JP2011035487A

JP2011035487A - 発振装置

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Publication number: JP2011035487A
Application number: JP2009177274A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Oya; 具央大家
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: JP5253318B2

Abstract

【課題】発振装置の周囲の温度が急激に変化しても、出力信号の発振周波数が変動することを抑制することができる発振装置の提供。
【解決手段】第１の電位から第２の電位への変化と、第２の電位から第１の電位への変化とを、それぞれ所定のタイミングで順次繰り返すことにより生成された制御信号ＳＩが与えられると、制御信号ＳＩの信号レベルを調整するレベル調整部１２００と、信号レベルが調整された制御信号ＳＩに対して波形整形を行うことにより、補正電圧ＶＣを生成する波形整形部１３００と、温度補償部５００から出力された補償電圧に、波形整形部１３００から出力された補正電圧ＶＣを加算することにより、補償電圧を補正し、当該補正された補償電圧を可変容量素子Ｃ１００及びＣ２００に印加する加算部６００とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、発振装置に関する。

従来、発振装置としては、種々のものが開発されており、例えば温度補償水晶発振器がある。この温度補償水晶発振器は、圧電素子として使用する水晶振動子の周波数温度特性を補償するための温度補償回路を有し、例えば携帯電話機やパーソナル・ナビゲーション・デバイス（ＰＮＤ）などの電子機器に搭載され使用される。

ここで図４に、かかる温度補償水晶発振器の一例として発振器１０の構成を示す。この発振器１０は、圧電素子としての水晶振動子Ｘ１０と、当該水晶振動子Ｘ１０と電気的に接続されたＩＣチップ２０とを有し、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを生成する。

ＩＣチップ２０の内部には、水晶振動子Ｘ１０に接続された水晶発振回路３０と、水晶振動子Ｘ１０の周波数温度特性を補償するための温度補償回路４０と、参照電圧を生成するための参照電圧生成回路５０とが形成されている。

より具体的には、水晶振動子Ｘ１０の一端は、水晶発振回路３０のうち、帰還抵抗としての抵抗Ｒ１０の一端に接続されると共に、インバータＩＮＶ１０の入力端子に接続されている。また、水晶振動子Ｘ１０の一端と、グランドＧＮＤとの間には、可変コンデンサＣ１０が接続されている。

一方、水晶振動子Ｘ１０の他端は、水晶発振回路３０のうち、抵抗Ｒ１０の他端に接続されると共に、インバータＩＮＶ１０の出力端子に接続されている。また、水晶振動子Ｘ１０の他端と、グランドＧＮＤとの間には、可変コンデンサＣ２０が接続されている。

インバータＩＮＶ１０の出力端子には、バッファとしてのインバータＩＮＶ２０の入力端子が接続され、当該インバータＩＮＶ２０の出力端子から、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔが出力される。

温度補償回路４０は、温度の変化にかかわらず、一定の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを発振器１０から出力させるため、水晶振動子Ｘ１０の周波数温度特性を補償するための回路である。

具体的には、温度補償回路４０は、水晶振動子Ｘ１０の周囲の温度を測定するための温度センサを有し、当該温度センサによって得られた温度に基づいて、所望の補償電圧を生成する。

そして温度補償回路４０は、この補償電圧を可変コンデンサＣ１０及びＣ２０に印加し、これら可変コンデンサＣ１０及びＣ２０の容量を変化させることにより、出力信号Ｆｏｕｔの発振周波数を調整して温度補償を行う。

一方、電源電圧Ｖｄｄは、参照電圧生成回路５０に供給され、参照電圧生成回路５０は、この電源電圧Ｖｄｄを基に参照電圧を生成し、当該生成した参照電圧を、インバータＩＮＶ１０及びＩＮＶ２０の電源端子並びに温度補償回路４０に印加する。

これにより、インバータＩＮＶ１０及びＩＮＶ２０並びに温度補償回路３０は、いずれも動作状態になることにより、インバータＩＮＶ２０は、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを出力する。

