JP2014220730A - 発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】検査及び設計の効率を向上させる。【解決手段】発振器１は、水晶振動子を含み、設定された条件下で発振する発振部１１と、発振部１１が発振した信号を出力する出力部１２と、検査治具２と近距離無線通信を行う近距離無線通信部１４と、近距離無線通信部１４を介して検査治具２から設定に関する情報を示す設定情報を取得する設定情報取得部１５３と、取得した設定情報に基づいて前記設定を変更する設定変更部１５４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、発振条件を設定可能な発振器に関するものである。

従来、水晶発振器は、電子機器におけるクロック源として広く用いられている。水晶振動子の振動周波数は、高い安定度を有しているが、温度の変化によって周波数特性が変化することが知られている。

温度周波数特性を補償することができる水晶発振器として、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）や、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ：Oven Controlled Crystal Oscillator）が知られている。温度補償型水晶発振器は、発振器に可変容量を設け、検出した温度に応じて可変容量を変化させることで、水晶振動子の温度周波数特性を補償する。恒温槽付水晶発振器は、水晶振動子の温度を一定に保つヒータ回路を設けることにより、水晶振動子を一定の温度で動作させて正確な周波数の信号を出力する。そして、このような水晶発振器では、高い精度が要求されるため、製造時に検査・調整が行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２０５２１９号公報

恒温槽付水晶発振器の検査工程においては、水晶発振器の出力信号の周波数を調整したり、ヒータ回路の温度制御を行う際に用いる係数を調整したりする。このような調整を行うには、水晶発振器にＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）通信等のシリアル通信インターフェイス端子を設ける必要があった。しかしながら、このような調整用の端子を水晶発振器に設ける場合には、検査治具を基板に接続する必要があり、検査における工数が増えるという問題があった。また、基板設計の効率が悪いという問題もあった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、検査及び設計の効率を向上させることができる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、振動子を含み、設定された条件下で発振する発振部と、上記の設定された条件に基づいて、発振部が発振した信号を出力する出力部と、検査治具と近距離無線通信を行う近距離無線通信部と、近距離無線通信部を介して検査治具から設定に関する情報を示す設定情報を取得する設定情報取得部と、取得した設定情報に基づいて設定を変更する設定変更部と、を備える発振器を提供する。

上記の発振器では、設定変更部による設定の変更の許否を示す許否判定情報を記憶する記憶部をさらに備え、設定情報取得部は、近距離無線通信部を介して検査治具から設定の完了に関する情報を含む完了情報を取得し、設定変更部は、設定情報取得部が完了情報を取得すると、許否判定情報を設定の変更を禁止する旨に変更し、許否判定情報が設定の変更を禁止する旨を示している状態において、設定情報取得部が設定情報を受信すると、当該設定情報に基づいて設定を変更しなくてもよい。

上記の発振器では、設定変更部は、許否判定情報が設定の変更を禁止する旨を示している状態において、設定情報取得部が所定タイミングで設定情報を受信すると、許否判定情報の内容にかかわらず、当該設定情報に基づいて設定を変更してもよい。

上記の発振器では、設定変更部は、許否判定情報が設定の変更を禁止する旨を示している状態において、設定情報取得部が所定の設定情報を受信すると、許否判定情報の内容にかかわらず、当該設定情報に基づいて設定を変更してもよい。

本発明に係る発振器によれば、検査及び設計の効率を向上させることができる。

第１の実施形態に係る発振器及び検査治具の概要を示す図である。 第１の実施形態に係る容量調整部の例を示す図である。 第１の実施形態に係る出力部の例を示す図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、第１の実施形態に係る発振器１及び検査治具２の概要を示す図である。発振器１は、例えば恒温槽付水晶発振器である。検査治具２は、発振器１の発振周波数を測定して、当該発振周波数が所望の周波数になるように調整を行う。

具体的には、検査治具２は、入力された発振信号の測定結果に基づいて、発振器１の発振周波数の調整を行うための設定情報を発振器１に出力する。発振器１は、設定情報を受信して、当該設定情報に基づいて発振部１１及び出力部１２の設定を行い、当該設定条件下で動作する。

