入力間に接続された帰還抵抗9によって、差動増幅器IC1の利得が調整されると共に、抵抗R9に並列接続されたコンデンサC3による積分回路によってJタイプFETQ1のドレイン電流、即ちヒーターH1電流の急激な変化を抑えている。
コンデンサC4、C5は交流ノイズ除去用のコンデンサである。
The heater circuit 2 is composed of a heater H1 and a J-type POWMOS FET (hereinafter referred to as a J-type FET) Q1 for power. The heater H1 is connected between a power source Vcc and a source S of the J-type FET Q1, The drain D of the J-type FET Q1 is grounded.
The output of the differential amplifier IC1 is input to the gate G of the J-type FET Q1 through a low-pass filter composed of resistors R7 and R8 and a capacitor C2. The gain of the differential amplifier IC1 is adjusted by the feedback resistor 9 connected between the source S of the J type FET Q1 and the (−) input of the differential amplifier IC1, and the capacitor C3 connected in parallel to the resistor R9. An abrupt change in the drain current of the J-type FET Q1, that is, the heater H1 current is suppressed by the integrating circuit.
Capacitors C4 and C5 are AC noise removing capacitors.

図2は、図1の温度制御回路を用いた恒温槽型水晶発振器の構造例を模式的に示した縦断面図である。
同図に示すように、本恒温槽型水晶発振器は、サーミスタTH1、TH2、TH3と、ヒーターHlと、水晶振動子3を収容しJタイプFETQ1を装着したオーブン4と、その他の温度制御回路用及び発振回路用の部品5とを装着した印刷配線基板6、7で構成され、これらの構成部品はケース8に密封されて、端子9によって外部と接続される。
そして、クローズドループコントロール用の前記サーミスタTH2、TH3は発熱体のヒーターH1や加熱対象のオーブン4に近接配置され、一方、オープンループコントロール用の前記サーミスタTH1はオーブン4から離れて、周囲温度を検出し易い位置に配置される。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the structure of a thermostatic oven crystal oscillator using the temperature control circuit of FIG.
As shown in the figure, the oven controlled quartz crystal oscillator includes thermistors TH1, TH2, TH3, a heater H1, an oven 4 containing a crystal resonator 3 and mounted with a J-type FET Q1, and other temperature control circuits. And printed circuit boards 6 and 7 on which the component 5 for the oscillation circuit is mounted. These components are sealed in the case 8 and connected to the outside by the terminals 9.
The thermistors TH2 and TH3 for closed loop control are placed close to the heater H1 of the heating element and the oven 4 to be heated, while the thermistor TH1 for open loop control is away from the oven 4 and detects the ambient temperature. It is arranged at the position where it is easy to do.

本発明に係わる図1に示された温度制御回路の動作は次のとおりである。
温度が上昇して前記サーミスタTH2、TH3の抵抗値が小さくなると、差動増幅器IC1の(−)入力の電位が下がり、そのため差動増幅器の(+)入力と(−)入力端子間の電位差が大きくなって、該差動増幅器IC1の出力電圧が増大する。これによって、JタイプFETQ1のゲート・ソース間の電位差が減少してヒーターH1を流れるJタイプFETQ1のドレイン電流が減少する。その結果、ヒーターH1の発熱量が少なくなって温度が低下する。
一方、温度が低下するとサーミスタTH2、TH3の抵抗値が大きくなり上記の説明とは逆に前記ヒーターH1の発熱量が増加して温度が上昇する。
The operation of the temperature control circuit shown in FIG. 1 according to the present invention is as follows.
When the temperature rises and the resistance values of the thermistors TH2 and TH3 decrease, the potential of the (−) input of the differential amplifier IC1 decreases, and therefore the potential difference between the (+) input and the (−) input terminal of the differential amplifier. As a result, the output voltage of the differential amplifier IC1 increases. As a result, the potential difference between the gate and source of the J-type FET Q1 is reduced, and the drain current of the J-type FET Q1 flowing through the heater H1 is reduced. As a result, the amount of heat generated by the heater H1 decreases and the temperature decreases.
On the other hand, when the temperature is lowered, the resistance values of the thermistors TH2 and TH3 are increased, and the heating value of the heater H1 is increased and the temperature is raised, contrary to the above description.

オープンループコントロール用のサーミスタTH1は、感知した周囲温度に応じた抵抗値によって、あらかじめ設定された周囲温度に対応したヒーター電流を流すような電位を、抵抗R5を介して差動増幅器IC1の(+)入力に供給する。   The thermistor TH1 for open loop control uses a resistance value corresponding to the sensed ambient temperature to generate a potential that causes a heater current corresponding to a preset ambient temperature to flow (+) of the differential amplifier IC1 via the resistor R5. ) Supply to input.

