JP2011142444A - 圧電発振器の製造方法、圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電発振器の製造方法、及び圧電発振器を提供する。
【解決手段】圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を示す周波数温度特性情報５４と、圧電振動子１２の温度に対応する情報（検出電圧５２）を用いて温度補償量５６を算出可能な温度補償回路３２に、発振信号５０と周波数温度特性情報５４を出力する圧電発振器１０において、周波数温度特性情報５４は、圧電振動子１２の温度と発振周波数との関係を離散的に示した離散周波数温度特性情報に基づいて生成するもので、周波数成分が許容範囲外にある第１の周波数温度情報を有するときは、離散周波数温度特性情報のうち周波数成分が許容範囲内にある第２の周波数温度情報に基づいて近似曲線情報を算出し、近似曲線情報から第１の周波数温度情報と同一温度の第３の周波数温度情報を抽出し、第２の周波数温度情報に第３の周波数温度情報を加えた情報に基づいて生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）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、温度補償機能を外部に委ねる圧電発振器であるＴＳＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｘｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）や、温度補償機能を搭載したＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｘｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の温度補償の技術に関する。

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。

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特有の３次曲線的な周波数温度特性を示す温度特性情報を取得して、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現在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温度特性情報（ある環境温度における圧電振動子の所定温度を示す温度センサー電圧と、温度係数）を記憶し、ユーザー側に温度特性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は、正の３次曲線を描く温度依存性を有するが、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水晶振動子の温度と、記憶回路から得た周波数温度特性情報をもとに、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。

同様にＴＣＸＯを搭載したＧＰＳシステム等においても、温度センサーから得た水晶振動子の温度と記憶回路から得た電圧温度特性情報をもとに、どの温度においても周波数が一定となるようにＴＣＸＯ内の温度補償電圧発生回路において温度補償電圧を算出して、温度補償電圧により温度補償を行うＴＣＸＯ内の発振回路に温度補償電圧を印加して周波数補正を掛けている。

ここで、記憶回路に記憶している周波数温度特性情報及び電圧温度特性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温度特性情報を取得し、記憶回路に記憶するのが一般的である。

一方、ＴＳＸＯにおいては温度補償回路側では周波数温度特性情報に基づいて水晶振動子の基準温度における発振周波数を基準とし温度変化に対して連続的に変化する周波数偏差の近似式を算出し、この近似式と水晶振動子の温度から温度補償量を算出している。同様にＴＣＸＯでは、温度補償電圧発生回路側では電圧温度特性情報に基づいて水晶振動子の基準温度における基準電圧を基準とし温度変化に対して連続的に変化する電圧偏差の近似式を算出し、この近似式と水晶振動子の温度から温度補償電圧を算出している。

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。この条件を満たさないと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。このため周波数温度特性情報及び電圧温度特性情報の情報数を多くすることにより近似式を高精度に算出して温度補償を行うことが考えられる。

特開２００３−３２４３１８号公報

ここで、周波数温度特性情報または電圧温度特性情報を取得する際は、任意の温度を設定可能な恒温槽に水晶振動子を有するＴＳＸＯまたはＴＣＸＯを配置し、水晶振動子の温度が恒温槽の設定温度になったところでＴＳＸＯであれば発振周波数を測定し、ＴＣＸＯであれば水晶振動子の発振周波数が基準周波数となる理想補償電圧を測定する。このとき水晶振動子に電力を供給するプローブ、水晶振動子を接地するプローブ、水晶振動子からの発振信号を検出するプローブ、ＴＣＸＯであれば理想補償電圧を印加するプローブが水晶振動子の外部に形成された各電極に接触する。

しかし、これらのプローブの接触不良やプローブの結露・凍結等の理由により、発振周波数や理想補償電圧の検出不良が起きることがある。特にＴＳＸＯ、ＴＣＸＯをバッチ処理により行なう場合はこの問題が顕著となる。このとき検出不良になった温度点での発振周波数や理想補償電圧の検出を再度行なったり、再度はじめから発振周波数や理想補償電圧を測定することはコストや時間がかか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、周波数温度特性情報や電圧温度特性情報を生成する際の歩留を高めた圧電発振器の製造方法、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］圧電振動子の発振周波数の温度特性を示す周波数温度特性情報と、前記圧電振動子の温度に対応する情報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特性情報を出力する圧電発振器の製造方法であって、前記周波数温度特性情報は、前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散周波数温度特性情報に基づいて生成するとともに、前記離散周波数温度特性情報において周波数成分が許容範囲外にある第１の周波数温度情報を有するときは、前記離散周波数温度特性情報のうち周波数成分が許容範囲内にある第２の周波数温度情報に基づいて近似曲線情報を算出し、前記近似曲線情報から前記第１の周波数温度情報と同一温度の第３の周波数温度情報を抽出し、前記第２の周波数温度情報に前記第３の周波数温度情報を加えた情報に基づいて生成することを特徴とする圧電発振器の製造方法。

上記方法により、離散周波数温度特性情報において、周波数成分が許容範囲外となる情報がなくなるため、これに基づいた周波数温度特性情報を生成することができる。そして第３の周波数温度情報は、第２の周波数温度情報に基づいて算出された近似曲線情報から抽出されたものであるので、周波数成分が全て許容範囲となる離散周波数温度特性情報に基づいて生成された周波数温度特性情報と遜色のない情報を生成することができ、周波数温度特性情報の生成時の歩留を高め、コストを抑制することができる。

［適用例２］前記周波数温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、により生成したことを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器の製造方法。

これにより、圧電発振器側で温度係数を生成する演算が不要となるため圧電発振器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特性情報のプロットに重なるべき級数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３］前記周波数温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数の情報、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、から求めた近似曲線情報から抽出される温度係数により生成したことを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器の製造方法。

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４］前記離散周波数温度特性情報において、前記第１の周波数温度情報の温度が前記離散周波数温度特性情報の最低温度または最高温度であるとき、または前記第１の周波数温度情報が複数あるとき、前記離散周波数温度特性情報を再度生成することを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の圧電発振器の製造方法。

第１の周波数温度情報が離散周波数温度特性情報の最低温度と最高温度に挟まれた温度領域にある場合は、近似曲線情報を良好に算出することができるが、最低温度にある場合は、近似曲線情報の精度は最低温度領域にて低下し、最高温度にある場合は、近似曲線情報の精度は最高温度領域にて低下する。また第１の周波数温度情報が複数ある場合にも同様に近似曲線情報の精度が低下する。よって、このように離散周波数温度特性情報を再度生成することにより、第１の周波数温度情報が上述の最低温度や最高温度ではない場合や、複数ではない場合には高精度な近似曲線情報が算出可能となり、第１の周波数温度情報がない場合に近似曲線情報を介して第３の周波数温度情報を算出することなく周波数温度特性情報を生成することができるため、圧電発振器の歩留を高めることができる。

［適用例５］圧電振動子を発振させて発振信号を出力し、温度補償電圧により前記発振信号の発振周波数の温度補償を行う発振回路と、前記圧電振動子の温度に対応した情報と、前記発振信号の発振周波数の温度特性を示す電圧温度特性情報と、に基づいて算出した前記温度補償電圧を前記発振回路に出力する温度補償電圧発生回路と、を有する圧電発振器の製造方法であって、前記電圧温度特性情報は、前記圧電振動子の温度と前記温度において前記発振信号の発振周波数の温度補償を行う理想補償電圧との関係を離散的に示した離散電圧温度特性情報に基づいて生成するとともに、前記離散電圧温度特性情報において電圧成分が許容範囲外にある第１の電圧温度情報を有するときは、前記離散電圧温度特性情報のうち電圧成分が許容範囲内にある第２の電圧温度情報に基づいて近似曲線情報を算出し、前記近似曲線情報から前記第１の電圧温度情報と同一温度の第３の電圧温度情報を抽出し、前記第２の電圧温度情報に前記第３の電圧温度情報に加えた情報に基づいて生成することを特徴とする圧電発振器の製造方法。

