JP2011097513A

JP2011097513A - 圧電発振器の温度補償方法、圧電発振器

Info

Publication number: JP2011097513A
Application number: JP2009251890A
Authority: JP
Inventors: Kensaku Isohata; 健作磯畑; Hideyuki Sugano; 英幸菅野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】圧電発振器の温度補償方法、及び圧電発振器を提供する。
【解決手段】周囲温度の上昇時に第１の周波数温度情報７４を下降時に第２の周波数温度情報７６をそれぞれ選択可能とし、周囲温度の情報と前記第１の周波数温度情報７４または前記第２の周波数温度情報７６を用いて温度補償量８０を算出可能な温度補償回路４０に発振信号と前記周波数温度情報を出力する圧電発振器１０の温度補償方法であって、圧電振動子１２の周囲温度を上昇させた場合の温度と前記圧電振動子１２の発振周波数との関係から前記第１の周波数温度情報７４を生成し、前記周囲温度を下降させた場合の温度と前記発振周波数との関係から前記第２の周波数温度情報７６を生成し、前記温度補償回路４０に、前記第１の周波数温度情報７４及び前記第２の周波数温度情報７６を出力することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＧＰＳ（ＧｒｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）衛星からの測位信号に基づいて位置計測を行う圧電発振器の温度補償に係り、特に温度補償機能を外部に委ねる圧電発振器であるＴＳＸＯ（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｅｎｓｏｒＸｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）に搭載され、外部の温度補償回路に供される圧電発振器の温度補償に関する。

ＧＰＳ機能を備えた携帯電話機等の受信装置、及びＧＰＳ受信機能を備えた携帯電話器等は、複数のＧＰＳ衛星から送信される測位信号を復調・解析して現在位置を測定するものである。これらの受信装置に使用される基準発振器としては、温度による周波数変化の小さい温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯ（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＸｔａｌＯｓｃｉｌａｌａｔｏｒ）が、広く使用されている。その理由は、受信装置に内蔵された発振器の周波数精度が高いほど、ＧＰＳ衛星から送信される測位信号を捕捉するためのサーチ範囲を狭めることができ、結果的にサーチ時間を短縮して、すなわちＧＰＳ衛星の測位信号を捕捉する時間を短縮して、短時間で測位を行うことができるからである。

一方、上述の受信装置等は装置の電源投入時等の立ち上げ時において、装置全体で温度が短時間に上昇したり、携帯電話等においては屋外から屋内、屋内から屋外に移動したときに温度が急激に変動するため、発振器内での温度が安定するまで温度補償が不安定になる問題があった。この問題を解決するため、ユーザー側で温度変化に対して高速で応答できる温度補償回路を独自に構築し、発振器側から発振器に搭載された圧電振動子の温度情報を取得して、これにより温度補償を適切に行なう要請がなされている。よって、これに対応するため、発振回路側として温度補償回路を不要とするＴＳＸＯが適用され、ＴＳＸＯは、搭載された圧電振動子の周囲温度をユーザー側に出力する温度センサーと、搭載された圧電振動子の周波数温度情報（ある環境温度における温度センサー電圧及び発振周波数、または温度係数）を格納し、ユーザー側に周波数温度情報を出力する記憶回路を搭載している（特許文献１参照）。

厚みすべり振動を利用した水晶振動子を使用する場合、発振器から出力される発振信号の周波数は、正の３次曲線を描く温度特性を有するが、上述のＴＳＸＯを搭載しユーザー側でＴＳＸＯに接続した温度補償回路を有するＧＰＳシステム等においては、温度センサーから得た温度情報と、記憶回路から得た周波数温度情報をもとに、どの温度においても周波数が一定となるように温度補償回路において温度補償量を算出して周波数補正を掛けている。

ここで、記憶回路に格納している周波数温度情報は製造検査工程時に取得したものであるため、製造時のスループットの観点から、温度上昇時、または温度下降時のいずれか一方の温度変化した際の周波数温度情報を取得し、記憶回路に格納するのが一般的である。

特開２００３−３２４３１８号公報

ところで、水晶振動子の周波数温度特性は、ヒステリシス特性を有している。ヒステリシス特性を有するとは、温度上昇時と下降時において発振周波数の温度特性が異なることを意味する。この原因は、温度変化より遅い水晶振動子の歪み応力の緩和や、発振器中の支持構造・接着剤・溶着合金・電極等の熱歪変化によるもので、水晶振動子を小型化するほど顕著に現れる。

ところで、上述のＧＰＳ機能を搭載した携帯電話端末などの高精度の電子機器の分野においては、周波数偏差（Δｆ／ｆ_０）の許容範囲が非常に狭く、例えば、−３０℃〜８５℃の温度範囲では周波数偏差（Δｆ／ｆ_０）は０．５ｐｐｍ以内であることが要求される。

そのため、従来のように、温度上昇時、または温度下降時のどちらか一方に温度変化した際の周波数温度情報を取得して、記憶回路に格納する方法では、一方向の温度情報しか保存されていないため、周波数温度情報を取得する際と逆方向に温度が変化した場合、システムとして周波数補正をかけてもヒステリシス特性に起因する発振周波数の差分についてはそのまま補正誤差として残ることになる。したがって、これが原因となって、サーチ時間が長くなり、結果的に測位誤差が生じたり、ＧＰＳ衛星との同調が不調となる虞がある、といった問題があった。

そこで本発明は、上記問題点に着目し、圧電振動子の発振周波数のヒステリシス特性の影響を小さくして、安定した発振周波数で発振可能な圧電発振器の温度補償方法、圧電発振器を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］周囲温度の上昇時に第１の周波数温度情報を下降時に第２の周波数温度情報をそれぞれ選択可能とし、周囲温度の情報と、前記第１の周波数温度情報または前記第２の周波数温度情報と、を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に発振信号と前記周波数温度情報を出力する圧電発振器の温度補償方法であって、圧電振動子の周囲温度を上昇させた場合の温度と前記圧電振動子の発振周波数との関係から前記第１の周波数温度情報を生成し、前記圧電振動子の周囲温度を下降させた場合の温度と前記発振周波数との関係から前記第２の周波数温度情報を生成し、前記温度補償回路に、前記第１の周波数温度情報及び前記第２の周波数温度情報を出力することを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。

上記方法により、温度補償回路においては温度上昇時には圧電振動子の発振周波数の温度上昇時の温度特性を示す第１の周波数温度情報に基づいて温度補償を行い、温度下降時には圧電振動子の発振周波数の温度下降時の温度特性を示す第２の周波数温度情報に基づいて温度補償を行うことができる。したがって、圧電振動子の発振周波数の温度変化に対するヒステリシス特性に対応した温度補償を行うことができる。