図3は、図1の温度制御回路の変形実施例を示す電気回路図である。
同図に示すように、本温度制御回路は、図1の温度制御回路の制御部1を次のような回路の制御部10に置き換えた回路構成を有する。即ち、前記制御部1におけるサーミスタTH1、抵抗R1、R2、R3、R4の回路を抵抗R10、R11、R12の直列回路に置き換えたものである。そして、前記抵抗R10、R11の接続中点を抵抗R13を介して差動増幅器IC1の(+)入力に接続した回路構成とすると共に、前記抵抗R11、R12は、それぞれオープンループコントロール用の温度センサーとして正特性温度補償用抵抗を用いている。
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a modified embodiment of the temperature control circuit of FIG.
As shown in the figure, this temperature control circuit has a circuit configuration in which the control unit 1 of the temperature control circuit of FIG. 1 is replaced with a control unit 10 of the following circuit. That is, the circuit of the thermistor TH1 and resistors R1, R2, R3, and R4 in the control unit 1 is replaced with a series circuit of resistors R10, R11, and R12. A circuit configuration is such that the connection midpoint of the resistors R10 and R11 is connected to the (+) input of the differential amplifier IC1 via the resistor R13, and the resistors R11 and R12 are temperature sensors for open loop control, respectively. A positive temperature compensation resistor is used.

前記正特性温度補償用抵抗R11、R12は、温度変化に対するその抵抗値の変化(温度係数)が正の特性を持ち、且つ広い範囲にわたってリニアであることを利用して、オープンループコントロール用の温度センサとして用いられるものである。
この正特性温度補償用抵抗R11、R12は、その温度係数が正の特性をもつので、電源Vccに接続された抵抗R10に直列に該正特性温度補償用抵抗R11、R12が接続され、抵抗R10と抵抗R11の接続中点が差動増幅器IC1の(+)入力に接続される。
温度が上昇したとき、正特性温度補償用抵抗R11、R12の抵抗値が高くなって抵抗R10と正特性温度補償用抵抗R11の卒族中点の電位が高くなることを除いて、この回路の動作原理は図1と同じであるので、説明は省略する。
The positive characteristic temperature compensation resistors R11 and R12 have a characteristic in which a change in resistance value (temperature coefficient) with respect to a temperature change has a positive characteristic and is linear over a wide range. It is used as a sensor.
The positive temperature compensation resistors R11 and R12 have a positive temperature coefficient. Therefore, the positive temperature compensation resistors R11 and R12 are connected in series to the resistor R10 connected to the power source Vcc, and the resistor R10 is connected. Is connected to the (+) input of the differential amplifier IC1.
Except that when the temperature rises, the resistance values of the positive temperature compensation resistors R11 and R12 increase and the midpoint potential of the resistance R10 and the positive temperature compensation resistor R11 increases. The operation principle is the same as in FIG.

図4は、本発明に係わる温度制御回路の実施の他の形態例を示す電気回路図である。
同図に示すように、本温度制御回路は、制御部11と、ヒーター回路部12と定電圧回路13とを備えている。
前記制御部11は、前記定電圧回路13出力と接地間に、抵抗R21と、抵抗R22と、抵抗R23とオープンループコントロール用のサーミスタTH4の並列回路とが直列に接続され、前記抵抗R21、R22の直列回路の接続中点が差動増幅器IC2のプラス(+)入力に抵抗R24を介して接続される。
また、定電圧回路13出力に接続されたクローズドループコントロール用のサーミスタTH5、TH6の並列回路と抵抗R25と抵抗R26の直列回路の、前記サーミスタ並列回路とR25の接続中点が差動増幅器IC2のマイナス(−)入力に接続され、前記R26の他端は接地される。
前記差動増幅器IC2の出力は帰還抵抗27を介して前記差動増幅器IC2の(−)入力に接続され、同差動増幅器IC2の利得が決定される。
前記抵抗R25、R26は温度設定を行うための調整用抵抗である。
FIG. 4 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the temperature control circuit according to the present invention.
As shown in the figure, the temperature control circuit includes a control unit 11, a heater circuit unit 12, and a constant voltage circuit 13.
The controller 11 includes a resistor R21, a resistor R22, a resistor R23, and a parallel circuit of a thermistor TH4 for open loop control connected in series between the output of the constant voltage circuit 13 and the ground, and the resistors R21, R22. Is connected to the plus (+) input of the differential amplifier IC2 via a resistor R24.
Further, the connection center point of the parallel circuit of the thermistor TH5, TH6 for closed loop control connected to the output of the constant voltage circuit 13 and the series circuit of the resistor R25 and resistor R26, and the parallel circuit of the thermistor and R25 is the differential amplifier IC2. Connected to the negative (-) input, the other end of the R26 is grounded.
The output of the differential amplifier IC2 is connected to the (−) input of the differential amplifier IC2 through the feedback resistor 27, and the gain of the differential amplifier IC2 is determined.
The resistors R25 and R26 are adjusting resistors for setting the temperature.

