JP2013150032A - 温度補償型水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 周波数ドリフト特性のうねり補償をする温度範囲を選択し、周波数ドリフト特性の温度特性に合わせて調整量を調整して、うねり補償を適性に行うことができる温度補償型水晶発振器を提供する。
【解決手段】 温度補償回路１で温度補償を行い、ＡＦＣ回路２で入力信号の周波数を制御し、周波数ドリフト補償回路３ａ〜３ｃで周波数ドリフト特性を周波数補正する制御電圧を出力し、うねり補償電源電圧発生回路１０で周波数ドリフト補償回路３ｂ，３ｃ、可変増幅器１９へうねり補償に対応した電源電圧を供給し、温度補償回路１からの出力と、ＡＦＣ回路２からの出力と、周波数ドリフト補償回路３ａ〜３ｃからの出力と、オフセット電圧調整回路１８からのオフセット電圧を可変増幅器１９で増幅した出力とを加算器４で加算して第１の電圧可変容量素子７ａと第２の電圧可変容量素子７ｂに出力する温度補償型水晶発振器である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温度補償を行う温度補償型水晶発振器に係り、特に、周波数ドリフト特性のうねり特性を補償する温度補償型水晶発振器に関する。

［従来の技術］
従来の温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）は、電圧制御発振器に温度補償回路を付加して、周囲温度の変化による周波数の変動を少なくしたものである。
そして、従来の温度補償型水晶発振器では、電源供給直後に周波数がドリフト（変動又はふらつき）することがあり、特に電源投入による発熱によって周波数ドリフト特性が変化するようになっていた。

従来の周波数ドリフト特性を補償する方法が提案されており、その補償量は一定であった（特許文献１参照）。
しかし、温度補償型水晶発振器における周波数ドリフト特性は、うねりを持った特性となっているため、従来の手段では補償することができなかった。

［周波数ドリフト特性：図５］
周波数ドリフト特性について図５を参照しながら説明する。図５は、高温（＋８５℃）における周波数ドリフト特性を示す図である。尚、縦軸の周波数（Freq.）をLinearで、横軸の時間（Time(s)）をLogで表している。
電源投入後に、周波数ドリフトが発生するが、図５において太い破線部分で囲んだ所がうねり部分を示し、周波数の幅ｄがうねりの大きさを示している。
そして、周波数ドリフト特性のうねりは、周囲温度が高温においては温度が上昇するほど、また、低温においては温度が下降するほど、うねりの大きさは大きくなる特性となっていた。

［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開平１０−２２４１４８号公報「圧電発振器」（東洋通信機株式会社）［特許文献１］、特開平０９−１５３７３９号公報「デジタル温度補償水晶発振器」（キンセイ株式会社）［特許文献２］、特開２００５−２８６９２４号公報「温度補償型水晶発振器」（シチズン株式会社）［特許文献３］、特開２００６−２２２７２５号公報「温度補正回路および温度補償回路を備えた無線装置並びにそのプログラム」（松下電器産業株式会社）［特許文献４］、特開２０１１−１１４４３８号公報「圧電発振器及び発振回路システム」（セイコーエプソン株式会社）［特許文献５］がある。

特許文献１には、トランジスタ、抵抗及び容量から成る増幅部と圧電振動子と可変容量ダイオード、抵抗及び容量から成る制御電圧部とから構成される電圧制御型圧電発振器において、可変容量ダイオードのアノード端子の電圧を時間と共に可変にすることで、圧電発振回路の周波数起動特性を短縮することが示されている。

特許文献２には、デジタル温度補償水晶発振器において、デジタル信号−アナログ信号変換処理とアナログ信号−デジタル信号変換処理の特性を、水晶振動子の温度特性に似せた三次曲線特性にすることで、温度補償全般における周波数特性を滑らかにし、周波数切り替えノイズの少ない安定した温度補償特性を得ることが示されている。

特許文献３は、温度補償型水晶発振器において、高温側補正関数発生回路と低温側補正関数発生回路により、近似２次関数で表される温度特性を有する複数の信号を適当な加算率で合成してゲート側補正信号とウェル側補正信号を生成し、第１および第２のＭＩＳ型可変容量コンデンサのゲート電極とウェル電極に、それぞれゲート側補正信号とウェル側補正信号を供給し、ＡＴカット水晶振動子の３次関数的な温度特性を補償するための近似３次関数で表される温度カーブに合う温度特性の補正電圧を得ることが示されている。