［適用例２］前記周囲温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段を前記圧電振動子に隣接して配設し、前記第１、第２の周波数温度情報は、前記検出電圧に関連付けられた情報として算出し、前記周囲温度の情報と、前記第１の周波数温度情報または前記第２の周波数温度情報と、を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に前記発振信号を出力し、前記温度検出手段から前記温度補償回路に前記検出電圧を出力することを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器の温度補償方法。

上記方法により、温度検出手段は圧電振動子の周囲温度を温度誤差を抑制して測定することができるので、温度誤差を抑制した第１の周波数温度情報、第２の周波数温度情報を生成することができる。さらに圧電振動子の周囲温度をリアルタイムでかつ高精度に測定できるので、温度補償回路における補正誤差を抑制して、温度補償を高精度に行なうことができる。

［適用例３］前記周波数温度情報は、所定の温度間隔で測定された複数の温度情報と、前記温度情報に対応する周波数の情報または前記温度情報に対応する基準周波数からの周波数偏差の情報と、により生成することを特徴とする適用例１または２に記載の圧電発振器の温度補償方法。

これにより、圧電発振器側で温度係数の演算が不要となるため圧電発振器形成時の作業負担を軽減してコストを抑制することができる。この場合、ユーザー側で周波数温度情報のプロットに重なるべき級数の近似式の温度係数を演算して温度補償量を算出することになるが、ユーザー側で独自に正確な温度係数を演算することができる。

［適用例４］前記周波数温度情報は、所定の温度間隔で測定された複数の温度情報と、前記温度情報に対応する周波数の情報または前記温度情報に対応する基準周波数からの周波数偏差の情報と、の関係を、べき級数に展開した近似式から抽出される温度係数により生成することを特徴とする適用例１または２に記載の圧電発振器の温度補償方法。

これにより、温度補償回路においては温度係数を算出するための演算が不要となるため、ユーザー側の負担を軽減して圧電発振器を搭載したシステムの構築を容易に行うことができる。

［適用例５］前記第１の周波数温度情報は、前記第２の周波数温度情報と前記周囲温度を基準温度領域に上昇させて測定した温度と周波数の情報と、を用いて近似的に算出することを特徴とする適用例１乃至４のいずれか１例に記載の圧電発振器の温度補償方法。

第１の周波数温度情報と第２の周波数温度情報との差分をとると基準温度領域において差分が最も大きくなり、基準温度から離れるほど小さくなる。よって第１の周波数温度情報は、第２の周波数温度情報と周囲温度を基準温度領域に上昇させて測定した温度と周波数とを用いて近似的に算出することが可能である。これにより温度上昇時は基準温度領域のみ測定すればよく、基準温度より高い高温領域まで温度を上昇させる工程が不要となる。したがって第１の周波数温度情報の取得時間を短縮することができるため、作業負担を削減してコストを抑制することができる。

［適用例６］前記第２の周波数温度情報は、前記第１の周波数温度情報と前記周囲温度を基準温度領域に下降させて測定した温度と周波数の情報と、を用いて近似的に算出することを特徴とする適用例１乃至４のいずれか１例に記載の圧電発振器の温度補償方法。

適用例５と同様の理由により、第２の周波数温度情報は、第１の周波数温度情報と周囲温度を基準温度領域に上昇させて測定した温度と周波数とを用いて近似的に算出することが可能である。これにより温度下降時は基準温度領域を測定すればよく、基準温度より低い低温領域を測定する工程が不要となる。したがって第２の周波数温度情報の取得時間を短縮することができるため、作業負担を削減してコストを抑制することができる。

［適用例７］圧電振動子と、周囲温度の上昇時に第１の周波数温度情報を選択可能とし下降時に第２の周波数温度情報を選択可能とし、周囲温度の情報と、前記第１の周波数温度情報または前記第２の周波数温度情報と、を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に発振信号を出力する発振回路と、前記圧電振動子の周囲温度を上昇させた場合の温度と発振周波数との関係から生成した前記第１の周波数温度情報と、前記周囲温度を下降させた場合の温度と発振周波数との関係から生成した前記第２の周波数温度情報と、を格納し、前記第１の周波数温度情報及び前記第２の周波数温度情報を前記温度補償回路に出力する記憶回路と、を有することを特徴とする圧電発振器。

上記構成により、温度補償回路においては温度上昇時には圧電振動子の発振周波数の温度上昇時の温度特性を示す第１の周波数温度情報に基づいて温度補償を行い、温度下降時には圧電振動子の発振周波数の温度下降時の温度特性を示す第２の周波数温度情報に基づいて温度補償を行うことができる。したがって、圧電振動子の発振周波数の温度変化に対するヒステリシス特性に対応した温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。

［適用例８］前記周囲温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段が前記圧電振動子に隣接して設けられるとともに、前記第１、第２の周波数温度情報は、前記検出電圧に関連付けられた情報として前記記憶回路に格納され、前記発振回路は、前記周囲温度と前記第１の周波数温度情報または第２の周波数温度情報を用いて温度補償量を算出する温度補償回路に発振信号を出力し、前記温度検出手段は、前記温度補償回路に前記検出電圧を出力することを特徴とする適用例７に記載の圧電発振器。

上記方法により、温度検出手段は圧電振動子の周囲温度を温度誤差を抑制して測定することができるので、温度誤差を抑制した第１の周波数温度情報、第２の周波数温度情報を生成することができる。さらに圧電振動子の周囲温度をリアルタイムでかつ高精度に測定できるので、温度補償回路における補正誤差を抑制して、温度補償を高精度に行なうことが可能な圧電発振器となる。

［適用例９］前記周波数温度情報は、所定の温度間隔で測定された複数の温度情報と、前記温度情報に対応する周波数の情報または前記温度情報に対応する基準周波数からの周波数偏差の情報により生成されたものであることを特徴とする適用例７または８に記載の圧電発振器。

［適用例１０］前記周波数温度情報は、所定の温度間隔で測定された複数の温度情報と、前記温度情報に対応する周波数の情報または前記温度情報に対応する基準周波数からの周波数偏差の情報との関係を、べき級数に展開した近似式から抽出される温度係数により生成されたものであることを特徴とする適用例７または８に記載の圧電発振器。