前記ヒーター回路部12は、電源Vccと接地間に接続されたヒーターH2、H3と電力用POWMOS FET(以下、電力用FETという)Q2とで構成され、ヒーターH2は電源Vccと電力用FETQ2のドレインDとの間に接続され、また、ヒーターH3は電力用FETQ2のソースSと接地間に接続される。
前記差動増幅器IC2の出力は、抵抗R28、R29を介して電力用FETQ2のゲートGに接続され、該出力信号は、前記抵抗R28、R29とコンデンサC6とで構成されるローパスフィルタで高周波ノイズが除去される。
また、電力用FETQ2のドレインDと差動増幅器IC2のプラス(+)入力間にコンデンサC7が接続され、該コンデンサC7による積分回路によって電力用FETQ2のドレイン電流(ヒーターH2、H3の電流)の急激な変化が抑えられる。
コンデンサC8、C9は交流ノイズ除去用のコンデンサである。
The heater circuit unit 12 includes heaters H2 and H3 connected between a power source Vcc and the ground and a power POWMOS FET (hereinafter referred to as power FET) Q2. The heater H2 is a drain of the power source Vcc and the power FET Q2. The heater H3 is connected between the source S of the power FET Q2 and the ground.
The output of the differential amplifier IC2 is connected to the gate G of the power FET Q2 via resistors R28 and R29. The output signal is a low-pass filter composed of the resistors R28 and R29 and a capacitor C6, and high frequency noise is generated. Removed.
Further, a capacitor C7 is connected between the drain D of the power FET Q2 and the plus (+) input of the differential amplifier IC2, and the drain current of the power FET Q2 (currents of the heaters H2 and H3) is rapidly increased by an integration circuit using the capacitor C7. Change is suppressed.
Capacitors C8 and C9 are capacitors for removing AC noise.

上記回路において、例えば、温度が上昇して前記サーミスタTH5、TH6の抵抗値が小さくなると、差動増幅器IC2の(−)側入力の電位が上がり、そのため差動増幅器IC2の(+)と(−)入力端子間の電位差が小さくなって該差動増幅器IC2の出力電圧が減少する。これによって、電力用FETQ2のゲート・ソース間電位が低下してヒーターH2、H3を流れる該電力用FETQ2のドレイン電流が減少する。その結果、ヒーターH2、H3の発熱量が少なくなって温度が低下する。
一方、温度が低下するとサーミスタTH5、TH6の抵抗値が大きくなり上記の説明とは逆に前記ヒーターH2、H3の発熱量が増加して温度が上昇する。
In the above circuit, for example, when the temperature rises and the resistance values of the thermistors TH5 and TH6 become small, the potential at the (−) side input of the differential amplifier IC2 rises, so that the (+) and (− ) The potential difference between the input terminals becomes small, and the output voltage of the differential amplifier IC2 decreases. As a result, the gate-source potential of the power FET Q2 is lowered, and the drain current of the power FET Q2 flowing through the heaters H2 and H3 is reduced. As a result, the heat generation amount of the heaters H2 and H3 decreases and the temperature decreases.
On the other hand, when the temperature decreases, the resistance values of the thermistors TH5 and TH6 increase, and the heating values of the heaters H2 and H3 increase to increase the temperature, contrary to the above description.

オープンループコントロール用のサーミスタTH4は、感知した周囲温度に応じた抵抗値によって、あらかじめ設定された周囲温度に対応したヒーター電流を流すような抵抗R21、R22接続中点の電位を、抵抗R24を介して差動増幅器IC2の(+)入力に供給する。   The thermistor TH4 for open loop control uses the resistance value corresponding to the sensed ambient temperature to cause the potential at the connection middle point of the resistors R21 and R22 to flow a heater current corresponding to the preset ambient temperature via the resistor R24. To the (+) input of the differential amplifier IC2.

図5は、本発明に係わる温度制御回路の実施の他の形態例を示す電気回路図である。
本実施例は、クローズドループコントロール用とオープンループコントロール用の温度制御回路を別々のブロックに構成したものであって、温度制御の基準電圧回路は共通としている。
同図に示すように、本温度制御回路は、抵抗R31、R32、R33、コンデンサC10とから成る共通の基準電圧回路14と、抵抗R34、R35、差動増幅器IC3、サーミスタTH7、TH8とから成るクローズドループコントロール用の制御部15と、ヒーターH4と電力用のJタイプのPOWMOS FET(以下、JタイプFETという)Q3とから成るクローズドループコントロール用のヒーター回路16と、抵抗R41、R42、R43、差動増幅器IC4、サーミスタTH9とから成るオープンループコントロール用の制御部17と、ヒーターH5とJタイプFETQ4とから成るオープンループコントロール用のヒーター回路18とを備えている。
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the temperature control circuit according to the present invention.
In this embodiment, the temperature control circuits for closed loop control and open loop control are configured in separate blocks, and the reference voltage circuit for temperature control is common.
As shown in the figure, this temperature control circuit includes a common reference voltage circuit 14 composed of resistors R31, R32, R33 and a capacitor C10, resistors R34, R35, a differential amplifier IC3, and thermistors TH7, TH8. A closed loop control control unit 15, a heater circuit 16 comprising a heater H4 and a J type POWMOS FET (hereinafter referred to as a J type FET) Q3 for power, and resistors R41, R42, R43, A control unit 17 for open loop control including a differential amplifier IC4 and a thermistor TH9, and a heater circuit 18 for open loop control including a heater H5 and a J type FET Q4 are provided.