［発振器１の構成］
続いて、発振器１の構成について説明する。
発振器１は、発振部１１と、出力部１２と、記憶部１３と、近距離無線通信部１４と、制御部１５とを備える。

発振部１１は、第１発振回路１１１と、第２発振回路１１２と、容量調整部１１３と、容量調整部１１４とを備える。
第１発振回路１１１は、水晶振動子と増幅回路とを備え、設定された条件下で第１発振信号を生成して、出力部１２と制御部１５とに出力する。水晶振動子は、例えば、ＡＴカット水晶片を用いた水晶振動子（ＡＴカット水晶振動子）である。
第２発振回路１１２は、水晶振動子と増幅回路とを備えており、温度を測定するために用いられる。第２発振回路は、生成した第２発振信号を制御部１５に出力する。

容量調整部１１３は、第１発振回路１１１の負荷容量を調整する。図２は、容量調整部１１３の構成を示す図である。容量調整部１１３においては、例えば、図２に示すように、スイッチに接続された容量素子が並列に複数接続されている。容量調整部１１３に設けられた複数のスイッチの少なくともいずれかは、制御部１５から出力される第１設定情報に応じて、導通状態と非導通状態とが切り替えられる。第１設定情報は、例えば、スイッチの数に等しいビット数のデジタルデータであり、スイッチに対応するビットの値に応じて、それぞれのスイッチは、導通状態と非導通状態とを切り替える。
容量調整部１１４は、容量調整部１１３と同様の構成を備えている。容量調整部１１４は、容量調整部１１４に設けられている複数のスイッチの少なくともいずれかを切り替え、第２発振回路１１２の負荷容量を調整する。

出力部１２は、例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路である。図３は、出力部１２の構成を示す図である。出力部１２は、位相比較器１２１、ローパスフィルタ１２２、電圧制御発振器１２３及び分周器１２４を備える。出力部１２は、発振部１１から出力された発振信号の発振周波数を調整し、例えば検査治具２等の外部機器に出力する。ここで、出力部１２の分周器１２４は、制御部１５から出力される第２設定情報に基づいて分周比が設定されている。例えば、第２設定情報の値がＮである場合、分周器１２４の分周比は１／Ｎである。

記憶部１３は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）により構成されている。記憶部１３は、ＥＥＰＲＯＭにより構成されることで、電力が供給されない状態においても、記憶されたデータを保持する。記憶部１３は、後述の設定変更部１５４による設定の変更の許否を示す許否判定情報を記憶する。また、記憶部１３は、第１発振信号及び第２発振信号の周波数偏差の差分と温度とを関連付けた温度検出情報を記憶する。また、記憶部１３は、発振器１の内部温度を目標温度に近づけるためのＰＩ制御の伝達関数に関する情報を温度制御情報として記憶する。なお、記憶部１３は、ＥＥＰＲＯＭに代えて、レーザートリミング、ツェナーザッピング、電流トリミング等によりデータを書き込み、書き込んだデータを保持できる素子を用いてもよい。

近距離無線通信部１４は、例えば、赤外発光ダイオードを含む回路により構成されており、検査治具２と近距離無線により通信を行う。すなわち、近距離無線通信部１４は、赤外線通信機能を有しており、３８ｋＨｚの副搬送波で変調された赤外線信号を送受信することにより検査治具２と通信を行う。近距離無線通信部１４は、検査治具２から、設定情報が変調された赤外線信号を受信すると、当該赤外線信号を電気信号に変換して、復調処理を行う制御部１５に出力する。また、近距離無線通信部１４は、制御部１５で変調された電気信号を赤外線信号に変換して検査治具２に送信する。なお、近距離無線通信部１４が受信する赤外線信号の周波数と、送信する赤外線信号の周波数とは、干渉防止のため異なる値に設定されている。

制御部１５は、例えばデジタル信号処理ＩＣ（ＤＳＰ）又はＣＰＵにより構成される。制御部１５は、変調部１５１と、復調部１５２と、設定情報取得部１５３と、設定変更部１５４と、温度検出部１５５と、温度制御部１５６とを備える。

