JP2014062812A - 温度センサー及び温度補償発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】２発振回路の干渉による悪影響を受けることなく、振動子の発振周波数差から温度情報を生成できる温度センサーを提供する。
【解決手段】温度センサーは、振動子１０と、振動子１０を第１振動モードで振動させるための第１発振回路ＯＳ１と、振動子を第２振動モードで振動させるための第２発振回路ＯＳ２と、振動子１０を第１発振回路ＯＳ１又は第２発振回路ＯＳ２に接続する切替回路ＳＷ１と、切替回路ＳＷ１等を制御する制御回路１６とを備え、振動子１０が接続されている状態にある第１発振回路ＯＳ１から出力される信号と、振動子１０が接続されている状態にある第２発振回路ＯＳ２から出力される信号とに基づき、それらの信号の周波数差を示す情報を生成して温度情報として出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は、温度センサーと温度補償発振器とに関する。

周知のように、無線通信装置、コンピュータ等の電子機器には、通常、水晶発振器（水晶振動子と発振回路とからなる回路）が用いられているが、水晶振動子の発振周波数は、温度によって変化する。そのため、特に正確な周波数を必要とする機器には、水晶振動子と温度補償発振回路とを一つのパッケージに組み込んだＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator；温度補償水晶発振器）が用いられている。

そして、一般的なＴＣＸＯは、水晶振動子近傍の温度（水晶振動子近傍に設けた感温素子により測定された温度）に基づき温度補償を行うものとなっているのであるが、水晶振動子自体の温度に基づき温度補償を行う水晶発振器も開発されている。

具体的には、図１に示してあるように、水晶振動子は、周波数温度特性が異なる複数の振動モード（図１では、厚みすべり系振動モード及び輪郭系振動モード）を有している。従って、水晶振動子の２振動モードでの発振周波数の差を求めてやれば、水晶振動子に関する温度情報（水晶振動子の温度に変換できる情報）を得ることが出来る。

そのため、図２に示したように、水晶振動子に２つの発振回路を接続し、両発振回路の出力のビート信号をミキサにより生成し、生成したビート信号からローパスフィルタにより発振周波数の差が含まれる低周波成分を抽出することによって、水晶振動子に関する温度情報を求め、当該温度情報に基づき温度補償を行う水晶発振器（例えば、特許文献１参照）が開発されている。

特開２００５−２３６８０１号公報 特開２００６−１８９３１２号公報 特開２００４−１８４２５６号公報 特開２００５−１３６５５２号公報

水晶振動子等の振動子の２振動モードでの発振周波数の差を求めれば、振動子自体の温度を得ることができる。また、振動子の２振動モードでの発振周波数の差から温度を求めるようにすれば、熱電対等の感温素子を用いた場合よりも高精度に温度を測定できることにもなる。ただし、振動子を２振動モードで同時に振動させる場合、２発振回路（１つの振動子を共有した２発振器）間が全く干渉しないようにすることが困難であるため、高精度の温度情報が得られないことが多い。

開示の技術の課題は、２発振回路の干渉による悪影響を受けることなく、振動子の発振周波数差から温度情報を生成できる温度センサー、及び、２発振回路の干渉による悪影響を受けることなく、振動子の温度補償を行える温度補償発振器を、提供することにある。

開示の技術の一観点による温度センサーは、
振動子と、
前記振動子を第１振動モードで振動させるための第１発振回路と、
前記振動子を前記第１振動モードとは異なる第２振動モードで振動させるための第２発振回路と、
前記振動子を前記第１発振回路又は前記第２発振回路に接続する切替回路と、
前記振動子に前記第１発振回路と前記第２発振回路とが交互に接続されるように前記切替回路を制御する制御回路と、
前記振動子が接続されている状態にある前記第１発振回路から出力される信号と、前記振動子が接続されている状態にある前記第２発振回路から出力される信号とに基づき、それらの信号の周波数差を示す情報を生成して前記振動子に関する温度情報として出力する温度情報出力回路と、
を備える。

また、開示の技術の一観点による温度補償発振器は、上記温度センサーを含み、
前記温度情報に基づき、前記振動子の温度補償を行って、前記振動子と前記第１発振回路とを含む第１発振器又は前記振動子と前記第２発振回路を含む第２発振器が生成する周波数の信号を出力する。

開示の技術によれば、２発振回路の干渉による悪影響を受けることなく、振動子の発振周波数差から温度情報を生成できる温度センサー、及び、２発振回路の干渉による悪影響を受けることなく、振動子の温度補償を行える温度補償発振器を、提供できる。

水晶振動子の周波数温度特性の説明図 水晶振動子の２振動モードでの発振周波数差から温度情報を求める構成の説明図 第１実施形態に係る温度センサーの構成図 第１実施形態に係る温度センサーが備える切替制御回路の切替回路に対する制御内容の説明図 第１実施形態に係る温度センサーの動作の説明図 第１実施形態に係る温度センサーの動作の説明図 第１実施形態に係る温度センサーの動作の説明図 第１実施形態に係る温度センサーの動作の説明図 第１実施形態に係る温度センサーの動作の説明図 第２実施形態に係る温度センサーの動作の説明図 第３実施形態に係る温度センサーの構成図 第４実施形態に係る温度補償発振器の構成図

以下、本発明の幾つかの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

《第１実施形態》
図３に、本発明の第１実施形態としての温度センサーの構成を示す。

図３に示してあるように、第１実施形態に係る温度センサーは、水晶振動子１０と８つの切替回路ＳＷ１〜ＳＷ８と第１発振回路ＯＳ１と第２発振回路ＯＳ２と４つのタンク回路ＴＮ１〜ＴＮ４とを備える。また、温度センサーは、２つの位相比較回路ＰＣ１及びＰＣ２と４つの遅延回路ＤＬ１〜ＤＬ４とミキサ１２とローパスフィルタ（“ローパス”）１４を備える。