本実施形態に係る圧電発振器の模式図である。本実施形態に係る温度補償回路を構成する判定回路の模式図である。本実施形態の圧電発振器と測定器との接続図である。本実施形態の圧電振動子の発振周波数のヒステリシス特性を示す図である。温度上昇時、及び温度下降時にそれぞれ測定された温度係数を用いて温度補償を行った場合の周波数偏差を示す図である。本実施形態に係る温度係数を用いて温度補償を行った場合の周波数偏差を示す図である。本実施形態の第２の周波数温度情報の近似的な算出方法を示す図である。記憶回路に格納する周波数温度情報の容量を比較する表である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

図１に第１実施形態に係る圧電発振器を示す。本実施形態に係る圧電発振器１０は、圧電振動子１２と、周囲温度の上昇時に第１の周波数温度情報７４を選択可能とし下降時に第２の周波数温度情報７６を選択可能とし、周囲温度の情報と、前記第１の周波数温度情報７４または前記第２の周波数温度情報７６と、を用いて温度補償量８０を算出可能な温度補償回路４０に発振信号５８を出力する発振回路１４と、前記圧電振動子１２の周囲温度を上昇させた場合の温度と発振周波数との関係から生成した前記第１の周波数温度情報７６と、前記周囲温度を下降させた場合の温度と発振周波数との関係から生成した前記第２の周波数温度情報７６と、を格納し、前記第１の周波数温度情報７４及び前記第２の周波数温度情報７６を前記温度補償回路４０に出力する記憶回路２０と、を有するものである。

したがって上記構成を用いた圧電発振器１０の温度補償方法は、周囲温度の上昇時に第１の周波数温度情報７４を下降時に第２の周波数温度情報７６をそれぞれ選択可能とし、周囲温度の情報と、前記第１の周波数温度情報７４または前記第２の周波数温度情報７６と、を用いて温度補償量８０を算出可能な温度補償回路４０に発振信号５８と前記周波数温度情報を出力する圧電発振器１０の温度補償方法であって、圧電振動子１２の周囲温度を上昇させた場合の温度と前記圧電振動子の発振周波数との関係から前記第１の周波数温度情報７４を生成し、前記圧電振動子１２の周囲温度を下降させた場合の温度と前記発振周波数との関係から前記第２の周波数温度情報７６を生成し、前記温度補償回路４０に、前記第１の周波数温度情報７４及び前記第２の周波数温度情報７６を出力するものである。

本実施形態の圧電発振器１０は、半導体基板（不図示）上にパターニングにより、発振回路１４、温度検出手段である温度センサー１６、バッファー１８、記憶回路２０、シリアルインターフェース回路２２、電源端子３６、グランド端子３８等の各端子が形成され、発振回路１４と圧電振動子１２が接続された構造を有している。

さらに図１に示すように、圧電発振器１０の接続対象となる温度補償回路４０は、周波数補正回路４２、ＣＰＵ４４、メモリ４６、Ａ／Ｄ変換器４８、判定回路４９を有する。また第１の周波数温度情報７４、第２の周波数温度情報７６を算出する際には図２に示すように、圧電発振器１０は測定器５０に接続され、測定器５０は、周波数カウンタ５２、ＰＣ５４、電圧マルチメータ５６を有する。

圧電振動子１２は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料をＡＴカットすることにより形成され、発振回路１４から交流電圧を受けて、厚みすべり振動により所定の共振周波数で発振することができる。このＡＴカットによる厚みすべり振動を用いた圧電振動子の共振周波数は、基準温度（２５℃）を中心として正の３次曲線となる温度特性を有している。

発振回路１４は、圧電振動子１２を発振源とする例えばコルピッツ型の発振回路であり、発振周波数出力端子２４を介して温度補償回路４０、または測定器５０に発振信号５８を出力する。

温度センサー１６は、ダイオード構造を有しており、順方向電流を流し、温度によって変化する検出電圧６６をバッファー１８を介して温度センサー電圧出力端子３４から温度補償回路４０または測定器５０に出力するものである。ここで検出電圧６６は温度上昇とともに１次関数的に減少し、出力される検出電圧６６は測定される温度に対応したものとなっている。なお、温度センサー１６は圧電振動子１２に隣接して配置することが望ましい、これにより圧電振動子１２の周囲温度を測定誤差を抑制して測定することができ、後述の第１、第２の周波数温度情報７４、７６において温度と周波数、若しくは温度と基準周波数からの周波数偏差との対応を高精度に行なうことができる。

シリアルインターフェース回路２２は、外部からの指令を受けてシリアルデータ化して入力された第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６を記憶回路２０に格納したり、温度センサー１６から出力される検出電圧６６、記憶回路２０に格納された第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６をシリアルデータ化して外部に出力するものである。シリアルインターフェース回路２２は記憶回路２０、温度センサー１６に接続されており、データ入出力端子２６、第１制御クロック入力端子２８、第２制御クロック入力端子３０、第３制御クロック入力端子３２を有している。

第１制御クロック入力端子２８に第１の制御クロック６０を入力すると、データ入出力端子２６に入力されるシリアル化された第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６を、第１の制御クロック６０をトリガとして（第１の制御クロック６０に同期して）記憶回路２０に格納する（書き込む）ことができる。第２制御クロック入力端子３０に第２の制御クロック６２を入力すると、記憶回路２０に格納された第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６を、データ入出力端子２６を介して第２の制御クロック６２をトリガとしてシリアル化して出力することができる。さらに第３制御クロック入力端子３２に第３の制御クロック６４を入力すると、第３の制御クロック６４をトリガとして温度センサー１６がアナログの検出電圧６６を出力することができる。

記憶回路２０は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成され、シリアルインターフェース回路２２を介して第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６が格納され（書き込まれ）、または出力することができる。第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６は、それぞれ有限個のデータにより構成されているが、それぞれ測定器５０中のＰＣ５４、及び温度補償回路４０中のＣＰＵ４４が共通に認識できるアドレスが設けられている。

第１の周波数温度情報７４、第２の周波数温度情報７６は、それぞれ上位ビットに第１のアドレスデータ７４ａ、第２のアドレスデータ７６ａを有し、下位ビットにはそれぞれ第１の周波数温度データ７４ｂ、第２の周波数温度データ７６ｂを有する。

第１のアドレスデータ７４ａ、第２のアドレスデータ７６ａについて、その最上位ビットを、例えば第１のアドレスデータ７４ａの場合は０、第２のアドレスデータ７６ａの場合は１と設定し、第１の周波数温度情報７４と第２の周波数温度情報７６を測定器５０及び温度補償回路４０において互いに識別できるように設計されている。