上記方法により、離散電圧温度特性情報において、電圧成分が許容範囲外となる情報がなくなるため、これに基づいた電圧温度特性情報を生成することができる。そして第３の電圧温度情報は、第２の電圧温度情報に基づいて算出された近似曲線情報から抽出されたものであるので、電圧成分が全て許容範囲となる離散電圧温度特性情報に基づいて生成された電圧温度特性情報と遜色のない情報を生成することができ、電圧温度特性情報の生成時の歩留を高め、コストを抑制することができる。

［適用例６］前記離散電圧温度特性情報において、前記第１の電圧温度情報の温度が前記離散電圧温度特性情報の最低温度または最高温度であるとき、前記第１の電圧温度情報が複数あるとき、前記離散電圧温度特性情報を再度生成することを特徴とする適用例５に記載の圧電発振器の製造方法。

第１の電圧温度情報が離散電圧温度特性情報の最低温度と最高温度に挟まれた温度領域にある場合は、近似曲線情報を良好に算出することができるが、最低温度にある場合は、近似曲線情報の精度は最低温度領域にて低下し、最高温度にある場合は、近似曲線情報の精度は最高温度領域にて低下する。また第１の電圧温度情報が複数ある場合にも同様に近似曲線情報の精度が低下する。よって、このように離散電圧温度特性情報を再度生成することにより、第１の電圧温度情報が上述の最低温度や最高温度ではない場合や、複数ではない場合には高精度な近似曲線情報が算出可能となり、第１の電圧温度情報がない場合に近似曲線情報を介して第３の電圧温度情報を算出することなく電圧温度特性情報を生成することができるため、圧電発振器の歩留を高めることができる。

［適用例７］前記許容範囲は、測定対象となる前記圧電振動子の温度ごとに独立して設定したことを特徴とする適用例１乃至６のいずれか１例に記載の圧電発振器の製造方法。

上記方法により、離散周波数温度特性情報において第１の周波数温度情報の抽出を厳格化し、離散電圧温度特性情報において第１の電圧温度情報の抽出を厳格化することができ、これにより周波数温度特性情報及び電圧温度特性情報の精度を高めることができる。

［適用例８］圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力する発振回路と、周波数温度特性情報が記憶された記憶回路と、を有し、前記周波数温度特性情報は、前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散周波数温度特性情報に基づいて生成されるとともに、前記離散周波数温度特性情報において周波数成分が許容範囲外にある第１の周波数温度情報を有するときは、前記離散周波数温度特性情報のうち周波数成分が許容範囲内にある第２の周波数温度情報に基づいて近似曲線情報を算出し、前記近似曲線情報から前記第１の周波数温度情報と同一温度の第３の周波数温度情報を抽出し、前記第２の周波数温度情報に前記第３の周波数温度情報を加えた情報に基づいて生成されたことを特徴とする圧電発振器。

例えば、圧電振動子の発振周波数の温度特性を示す周波数温度特性情報と、前記圧電振動子の温度に対応する情報を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に、本適用例の圧電発振器を接続した場合、離散周波数温度特性情報において、周波数成分が許容範囲外となる情報がなくなるため、これに基づいた周波数温度特性情報を生成することができる。そして第３の周波数温度情報は、第２の周波数温度情報に基づいて算出された近似曲線情報から抽出されたものであるので、周波数成分が全て許容範囲となる離散周波数温度特性情報に基づいて生成された周波数温度特性情報と遜色のない情報を生成することができ、周波数温度特性情報の生成時の歩留を高め、コストを抑制することが可能な圧電発振器となる。

［適用例９］圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力し、温度補償電圧により前記発振信号の発振周波数の温度補償を行う発振回路と、前記圧電振動子の温度に対応した情報と、前記発振信号の発振周波数の温度特性を示す電圧温度特性情報と、に基づいて算出した前記温度補償電圧を前記発振回路に出力する温度補償電圧発生回路と、前記電圧温度特性情報を記憶し前記温度補償電圧発生回路に出力する記憶回路と、を有し、前記電圧温度特性情報は、前記圧電振動子の温度と前記温度において前記発振信号の発振周波数の温度補償を行う理想補償電圧との関係を離散的に示した離散電圧温度特性情報に基づいて生成されるとともに、前記離散電圧温度特性情報において電圧成分が許容範囲外にある第１の電圧温度情報を有するときは、前記離散電圧温度特性情報のうち電圧成分が許容範囲内にある第２の電圧温度情報に基づいて近似曲線情報を算出し、前記近似曲線情報から前記第１の電圧温度情報と同一温度の第３の電圧温度情報を抽出し、前記第２の電圧温度情報に前記第３の電圧温度情報を加えた情報に基づいて生成されたことを特徴とする圧電発振器。

上記構成により、離散電圧温度特性情報において、電圧成分が許容範囲外となる情報がなくなるため、これに基づいた電圧温度特性情報を生成することができる。そして第３の電圧温度情報は、第２の電圧温度情報に基づいて算出された近似曲線情報から抽出されたものであるので、電圧成分が全て許容範囲となる離散電圧温度特性情報に基づいて生成された電圧温度特性情報と遜色のない情報を生成することができ、電圧温度特性情報の生成時の歩留を高め、コストを抑制することが可能な圧電発振器となる。

温度補償回路に接続された本実施形態の圧電発振器を備えた発振回路システムの模式図である。 本実施形態の圧電発振器と測定器との接続図である。 第１実施形態の圧電発振器の温度補償の様子を示す図である。 離散周波数温度特性情報及び周波数温度特性情報を生成する第１のフロー図である。 離散周波数温度特性情報において有効な情報の欠落する温度が異なる場合の発振信号の周波数温度特性（その１）である。 離散周波数温度特性情報において有効な情報の欠落する温度が異なる場合の発振信号の周波数温度特性（その２）である。 離散周波数温度特性情報及び周波数温度特性情報を生成する第２のフロー図である。 第２実施形態に係る圧電発振器の模式図である。

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温度補償回路に接続した発振回路システムを示す。本実施形態に係る圧電発振器１０は、圧電振動子１２と、前記圧電振動子１２を発振させて発振信号５０を出力する発振回路１４と、周波数温度特性情報５４が記憶された記憶回路１８と、を有し、前記周波数温度特性情報５４は、前記圧電振動子１２の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散周波数温度特性情報６０に基づいて生成されるとともに、前記離散周波数温度特性情報６０において周波数成分が許容範囲外にある第１の周波数温度情報（図３参照）を有するときは、前記離散周波数温度特性情報６０のうち周波数成分が許容範囲内にある第２の周波数温度情報６２に基づいて近似曲線情報６６を算出し、前記近似曲線情報６６から前記第１の周波数温度情報（図３参照）と同一温度の第３の周波数温度情報６４を抽出し、前記第２の周波数温度情報６２に前記第３の周波数温度情報６４を加えた情報に基づいて生成されたものである。

また第１実施形態の圧電発振器１０は、前記圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を示す周波数温度特性情報５４と、前記圧電振動子１２の温度に対応する情報（検出電圧５２）を用いて温度補償量５６を算出可能な温度補償回路３２に、発振信号５０と前記周波数温度特性情報５４を出力するものである。