変調部１５１は、近距離無線通信部１４を介して検査治具２に送信するデータを変調する。具体的には、変調部１５１は、３８ｋＨｚの副搬送波をパルス位置変調する。変調部１５１は、例えば、副搬送波を出力する期間と、副搬送波を出力しない期間との長さを切り替えることで、「０」又は「１」のデータを送信する。

復調部１５２は、近距離無線通信部１４を介して検査治具２から受信したデータを復調する。具体的には、復調部１５２は、３８ｋＨｚの副搬送波のパルス位置に基づいて、受信したデータが「０」であるか「１」であるかを判別する。

設定情報取得部１５３は、近距離無線通信部１４及び復調部１５２を介して、発振器１の設定に関する情報を示す設定情報を検査治具２から取得する。設定情報取得部１５３は、取得した設定情報を記憶部１３に記憶させる。また、設定情報取得部１５３は、検査治具２による設定が完了すると、近距離無線通信部１４及び復調部１５２を介して、検査治具２から設定の完了に関する情報を示す完了情報を取得する。

設定変更部１５４は、設定情報取得部１５３が取得した設定情報に基づいて、発振器１の設定を変更する。また、設定変更部１５４は、設定情報取得部１５３が完了情報を取得すると、許否判定情報を設定の変更を禁止する状態に変更する。
設定変更部１５４は、設定情報取得部１５３が設定情報を取得すると、記憶部１３に記憶されている許否判定情報に基づいて、設定変更を行うか否かを判定する。

設定変更部１５４は、許否判定情報が設定の変更の許可を示している場合に、設定情報に基づいて設定を変更する。例えば、設定変更部１５４は、設定情報に基づいて、発振部１１に含まれる容量調整部１１３のスイッチを切り換えることにより第１発振回路１１１の負荷容量の値を調整し、第１発振回路１１１の発振周波数を調整する。同様に、設定変更部１５４は、設定情報に基づいて、発振部１１に含まれる容量調整部１１４のスイッチを切り換えることにより第２発振回路１１２の負荷容量の値を調整し、第２発振回路１１２の発振周波数を調整する。また、設定変更部１５４は、設定情報に基づいて、出力部１２のＰＬＬ回路を構成する分周器１２４の分周比を変更する。また、設定変更部１５４は、設定情報に基づいて、後述の温度制御部１５６が発振器１の内部温度を制御するためのフィードバック制御に関する温度制御情報を変更する。

設定変更部１５４は、許否判定情報が設定の変更の禁止を示している場合に、設定情報に基づいて設定を変更しない。すなわち、設定変更部１５４は、許否判定情報が設定の変更を禁止する旨を示している状態において、設定情報取得部１５３が設定情報を受信しても、設定情報に基づいて設定を変更しない。

温度検出部１５５は、発振部１１に設けられている第１発振回路１１１及び第２発振回路１１２から出力される第１発振信号及び第２発振信号に基づいて温度を検出する。具体的には、温度検出部１５５は、第１発振回路１１１から出力される第１発振信号の周波数偏差と、温度検出用の第２発振回路１１２から出力される第２発振信号の周波数偏差との差分を算出する。温度検出部１５５は、記憶部１３に記憶されている温度検出情報を参照し、算出した差分に関連付けられた温度を特定することにより、温度を検出する。温度検出部１５５は、変調部１５１及び近距離無線通信部１４を介して、検出した温度を検査治具２に送信する。

温度制御部１５６は、例えばヒータ回路を含んで構成されており、発振器１の内部温度を制御する。具体的には、温度制御部１５６は、温度検出部１５５が検出した温度と、目標温度との差分を算出する。続いて、温度制御部１５６は、算出した差分と、記憶部１３に記憶された温度制御情報とに基づいて、温度検出部１５５が検出する温度が目標温度に近づくようにフィードバック制御を行い、ヒータ回路を動作させる。

［検査治具２の構成］
続いて、検査治具２について説明を進める。
検査治具２は、近距離無線通信部２１と、測定部２２と、検査部２３と、設定情報送信制御部２４とを備える。

