JP2008136029A - 近似３次関数発生回路および温度補償型水晶発振回路 - Google Patents

Abstract

【課題】温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）の３次関数制御電圧の調整を行いやすくする為に３次関数の係数を独立して制御でき、かつ構成が簡略化され小型化になる回路構成を提供する。
【解決手段】近似３次関数発生回路１００は、一方の入力端子に１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第1の定レベル信号が入力される第１の差動増幅器１０３と、一方の入力端子に１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第２の定レベル信号が入力される第２の差動増幅器１０４と、第１と第２の差動増幅器１０３，１０４の電圧出力を合成し、近似３次関数成分を出力する合成回路１１４，１１５とを備える。また、差動増幅器１つで１次成分関数を構成し、その出力をＮ系統に分け、その出力にオフセット信号をつける回路を備え、そのＮ系統の出力を合成する合成回路を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、近似３次関数発生回路、近似３次関数定数調整回路および電圧制御型水晶発振回路を用いた温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）に関するものである。

現在の温度補償型発振器（以下ＴＣＸＯ）は、温度センサとして、バンドギャップリファレンスのＶｔに比例した電流を使用したものや、抵抗の温度特性を使用したもの、ダイオードの順方向電圧の温度特性を使用したものが主に使用されている。

これ等の温度センサを使用して、３次関数発生回路、近似３次関数発生回路を構成しバラクタにその制御電圧を印加して、発振回路と組み合わせて温度補償を行っている。

先に本出願人が提案した近似３次関数発生回路は以下の式で表すことが出来る（例えば、特許文献１参照）。

VC=A(X)³+B(X)²+C(X)+D
=α(Ta-T0)³+β(Ta-T0)+γ ・・・（１）
α・・・3次定数
β・・・1次定数
γ・・・0次定数
T0・・・変極点
なお、VCは温度補償用の制御電圧、Taは周囲温度である。

これらの４つのパラメータを独立して調整して水晶振動子の周波数を調整することが望ましい。

特許文献１に記載の第１の実施形態の従来の温度補償回路は、図１６に回路図の一例を示したように構成されている。図１６において、定電圧回路（１７）と温度センサ回路（１８）によって、周囲温度のとり得る範囲が低温側から高温側にかけて連続する第１の温度領域、第２の温度領域、第３の温度領域、第４の温度領域及び第５の温度領域に順次分割されてなる５つの温度領域のそれぞれに対応する制御信号ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５が生成される。その制御信号ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５をＭＡＸ回路（１９ａ）、及びＭＩＮ回路（１９ｂ）から構成される信号合成回路（１９）へ入力することにより、周囲温度に依存した３次関数に近似される制御信号ｙ７が生成される。

さらに、特許文献１に記載の第２の実施形態の従来の温度補償回路は図１７に回路図の一例を示したように構成されている。図１７に示す温度補償回路（４０）は、図１６の制御回路（１９）と同一構成であって、定電圧回路（１７）及び温度センサ回路（１８）の出力を受け、温度補償用の制御電圧Ｖcにおいて所定温度範囲内で３次の温度特性パラメータαに対応する３次制御電圧αＶcを生成するＭＡＸ／ＭＩＮ回路（２５）と、温度センサ回路（１８）の出力を受け、温度補償用の制御電圧Ｖcにおいて所定温度範囲内で１次の温度特性パラメータβに対応した１次制御電圧βＶcを生成する１次温度特性生成回路（２２）と、定電圧回路（１７）の出力を受け、温度補償用の制御電圧Ｖcにおいて所定温度範囲内で０次の温度特性パラメータγに対応した、すなわち、所定温度範囲内で温度に依存しない０次制御電圧γＶcを生成する０次温度特性生成回路（２３）と、温度センサ回路（１８）の出力を受け、変移点温度Ｔiの値を調整し、ＭＡＸ／ＭＩＮ回路（２５）及び１次温度特性回路（２２）に出力するＴi調整回路（２４）とから構成されている。

特許第３１６０２９９号明細書

図１８は図１７の回路における温度特性パラメータ毎にパラメータのゲインを調整した図を示す。図１８（ａ）〜（ｄ）は特許文献１に記載の従来技術において、前述の式（１）の各パラメータを変化させた様子をそれぞれ示す。式（１）上は、各パラメータを独立して変化させることができるが、実際には、回路構成上（２）式で表せるＫを調整して近似３次関数発生回路を調整することとなるために、３次係数Ｅと１次係数Ｆの両方が変化してしまい、調整し難い面があった。
VC1=K(E(Ta-T0)³+F(Ta-T0))+G ・・・(２)
なお、VC1は温度補償用の制御電圧である。