したがって第１実施形態に係る圧電発振器１０の製造方法は、圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を示す周波数温度特性情報５４と、前記圧電振動子１２の温度に対応する情報（検出電圧５２）を用いて温度補償量５６を算出可能な温度補償回路３２に、発振信号５０と前記周波数温度特性情報５４を出力する圧電発振器１０の製造方法であって、前記周波数温度特性情報５４は、前記圧電振動子１２の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散周波数温度特性情報６０に基づいて生成するとともに、前記離散周波数温度特性情報６０において周波数成分が許容範囲外にある第１の周波数温度情報（図３参照）を有するときは、前記離散周波数温度特性情報６０のうち周波数成分が許容範囲内にある第２の周波数温度情報６２に基づいて近似曲線情報６６を算出し、前記近似曲線情報６６から前記第１の周波数温度情報（図３参照）と同一温度の第３の周波数温度情報６４を抽出し、前記第２の周波数温度情報６２に前記第３の周波数温度情報６４を加えた情報に基づいて生成するものである。

第１実施形態の圧電発振器１０は、温度補償回路３２を内蔵しないＴＳＸＯである。第１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、温度センサー１６、記憶回路１８、シリアルインターフェース回路２０、電源端子２８、グランド端子３０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３２は、周波数補正回路３４、ＣＰＵ３６、メモリ３８、Ａ／Ｄ変換器４０を有する。また周波数温度特性情報５４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４２に接続され、測定器４２は、周波数カウンター４４、ＰＣ（パーソナルコンピューター）４６、電圧マルチメーター４８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であり、水晶であれば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水晶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、発振信号出力端子２２を介して温度補償回路３２、または測定器４２に発振信号５０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５２を温度センサー電圧出力端子２４から温度補償回路３２または測定器４２に出力するものである。ここで検出電圧５２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５２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の温度を正確に測定することができ、後述の離散周波数温度特性情報６０、第１の周波数温度情報（図３参照）、第２の周波数温度情報６２、第３の周波数温度情報６４、において温度と周波数、若しくは周波数変位との対応を正確に行ない、近似曲線情報６６及び周波数温度特性情報５４を高精度に算出することができる。このように本実施形態において圧電振動子１２の温度は、温度センサー１６からの検出電圧５２に対応しており、後述の測定器４２はこの検出電圧５２に関連付けられた情報として離散周波数温度特性情報６０、第１の周波数温度情報（図３参照）、第２の周波数温度情報６２、第３の周波数温度情報６４、周波数温度特性情報５４を算出し、温度補償回路３２は周波数温度特性情報５４をこの検出電圧５２に関連付けられた情報として扱い温度補償量５６を算出している。

シリアルインターフェース回路２０は、外部からの指令を受けて記憶回路１８に周波数温度特性情報５４を記憶したり、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２０は記憶回路１８に接続されるとともに、データ入出力端子２６を介して温度補償回路３２及び測定器４２に接続される。

記憶回路１８は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成され、シリアルインターフェース回路２０を介して周波数温度特性情報が５４記憶され（書き込まれ）、または周波数温度特性情報５４を出力することができる。周波数温度特性情報５４は、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４２中のＰＣ４６、及び温度補償回路３２中のＣＰＵ３６が共通に認識できるアドレスが設けられているものとする。

温度補償回路３２は、発信回路１４からの発振信号５０を入力するとともに、周波数温度特性情報５４に基づいて発振回路１４から出力される発振信号５０の発振周波数の温度特性を近似するための近似曲線情報６８を算出し、近似曲線情報６８と圧電振動子１２の温度の情報となる検出電圧５２を用いて温度補償量８０を算出し、温度補償された発振信号５８を出力するものである。温度補償回路３２は、周波数補正回路３４、ＣＰＵ３６、メモリ３８等から構成される。周波数補正回路３４は、ＣＰＵ３６から出力される温度補償量５６に対応して出力信号の周波数を可変させる回路であって、発振信号出力端子２２に接続されて発振信号５０が入力され、ＣＰＵ３６の制御のもと温度補償を行った発振信号５８を出力するものである。

ＣＰＵ３６は、温度補償回路３２の中核をなすものであって、記憶回路１８から入力した周波数温度特性情報５４から圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を近似する近似式曲線情報６８を算出し、近似曲線情報６８と温度センサー１６から入力される検出電圧５２（温度の情報）に基づいて温度補償量５６を算出して周波数補正回路３４に出力するものである。

ＣＰＵ３６は、データ入出力端子２６、周波数補正回路３４、さらに温度センサー１６にＡ／Ｄ変換器４０を介して接続されている。ＣＰＵ３６は、起動時に、プログラムによりデータ入出力端子２６に記憶回路１８に記憶された周波数温度特性情報５４を読み出すためのシリアルデータを出力し、記憶回路１８内の周波数温度特性情報５４をシリアルインターフェース回路２０を介して出力させ、ＣＰＵ３６に付属するメモリ３８に記憶する。

記憶回路１８に記憶された周波数温度特性情報５４が圧電振動子１２の使用温度範囲の複数の温度の情報と、前記複数の温度中の各温度に対応した周波数偏差の情報との組み合わせ（第１の組み合わせ）である場合、ＣＰＵ３６は、
となる近似式を用いて温度Ｔと、温度Ｔに対応する周波数偏差Δｆ／ｆを代入し、最小二乗法等を用いて温度係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを算出してＣＰＵ３６に付属するメモリ３８に記憶可能な構成を有するものとする。周波数温度特性情報５４が上述の複数の温度の情報と各温度に対応した周波数（絶対値）の情報の組み合わせ（第２の組み合わせ）である場合は、ＣＰＵ３６は周波数温度特性情報５４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、周波数温度特性情報５４と数式１を用いて、温度係数を算出し、付属のメモリ３８に記憶可能な構成を有するものとする。また記憶回路１８に記憶された周波数温度特性情報５４が温度係数であれば（第３の組み合わせ）、ＣＰＵ３６は、そのまま付属のメモリに記憶する構成を有するものを用いる。

またＣＰＵ３６は、プログラムにより所定時間ごとに温度センサー１６からの検出電圧５２（温度の情報）をＡ／Ｄ変換器４０を介してデジタルデータ化して入力し、付属のメモリ３８に記憶する。そしてメモリ３８から温度係数を読み出して近似曲線情報６８を算出し、さらにメモリ３８から検出電圧５２（温度の情報）を読み出して、近似曲線情報６８と検出電圧５２から温度補償量５６を算出し、温度補償量５６を周波数補正回路３４に出力する。よってＣＰＵ３６は所定時間ごとに温度補償量５６を算出して周波数補正回路３４に出力する。これにより周波数補正回路３４は、温度補償後の発振信号５８を常時出力するが、発振信号５８は所定時間ごとに温度補償が行われることになる。

上述のように、ＣＰＵ３６においては周波数温度特性情報５４を必要とするため、圧電発振器１０においてＣＰＵ３６に出力すべき周波数温度特性情報５４を予め記憶回路１８に記憶する必要がある。このため圧電発振器１０を測定器４２に接続し、圧電発振器１０の設定最低温度から設定最高温度の範囲の離散的な温度の情報と、前記温度の情報における発振信号の発振周波数の情報により構成された離散周波数温度特性情報６０を生成し、これに基づいて周波数温度特性情報５４を生成する必要がある。

図２に圧電発振器１０と測定器４２との接続図を示す。測定器４２は、温度補償回路３２が必要とする周波数温度特性情報５４を算出して記憶回路１８に書き込むものである。測定器４２は、周波数カウンター４４、ＰＣ４６（パーソナルコンピューター）、電圧マルチメーター４８により構成される。周波数カウンター４４は、発振信号出力端子２２に接続され、発振回路１４から出力される発振信号５０の周波数を測定してＰＣ４６に出力することができる。電圧マルチメーター４８は、温度センサー１６からの検出電圧５２をデジタルデータに変換してＰＣ４６に出力することができる。