特許文献４は、温度補正回路において、温度検出手段で検出される温度を一定の段階ごとに区切り、その段階に従った代表点ごとに電子回路が有する温度特性を補正するために作成した動作補正データを記憶する第１の記憶手段と、温度検出手段により検出された周囲温度に対応し、前後した二つの代表点での動作補正データを第１の記憶手段から選択的に読み出し、この読み出した二つの動作補正データと検出温度から比率的に求められる動作補正データに基づいて電子回路の動作を補正する補正処理手段とを備えることが示されている。

特許文献５は、発振回路において、高次の周波数温度特性を有する圧電振動子（ＯＳＣ）と、温度変化に対応した第１電圧を出力する温度センサーと、第１電圧に基づき上昇又は下降の温度センサー出力特性を生成する温度センサー変換回路と、第１電圧に基づき温度上昇、温度降下、一定状態の何れか一つを検出する状態検出回路と、補正データを記憶したメモリと、メモリの信号をシステムに出力するインターフェースと、温度センサーの信号と温度センサー変換回路の信号の何れかを選択するスイッチとを備え、システムが、スイッチの出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、メモリと、ＯＳＣの周波数を温度補正する温度補正回路と、全体を制御するＣＰＵとを備えていることが示されている。

特開平１０−２２４１４８号公報 特開平０９−１５３７３９号公報 特開２００５−２８６９２４号公報 特開２００６−２２２７２５号公報 特開２０１１−１１４４３８号公報

しかしながら、従来の温度補償型水晶発振器において周波数ドリフト特性のうねりを有効に補償するものとはなっていないという問題点があった。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、周波数ドリフト特性のうねり補償をする温度範囲を選択し、周波数ドリフト特性の温度特性に合わせて調整量を調整して、うねり補償を適性に行うことができる温度補償型水晶発振器を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、水晶振動子と、水晶振動子に並列に接続される増幅器と、増幅器の入力側と出力側に接続される電圧可変容量素子とを有する温度補償型水晶発振器であって、温度補償を行う制御電圧を出力する温度補償回路と、周波数ドリフト特性の特徴によって電源投入後の第１の期間、第２の期間、第３の期間に区分した場合に、第１の期間で周波数を補償する制御電圧を電圧可変容量素子に出力する第１の周波数ドリフト補償回路と、第２の期間で周波数を補償する制御電圧を電圧可変容量素子に出力する第２の周波数ドリフト補償回路と、第３の期間で周波数を補償する制御電圧を電圧可変容量素子に出力する第３の周波数ドリフト補償回路と、オフセット電圧を調整するオフセット電圧調整回路と、第２の周波数ドリフト補償回路及び第３の周波数ドリフト補償回路にうねり補償に対応した電源電圧を供給すると共に、オフセット電圧調整回路にうねり補償に対応した電源電圧を供給するうねり補償電源電圧発生回路とを有することを特徴とする。

本発明は、上記温度補償型水晶発振器において、うねり補償電源電圧発生回路が、第１の温度に対応する第１の電圧を出力する第１の電圧調整回路と、第２の温度に対応する第２の電圧を出力する第２の電圧調整回路と、検出温度に対応した検出温度電圧を出力する温度検出回路と、検出温度電圧と第１及び第２の電圧と比較し、検出温度電圧が第１の電圧より大きい場合又は検出温度電圧が第２の電圧より小さい場合に、差分に応じた出力を行う差動増幅器と、差動増幅器からの出力を増幅する増幅器とを有することを特徴とする。

本発明は、上記温度補償型水晶発振器において、うねり補償電源電圧発生回路では、検出温度電圧が第１の電圧より大きい場合に、温度が下降するに伴い、うねり補償電源電圧をゼロから特定の値まで上昇させ、検出温度電圧が第２の電圧より小さい場合に、温度が上昇するに伴い、うねり補償電源電圧をゼロから特定の値まで上昇させることを特徴とする。

本発明は、上記温度補償型水晶発振器において、第１の電圧調整回路及び第２の電圧調整回路の電圧は任意に設定可能として、うねり補償を行う温度範囲を選択することを特徴とする。

