JP2008311884A - 発振周波数制御方法及び発振器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の発振周波数制御方法は、発振周波数及び出力信号の振幅が温度に依存して変化し、所定の発振周波数制御信号を用いて発振周波数の変更が可能な発振器の発振周波数制御方法であって、振幅を測定する工程と、振幅に基づき発振周波数制御信号を制御し、発振周波数を変更する工程を備える。また、本発明の発振器は、発振周波数及び出力信号の振幅が温度に依存して変化し、所定の発振周波数制御信号を用いて発振周波数の変更が可能な発振器であって、振幅を測定する振幅測定部と、振幅に基づき発振周波数制御信号を制御し、発振周波数を変更する温度補償部を備える。
【選択図】 図1
Description
ΔF1=F0−F1
である。ここで、F0は基準周波数、F1は温度がT1のときの発振周波数である。このとき、発振周波数はΔF1だけ補償され、発振周波数はF0に補償される。
F2’=F1+ΔF2=F0−ΔF1+ΔF2
=F0+(ΔF2−ΔF1)
となる。このときの周波数偏差ΔF2’は、
ΔF2’=ΔF2−ΔF1であり、
0ではない。つまり、本来、水晶振動子401の発振周波数は、ΔF1だけ補償されるべきところが、時刻t2において、一旦ΔF2だけ調整されてしまうために、周波数偏差が生じることになる。
(発明の目的)
本発明は上記のような技術的課題に鑑みて行われたもので、温度によって変化する発振周波数を、応答性良く、正確に、所定の基準周波数に調整し、発振周波数を一定に保つことができる発振周波数の制御方法及び発振器を提供することを目的とする。
(最良の実施形態の動作)
図2のように、発振周波数f及び発振出力信号105の振幅V(以降、「発振振幅」という。)は、発振部101の温度Tに依存して変化する。初期段階では、発振部101は、基準温度T0において、基準周波数f0で発振し、そのときの発振振幅は基準振幅V0となっている。そして、発振部101の温度TがT0から上昇しT1になったとき、発振周波数はf1に上昇し、発振振幅はV1に減少する。逆に、温度TがT0から下降しT2になったときには、発振周波数はf2に下降し、発振振幅はv2に増加する。
(最良の実施形態の効果)
以上のように、本温度補償型発振器は、温度センサを備えるのではなく、発振振幅を測定することにより温度変化による発振部への影響を検知し、発振周波数を調整する。このように、発振部自体の温度変化を直接検知するので、発振周波数を正確に基準周波数に調整することができる。従って、発振周波数の安定した温度補償型発振器を実現することができる。
(実施例1の動作)
始めに、発振部101の発振周波数を変化させる方法について説明する。図21のように、コルピッツ型水晶発振器では、発振器の入力側又は出力側に接続された2個の外付けコンデンサの、一方又は両方の値を変化させることにより、発振周波数を調整することができる。第1の実施例では、コンデンサ404とそれに並列に接続された可変容量ダイオード406との合成コンデンサが入力側の外付けコンデンサに相当する。また、コンデンサ405が出力側の外付けコンデンサに相当する。
(実施例1の効果)
以上のように、本発明の第1の実施例の温度補償型発振器は、温度センサを使用せず、発振器の出力振幅を測定し、温度変化を検知する。発振器の出力の変化を検知するので、実際に発振に関わっている水晶振動子を含め、発振器全体の温度変化による影響を直接検知することができる。そのため、正確な温度補償が可能であり、温度補償型発振器の温度が変化した場合でも、発振周波数を基準周波数で一定に保つことができる。特に、温度補償型発振器の温度が急激に変化し、発振器内部の水晶振動子の温度変化との間に時間的なずれが生じる場合でも、正確に発振周波数を一定に保つことができる。
(実施2の動作)
まず始めに、最良の実施形態及び第1の実施例と同様に、第2の実施例の温度補償型水晶発振器においても、温度変化による発振部101の影響を、発振出力信号105の振幅レベルの測定により検知する。
(実施例2の効果)
以上のように、第2の実施例の温度補償型水晶発振器では、発振周波数を調整するための情報を記憶しておき、その情報に基づき発振周波数を調整する。そのため、発振周波数が変動した場合でも、その変動に応じた正確な発振周波数の調整を行うことができるという効果がある。
(実施例3の動作)
図12、図13の温度補償型水晶発振器では、発振部101の温度が変化すると、サーミスタ1201の抵抗が大きく変化する。そのため、水晶振動子401の温度変化による発振振幅の変動に加え、サーミスタ1201の抵抗の変化よる振幅の変動が加算される。そのため、温度の変化に対して、発振振幅が敏感に変化するようになり、温度の変化を感度良く検知することができる。
(実施例3の効果)
以上のように、第3の実施例の温度補償型水晶発振器では、温度に対して敏感に抵抗が変化する素子を発振部に接続する。そのため、発振振幅は、温度の変化に対して大きく変化する。そのため、温度補償型水晶発振器の温度補償の性能が高感度になるという効果がある。