特開２００８−２７１３５５号公報

ところで、かかる発振器１０が搭載される、携帯電話機やパーソナル・ナビゲーション・デバイス（ＰＮＤ）などの電子機器は、小型化が進んでいる。このため、当該電子機器に搭載される電子部品も小型化され、また、各電子部品間の距離が短くなっている。

これにより、発振器１０と、例えばパワーアンプなどの熱を発生する電子部品との間の距離が短くなり、発振器１０は、動作時に、パワーアンプが発生する熱の影響を受け易くなる。

すなわち、発振器１０が、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを出力している状態において、発振器１０の近傍に配置されたパワーアンプが起動することにより熱を発生すると、発振器１０の周囲の温度が、急激に変化し上昇する。

ところで、発振器１０は、水晶振動子Ｘ１０と、温度センサを有する温度補償回路４０が形成されたＩＣチップ２０とによって構成され、水晶振動子Ｘ１０及びＩＣチップ２０は、これらを搭載する基板や容器の形状に応じて、所定の距離だけ離間するようにして配置される。

このため、水晶振動子Ｘ１０及びＩＣチップ２０には、パワーアンプから発せられた熱が、それぞれ異なるタイミングで到達する。このようにして、パワーアンプの起動直後に発生する急激な温度変化は、水晶振動子Ｘ１０の周囲と、ＩＣチップ２０の周囲との間に温度差が発生することを引き起こす。その後、水晶振動子Ｘ１０の周囲と、ＩＣチップ２０の周囲との間に発生した温度差がなくなるまでには、一定の時間を要する。

従って、パワーアンプの起動直後であって、水晶振動子Ｘ１０の周囲と、ＩＣチップ２０の周囲との間に温度差が発生している間には、ＩＣチップ２０の内部に形成された温度補償回路４０は、水晶振動子Ｘ１０の周囲の温度を正しく測定することができない。

これにより、温度補償回路４０が、水晶振動子Ｘ１０の周波数温度特性を補償することができず、発振器１０から出力される出力信号Ｆｏｕｔの発振周波数が変動するいわゆる周波数ドリフトが発生する問題があった。

本発明は、発振装置の周囲の温度が急激に変化しても、出力信号の発振周波数が変動することを抑制することができる発振装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による発振装置は、圧電素子と、前記圧電素子に接続され、前記圧電素子とグランドとの間に接続された可変容量素子を有し、所望の発振周波数を有する出力信号を生成し出力する発振部と、前記可変容量素子の容量を変化させるための補償電圧を生成する温度補償部と、第１の電位から前記第１の電位より高い第２の電位への変化と、前記第２の電位から前記第１の電位への変化とを、それぞれ所定のタイミングで順次繰り返すことにより生成された制御信号が与えられると、前記制御信号の信号レベルを調整するレベル調整部と、前記信号レベルが調整された前記制御信号に対して波形整形を行うことにより、補正電圧を生成する波形整形部と、前記温度補償部から出力された前記補償電圧に、前記波形整形部から出力された前記補正電圧を加算することにより、前記補償電圧を補正し、当該補正された前記補償電圧を前記可変容量素子に印加する加算部とを備える。

また、本発明の一態様による発振装置は、圧電素子と、前記圧電素子に接続され、前記圧電素子とグランドとの間に接続された第１及び第２の可変容量素子を有し、所望の発振周波数を有する出力信号を生成し出力する発振部と、前記第１の可変容量素子の容量を変化させるための補償電圧を生成し、当該生成された前記補償電圧を前記第１の可変容量素子に印加する温度補償部と、第１の電位から前記第１の電位より高い第２の電位への変化と、前記第２の電位から前記第１の電位への変化とを、それぞれ所定のタイミングで順次繰り返すことにより生成された制御信号が与えられると、前記制御信号の信号レベルを調整するレベル調整部と、前記信号レベルが調整された前記制御信号に対して波形整形を行うことにより、補正電圧を生成し、当該生成された前記補正電圧を前記第２の可変容量素子に印加する波形整形部とを備える。

また、本発明の一態様による発振装置は、前記レベル調整部は、入力側と出力側との間に直列接続された第１及び第２のレベル調整用抵抗素子と、反転入力端子が、前記第１及び第２のレベル調整用抵抗素子の接続点に接続され、非反転入力端子がグランドに接続され、出力端子が、前記出力側に接続されたオペアンプとを備える。