ＰＣ４６は、キー操作等により周波数カウンター４４や電圧マルチメーター４８を起動可能であるとともに、温度センサー１６からの検出電圧５２（温度の情報）を入力してＰＣ４６に付属する記憶領域（不図示）に記憶することができる。

本実施形態においては、圧電発振器１０を温度調整が可能なチャンバー（不図示）内に配置し、圧電発振器１０を第１温度点（設定最低温度、例：−３０℃）と第２温度点（例：−１５℃）、第３温度点（例：０℃）、第４温度点（基準温度、例：＋２５℃）、第５温度点（例：＋５０℃）、第６温度点（例：＋７０℃）、第７温度点（設定最高温度、例＋８５℃）の環境下におき、ＰＣ４６はプログラム等により各温度点において圧電発振器１０が出力する発振信号５０の発振周波数を測定する。

そして温度補償回路３２が用いる周波数温度特性情報５４が上述の第１の組み合わせである場合は、各温度点における温度の情報（検出電圧５２に対応した情報）と、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により離散周波数温度特性情報６０を生成し、これをそのまま用いる形で周波数温度特性情報５４を生成する。また上述の第２の組み合わせである場合は、各温度点における温度の情報（検出電圧５２に対応した情報）と、温度の情報に対応した基準周波数からの周波数の絶対値の情報により離散周波数温度特性情報６０を生成し、これをそのまま用いる形で周波数温度特性情報５４を生成する。さらに上述の第３の組み合わせである場合は、各温度点における温度の情報（検出電圧５２に対応した情報）と、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により離散周波数温度特性情報６０を生成し、離散周波数温度特性情報６０を数式１に代入して最小二乗法等により温度係数を算出し、この温度係数を周波数温度特性情報５４として生成する。

ところで、上述の離散周波数温度特性情報６０の生成の際には、圧電発振器１０の各電極に電源用のプローブ、発振信号を検出するプローブ、グランド用のプローブ等が接触させている。よって従来技術で述べたような接触不良により、離散周波数温度特性情報６０の一部において有効な情報を取得できていない状態で離散周波数温度特性情報６０を生成してしまうことがある。このような離散周波数温度特性情報６０に基づいて生成された周波数温度特性情報５４が温度補償回路３２において用いられると、温度補償の精度が低下することになる。そこでＰＣ４６においては、以下の工程を行なうことにより無効な情報を包含する離散周波数温度特性情報６０であっても、これに基づいて有効な周波数温度特性情報５４を算出することができる。

すなわち、ＰＣ４６が有するプログラム等においては周波数の値の許容範囲が設定され、各温度点において測定された発振信号５０の周波数が許容範囲を超えた場合には、その温度点における温度の情報と、周波数の情報の組み合わせを第１の周波数温度情報（図３参照）として抽出し、残りの温度点における温度の情報と、周波数の組み合わせを第２の周波数温度情報６２として抽出する。この第２の周波数温度情報６２は、第１の周波数温度情報（図３参照）に係る温度点において有効な情報が欠落した状態となる。そして第２の周波数温度情報６２を数式１に代入して温度係数を算出することにより近似曲線情報６６を算出する。そして近似曲線情報６６から第１の周波数温度情報（図３参照）と同一温度の第３の周波数温度情報６４を抽出し、第２の周波数温度情報６２に第３の周波数温度情報６４を加えた情報を生成する。この情報は周波数が全て許容範囲内にある離散周波数温度特性情報６０に相当する。そしてこの情報に基づいて周波数温度特性情報５４を生成する。もちろん、このように生成された周波数温度特性情報５４は上述同様に第１の組み合わせ、第２の組み合わせ、第３の組み合わせ、のいずれかの形にすることができる。なお、設定最低温度から設定最高温度の範囲において、発振信号５０の発振周波数の変動幅はある程度決まっているので、上述の許容範囲は基準温度における基準周波数を中心として上述の変動幅と同程度の大きさに設定すればよい。

最後にＰＣ４６は、以上の工程を経て得られた周波数温度特性情報５４をシリアルデータ化しシリアルインターフェース回路２０を介して記憶回路１８に記憶する。その後圧電発振器１０を温度補償回路３２に接続すると、記憶回路１８に記憶された周波数温度特性情報５４は上述のように温度補償回路３２のＣＰＵ３６に入力され、この周波数温度特性情報５４に基づいて近似曲線情報６８（近似曲線情報６６と同じ）を算出し、近似曲線情報６８と検出電圧５２により温度補償量５６を算出し、周波数補正回路３４に温度補償量５６を出力して温度補償後の発振信号５８を出力することになる。

図３に第１実施形態の圧電発振器１０を温度補償回路３２に接続した場合の作用効果について説明する。図３（ａ）に示すように、第１の周波数温度情報（図３（ｂ）参照）が存在しない離散周波数温度特性情報６０から周波数温度特性情報５４を生成し、温度補償回路３２において周波数温度特性情報５４に基づいて近似曲線情報６８を算出する（本来の結果Ａ）。そして近似曲線情報６８と検出電圧５２を用いて温度補償量５６を算出し、この温度補償量５６を用いて温度補償された発振信号５８の周波数温度特性は図３（ｄ）のようになる。

一方、図３（ｂ）においては、−１５℃において周波数を正確に測定することができず、−１５℃において第１の周波数温度情報（○で囲った−１５℃のプロットの欠落部分）が生成された形となっている。そこで図３（ｃ）に示すように、残りの第２の周波数温度情報６２を用いて近似曲線情報６６を算出し、近似曲線情報６６において第１の周波数温度情報（○で囲った−１５℃のプロットの欠落部分）が生成された−１５℃の温度点から第３の周波数温度情報６４を抽出し、第２の周波数温度情報６２に第３の周波数温度情報６４を加えた情報を周波数温度特性情報５４として生成し、この周波数温度特性情報５４から近似曲線情報６８を生成する（補正結果Ｂ）。そして近似曲線情報６８と検出電圧５２を用いて温度補償量５６を算出し、この温度補償量５６を用いて温度補償された発振信号５８の周波数偏差は図３（ｄ）のようになる。このように有効な情報が一部欠落した離散周波数温度特性情報に基づいて温度補償を行っても、全て有効な情報により構成された離散周波数温度特性情報６０に基づいて温度補償を行った場合と遜色のない結果を得ることができる。

図４に離散周波数温度特性情報及び周波数温度特性情報を生成する第１のフロー図を示す。ところで、上述の処理においては、有効な情報を欠落する部分が一箇所であることを前提として述べてきたが、複数の温度点において有効な情報を欠落する場合があり、この場合には高精度な近似曲線情報６６を生成することが困難となる。

そこで、図４に示す第１のフロー図のように、ＰＣ４６において複数の温度点（２点以上）において有効な情報が欠落すると判断した場合には、近似曲線情報６６を生成せず、再びはじめから離散周波数温度特性情報６０を生成する作業を行うことが好ましい。

図５、図６に離散周波数温度特性情報において有効な情報の欠落する温度が異なる場合の発振信号の周波数温度特性（その１、その２）を示す。図５（ａ）は０℃において有効な情報が欠落した場合、図５（ｂ）は＋２５℃において有効な情報が欠落した場合、図５（ｃ）は＋５０℃において有効な情報が欠落した場合、図５（ｄ）は＋７０℃において有効な情報が欠落した場合、図６（ａ）は−３０℃で有効な情報が欠落した場合、図６（ｂ）は＋８５℃において有効な情報が欠落した場合を示す。比較のため、図５、図６のいずれのグラフにおいても図３（ｄ）に示す本来の結果Ａが載せてある。