すなわち、図１６に示すＭＡＸ回路１９ａから、ｙ１、ｙ２、ｙ３の最大値がｙ６として出力され、ＭＩＮ回路１９ｂから、ｙ６、ｙ４、ｙ５の最小値がｙ７として出力される。図１６の出力ｙ７は、図１７のＭＡＸ／ＭＩＮ回路２５の出力に相当する。式（１）のα、βを調整することは、図１７のＭＡＸ／ＭＩＮ回路２５，１次特性回路２２の特性を矢印のように変化させることに相当するが、図１７の回路構成の場合、実際には、図１８（ａ）のように３次係数（振幅）を調整すると図１８（ｂ）のように１次係数（傾き）も変化してしまう。

電圧制御型水晶発振器の温度補償を行う場合、高精度な調整が要求される。このときに、３次関数発生回路が必要になるが３次関数（1）式のパラメータα、β、γ、T0を独立的に制御できることが望ましい。

また、温度補償型水晶発振器において水晶振動子発振周波数の周波数を温度変化に対して安定化をさせるために、発振回路、周波数調整用バラクタの周波数‐電圧特性の温度特性をリニアリティに注意して設計し、３次関数電圧を高精度に水晶振動子に印加する必要がある。

しかしながら、従来の近似３次関数発生回路では、上述のように、３次係数を段階的に変化させると、１次係数も変化する構成なので、パラメータを調整しにくい課題が有った。また、制御する半導体の小型化も大きな課題である。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、近似３次関数信号のパラメータを独立して制御できる近似３次関数発生回路を提供することを目的としている。また、本発明は、回路規模を小型化できる近似３次関数発生回路を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、差動増幅器を２個、あるいは１個と定電圧源で３次成分電圧発生回路を構成する。この構成により、１次成分を含まない近似３次成分関数を生成できる。また、３次成分電圧のみにゲイン調整回路を付加し独立して制御可能になる。

１次成分電圧発生回路として、３次成分電圧発生回路と逆極性のコンパレータを具備する。１次成分発生のみにゲイン調整回路を付加し独立して制御できるように行う。

これ等により、差動増幅器３個で３次成分、１次成分のゲイン調整回路を具備する事により、調整がしやすく小型化も容易になる。

また、本発明の近似３次関数発生回路は、一方の入力端子に１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第1の定レベル信号が入力される第１の差動増幅器と、一方の入力端子に前記１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第２の定レベル信号が入力される第２の差動増幅器と、前記第１と第２の差動増幅器の出力電圧を合成し、近似３次関数成分を出力する合成回路とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、第１と第２の差動増幅器の出力電圧を合成し、近似３次関数成分を出力することにより、３次成分のパラメータを独立して制御することができる。

また、本発明の近似３次関数発生回路は、前記第１と第２の差動増幅器の出力電圧の３次成分信号のゲインを調整する３次関数調整回路と、１次関数信号の入力を受ける１次成分入力端子と、前記１次成分入力端子から入力された１次関数信号のゲインを調整する１次関数調整回路とを備え、前記合成回路が、前記３次関数調整回路でゲインを調整した信号を合成し、前記合成回路の出力に、前記１次関数調整回路でゲインを調整した１次関数信号を合成して出力することを特徴とする。

上記構成によれば、３次関数調整回路および１次関数調整回路により、３次関数成分、１次関数成分のパラメータをそれぞれ独立して制御することができる。

また、本発明の近似３次関数発生回路は、一方の入力端子に１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第１の定レベル信号が入力される第１の差動増幅器と、一方の入力端子に前記１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第２の定レベル信号が入力される第２の差動増幅器と、前記第１と第２の差動増幅器の出力電流を合成し、近似３次関数成分を出力することを特徴とする。

上記構成によれば、第１および第２の差動増幅器の片側出力より電流を取り出すと、第１および第２の差動増幅器が動作していない温度領域での出力がゼロであり、信号としてオフセットが無い為に扱いやすく、容易に近似３次関数を作ることが可能である。

また、本発明の近似３次関数発生回路は、前記第１の差動増幅器の出力電流のゲインを調整する第１の３次関数調整回路と、前記第２の差動増幅器の出力電流のゲインを調整する第２の３次関数調整回路と、１次関数信号の入力を受ける１次成分入力端子と、前記１次成分入力端子から入力された１次関数信号のゲインを調整する１次関数調整回路とを備え、ゲインを調整した前記第１と第２の差動増幅器の出力に、前記１次関数調整回路でゲインを調整した１次関数信号を合成して出力することを特徴とする。