第１の周波数温度データ７４ｂ、第２の周波数温度データ７６ｂとしては後述の温度係数とオフセット係数との組み合わせ、または圧電振動子１２の使用温度範囲から任意に選択した複数の温度情報と、前記複数の温度情報のそれぞれに対応する周波数の情報、若しくは前記複数の温度情報に対応する基準周波数からの周波数偏差の情報との組み合わせを用いることができる。このうち、複数の温度情報と、前記複数の温度情報中の各温度情報に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報との組み合わせは、発振周波数の絶対値を用いた場合より情報の桁数を小さくすることができるので、周波数温度情報の容量が最も小さくなる。また周波数温度情報として温度係数を格納する場合は、温度情報そのものを格納する必要はないので周波数温度情報の容量を小さくすることができる。

第１の周波数温度データ７４ｂ、第２の周波数温度データ７６ｂとして、上述の複数の温度情報と、各温度情報に対応した周波数の情報との組み合わせとした場合には、基準温度の情報と基準温度における周波数の情報を取得するとともに、その組み合わせについて、ＰＣ５４及びＣＰＵ４４が他の情報と識別できるアドレスデータを付す必要がある。

図３に圧電発振器１０と測定器５０との接続図を示す。測定器５０は、発振回路１４に搭載された圧電振動子１２の発振周波数の温度特性から温度補償回路４０で用いられる第１の周波数温度情報７４（第１の周波数温度データ７４ｂ）、第２の周波数温度情報７６（第１の周波数温度データ７６ｂ）をそれぞれ算出して記憶回路２０に書き込むものであり、周波数カウンタ５２、ＰＣ５４、電圧マルチメータ５６により構成される。周波数カウンタ５２は、発振回路１４に接続され、所定時間間隔ごとに発振回路１４から出力される発振信号５８の周波数を測定してＰＣ５４に出力することができる。電圧マルチメータ５６は、温度センサー１６からの検出電圧６６をデジタルデータに変換してＰＣ５４に出力することができる。

ＰＣ５４は、キー操作等により周波数カウンタ５２や電圧マルチメータ５６を起動可能であるとともに、第３制御クロック入力端子３２に第３の制御クロック６４を入力して常時温度センサー１６から検出電圧６６（周囲温度の情報）を出力させている。またＰＣ５４は、インストールされたプログラムに従って所定の温度ごとに周波数の情報を周波数カウンタ５２から入力し、検出電圧６６（周囲温度の情報）と周波数の情報をＰＣ５４内の記憶領域（不図示）に格納する。

厚みすべり振動を用いた圧電振動子の共振周波数について、基準温度Ｔ_０における基準周波数をｆとすると、任意の温度Ｔにおける周波数温度情報Δｆ／ｆは近似的に以下のべき級数で表すことができる。

ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは周波数温度情報を決定する温度係数、Ｅは周波数温度情報のオフセットを決定するオフセット係数であり、温度係数に属するものである。そして温度補償回路４０においては数式１に示すような温度変化に対して連続的に変化する後述の第１の周波数温度曲線情報７０、及び第２の周波数温度曲線情報７２を算出する必要がある。

ところで、数式１においては変数が５つあるため、例えば、周波数温度情報として、測定された周囲温度の情報（検出電圧６６）と、周囲温度の情報に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報との組み合わせが少なくとも５つあれば、これらをそれぞれ数式１に代入して、連立５元１次方程式を解くことにより数式１における変数を全て算出し、周波数温度情報を算出することができる。しかし、圧電振動子はヒステリシス特性を有するため、上述の第１の周波数温度情報７４、第２の周波数温度情報７６を用いて温度補償を行う必要がある。

そこで、ＰＣ５４は、圧電振動子１２の周囲温度を、設定最低温度（−３０℃）から基準温度（＋２５℃）を挟んで設定最高温度（＋８５℃）に至るまで上昇させる際、及びその後設定最高温度から設定最低温度まで下降させた際にそれぞれプログラムにより所定の温度間隔で周波数を測定する。このとき、基準温度における周波数も測定する。

第１の周波数温度データ７４ｂ、第２の周波数温度データ７６ｂとして測定範囲中の複数の温度情報と、各温度情報に対応した周波数の絶対値または基準周波数（＋２５℃）からの周波数偏差の情報を用いる場合、設定最低温度から設定最高温度まで上昇させつつ所定の温度間隔で周波数の絶対値または周波数偏差を測定し、これにより得られるプロット群により第１の周波数温度データ７４ｂを生成する。その後設定最高温度から基準温度を挟んで低下させて設定最低温度に至るまで所定の温度間隔で周波数の絶対値または基準周波数からの周波数偏差を測定し、これによるプロット群により第２の周波数温度データ７６ｂを生成する。

また第１の周波数温度データ７４ｂ、第２の周波数温度データ７６ｂとして温度係数及び温度係数の一部であるオフセット係数を用いる場合、ＰＣ５４において、周波数の絶対値または基準周波数からの周波数偏差の情報からべき級数の近似式を求めて上述の２つプロット群にそれぞれフィットさせ、フィットして得られるべき級数の近似式の各項の温度係数とオフセット係数を抽出して、これらにより第１の周波数温度データ７４ｂ、第２の周波数温度データ７６ｂをそれぞれ生成する。

そして、第１の周波数温度データ７４ｂに上位ビットの第１のアドレスデータ７４ａを付加して第１の周波数温度情報７４を生成し、第２の周波数温度データ７６ｂに上位ビットの第２のアドレスデータ７６ａを付加して第２の周波数温度情報７６を生成する。

上述のようにＰＣ５４において第１の周波数温度情報７４、及び第２の周波数温度情報７６を構築したのち、ＰＣ５４は、第１制御クロック入力端子２８に第１の制御クロック６０を出力し、第１の制御クロック６０に同期させてシリアル化させた第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６をデータ入出力端子２６に出力し、シリアルインターフェース回路２２を介して記憶回路２０に第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６を格納する。

図１に示すように、温度補償回路４０は、圧電発振器１０とは分離した外部システムの一部である。温度補償回路４０は、ＰＣ５４から記憶回路２０に入力された第１の周波数温度情報７４を用いて温度変化に対して連続的に変化する第１の周波数温度曲線情報７０（図４参照）を算出し、または第２の周波数温度情報７６を用いて温度変化に対して連続的に変化する第２の周波数温度曲線情報７２（図４参照）を算出し、第１の周波数温度曲線情報７０または第２の周波数温度曲線情報７２と温度センサー１６から常時入力される検出電圧６６（周囲温度の情報）に基づいて温度補償量８０を算出するものであり、周波数補正回路４２、ＣＰＵ４４、メモリ４６、Ａ／Ｄ変換器４８、判定回路４９から構成される。