また、本発明の一態様による発振装置は、前記波形整形部は、一端が入力側に接続された波形整形用抵抗素子と、一端が前記波形整形用抵抗素子の他端に接続され、他端が出力側に接続された容量素子と、反転入力端子が、前記波形整形用抵抗素子及び前記容量素子の接続点に接続され、非反転入力端子がグランドに接続され、出力端子が、前記出力側に接続されたオペアンプとを備える。

本発明の発振装置によれば、発振装置の周囲の温度が急激に変化しても、出力信号の発振周波数が変動することを抑制することができる。

また、本発明の発振装置によれば、制御信号を基に補正電圧を生成することにより、より正確な補正電圧を生成することができる。

また、本発明の発振装置によれば、一定の発振周波数を有する出力信号を出力し続けることができる。

本発明の実施の形態による発振装置の構成を示す回路図である。同発振装置におけるタイミングチャートである。本発明の他の実施の形態による発振装置の構成を示す回路図である。従来の発振器の構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１に、本発明の実施の形態による発振装置１００の構成を示し、図２に、発振装置１００におけるタイミングチャートの一例を示す。この発振装置１００は、例えば携帯電話機などの電子機器に搭載され、当該携帯電話機において要求される発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを生成し出力する。かかる携帯電話機は、発振装置１００から出力される出力信号Ｆｏｕｔをクロック信号として使用することにより、内蔵する各種回路の動作を制御する。

この発振装置１００は、例えば温度補償水晶発振器からなる発振器２００を有する。発振器２００は、圧電素子としての水晶振動子Ｘ１００と、当該水晶振動子Ｘ１００と電気的に接続されたＩＣチップ３００とを有し、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを生成する。なお、本実施の形態の場合、圧電素子として水晶振動子Ｘ１００を使用したが、例えば圧電セラミックなど、他の種々の圧電素子を使用することができる。

ＩＣチップ３００は、水晶振動子Ｘ１００に接続された水晶発振回路４００と、水晶振動子Ｘ１００の周波数温度特性を補償するための補償電圧を生成する温度補償回路５００と、温度補償回路５００によって生成された補償電圧に、外部から供給された補正電圧ＶＣを加算することにより、補償電圧を補正する加算回路６００と、参照電圧を生成するための参照電圧生成回路７００とを有する。

より具体的には、水晶振動子Ｘ１００の一端は、水晶発振回路４００のうち、帰還抵抗としての抵抗Ｒ１００の一端に接続されると共に、インバータＩＮＶ１００の入力端子に接続されている。また、水晶振動子Ｘ１００の一端と、グランドＧＮＤとの間には、可変コンデンサＣ１００が接続されている。

一方、水晶振動子Ｘ１００の他端は、水晶発振回路４００のうち、抵抗Ｒ１００の他端に接続されると共に、インバータＩＮＶ１００の出力端子に接続されている。また、水晶振動子Ｘ１００の他端と、グランドＧＮＤとの間には、可変コンデンサＣ２００が接続されている。

可変コンデンサＣ１００及びＣ２００は、印加される電圧に応じて、出力信号Ｆｏｕｔの発振周波数を調整するための可変容量素子として動作する。なお、この場合、可変コンデンサＣ１００及びＣ２００ではなく、可変容量ダイオードを使用しても良い。

インバータＩＮＶ１００の出力端子には、バッファとしてのインバータＩＮＶ２００の入力端子が接続され、当該インバータＩＮＶ２００の出力端子から、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔが出力される。

このように、水晶発振回路４００は、発振部に対応し、水晶振動子Ｘ１００に接続され、当該水晶振動子Ｘ１００とグランドＧＮＤとの間に接続された可変コンデンサＣ１００及びＣ２００を有し、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを生成し出力する。

温度補償回路５００は、温度の変化にかかわらず、一定の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを発振器２００から出力させるため、水晶振動子Ｘ１００の周波数温度特性を補償するための回路である。