上記構成によれば、第１と第２の３次関数調整回路および１次関数調整回路により、３次関数成分、１次関数成分のパラメータを独立して制御することができる。

また、本発明の近似３次関数発生回路は、一方の入力端子に１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第３の定レベル信号が入力され、出力を前記１次成分入力端子に入力する第３の差動増幅器と、前記合成を行う増幅器とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、１つの差動増幅器で、１次関数信号を生成することができる。

また、本発明の温度補償型水晶発振回路は、本発明の近似３次関数発生回路と、前記近似３次関数発生回路から近似３次関数信号が入力される電圧制御型発振回路とを備え、前記第１、第２および第３の差動増幅器に入力される１次関数信号が、温度検出回路の出力信号であることを特徴とする。

上記構成によれば、近似３次関数を発生させ、パラメータを成分ごとに独立に制御する事を実現し、更に温度補償型水晶発振回路（ＴＣＸＯ）を構成する場合の構成が簡単である為、小型化を実現することができる。

また、本発明の近似３次関数発生回路は、一方の入力端子に１次関数信号が入力され、他方の入力端子に定レベル信号が入力される差動増幅器と、前記差動増幅器の出力をＮ系統に分ける分配回路と、前記分配回路の出力にオフセット信号を印加するオフセット回路と、前記オフセット回路によりオフセットされたＮ系統の出力を合成し、近似３次関数成分を出力する合成回路とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、差動増幅器１個の構成で近似３関数発生回路を構成でき、３次関数のパラメータが独立して調整可能な構成を提供できる。また、差動増幅器１個で構成する事が出来るので、回路構成が簡単で、制御する半導体のサイズを小型にする事ができる。

また、本発明の近似３次関数発生回路は、前記オフセット回路によりオフセットされたＮ系統の出力のゲインを調整する３次関数調整回路と、１次関数信号の入力を受ける１次成分入力端子と、前記１次成分入力端子から入力された１次関数信号のゲインを調整する１次関数調整回路とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、３次関数調整回路および１次関数調整回路により、３次関数成分、１次関数成分のパラメータを独立して制御することができる。

また、本発明の温度補償型水晶発振回路は、本発明の近似３次関数発生回路と、前記近似３次関数発生回路から近似３次関数信号が入力される電圧制御型発振回路とを備え、前記差動増幅器および前記１次成分入力端子に入力される１次関数信号は、温度検出回路の出力信号であることを特徴とする。

上記構成によれば、近似３次関数を発生させ、パラメータを成分ごとに独立に制御する事を実現し、更に温度補償型水晶発振回路（ＴＣＸＯ）を構成する場合の構成が簡単である為に小型化を実現することができる。

また、本発明の温度補償型水晶発振モジュールは、本発明の温度補償型水晶発振回路に水晶振動子を取り付けたものである。

また、本発明の携帯端末装置は、本発明の温度補償型水晶発振モジュールを搭載したものである。

また、本発明の調整方法は、本発明の近似３次関数発生回路におけるパラメータの調整方法であって、前記３次関数調整回路と前記１次関数調整回路を独立に調整するものである。

以上説明したように、本発明にかかる近似３次関数発生回路および温度補償型水晶発振回路は、１次成分発生回路と３次成分発生回路を差動増幅器２個、あるいは１個で構成し、それぞれゲイン調整回路を設ける事により、近似３次関数信号のパラメータを成分ごとに独立に制御する事ができると共に、ＩＣの小型化にも貢献できる。

以下、本発明の実施形態に係わる近似３次関数発生回路について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の近似３次関数発生回路１００を示す。本実施形態の近似３次関数発生回路１００は、低温側のコンパレータ（ＣＬＴ）１０４と高温側のコンパレータ（ＣＨＴ）１０３と、抵抗１０９，１１０とオペアンプ１１１により生成した定電圧（ＶＢ）と、コンパレータ（ＣＬＴ）１０４とコンパレータ（ＣＨＴ）１０３の出力電圧を合成して出力するＭＩＮ−ＭＡＸ回路１１４を具備している。

一次の温度特性を有する温度センサ（ＴＳ）１０２をダイオードの順方向電圧ＶＤを利用して形成し、差動増幅器の片側（コンパレータ１０３のＱ３およびコンパレータ１０４のＱ５）へ入力し、差動増幅器の反対の入力（コンパレータ１０３のＱ４およびコンパレータ１０４のＱ６）には、抵抗１０５，１０６，１０７，１０８により生成した温度特性の無い定電圧（ＶＥ、ＶＤ）を入力する。

