JP2013229769A - 温度補償型水晶発振器、温度補償型水晶発振器の製造方法及び調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高温領域又は低温領域の補償電圧を調整する。
【解決手段】温度を示す温度情報を生成する温度情報生成部１１０と、温度に応じて出力電圧が変化する補償電圧を生成する補償電圧生成部１２０と、温度情報が示す温度が第１温度より高い高温領域における高温部ゲイン、及び、第１温度より低い第２温度よりも低い低温領域における低温部ゲインの少なくとも１つのゲインに基づいて補償電圧を調整する調整電圧生成部１３０と、調整電圧に基づいて発振する水晶振動子を有する発振部１６０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、発振周波数の温度補償機能を有する温度補償型水晶発振器、温度補償型水晶発振器の製造方法及び調整方法に関する。

水晶発振器の発振周波数は、発振に用いられる水晶振動子が有する温度特性に起因して、温度によって変動する。温度による発振周波数の変動を抑制する発振器として、温度センサから取得した温度情報に基づいて４次及び５次近似補償電圧を生成することにより、温度変化が生じた場合であっても安定した発振周波数の信号を出力することができる温度補償型水晶発振器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

従来の温度補償型水晶発振器は、近似４次５次関数生成回路、近似３次関数生成回路、１次関数生成回路及び０次関数生成回路を用いた補償電圧生成回路により、温度に応じて変化する補償電圧を生成し、生成された補償電圧により電圧制御発振回路を駆動することで、水晶振動子の発振周波数を制御していた。

特開２００７−３２５０３３号公報

しかし、従来の補償電圧は発振させる水晶振動子のばらつきを考慮することなく決定されていたので、水晶振動子のうねり等が存在する場合には、高温領域又は低温領域において周波数変動を補償できない状態が生じていた。例えば、低温領域では高い精度で補償されているにもかかわらず、高温領域において適切に補償されていないという状態が生じていた。

このような場合に、従来の補償電圧生成回路においては、特定の温度領域における補償電圧の特性を変化させると、他の温度領域における補償電圧の特性が変化する場合があった。したがって、水晶振動子の特性のばらつきにより、十分な精度の補償電圧を得られないという問題があった。

図１４は、従来の温度補償型水晶発振器における温度と補償電圧との関係を示す。同図における横軸は温度を示し、縦軸は補償電圧を示す。実線は、補償電圧生成回路が生成した補償電圧を示す。点線は、高温領域における補償電圧の特性を変化させた場合の補償電圧を示す。従来の補償電圧生成回路において高温部の特性を変化させると、特性を変化させるべきでない他の温度領域（図１４においては低温領域）における特性も変化してしまうという問題が生じていた。

そこで、本発明はこれらの点を鑑みてなされたものであり、高温部及び低温部の少なくとも１つの温度領域において、他の温度領域の特性に影響を与えることなく容易に補償電圧の特性を調整する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。

本発明の第１の態様においては、温度を示す温度情報を生成する温度情報生成部と、温度に応じて出力電圧が変化する補償電圧を生成する補償電圧生成部と、上記の温度が第１温度より高い高温領域における高温部ゲイン、及び、第１温度より低い第２温度よりも低い低温領域における低温部ゲインの少なくとも１つのゲインに基づいて補償電圧を調整する調整電圧生成部と、調整電圧に基づいて発振する水晶振動子を有する発振部とを備える温度補償型水晶発振器を提供する。

一例として、上記の調整電圧生成部は、高温部ゲイン及び低温部ゲインを決定するゲイン決定部と、温度情報に基づいて、高温領域において高温部ゲインを選択すると共に、低温領域において低温部ゲインを選択する選択部と、選択部が選択した高温部ゲイン及び低温部ゲインのいずれか１つに基づいて補償電圧を増幅して調整電圧を生成する電圧調整部とを有する。

ゲイン決定部は、高温部ゲイン及び低温部ゲインを決定する複数の抵抗値を有する抵抗部と、複数の抵抗から高温部ゲインを決定する第１抵抗値を選択すると共に複数の抵抗から低温部ゲインを決定する第２抵抗値を選択する抵抗選択部とを有してよい。ゲイン決定部は、第１温度及び第２温度を示す情報を記憶する温度閾値記憶部を有してもよい。ゲイン決定部は、低温領域及び高温領域以外の温度において、ゲインを１としてもよい。

上記の温度補償型水晶発振器は、複数の補償電圧生成部及び複数の補償電圧生成部に対応する複数の調整電圧生成部を有する複数の電圧発生部と、複数の電圧発生部が生成する複数の調整電圧を加算した加算調整電圧を生成する加算部とをさらに備え、水晶振動子は、加算調整電圧に基づいて発振してもよい。