具体的には、温度補償回路５００は、水晶振動子Ｘ１００の周囲の温度を測定するための温度センサを有し、当該温度センサによって得られた温度に基づいて、所望の補償電圧を生成する。

そして温度補償回路５００は、通常時には、この補償電圧を加算回路６００を介して可変コンデンサＣ１００及びＣ２００に印加し、これら可変コンデンサＣ１００及びＣ２００の容量を変化させることにより、出力信号Ｆｏｕｔの発振周波数を調整して温度補償を行う。

すなわち、温度補償回路５００は、温度補償部に対応し、可変コンデンサＣ１００及びＣ２００の容量を変化させるための補償電圧を生成する。

一方、電源電圧Ｖｄｄは、参照電圧生成回路７００に供給され、参照電圧生成回路７００は、この電源電圧Ｖｄｄを基に参照電圧を生成し、当該生成した参照電圧を、インバータＩＮＶ１００及びＩＮＶ２００の電源端子並びに温度補償回路５００に印加する。

これにより、インバータＩＮＶ１００及びＩＮＶ２００並びに温度補償回路５００は、いずれも動作状態になることにより、インバータＩＮＶ２００は、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを出力する。

ところで、携帯電話機は、一定の時間間隔毎に、ＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して測位情報を取得することにより、当該携帯電話機の現在位置を算出するようになされており、間欠的に動作する。

本実施の形態の場合、携帯電話機全体の動作を制御するＣＰＵ８００が、“Ｌ”レベルから”Ｈ”レベルへの変化と、”Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルへの変化とを、それぞれ所定のタイミングで交互に順次繰り返すことにより、制御信号としての間欠信号ＳＩ（図２（ａ））を生成し、これを携帯電話機内の各回路に与えることにより、携帯電話機を間欠的に動作させる。なお、“Ｌ”レベルは、第１の電位に対応し、“Ｈ”レベルは、当該第１の電位より高い第２の電位に対応する。

すなわち、携帯電話機は、測位情報を取得して現在位置を算出する動作状態（時点ｔ２０〜ｔ４０）と、測位情報の取得を停止する待機状態（時点ｔ４０〜ｔ６０）とを交互に順次繰り返す。

因みに、携帯電話機は、間欠信号ＳＩ（図２（ａ））が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに変化するタイミング（時点ｔ２０）で、動作状態に遷移し、間欠信号ＳＩ（図２（ａ））が“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに変化するタイミング（時点ｔ４０）で、待機状態に遷移する。

この携帯電話機に搭載される発振器２００は、消費電流を低減するため、当該携帯電話機が間欠的に動作することに対応して、一定の時間間隔毎に、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔ（図２（ｃ））を出力する。

すなわち、発振器２００は、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを出力するオン状態（時点ｔ１０〜ｔ４０）と、当該出力信号Ｆｏｕｔを出力することを停止するオフ状態（時点ｔ４０〜ｔ５０）とを交互に順次繰り返す。

なお、発振器２００がオン状態に切り換えられたタイミングから、出力信号Ｆｏｕｔ（図２（ｃ））の発振周波数が安定状態に遷移するまでには、一定の時間を要する。このため、発振器２００は、携帯電話機が動作状態に遷移するタイミング（時点ｔ２０）より早いタイミング（時点ｔ１０）で、オン状態に切り換えられる。

かかる発振器２００におけるオン／オフ動作の切り換えは、電源電圧生成回路９００から電源電圧Ｖｄｄが一定の時間間隔毎に供給されることにより行われる。具体的には、電源電圧生成回路９００は、ＣＰＵ８００から与えられる間欠信号ＳＩ（図２（ａ））に基づいて、電源電圧Ｖｄｄを発振器２００に供給する供給状態（時点ｔ１０〜ｔ４０）と、電源電圧Ｖｄｄを発振器２００に供給することを停止する停止状態（時点ｔ４０〜ｔ５０）とを交互に順次繰り返す（図２（ｃ））。