周波数補正回路４２は、ＣＰＵ４４から出力される温度補償量８０に対応して容量を可変させる回路であって、発振回路１４に接続されて発振信号５８が入力され、ＣＰＵ４４の制御のもと温度補償を行った発振信号６８を出力するものである。

図２に温度補償回路を構成する判定回路を示す。図２に示すように判定回路４９は、温度センサー電圧出力端子３４に接続され、温度センサー１６から出力される検出電圧６６を入力して、異なる時刻に取得された二つの検出電圧（検出電圧６６ａ、検出電圧６６ｂ）を比較して、温度の上昇及び下降を判断し、これに基づく判定信号をＣＰＵ４４に出力するものである。

判定回路４９は、温度センサー１６に接続されたＡ／Ｄ変換器４９ａ、Ａ／Ｄ変換器４９ａの出力側に接続された前段ラッチ回路４９ｂ、前段ラッチ回路４９ｂの出力側に接続された後段ラッチ回路４９ｃ、前段ラッチ回路４９ｂ及び後段ラッチ回路４９ｃの出力側に入力側を接続し判定信号を出力する比較器４９ｄと、を有する。

前段ラッチ回路４９ｂは、Ａ／Ｄ変換器４９ａからデジタル化された検出電圧６６ａが新たに入力されると後段ラッチ回路４９ｃに検出電圧６６ｂを出力するとともに、既に保持していた検出電圧６６ｂに上書きする形で検出電圧６６ａを保持し、さらに検出電圧６６ａを比較器４９ｄに出力する。後段ラッチ回路４９ｃは検出電圧６６ｂが入力されると、既に入力された検出電圧に上書きする形で検出電圧６６ｂを保持するとともに、検出電圧６６ｂを比較器４９ｄに出力する。比較器４９ｄは検出電圧６６ａと検出電圧６６ｂとの大小関係を比較し、検出電圧６６ａが検出電圧６６ｂより高い値の場合、すなわち周囲温度が上昇していると判断した場合はＬｏｗ（０）の判定信号を出力し、逆に高い場合、すなわち周囲温度が下降していると判断した場合はＨｉｇｈ（１）の判定信号を出力する。

このＬｏｗ（０）は第１の周波数温度情報７４の第１のアドレスデータ７４ａの最上位ビットに対応し、Ｈｉｇｈ（１）は第２の周波数温度情報７６の第２のアドレスデータ７６ａの最上位ビットに対応する。なお比較器４９ｄにおいては、検出電圧６６ａと検出電圧６６ｂの値が一致する場合は、直前まで出していた判定信号を引き続き出力するように構成されているものとする。

ＣＰＵ４４は、温度補償回路４０の中核をなすものであって、記憶回路２０から入力した第１の周波数温度情報７４から第１の周波数温度曲線情報７０（図４参照）を算出し、同様に記憶回路２０から入力した第２の周波数温度情報７６から第２の周波数温度曲線情報７２（図４参照）を算出する。ここでＣＰＵ４４は判定回路４９から出力された判定信号に基づいて第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６のいずれか一方を選択する。そして第１の周波数温度曲線情報７０及び第２の周波数温度曲線情報７２のいずれか一方と温度センサー１６から入力される検出電圧６６（周囲温度の情報）に基づいて温度補償量８０を算出して周波数補正回路４２に出力するものである。

ＣＰＵ４４は、第２制御クロック入力端子３０、第３制御クロック入力端子３２、温度センサー１６にＡ／Ｄ変換器４８を介して接続されている。さらに温度センサー１６に判定回路４９を介して接続されている。ＣＰＵ４４は、起動時に、プログラムにより第２制御クロック入力端子３０に第２の制御クロック６２を入力し、第２の制御クロック６２に同期して記憶回路２０内の第１の周波数温度情報７４と第２の周波数温度情報７６をシリアルインターフェース回路２２を介して出力させ、ＣＰＵ４４に付属するメモリ４６に格納する。

記憶回路２０に格納された第１の周波数温度情報７４と第２の周波数温度情報７６が圧電振動子１２の使用温度範囲の複数の温度情報と、前記複数の温度情報のそれぞれに対応した基準周波数からの周波数偏差の情報との組み合わせである場合、ＣＰＵ４４は、第１の周波数温度情報７４と数式１を用いて、数式１における温度係数と、オフセット係数を上述の方法により算出し、第２の周波数温度情報と数式１を用いて、数式１における温度係数とオフセット係数を算出する。そして第１の周波数温度情報７４に対応する温度係数、オフセット係数の組み合わせ、第２の周波数温度情報７６に対応する温度係数、オフセット係数の組み合わせにそれぞれ互いに識別可能なアドレスを付加した上で付属のメモリ４６に格納する構成を有するものとする。

また第１の周波数温度情報７４と第２の周波数温度情報７６が上述の複数の温度情報と各温度情報に対応した周波数（絶対値）の情報である場合は、ＣＰＵ４４は第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６中の基準温度の情報と基準温度で測定した周波数の情報のアドレスを識別可能とし、上述同様に第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６と数式１を用いて、第１の周波数温度情報７４に対応する温度係数とオフセット係数の組み合わせ、第２の周波数温度情報に対応した温度係数とオフセット係数との組み合わせにそれぞれ互いに識別可能なアドレスを付加した上で付属のメモリ４６に格納する構成を有するものとする。

ここで、第１の周波数温度情報７４から算出された温度係数とオフセット係数の組み合わせ（第１の周波数温度データ７４ｂに相当する）には、第１のアドレスデータ７４ａを付加し、第２の周波数温度情報７６から算出された温度係数とオフセット係数の組み合わせ（第２の周波数温度データ７６ｂに相当する）には、第２のアドレスデータ７６ａを付加する。

さらに記憶回路２０から入力された第１の周波数温度情報７４と第２の周波数温度情報７６が温度係数とオフセット係数であれば、ＣＰＵ４４は、そのまま付属のメモリ４６に格納する構成を有するものとする。