例えば、低温側のコンパレータ（ＣＬＴ）１０４の場合、温度センサ（ＴＳ）１０２の出力電圧ＶＡが２個のダイオード分の温度特性を持っており、周囲温度２５℃時に１.４Ｖであった場合、概略−４ｍＶ／℃の温度特性を持っているとすると、−２５℃時の出力電圧ＶＡは１．６Ｖになりコンパレータ１０４に入力される。

このとき定電圧ＶＥの設定をレギュレータ（定電圧）の抵抗分割（抵抗１０５，１０６，１０７，１０８）で１．６Ｖの定電圧に設定した場合に以下の動作をする。

周囲温度−２５℃の場合、コンパレータ（ＣＴＬ）１０４は平衡状態にあり出力の電流ＩＬは概略ゼロになる（Ｔ３Ｌ点の温度：図２の横軸を参照）。また、−２５℃より低い場合は、温度センサの出力電圧ＶＡ＞定電圧ＶＥとなりトランジスタＱ５のコレクタ電流が増加し、電流ＩＬを引き込む。この電流ＩＬが抵抗Ｒ２により電圧ＶＬに変換される。このときの傾きは、図２（１）の点線ＶＬのように温度上昇と共に電圧も上昇する右上がりの特性になる。

同じように高温側のコンパレータ（ＣＴＨ）１０３の定電圧基準側を７５℃相当の１．２Ｖに設定すると、図２の様にＴ３Ｈ点の温度で平衡が取れ低温側のコンパレータ（ＣＴＬ）１０４と同じように右上がりの特性になる。

このように構成したコンパレータ１０４，１０３の出力電圧ＶＬ，ＶＨ、定電圧ＶＢをＭＩＮ−ＭＡＸ回路１１４に入力し近似３次成分関数を発生させることが出来る。

図２（１）、（２）はその時の特性図を示す。図２（１）は出力電圧ＶＬ、ＶＨ、定電圧ＶＢの３本の直線を示す。低温側コンパレータ１０４の出力電圧ＶＬを示す直線は、温度センサ１０２の出力電圧ＶＡと参照電圧ＶＥが同電位になる温度Ｔ３Ｌにおいて定電圧ＶＢを示す直線と交わる直線になる。

また、高温側コンパレータ１０３の出力電圧ＶＨを示す直線は、温度センサ１０２の出力電圧ＶＡと参照電圧ＶＤが同電位になる温度Ｔ３Ｈにおいて、定電圧ＶＢを示す直線と交わる直線になる。電圧ＶＢは定電圧として動作するので、電圧ＶＢを示す直線は、温度変化に対して一定の値を示す直線となる。

図２（２）は図２（１）で生成した出力電圧ＶＬ、ＶＨ、定電圧ＶＢをＭＩＮ−ＭＡＸ回路１１４にて合成したときの特性である。ＭＩＮ−ＭＡＸ回路１１４の動作は、電圧ＶＬと定電圧ＶＢの小さい方の電圧であるＭＩＮ電圧ＶＬ１と、電圧ＶＨとの大きい方の電圧であるＭＡＸ電圧を出力する。

図３は、ＭＩＮ−ＭＡＸ回路１１４の回路例を示す。抵抗１２１，１２２とオペアンプ１２３とにより、所定の動作電源を供給する。低温側コンパレータ１０４の出力電圧ＶＬは、トランジスタ１２５のベースに入力され、定電圧ＶＢはトランジスタ１２６のベースに入力される。

トランジスタ１２５とトランジスタ１２６において、出力電圧ＶＬと定電圧ＶＢのうち小さい電圧が入力されたトランジスタが導通する。すなわち、出力電圧ＶＬ＜定電圧ＶＢの場合はトランジスタ１２５が導通する。一方、定電圧ＶＢ＜出力電圧ＶＬの場合はトランジスタ１２６が導通する。したがって、出力電圧ＶＬと定電圧ＶＢのうちの小さい電圧ＶＬ１がトランジスタ１２７のベースに入力される。

トランジスタ１２７とトランジスタ１２９は、電圧ＶＬ１と高温側コンパレータ１０３の出力電圧ＶＨを比較する。すなわち、電圧ＶＬ１＞出力電圧ＶＨの場合はトランジスタ１２７が導通する。一方、出力電圧ＶＨ＞電圧ＶＬ１の場合はトランジスタ１２９が導通する。したがって、電圧ＶＬ１と出力電圧ＶＨのうちの大きい電圧がトランジスタ１２９から出力され、バッファアンプ１３０に入力される。