この温度センサーは、ローパスフィルタ１４から、水晶振動子１０に関する温度情報（水晶振動子１０の温度を表す情報／水晶振動子１０の温度に変換できる情報）が出力されるセンサーである。

水晶振動子１０は、一般に使用されている、複数の振動モード（発振モード）を有する水晶振動子（例えば、ＡＴカット振動子）である。第１発振回路ＯＳ１は、水晶振動子１０を第１振動モード（例えば、輪郭系振動モード）で振動（発振）させるための回路であり、第２発振回路ＯＳ２は、水晶振動子１０を、第１振動モードとは異なる第２振動モード（例えば、厚みすべり振動モード）で振動させるための回路である。

切替回路ＳＷ１は、水晶振動子１０を、第１発振回路ＯＳ１、第２発振回路ＯＳ２のいずれか一方に接続する回路である。尚、各切替回路ＳＷｋ（ｋ＝１〜８）には、切替制御回路１６（詳細は後述）からの制御信号が入力されている。そして、切替回路ＳＷ１は、当該制御信号によって、時間Ｔ（例えば、数ミリ秒）毎に、その状態が変更される回路となっている。

図３に示してあるように、第１発振回路ＯＳ１の出力と第２発振回路ＯＳ２の出力とは、切替回路ＳＷ２に入力されている。

切替回路ＳＷ２は、以下の２状態を取り得る切替回路である。
・第１発振回路ＯＳ１の出力を切替回路ＳＷ３に供給し（第１発振回路ＯＳ１の出力端子と切替回路ＳＷ３の入力端子とを接続し）、第２発振回路ＯＳ２の出力を切替回路ＳＷ４に供給しない（第２発振回路ＯＳ２の出力端子をどの端子とも接続しない）状態
・第１発振回路ＯＳ１の出力を切替回路ＳＷ３に供給せずに、第２発振回路ＯＳ２の出力を切替回路ＳＷ４に供給する状態（図３に示してある状態）

切替回路ＳＷ３は、切替回路ＳＷ２側からの信号（“０”レベルの信号又は第１発振回路ＯＳ１の出力信号）を、タンク回路ＴＮ１及びタンク回路ＴＮ２のいずれかに供給する回路である。切替回路ＳＷ４は、切替回路ＳＷ２側からの信号を、タンク回路ＴＮ３及びタンク回路ＴＮ４のいずれかに供給する回路である。

タンク回路ＴＮ１〜ＴＮ４は、入力が無くなっても、それまで入力されていた信号と同周波数の信号を、一定時間（時間Ｔよりも長い時間）の間、出力し続ける共振回路である。図３に示してあるように、タンク回路ＴＮ１の出力は、位相比較回路ＰＣ１と遅延回路ＤＬ１とに入力されており、タンク回路ＴＮ２の出力は、位相比較回路ＰＣ１と遅延回路ＤＬ２とに入力されている。また、タンク回路ＴＮ３の出力は、位相比較回路ＰＣ２と遅延回路ＤＬ３とに入力されており、タンク回路ＴＮ４の出力は、位相比較回路ＰＣ２と遅延回路ＤＬ４とに入力されている。

タンク回路ＴＮｍ（ｍ＝１〜４）の出力が入力されている遅延回路ＤＬｍは、遅延時間を、制御信号により制御（変更）できる遅延回路である。

位相比較回路ＰＣ１は、タンク回路ＴＮ１の出力とタンク回路ＴＮ２の出力との間の位相差を検出し、検出結果に応じたレベルの信号を出力する回路である。位相比較回路ＰＣ２は、タンク回路ＴＮ３の出力とタンク回路ＴＮ４の出力との間の位相差を検出し、検出結果に応じたレベルの信号を出力する回路である。尚、位相比較回路ＰＣ１が出力する信号は、遅延回路ＤＬ１又はＤＬ２に制御信号として供給されると、２つの遅延回路ＤＬ１及びＤＬ２の出力が同位相となるレベルの信号となっている。同様に、位相比較回路ＰＣ２が出力する信号は、遅延回路ＤＬ３又はＤＬ４に制御信号として供給されると、２つの
遅延回路ＤＬ３及びＤＬ４の出力が同位相となるレベルの信号となっている。

切替回路ＳＷ５は、位相比較回路ＰＣ１から出力される信号を、制御信号として、遅延回路ＤＬ１又は遅延回路ＤＬ２に供給する回路である。また、切替回路ＳＷ６は、位相比較回路ＰＣ２からの信号を、制御信号として、遅延回路ＤＬ３又は遅延回路ＤＬ４に供給する回路である。

切替回路ＳＷ７は、遅延回路ＤＬ１又は遅延回路ＤＬ２の出力をミキサ１２に供給する回路であり、切替回路ＳＷ８は、遅延回路ＤＬ３又は遅延回路ＤＬ４の出力をミキサ１２に供給する回路である。

ミキサ１２は、２つの切替回路ＳＷ７及びＳＷ８から入力される２信号を混合する回路である。詳細については後述するが、このミキサ１２には、常に、第１発振器（水晶振動子１０＋第１発振回路ＯＳ１）の出力信号と同周波数の信号と、第２発振器（水晶振動子１０＋第２発振回路ＯＳ２）の出力信号と同周波数の信号とが入力される。従って、ミキサ１２からは、２発振器の出力信号のビート信号が出力されることになる。

ローパスフィルタ１４は、ミキサ１２が出力する２発振器の出力信号のビート信号から、２発振器の出力信号の周波数差よりも周波数が高い成分を除去するフィルタである。すなわち、本温度センサーの、ミキサ１２とローパスフィルタ１４とからなる回路は、２発振器の出力信号の周波数差を表す情報（２発振器の出力信号のビート信号中の低周波成分）を出力する回路となっている。