前記クローズドループコントロール用の制御部15とヒーター回路16とは、抵抗R36、R37とコンデンサC11とで構成されるローパスフィルタを介して接続され、また、JタイプFETQ3のソースSの電位は抵抗R38とコンデンサC12を介して前記差動増幅器IC3の(−)入力に帰還される。
同様に、オープンループコントロール用の制御部17とヒーター回路18とは、抵抗R44、R45とコンデンサC13とで構成されるローパスフィルタを介して接続され、また、JタイプFETQ4のソースSの電位は抵抗R46を介して前記差動増幅器IC4の(−)入力に帰還される。
The control unit 15 for closed loop control and the heater circuit 16 are connected through a low-pass filter composed of resistors R36 and R37 and a capacitor C11. The potential of the source S of the J type FET Q3 is connected to the resistor R38. It is fed back to the (−) input of the differential amplifier IC3 through the capacitor C12.
Similarly, the control unit 17 for open loop control and the heater circuit 18 are connected via a low-pass filter including resistors R44 and R45 and a capacitor C13, and the potential of the source S of the J-type FET Q4 is a resistance. The signal is fed back to the (−) input of the differential amplifier IC4 via R46.

共通の基準電圧回路14は電源Vccと接地間に接続された抵抗R31、R32、R33の直列回路とコンデンサC10とで構成され、前記抵抗R31、R32の接続中点が前記制御部15のR34および制御部17のR41とそれぞれ接続され、該接続中点の電位が共通の基準電圧として供給される。
前記抵抗R32、R33は、温度設定を行うための調整用抵抗である。
The common reference voltage circuit 14 is composed of a series circuit of resistors R31, R32, R33 connected between the power source Vcc and the ground and a capacitor C10, and the connection midpoint of the resistors R31, R32 is R34 of the control unit 15 and Each is connected to R41 of the control unit 17, and the potential at the connection midpoint is supplied as a common reference voltage.
The resistors R32 and R33 are adjustment resistors for setting the temperature.

本回路における、クローズドループコントロール及びオープンループコントロールの動作原理は、それぞれ図1及び図4のクローズドループコントロール及びオープンループコントロールと同じであるので、動作説明は省略する。
上記のように、オープンループコントロール用とクローズドループコントロール用の専用の温度制御回路もつことによって、それぞれの制御利得をより厳密な値に設定できる。これにより、精度の高い温度制御か可能となる。
The operation principle of the closed loop control and the open loop control in this circuit is the same as that of the closed loop control and the open loop control shown in FIGS.
As described above, by providing dedicated temperature control circuits for open loop control and closed loop control, the respective control gains can be set to stricter values. Thereby, temperature control with high accuracy is possible.

同図の回路は、基準電圧の発生回路を共通として、温度センサとしてのサーミスタ、差動増幅器及びFETとヒーターとから成るヒーター回路を、クローズドループコントロール用とオープンループコントロール用にそれぞれ別個に構成した回路となっているが、サーミスタと差動増幅器の部分のみクローズドループコントロール用とオープンループコントロール用と別個に構成し、基準電圧の発生回路とヒーター回路は共通の回路構成とすることは容易に可能のことである。   The circuit in the figure has a common reference voltage generation circuit, and a thermistor as a temperature sensor, a differential amplifier, and a heater circuit composed of an FET and a heater are configured separately for closed loop control and open loop control, respectively. Although it is a circuit, only the thermistor and differential amplifier parts are configured separately for closed-loop control and open-loop control, and the reference voltage generation circuit and the heater circuit can be easily configured as a common circuit configuration. That is.