本発明の第２の態様においては、温度を示す温度情報を生成する温度情報生成部と、温度に応じて出力電圧が変化する補償電圧を生成する補償電圧生成部と、補償電圧に基づいて発振する水晶振動子とを備える温度補償型水晶発振器を製造する方法であって、温度が第１温度より高い高温領域における補償電圧を調整する高温部ゲインを選択する工程、及び、第１温度より低い第２温度よりも低い低温領域における補償電圧を調整する低温部ゲインを選択する工程の少なくとも１つを備える温度補償型水晶発振器の製造方法を提供する。

本発明の第３の態様においては、温度を示す温度情報を生成する温度情報生成部と、温度に応じて出力電圧が変化する補償電圧を生成する補償電圧生成部と、補償電圧に基づいて発振する水晶振動子とを備える温度補償型水晶発振器を調整する方法であって、温度が第１温度より高い高温領域における補償電圧を調整する高温部ゲインを選択する工程、及び、第１温度より低い第２温度よりも低い低温領域における補償電圧を調整する低温部ゲインを選択する工程の少なくとも１つを備える温度補償型水晶発振器の調整方法を提供する。

本発明によれば、高温部及び低温部の少なくとも１つの温度領域において、他の温度領域の特性に影響を与えることなく、水晶振動子の発振周波数の制御に用いる補償電圧の特性を容易に調整できる温度補償型水晶発振器を提供することができるという効果を奏する。

第１の実施形態の温度補償型水晶発振器の構成例を示す。 第１の実施形態における発振部の構成例を示す。 第１の実施形態のゲイン決定部の構成例を示す。 第１の実施形態の温度補償型水晶発振器における温度と調整電圧との関係を示す。 第１の実施形態の温度補償型水晶発振器における温度と調整電圧との関係を示す。 第１の実施形態の調整電圧生成部の構成例を示す。 第１の実施形態の調整電圧生成部の他の構成例を示す。 第１の実施形態の調整電圧生成部の他の構成例を示す。 第１の実施形態の調整電圧生成部の他の構成例を示す。 図９に示した調整電圧生成部を有する温度補償型水晶発振器が搭載された電子機器の構成例を示す。 第１の実施形態の調整電圧生成部の他の構成例を示す。 第１の実施形態の調整電圧生成部の他の構成例を示す。 第２の実施形態の温度補償型水晶発振器の構成例を示す。 従来の温度補償型水晶発振器における温度と補償電圧との関係を示す。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の温度補償型水晶発振器１００の構成を示す。温度補償型水晶発振器１００は、温度情報生成部１１０、補償電圧生成部１２０、調整電圧生成部１３０及び発振部１６０を備える。調整電圧生成部１３０は、ゲイン決定部１３２及び電圧調整部１３４を有する。

温度情報生成部１１０は、温度を示す温度情報を生成する。例えば、温度情報生成部１１０は、温度に応じて変化するアナログ信号を出力する温度センサである。温度情報生成部１１０は、温度に応じて変化するアナログ信号をデジタル変換したデジタル信号を出力してもよい。

補償電圧生成部１２０は、温度に応じて出力電圧が変化する補償電圧を生成する。例えば、補償電圧生成部１２０は、水晶振動子の温度特性を補償する近似４次５次関数電圧を生成する。近似４次５次関数電圧とは、温度の５次関数として表される電圧である。補償電圧生成部１２０は、３次関数電圧、１次関する電圧及び０次関数電圧を生成してもよい。補償電圧生成部１２０は、近似４次５次関数電圧、３次関数電圧、１次関する電圧及び０次関数電圧のいずれかを組み合わせることで補償電圧を生成してもよい。

一例として、補償電圧生成部１２０は、温度によって特性が変化するアナログ素子を組み合わせることにより補償電圧を生成する。補償電圧生成部１２０は、温度に対応づけて補償電圧値を記憶しているメモリを有し、温度情報生成部１１０から取得した温度情報に基づいてメモリから読み出した補償電圧値を示すデジタル信号をアナログ信号に変換することにより補償電圧を生成してもよい。

調整電圧生成部１３０は、第１温度より高い高温領域における高温部ゲイン、及び、第１温度より低い第２温度よりも低い低温領域における低温部ゲインの少なくとも１つに基づいて補償電圧を調整した調整電圧を生成する。ここで高温部ゲインは、高温領域において、補償電圧生成部１２０が生成した補償電圧を変化させる増幅率である。低温部ゲインは、低温領域において、補償電圧生成部１２０が生成した補償電圧を変化させる増幅率である。高温部ゲイン及び低温部ゲインは、それぞれ高温領域及び低温領域内の異なる温度領域において異なる増幅率であってもよい。