発振器２００は、電源電圧Ｖｄｄの供給が開始された場合には、参照電圧生成回路７００において当該電源電圧Ｖｄｄを参照電圧に変換した後、これをインバータＩＮＶ１００及びＩＮＶ２００の電源端子並びに温度補償回路５００に印加することにより、オン状態に切り換わる。これに対して、発振器２００は、電源電圧Ｖｄｄの供給が停止された場合には、参照電圧がインバータＩＮＶ１００及びＩＮＶ２００の電源端子並びに温度補償回路５００に印加されることが停止されることにより、オフ状態に切り換わる。

ところで、本実施の形態の場合、携帯電話機に搭載される電子部品のうち、測位を実行する際に使用される、例えばパワーアンプ１０００などの熱を発生する電子部品は、ＣＰＵ８００から与えられる間欠信号ＳＩ（図２（ａ））に基づいて動作することにより、携帯電話機が動作状態に遷移するタイミング（時点ｔ２０）で、オン状態になって起動し、その後、携帯電話機が待機状態に遷移するタイミング（時点ｔ４０）で、オフ状態になる。

すなわち、発振器２００が、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔ（図２（ｃ））を出力している状態において、発振器２００の近傍に配置されたパワーアンプ１０００が起動することにより熱を発生すると、発振器２００の周囲の温度が、急激に変化し上昇する。

ところで、発振器２００は、水晶振動子Ｘ１００と、温度センサを有する温度補償回路５００が形成されたＩＣチップ３００とによって構成され、水晶振動子Ｘ１００及びＩＣチップ３００は、これらを搭載する基板や容器の形状に応じて、所定の距離だけ離間するようにして配置される。

このため、水晶振動子Ｘ１００及びＩＣチップ３００には、パワーアンプ１０００から発せられた熱が、それぞれ異なるタイミングで到達する。このようにして、パワーアンプ１０００の起動直後に発生する急激な温度変化は、水晶振動子Ｘ１００の周囲と、ＩＣチップ３００の周囲との間に温度差が発生することを引き起こす。その後、水晶振動子Ｘ１００の周囲と、ＩＣチップ３００の周囲との間に発生した温度差がなくなるまでには、一定の時間を要する。

従って、パワーアンプ１０００の起動直後であって、水晶振動子Ｘ１００の周囲と、ＩＣチップ３００の周囲との間に温度差が発生している間には（時点ｔ２０〜ｔ３０）、ＩＣチップ３００の内部に形成された温度補償回路５００は、水晶振動子Ｘ１００の周囲の温度を正しく測定することができない。

これにより、温度補償回路５００が、水晶振動子Ｘ１００の周波数温度特性を補償することができず、発振器２００から出力される出力信号Ｆｏｕｔ（図２（ｃ））の発振周波数が変動するいわゆる周波数ドリフトＤが発生する。

本実施の形態の場合、かかる周波数ドリフトＤの発生を抑制し、出力信号Ｆｏｕｔ（図２（ｃ））の発振周波数を維持することを目的として、補正電圧生成回路１１００が設けられている。

補正電圧生成回路１１００は、ＣＰＵ８００から与えられた間欠信号ＳＩ（図２（ａ））の信号レベルを調整した後に波形整形を行うことにより、温度補償回路５００によって生成された補償電圧を補正するための補正電圧ＶＣ（図２（ｂ））を生成するための回路であり、当該生成された補正電圧ＶＣ（図２（ｂ））を発振器２００の加算回路６００に出力する。

加算回路６００は、温度補償回路５００によって生成された補償電圧に、この補正電圧ＶＣ（図２（ｂ））を加算することにより、補償電圧を補正する。そして、加算回路６００は、この補正された補償電圧を可変コンデンサＣ１００及びＣ２００に印加し、これら可変コンデンサＣ１００及びＣ２００の容量を変化させることにより、一定の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔ（図２（ｃ））を出力することを維持する。

このように、間欠信号ＳＩ（図２（ａ））が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに変化したタイミング（時点ｔ２０）、すなわち携帯電話機が動作状態に遷移し、パワーアンプが起動したタイミングから、水晶振動子Ｘ１００の周囲と、ＩＣチップ３００の周囲との間に温度差が発生している時間Ｔの間（時点ｔ２０〜ｔ３０）には、補正された補償電圧が、可変コンデンサＣ１００及びＣ２００に印加される。