以下、切替制御回路１６の機能を説明する。

図４に、切替制御回路１６の各切替回路ＳＷｋ（ｋ＝１〜８）に対する制御内容と、温度センサーの各信号経路上の信号の状態（波形）とを示す。

尚、この図４に信号経路ｍ（ｍ＝１〜４）として示してある信号波形は、ほぼ、タンク回路ＴＮｍの出力信号の波形（又は遅延回路ＤＮｍの出力信号の波形）に相当するものである。ただし、信号経路１についての時間範囲ｔ１〜ｔ２における信号波形や、信号経路３についての時間範囲ｔ４〜ｔ５における信号波形は、タンク回路ＴＮ１／ＴＮ３の出力信号波形ではなく、水晶振動子１０の接続直後の発振回路ＯＳ１又はＯＳ２の、安定していない出力信号波形を模式的に示したものである。また、図４は、ミキサ１２に入力される信号の部分／時間帯に、網掛けを付したものとなっている。

既に説明したように、切替制御回路１６は、水晶振動子１０の接続先が変更されるように時間Ｔ毎に切替回路ＳＷ１を制御するが、図４に示してあるように、その際、切替制御回路１６は、切替回路ＳＷ１のみを制御する（切替回路ＳＷ１の状態のみを変更する）。

また、水晶振動子１０の接続先が第１発振回路ＯＳ１に変更される際、本温度センサーの切替回路ＳＷ２〜ＳＷ８は、図３に示してある状態又は図９に示してある状態を取っている。水晶振動子１０の接続先が第１発振回路ＯＳ１に変更される際に、切替回路ＳＷ２〜ＳＷ８が図３に示してある状態を取っているのは、図４において“Ａ”と示してある時刻（時刻ｔ１等）である。また、水晶振動子１０の接続先が第１発振回路ＯＳ１に変更される際に、切替回路ＳＷ２〜ＳＷ８が図９に示してある状態を取っているのは、図４において“Ｂ”と示してある時刻である。

以下では、時刻ｔ１からの切替制御回路１６の動作を説明することにする。

切替制御回路１６が時刻ｔ１に水晶振動子１０の接続先を第１発振回路ＯＳ１に変更すると、温度センサー（図３参照）内の水晶振動子１０と第１発振回路ＯＳ１とからなる部分が第１発振器として動作し始める。ただし、切替制御回路１６は、切替回路ＳＷ１の状態変更時、他の切替回路ＳＷ２〜ＳＷ８の状態を変更しない（図４）。

従って、水晶振動子１０の接続先を第１発振回路ＯＳ１に変更されても、図３及び図４に示してあるように、ミキサー１２には、タンク回路ＴＮ２及びタンク回路ＴＮ４の出力が遅延回路ＤＬ２及びＤＬ４を介して入力され続けることになる。そして、タンク回路ＴＮ２、タンク回路ＴＮ４の出力は、それぞれ、第１発振器、第２発振器（水晶振動子１０＋第２発振回路ＯＳ２）から出力される信号と同周波数の信号となっている。そのため、ミキサ１２から、周波数の異なる第１、第２発振器の出力信号のビート信号が出力され、ローパスフィルタ１４からは、第１、第２発振器の出力信号の周波数差を示す情報（ビート信号中の低周波成分）が温度情報として出力されることになる。

図４に示してあるように、切替制御回路１６は、時刻ｔ１から時間τ１が経過した時刻ｔ２に、切替回路ＳＷ２の状態を、第１発振回路ＯＳ１の出力を切替回路ＳＷ３に供給する状態（“ＯＳ１→ＳＷ３”）に変更する。尚、時間τ１とは、『水晶振動子１０の接続先を或る発振回路（ＯＳ１又はＯＳ２）へ変更した後、当該発振回路の動作が安定するまでに要する時間』以上となるようにその値が定められている時間のことである。

さらに、切替制御回路１６は、時刻ｔ２に（水晶振動子１０の接続先を第１発振回路ＯＳ１に変更してから時間τ１が経過したときに）、切替回路ＳＷ３の状態及び切替回路ＳＷ５の状態も変更する。すなわち、切替制御回路１６は、切替回路ＳＷ３の状態を、切替回路ＳＷ２側からの信号をタンク回路ＴＮ１に供給する状態に変更し、切替回路ＳＷ５の状態を、位相比較回路ＰＣ１からの制御信号を遅延回路ＤＬ２に供給する状態に変更する。

切替回路ＳＷ２、ＳＷ３及びＳＷ５の状態が変更されると、図５に示してあるように、第１発振回路ＯＳ１の出力がタンク回路ＴＮ１に供給されるようになる。ただし、切替回路ＳＷ７の状態は、遅延回路ＤＬ２側からの信号をミキサ１２に供給する状態にある。そのため、ミキサ１２は、切替回路ＳＷ２等の状態変更前（切替前）と同様に、タンク回路ＴＮ２の出力とタンク回路ＴＮ４の出力とを混合したビート信号を出力する。また、ローパスフィルタ１４も、切替回路ＳＷ２等の状態変更前と同様に、当該ビート信号から、第１、第２発振器の出力信号の周波数差を示す情報を抽出して温度情報として出力する。

第１発振回路ＯＳ１の出力がタンク回路ＴＮ１に供給され、タンク回路ＴＮ２の出力がミキサ１２に供給されている場合に機能するのが、位相比較回路ＰＣ１及び遅延回路ＤＬ２である。

すなわち、既に説明したように、遅延回路ＤＬ２は、遅延時間を制御信号により制御（変更）できる回路である。また、位相比較回路ＰＣ１は、タンク回路ＴＮ１の出力とタンク回路ＴＮ２の出力との間の位相差を検出し、検出結果に応じたレベルの信号を出力する回路である。さらに、位相比較回路ＰＣ１が出力する信号は、遅延回路ＤＬ１又はＤＬ２に制御信号として供給されると、２つの遅延回路ＤＬ１及びＤＬ２の出力が同位相となるレベルの信号となっている。