本発明によれば、温度補償を行う制御電圧を出力する温度補償回路と、周波数ドリフト特性の特徴によって電源投入後の第１の期間、第２の期間、第３の期間に区分した場合に、第１の期間で周波数を補償する制御電圧を電圧可変容量素子に出力する第１の周波数ドリフト補償回路と、第２の期間で周波数を補償する制御電圧を電圧可変容量素子に出力する第２の周波数ドリフト補償回路と、第３の期間で周波数を補償する制御電圧を電圧可変容量素子に出力する第３の周波数ドリフト補償回路と、オフセット電圧を調整するオフセット電圧調整回路と、第２の周波数ドリフト補償回路及び第３の周波数ドリフト補償回路にうねり補償に対応した電源電圧を供給すると共に、オフセット電圧調整回路にうねり補償に対応した電源電圧を供給するうねり補償電源電圧発生回路とを有する温度補償型水晶発振器としているので、周波数ドリフト特性のうねり補償を適性に行うことができる効果がある。

本発明の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器の構成ブロック図である。 周波数ドリフト補償回路の回路図である。 うねり補償電源電圧発生回路の回路図である。 うねり補償電源電圧発生回路の特性を示す図である。 周波数ドリフト特性を示す図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器は、水晶振動子と、水晶振動子に並列に接続される増幅器と、増幅器の入力側に接続される第１の電圧可変容量素子と、増幅器の出力側に接続される第２の電圧可変容量素子と、温度補償を行う制御電圧を出力する温度補償回路と、入力信号の周波数を制御する周波数制御回路と、周波数ドリフト特性を周波数補正する制御電圧を出力する周波数ドリフト補償回路と、オフセット電圧を調整するオフセット電圧調整回路と、入力される増幅度を決定する電圧に基づいてオフセット電圧を増幅する可変増幅器と、周波数ドリフト補償回路への電源電圧を供給し、且つ温度に対して変化するオフセット電圧に対応した電圧を可変増幅器へ供給するうねり補償電源電圧発生回路と、温度補償回路からの出力と、周波数制御回路からの出力と、周波数ドリフト補償回路からの出力と、可変増幅器からの出力とを加算して第１の電圧可変容量素子と第２の電圧可変容量素子に出力する加算器とを有するものであり、周波数ドリフト特性のうねり補償を適性に行うことができるものである。

［温度補償型水晶発振器：図１］
本発明の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器の構成ブロック図である。
本発明の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器（本発振器）は、図１に示すように、温度補償回路１と、ＡＦＣ（Auto Frequency Control）回路２と、第１の周波数ドリフト補償回路３ａと、第２の周波数ドリフト補償回路３ｂと、第３の周波数ドリフト補償回路３ｃと、加算器（Adder）４と、水晶振動子５と、インバータＩＣ（Integrated Circuit）６と、電圧可変容量素子（Vc）７ａ，７ｂと、バッファ（Buff）８と、出力端子９と、うねり補償電源電圧発生回路１０と、オフセット電圧調整回路１８と、可変増幅器１９と、増幅器２０，２１とを基本的に有している。

［本発振器の各部］
本発振器の各部について具体的に説明する。
温度補償回路１は、水晶振動子５の周辺の温度を検出し、検出した温度に応じて温度補償の制御電圧（温度補償制御電圧）を加算器４に出力する。
ＡＦＣ（Auto Frequency Control）回路２は、出力端子９から出力される周波数を可変させるための制御電圧（発振周波数制御電圧）を加算器４に出力する。

周波数ドリフト補償回路３ａ〜３ｃは、発振器の周波数ドリフト特性を消費電力に応じて補償する制御電圧（周波数ドリフト補償制御電圧）を加算器４に出力する。
具体的には、第１の周波数ドリフト補償回路３ａは、周波数ドリフト特性の特徴によって電源投入後の第１の期間、第２の期間、第３の期間に区分した場合に、第１の期間で周波数を補償する制御電圧を加算器４に出力する。

第２の周波数ドリフト補償回路３ｂは、上記第２の期間で周波数を補償する制御電圧を加算器４に出力する。
第３の周波数ドリフト補償回路３ｃは、上記第３の期間で周波数を補償する制御電圧を加算器４に出力する。
尚、周波数ドリフト補償回路３（３ａ〜３ｃ）の具体的な構成については後述する。