図５（その１）に示すように、０℃、２５℃、５０℃、７０℃において有効な情報が欠落した離散周波数温度特性情報に基づいて温度補償を行うと、有効な情報の欠落のない離散周波数温度特性情報６０に基づいて温度補償と遜色のない結果を得ることができたが、図６（その２）に示すように、−３０℃（設定最低温度）では最低温度付近での温度補償が良好ではなく、＋８５℃（設定最高温度）においては最高温度付近での温度補償が良好ではないことがわかった。

図７に離散周波数温度特性情報及び周波数温度特性情報を生成する第２のフロー図を示す。よって、ＰＣ４６において複数の温度点（２点以上）において有効な情報が欠落すると判断した場合、または有効な情報が欠落する温度点が一箇所であってもその温度点が温度方向の末端の温度点（設定最低温度、設定最高温度）であると判断した場合には、近似曲線情報６６を生成せず、再びはじめから離散周波数温度特性情報６０を生成する作業を行うことが好ましい。

第２実施形態に係る圧電発振器を図８に示す。第２実施形態に係る圧電発振器１１０は、圧電振動子１１２と、前記圧電振動子１１２を発振させて発振信号１４８を出力し、温度補償電圧１６６により前記発振信号１４８の発振周波数の温度補償を行う発振回路１１４と、前記圧電振動子１１２の温度に対応した情報（検出電圧１６４）と、前記発振信号１４８の発振周波数の温度特性を示す電圧温度特性情報１５２と、に基づいて算出した前記温度補償電圧１６４を前記発振回路１１４に出力する温度補償電圧発生回路１１８と、前記電圧温度特性情報１５２を記憶し前記温度補償電圧発生回路１１８に出力する記憶回路１３２と、を有し、前記電圧温度特性情報１５２は、前記圧電振動子１１２の温度と前記温度において前記発振信号１４８の発振周波数の温度補償を行う理想補償電圧１５０との関係を離散的に示した離散電圧温度特性情報１５４に基づいて生成されるとともに、前記離散電圧温度特性情報１５４において電圧成分が許容範囲外にある第１の電圧温度情報（不図示、図３（ｂ）の−１５℃のプロットの欠落部分）を有するときは、前記離散電圧温度特性情報１５４のうち電圧成分が許容範囲内にある第２の電圧温度情報１５６（図３（ｂ））に基づいて近似曲線情報１６０を算出し、前記近似曲線情報１６０（図３（ｂ））から前記第１の電圧温度情報（不図示）と同一温度の第３の電圧温度情報１５８（図３（ｃ））を抽出し、前記第２の電圧温度情報１５６に前記第３の電圧温度情報１５８を加えた情報に基づいて生成されたものである。

したがって、第２実施形態に係る圧電発振器１１０の製造方法は、圧電振動子１１２を発振させて発振信号１４８を出力し、温度補償電圧１６６により前記発振信号１４８の発振周波数の温度補償を行う発振回路１１４と、前記圧電振動子１１２の温度に対応した情報（検出電圧１６４）と、前記発振信号１４８の発振周波数の温度特性を示す電圧温度特性情報１５２と、に基づいて算出した前記温度補償電圧１６６を前記発振回路１１４に出力する温度補償電圧発生回路１１８と、を有する圧電発振器１１０の製造方法であって、前記電圧温度特性情報１５２は、前記圧電振動子１１２の温度と前記温度において前記発振信号の発振周波数の温度補償を行う理想補償電圧１５０との関係を離散的に示した離散電圧温度特性情報１５４に基づいて生成するとともに、前記離散電圧温度特性情報１５４において電圧成分が許容範囲外にある第１の電圧温度情報（不図示、図３（ｂ）の−１５℃のプロットの欠落部分）を有するときは、前記離散電圧温度特性情報１５４のうち電圧成分が許容範囲内にある第２の電圧温度情報１５６（図３（ｂ））に基づいて近似曲線情報１６０（図３（ｂ））を算出し、前記近似曲線情報１６０から前記第１の電圧温度情報（不図示）と同一温度の第３の電圧温度情報１５８（図３（ｃ））を抽出し、前記第２の電圧温度情報１５６に前記第３の電圧温度情報１５８に加えた情報に基づいて生成するものである。

図８に示すように圧電発振器１１０は、半導体基板（不図示）上にパターニングにより、発振回路１１４、温度検出手段でなる温度センサー１１６、温度補償電圧発生回路１１８、記憶回路１３２、切替回路１３４、シリアルインターフェース回路１３６、電源端子１３８、グランド端子１４０等の各端子が形成された半導体回路基板を備え、発振回路１１４と圧電振動子１１２が接続された構造を有している。

圧電振動子１１２は、第１実施形態の圧電振動子１２と同様に、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から形成され、水晶であれば周波数温度特性に優れるＡＴカット振動子が望ましい。このようなＡＴカット水晶振動子は、発振回路１１４から交流電圧を受けて、厚みすべり振動により所定の発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発振周波数は、基準温度（２５℃近辺）を中心として３次曲線となる温度特性を有している。

発振回路１１４は、圧電振動子１１２を発振源とする例えばコルピッツ型の発振回路であるとともに、発振回路１１４には可変容量が内蔵され、この可変容量に印加する温度補償電圧１６６または外部からの理想補償電圧１５０を入力して圧電振動子１１２の発振周波数の温度補償を行い、発振信号１４８を発振信号出力端子１４２に出力する。ここで温度補償電圧１６６及び理想補償電圧１５０は発振回路１１４の発振周波数の変化がリニアに応答する範囲（線形応答する範囲）で用いるものとする。

温度センサー１１６は、第１実施形態の温度センサー１６と同様に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ダイオードの端子間電位であるアナログの検出電圧１６４を温度補償電圧発生回路１１８に出力することができる。また温度センサー１１６は電源電圧が供給される限り常時検出電圧１６４を出力するものとする。ここで検出電圧１６４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１６４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１１６は圧電振動子１１２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１１２の周囲温度を測定誤差を抑制して測定することができ、温度補償電圧１６６の出力誤差を抑制することができる。

温度補償電圧発生回路１１８は、４次電圧発生回路１２０、３次電圧発生回路１２２、２次電圧発生回路１２４、１次電圧発生回路１２６、０次電圧発生回路１２８、加算回路１３０により構成されている。

本実施形態の圧電振動子１１２は、第１実施形態の圧電振動子１２と同様に、発振周波数の温度特性Δｆ／ｆ_０は数式１の近似曲線情報より表わすことができる。よってこのような温度特性を有する発振回路１１４（圧電振動子１１２）の温度補償を行うために、温度補償電圧１６６（理想補償電圧）Ｖｈは、以下のような温度特性を有する必要がある。

ここで、Ｖｃ_４、Ｖｃ_３、Ｖｃ_２、Ｖｃ_１、Ｖｃ_０は、それぞれ数式１の−Ａ、−Ｂ、−Ｃ、−Ｄ、−Ｅに対応する。またＴ_０は基準温度である。このため４次電圧発生回路１２０には係数（Ｖｃ_４）の情報が、３次電圧発生回路１２２には係数（Ｖｃ_３）の情報が、２次電圧発生回路１２４には係数（Ｖｃ_２）の情報が、１次電圧発生回路１２６には係数（Ｖｃ_１）の情報が、０次電圧発生回路１２８には係数（Ｖｃ_０）の情報がそれぞれ入力される構成を有している。