従って、第１発振回路ＯＳ１の出力がタンク回路ＴＮ１に供給され、タンク回路ＴＮ２の出力がミキサ１２に供給されている場合、遅延回路ＤＬ２の出力が遅延回路ＤＬ１の出力と同位相となるように遅延回路ＤＬ２の出力信号が遅延されることになる。

図４に示してあるように、切替制御回路１６は、時刻ｔ２（切替回路ＳＷ２、ＳＷ３及びＳＷ５の状態を変更した時刻）から時間τ２が経過した時刻ｔ３に、切替回路ＳＷ７の状態を変更する。尚、時間τ２とは、２つの遅延回路からの信号の位相を一致させるための処理（現在、説明している場合においては、遅延回路ＤＬ２と位相比較回路ＰＣ１とによる処理）の完了待機時間として予め定められている時間のことである。

切替回路ＳＷ７の状態が変更されると、図６に示してあるように、水晶振動子１０と接続されている第１発振回路ＯＳ１の出力が、遅延回路ＤＬ１等を介してミキサ１２に入力されるようになる。

そして、切替回路ＳＷ８側の各切替回路の状態は変わっていないのであるから、切替回路ＳＷ７の状態変更後にも、ローパスフィルタ１４から、第１、第２発振器の出力信号の周波数差を示す情報が温度情報として出力されることになる。

図４に示してあるように、切替制御回路１６は、水晶振動子１０の接続先を第１発振回路ＯＳ１に変更してから時間Ｔが経過すると（時刻ｔ４になると）、他の各切替回路の状態を変更することなく、切替回路ＳＷ１の状態のみを変更する。

切替回路ＳＷ１の状態のみが変更されると、図７に示してあるように、水晶振動子１０が第２発振回路ＯＳ２に接続される。そして、その結果として、水晶振動子１０と第２発振回路ＯＳ２とからなる部分が第２発振器として動作し始めるが、他の切替回路の状態は変更されていない。従って、ミキサー１２には、それまでと同じく（図４参照）、タンク回路ＴＮ１及びタンク回路ＴＮ４の出力が入力され続けることになる。また、ローパスフィルタ１４からは、第１、第２発振器の出力信号の周波数差を示す情報が温度情報として出力されることになる。

切替制御回路１６は、水晶振動子１０の接続先を第２発振回路ＯＳ２に変更してから時間τ１が経過したときに（時刻ｔ５に）、切替回路ＳＷ２の状態を、第２発振回路ＯＳ２の出力を切替回路ＳＷ４に供給する状態（“ＯＳ２→ＳＷ４”）に変更する。また、切替制御回路１６は、時刻ｔ５に、切替回路ＳＷ４の状態及び切替回路ＳＷ６の状態も変更する。

切替回路ＳＷ２、ＳＷ４及びＳＷ６の状態が変更されると、図８に示してあるように、第２発振回路ＯＳ２の出力がタンク回路ＴＮ３に供給されるようになる。ただし、切替回路ＳＷ８は、遅延回路ＤＬ４側からの信号をミキサ１２に供給している。そのため、ミキサ１２は、切替回路ＳＷ２等の状態変更（切り替え）前と同じ動作をし続けることになる。

既に説明した温度センサーの回路構成から明らかなように、切替回路ＳＷ４から切替回路ＳＷ８までの回路構成は、切替回路ＳＷ３から切替回路ＳＷ７までの回路構成は、本質的には同じものとなっている。従って、第２発振回路ＯＳ２の出力がタンク回路ＴＮ３に供給され、タンク回路ＴＮ２の出力がミキサ１２に供給されている場合、位相比較回路ＰＣ２及び遅延回路ＤＬ４により、遅延回路ＤＬ４の出力信号が遅延回路ＤＬ３の出力信号と同位相となるように、遅延回路ＤＬ３の出力信号が遅延される。

そして、図４に示してあるように、切替制御回路１６は、切替回路ＳＷ２、ＳＷ４及びＳＷ６の状態変更後、時間τ２が経過した場合には、切替回路ＳＷ８の状態を変更する。

切替回路ＳＷ８の状態が変更されると、図９に示してあるように、水晶振動子１０と接続されている第３発振回路ＯＳ２の出力が、タンク回路ＴＮ３等を経由してミキサ１２に
入力されるようになる。そして、タンク回路ＴＮ２は、切替回路ＳＷ２の状態変更前に入力されていた信号（水晶振動子１０と接続されている第１発振回路ＯＳ１の出力信号）と同周波数の信号を出力し続けている（図４参照）。従って、切替回路ＳＷ８の状態変更後にも、ローパスフィルタ１４から、水晶振動子１０の温度を表す温度情報が出力されることになる。

切替制御回路１６は、水晶振動子１０の接続先を第２発振回路ＯＳ２に変更してから時間Ｔが経過した場合には、水晶振動子１０の接続先を第１発振回路ＯＳ１に変更する。そして、切替制御回路１６は、切替回路ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ５、ＳＷ７に対して、上記したものと本質的には同内容の制御を行う。尚、“本質的には同内容の制御”とは、“状態変更後の切替回路ＳＷ３等の状態のみが異なる制御”（図４参照）のことである。

また、切替制御回路１６は、水晶振動子１０の接続先を第１発振回路ＯＳ１に変更してから時間Ｔが経過した場合には、水晶振動子１０の接続先を第２発振回路ＯＳ１に変更する。次いで、切替制御回路１６は、切替回路ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６、ＳＷ８に対して、上記したものと本質的には同内容の制御を行う。

従って、上記のような一連の制御後に、再度、水晶振動子１０の接続先が変更されたときに、温度センサーの切替回路ＳＷ１〜ＳＷ８の状態が図３に示してあるものに戻ることになる。

以上、説明したように、本実施形態に係る温度センサーは、２つの発振回路を同時に機能しない構成を有している。そして、２つの発振回路を同時に機能しなければ、干渉による悪影響は生じないのであるから、本実施形態に係る温度センサーは、２発振回路の干渉による悪影響を受けることなく、振動子の発振周波数差から温度情報を生成できるものとなっているということが出来る。