ここで、補正電圧生成回路１１００は、ＣＰＵ８００から与えられた間欠信号ＳＩ（図２（ａ））の信号レベルを調整するレベル調整部としての反転増幅器１２００と、信号レベルが調整された間欠信号ＳＩ（図２（ａ））に対して波形整形を行うことにより、補正電圧ＶＣを生成する波形整形部としての積分器１３００とを有する。

反転増幅器１２００を形成する回路素子のうち、抵抗Ｒ２００の一端は、ＣＰＵ８００に接続され、抵抗Ｒ２００の他端は、抵抗Ｒ３００の一端に接続されると共に、オペアンプＡＭＰ１００の反転入力端子に接続されている。

抵抗Ｒ３００の他端は、オペアンプＡＭＰ１００の出力端子に接続されると共に、積分器１３００に接続されている。また、オペアンプＡＭＰ１００の非反転入力端子は、グランドＧＮＤに接続されている。

すなわち、反転増幅器１２００は、入力側と出力側との間に直列接続された抵抗Ｒ２００及びＲ３００（すなわち、第１及び第２のレベル調整用抵抗素子）と、反転入力端子が、抵抗Ｒ２００及びＲ３００の接続点に接続され、非反転入力端子がグランドに接続され、出力端子が、出力側に接続されたオペアンプＡＭＰ１００とを有する。

なお、この場合、間欠信号ＳＩ（図２（ａ））の信号レベルを調整するための回路としては、反転増幅器１２００ではなく、例えば分圧器など、他の種々の信号処理回路を適用することができる。

また、積分器１３００を形成する回路素子のうち、抵抗Ｒ４００の一端は、反転増幅器１２００に接続され、抵抗Ｒ４００の他端は、コンデンサＣ３００の一端に接続されると共に、オペアンプＡＭＰ２００の反転入力端子に接続されている。

コンデンサＣ３００の他端は、オペアンプＡＭＰ２００の出力端子に接続されると共に、発振器２００の加算回路６００に接続されている。また、オペアンプＡＭＰ２００の非反転入力端子は、グランドＧＮＤに接続されている。

すなわち、積分器１３００は、一端が入力側に接続された抵抗Ｒ４００（すなわち、波形整形用抵抗素子）と、一端が抵抗Ｒ４００の他端に接続され、他端が出力側に接続されたコンデンサＣ３００と、反転入力端子が、抵抗Ｒ４００及びコンデンサＣ３００の接続点に接続され、非反転入力端子がグランドに接続され、出力端子が、出力側に接続されたオペアンプＡＭＰ２００とを有する。

この積分器１３００は、例えば、基準電圧Ｖｂからピーク電圧Ｖｐに変化する場合には急峻に変化し、ピーク電圧Ｖｐから基準電圧Ｖｂに変化する場合には、基準電圧Ｖｂからピーク電圧Ｖｐに変化する場合と比較して、緩やかに変化する補正電圧ＶＣ（図２（ｂ））を生成する。

なお、この場合、波形整形を行うための回路としては、積分器１３００ではなく、例えばローパスフィルタなど、他の種々の信号処理回路を適用することができる。

因みに、反転増幅器１２００を形成する抵抗Ｒ２００及びＲ３００の各抵抗値と、積分器１３００を形成する抵抗Ｒ４００の抵抗値及びコンデンサＣ３００の容量値とは、間欠信号が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに変化するタイミングから、時間Ｔが経過するまで、出力信号Ｆｏｕｔの発振周波数を一定に維持する程度の補正電圧ＶＣ（図２（ｂ））を生成するように選定されている。

このように、かかる発振器２００は、電源電圧生成回路９００から電源電圧Ｖｄｄの供給が開始されたタイミング（時点ｔ１０）で、オン状態になると、インバータＩＮＶ１００及びＩＮＶ２００並びに温度補償回路５００が動作状態となって、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔ（図２（ｃ））を出力する。