ＣＰＵ４４は、プログラムにより所定時間ごとに第３制御クロック入力端子３２に第３の制御クロック６４を入力し、第３の制御クロック６４をトリガとして温度センサー１６からの検出電圧６６（周囲温度の情報）をＡ／Ｄ変換器４８を介してデジタル化して入力し（サンプリングし）、付属のメモリ４６に格納する。同様に判定回路４９からの判定信号をメモリ４６に格納する。なお判定回路４９から出力される判定信号は第３の制御クロック６４をトリガとして出力される検出電圧６６に同期して出力されるため、ＣＰＵ４４における周囲温度の情報の読み込みと、周波数温度情報の選択は同時に行われる。

ＣＰＵ４４は、判定回路４９から出力される判定信号に基づき、判定信号がＬｏｗ（０）である場合は、最上位ビットがこれに一致する第１のアドレスデータ７４ａを有する温度係数とオフセット係数（第１の周波数温度データ７４ｂに相当する）をメモリ４６から読み出して第１の周波数温度曲線情報７０を算出する。そして判定信号がＨｉｇｈ（１）である場合は、最上位ビットがこれに一致する第２のアドレスデータ７６ａを有する温度係数とオフセット係数（第２の周波数温度データ７６ｂに相当する）をメモリ４６から読み出して第２の周波数温度曲線情報７２を算出する。

そしてＣＰＵ４４は、第１の周波数温度曲線情報７０または第２の周波数温度曲線情報７２と検出電圧６６から温度補償量８０を算出し、温度補償量８０を周波数補正回路４２に出力する。よってＣＰＵ４４は所定時間ごとに温度補償量８０を算出して周波数補正回路４２に出力する。これにより周波数補正回路４２からは所定時間ごとに温度補償が行われた発振信号６８が出力される。

次に、本実施形態に係る圧電発振器１０の作用効果について述べる。図４（ａ）に圧電振動子のヒステリシス特性、図４（ｂ）は図４（ａ）の部分拡大図を示す。図５（ａ）に温度上昇時の周波数温度情報に基づき温度補償を行った場合の温度補償回路から出力される発振信号の基準周波数からの周波数偏差（温度上昇時、温度下降時）、図５（ｂ）に温度上昇時の周波数温度情報に基づき温度補償を行った場合の温度補償回路から出力される発振信号の基準周波数からの周波数偏差（温度上昇時、温度下降時）を示す。図６は本実施形態の周波数温度情報に基づき温度補償を行った場合の温度補償回路から出力される発振信号の基準周波数からの周波数偏差を示す。

従来技術でも述べたように、圧電振動子には図４に示すように温度上昇時、温度下降時において同一の温度特性を有さずヒステリシス特性を有している。そこで、図４（ａ）、（ｂ）に示すように温度上昇時の温度特性により生成される第１の周波数温度情報７６を用いて第１の周波数温度曲線情報７０を算出し、これに基づいて温度補償を行うと、図５（ａ）に示すように、圧電発振器が実際に温度を上昇させたときの温度補償は良好に行われているが、逆に温度を下降させたときの温度補償は良好には行われず周波数偏差が０．５ｐｐｍを超えたものとなっている。

また図４（ａ）、（ｂ）に示すように、温度下降時の温度特性により生成される第２の周波数温度情報７６を用いて第２の周波数温度曲線情報７２を算出し、これに基づいて温度補償を行うと、図５（ｂ）に示すように、圧電振動子の温度を下降させたときの温度補償は良好に行われているが、逆に温度を上昇させたときの温度補償は良好には行われず周波数偏差が０．５ｐｐｍとなっている。本実施形態が想定するＧＰＳ機能を有する機器にこのような周波数偏差が生じると、従来技術で述べたように測位性能に悪影響を及ぼすことになる。

一方、本実施形態においては温度上昇時には第１の周波数温度情報７４を温度下降時には第２の周波数温度情報７６を用いて温度補償を行うため、図５に示すように、温度上昇時、温度下降時共に周波数偏差を０．１ｐｐｍ程度に抑えることができ、ヒステリシス特性を有する圧電振動子１２に対して良好な温度補償を行うことができることがわかる。

ところで、本実施形態に係る圧電振動子１２のヒステリシス特性は、基準温度近傍で最も顕著に現れ、基準温度から離れるほど小さくなり、設定最低温度（−３０℃）、設定最高温度（＋８５℃）においては殆ど検出されない。よって第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６のいずれか一方の測定範囲を限定して測定時間を短縮するとともに、第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６のいずれか一方を近似的に算出することができる。

図７に圧電振動子の発振周波数の温度上昇時の第１の周波数温度情報７４と、温度下降時の第２の周波数温度情報７６との差分を示す。図７（ａ）に示すように、圧電振動子の発振周波数の温度上昇時の第１の周波数温度情報７４と温度下降時の第２の周波数温度情報７６との差分７３ｂは、基準温度を中心として上に凸の２次関数的な形状を有していることがわかった。そこで、本発明は、基準温度におけるヒステリシス量から全体のヒステリシス特性を近似的に算出している。

まず、第２の周波数温度情報７６を近似的に生成する場合について説明する。第１の周波数温度情報７４は、周囲温度を基準温度を挟んで上昇させた場合の基準温度より低い温度領域で測定した低温領域情報８２（設定最低温度を含む）と、基準温度を包含する基準温度領域で測定した第１の基準温度領域情報８４と、基準温度領域より高い高温領域で測定した高温領域情報８６（設定最高温度を含む）と、を用いて生成する。もちろんこれらの情報から温度係数とオフセット係数を算出しこれを第１の周波数温度情報７４としてもよい。そして第２の周波数温度情報７７は周囲温度を基準温度を挟んで低下させた場合の基準温度領域において測定した第２の基準温度領域情報８８と、第１の基準温度領域情報８４と、低温領域情報８２と、高温領域情報８６と、を用いて算出する。

ここで低温領域と、高温領域において第１の周波数温度情報７４、第２の周波数温度情報７６との差分（ヒステリシス量）がゼロと近似することができるので、図７（ｂ）に示すように３つのプロット点からヒステリシス量を近似する２次関数の２次の温度係数を算出することができる。この２次の温度係数を第１の周波数温度情報７４を構成する２次の温度係数から差し引くことにより第２の周波数温度情報７７を算出することができる。また第１の周波数温度情報７４から第１の周波数温度曲線情報７０を算出し、第１の周波数温度曲線情報７０から上述の２次の温度係数を差し引いて近似的に第２の周波数温度曲線情報（不図示）を生成し、第２の周波数温度曲線情報（不図示）から所定の温度間隔ごとに周波数を抽出して第２の周波数温度情報７７を生成してもよい。なお基準温度領域にて２点以上を測定して、これに対応したべき級数の近似式を求めて、これにより得られる温度係数を、対応する第１の周波数温度曲線情報７０を構成する温度係数から差し引くことにより近似的に第２の周波数温度曲線情報（不図示）を算出することができる。以上の演算は全てＰＣ５４上で行なうことになる。