図４は、温度センサの回路例およびコンパレータ１０３，１０４に入力される各電圧の特性を示す。図４（a）はダイオード７１を利用した温度センサ７０ａで、ダイオード７１の順方向電圧に定電流を流し込む事により発生する電圧を出力電圧ＶＡとしている。なお、定電流源７６には、抵抗７３，７４とオペアンプ７５により生成した所定電圧が供給される。

図４（b）は抵抗の温度特性差を利用した温度センサ７０ｂで、温度特性が異なる抵抗Ｒａ１，Ｒａ２、Ｒｂ１，Ｒｂ２をレイアウトしてカレントミラー・トランジスタ８１，８５，８４，８８を組み合わせることにより、出力電圧ＶＡを得る事が出来る。例えば、抵抗Ｒａ１，Ｒａ２とＲｂ１，Ｒｂ２の温度特性の１次係数差が３０００ｐｐｍ有った場合、本回路構成では６０００ｐｐｍの感度を得る事が出来る。

すなわち、この構成において、抵抗Ｒｂ１と抵抗Ｒｂ２は、温度特性（１）と温度特性（２）という異なる温度特性を持つ。ＰＮＰトランジスタ８８とＮＰＮトランジスタ８９のコレクタは共通接続されており、温度特性（１）と温度特性（２）の差の特性を有した電圧出力ＶＡを取り出すことができる。

また、図４（ｃ）に示す、定電圧特性を示す参照電圧ＶＣ、ＶＤ、ＶＥは内部レギュレータの抵抗分割（図１の抵抗１０５，１０６，１０７，１０８）で構成している。

図５は図１の実施形態１に於ける近似３次関数発生回路１００に、３次成分のゲインを調整する近似３次関数調整回路７０１、１次成分のゲインを調整する１次関数調整回路７０２を付加した近似３次関数発生回路１２０である。

３次関数調整回路７０１の調整信号はＰＲＯＭ信号より得て調整を行う。抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２をスイッチ７０３，７０４，７０５，７０６，７０７，７０８で短絡し抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を可変する事によりゲインを調整する。１次関数調整回路７０２の調整信号はＰＲＯＭ信号より得て調整を行う。１次関数調整回路７０２において、抵抗Ｒ６を分割しスイッチ７０９，７１０，７１１で短絡することにより抵抗Ｒ６を可変してゲイン調整を行う。

（第２の実施形態）
図６は、本実施形態の近似３次関数発生回路２００を示す。本実施形態の近似３次関数発生回路２００は、低温側のコンパレータ（ＣＬＴ）２０４と高温側のコンパレータ（ＣＨＴ）２０３と、抵抗２１３，２１４により生成した定電圧（ＶＢ）を具備している。

一次の温度特性を有する温度センサ（ＴＳ）２０２をダイオードの順方向電圧ＶＤを利用して形成し、差動増幅器の片側（コンパレータ２０４のＱ７およびコンパレータ２０３のＱ９）へ入力し、差動増幅器の反対の入力（コンパレータ２０４のＱ８およびコンパレータ２０３のＱ１０）には、抵抗２０５，２０６，２０７，２０８により生成した温度特性の無い定電圧（ＶＥ、ＶＤ）を入力する。このように構成したコンパレータ２０４，２０３の片側出力電流をトランジスタ２０９，２１０で取り出し、バッファアンプ（ＡＢＵ）２１５に入力し近似３次成分関数を発生させることが出来る。

低温側のコンパレータ２０４の片側入力に温度センサ２０２としての２個ダイオードを接続し、低温側のコンパレータ２０４のもう片方に定電圧から抵抗２０５，２０６，２０７，２０８の分割で構成した定電圧ＶＥを設定する。出力はコンパレータ２０４の片側出力から取り出す形にしてＰＮＰトランジスタ２０９より出力電流ＩＬを供給する。このとき定電圧側の設定電圧Ｔ３Ｌ（図７の横軸を参照）は出力電流ＩＬが流れ始める温度の電圧値で設定する必要がある。高温側のコンパレータ２０３も低温側と同じように構成される。低温側と極性を変える為コンパレータ２０３の出力をＮＰＮトランジスタ２１２により電流を引き込む形式にする。設定電圧Ｔ３Ｈは出力電流ＩＬが流れ始める温度の電圧値に設定する必要がある。