第１の温度は、例えば、水晶振動子を発振させる温度を上昇させた場合に水晶振動子の温度特性のばらつきが生じやすくなり始める温度である。第２の温度は、例えば、水晶振動子を発振させる温度を下降させた場合に水晶振動子の温度特性のばらつきが生じやすくなり始める温度である。

例えば、調整電圧生成部１３０においては、ゲイン決定部１３２が高温部ゲイン及び低温部ゲインの少なくとも１つのゲインを決定する。電圧調整部１３４は、高温部ゲイン及び低温部ゲインに基づいて補償電圧を増幅して調整電圧を生成する。具体的には、電圧調整部１３４は、第１の温度よりも高い高温領域において、補償電圧に高温部ゲインを乗じた調整電圧を生成する。電圧調整部１３４は、第２の温度よりも低い低温領域において、補償電圧に低温部ゲインを乗じた調整電圧を生成する。

調整電圧生成部１３０は、温度情報生成部１１０から温度情報を取得してもよい。調整電圧生成部１３０は、例えば、取得した温度情報が示す温度が第１の温度より高い場合に高温領域であると判断する。調整電圧生成部１３０は、温度情報生成部１１０から温度情報を取得し、取得した温度情報が示す温度が第２の温度より低い場合に低温領域であると判断する。調整電圧生成部１３０は、第１の温度及び第２の温度を予め記憶していてもよく、外部から取得してもよい。

調整電圧生成部１３０は、第１の温度より高い温度において第１の論理値の第１閾値信号を生成すると共に、第１の温度以下の温度において第２の論理値の第１閾値信号を生成する閾値信号生成部を有してもよい。調整電圧生成部１３０は、第１閾値信号が示す論理値に応じて、高温部ゲインに基づいて補償電圧を調整するか否かを切り替えてよい。

例えば、調整電圧生成部１３０は、第１閾値信号が第１の論理値を示している場合に、補償電圧を２倍に増幅させた調整電圧を出力する。調整電圧生成部１３０は、第１閾値信号が第２の論理値を示している場合に、補償電圧を増幅させることなく出力する。

上記の閾値信号生成部は、第２の温度より低い温度において第１の論理値の第２閾値信号を生成すると共に、第２の温度以上の温度において第２の論理値の第２閾値信号を生成してもよい。調整電圧生成部１３０は、第２閾値信号が示す論理値に応じて、低温部ゲインに基づいて補償電圧を調整するか否かを切り替えてもよい。

発振部１６０は、調整電圧に基づいて発振する水晶振動子を有する。図２は、本実施形態における発振部１６０の構成例を示す。発振部１６０は、水晶振動子１６１、バリキャップ１６２、バリキャップ１６３、能動素子１６４及び能動素子１６５を有する。

バリキャップ１６２及びバリキャップ１６３は、水晶振動子１６１の負荷容量として機能する。能動素子１６４は水晶振動子１６１を駆動するドライバとして機能し、能動素子１６５は出力バッファとして機能する。

バリキャップ１６２及びバリキャップ１６３は、ゲイン決定部１３２から入力される調整電圧に応じて容量が変化する。バリキャップ１６２及びバリキャップ１６３の容量が変化すると水晶振動子１６１の発振周波数が変化するので、調整電圧生成部１３０が調整電圧を変化させることにより、発振部１６０が出力する発振出力信号の周波数が変化する。

図３は、ゲイン決定部１３２の構成例を示す。ゲイン決定部１３２は、ゲイン生成部１３５及び選択部１３８を有する。ゲイン生成部１３５は、高温部ゲインを生成する高温部ゲイン生成部１３６及び低温部ゲインを生成する低温部ゲイン生成部１３７を有する。ゲイン決定部１３２は、第１温度及び第２温度を記憶する温度閾値記憶部１３９を有してもよい。

ゲイン生成部１３５は、高温部ゲイン生成部１３６が生成する複数の高温部ゲイン候補から選択したゲインを高温部ゲインとする。ゲイン生成部１３５は、低温部ゲイン生成部１３７が生成する複数の低温部ゲイン候補から選択したゲインを低温部ゲインとする。高温部ゲイン生成部１３６及び低温部ゲイン生成部１３７は、例えば、増幅回路の増幅率を決定する抵抗、キャパシタなどの電気素子を有する。高温部ゲイン生成部１３６及び低温部ゲイン生成部１３７は、複数の高温部ゲイン及び低温部ゲインに対応づけて、補償電圧生成部１２０が生成した補償電圧値と調整電圧との関係を記憶したメモリを有してもよい。