また、温度センサーは、水晶振動子１０を或る発振器（ＯＳ１又はＯＳ２）に接続した後、当該発振器の動作が安定するのを待ってから、当該発振器の出力を後段の回路に供給する構成を有している。さらに、温度センサーは、ミキサ１２へ供給する信号を切り替える前（切替回路ＳＷ７、ＳＷ８の状態を変更する前）に、これから供給する信号と同位相となるようにミキサ１２に供給中の信号を遅延させる構成も有している。

従って、本実施形態に係る温度センサーは、常時、正確な温度情報を出力できるもの（切替回路ＳＷ１、ＳＷ７、ＳＷ８等の状態変更時に異常な温度情報が出力されないもの）ともなっていることになる。

《第２実施形態》
図１０に、本発明の第２実施形態としての温度センサーの構成を示す。

この第２実施形態に係る温度センサーは、任意時刻の温度情報が必要とされない（正確な温度情報が周期的に得られれば良い）場合に使用するものとして開発したセンサーである。

図１０に示してあるように、第２実施形態に係る温度センサーは、水晶振動子１０、切替回路ＳＷ１及びＳＷ２、第１発振回路ＯＳ１、第２発振回路ＯＳ２、ミキサ１２、ローパスフィルタ１４、タンク回路２１及び２２、切替制御回路２３を備える。

第２実施形態に係る温度センサーの水晶振動子１０、切替回路ＳＷ１及びＳＷ２、第１発振回路ＯＳ１、第２発振回路ＯＳ２、ミキサ１２、ローパスフィルタ１４は、それぞれ
、第１実施形態に係る温度センサーの同名・同符号の構成要素と同じものである。

切替制御回路２３は、切替制御回路２３から切替回路ＳＷ３〜ＳＷ８の制御機能を取り除いたものに相当する回路（切替回路ＳＷ１、ＳＷ２のみを切替制御回路２３と同様に制御する回路）である。タンク回路２１、２２は、タンク回路ＴＮ１等と同様に、入力が無くなっても、それまで入力されていた信号と同周波数の信号を、一定時間の間、出力し続ける共振回路である。ただし、タンク回路２１、２２としては、入力が無くなった後に、それまで入力されていた信号と同周波数の信号を出力する時間が、タンク回路ＴＮ１等よりも短いもの（通常、時間Ｔよりも若干短いもの）が使用される。

以上、説明した構成から明らかなように、この温度センサーは、ローパスフィルタ１４から正確な温度情報が出力される時間帯が限られている（切替回路ＳＷ２の状態変更時点を含む各時間帯にローパスフィルタ１４から正確な温度情報が出力されない）ものとなっている。ただし、本実施形態に係る温度センサーも、２つの発振回路を同時に機能しない構成を有している。従って、この温度センサーによっても、２発振回路の干渉による悪影響を受けることなく、振動子の発振周波数差から温度情報を生成できることになる。

《第３実施形態》
図１１に、本発明の第３実施形態としての温度センサーの構成を示す。

この第３実施形態に係る温度センサーも、上記した第２実施形態に係る温度センサーと同様に、任意時刻の温度情報が必要とされない（正確な温度情報が周期的に得られれば良い）場合に使用するものである。

図１１に示してあるように、第３実施形態に係る温度センサーは、第２実施形態に係る温度センサー（図１０）に対して、タンク回路２２を除去し、タンク回路２１を遅延回路２５に置換する変形を施したものとなっている。

遅延回路２５は、入力信号を、時間Ｔ（＝切替制御回路２３による切替回路ＳＷ１の切替周期）と同程度、遅延させる回路である。

要するに、この温度センサーは、水晶振動子１０と接続された第１発振回路ＯＳ１が出力した信号が遅延回路２５により遅延されて、水晶振動子１０と接続された第２発振回路ＯＳ２が出力した信号とほぼ同時にミキサ１２に供給されるように構成したものとなっている。

図１１に示した構成を採用しておいても正確な温度情報を得ることが出来る。そして、本実施形態に係る温度センサーも、２つの発振回路を同時に機能しないものである。従って、この第３実施形態に係る温度センサーによっても、２発振回路の干渉による悪影響を受けることなく、振動子の発振周波数差から温度情報を生成できることになる。

《第４実施形態》
図１２に、本発明の第４実施形態としての温度補償発振器の構成を示す。尚、この温度補償発振器は、切替回路ＳＷ８の出力が、発振器の出力として使用される装置である。

図１２と図３等とを比較すれば明らかなように、本実施形態に係る温度補償発振器は、上記した第１実施形態に係る温度センサーと基本的には同構成の装置である。

ただし、図１２に示してあるように、温度補償発振器の切替回路ＳＷ２と第１発振回路ＯＳ１との間、切替回路ＳＷ２と第２発振回路ＯＳ２との間には、それぞれ、可変容量ダ
イオード３１、可変容量ダイオード３２が設けられている。また、温度補償発振器は、ローパスフィルタ１４の出力を積分する積分器３３を備えている。

さらに、温度補償発振器は、積分器３３の出力に基づき、温度によらず所定の周波数の信号が各発振器（水晶振動子１０と発振回路ＯＳ１又はＯＳ２とが組み合わされた回路）から出力されるように、出力可変容量ダイオード３１、３２を制御する温度補償制御回路３４を備えている。

要するに、既に説明したように、第１実施形態に係る温度センサーは、第１発振回路ＯＳ１及び第２発振回路ＯＳ２が同時に機能しない形で、水晶振動子１０に関する、常に正確な温度情報（ミキサ１２から出力されるビート信号中の低周波成分）を出力できるものとなっている。そして、本実施形態に係る温度補償発振器は、当該温度情報に基づき、温度補償が行われる構成を有している。従って、この第４実施形態に係る温度補償発振器は、２発振回路の干渉による悪影響を受けることなく、振動子の温度補償を良好に行えるものとなっていることになる。