図1に示す温度制御回路において、以下に示す部品仕様のもとに、電源電圧(Vcc)3.3V、周囲温度−40℃ のときFETQ1の最大電流1.2A、オーブンの制御目標温度80℃、このときのFETQ1の電流0Aとする温度制御回路を構成し、シミュレーションによる回路の性能評価を行った。
Hl・・1.4Ω、 Ql・・IRLM6702(POWMOSFET)
IC1・・TC75S57FE (MOS FET Type)
TH1、TH2、TH3・・B=4400、R(25℃)=200kΩ、
Rl、R2・・10kΩ、 R3・・220kΩ、 R4・・8kΩ、
R5・・0.6kΩ、R6・・7.2kΩ、R7・・100kΩ、R8・・6.2kΩ、 R9・・1.5kΩ、
C1、C2、C3、C4、C5・・0.1μF
In the temperature control circuit shown in FIG. 1, the maximum current of FETQ1 is 1.2A when the power supply voltage (Vcc) is 3.3V and the ambient temperature is -40 ° C., and the control target temperature of the oven is 80 ° C. At this time, a temperature control circuit for setting the current of the FET Q1 to 0 A was constructed, and the performance of the circuit was evaluated by simulation.
Hl ... 1.4Ω, Ql ... IRLM6702 (POWMOSFET)
IC1 ・ ・ TC75S57FE (MOS FET Type)
TH1, TH2, TH3 ・ ・ B = 4400, R (25 ℃) = 200kΩ,
Rl, R2 ... 10kΩ, R3 ... 220kΩ, R4 ... 8kΩ,
R5 ··· 0.6kΩ, R6 ··· 7.2kΩ, R7 ··· 100kΩ, R8 ··· 6.2kΩ, R9 ··· 1.5kΩ,
C1, C2, C3, C4, C5 ... 0.1μF

図6は、前記部品仕様の図1の制御回路において、オープンループコントロ−ル用のサーミスタTH1を固定抵抗としてクローズドループコントロ−ルのみの温度制御回路のシミュレーション結果を示す特性図である。
同図に示すように、周囲温度−40〜70℃において、制御目標温度を80℃に設定したオーブンの目標値からの温度偏差は−1〜+1℃(−1〜0.2℃/−40〜25℃、0.2〜1℃/25〜70℃)となった。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a simulation result of the temperature control circuit of only the closed loop control with the thermistor TH1 for open loop control as a fixed resistor in the control circuit of FIG.
As shown in the figure, at an ambient temperature of -40 to 70 ° C, the temperature deviation from the target value of the oven in which the control target temperature is set to 80 ° C is -1 to + 1 ° C (-1 to 0.2 ° C / -40 -25 ° C, 0.2-1 ° C / 25-70 ° C).

また、図7は、オープンループコントロール用サーミスタTH1及びクローズドループコントロ−ル用のサーミスタTH2、TH3を備えた前記部品仕様による図1の制御回路において、図6の温度特性をオープンループコントロールによって補正したシミュレーション結果を示す特性図である。
同図に示すように、オープンループコントロールでは、周囲温度変化−40〜70℃に対してオーブン温度は60〜80℃となるようにサーミスタTH1を設定した結果、オープンループコントロールによる制御温度偏差、即ちクローズドループコントロ−ルの補正量は、0.8〜−0.2℃/−40〜25℃、−0.2〜−1.1℃/25〜70℃を得ることができた。クローズドオープンループコントロールによる制御温度偏差は、図6に示される特性のとおりである。
その結果、周囲温度−40〜70℃におけるオープンループコントロールとクローズドループコントロ−ルを組み合わせた総合の制御結果は、同図に示されるように、オーブンの制御目標温度80℃からの温度偏差は−0.2〜0℃(−0.2〜0℃/−40〜25℃、0〜−0.1℃/25〜70℃)を得ることができた。
上述のように、本発明による温度制御回路を用いれば、従来に比べて極めて高い精度の温度制御回路を構成することができる。
FIG. 7 shows the control circuit of FIG. 1 having the thermistor TH2 for open loop control and thermistors TH2 and TH3 for closed loop control. The temperature characteristics of FIG. 6 are corrected by open loop control. It is a characteristic view which shows a simulation result.
As shown in the figure, in the open loop control, as a result of setting the thermistor TH1 so that the oven temperature is 60 to 80 ° C. with respect to the ambient temperature change −40 to 70 ° C., the control temperature deviation by the open loop control, that is, The correction amount of the closed loop control was 0.8 to -0.2 ° C / -40 to 25 ° C and -0.2 to -1.1 ° C / 25 to 70 ° C. The control temperature deviation by closed open loop control is as shown in FIG.
As a result, the total control result of the combination of the open loop control and the closed loop control at the ambient temperature of −40 to 70 ° C. shows that the temperature deviation from the control target temperature 80 ° C. of the oven is − It was possible to obtain 0.2 to 0 ° C. (−0.2 to 0 ° C./−40 to 25 ° C., 0 to −0.1 ° C./25 to 70 ° C.).
As described above, if the temperature control circuit according to the present invention is used, it is possible to configure a temperature control circuit with extremely high accuracy as compared with the prior art.