そして０次電圧発生回路以外の各電圧発生回路に圧電振動子１１２の温度の情報、すなわち検出電圧１６４入力されると、４次電圧発生回路１２０は圧電振動子１１２の温度の情報（検出電圧５６と基準温度における検出電圧との差分）の４乗と係数（Ｖｃ_４）の情報との積に対応する電圧を出力し、３次電圧発生回路１２２は、温度の情報の３乗と係数（Ｖｃ_３）の情報の積に対応する電圧を出力し、２次電圧発生回路１２４は周囲温度の２乗と係数（Ｖｃ_２）の積に対応する電圧を出力し、１次電圧発生回路１２６は、周囲温度と係数（Ｖｃ_１）の積を出力し、０次電圧発生回路１２８は、係数（Ｖｃ_１）の値に対応する電圧を出力する。さらにこれらの電圧は加算回路１３０において加算され温度補償電圧１６６（Ｖｈ）が生成される。

記憶回路１３２は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成され、シリアルインターフェース回路１３６を介して入力される電圧温度情報１５２を記憶するとともに、電圧温度情報１５２を温度補償電圧発生回路１１８に出力するものである。ここで、電圧温度情報１５２は、圧電振動子１１２の所定の温度点において、発振回路１１４の発振周波数が基準周波数となるにように印加された後述の理想補償電圧１５０の情報と、前記理想補償電圧１５０を印加時の圧電振動子１１２の温度の情報（検出電圧１６４）を用いて数式１に代入して、その係数（Ｖｃ_４、Ｖｃ_３、Ｖｃ_２、Ｖｃ_１、Ｖｃ_０）を算出したものである。

よって記憶回路１３２は、係数（Ｖｃ_４）の情報を４次電圧発生回路１２０に出力し、係数（Ｖｃ_３）の情報を３次電圧発生回路１２２に出力し、係数（Ｖｃ_２）の情報を２次電圧発生回路１２４に出力し、係数（Ｖｃ_１）の情報を１次電圧発生回路１２６に出力し、係数（Ｖｃ_０）（オフセット量）の情報を０次電圧発生回路１２８に出力する。これらの係数、すなわち電圧温度情報１５２は後述のＰＣ１７６において算出される。なお記憶回路１３２は新たな電圧温度情報１５２が入力されるともとの電圧温度情報１５２に上書きする形で記憶するとともに、新たな電圧温度情報１５２を温度補償電圧発生回路１１８に出力する。

切替回路１３４は、温度補償電圧発生回路１１８と発振回路１１４との間に介装されている。切替回路１３４は、一方が発振回路１１４に接続され、他方が温度補償電圧発生回路１１８及び電圧入力端子１４４に接続されている。切替回路１３４はシリアルインターフェース回路１３６から入力される切替信号１６２により、温度補償電圧発生回路１１８側及び電圧入力端子１４４側に切替接続することができる。

シリアルインターフェース回路１３６は、信号入力端子１４６に接続され、外部からのシリアルデータ（電圧温度特性情報１５２、切替信号１６２）をデコードし、デコードした情報が電圧温度特性情報１５２である場合は、電圧温度特性情報１５２を記憶回路１３２に出力し、デコードした情報が切替信号１６２の情報である場合は切替信号１６２を切替回路１３４に出力する。

本実施形態における電圧温度情報１５２の算出過程においては、圧電発振器１１０を測定器１６８に接続する。測定器１６８は、周波数カウンター１７０、電圧発生回路１７２、電圧マルチメーター１７４、ＰＣ１７６（パーソナルコンピューター）により構成されている。周波数カウンター１７０は、発振信号出力端子１４２に接続され、発振回路１１４から出力される発振信号１４８の発振周波数の情報を所定時間ごとに測定してＰＣ１７６に出力するものである。電圧発生回路１７２は電圧入力端子１４４に接続され、任意に電圧値を調整可能な理想補償電圧１５０を、切替回路１３４を介して発振回路１１４に出力するものである。電圧マルチメーター１７４は、電圧発生回路１７２が出力する理想補償電圧１５０の値を測定し、理想補償電圧１５０の情報をＰＣ１７６に出力するものである。ＰＣ１７６は信号入力端子１４６に接続され、切替信号１６２の情報、及び上述の工程により電圧温度情報１５２を算出するとともに、これらの情報をシリアルデータ化してシリアルインターフェース回路１３６に出力するものである。

理想補償電圧１５０の値の調整は、例えば作業者がＰＣ１７６のディスプレイ上に表示される発振周波数の値を見ながら手動で調整し、ＰＣ１７６のキー操作により理想補償電圧１５０の情報と温度の情報を入力してもよい。また電圧発生回路１７２をＰＣ１７６に接続し、ＰＣ１７６にインストールされたプログラム等にしたがって発振周波数が基準周波数となるように電圧発生回路１７２の出力を調整し、理想補償電圧１５０の情報と温度の情報を入力する構成としてもよい。いずれの場合でもＰＣ１７６においては、温度の情報を温度センサー１１６から出力される検出電圧１６４に換算する構成を有するものとする。

本実施形態における電圧温度情報１５２の算出工程について説明する。本実施形態においては圧電発振器１１０を測定器１６８に接続した状態で温度調整が可能なチャンバー（不図示）内に収めた後、圧電振動子１１２の温度を設定最低温度（−３０℃）から設定最高温度（＋８５℃）まで上昇させつつ、各温度点において発振回路１１４から出力される発振信号１４８の発振周波数が基準周波数（Ｆ_０）となるように理想補償電圧１５０の値Ｖｈを調整する。そして本実施形態においては、第１実施形態と同様に圧電発振器１１０を第１温度点（設定最低温度、例：−３０℃）、第２温度点（例：−１５℃）、第３温度点（例：０℃）、第４温度点（基準温度、例：＋２５℃、基準温度）、第５温度点（例：＋５０℃）、第６温度点（例：＋７０℃）、第７温度点（設定最高温度、例：＋８５℃）の環境下におき、発振信号１４８の発振周波数が基準周波数となるように理想補償電圧１５０の値Ｖｈを調整する。ここでチャンバー（不図示）の温度設定は高精度に行なわれていることを前提とし、ＰＣ１７６には各温度点における温度の情報が記憶されているものとする。よって各温度点における温度の情報（検出電圧１６４）と、理想補償電圧１５０（Ｖｈ）の情報により離散電圧温度特性情報１５４を生成し、離散電圧温度特性情報１５４を数式２に代入することにより電圧温度特性情報１５２を生成することができる。

ところで、第１実施形態と同様に、上述の離散電圧温度特性情報１５４の生成の際にも、圧電発振器１１０の各電極に電源用のプローブ、発振信号を検出するプローブ、グランド用のプローブ、さらには理想補償電圧１５０印加用のプローブ等を接触させている。よって従来技術で述べたような接触不良により、離散電圧温度特性情報の一部において有効な情報を取得できていない状態で離散電圧温度特性情報１５４を生成してしまうことがある。このような離散電圧温度特性情報１５４に基づいて生成された電圧温度特性情報１５２が温度補償電圧発生回路１１８で用いられると、温度補償の精度が低下した温度補償電圧１６６を発生させることになり、発振信号１４８の温度補償の精度が低下することになる。そこでＰＣ１７６においては、以下の工程を行なうことにより無効な情報を包含する離散電圧温度特性情報１５４であっても、これに基づいて有効な電圧温度特性情報１５２を算出することができる。