そして図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１の周波数温度曲線情報７０と近似的に算出された第２の周波数温度曲線情報（不図示）との差分７３ａは、第１の周波数温度曲線情報７０と第２の周波数温度曲線情報７２との差分７３ｂと遜色のないヒステリシス特性を有していることがわかる。つまり、これら二つの第２の周波数温度曲線情報の算出方法は、いずれもほぼ同じ算出結果を得ることができるのである。

次に、第１の周波数温度情報７４を近似により算出する場合について説明する。第２の周波数温度情報７６は、周囲温度を基準温度を挟んで上昇させた場合の基準温度より高い温度領域で測定した高温領域情報と、基準温度を包含する基準温度領域において測定した第３の基準温度領域情報９０（第２の基準温度領域情報８８と同一）と、前記基準温度領域より低い低温領域で測定した低温領域情報（低温領域情報８２と同一であると近似）と、を用いて上述同様に算出する。そして第１の周波数温度情報７５は、周囲温度を基準温度を挟んで上昇させたときの基準温度領域において測定した第４の基準温度領域情報９２（第１の基準温度領域情報８４と同じ）と、第３の基準温度領域情報９０と、低温領域情報８２と、高温領域情報８６と、を用いて算出することができる。算出方法は上述同様なので説明を省略する。

図８に記憶回路に格納する周波数温度情報の容量を比較する表を示す。図８に示すように、周波数温度情報として周波数の絶対値の情報を格納する場合は１１桁必要とするが、周波数偏差の情報を格納する場合は５桁で済むので周波数の情報に関する容量を約４５パーセント削減することができる。

また第１の周波数温度情報７４及び第２の周波数温度情報７６のうち、一方を温度情報と基準周波数からの周波数偏差の情報との組み合わせとし、他方を２つの周波数温度情報の周波数の差分の情報としてもよい。すると図８に示すように周波数偏差の情報は５桁用いるが、差分の情報の場合は４桁で済むので一方の周波数温度情報の桁数を小さくすることができる。この場合、周波数の絶対値の情報と比較して約７０パーセント削減でき、周波数偏差の情報と比較して約５０パーセント削減することができる。このように差分の情報を記憶回路２０に格納する場合において、他方の周波数温度情報を温度補償に用いる場合、一方の周波数温度情報に差分の情報を加えて他方の周波数温度情報を算出する演算を温度補償回路４０（ＣＰＵ４４）において行なう必要がある。

また仮に第１の周波数温度情報７４、第２の周波数温度情報７６を周波数の絶対値の情報を用いて構成した場合の容量を１００とすると、各周波数温度情報を基準周波数からの周波数偏差の情報を用いて構成したときは容量を２３％削減でき、各周波数温度情報のうち一方を上述の周波数偏差の情報を、他方を上述の差分の情報を用いて構成したときは容量を３１％削減することができる。なお、周波数温度情報として格納するアドレスデータにおいて必要な桁数は、測定温度が５点である場合は、３桁（最大８個のアドレスデータを許容）であるが第１のアドレスデータ７４ａと第２のアドレスデータ７６ａを区別するために１桁必要であるためトータル４桁必要となる。また周囲温度の情報（検出電圧６６）はその有効数字に従って必要な桁数が決定される。さらに周波数温度情報が温度係数である場合、温度係数については有効数字に従って必要な桁数が決定されるが、温度は不要であるので、その分の容量を削減することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る圧電発振器１０の温度補償方法及び圧電発振器によれば、第１には、温度補償回路４０においては温度上昇時には圧電振動子１２の発振周波数の温度上昇時の温度特性を示す第１の周波数温度情報７４に基づいて温度補償を行い、温度下降時には圧電振動子１２の発振周波数の温度下降時の温度特性を示す第２の周波数温度情報７６に基づいて温度補償を行うことができる。したがって、圧電振動子１２の発振周波数の温度変化に対するヒステリシス特性に対応した温度補償を行うことができる。

第２には、温度検出手段である温度センサー１６は圧電振動子１２の周囲温度を温度誤差を抑制して測定することができるので、温度誤差を抑制した第１の周波数温度情報７４、第２の周波数温度情報７６を生成することができる。さらに圧電振動子１２の周囲温度をリアルタイムでかつ高精度に測定できるので、温度補償回路４０における補正誤差を抑制して、温度補償を高精度に行なうことができる。

第３には、第１の周波数温度情報７４、第２の周波数温度情報７６は、所定の温度間隔で測定された複数の温度情報と、各温度情報に対応する周波数の情報または基準周波数からの周波数偏差の情報により生成することにより、圧電発振器１０側で温度係数の演算が不要となるため圧電発振器１０形成時の作業負担を抑制してコストを抑制することができる。この場合、ユーザー側で周波数温度情報のプロットに重なるべき級数の近似式の温度係数を演算して温度補償量を算出することになるが、ユーザー側で独自に正確な温度係数を演算することができる。

第４には、第１の周波数温度情報７４、第２の周波数温度情報７６は、所定の温度間隔で測定された複数の温度情報と、各温度情報に対応する周波数の情報または基準周波数からの周波数偏差の情報との関係を、べき級数に展開した近似式から抽出される温度係数により生成することより、温度補償回路４０においては温度係数を算出するための演算が不要となるため、ユーザー側の負担を軽減して圧電発振器１０を搭載したシステムの構築を容易に行うことができる。

第５には、第１の周波数温度情報７４（７５）は、第２の周波数温度情報７６と前記周囲温度を基準温度領域に上昇させて測定した温度と周波数とを用いて近似的に算出した。第１の周波数温度情報７４と第２の周波数温度情報７６との差分をとると基準温度領域において差分が最も大きくなり、基準温度から離れるほど小さくなる。よって第１の周波数温度情報７４（７５）は、第２の周波数温度情報７６と周囲温度を基準温度領域に上昇させて測定した温度と周波数とを用いて近似的に算出することが可能である。これにより温度上昇時は基準温度領域のみ測定すればよく、基準温度より高い高温領域を測定する工程が不用となる。したがって第１の周波数温度情報７４（７５）の取得時間を短縮することができるため、作業負担を軽減してコストを抑制することができる。