本発明に係わる温度制御回路の実施の一形態例を示す電気回路図。1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a temperature control circuit according to the present invention. 本発明の温度制御回路を用いた恒温槽型水晶発振器の構造例を模式的に示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed typically the structural example of the thermostat crystal oscillator using the temperature control circuit of this invention. 図2の温度制御回路の変形実施例を示す電気回路図。FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a modified embodiment of the temperature control circuit of FIG. 2. 本発明に係わる温度制御回路の実施の他の形態例を示す電気回路図。The electric circuit diagram which shows the other example of implementation of the temperature control circuit concerning this invention. 本発明に係わる温度制御回路の実施の他の形態例を示す電気回路図。The electric circuit diagram which shows the other example of implementation of the temperature control circuit concerning this invention. 図1の温度制御回路のクローズドコントロールのみによる温度制御のシミュレーション結果を示す特性図。The characteristic view which shows the simulation result of the temperature control only by closed control of the temperature control circuit of FIG. 図1の温度制御回路の温度制御のシミュレーション結果を示す特性図。The characteristic view which shows the simulation result of the temperature control of the temperature control circuit of FIG. 従来の恒温槽型水晶発振器に用いられる温度制御回路の一例を示す電気回路図。The electric circuit diagram which shows an example of the temperature control circuit used for the conventional thermostat crystal oscillator. 従来の温度制御回路を備えた恒温槽型水晶発振器の構造例を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the structural example of the thermostat crystal oscillator provided with the conventional temperature control circuit. 図10のTCXOの温度制御特性図。The temperature control characteristic view of TCXO of FIG. 従来の恒温槽型水晶発振器の温度制御回路の他の例を示す電気回路図Electrical circuit diagram showing another example of a temperature control circuit of a conventional thermostatic crystal oscillator

符号の説明Explanation of symbols

1・・制御部、 2・・ヒーター回路部、 3・・水晶振動子、 4・・オーブン、
5・・部品、 6、7・・印刷配線基板、 8・・ケース、 9・・端子、
10、11・・制御部、 12・・ヒーター回路部、 13・・定電圧回路、
14・・基準電圧回路、 15・・制御部、 16・・ヒーター回路部、 17・・制御部、
18・・ヒーター回路部、 21・・制御部、 22・・ヒーター回路部、
23・・定電圧回路、 24・・制御部、 25・・ヒーター回路部、 26・・定電圧回路、
C1〜C14、C21〜C27・・コンデンサ、 D11、D12・・ダイオード、
H1〜H5、H11〜H13・・ヒータ、IC1〜IC4、IC11、IC12・・差動増幅器、
Q1〜Q4、Q11、Q12・・POWMOS FET、
R1〜R13、R21〜R29、R31〜R46、R51〜R63・・抵抗、
TH1〜TH9、TH11〜TH13・・サーミスタ
1 .... Control part, 2 .... Heater circuit part, 3 .... Crystal oscillator, 4 .... Oven,
5 ・ ・ Parts, 6、7 ・ ・ Printed circuit board, 8 ・ ・ Case, 9 ・ ・ Terminal
10, 11. Control unit, 12. Heater circuit unit, 13. Constant voltage circuit,
14 .... Reference voltage circuit, 15 .... Control part, 16 .... Heater circuit part, 17 .... Control part,
18..Heater circuit part, 21..Control part, 22..Heater circuit part,
23 ... Constant voltage circuit 24 ... Control unit 25 ... Heater circuit part 26 ... Constant voltage circuit
C1 to C14, C21 to C27, capacitors, D11, D12, diodes,
H1 to H5, H11 to H13 .. heater, IC1 to IC4, IC11, IC12 .. differential amplifier,
Q1-Q4, Q11, Q12 ... POWMOS FET,
R1-R13, R21-R29, R31-R46, R51-R63.
TH1 to TH9, TH11 to TH13 ・ ・ Thermistor

Claims (5)

ヒーターと該ヒーターに電力を供給するトランジスタ増幅回路を含むヒーター回路部と、前記ヒーターによる前記被加熱物の温度変化を検出する感熱素子と該感熱素子の検出結果に基づいて前記トランジスタ増幅回路の入力電圧を制御する差動増幅器とを含む制御部とで構成される温度制御回路であって、
前記差動増幅器の2つの入力回路の一方にクローズドループコントロール用の感熱素子による温度変化の検出電圧を印加し、他方にオープンループコントロール用の感熱素子による温度変化の検出電圧を印加して温度制御を行うよう構成したことを特徴とする温度制御回路。
A heater circuit unit including a heater and a transistor amplifier circuit that supplies power to the heater, a thermal element that detects a temperature change of the object to be heated by the heater, and an input of the transistor amplifier circuit based on a detection result of the thermal element A temperature control circuit including a control unit including a differential amplifier for controlling voltage,
Temperature control is performed by applying a temperature change detection voltage by a closed loop control thermal element to one of the two input circuits of the differential amplifier and applying a temperature change detection voltage by the open loop control thermal element to the other. A temperature control circuit configured to perform the above.
ヒーターと該ヒーターに電力を供給するトランジスタ増幅回路を含むヒーター回路部と、前記ヒーターによる前記被加熱物の温度変化を検出する感熱素子と該感熱素子の検出結果に基づいて前記トランジスタ増幅回路の入力電圧を制御する差動増幅器とを含む制御部とで構成される温度制御回路であって、
前記制御部を2つ備え、一方をクローズドループコントロール用の温度制御ブロックとし、他方をオープンループコントロール用の温度制御ブロックとし、両制御ブロックの基準電圧は共通としたことを特徴とする温度制御回路。
A heater circuit unit including a heater and a transistor amplifier circuit that supplies power to the heater, a thermal element that detects a temperature change of the object to be heated by the heater, and an input of the transistor amplifier circuit based on a detection result of the thermal element A temperature control circuit including a control unit including a differential amplifier for controlling voltage,
A temperature control circuit comprising two control units, one being a temperature control block for closed-loop control and the other being a temperature control block for open-loop control, and a common reference voltage for both control blocks .
前記クローズドループコントロール用の感熱素子は前記ヒーターに近接した位置に設置し、前記オープンループコントロール用の感熱素子は前記ヒーターから離れた位置に設置したことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の温度制御回路。 The thermal element for closed loop control is installed at a position close to the heater, and the thermal element for open loop control is installed at a position away from the heater. The temperature control circuit according to any one of the above. 前記感熱素子に正特性温度補償用抵抗を用いたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の温度制御回路。 4. The temperature control circuit according to claim 1, wherein a positive temperature compensation resistor is used for the thermal element. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の温度制御回路を用いて構成したことを特徴とする恒温槽型圧電発振器。