《変形形態》
上記した装置（温度センサー、温度補償発振器）は、各種の変形を行うことが出来るものである。例えば、第１実施形態に係る温度センサー（図３）の切替回路ＳＷ２以降の部分を、同機能の、ＡＤコンバータ、プロセッサ等からなる回路に置き換えることが出来る。また、各温度センサー、温度補償発振器を、水晶振動子１０の代わりにセラミック振動子が用いられたものに変形することも出来る。

以上、開示した技術に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）
振動子と、
前記振動子を第１振動モードで振動させるための第１発振回路と、
前記振動子を前記第１振動モードとは異なる第２振動モードで振動させるための第２発振回路と、
前記振動子を前記第１発振回路又は前記第２発振回路に接続する切替回路と、
前記振動子に前記第１発振回路と前記第２発振回路とが交互に接続されるように前記切替回路を制御する制御回路と、
前記振動子が接続されている状態にある前記第１発振回路から出力される信号と、前記振動子が接続されている状態にある前記第２発振回路から出力される信号とに基づき、それらの信号の周波数差を示す情報を生成して前記振動子に関する温度情報として出力する温度情報出力回路と、
を備えることを特徴とする温度センサー。

（付記２）
第１乃至第４のタンク回路と、
前記第１発振回路から出力される信号を前記第１のタンク回路又は前記第２のタンク回路に供給する第１切替回路と、
前記第２発振回路から出力される信号を前記第３のタンク回路又は前記第４のタンク回路に供給する第２切替回路と、
前記第１のタンク回路又は前記第２のタンク回路から出力される信号を前記温度情報出力回路に供給する第３切替回路と、
前記第３のタンク回路又は前記第４のタンク回路から出力される信号を前記温度情報出力回路に供給する第４切替回路と、
をさらに備え、
前記制御回路は、
前記振動子の接続先の前記第１発振回路への切り替え時に、前記第１発振回路から出力される信号の供給先が変更されるように前記第１切替回路を制御する第１制御処理と、当該第１制御処理により前記第１発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路から出力される信号が前記温度情報出力回路に供給されるように前記第３切替回路を制御する第３制御処理とを行い、前記振動子の接続先の前記２発振回路への切り替え時に、前記第２発振回路から出力される信号の供給先が変更されるように前記第２切替回路を制御する第２制御処理と、当該第２制御処理により前記第２発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路から出力される信号が前記温度情報出力回路に供給されるように前記第４切替回路を制御する第４制御処理とを行い、
前記温度情報出力回路は、
前記第３切替回路及び前記第４切替回路から供給される２信号を混合するミキサを含む
ことを特徴とする付記１に記載の温度センサー。

（付記３）
第１乃至第４のタンク回路と、
前記第１発振回路から出力される信号を前記第１のタンク回路又は前記第２のタンク回路に供給する第１切替回路と、
前記第２発振回路から出力される信号を前記第３のタンク回路又は前記第４のタンク回路に供給する第２切替回路と、
それぞれ、前記第１乃至前記第４のタンク回路から出力される信号が入力された、遅延量が制御可能な第１乃至第４の遅延回路と、
前記第１の遅延回路又は前記第２の遅延回路から出力される信号を前記温度情報出力回路に供給する第３切替回路と、
前記第３の遅延回路又は前記第４の遅延回路から出力される信号を前記温度情報出力回路に供給する第４切替回路と、
をさらに備え、
前記制御回路は、
前記振動子の接続先の前記第１発振回路への切り替え時に、前記第１発振回路から出力される信号の供給先が変更されるように前記第１切替回路を制御する第１制御処理と、当該第１制御処理により前記第１発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている、前記第１及び第２の遅延回路の中の遅延回路から出力される信号と、前記第１及び第２の遅延回路の中の他方の遅延回路から出力される信号との間に位相差がなくなるように当該他方の遅延回路の遅延量を制御する第１位相調整処理と、前記第１制御処理により前記第１発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている遅延回路から出力される信号が前記温度情報出力回路に供給されるように前記第３切替回路を制御する第３制御処理とを、この順に行い、前記振動子の接続先の前記第２発振回路への切り替え時に、前記第２発振回路から出力される信号の供給先が変更されるように前記第２切替回路を制御する第２制御処理と、当該第２制御処理により前記第１発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている、前記第３及び第４の遅延回路の中の遅延回路から出力される信号と前記第３及び第４の遅延回路の中の他方の遅延回路から出力される信号との間に位相差がなくなるように当該他方の遅延回路の遅延量を制御する第２位相調整処理と、当該第２制御処理により前記第２発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている遅延回路から出力される信号が前記温度情報出力回路に供給されるように前記第４切替回路を制御する第４制御処理とを、この順に行う
ことを特徴とする付記１に記載の温度センサー。

（付記４）
前記制御回路は、
前記振動子の接続先を前記第１発振回路へ切り替えた時点から第１時間が経過したときに、前記第１制御処理を行い、前記振動子の接続先を前記第２発振回路へ切り替えた時点から前記第１時間が経過したときに、前記第２制御処理を行う
ことを特徴とする付記２又は３に記載の温度センサー。

（付記５）
前記第１のタンク回路から出力される信号と前記第２のタンク回路から出力される信号との間の位相差を検出し、検出結果に応じた遅延量の制御信号を出力する第１位相比較回路と、
前記第３のタンク回路から出力される信号と前記第４のタンク回路から出力される信号との間の位相差を検出し、検出結果に応じた遅延量の制御信号を出力する第２位相比較回路と、
前記第１位相比較回路から出力される制御信号を前記第１遅延回路又は前記第２遅延回路に供給する第５切替回路と、
前記第２位相比較回路から出力される制御信号を前記第３遅延回路又は前記第４遅延回路に供給する第６切替回路と、
をさらに備え、
前記制御回路が行う前記第１位相調整処理、前記第２位相調整処理が、それぞれ、前記第５切替回路、前記第６切替回路を制御する処理である
ことを特徴とする付記３に記載の温度センサー。