加算器（Adder）４は、温度補償回路１からの温度補償制御電圧とＡＦＣ回路２からの発振周波数制御電圧と周波数ドリフト補償回路３ａ〜３ｃからの周波数ドリフト補償制御電圧とオフセット電圧調整回路１８の出力に接続される可変増幅器１９からの出力電圧とを加算し、電圧可変容量素子７ａ，７ｂに出力する。
尚、加算器４における加算は、各入力電圧を重み付けして加算するようにしてもよい。

水晶振動子５は、水晶片とその水晶片を挟む電極とを備え、水晶両端子からみた負荷容量とによって決定される共振周波数で発振する。
インバータＩＣ（Integrated Circuit）６は、発振用のＩＣであり、水晶振動子５とで発振された周波数を増幅し、位相を反転させてバッファ８に出力する。

電圧可変容量素子（Vc）７ａ，７ｂは、例えば、バリキャップダイオードで構成され、印加される電圧に応じて容量を可変にし、周波数を調整する。
具体的には、電圧可変容量素子７ａは、加算器４からの出力電圧が印加され、当該電圧に応じて端子間容量が変化し、水晶振動子５の両端からみた負荷容量が変化し、周波数を調整する。
また、電圧可変容量素子７ｂは、加算器４からの出力電圧が印加され、当該電圧に応じて端子間容量が変化し、水晶振動子５の両端からみた負荷容量が変化し、周波数を調整する。

電圧可変容量素子７ａ，７ｂをバリキャップダイオードで構成した場合、ダイオードのカソード側が水晶振動子５とインバータＩＣ６に接続し、ダイオードのアノード側が最終的に接地されるようになっている。尚、バリキャップダイオードと水晶振動子５及びインバータＩＣ６との間にコンデンサを直列に設けるようにしてもよい。

バッファ（Buff）８は、信号増幅器であり、インバータＩＣ６からの発振信号を増幅して出力端子９に出力する。
出力端子９は、本発振器の発振信号を出力する端子である。

うねり補償電源電圧発生回路１０は、うねり補償に対応した電源電圧を第２の周波数ドリフト補償回路３ｂ及び第３の周波数ドリフト補償回路３ｃに供給すると共に、可変増幅器１９に増幅度を決定する電圧を出力する。
うねり補償電源電圧発生回路１０の詳細は、後述する。

オフセット電圧調整回路１８は、オフセット電圧を調整して可変増幅器１９に出力する。
可変増幅器１９は、うねり補償電源電圧発生回路１０から入力される電源電圧を、増幅度を決定する電圧として入力し、オフセット電圧調整回路１８から入力されるオフセット電圧を、増幅度の電圧に基づいて増幅し、加算器４に出力する。

本発振器では、オフセット電圧調整回路１８からのオフセット電圧を、うねり補償電源電圧発生回路１０から入力される電圧によって可変増幅器１９で可変増幅する構成としたが、可変増幅器１９の構成をオフセット電圧調整回路１８内に取り込んで、うねり補償電源電圧発生回路１０がオフセット電圧調整回路１８にうねり補償に対応した電源電圧を供給するようにしてもよい。

増幅器２０は、うねり補償電源電圧発生回路１０から入力される電源電圧を増幅して第２の周波数ドリフト補償回路３ｂに供給する。
増幅器２１は、うねり補償電源電圧発生回路１０から入力される電源電圧を増幅して第３の周波数ドリフト補償回路３ｃに供給する。

［周波数ドリフト補償回路：図２］
次に、周波数ドリフト補償回路３について図２を参照しながら説明する。図２は、周波数ドリフト補償回路の回路図である。
周波数ドリフト補償回路は、図２に示すように、うねり補償電源電圧発生回路１０からの電源電圧Ｖ_D が抵抗Ｒ５の一端に印加され、抵抗Ｒ５の他端がコンデンサＣの一端に接続し、コンデンサＣの他端が接地されている。
また、抵抗Ｒ５とコンデンサＣとの間の点の電圧が増幅器（ＡＭＰ）１７に入力され、増幅器１７は、設定される増幅率（ゲイン）によって増幅して出力する。