A thermostatic oven-type piezoelectric oscillator comprising the temperature control circuit according to any one of claims 1 to 4.







JP2003403136A 2003-12-02 2003-12-02 Temperature control circuit and homeothermal chamber type piezoelectric oscillator Withdrawn JP2005165630A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003403136A JP2005165630A (en) 2003-12-02 2003-12-02 Temperature control circuit and homeothermal chamber type piezoelectric oscillator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003403136A JP2005165630A (en) 2003-12-02 2003-12-02 Temperature control circuit and homeothermal chamber type piezoelectric oscillator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005165630A true JP2005165630A (en) 2005-06-23
JP2005165630A5 JP2005165630A5 (en) 2007-01-25

Family

ID=34726531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003403136A Withdrawn JP2005165630A (en) 2003-12-02 2003-12-02 Temperature control circuit and homeothermal chamber type piezoelectric oscillator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005165630A (en)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010119031A (en) * 2008-11-14 2010-05-27 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Constant-temperature type crystal oscillator
CN101895255A (en) * 2009-05-18 2010-11-24 日本电波工业株式会社 Constant-temperature type crystal oscillator
JP2011198209A (en) * 2010-03-23 2011-10-06 Seiko Epson Corp Temperature control circuit, and constant-temperature piezoelectric oscillator
JP2011529627A (en) * 2008-07-30 2011-12-08 エムピー デザイン インコーポレイテッド Thermal control system for LED mounting device
JP2012134910A (en) * 2010-12-24 2012-07-12 Seiko Epson Corp Temperature control circuit, thermostatic oven type piezoelectric oscillator, electronic equipment, and temperature control method
JP2012253660A (en) * 2011-06-06 2012-12-20 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Quartz oscillator with constant temperature bath
JP2012257195A (en) * 2011-05-18 2012-12-27 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Temperature control circuit of crystal oscillator with thermostatic oven
JP2015070301A (en) * 2013-09-26 2015-04-13 日本電波工業株式会社 Temperature control circuit, and crystal oscillator with thermostatic bath
CN104536493A (en) * 2015-01-29 2015-04-22 吴萍 Heating control device
CN106559070A (en) * 2016-10-18 2017-04-05 北京无线电计量测试研究所 A kind of constant-temperature crystal oscillator
JP2017147705A (en) * 2016-02-19 2017-08-24 日本電波工業株式会社 Oscillation device
CN107134995A (en) * 2016-02-29 2017-09-05 日本电波工业株式会社 The crystal oscillator of attached thermostat
WO2017199956A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 インターチップ株式会社 Thermostatic-chamber electronic device
CN110888472A (en) * 2018-09-11 2020-03-17 深圳市国王科技有限公司 Temperature control circuit based on semiconductor technology
CN113009946A (en) * 2019-12-18 2021-06-22 北部湾大学 Temperature control method of laboratory ultrasonic biological treatment system
JP2022100204A (en) * 2020-12-23 2022-07-05 台灣晶技股▲ふん▼有限公司 Temperature control type and temperature compensation type oscillation device, and method thereof
WO2022149541A1 (en) * 2021-01-08 2022-07-14 株式会社大真空 Piezoelectric oscillation device