選択部１３８は、温度情報生成部１１０から取得した温度情報に基づいて、高温領域においてゲイン生成部１３５が生成した高温部ゲインを選択する。選択部１３８は、低温領域においてゲイン生成部１３５が生成した低温部ゲインを選択して電圧調整部１３４に対して出力する。

具体的には、選択部１３８は、温度情報生成部１１０から取得した温度情報を、温度閾値記憶部１３９が記憶している第１温度及び第２温度と比較することにより、高温部ゲインを選択するか低温部ゲインを選択するかを決定してもよい。選択部１３８は、第１温度及び第２温度を示す情報を温度補償型水晶発振器１００の外部から取得し、取得した第１温度及び第２温度と温度情報生成部１１０から取得した温度情報とを比較することにより、高温部ゲインを選択するか低温部ゲインを選択するかを決定してもよい。

図４は、本実施形態の温度補償型水晶発振器１００における温度と調整電圧との関係を示す。同図における横軸は温度を示し、縦軸は調整電圧を示す。第１温度に対応する８０℃以下の温度領域においては、補償電圧生成部１２０が生成した補償電圧が調整電圧となっている。すなわち、８０℃以下の温度領域において、調整電圧は補償電圧をゲイン１で増幅した電圧である。８０℃より高い温度領域においては、高温部ゲイン生成部１３６において生成される複数のゲインに対応する調整電圧Ａ、調整電圧Ｂ及び調整電圧Ｃが示されている。

調整電圧Ｂは、補償電圧生成部１２０が生成した補償電圧と同一の調整電圧である。調整電圧Ａは、８０℃より高い温度領域において補償電圧よりも高い電圧である。調整電圧Ｃは、８０℃より高い温度領域において補償電圧よりも低い電圧である。このように、本実施形態においては、高温領域における補償電圧を他の温度領域の補償電圧に影響を与えることなく調整することができる。

図５は、本実施形態の温度補償型水晶発振器１００における温度と調整電圧との関係を示す。同図における横軸は温度を示し、縦軸は調整電圧を示す。第２温度に対応する−２０℃以上の温度領域においては、補償電圧生成部１２０が生成した補償電圧が調整電圧となっている。−２０℃より低い温度領域においては、低温部ゲイン生成部１３７において生成される複数のゲインに対応する調整電圧Ｄ、調整電圧Ｅ及び調整電圧Ｆが示されている。

調整電圧Ｅは、補償電圧生成部１２０が生成した補償電圧と同一の調整電圧である。調整電圧Ｄは、−２０℃より低い温度領域において補償電圧よりも高い電圧である。調整電圧Ｆは、−２０℃より低い温度領域において補償電圧よりも低い電圧である。このように、本実施形態においては、低温領域における補償電圧を他の温度領域の補償電圧に影響を与えることなく調整することができる。

図６は、調整電圧生成部１３０の構成例を示す。同図において、ゲイン生成部１３５は、図３に示した高温部ゲイン生成部１３６として機能する抵抗１４１、抵抗１４２、抵抗１４３及び抵抗選択部１４４を有する。また、ゲイン生成部１３５は、図３に示した低温部ゲイン生成部１３７として機能する抵抗１４５、抵抗１４６、抵抗１４７及び抵抗選択部１４８を有する。ゲイン生成部１３５は、高温領域及び低温領域以外の温度領域におけるゲインを決定する抵抗１４９をさらに有する。電圧調整部１３４は、抵抗１５３及び増幅器１５４を有する。増幅器１５４は、演算増幅器であってもよく、複数のトランジスタであってもよい。

抵抗１４１、抵抗１４２及び抵抗１４３は、それぞれ異なる抵抗値を有する抵抗部として機能する。抵抗選択部１４４は、抵抗１４１、抵抗１４２及び抵抗１４３から高温部ゲインを決定する第１抵抗値を有する第１抵抗を選択する。同様に、抵抗１４５、抵抗１４６及び抵抗１４７は、それぞれ異なる抵抗値を有する。抵抗選択部１４８は、抵抗１４５、抵抗１４６及び抵抗１４７から低温部ゲインを決定する第２抵抗値を有する第２抵抗を選択する。

選択部１３８は、温度情報生成部１１０から取得した温度情報に基づいて、抵抗選択部１４４により選択された第１抵抗及び抵抗選択部１４８により選択された第２抵抗のいずれか１つをゲイン調整抵抗として増幅器１５４の出力端子に接続する。具体的には、選択部１３８は、温度情報が第１温度より高い温度を示している場合には第１抵抗を増幅器１５４に接続し、温度情報が第２温度より低い温度を示している場合には第２抵抗を増幅器１５４に接続する。選択部１３８は、温度情報が第１温度以上第２温度以下を示している場合には、抵抗１４９を増幅器１５４に接続する。