すなわち、ＰＣ１７６が有するプログラム等においては理想補償電圧１５０の値の許容範囲が設定され、各温度点において発振信号が基準周波数となるように調整された理想補償電圧１５０の値が許容範囲を超えた場合には、その温度点における温度の情報（検出電圧１６４）と、理想温度電圧１５０の情報の組み合わせを第１の電圧温度情報（不図示）として抽出し、残りの温度点における温度の情報と、理想補償電圧１５０の組み合わせを第２の電圧温度情報１５６として抽出する。そして第２の電圧温度情報１５６を数式２に代入して係数を算出することにより近似曲線情報１６０を算出する。そして近似曲線情報１６０から第１の電圧温度情報（不図示）と同一温度の第３の電圧温度情報１５８を抽出し、第２の電圧温度情報１５６に第３の電圧温度情報１５８を加えた情報を生成する。この情報は理想補償電圧１５０が全て許容範囲内にある離散電圧温度特性情報１５４に相当する。そしてこの情報に基づいて電圧温度特性情報１５２を生成する。なお、設定最低温度から設定最高温度の範囲において、理想補償電圧１５０の変動幅はある程度決まっているので、上述の許容範囲は基準温度における理想補償電圧１５０の値を中心として上述の変動幅と同程度の大きさに設定すればよい。

最後にＰＣ１７６は、以上の工程を経て得られた電圧温度特性情報１５２をシリアルデータ化しシリアルインターフェース回路１３６を介して記憶回路１３２に記憶する。その後、温度補償電圧発生回路１１８は入力された電圧温度特性情報１５２と検出電圧１６４を用いて温度補償電圧１６６を算出して発振回路１１４に出力することにより温度補償がなされた発振信号１４８を出力することになる。

第２実施形態の圧電発振器１１０の温度補償に関する作用効果は、第１実施形態の圧電発振器１１０と同様であり、第１実施形態の作用効果の説明及び図２乃至図５において、離散周波数温度特性情報６０を離散電圧温度特性情報１５４に、第１の周波数温度情報（図３参照）を第１の電圧温度情報（不図示）に、第２の周波数温度情報６２を第２の電圧温度情報１５６に、第３の周波数温度情報６４を第３の電圧温度情報１５８に、周波数温度特性情報５４を電圧温度特性情報１５２にそれぞれ置き換えて説明したものに等しいため説明を省略する。

いずれの実施形態においても許容範囲は一律に設けられていたが、測定対象となる圧電振動子の温度ごとに独立に設けてもよい。これにより無効となる第１の周波数温度情報（図３参照）、第１の電圧温度情報（不図示）の抽出精度が向上し、各実施形態において温度補償の精度を向上させることができる。

以上述べたように本実施形態にかかる圧電発振器１０の製造方法によれば、第１には、第１実施形態で述べたように、離散周波数温度特性情報６０において、周波数成分が許容範囲外となる情報がなくなるため、これに基づいた周波数温度特性情報５４を生成することができる。そして第３の周波数温度情報６４は、第２の周波数温度情報６２に基づいて算出された近似曲線情報６６から抽出されたものであるので、周波数成分が全て許容範囲となる離散周波数温度特性情報６０に基づいて生成された周波数温度特性情報５４と遜色のない情報を生成することができ、周波数温度特性情報５４の生成時の歩留を高め、コストを抑制することができる。

第２には、第１実施形態で述べたように、周波数温度特性情報５４は、温度の情報（検出電圧５２）と、前記温度に対応した発振周波数、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、により生成した。これにより、圧電発振器１０側で温度係数を生成する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特性情報５４のプロットに重なるべき級数の温度係数を演算して温度補償量５６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３には、第１実施形態で述べたように、周波数温度特性情報５４は、温度の情報（検出電圧５２）と、前記温度に対応した発振周波数の情報、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、から求めた近似曲線情報６６から抽出される温度係数により生成した。これにより、温度補償回路３２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４には、第１実施形態で述べたように、離散周波数温度特性情報６０において、第１の周波数温度情報（図３参照）の温度が離散周波数温度特性情報６０の最低温度または最高温度であるとき、または第１の周波数温度情報（図３参照）が複数あるとき、離散周波数温度特性情報６０を再度生成することとした。第１の周波数温度情報（図３参照）が離散周波数温度特性情報６０の最低温度と最高温度に挟まれた温度領域にある場合は、近似曲線情報６６を良好に算出することができるが、最低温度にある場合は、近似曲線情報６６の精度は最低温度領域にて低下し、最高温度にある場合は、近似曲線情報６６の精度は最高温度領域にて低下する。また第１の周波数温度情報（図３参照）が複数ある場合にも同様に近似曲線情報６６の精度が低下する。よって、このように離散周波数温度特性情報６０を再度生成することにより、第１の周波数温度情報（図３参照）が上述の最低温度や最高温度ではない場合や、複数ではない場合には高精度な近似曲線情報６６が算出可能となり、第１の周波数温度情報（図３参照）がない場合に近似曲線情報６６を介して第３の周波数温度情報６４を算出することなく周波数温度特性情報５４を生成することができるため、圧電発振器１０の歩留を高めることができる。

第５には、第２実施形態で述べたように、離散電圧温度特性情報１５４において、電圧成分が許容範囲外となる情報がなくなるため、これに基づいた電圧温度特性情報１５２を生成することができる。そして第３の電圧温度情報１５８は、第２の電圧温度情報１５６に基づいて算出された近似曲線情報１６０から抽出されたものであるので、電圧成分が全て許容範囲となる離散電圧温度特性情報１５４に基づいて生成された電圧温度特性情報１５２と遜色のない情報を生成することができ、電圧温度特性情報１５２の生成時の歩留を高め、コストを抑制することができる。

第６には、第２実施形態で述べたように、離散電圧温度特性情報１５４において、第１の電圧温度情報（不図示）の温度が離散電圧温度特性情報１５４の最低温度または最高温度であるとき、第１の電圧温度情報（不図示）が複数あるとき、離散電圧温度特性情報１５４を再度生成することとした。第１の電圧温度情報（不図示）が離散電圧温度特性情報１５４の最低温度と最高温度に挟まれた温度領域にある場合は、近似曲線情報１６０を良好に算出することができるが、最低温度にある場合は、近似曲線情報１６０の精度は最低温度領域にて低下し、最高温度にある場合は、近似曲線情報１６０の精度は最高温度領域にて低下する。また第１の電圧温度情報（不図示）が複数ある場合にも同様に近似曲線情報１６０の精度が低下する。よって、このように離散電圧温度特性情報１５４を再度生成することにより、第１の電圧温度情報（不図示）が上述の最低温度や最高温度ではない場合や、複数ではない場合には高精度な近似曲線情報１６０が算出可能となり、第１の電圧温度情報（１６０）がない場合に近似曲線情報１６０を介して第３の電圧温度情報１５８を算出することなく電圧温度特性情報１５２を生成することができるため、圧電発振器の歩留を高めることができる。

第７には、測定される圧電振動子１２の発振周波数及び、理想補償電圧１５０の許容範囲は、測定対象となる圧電振動子１２、１１２の温度ごとに独立して設定したことにより、離散周波数温度特性情報６０において第１の周波数温度情報（不図示）の抽出を厳格化し、離散電圧温度特性情報１５４において第１の電圧温度情報（不図示）の抽出を厳格化することができ、これにより周波数温度特性情報５４及び電圧温度特性情報１５２の精度を高めることができる。