この場合、温度補償回路５００によって生成された補償電圧が、可変コンデンサＣ１００及びＣ２００に印加され、温度補償が行われる。

この状態において、間欠信号ＳＩ（図２（ａ））が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに変化すると（時点ｔ２０）、加算回路６００には、補正電圧生成回路１１００から補正電圧ＶＣ（図２（ｂ））が与えられ、加算回路６００は、温度補償回路５００によって生成された補償電圧と、補正電圧生成回路１１００によって生成された補正電圧ＶＣ（図２（ｂ））とを加算することにより、補償電圧を補正する。

そして、加算回路６００は、補正された補償電圧を、時間Ｔの間（時点ｔ２０〜ｔ３０）、可変コンデンサＣ１００及びＣ２００に印加し、これら可変コンデンサＣ１００及びＣ２００の容量を変化させることにより、一定の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔ（図２（ｃ））を出力することを維持する。

その後、時間Ｔが経過し、水晶振動子Ｘ１００の周囲と、ＩＣチップ２００の周囲との間に発生した温度差がなくなるタイミング（時点ｔ３０）で、加算回路６００には、補正電圧生成回路１１００から補正電圧ＶＣ（図２（ｂ））が与えられなくなる。これにより、温度補償回路５００によって生成された補償電圧が、可変コンデンサＣ１００及びＣ２００に印加される。

この状態において、発振器２００は、携帯電話機が待機状態に遷移するタイミング（時点ｔ４０）で、オフ状態に切り換えられ、これ以降、上述の動作を順次繰り返す。

このように本実施の形態によれば、発振装置１００の周囲の温度が急激に変化しても、出力信号Ｆｏｕｔの発振周波数が変動することを抑制することができ、従って一定の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを出力し続けることができる。

これにより、かかる発振装置１００を携帯電話機に搭載すれば、測位ミスや、測位時間の遅延が発生することを防止することができ、従って正確な測位を行うことができる。

なお、上述の実施の形態は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、水晶振動子Ｘ１００及び可変コンデンサＣ２００の接続点と、水晶振動子Ｘ１００の他端との間に、抵抗を接続しても良い。また、水晶振動子Ｘ１００の他端、可変コンデンサＣ２００の一端、抵抗Ｒ１００の他端、インバータＩＮＶ１００の出力端子を接続するための接続線のうち、当該接続線及び水晶振動子Ｘ１００の接続点と、当該接続線及び抵抗Ｒ１００の接続点との間に、抵抗を接続しても良い。

また、上述の実施の形態においては、電源電圧生成回路９００及び補正電圧生成回路１１００を、ＣＰＵ８００と発振器２００との間に接続した場合について述べたが、電源電圧生成回路９００及び補正電圧生成回路１１００を、ＣＰＵ８００の内部に設けるようにしても良い。

また、上述の実施の形態においては、携帯電話機に発振装置１００を搭載する場合について述べたが、例えばＧＰＳ機能を有するナビゲーション装置など、他の種々の電子機器に発振装置１００を搭載するようにしても良い。

また、上述の実施の形態においては、温度補償回路５００から出力された補償電圧に、積分器１３００から出力された補正電圧ＶＣ（図２（ｂ））を加算することにより、補償電圧を補正し、当該補正された補償電圧を可変コンデンサＣ１００及びＣ２００に印加する場合について述べたが、図１との対応部分に同一符号を付した図３に示すように、水晶振動子Ｘ１００とグランドＧＮＤとの間に、補償電圧印加用可変コンデンサＣ１０００及びＣ２０００並びに補正電圧印加用可変コンデンサＣ３０００及びＣ４０００を接続するようにしても良い。

すなわち、発振装置１４００の発振器１５００が有するＩＣチップ１６００内に形成された水晶発振回路１７００は、水晶振動子Ｘ１００に接続され、水晶振動子Ｘ１００とグランドＧＮＤとの間に接続された補償電圧印加用可変コンデンサＣ１０００及びＣ２０００（すなわち、第１の可変容量素子）並びに補正電圧印加用可変コンデンサＣ３０００及びＣ４０００（すなわち、第２の可変容量素子）を有し、所望の発振周波数を有する出力信号Ｆｏｕｔを生成し出力する。