(実施例4の効果)
以上のように、第4の実施例の温度補償型水晶発振器では、複数の固定容量を並列又は直列に接続し、スイッチを用いて各固定容量を切断、短絡することにより、可変容量素子を実現している。そのため、デジタル制御が可能であり、温度補償を行なうための消費電力を低減し、また発振周波数のノイズによる影響を抑制することができる。また、スイッチの開閉により発振周波数を制御するので、応答性が高い温度補償型水晶発振器を実現することができる。
(実施例5の効果)
以上のように、実施例5の温度補償型水晶発振器は、可変容量素子を、可変容量ダイオードと複数の固定容量素子で構成した複合可変容量で構成している。そのため、広範囲の周波数偏差を温度補償することが可能で、さらに微調節も可能であるという効果がある。
(実施例6の効果)
以上のように、本発明の温度補償型発振器は、可変容量を備え、温度によりその可変容量の値を制御するので、容量を使用した各種の発振器に適用することができる。そのため、それらの発振器に対して、発振周波数の温度補償を行うことができる。
102 振幅測定部
103 温度補償部
104 発振周波数変更部
401 水晶振動子
402 インバータ
403 帰還抵抗
404、405、407 コンデンサ
406 可変容量ダイオード
1001 温度補償制御部
1002 補償電圧記憶部
1003 電圧発生部
1201 サーミスタ
1501、1502、1503、1601、1602、1603 固定容量
1504、1505、1506、1604、1605、1606 スイッチ
1507、1607 スイッチ制御信号
1901 温度特性
1902 補償特性
1903 補償後特性
2001 温度センサ
2201、2202 温度変化
Claims (13)
- 発振周波数及び出力信号の振幅が温度に依存して変化し、所定の発振周波数制御信号を用いて前記発振周波数の変更が可能な発振器の発振周波数制御方法であって、
前記振幅を測定する工程、
前記振幅に基づき前記発振周波数制御信号を制御し、前記発振周波数を変更する工程
を備えることを特徴とする発振周波数制御方法。 - 予め記憶された、前記振幅と前記周波数制御信号との対応情報に基づき前記発振周波数制御信号を制御する工程を備えることを特徴とする請求項1記載の発振周波数制御方法。
- 前記発振器は、水晶発振器、セラミック発振器、又はMEMS発振器であることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の発振周波数制御方法。
- 前記発振器は、温度依存性素子を備えることにより、前記振幅が温度に依存して変化する量を増加させていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の発振周波数制御方法。
- 前記発振周波数制御信号を用いて前記発振器が備える可変容量素子の静電容量を制御し、前記発振周波数を変更する工程を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の発振周波数制御方法。
- 接続される固定静電容量の個数を変更することにより前記静電容量の変更が可能な前記可変容量素子に対して、前記発振周波数制御信号を用いて前記個数を変更する工程を備えることを特徴とする請求項5記載の発振周波数制御方法。
- 発振周波数及び出力信号の振幅が温度に依存して変化し、所定の発振周波数制御信号を用いて前記発振周波数の変更が可能な発振器であって、
前記振幅を測定する振幅測定部と、
前記振幅に基づき前記発振周波数制御信号を制御し、前記発振周波数を変更する温度補償部
を備えることを特徴とする発振器。 - 前記温度補償部は、前記振幅と前記周波数制御信号との対応情報を記憶し、前記対応情報に基づき前記発振周波数制御信号を制御することを特徴とする請求項7記載の発振器。
- 前記発振器は、水晶発振器、セラミック発振器、又はMEMS発振器であることを特徴とする請求項7又は8のいずれかに記載の発振器。
- 前記発振器は、温度依存性素子を備えることにより、前記振幅が温度に依存して変化する量を増加させていることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の発振器。
- 前記発振器は可変容量素子を備え、
前記温度補償部は、前記発振周波数制御信号を用いて前記可変容量素子の静電容量を制御し、前記発振周波数を変更することを特徴とする請求項7乃至10のいずれかに記載の発振器。 - 前記可変容量素子は、接続される固定静電容量の個数を変更することにより前記静電容量の変更が可能であって、
前記温度補償部は、前記発振周波数制御信号を用いて前記個数を変更することを特徴とする請求項11記載の発振器。 - 請求項7乃至12のいずれかに記載の発振器を備えることを特徴とする電子機器。
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