近距離無線通信部２１は、発振器１が備える近距離無線通信部１４と同様に赤外線通信機能を有している。近距離無線通信部２１は、近距離無線通信部１４と同様の通信方式による赤外線信号を送受信することにより、発振器１と通信を行う。近距離無線通信部２１は、近距離無線通信部１４から、温度検出部１５５が検出した温度情報を受信し、近距離無線通信部１４に設定情報を送信する。
測定部２２は、発振器１の出力部１２から出力された第１発振信号の周波数を測定する。

検査部２３は、近距離無線通信部２１が受信した温度情報、及び測定部２２が測定した第１発信信号の周波数に基づいて発振器１の検査を行う。具体的には、検査部２３は、測定された周波数の妥当性を検査する。検査部２３は、例えば、当該検査により、負荷容量の値が適切であるか否かを判定する。検査部２３は、測定された周波数が規定を満たしていないと判定すると、第１発振回路に設けられている容量調整部１１３に設けられた複数のスイッチを切り替えるための第１設定情報、及び分周器１２４の分周比を切り替えるための第２設定情報の少なくともいずれかを、設定情報送信制御部２４に入力する。

また、検査部２３は、恒温槽に発振器１を格納して発振器１の外気を変化させた場合の、発振器１から取得する温度情報に基づいて、記憶部１３に記憶されている温度制御情報の妥当性を検査する。検査部２３は、温度情報が示している温度と目標温度との差が所定値よりも大きい場合、変更する温度制御情報を、設定情報として設定情報送信制御部２４に入力する。なお、検査部２３は、恒温槽に発振器１を格納して発振器１の外気を変化させた場合の、第１発振回路１１１及び第２発振回路１１２の周波数と温度との関係を示す係数を記憶部１３に記憶させ、当該係数に基づいて、記憶部１３に記憶されている温度制御情報の妥当性を検査してもよい。
設定情報送信制御部２４は、検査部２３から入力された設定情報を、近距離無線通信部２１を介して発振器１に送信する。

［第１の実施形態の効果］
以上、第１の実施形態によれば、発振器１は、近距離無線通信部１４により、検査治具２と近距離無線通信を行い、発振器１の設定に関する情報を示す設定情報を検査治具２から取得し、設定変更部１５４により、取得した設定情報に基づいて設定を変更する。したがって、発振器１は、検査用の端子を検査治具２に接続することなく検査を行い、かつ、近距離無線通信部１４を介して各種の設定を行うことができるので、検査の効率を向上させることができる。

また、発振器１の設定変更部１５４は、許否判定情報が設定の変更を禁止する旨を示している状態において設定情報取得部１５３が設定情報を受信すると、設定を変更しない。よって、発振器１は、設定を確定した後における不要な設定情報の受信等による誤動作を防止することができる。

＜第２の実施形態＞
［所定タイミングで設定情報を受信すると、許否判定情報の内容にかかわらず、設定を変更する］
続いて、第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、許否判定情報が設定の変更の禁止を示している場合に、設定情報取得部１５３が設定情報を受信しても設定を変更しなかった。これに対して、第２の実施形態は、所定タイミングで設定情報を受信すると、許否判定情報の内容にかかわらず、設定を変更する点で第１の実施形態と異なる。

すなわち、設定変更部１５４は、許否判定情報が設定の変更の禁止を示す場合において、設定情報取得部が所定タイミングで設定情報を受信すると、許否判定情報の内容にかかわらず、当該設定情報に基づいて設定を変更する。例えば、設定変更部１５４は、所定の時間間隔で、所定回数の設定情報を繰り返し受信すると、受信した設定情報に基づいて設定を変更する。設定変更部１５４は、当該設定情報に基づいて、許否判定情報を、設定変更を禁止する状態から許可する状態に変更してもよい。また、設定変更部１５４は、電源投入後、所定時間以内に設定情報を受信すると、当該設定情報に基づいて設定を変更してもよい。なお、設定変更部１５４は、所定のタイミング以外で設定情報を受信しても、設定情報に基づく設定を変更しない。