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011529627A (en) * 2008-07-30 2011-12-08 エムピー デザイン インコーポレイテッド Thermal control system for LED mounting device
JP2010119031A (en) * 2008-11-14 2010-05-27 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Constant-temperature type crystal oscillator
JP4695175B2 (en) * 2008-11-14 2011-06-08 日本電波工業株式会社 Constant temperature crystal oscillator
US8085105B2 (en) 2008-11-14 2011-12-27 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Constant-temperature type crystal oscillator
CN101895255A (en) * 2009-05-18 2010-11-24 日本电波工业株式会社 Constant-temperature type crystal oscillator
JP2011004382A (en) * 2009-05-18 2011-01-06 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Temperature-controlled crystal oscillator
US8149068B2 (en) 2009-05-18 2012-04-03 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Temperature controlled crystal oscillator
JP2011198209A (en) * 2010-03-23 2011-10-06 Seiko Epson Corp Temperature control circuit, and constant-temperature piezoelectric oscillator
JP2012134910A (en) * 2010-12-24 2012-07-12 Seiko Epson Corp Temperature control circuit, thermostatic oven type piezoelectric oscillator, electronic equipment, and temperature control method
JP2012257195A (en) * 2011-05-18 2012-12-27 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Temperature control circuit of crystal oscillator with thermostatic oven
JP2012253660A (en) * 2011-06-06 2012-12-20 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Quartz oscillator with constant temperature bath
US8749314B2 (en) 2011-06-06 2014-06-10 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Oven-controlled crystal oscillator
JP2015070301A (en) * 2013-09-26 2015-04-13 日本電波工業株式会社 Temperature control circuit, and crystal oscillator with thermostatic bath
CN104536493A (en) * 2015-01-29 2015-04-22 吴萍 Heating control device
JP2017147705A (en) * 2016-02-19 2017-08-24 日本電波工業株式会社 Oscillation device
CN107134995A (en) * 2016-02-29 2017-09-05 日本电波工业株式会社 The crystal oscillator of attached thermostat
CN107134995B (en) * 2016-02-29 2021-11-02 日本电波工业株式会社 Crystal oscillator with thermostatic bath
WO2017199956A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 インターチップ株式会社 Thermostatic-chamber electronic device
US11165388B2 (en) 2016-05-17 2021-11-02 Interchip Co., Ltd. Thermostatic oven type electronic instrument
CN106559070A (en) * 2016-10-18 2017-04-05 北京无线电计量测试研究所 A kind of constant-temperature crystal oscillator
CN110888472A (en) * 2018-09-11 2020-03-17 深圳市国王科技有限公司 Temperature control circuit based on semiconductor technology
CN113009946A (en) * 2019-12-18 2021-06-22 北部湾大学 Temperature control method of laboratory ultrasonic biological treatment system
JP2022100204A (en) * 2020-12-23 2022-07-05 台灣晶技股▲ふん▼有限公司 Temperature control type and temperature compensation type oscillation device, and method thereof
JP7413320B2 (en) 2020-12-23 2024-01-15 台灣晶技股▲ふん▼有限公司 Temperature-controlled and temperature-compensated oscillator and method thereof
WO2022149541A1 (en) * 2021-01-08 2022-07-14 株式会社大真空 Piezoelectric oscillation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005165630A (en) Temperature control circuit and homeothermal chamber type piezoelectric oscillator
JP5114122B2 (en) Control circuit of thermostat in crystal oscillator with thermostat
JP5809851B2 (en) Crystal oscillator with temperature chamber
KR960002807B1 (en) A circuit for humidity detection
TW201509117A (en) Crystal oscillator
US6691923B2 (en) Low noise solid-state thermostat
JP3634228B2 (en) Oscillator using a thermostatic chamber
TWM448091U (en) Temperature control circuit and oven controlled crystal oscillator
JP6537645B2 (en) Temperature control circuit of crystal oscillator with thermostat
JPS6316763B2 (en)
JP6274919B2 (en) Temperature control circuit of crystal oscillator with thermostatic chamber
JP5764922B2 (en) Temperature control circuit, thermostatic chamber type piezoelectric oscillator, electronic device, and temperature control method
JP2005117093A (en) Temperature control circuit and high stability crystal oscillator employing the same
JP5640418B2 (en) Temperature control circuit and constant temperature type piezoelectric oscillator
JP2005093257A (en) Temperature control circuit
JP2012134910A5 (en)
JP4259174B2 (en) Temperature compensated piezoelectric oscillator
JP2673074B2 (en) Humidity detection circuit
JP2015070301A (en) Temperature control circuit, and crystal oscillator with thermostatic bath
JP2001117645A (en) Temperature control circuit
JP2002135051A (en) Piezoelectric oscillator
US3536962A (en) Direct current amplifier,particularly for control application
RU2024045C1 (en) Temperature regulator
JP2010193134A (en) Temperature compensation type piezoelectric oscillator
JP2022170106A (en) Temperature control circuit for crystal oscillator with thermostatic tank

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Effective date: 20061129

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A621 Written request for application examination

Effective date: 20061129

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20061129

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Effective date: 20070402

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

A977 Report on retrieval

Effective date: 20080409

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080507

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20080703