（付記６）
前記第１発振回路から出力される信号が入力された第１タンク回路と、
前記第２発振回路から出力される信号が入力された第２タンク回路と、
をさらに備え、
前記温度情報出力回路が、
第１タンク回路から出力される信号と前記第２タンク回路から出力される信号とを混合してビート信号を生成するミキサを含む
ことを特徴とする付記１に記載の温度センサー。

（付記７）
前記第１発振回路から出力される信号を遅延させる遅延回路を、さらに備え、
前記温度情報出力回路が、
前記振動子が接続されている状態にある前記第２発振回路から出力される信号と、前記遅延回路により遅延された、前記振動子が接続されている状態にある前記第１発振回路から出力される信号とを混合してビート信号を生成するミキサを含む
ことを特徴とする付記１に記載の温度センサー。

（付記８）
付記１から５のいずれか一項に記載の温度センサーを含み、
前記温度情報に基づき、前記振動子の温度補償を行って、前記振動子と前記第１発振回路とを含む第１発振器又は前記振動子と前記第２発振回路を含む第２発振器が生成する周波数の信号を出力する
ことを特徴とする温度補償発振器。

（付記９）
振動子と、
前記振動子を第１振動モードで振動させるための第１発振回路と、
前記振動子を前記第１振動モードとは異なる第２振動モードで振動させるための第２発振回路と、
前記振動子を前記第１発振回路又は前記第２発振回路に接続する切替回路と、
前記振動子に前記第１発振回路と前記第２発振回路とが交互に接続されるように前記切替回路を制御する制御回路と、
第１乃至第４のタンク回路と、
前記第１発振回路から出力される信号を前記第１のタンク回路又は前記第２のタンク回路に供給する第１切替回路と、
前記第２発振回路から出力される信号を前記第３のタンク回路又は前記第４のタンク回路に供給する第２切替回路と、
それぞれ、前記第１乃至前記第４のタンク回路から出力される信号が入力された、遅延量が制御可能な第１乃至第４の遅延回路と、
供給された２信号を混合してビート信号を生成するミキサと、
前記ミキサにより生成されたビート信号から前記２信号の周波数差を示す成分を抽出して前記振動子に関する温度情報として出力するフィルタと、
前記第１の遅延回路又は前記第２の遅延回路から出力される信号を前記ミキサに供給する第３切替回路と、
前記第３の遅延回路又は前記第４の遅延回路から出力される信号を前記ミキサに供給する第４切替回路と、
前記ミキサにより生成されたビート信号に基づき、前記振動子と前記第１発振回路とを含む第１発振器と、前記振動子と前記第２発振回路とを含む第２発振器とのそれぞれに対する温度補償制御を行う温度補償制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記振動子の接続先の前記第１発振回路への切り替え時に、前記第１発振回路から出力される信号の供給先が変更されるように前記第１切替回路を制御する第１制御処理と、当該第１制御処理により前記第１発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている、前記第１及び第２の遅延回路の中の遅延回路から出力される信号と、前記第１及び第２の遅延回路の中の他方の遅延回路から出力される信号との間に位相差がなくなるように当該他方の遅延回路の遅延量を制御する第１位相調整処理と、前記第１制御処理により前記第１発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている遅延回路から出力される信号が前記温度情報出力回路に供給されるように前記第３切替回路を制御する第３制御処理とを、この順に行い、前記振動子の接続先の前記第２発振回路への切り替え時に、前記第２発振回路から出力される信号の供給先が変更されるように前記第２切替回路を制御する第２制御処理と、当該第２制御処理により前記第１発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている、前記第３及び第４の遅延回路の中の遅延回路から出力される信号と前記第３及び第４の遅延回路の中の他方の遅延回路から出力される信号との間に位相差がなくなるように当該他方の遅延回路の遅延量を制御する第２位相調整処理と、当該第２制御処理により前記第２発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている遅延回路から出力される信号が前記温度情報出力回路に供給されるように前記第４切替回路を制御する第４制御処理とを、この順に行う
ことを特徴とする温度補償発振器。

（付記１０）
前記制御回路は、
前記振動子の接続先を前記第１発振回路へ切り替えた時点から第１時間が経過したときに、前記第１制御処理を行い、前記振動子の接続先を前記第２発振回路へ切り替えた時点から前記第１時間が経過したときに、前記第２制御処理を行う
ことを特徴とする付記９に記載の温度補償発振器。

（付記１１）
前記第１のタンク回路から出力される信号と前記第２のタンク回路から出力される信号との間の位相差を検出し、検出結果に応じた遅延量の制御信号を出力する第１位相比較回路と、
前記第３のタンク回路から出力される信号と前記第４のタンク回路から出力される信号との間の位相差を検出し、検出結果に応じた遅延量の制御信号を出力する第２位相比較回路と、
前記第１位相比較回路から出力される制御信号を前記第１遅延回路又は前記第２遅延回路に供給する第５切替回路と、
前記第２位相比較回路から出力される制御信号を前記第３遅延回路又は前記第４遅延回路に供給する第６切替回路と、
をさらに備え、
前記制御回路が行う前記第１位相調整処理、前記第２位相調整処理が、それぞれ、前記第５切替回路、前記第６切替回路を制御する処理である
ことを特徴とする付記９又は１０に記載の温度補償発振器。

１０ 水晶振動子
１２ ミキサ
１４ ローパスフィルタ
１６、２３ 切替制御回路
２１、２２、ＴＮ１〜ＴＮ４ タンク回路
２５、ＤＬ１〜ＤＬ４ 遅延回路
３３ 積分器
３４ 温度補償制御回路
ＯＳ１ 第１発振回路
ＯＳ２ 第２発振回路
ＰＣ１、ＰＣ２ 位相比較回路
ＳＷ１〜ＳＷ８ 切替回路