ここで、抵抗Ｒ５の値及びコンデンサＣの値、増幅器１７のゲインを調整することにより、周波数ドリフト特性を補償する電圧を増幅器１７から出力するものである。
第１の周波数ドリフト補償回路３ａの電源電圧Ｖ_D は、固定電圧より供給され、第２、第３の周波数ドリフト補償回路３ｂ，３ｃの電源電圧Ｖ_D は、うねり補償電源電圧発生回路１０の出力電圧を増幅器２０又は増幅器２１によって増幅された電圧を供給する。

［うねり補償電源電圧発生回路１０：図３］
次に、本実施の形態の特徴部分であるうねり補償電源電圧発生回路１０の構成について図３を参照しながら説明する。図３は、うねり補償電源電圧発生回路の回路図である。
うねり補償電源電圧発生回路１０は、図３に示すように、レギュレータ回路１１と、温度検出（Tsens.）回路１２と、Ｖ_TH調整回路１３と、Ｖ_TL調整回路１４と、増幅器（ＡＭＰ）１５と、出力端子（Ｖout）１６と、２つの差動増幅器とを有している。

［うねり補償電源電圧発生回路１０の各部］
レギュレータ回路１１は、定電圧回路であり、一定の電圧を抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 の一端に印加する。
温度検出回路１２は、ＴＣＸＯ内の温度を検出し、検出された温度の値に応じた電圧を出力する。具体的には、ＮＰＮ形のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ７のベースに電圧が出力される。

Ｖ_TH調整回路（第２の電圧調整回路）１３は、温度範囲の上限である高温側うねり補償電源電圧の動作切り替わり温度点を特定する固定の電圧値Ｖ_TH（第２の電圧値）をＮＰＮ形のトランジスタＴｒ８のベースに出力する。
Ｖ_TL調整回路（第１の電圧調整回路）１４は、温度範囲の下限である低温側うねり補償電源電圧の動作切り替わり温度点を特定する固定の電圧値Ｖ_TL（第１の電圧値）をＮＰＮ形のトランジスタＴｒ４のベースに出力する。

増幅器（ＡＭＰ）１５は、ＰＮＰ形トランジスタＴｒ２のコレクタからの出力電流と、ＰＮＰ形トランジスタＴｒ５のコレクタからの出力電流とを加算し、電圧として増幅して「うねり補償電源電圧」として出力端子１６に出力される。
出力端子（Ｖout）１６より「うねり補償電源電圧」は、周波数ドリフト補償回路３ｂ，３ｃの電源電圧Ｖ_D に増幅器２０，２１を介して供給される。

レギュレータ回路１１に近い１段目の差動増幅器は、ＰＮＰ形トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースを共通にし、Ｔｒ１のエミッタには抵抗Ｒ1 を介してレギュレータ回路１１からの電圧が印加され、Ｔｒ２のエミッタには抵抗Ｒ2 を介してレギュレータ回路１１からの電圧が印加されている。
Ｔｒ１のコレクタがＮＰＮ形のトランジスタＴｒ３のコレクタに接続し、Ｔｒ２のコレクタがＮＰＮ形のトランジスタＴｒ４のコレクタに接続し、Ｔｒ３のエミッタとＴｒ４のエミッタが接続されて定電流源を介して接地されている。

Ｔｒ３，Ｔｒ４のベースに入力される電圧が比較され、Ｔｒ３のベースに入力されるTsens.回路１２からの検出温度に対応した電圧に応じてＴｒ３に電流が流れる。Ｔｒ３に流れる電流はＴｒ１に流れる。Ｔｒ１とＴｒ２で構成される電流ミラー回路によってＴｒ１に流れる電流はミラーされ、Ｔｒ２に流れる。Ｔｒ２とＴｒ４に流れる電流の差が出力電流となる。
１段目の差動増幅器の出力電流は、Ｔｒ２のコレクタから増幅器１５に提供される。

また、２段目の差動増幅器は、ＰＮＰ形トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６のベースを共通にし、Ｔｒ５のエミッタには抵抗Ｒ3 を介してレギュレータ回路１１からの電圧が印加され、Ｔｒ６のエミッタには抵抗Ｒ4 を介してレギュレータ回路１１からの電圧が印加されている。
Ｔｒ５のコレクタがＮＰＮ形のトランジスタＴｒ７のコレクタに接続し、Ｔｒ６のコレクタがＮＰＮ形のトランジスタＴｒ８のコレクタに接続し、Ｔｒ７のエミッタとＴｒ８のエミッタが接続されて定電流源を介して接地されている。