図７（１）、（２）はその時の特性図を示す。図７（１）は出力電流IＬ、IＨの２本の直線を示す。低温側コンパレータ２０４の出力電流IＬがゼロになる温度Ｔ３Ｌを交点とし、その温度は低温側コンパレータ２０４がＯＦＦ領域から動作領域に入る温度である。また、高温側コンパレータ２０３の出力電流IＨがゼロになる温度Ｔ３Ｈを交点とし、その温度は高温側コンパレータ２０３がＯＦＦ領域から動作領域に入る温度である。

差動増幅器２０３，２０４の出力に関しては実施例１と異なり、片側出力の形式を取り、電流信号をバッファアンプ２１５に入力する。このとき、差動増幅器２０３，２０４の片側出力より電流を取り出すと差動増幅器２０３，２０４が動作していない温度領域での出力がゼロであるため信号としてオフセットが無い為に扱いやすく、容易に近似３次関数を作ることが可能である。

図７（２）は本実施例の動作を示したグラフである。図７（１）で示した出力電流ＩＬ、ＩＨを図７（２）ではアンプ２１５の電圧出力ＶＣとして示す。出力電圧ＶＣは、ＶＣ＝（ＩＬ＋ＩＨ）×Ｒで表すことが出来る。

図８は図６の実施例２に於ける近似３次関数発生回路２００に、３次成分のゲインを調整する近似３次関数調整回路８０１，８０５、１次成分のゲインを調整する１次関数調整回路８２５を付加した近似３次関数発生回路２２０である。

近似３次関数調整回路８０１，８０５の調整信号はＰＲＯＭ信号より得て調整を行う。ＰＮＰトランジスタ２０９、ＮＰＮトランジスタ２１２のカレントミラー回路を設け、そのカレントミラー・トランジスタ８０２，８０３，８０４，８０６，８０７，８０８をスイッチ８１５，８１６，８１７，８０９，８１０，８１１で選択する事により電流量を調整し近似３次関数発生回路２２０の調整を行う。

１次関数調整回路８２５の調整信号はＰＲＯＭ信号より得て調整を行う。抵抗Ｒ６を分割し１次関数電流を抵抗Ｒ６の何処の部分より入力するかをスイッチ８１２，８１３，８１４で選択し、ゲインの調整を行う。

図９は実施例１，２を利用した近似３次関数発生回路３００の回路構成を概念的に示すブロック図である。１次関数成分を構成するために差動増幅器（１次発生回路）３０３を使用する。１次発生回路３０３の入力ＶＡに１次関数の信号を入力し、他入力ＶＣに定電圧の信号を入力し、１次関数成分を構成する。更にその１次関数出力は３次関数成分を構成した低温／高温側の出力の傾きと逆にして構成したものである。

例えばコンパレータ（１次発生回路）３０３の入力ＶＡに２ダイオードを接続し反対の入力ＶＣに２５℃でＶＡ電圧と等しくなる１．４Ｖを印加する。１次発生回路３０３の出力は実施例１の低温側と高温側コンパレータ１０３，１０４と逆方向より取り出す事により温度上昇に対し電圧が低下する右下がりの特性を得る事が出来る。

以上のように１次関数成分と３次関数成分をそれぞれ独立に制御することができる。図１０は図１または図６で構成した３次関数成分の特性と、図９（１次発生回路３０３）で構成した１次関数成分の特性と、1次関数成分と３次関数成分を合成した特性（合成出力（制御電圧））を示す。

（第３の実施形態）
図１１は本実施形態の近似３次関数発生回路４００を示す。本実施形態の近似３次関数発生回路４００は差動増幅器（４３４）１個で構成する例を示す。図１，図６と同じように１次関数を持った信号（ＶＡ）と定レベルの信号（ＶＣ）を入力し１次関数成分を発生させる。これを１つの差動増幅器４３４で構成し、出力は図のように２系統（出力１、出力２）を作る。

例えば周囲温度２５℃の場合、コンパレータ４３４への２個ダイオードの入力は１．４Ｖとなり、反対側入力は１．４Ｖに設定する。以降、第１の実施形態と同じ動作となる。前記２系統の出力にオフセット電流としてこれ等の出力に定電流（ＩＯＦＨ４１３，ＩＯＦＬ４１６）を印加する。これにより常温付近にあった１次関数成分が低温側と高温側に各出力がシフトして、図１２のような特性になる。

例えば低温側に５０℃、特性をシフトさせる場合には定電流を押し込む方向に印加する。一方、高温側は定電流を引き込む方向に印加する。図１２は２系統の出力が低温側と高温側に分かれた時の特性図になる。