Claims (6)

1. 振動子と、
   前記振動子を第１振動モードで振動させるための第１発振回路と、
   前記振動子を前記第１振動モードとは異なる第２振動モードで振動させるための第２発振回路と、
   前記振動子を前記第１発振回路又は前記第２発振回路に接続する切替回路と、
   前記振動子に前記第１発振回路と前記第２発振回路とが交互に接続されるように前記切替回路を制御する制御回路と、
   前記振動子が接続されている状態にある前記第１発振回路から出力される信号と、前記振動子が接続されている状態にある前記第２発振回路から出力される信号とに基づき、それらの信号の周波数差を示す情報を生成して前記振動子に関する温度情報として出力する温度情報出力回路と、
   を備えることを特徴とする温度センサー。
2. 第１乃至第４のタンク回路と、
   前記第１発振回路から出力される信号を前記第１のタンク回路又は前記第２のタンク回路に供給する第１切替回路と、
   前記第２発振回路から出力される信号を前記第３のタンク回路又は前記第４のタンク回路に供給する第２切替回路と、
   前記第１のタンク回路又は前記第２のタンク回路から出力される信号を前記温度情報出力回路に供給する第３切替回路と、
   前記第３のタンク回路又は前記第４のタンク回路から出力される信号を前記温度情報出力回路に供給する第４切替回路と、
   をさらに備え、
   前記制御回路は、
   前記振動子の接続先の前記第１発振回路への切り替え時に、前記第１発振回路から出力される信号の供給先が変更されるように前記第１切替回路を制御する第１制御処理と、当該第１制御処理により前記第１発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路から出力される信号が前記温度情報出力回路に供給されるように前記第３切替回路を制御する第３制御処理とを行い、前記振動子の接続先の前記２発振回路への切り替え時に、前記第２発振回路から出力される信号の供給先が変更されるように前記第２切替回路を制御する第２制御処理と、当該第２制御処理により前記第２発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路から出力される信号が前記温度情報出力回路に供給されるように前記第４切替回路を制御する第４制御処理とを行い、
   前記温度情報出力回路は、
   前記第３切替回路及び前記第４切替回路から供給される２信号を混合するミキサを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の温度センサー。
3. 第１乃至第４のタンク回路と、
   前記第１発振回路から出力される信号を前記第１のタンク回路又は前記第２のタンク回路に供給する第１切替回路と、
   前記第２発振回路から出力される信号を前記第３のタンク回路又は前記第４のタンク回路に供給する第２切替回路と、
   それぞれ、前記第１乃至前記第４のタンク回路から出力される信号が入力された、遅延量が制御可能な第１乃至第４の遅延回路と、
   前記第１の遅延回路又は前記第２の遅延回路から出力される信号を前記温度情報出力回路に供給する第３切替回路と、
   前記第３の遅延回路又は前記第４の遅延回路から出力される信号を前記温度情報出力回路に供給する第４切替回路と、
   をさらに備え、
   前記制御回路は、
   前記振動子の接続先の前記第１発振回路への切り替え時に、前記第１発振回路から出力される信号の供給先が変更されるように前記第１切替回路を制御する第１制御処理と、当該第１制御処理により前記第１発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている、前記第１及び第２の遅延回路の中の遅延回路から出力される信号と、前記第１及び第２の遅延回路の中の他方の遅延回路から出力される信号との間に位相差がなくなるように当該他方の遅延回路の遅延量を制御する第１位相調整処理と、前記第１制御処理により前記第１発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている遅延回路から出力される信号が前記温度情報出力回路に供給されるように前記第３切替回路を制御する第３制御処理とを、この順に行い、前記振動子の接続先の前記第２発振回路への切り替え時に、前記第２発振回路から出力される信号の供給先が変更されるように前記第２切替回路を制御する第２制御処理と、当該第２制御処理により前記第１発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている、前記第３及び第４の遅延回路の中の遅延回路から出力される信号と前記第３及び第４の遅延回路の中の他方の遅延回路から出力される信号との間に位相差がなくなるように当該他方の遅延回路の遅延量を制御する第２位相調整処理と、当該第２制御処理により前記第２発振回路から出力される信号の供給先となったタンク回路と接続されている遅延回路から出力される信号が前記温度情報出力回路に供給されるように前記第４切替回路を制御する第４制御処理とを、この順に行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の温度センサー。
4. 前記制御回路は、
   前記振動子の接続先を前記第１発振回路へ切り替えた時点から第１時間が経過したときに、前記第１制御処理を行い、前記振動子の接続先を前記第２発振回路へ切り替えた時点から前記第１時間が経過したときに、前記第２制御処理を行う
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の温度センサー。
5. 前記第１のタンク回路から出力される信号と前記第２のタンク回路から出力される信号との間の位相差を検出し、検出結果に応じた遅延量の制御信号を出力する第１位相比較回路と、
   前記第３のタンク回路から出力される信号と前記第４のタンク回路から出力される信号との間の位相差を検出し、検出結果に応じた遅延量の制御信号を出力する第２位相比較回路と、
   前記第１位相比較回路から出力される制御信号を前記第１遅延回路又は前記第２遅延回路に供給する第５切替回路と、
   前記第２位相比較回路から出力される制御信号を前記第３遅延回路又は前記第４遅延回路に供給する第６切替回路と、
   をさらに備え、
   前記制御回路が行う前記第１位相調整処理、前記第２位相調整処理が、それぞれ、前記第５切替回路、前記第６切替回路を制御する処理である
   ことを特徴とする請求項３に記載の温度センサー。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の温度センサーを含み、
   前記温度情報に基づき、前記振動子の温度補償を行って、前記振動子と前記第１発振回路とを含む第１発振器又は前記振動子と前記第２発振回路を含む第２発振器が生成する周波数の信号を出力する
   ことを特徴とする温度補償発振器。

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