一方、本実施形態の係る圧電発振器１０は、第１実施形態で述べたように、例えば、圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を示す周波数温度特性情報５４と、圧電振動子１２の温度に対応する情報（検出電圧５２）を用いて温度補償量５６を算出可能な温度補償回路３２に、圧電発振器１０を接続した場合、離散周波数温度特性情報６０において、周波数成分が許容範囲外となる情報がなくなるため、これに基づいた周波数温度特性情報５４を生成することができる。そして第３の周波数温度情報６４は、第２の周波数温度情報６２に基づいて算出された近似曲線情報６６から抽出されたものであるので、周波数成分が全て許容範囲となる離散周波数温度特性情報６０に基づいて生成された周波数温度特性情報５４と遜色のない情報を生成することができ、周波数温度特性情報５４の生成時の歩留を高め、コストを抑制することが可能な圧電発振器となる。

また本実施形態に係る圧電発振器１１０は、第２実施形態で述べたように、離散電圧温度特性情報１５４において、電圧成分が許容範囲外となる情報がなくなるため、これに基づいた電圧温度特性情報１５２を生成することができる。そして第３の電圧温度情報１５８は、第２の電圧温度情報１５６に基づいて算出された近似曲線情報１６０から抽出されたものであるので、電圧成分が全て許容範囲となる離散電圧温度特性情報１５４に基づいて生成された電圧温度特性情報１５２と遜色のない情報を生成することができ、電圧温度特性情報１５２の生成時の歩留を高め、コストを抑制することが可能な圧電発振器となる。

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………記憶回路、２０………シリアルインターフェース回路、２２………発振信号出力端子、２４………温度センサー電圧出力端子、２６………データ入出力端子、２８………電源端子、３０………グランド端子、３２………温度補償回路、３４………周波数補正回路、３６………ＣＰＵ、３８………メモリ、４０………Ａ／Ｄ変換器、４２………測定器、４４………周波数カウンター、４６………ＰＣ、４８………電圧マルチメーター、５０………発振信号、５２………検出電圧、５４………周波数温度特性情報、５６………温度補償量、５８………発振信号、６０………離散周波数温度特性情報、６２………第２の周波数温度情報、６４………第３の周波数温度情報、６６………近似曲線情報、６８………近似曲線情報、１１０………圧電発振器、１１２………圧電振動子、１１４………発振回路、１１６………温度センサー、１１８………温度補償電圧発生回路、１２０………４次電圧発生回路、１２２………３次電圧発生回路、１２４………２次電圧発生回路、１２６………１次電圧発生回路、１２８………０次電圧発生回路、１３０………加算回路、１３２………記憶回路、１３４………切替回路、１３６………シリアルインターフェース回路、１３８………電源端子、１４０………グランド端子、１４２………発振信号出力端子、１４４………電圧入力端子、１４６………信号入力端子、１４８………発振信号、１５０………理想補償電圧、１５２………電圧温度特性情報、１５４………離散電圧温度特性情報、１５６………第２の電圧温度情報、１５８………第３の電圧温度情報、１６０………近似曲線情報、１６２………切替信号、１６４………検出電圧、１６６………温度補償電圧、１６８………測定器、１７０………周波数カウンター、１７２………電圧発生回路、１７４………電圧マルチメーター、１７６………ＰＣ。

Claims (9)

1. 圧電振動子の発振周波数の温度特性を示す周波数温度特性情報と、前記圧電振動子の温度に対応する情報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特性情報を出力する圧電発振器の製造方法であって、
   前記周波数温度特性情報は、
   前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散周波数温度特性情報に基づいて生成するとともに、
   前記離散周波数温度特性情報において周波数成分が許容範囲外にある第１の周波数温度情報を有するときは、前記離散周波数温度特性情報のうち周波数成分が許容範囲内にある第２の周波数温度情報に基づいて近似曲線情報を算出し、前記近似曲線情報から前記第１の周波数温度情報と同一温度の第３の周波数温度情報を抽出し、前記第２の周波数温度情報に前記第３の周波数温度情報を加えた情報に基づいて生成することを特徴とする圧電発振器の製造方法。
2. 前記周波数温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、により生成したことを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器の製造方法。
3. 前記周波数温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数の情報、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、から求めた近似曲線情報から抽出される温度係数により生成したことを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器の製造方法。
4. 前記離散周波数温度特性情報において、前記第１の周波数温度情報の温度が前記離散周波数温度特性情報の最低温度または最高温度であるとき、または前記第１の周波数温度情報が複数あるとき、前記離散周波数温度特性情報を再度生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電発振器の製造方法。
5. 圧電振動子を発振させて発振信号を出力し、温度補償電圧により前記発振信号の発振周波数の温度補償を行う発振回路と、前記圧電振動子の温度に対応した情報と、前記発振信号の発振周波数の温度特性を示す電圧温度特性情報と、に基づいて算出した前記温度補償電圧を前記発振回路に出力する温度補償電圧発生回路と、を有する圧電発振器の製造方法であって、
   前記電圧温度特性情報は、
   前記圧電振動子の温度と前記温度において前記発振信号の発振周波数の温度補償を行う理想補償電圧との関係を離散的に示した離散電圧温度特性情報に基づいて生成するとともに、
   前記離散電圧温度特性情報において電圧成分が許容範囲外にある第１の電圧温度情報を有するときは、前記離散電圧温度特性情報のうち電圧成分が許容範囲内にある第２の電圧温度情報に基づいて近似曲線情報を算出し、前記近似曲線情報から前記第１の電圧温度情報と同一温度の第３の電圧温度情報を抽出し、前記第２の電圧温度情報に前記第３の電圧温度情報に加えた情報に基づいて生成することを特徴とする圧電発振器の製造方法。
6. 前記離散電圧温度特性情報において、前記第１の電圧温度情報の温度が前記離散電圧温度特性情報の最低温度または最高温度であるとき、前記第１の電圧温度情報が複数あるとき、前記離散電圧温度特性情報を再度生成することを特徴とする請求項５に記載の圧電発振器の製造方法。
7. 前記許容範囲は、測定対象となる前記圧電振動子の温度ごとに独立して設定したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧電発振器の製造方法。
8. 圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力する発振回路と、周波数温度特性情報が記憶された記憶回路と、を有し、
   前記周波数温度特性情報は、
   前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散周波数温度特性情報に基づいて生成されるとともに、
   前記離散周波数温度特性情報において周波数成分が許容範囲外にある第１の周波数温度情報を有するときは、前記離散周波数温度特性情報のうち周波数成分が許容範囲内にある第２の周波数温度情報に基づいて近似曲線情報を算出し、前記近似曲線情報から前記第１の周波数温度情報と同一温度の第３の周波数温度情報を抽出し、前記第２の周波数温度情報に前記第３の周波数温度情報を加えた情報に基づいて生成されたことを特徴とする圧電発振器。
9. 圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力し、温度補償電圧により前記発振信号の発振周波数の温度補償を行う発振回路と、前記圧電振動子の温度に対応した情報と、前記発振信号の発振周波数の温度特性を示す電圧温度特性情報と、に基づいて算出した前記温度補償電圧を前記発振回路に出力する温度補償電圧発生回路と、前記電圧温度特性情報を記憶し前記温度補償電圧発生回路に出力する記憶回路と、を有し、
   前記電圧温度特性情報は、
   前記圧電振動子の温度と前記温度において前記発振信号の発振周波数の温度補償を行う理想補償電圧との関係を離散的に示した離散電圧温度特性情報に基づいて生成されるとともに、
   前記離散電圧温度特性情報において電圧成分が許容範囲外にある第１の電圧温度情報を有するときは、前記離散電圧温度特性情報のうち電圧成分が許容範囲内にある第２の電圧温度情報に基づいて近似曲線情報を算出し、前記近似曲線情報から前記第１の電圧温度情報と同一温度の第３の電圧温度情報を抽出し、前記第２の電圧温度情報に前記第３の電圧温度情報を加えた情報に基づいて生成されたことを特徴とする圧電発振器。