第６には、第２の周波数温度情報７６（７７）は、第１の周波数温度情報７４と前記周囲温度を基準温度領域に下降させて測定した温度と周波数とを用いて近似的に算出した。上述と同様の理由により、第２の周波数温度情報７６は、第１の周波数温度情報７４と周囲温度を基準温度領域に上昇させて測定した温度と周波数とを用いて近似的に算出することが可能である。これにより温度下降時は基準温度領域を測定すればよく、基準温度より低い低温領域を測定する工程は不用となる。したがって第２の周波数温度情報７６（７７）の取得時間を短縮することができるため、作業負担を削減してコストを抑制することができる。

なお、いずれの実施系形態において、圧電振動子１２は厚みすべり振動子を前提として述べてきたが、これに限定されず、双音叉型圧電振動子、シングルビーム型圧電振動子、ＳＡＷ共振子等にも適用できる。また温度センサー１６から出力される検出電圧６６を実際の温度の値に変換して用いてもよい。

１０………圧電発振器、１２………圧電振動子、１４………発振回路、１６………温度センサー、１８………バッファー、２０………記憶回路、２２………シリアルインターフェース回路、２４………発振周波数出力端子、２６………データ入出力端子、２８………第１制御クロック入力端子、３０………第２制御クロック入力端子、３２………第３制御クロック入力端子、３４………温度センサー電圧出力端子、３５………判定信号出力端子、３６………電源端子、３８………グランド端子、４０………温度補償回路、４２………周波数補正回路、４４………ＣＰＵ、４６………メモリ、４８………Ａ／Ｄ変換器、４９………判定回路、４９ａ………Ａ／Ｄ変換器、４９ｂ………前段ラッチ回路、４９ｃ………後段ラッチ回路、４９ｄ………比較器、５０………測定器、５２………周波数カウンタ、５４………ＰＣ、５６………電圧マルチメータ、５８………発振信号、６０………第１の制御クロック、６２………第２の制御クロック、６４………第３の制御クロック、６６………電圧、６８………発振信号、７０………第１の周波数温度曲線情報、７２………第２の周波数温度曲線情報、７３ａ………差分、７３ｂ………差分、７４………第１の周波数温度情報、７４ａ………第１のアドレスデータ、７４ｂ………第１の周波数温度データ、７５………第１の周波数温度情報、７６………第２の周波数温度情報、７６ａ………第２のアドレスデータ、７６ｂ………第２の周波数温度データ、７７………第２の周波数温度情報、８０………温度補償量、８２………低温領域情報、８４………第１の基準温度領域情報、８６………高温領域情報、８８………第２の基準温度領域情報、９０………第３の基準温度領域情報、９２………第４の基準温度領域情報。

Claims

周囲温度の上昇時に第１の周波数温度情報を下降時に第２の周波数温度情報をそれぞれ選択可能とし、周囲温度の情報と、前記第１の周波数温度情報または前記第２の周波数温度情報と、を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に発振信号と前記周波数温度情報を出力する圧電発振器の温度補償方法であって、
圧電振動子の周囲温度を上昇させた場合の温度と前記圧電振動子の発振周波数との関係から前記第１の周波数温度情報を生成し、
前記圧電振動子の周囲温度を下降させた場合の温度と前記発振周波数との関係から前記第２の周波数温度情報を生成し、
前記温度補償回路に、前記第１の周波数温度情報及び前記第２の周波数温度情報を出力することを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。
前記周囲温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段を前記圧電振動子に隣接して配設し、
前記第１、第２の周波数温度情報は、前記検出電圧に関連付けられた情報として算出し、
前記周囲温度の情報と、前記第１の周波数温度情報または前記第２の周波数温度情報と、を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に前記発振信号を出力し、
前記温度検出手段から前記温度補償回路に前記検出電圧を出力することを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器の温度補償方法。
前記周波数温度情報は、所定の温度間隔で測定された複数の温度情報と、前記温度情報に対応する周波数の情報または前記温度情報に対応する基準周波数からの周波数偏差の情報と、により生成することを特徴とする請求項１または２に記載の圧電発振器の温度補償方法。
前記周波数温度情報は、所定の温度間隔で測定された複数の温度情報と、前記温度情報に対応する周波数の情報または前記温度情報に対応する基準周波数からの周波数偏差の情報と、の関係を、べき級数に展開した近似式から抽出される温度係数により生成することを特徴とする請求項１または２に記載の圧電発振器の温度補償方法。
前記第１の周波数温度情報は、前記第２の周波数温度情報と前記周囲温度を基準温度領域に上昇させて測定した温度と周波数の情報と、を用いて近似的に算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧電発振器の温度補償方法。
前記第２の周波数温度情報は、前記第１の周波数温度情報と前記周囲温度を基準温度領域に下降させて測定した温度と周波数の情報と、を用いて近似的に算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧電発振器の温度補償方法。
圧電振動子と、
周囲温度の上昇時に第１の周波数温度情報を選択可能とし下降時に第２の周波数温度情報を選択可能とし、周囲温度の情報と、前記第１の周波数温度情報または前記第２の周波数温度情報と、を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に発振信号を出力する発振回路と、
前記圧電振動子の周囲温度を上昇させた場合の温度と発振周波数との関係から生成した前記第１の周波数温度情報と、前記周囲温度を下降させた場合の温度と発振周波数との関係から生成した前記第２の周波数温度情報と、を格納し、前記第１の周波数温度情報及び前記第２の周波数温度情報を前記温度補償回路に出力する記憶回路と、を有することを特徴とする圧電発振器。
前記周囲温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段が前記圧電振動子に隣接して設けられるとともに、
前記第１、第２の周波数温度情報は、前記検出電圧に関連付けられた情報として前記記憶回路に格納され、
前記発振回路は、前記周囲温度と前記第１の周波数温度情報または第２の周波数温度情報を用いて温度補償量を算出する温度補償回路に発振信号を出力し、
前記温度検出手段は、前記温度補償回路に前記検出電圧を出力することを特徴とする請求項７に記載の圧電発振器。
前記周波数温度情報は、所定の温度間隔で測定された複数の温度情報と、前記温度情報に対応する周波数の情報または前記温度情報に対応する基準周波数からの周波数偏差の情報により生成されたものであることを特徴とする請求項７または８に記載の圧電発振器。
前記周波数温度情報は、所定の温度間隔で測定された複数の温度情報と、前記温度情報に対応する周波数の情報または前記温度情報に対応する基準周波数からの周波数偏差の情報との関係を、べき級数に展開した近似式から抽出される温度係数により生成されたものであることを特徴とする請求項７または８に記載の圧電発振器。