増幅器１５４が演算増幅器である場合、増幅器１５４の入力端子と出力端子との間に接続された第１抵抗、第２抵抗又は抵抗１４９と抵抗１５３とにより、反転増幅器が構成される。当該反転増幅器のゲインは、抵抗１５３と第１抵抗、第２抵抗又は抵抗１４９との比により決定される。

例えば、抵抗１５３が１ｋΩであり、第１抵抗又は第２抵抗が２ｋΩである場合にはゲインが２となり、電圧調整部１３４は、補償電圧の２倍の電圧の調整電圧を出力する。抵抗１５３が１ｋΩであり、第１抵抗又は第２抵抗が５００Ωである場合にはゲインが０．５となり、電圧調整部１３４は、補償電圧の０．５倍の電圧の調整電圧を出力する。抵抗１４９は抵抗１５３と同じ抵抗値を有しており、調整電圧生成部１３０は、高温領域及び低温領域以外の温度領域においては、補償電圧をそのまま調整電圧として出力する。

ゲイン決定部１３２は、温度閾値記憶部１３９として機能するメモリを有し、温度情報生成部１１０から取得した温度情報を、温度閾値記憶部１３９が記憶している第１温度及び第２温度と比較することにより、増幅器１５４に接続する抵抗を決定してもよい。ゲイン決定部１３２は、第１温度及び第２温度を示す情報を取得し、取得した第１温度及び第２温度と温度情報生成部１１０から取得した温度情報とを比較することにより、増幅器１５４に接続する抵抗を決定してもよい。

図７は、調整電圧生成部１３０の他の構成例を示す。同図におけるゲイン決定部１３２は、温度情報生成部１１０から取得した温度情報に基づいて、抵抗１４１、抵抗１４２及び抵抗１４３から選択した抵抗をゲイン調整抵抗として増幅器１５４の出力端子に接続する。例えば、選択部１３８は、第１温度よりも高い温度において抵抗１４１を増幅器１５４の出力端子に接続する。選択部１３８は、第２温度よりも低い温度において抵抗１４２を増幅器１５４の出力端子に接続する。

選択部１３８は、高温領域及び低温領域のそれぞれにおいて選択すべき抵抗値を記憶させたメモリを有してもよい。選択部１３８は、温度情報生成部１１０から取得した温度情報に対応する抵抗値をメモリから読み出して、読み出した抵抗値に対応する抵抗を選択してよい。このように、ゲイン決定部１３２が温度情報に基づいてゲイン調整抵抗を選択することにより、抵抗及び選択回路の数を減らすことができる。

図８は、調整電圧生成部１３０の他の構成例を示す。同図におけるゲイン生成部１３５は、抵抗１４９、可変抵抗１５０及び可変抵抗１５１を有する。選択部１３８は、温度情報に基づいて抵抗１４９、可変抵抗１５０及び可変抵抗１５１のいずれかを選択する。可変抵抗１５０及び可変抵抗１５１の抵抗値は、製造工程において調整されてもよく、温度補償型水晶発振器１００を使用するユーザにより調整されてもよい。可変抵抗１５０及び可変抵抗１５１自身が温度情報に基づいて抵抗値を変化させてもよい。

図９は、調整電圧生成部１３０の他の構成例を示す。同図におけるゲイン生成部１３５は、入力されるデジタルデータの値に応じて抵抗値が変化するデジタルポテンショメータ１５２を有する。デジタルポテンショメータ１５２は、図８に示した抵抗１４９、可変抵抗１５０及び可変抵抗１５１として機能すると共に、温度情報に基づいて抵抗値を決定する選択部１３８としても機能する。例えば、デジタルポテンショメータ１５２は、温度補償型水晶発振器１００が搭載された電子機器のプロセッサによる制御に応じて抵抗値を変化させる。

調整電圧生成部１３０は、デジタルポテンショメータ１５２に入力するデジタルデータの値を抵抗値に対応づけて記憶するメモリを有してもよい。調整電圧生成部１３０は、温度情報に基づいてメモリから読み出したデジタルデータの値をデジタルポテンショメータ１５２に入力することで、高温領域及び低温領域においてデジタルポテンショメータ１５２の抵抗値を変化させてもよい。