［第２の実施形態の効果］
以上、第２の実施形態によれば、発振器１は、許否判定情報が設定の変更の禁止を示す場合において、設定情報取得部が所定タイミングで設定情報を受信すると、許否判定情報の内容にかかわらず、当該設定情報に基づいて設定を変更する。また、発振器１は、所定タイミング以外では設定情報に基づいた設定の変更を行わない。よって、発振器１は、設定が完了後であっても製造者等が再調整を行うことができるとともに、所定のタイミング以外のタイミングにおける設定情報の受信による誤動作を防ぐことができる。

＜第３の実施形態＞
［所定の設定情報を受信すると、許否判定情報の内容にかかわらず、設定を変更する］
続いて、第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態は、所定の設定情報を受信すると、許否判定情報の内容にかかわらず、設定を変更する点で第１の実施形態と異なる。

すなわち、設定変更部１５４は、許否判定情報が設定の変更を禁止する旨を示している状態において、設定情報取得部１５３が所定の設定情報を受信すると、許否判定情報の内容にかかわらず、当該設定情報に基づいて前記設定を変更する。また、設定変更部１５４は、所定の設定情報とは異なる設定情報を受信しても、当該設定情報に基づく設定を変更しない。

［第３の実施形態の効果］
以上、第３の実施形態によれば、発振器１は、許否判定情報が設定の変更の禁止を示す場合において、設定情報取得部が所定の設定情報を受信すると、許否判定情報の内容にかかわらず、当該設定情報に基づいて設定を変更する。また、発振器１は、所定の設定情報以外の設定情報に基づいた設定の変更を行わない。よって、発振器１は、設定の完了後であっても製造者等が再調整を行うことができるとともに、所定の設定情報以外の情報の受信による誤動作を防ぐことができる。

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、多様な変更又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。そのような変更又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。

例えば、上記の実施形態においては、近距離無線通信として赤外線通信を用いたが、赤外線以外の周波数の無線通信を用いてもよい。また、上記の実施形態においては、発振部１１が第１発振回路１１１及び第２発振回路１１２を有する構成について説明したが、発振部１１が複数の発振回路を有しないでもよい。

１・・・発振器、２・・・検査治具、１１・・・発振部、１１１・・・第１発振回路、１１２・・・第２発振回路、１１３、１１４・・・容量調整部、１２・・・出力部、１３・・・記憶部、１４・・・近距離無線通信部、１５・・・制御部、２１・・・近距離無線通信部、２２・・・測定部、２３・・・検査部、２４・・・設定情報送信制御部、１５１・・・変調部、１５２・・・復調部、１５３・・・設定情報取得部、１５４・・・設定変更部、１５５・・・温度検出部、１５６・・・温度制御部

Claims (4)

1. 振動子を含み、設定された条件下で発振する発振部と、
   前記設定された条件に基づいて、前記発振部が発振した信号を出力する出力部と、
   検査治具と近距離無線通信を行う近距離無線通信部と、
   前記近距離無線通信部を介して前記検査治具から前記設定に関する情報を含む設定情報を取得する設定情報取得部と、
   取得した前記設定情報に基づいて前記設定を変更する設定変更部と、
   を備える発振器。
2. 前記設定変更部による前記設定の変更の許否を示す許否判定情報を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記設定情報取得部は、前記近距離無線通信部を介して前記検査治具から前記設定の完了に関する情報を示す完了情報を取得し、
   前記設定変更部は、前記設定情報取得部が前記完了情報を取得すると、前記許否判定情報を前記設定の変更を禁止する旨に変更し、前記許否判定情報が前記設定の変更の禁止を示す場合において、前記設定情報取得部が前記設定情報を受信すると、当該設定情報に基づいて前記設定を変更しない、
   請求項１に記載の発振器。
3. 前記設定変更部は、前記許否判定情報が前記設定の変更の禁止する旨を示している状態において、前記設定情報取得部が所定タイミングで前記設定情報を受信すると、前記許否判定情報の内容にかかわらず、当該設定情報に基づいて前記設定を変更する、
   請求項２に記載の発振器。
4. 前記設定変更部は、前記許否判定情報が前記設定の変更を禁止する旨を示している状態において、前記設定情報取得部が所定の設定情報を受信すると、前記許否判定情報の内容にかかわらず、当該設定情報に基づいて前記設定を変更する、
   請求項２又は３に記載の発振器。
   

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