Ｔｒ７，Ｔｒ８のベースに入力される電圧が比較され、Ｔｒ７のベースに入力されるTsens.回路１２からの検出温度に対応した電圧に応じてＴｒ７に電流が流れる。一方、Ｔｒ８に流れる電流はＴｒ６に流れる。Ｔｒ５とＴｒ６で構成される電流ミラー回路によってＴｒ６に流れる電流はミラーされ、Ｔｒ５に流れる。Ｔｒ５とＴｒ７に流れる電流の差が出力電流となる。
２段目の差動増幅器の出力電流は、Ｔｒ５のコレクタから増幅器１５に提供される。

１段目の差動増幅器は、温度検出回路１２での検出温度に対応する電圧＞電圧値Ｖ_TLの場合に動作し、２段目の差動増幅器は、温度検出回路１２での検出温度に対応する電圧＜電圧値Ｖ_THの場合に動作し、電圧値Ｖ_TLと電圧値Ｖ_THとの間の電圧値、つまり、その電圧値の範囲に相当する温度範囲では動作しないようになっている。

従って、ＴＣＸＯ内に設けられた温度検出回路１２から発生される電圧（Tsens.電圧）と、Ｖ_TH調整回路１３からの電圧値Ｖ_TH及びＶ_TL調整回路１４からの電圧値Ｖ_TLを入力とする２つの差動増幅器の差動増幅により温度範囲が選択され、流れる電流の量に応じて水晶（ＩＣ補償）の温度傾斜に合わせて適切な調整電圧を発生するものである。

［うねり補償電源電圧発生回路１０の特性：図４］
次に、うねり補償電源電圧発生回路１０の特性について図４を参照にしながら説明する。図４は、うねり補償電源電圧発生回路の特性を示す図である。図４（１）が温度センサー出力電圧を示す図であり、図４（２）がうねり補償電源電圧発生回路出力電圧を示す図である。

図４（１）では、温度センサー（温度検出回路１２）の出力電圧を、横軸に温度、縦軸に検出電圧（Tsens.電圧）で示したものであり、動作させたい境界の温度ＴＡ，ＴＢに対して電圧値Ｖ_TLと電圧値Ｖ_THを（１）のように設定すれば、Temp.Lの領域、Temp.Mの領域、Temp.Hの領域に分けられる。温度ＴＡ，ＴＢは、水晶の周波数温度特性の極大点をＴＡ、極小点をＴＢとして設定する。

図４（２）では、Temp.Lの領域で、うねり補償電源電圧Ｖout［Ｖ］は温度下降に伴い徐々に上昇する特性となり、Temp.Mの領域では、うねり補償電源電圧Ｖout［Ｖ］はゼロのままであり、Temp.Hの領域で、うねり補償電源電圧Ｖout［Ｖ］は温度上昇に伴い徐々に上昇する特性となっている。
尚、図４（２）の温度に対するうねり補償電源電圧の傾きが、水晶の周波数温度特性の「温度傾斜」に比例する。

本実施の形態では、Ｖ_TH調整回路１３からの電圧値Ｖ_TH及びＶ_TL調整回路１４からの電圧値Ｖ_TLを調整することにより、Temp.Lの領域、Temp.Mの領域、Temp.Hの領域を選択して、うねり補償を行う温度範囲を選択し、水晶の温度傾斜に合わせて適正な調整電圧とすることができるものである。

尚、周波数ドリフト補償回路は、第１、第２、第３の周波数ドリフト補償回路で構成され、または、第２、第３の周波数ドリフト補償回路で構成してもよく、うねり補償電源電圧発生回路１０からの出力を分岐して第２、第３の周波数ドリフト補償回路の電源として供給される。

また、特に、温度補償回路を内蔵しない水晶発振器において、温度補償回路による補償周波数特性が支配的である電源投入後の第２の期間での補償は不要となるため、第２の周波数ドリフト補償回路を必要としない。
更に、電源投入後の第１の期間については早い期間であり、周波数の早期安定化においては重要性が低いこともあり、ＩＣチップ面積の縮小化などのために、第１の周波数ドリフト補償回路を省略してもよい。