一例として、調整電圧生成部１３０は、高温領域において、温度補償型水晶発振器１００が搭載された電子機器のプロセッサから取得した制御信号に応じた第１のデジタルデータをデジタルポテンショメータ１５２に入力することで、デジタルポテンショメータ１５２の抵抗値を変化させて、高温領域の調整電圧を生成する。調整電圧生成部１３０は、低温領域において、温度補償型水晶発振器１００が搭載された電子機器のプロセッサから取得した制御信号に応じた第２のデジタルデータをデジタルポテンショメータ１５２に入力することで、デジタルポテンショメータ１５２の抵抗値を変化させて、低温領域の調整電圧を生成する。

調整電圧生成部１３０は、温度補償型水晶発振器１００の設計工程、調整工程又は製造工程においてメモリに書き込まれたデジタルデータの値に基づいて、デジタルポテンショメータ１５２の抵抗値を決定してもよい。調整電圧生成部１３０は、デジタルポテンショメータ１５２を高温部ゲインに対応する抵抗値に設定する高温部デジタルデータ、及び、デジタルポテンショメータ１５２を低温部ゲインに対応する抵抗値に設定する低温部デジタルデータをメモリに記憶してもよい。

図１０は、図９に示した調整電圧生成部１３０を有する温度補償型水晶発振器１００が搭載された電子機器５００の構成例を示す。電子機器５００は、操作部５１０、制御部５２０、通信部５３０及び温度補償型水晶発振器１００を備える。電子機器５００は、例えば携帯電話又はコンピュータである。制御部５２０は電子機器５００の制御を司る。通信部５３０は、温度補償型水晶発振器１００が生成するクロック信号に基づいて、通信信号を送受信する。

例えば、電子機器５００のユーザ又は製造業者は、通信信号の周波数を測定した結果に問題がある場合には、操作部５１０を介して制御部５２０に対して周波数を微調整することができる。例えば、ユーザ又は製造業者は、操作部５１０において、周波数を変化させる温度領域、及び、当該温度領域におけるゲインの値を入力する。

制御部５２０は、操作部５１０において入力された指示に従って、高温領域におけるゲイン又は低温領域におけるゲインを温度補償型水晶発振器１００に入力する。温度補償型水晶発振器１００は、制御部５２０から入力されたゲインに基づいてデジタルポテンショメータ１５２の値を変化させることで、高温領域又は低温領域における周波数を変化させることができる。

一例として、電子機器５００のユーザ又は製造業者は、周波数を微調整するべき温度領域を操作部５１０において入力する。電子機器５００のユーザ又は製造業者は、第１温度及び第２温度を入力してもよい。制御部５２０は、操作部５１０を介して取得した第１温度及び第２温度を示す情報を温度補償型水晶発振器１００に入力してもよい。温度補償型水晶発振器１００は、入力された第１温度及び第２温度、及び、温度情報生成部１１０が取得した温度情報に基づいて、高温領域及び低温領域における周波数を調整する。

図１１は、調整電圧生成部１３０の他の構成例を示す。同図におけるゲイン生成部１３５は、選択部１３８を介して増幅器１５４の出力端子に接続される抵抗１４２及び抵抗１４６を有する。選択部１３８は第１温度よりも高い温度において抵抗１４２を増幅器１５４の出力端子に接続すると共に、第２温度よりも低い温度において抵抗１４６を増幅器１５４の出力端子に接続する。

ゲイン生成部１３５は、抵抗１４２と並列に抵抗１４１及び抵抗１４３を実装するためのランド及び配線パターンを有してもよい。同様に、ゲイン生成部１３５は、抵抗１４６と並列に抵抗１４５及び抵抗１４７を実装するためのランド及び配線パターンを有してもよい。このように、ゲイン生成部１３５が高温部ゲインを決定する抵抗及び低温部ゲインを決定する抵抗を有することにより、高温部ゲイン及び低温部ゲインを設計段階や検査段階で調整して決定することができる。

図１２は、調整電圧生成部１３０の他の構成例を示す。同図に示した調整電圧生成部１３０は、補償電圧生成部１２０が生成した補償電圧値を示すデジタルデータを変換した後に、変換後のデジタルデータをアナログ信号に変換することで、調整電圧を生成する。

具体的には、ゲイン決定部１３２は、補償電圧値を変換するゲインを温度に対応づけて記憶しているゲイン記憶部１５５を有する。ゲイン記憶部１５５は、温度情報生成部１１０から取得した温度情報に基づいて選択したゲインを電圧調整部１３４に出力する。

電圧調整部１３４は、ゲイン記憶部１５５から取得したゲインに基づいて、補償電圧値を変換するデータ変換部１５６と、データ変換部が変換したデータをアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換部１５７（以下、ＤＡ変換部１５７）を有する。例えば、データ変換部１５６は、補償電圧生成部１２０から入力された補償電圧値が１Ｖに対応するデジタルデータ「００００１０１０」を取得すると共にゲイン記憶部１５５からゲイン２を取得すると、変換後のデジタルデータ「０００１０１００」を生成してＤＡ変換部１５７に入力する。ＤＡ変換部１５７は、「０００１０１００」をアナログ変換して２Ｖの調整電圧を生成する。