この特性にＭＩＮ−ＭＡＸ回路を付加することにより近似３次関数成分が出力される事になる。更に図１１は１次関数成分の回路構成も具備している。近似３次関数成分と同じ差動増幅器４３４を使用し出力極性を反転させてＶＦより出力信号を得る。

図１３は、本実施形態における近似３次関数発生回路に、３次成分の出力のゲインを調整する３次定数調整回路５０２と、１次成分のゲインを調整する１次定数調整回路５０３とを付加した回路構成を概念的に示すブロック図である。図１１に示す回路で得られた信号ＶＦを図１３の構成に付加して、近似３次関数発生回路５００を構成する。また、図１４は、図１３に示す回路の具体例であり、図１１の実施例３に於ける近似３次関数発生回路４００に、３次関数成分のゲインを調整する近似３次関数調整回路９０１、１次関数成分のゲインを調整する１次関数調整回路９０８を付加した近似３次関数発生回路４４０である。調整方法に関しては図５と同じである。この構成でも、当初の目的通りにコンパレータが１個の構成で近似３関数発生回路が構成でき、３次関数のパラメータが独立して調整が可能な構成を提供できる。また、コンパレータが１個で構成する事が出来るので、回路構成が簡単で、制御する半導体のサイズを小型にする事ができる。

（第４の実施形態）
図１５は温度補償型水晶発振器６００の簡単なブロック図である。本技術は近似関数発生回路に関するものである。温度補償型水晶発振器６００は、電圧制御型発振回路６１２と、ＲＥＧ電圧回路６０１と、近似３次関数回路６０２と、抵抗６０３，６０４とを備え、電圧制御型発振回路６１２は、水晶振動子６０５と、抵抗６０６と、インバータ６０７と、トランジスタ６０８，６１０と、コンデンサ６０９，６１１とを含む。

近似３次関数回路６０２の３次電圧出力は、３次関数成分および１次関数成分が近似３次関数回路６０２内部の調整回路により独立して調整され、電圧制御型発振回路６１２に供給される。電圧制御型発振回路６１２は、水晶振動子６０５を搭載してモジュール化されるが、水晶振動子６０５を除いてモジュール化することもできる。この温度補償型水晶発振器６００は、携帯電話機などの携帯端末装置に搭載され、装置内で基準となる周波数信号を生成する。

本発明は、近似３次関数信号のパラメータを成分ごとに独立に制御する事ができると共に、ＩＣの小型化にも貢献できる効果を有し、近似３次関数発生回路、近似３次関数定数調整回路および電圧制御型水晶発振回路を用いた温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）等に有用である。

本発明の第１の実施形態を示す近似３次関数成分の回路図（１） 本発明の第１の実施形態を示す近似３次関数成分の回路図（１）の特性を示したグラフ 本発明の第１の実施形態におけるＭＩＮ―ＭＡＸ回路の構成を示す図 本発明の第１の実施形態におけるコンパレータに入力される温度センサ、及びその特性図 本発明の第１の実施形態に調整回路を付加した回路図 本発明の第２の実施形態を示す近似３次関数成分の回路図（２） 本発明の第２の実施形態を示す近似３次関数成分の回路図（２）の特性を示したグラフ 本発明の第２の実施形態に調整回路を付加した回路図 本発明の第１および第２の実施形態を示す近似３次関数発生回路のブロック図 本発明の第１および第２の実施形態を示す近似３次関数発生回路の特性を示したグラフ 本発明の第３の実施形態を示す近似３次関数成分の回路図（３） 本発明の第３の実施形態を示す近似３次関数成分の回路図（３）の特性を示したグラフ 本発明の第３の実施形態を示す近似３次関数発生回路のブロック図 本発明の第３の実施形態に調整回路を付加した回路図 本発明の実施形態を使用した電圧制御型水晶発振器のブロック図 従来技術における温度補償回路のブロック図 従来技術における温度補償回路の調整回路のブロック図 従来技術における温度補償回路の調整回路の動作を説明するための図

符号の説明

１００，１２０，２００，２２０，３００，４００，４４０，５００ 近似３次関数発生回路
１０１ 定電流源
１０２ 温度センサ
１０３ 高温側差動増幅器
１０４ 低温側差動増幅器
１０５，１０６，１０７，１０８ 抵抗
１１１ オペアンプ
１１４ ＭＩＮ−ＭＡＸ回路
１１５ バッファアンプ
３０１，５０１ ３次発生回路
３０２，５０２ ３次定数調整回路
３０３ １次発生回路
３０４，５０３ １次定数調整回路
４３４ 差動増幅器
６００ 温度補償型水晶発振器
６０１ ＲＥＧ電圧回路
６０２ 近似３次関数回路
６０５ 水晶振動子
６０７ インバータ
６０８，６１０ トランジスタ
６０９，６１１ コンデンサ
６１２ 電圧制御型発振回路
７０１，８０１，８０５ ３次関数調整回路
７０２，８２５ １次関数調整回路