［実施の形態の効果］
本発振器によれば、周波数ドリフト補償回路３に提供される電源電圧を、うねり補償電源電圧発生回路１０から温度に対応して変化するうねり補償量に対応した電源電圧を発生させて供給し、うねり補償電源電圧発生回路からの電圧を可変増幅器１９に供給し、増幅度を調整することにより、温度に対して変化するオフセット電圧を調整するようにしているので、周波数ドリフト特性のうねり補償をする温度範囲を選択し、水晶の温度傾斜に合わせて調整量を調整して、うねり補償を適性に行うことができる効果がある。

本発明は、周波数ドリフト特性のうねり補償をする温度範囲を選択し、水晶の温度傾斜に合わせて調整量を調整して、うねり補償を適性に行うことができる温度補償型水晶発振器に好適である。

１...温度補償回路、 ２...ＡＦＣ回路、 ３ａ...第１の周波数ドリフト補償回路、 ３ｂ...第２の周波数ドリフト補償回路、 ３ｃ...第１の周波数ドリフト補償回路、 ４...加算器、 ５...水晶振動子、 ６...インバータＩＣ、 ７ａ，７ｂ...電圧可変容量素子、 ８...バッファ、 ９...出力端子、 １０...うねり補償電源電圧発生回路、 １１...レギュレータ回路、 １２...温度検出（Tsens.）回路、 １３...Ｖ_TH調整回路、 １４...Ｖ_TL調整回路、 １５...増幅器（ＡＭＰ）、 １６...出力端子（Ｖout）、 １７...増幅器、 １８...オフセット電圧調整回路、 １９...可変増幅器、 ２０，２１...増幅器

Claims (4)

1. 水晶振動子と、前記水晶振動子に並列に接続される増幅器と、前記増幅器の入力側と出力側に接続される電圧可変容量素子とを有する温度補償型水晶発振器であって、
   温度補償を行う制御電圧を出力する温度補償回路と、
   周波数ドリフト特性の特徴によって電源投入後の第１の期間、第２の期間、第３の期間に区分した場合に、前記第１の期間で周波数を補償する制御電圧を前記電圧可変容量素子に出力する第１の周波数ドリフト補償回路と、
   前記第２の期間で周波数を補償する制御電圧を前記電圧可変容量素子に出力する第２の周波数ドリフト補償回路と、
   前記第３の期間で周波数を補償する制御電圧を前記電圧可変容量素子に出力する第３の周波数ドリフト補償回路と、
   オフセット電圧を調整するオフセット電圧調整回路と、
   前記第２の周波数ドリフト補償回路及び前記第３の周波数ドリフト補償回路にうねり補償に対応した電圧を供給すると共に、前記オフセット電圧調整回路にうねり補償に対応した電圧を供給するうねり補償電源電圧発生回路とを有することを特徴とする温度補償型水晶発振器。
2. うねり補償電源電圧発生回路は、
   第１の温度に対応する第１の電圧を出力する第１の電圧調整回路と、
   第２の温度に対応する第２の電圧を出力する第２の電圧調整回路と、
   検出温度に対応した検出温度電圧を出力する温度検出回路と、
   前記検出温度電圧と前記第１及び第２の電圧と比較し、前記検出温度電圧が前記第１の電圧より大きい場合又は前記検出温度電圧が前記第２の電圧より小さい場合に、差分に応じた出力を行う差動増幅器と、
   前記差動増幅器からの出力を増幅する増幅器とを有することを特徴とする請求項１記載の温度補償型水晶発振器。
3. うねり補償電源電圧発生回路において、
   検出温度電圧が第１の電圧より大きい場合に、温度が下降するに伴い、うねり補償電源電圧をゼロから特定の値まで上昇させ、
   前記検出温度電圧が前記第２の電圧より小さい場合に、温度が上昇するに伴い、うねり補償電源電圧をゼロから特定の値まで上昇させることを特徴とする請求項２記載の温度補償型水晶発振器。
4. 第１の電圧調整回路及び第２の電圧調整回路の電圧は任意に設定可能として、うねり補償を行う温度範囲を選択することを特徴とする請求項２又は３記載の温度補償型水晶発振器。

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