JP2013017074A - 温度補償発振器および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温度補償発振器1は、圧電素子11および前記圧電素子11に並列に接続された第1可変容量素子14,15を有し、入力された温度補償電圧に応じた周波数で発振した基準信号を出力する発振回路10と、前記第1可変容量素子に並列に接続され、前記第1可変容量素子より低い容量を有する第2可変容量素子91,92と、前記第2可変容量素子の端子間電圧として、起動時からの経過時間に応じて変化し、所定値に収束する電圧を起動時補償電圧として出力する補償回路30とを有する。
【選択図】図4
Description
特許文献2に記載の技術は、起動時から一定時間、温度センサーからの出力をキャンセルするものであり、ICチップ上の能動素子の発熱の影響を打ち消して温度補償電圧を一定に保つ効果はあるが、起動時からの一定期間は圧電素子の温度補償動作を行うことができないため、起動時の周囲温度状態によっては周波数が安定しないという課題を抱えていた。特許文献3に記載の技術は、温度補償電圧に対し起動時に補正電圧を加えるものであり、温度補償できる周波数範囲程度の精度でしか補正できなかった。
これに対し本発明は、温度補償動作を行いつつ、温度補償動作の周波数調整より高精度での周波数補正を行う技術を提供する。
この温度補償発振器によれば、温度補償動作を行いつつ、第1可変容量素子のみで周波数補正を行う場合と比較して、周波数の時間変動を抑制することができる。
この温度補償発振器によれば、温度補償電圧を基準電圧として用いて周波数の時間変動を抑制することができる。
この温度補償発振器によれば、所定の電源電圧を基準電圧として用いて周波数の時間変動を抑制することができる。
この温度補償発振器によれば、基準電圧を分圧した電圧を用いて周波数の時間変動を抑制することができる。
この温度補償発振器によれば、容量素子を用いた回路により基準電圧を分圧した電圧を用いて周波数の時間変動を抑制することができる。
この温度補償発振器によれば、温度補償発振器の特性に応じて周波数の時間変動の抑制量を調節することができる。
この電子機器によれば、温度補償動作を行いつつ、第1容量のみで周波数補正を行う場合と比較して、周波数の時間変動を抑制することができる。
図1は、第1実施形態に係る温度補償型水晶発振器(temperature compensated crystal oscillator、TCXO)1の構成を示す断面模式図である。温度補償発振器1は、シート基板81と、圧電素子基板82と、圧電素子(振動素子の一例)11と、ICチップ83と、キャップ84とを有する。温度補償発振器1は、概ね、ICチップ83の上に、圧電素子11を配置した構成を有する。圧電素子基板82は内部に空間90を有する。圧電素子11は、空間90に収まるように設置されている。圧電素子11は、接着部材88により、圧電素子基板82に接着されている。圧電素子基板82には孔89が設けられている。圧電素子11は、孔89内に満たされた接着部材88を介して端子87と電気的に接続されている。シート基板81上には、ICチップ83が貼り付けられている。ICチップ83は、ワイヤ85を介して接続部材86に接続されている。接続部材は、端子87と接続されている。ICチップ83には、圧電素子11を用いた発振回路が形成されている。
図10は、第2実施形態に係る温度補償発振器2の回路構成を示す図である。図4の構成と比較すると、基準電圧Vrefと温度補償電圧Vcとが入れ替えられている点が相違している。すなわち、温度補償発振器2において、ドリフト補償回路30は、ドリフト補償電圧の基準となるドリフト基準電圧として、基準電圧発生回路40から出力される基準電圧Vrefが用いられる。温度補償発振器2において、可変容量素子91および可変容量素子92には、基準電圧Vrefとドリフト補償電圧Vdftとの差に応じた電圧が印加される。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち2つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。
図12は、変形例1に係る電子機器1000の構成を示す図である。電子機器1000は、温度補償発振器1と、CPU(Central Processing Unit)5と、GPS(Global Positioning System)受信機6と、メモリー7と、ディスプレイ8とを有する。この例で、電子機器1000は、携帯電話機である。GPS受信機6(電子回路の一例)は、温度補償発振器1から出力される基準信号をクロック信号として動作する。この例によれば、例えば温度補償発振器1およびGPS受信機6を間欠動作させる場合においても、周波数の時間変動が安定したクロック信号を、より低消費電力で供給することができる。なお、電子機器1000は、携帯電話機に限定されない。電子機器1000は、パーソナルコンピュータ、時計、携帯ゲーム機、家電製品、自動車、電子書籍リーダーなど、携帯電話機以外のものであってもよい。また、電子機器1000は、温度補償発振器1に代わり温度補償発振器2を有していてもよい。
温度補償発振器1または温度補償発振器2の構成は、図4および図10に例示したものに限定されない。例えば、これらの一部の要素は省略されてもよい。例えば、温度補償発振器1は、基準電圧発生回路40、温度補償電圧発生回路50、温度センサー60、不揮発性メモリー70、および容量制御回路80を有していなくてもよい。この場合、温度補償発振器1は、基準電圧発生回路40、温度補償電圧発生回路50、温度センサー60、不揮発性メモリー70、および容量制御回路80に相当する外付けの装置との間で、信号をやりとりする。別の例で、圧電素子11は水晶振動子に限定されない。水晶振動子に代わり、SAW(Surface Acoustic Wave)共振子またはセラミック振動子が用いられてもよい。さらに別の例で、可変容量素子の数は、実施形態で説明したものに限定されない。可変容量素子14および可変容量素子15に代わり、1つまたは3つ以上の可変容量素子が用いられてもよい。可変容量素子91および可変容量素子92についても同様である。さらに別の例で、スイッチング素子322はトランジスターに限定されない。機械式のスイッチが用いられてもよい。機械式のスイッチが用いられる場合、不揮発性メモリー70および容量制御回路80は不要である。
Claims (7)
- 振動素子および第1可変容量素子を有し、前記第1可変容量素子に入力された温度補償電圧に応じた周波数で発振した発振信号を出力する発振回路と、
前記振動素子の一方の端子と他方の端子との間に接続された第2可変容量素子と、
起動時からの経過時間に応じて変化し、所定値に収束する電圧を起動時補償電圧として前記第2可変容量素子に出力する補償回路と
を有し、
前記第2可変容量素子は前記起動時補償電圧に従い、前記起動時からの経過時間に応じて変化する前記発振信号の周波数を補償する
ことを特徴とする温度補償発振器。 - 前記補償回路は、前記温度補償電圧に基づき前記起動時補償電圧を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の温度補償発振器。 - 前記補償回路は、所定の基準電圧に基づき前記起動時補償電圧を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の温度補償発振器。 - 前記補償回路は、前記温度補償電圧または前記基準電圧を分圧する分圧回路を含む
ことを特徴とする請求項2または3に記載の温度補償発振器。 - 前記分圧回路は、前記温度補償電圧または前記基準電圧が供給される第3容量素子と、前記第3容量素子に直列接続された第4容量素子とを含む
ことを特徴とする請求項4に記載の温度補償発振器。 - 前記温度補償発振器の起動時からの経過時間に対する周波数変化特性を示すパラメーターを記憶した不揮発性メモリーを有し、
前記第4容量素子は、容量素子とスイッチング素子からなる直列回路と、複数の前記直列回路が並列接続された構成と
を有し、
前記スイッチング素子は、前記不揮発性メモリーに記憶されている前記パラメーターに応じて制御される
ことを特徴とする請求項5に記載の温度補償発振器。 - 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の温度補償発振器と、
前記温度補償発振器から出力される前記発振信号を用いて動作する電子回路と
を有する電子機器。
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