＜第２の実施形態＞
図１３は、第２の実施形態の温度補償型水晶発振器１００の構成例を示す。同図に示す温度補償型水晶発振器１００は、補償電圧生成部１２０及び調整電圧生成部１３０からなる電圧発生部１７０を複数有すると共に、複数の電圧発生部１７０から出力された複数の調整電圧を加算して加算調整電圧を生成する加算部１８０を有する点で図１に示した温度補償型水晶発振器１００と異なる。

具体的には、電圧発生部１７０−１は、４次５次補償電圧を調整した４次５次調整電圧を生成する。電圧発生部１７０−２は、３次補償電圧を調整した３次調整電圧を生成する。電圧発生部１７０−３は、１次補償電圧を調整した１次調整電圧を生成する。電圧発生部１７０−４は、０次調整電圧を調整した０次調整電圧を生成する。

より具体的には、電圧発生部１７０−１は、温度情報生成部１１０から取得した温度情報に基づいて、第１温度よりも高い温度において４次５次補償電圧を４次５次高温部ゲインで増幅した４次５次調整電圧を生成する。電圧発生部１７０−２は、温度情報生成部１１０から取得した温度情報に基づいて、第２温度よりも低い温度において４次５次補償電圧を４次５次低温部ゲインで増幅した４次５次調整電圧を生成する。

同様に、電圧発生部１７０−２、電圧発生部１７０−３及び電圧発生部１７０−４のそれぞれは、温度情報に基づいて、３次補償電圧を３次高温部ゲイン又は３次低温部ゲインで増幅した３次調整電圧、１次補償を１次高温部ゲイン又は１次低温部ゲインで増幅した１次調整電圧、及び、０次補償を０次高温部ゲイン又は０次低温部ゲインで増幅した０次調整電圧を生成する。加算部１８０は、４次５次調整電圧、３次調整電圧、１次調整電圧及び０次調整電圧を加算することにより、第１温度よりも高い温度及び第２温度よりも低い温度において最適な加算調整電圧を発振部１６０に対して出力することができる。

なお、図１３に示した温度補償型水晶発振器１００における、それぞれの調整電圧生成部１３０は、第１の実施形態において示したいずれの構成の調整電圧生成部１３０であってもよい。それぞれの調整電圧生成部１３０が、異なる構成を有してもよい。

＜第３の実施形態＞
［温度補償型水晶発振器１００の製造方法及び調整方法］
温度補償型水晶発振器１００の設計工程又は製造工程においては、温度情報生成部１１０が取得した温度情報に対応する温度が第１温度より高い高温領域における補償電圧を調整する高温部ゲインを選択する工程、及び、上記の温度が第２温度よりも低い低温領域における補償電圧を調整する低温部ゲインを選択する工程の少なくとも１つを有してよい。例えば、高温部ゲインを選択する工程及び低温部ゲインを選択する工程においては、温度補償型水晶発振器１００を動作させる環境の温度を変化させて発振周波数を測定し、測定した周波数と所望の周波数との差に基づいて、高温部ゲイン及び低温部ゲインを選択する。

例えば、設計工程又は製造工程においては、図６に示した抵抗選択部１４４及び抵抗選択部１４８を調整して、複数の抵抗から第１抵抗及び第２抵抗を選択することで、高温部ゲイン及び低温部ゲインを選択することができる。設計工程又は製造工程においては、図７に示した抵抗１４１、抵抗１４２及び抵抗１４３の抵抗値を決定してもよい。

設計工程又は製造工程においては、図８に示した可変抵抗１５０及び可変抵抗１５１を調整してもよい。設計工程又は製造工程においては、図９に示したデジタルポテンショメータ１５２に入力するデジタルデータを記憶するメモリに、高温部ゲインに対応するデータ及び低温部ゲインに対応するデータを書き込んでもよい。