この場合、温度補償回路５００は、補償電圧印加用可変コンデンサＣ１０００及びＣ２０００の容量を変化させるための補償電圧を生成し、当該生成された補償電圧を補償電圧印加用可変コンデンサＣ１０００及びＣ２０００に印加する。また、積分器１３００は、信号レベルが調整された間欠信号ＳＩ（図２（ａ））に対して波形整形を行うことにより、補正電圧ＶＣ（図２（ｂ））を生成し、当該生成された補正電圧ＶＣ（図２（ｂ））を補正電圧印加用可変コンデンサＣ３０００及びＣ４０００に印加する。

１０、２００、１５００発振器
２０、３００、１６００ＩＣチップ
３０、４００、１７００水晶発振回路
４０、５００温度補償回路
１００、１４００発振装置
６００加算回路
８００ＣＰＵ
９００電源電圧生成回路
１０００パワーアンプ
１１００補正電圧生成回路
１２００反転増幅器
１３００積分器
Ｘ１０、Ｘ１００水晶振動子
Ｒ１０、Ｒ１００〜Ｒ４００抵抗
Ｃ１０、Ｃ２０、Ｃ１００、Ｃ２００、Ｃ１０００〜Ｃ４０００可変コンデンサ
Ｃ３００コンデンサ
ＩＮＶ１０、ＩＮＶ２０、ＩＮＶ１００、ＩＮＶ２００インバータ
ＡＭＰ１００、ＡＭＰ２００オペアンプ

Claims

圧電素子と、
前記圧電素子に接続され、前記圧電素子とグランドとの間に接続された可変容量素子を有し、所望の発振周波数を有する出力信号を生成し出力する発振部と、
前記可変容量素子の容量を変化させるための補償電圧を生成する温度補償部と、
第１の電位から前記第１の電位より高い第２の電位への変化と、前記第２の電位から前記第１の電位への変化とを、それぞれ所定のタイミングで順次繰り返すことにより生成された制御信号が与えられると、前記制御信号の信号レベルを調整するレベル調整部と、
前記信号レベルが調整された前記制御信号に対して波形整形を行うことにより、補正電圧を生成する波形整形部と、
前記温度補償部から出力された前記補償電圧に、前記波形整形部から出力された前記補正電圧を加算することにより、前記補償電圧を補正し、当該補正された前記補償電圧を前記可変容量素子に印加する加算部と
を備えることを特徴とする発振装置。
圧電素子と、
前記圧電素子に接続され、前記圧電素子とグランドとの間に接続された第１及び第２の可変容量素子を有し、所望の発振周波数を有する出力信号を生成し出力する発振部と、
前記第１の可変容量素子の容量を変化させるための補償電圧を生成し、当該生成された前記補償電圧を前記第１の可変容量素子に印加する温度補償部と、
第１の電位から前記第１の電位より高い第２の電位への変化と、前記第２の電位から前記第１の電位への変化とを、それぞれ所定のタイミングで順次繰り返すことにより生成された制御信号が与えられると、前記制御信号の信号レベルを調整するレベル調整部と、
前記信号レベルが調整された前記制御信号に対して波形整形を行うことにより、補正電圧を生成し、当該生成された前記補正電圧を前記第２の可変容量素子に印加する波形整形部と
を備えることを特徴とする発振装置。
前記レベル調整部は、
入力側と出力側との間に直列接続された第１及び第２のレベル調整用抵抗素子と、
反転入力端子が、前記第１及び第２のレベル調整用抵抗素子の接続点に接続され、非反転入力端子がグランドに接続され、出力端子が、前記出力側に接続されたオペアンプと
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の発振装置。
前記波形整形部は、
一端が入力側に接続された波形整形用抵抗素子と、
一端が前記波形整形用抵抗素子の他端に接続され、他端が出力側に接続された容量素子と、
反転入力端子が、前記波形整形用抵抗素子及び前記容量素子の接続点に接続され、非反転入力端子がグランドに接続され、出力端子が、前記出力側に接続されたオペアンプと
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の発振装置。