Claims (12)

1. 一方の入力端子に１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第１の定レベル信号が入力される第１の差動増幅器と、
   一方の入力端子に前記１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第２の定レベル信号が入力される第２の差動増幅器と、
   前記第１と第２の差動増幅器の出力電圧を合成し、近似３次関数成分を出力する合成回路とを備えることを特徴とする近似３次関数発生回路。
2. 請求項１記載の近似３次関数発生回路であって、
   前記第１と第２の差動増幅器の出力電圧の３次成分信号のゲインを調整する３次関数調整回路と、
   １次関数信号の入力を受ける１次成分入力端子と、
   前記１次成分入力端子から入力された１次関数信号のゲインを調整する１次関数調整回路とを備え、
   前記合成回路は、前記３次関数調整回路でゲインを調整した信号を合成し、
   前記合成回路の出力に、前記１次関数調整回路でゲインを調整した１次関数信号を合成して出力することを特徴とする近似３次関数発生回路。
3. 一方の入力端子に１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第１の定レベル信号が入力される第１の差動増幅器と、
   一方の入力端子に前記１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第２の定レベル信号が入力される第２の差動増幅器と、
   前記第１と第２の差動増幅器の出力電流を合成し、近似３次関数成分を出力することを特徴とする近似３次関数発生回路。
4. 請求項３記載の近似３次関数発生回路であって、
   前記第１の差動増幅器の出力電流のゲインを調整する第１の３次関数調整回路と、
   前記第２の差動増幅器の出力電流のゲインを調整する第２の３次関数調整回路と、
   １次関数信号の入力を受ける１次成分入力端子と、
   前記１次成分入力端子から入力された１次関数信号のゲインを調整する１次関数調整回路とを備え、
   ゲインを調整した前記第１と第２の差動増幅器の出力に、前記１次関数調整回路でゲインを調整した１次関数信号を合成して出力することを特徴とする近似３次関数発生回路。
5. 請求項２または４記載の近似３次関数発生回路であって、
   一方の入力端子に１次関数信号が入力され、他方の入力端子に第３の定レベル信号が入力され、出力を前記１次成分入力端子に入力する第３の差動増幅器と、
   前記合成を行う増幅器とを備えることを特徴とする近似３次関数発生回路。
6. 請求項５記載の近似３次関数発生回路と、
   前記近似３次関数発生回路から近似３次関数信号が入力される電圧制御型発振回路とを備え、
   前記第１、第２および第３の差動増幅器に入力される１次関数信号は、温度検出回路の出力信号であることを特徴とする温度補償型水晶発振回路。
7. 一方の入力端子に１次関数信号が入力され、他方の入力端子に定レベル信号が入力される差動増幅器と、
   前記差動増幅器の出力をＮ系統に分ける分配回路と、
   前記分配回路の出力にオフセット信号を印加するオフセット回路と、
   前記オフセット回路によりオフセットされたＮ系統の出力を合成し、近似３次関数成分を出力する合成回路とを備えることを特徴とする近似３次関数発生回路。
8. 請求項７記載の近似３次関数発生回路であって、
   前記オフセット回路によりオフセットされたＮ系統の出力のゲインを調整する３次関数調整回路と、
   １次関数信号の入力を受ける１次成分入力端子と、
   前記１次成分入力端子から入力された１次関数信号のゲインを調整する１次関数調整回路とを備えることを特徴とする近似３次関数発生回路。
9. 請求項８記載の近似３次関数発生回路と、
   前記近似３次関数発生回路から近似３次関数信号が入力される電圧制御型発振回路とを備え、
   前記差動増幅器および前記１次成分入力端子に入力される１次関数信号は、温度検出回路の出力信号であることを特徴とする温度補償型水晶発振回路。
10. 請求項６または９記載の温度補償型水晶発振回路に水晶振動子を取り付けた温度補償型水晶発振モジュール。
11. 請求項１０記載の温度補償型水晶発振モジュールを搭載した携帯端末装置。
12. 請求項２、４および８のいずれか一項記載の近似３次関数発生回路におけるパラメータの調整方法であって、
    前記３次関数調整回路と前記１次関数調整回路を独立に調整する調整方法。

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