設計工程又は製造工程においては、図１１に示した複数の抵抗のランドに実装する抵抗の抵抗値を選択してもよい。設計工程又は製造工程においては、複数のランドのうち、どのランドに抵抗を実装するかを選択してもよい。設計工程又は製造工程において、抵抗を実装しないランド及び当該ランドに接続される配線を削除してもよい。設計工程又は製造工程においては、図１２に示したゲイン記憶部１５５に記憶させるゲインを選択すると共に、選択したゲインをゲイン記憶部１５５に書き込んでもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００・・・温度補償型水晶発振器、１１０・・・温度情報生成部、１２０・・・補償電圧生成部、１３０・・・調整電圧生成部、１３２・・・ゲイン決定部、１３４・・・電圧調整部、１３５・・・ゲイン生成部、１３６・・・高温部ゲイン生成部、１３７・・・低温部ゲイン生成部、１３８・・・選択部、１３９・・・温度閾値記憶部、１４１・・・抵抗、１４２・・・抵抗、１４３・・・抵抗、１４４・・・抵抗選択部、１４５・・・抵抗、１４６・・・抵抗、１４７・・・抵抗、１４８・・・抵抗選択部、１４９・・・抵抗、１５０・・・可変抵抗、１５１・・・可変抵抗、１５２・・・デジタルポテンショメータ、１５３・・・抵抗、１５４・・・演算増幅器、１５５・・・ゲイン記憶部、１５６・・・データ変換部、１５７・・・ＤＡ変換部、１６０・・・発振部、１６１・・・水晶振動子、１６２・・・バリキャップ、１６３・・・バリキャップ、１６４・・・能動素子、１６５・・・能動素子、１７０・・・電圧発生部、１８０・・・加算部、５００・・・電子機器、５１０・・・操作部、５２０・・・制御部、５３０・・・通信部

Claims (7)

1. 温度を示す温度情報を生成する温度情報生成部と、
   前記温度に応じて出力電圧が変化する補償電圧を生成する補償電圧生成部と、
   前記温度が第１温度より高い高温領域における高温部ゲイン、及び、前記第１温度より低い第２温度よりも低い低温領域における低温部ゲインの少なくとも１つのゲインに基づいて前記補償電圧を調整した調整電圧を生成する調整電圧生成部と、
   前記調整電圧に基づいて発振する水晶振動子を有する発振部と
   を備える温度補償型水晶発振器。
2. 前記調整電圧生成部は、
   前記高温部ゲイン及び前記低温部ゲインを決定するゲイン決定部と、
   前記温度情報に基づいて、前記高温領域において前記高温部ゲインを選択すると共に、前記低温領域において前記低温部ゲインを選択する選択部と、
   前記選択部が選択した前記高温部ゲイン及び前記低温部ゲインのいずれか１つに基づいて前記補償電圧を増幅して前記調整電圧を生成する電圧調整部と
   を有する請求項１に記載の温度補償型水晶発振器。
3. 前記ゲイン決定部は、
   前記高温部ゲイン及び前記低温部ゲインを決定する複数の抵抗値を有する抵抗部と、
   前記複数の抵抗値から前記高温部ゲインを決定する第１抵抗値を選択すると共に、前記複数の抵抗値から前記低温部ゲインを決定する第２抵抗値を選択する抵抗選択部と
   を有する請求項２に記載の温度補償型水晶発振器。
4. 前記ゲイン決定部は、前記第１温度及び前記第２温度を示す情報を記憶する温度閾値記憶部を有する請求項２又は３に記載の温度補償型水晶発振器。
5. 複数の前記補償電圧生成部、及び、前記複数の補償電圧生成部に対応する複数の前記調整電圧生成部を有する複数の電圧発生部と、
   前記複数の電圧発生部が生成する複数の前記調整電圧を加算した加算調整電圧を生成する加算部と
   をさらに備え、
   前記水晶振動子は、前記加算調整電圧に基づいて発振する請求項１から４のいずれか一項に記載の温度補償型水晶発振器。
6. 温度を示す温度情報を生成する温度情報生成部と、
   前記温度に応じて出力電圧が変化する補償電圧を生成する補償電圧生成部と、
   前記補償電圧に基づいて発振する水晶振動子と
   を備える温度補償型水晶発振器を製造する方法であって、
   前記温度が第１温度より高い高温領域における前記補償電圧を調整する高温部ゲインを選択する工程、及び、前記第１温度より低い第２温度よりも低い低温領域における前記補償電圧を調整する低温部ゲインを選択する工程の少なくとも１つを備える温度補償型水晶発振器の製造方法。
7. 温度を示す温度情報を生成する温度情報生成部と、
   前記温度に応じて出力電圧が変化する補償電圧を生成する補償電圧生成部と、
   前記補償電圧に基づいて発振する水晶振動子と
   を備える温度補償型水晶発振器を調整する方法であって、
   前記温度が第１温度より高い高温領域における前記補償電圧を調整する高温部ゲインを選択する工程、及び、前記第１温度より低い第２温度よりも低い低温領域における前記補償電圧を調整する低温部ゲインを選択する工程の少なくとも１つを備える温度補償型水晶発振器の調整方法。

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