JP2015056728A - Oscillator - Google Patents

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毅 塩原
Takeshi Shiobara
毅 塩原
依田 友也
Tomoya Yoda
友也 依田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillator that can precisely control an output frequency in response to a control voltage applied to a control voltage input end.SOLUTION: The oscillator includes: the control voltage input end and a ground end between which a control voltage for frequency regulation, which is a DC voltage, is supplied; an oscillation circuit that is connected between the input end and the ground end, and outputs a frequency regulated on the basis of the control voltage; a grounding line that connects the oscillation circuit and the ground end; and a voltage stabilization circuit that includes an operational amplifier disposed between the input end and the oscillation circuit, and suppresses a fluctuation in the control voltage due to a voltage drop of the grounding line. The voltage stabilization circuit is configured to add, to a voltage between the input end and a first position on the grounding line near the oscillation circuit, a voltage between the first position and a second position on the grounding line near the ground end.

Description

直流電圧である周波数調整用の制御電圧が供給される発振器に関する。   The present invention relates to an oscillator to which a control voltage for frequency adjustment which is a DC voltage is supplied.

発振器は、外部からアナログの直流制御電圧が印加される制御端子を備え、当該制御電圧によって発振出力周波数が制御されるEFC(Electronic Frequency Control:周波数制御)機能を備える発振回路を有するように構成されることが知られている。   The oscillator has a control terminal to which an analog DC control voltage is applied from the outside, and is configured to have an oscillation circuit having an EFC (Electronic Frequency Control) function in which the oscillation output frequency is controlled by the control voltage. It is known that

図3には、恒温槽付き水晶発振器(OCXO:Oven Controlled Crystal Oscillator)10のブロック図を示している。図中3は前記EFCが行われるように構成された発振回路である。この発振回路3には、発振部を構成する圧電振動子として、水晶振動子が含まれる。図中12はヒーター回路である。発振回路3及びヒーター回路12は、基板上に設けられる。前記水晶振動子の周囲温度が変化すると、ヒーター回路12に供給される電流が変化し、前記水晶振動子の周囲温度が一定化されるように制御される。図中13は前記制御端子(制御電圧入力端)である。   FIG. 3 shows a block diagram of a crystal oscillator (OCXO: Oven Controlled Crystal Oscillator) 10 with a thermostatic bath. In the figure, reference numeral 3 denotes an oscillation circuit configured to perform the EFC. The oscillation circuit 3 includes a crystal resonator as a piezoelectric resonator constituting the oscillation unit. In the figure, 12 is a heater circuit. The oscillation circuit 3 and the heater circuit 12 are provided on the substrate. When the ambient temperature of the crystal resonator changes, the current supplied to the heater circuit 12 changes, and the ambient temperature of the crystal resonator is controlled to be constant. In the figure, reference numeral 13 denotes the control terminal (control voltage input terminal).

OCXO10の製造コストを下げる目的及びOCXO10の大型化を防ぐ目的から、OCXO10を外部装置に接続するために設けられる端子の数は限られる。図中15は当該端子のうちの一つであり、OCXO10の外部のグランド16に接続される接地端子(グランド端)である。図中17は、グランド用線路であり、18はOCXO10の内部グランドである。これらグランド用線路17及び内部グランド18は、前記基板に設けられるパターンにより構成される。上記の理由から、ヒーター回路12及び発振回路3に対して接地端子15は共通に設けられている。つまり、発振回路3と接地端子15とが、グランド用線路17により互いに接続され、ヒーター回路12も前記グランド用線路17を介して、前記接地端子15に接続されている。   For the purpose of reducing the manufacturing cost of the OCXO 10 and preventing the OCXO 10 from becoming large, the number of terminals provided for connecting the OCXO 10 to an external device is limited. In the figure, reference numeral 15 denotes one of the terminals, which is a ground terminal (ground end) connected to the ground 16 outside the OCXO 10. In the figure, 17 is a ground line, and 18 is an internal ground of the OCXO 10. The ground line 17 and the internal ground 18 are constituted by patterns provided on the substrate. For the above reason, the ground terminal 15 is provided in common for the heater circuit 12 and the oscillation circuit 3. That is, the oscillation circuit 3 and the ground terminal 15 are connected to each other by the ground line 17, and the heater circuit 12 is also connected to the ground terminal 15 through the ground line 17.

ところで近年、発振器としては±数ppmオーダーで発振周波数を可変できるように要求されることがある。また、発振器を上記のようなOCXO10として構成した場合、周波数温度特性として数ppb以下の誤差で周波数を出力できる性能を有することが求められる場合がある。しかし、前記グランド用線路17の直流抵抗分により、内部グランド18の電圧レベルには微小な変動が生じる。それによって見かけ上の発振回路3へ入力される制御電圧Vcが変動してしまう。つまり、グランド用線路17の電圧降下によって、発振回路3へ供給される制御電圧が変動し、結果として発振器の周波数温度特性の劣化が生じてしまう。   Incidentally, in recent years, an oscillator may be required to be able to vary the oscillation frequency on the order of ± several ppm. When the oscillator is configured as the OCXO 10 as described above, the frequency temperature characteristic may be required to have a performance capable of outputting a frequency with an error of several ppb or less. However, a minute fluctuation occurs in the voltage level of the internal ground 18 due to the DC resistance of the ground line 17. As a result, the control voltage Vc input to the apparent oscillation circuit 3 varies. That is, the voltage drop of the ground line 17 causes the control voltage supplied to the oscillation circuit 3 to fluctuate, resulting in deterioration of the frequency temperature characteristics of the oscillator.

この電圧降下について、さらに詳しく説明する。前記グランド用線路17の直流抵抗分Rgに、発振回路3及びヒーター回路12からグランドリターン電流Igが流れることで、内部グランド18の電圧レベルがIg×Rg=Vg分上がったことになるので、発振回路3に入力される制御電圧Vcが見かけ上、Vg分低下してしまう。   This voltage drop will be described in more detail. Since the ground return current Ig flows from the oscillation circuit 3 and the heater circuit 12 to the direct current resistance Rg of the ground line 17, the voltage level of the internal ground 18 is increased by Ig × Rg = Vg. The control voltage Vc input to the circuit 3 apparently drops by Vg.

前記電流Igはヒーター回路12へ供給される電流により変化する。水晶振動子の周囲温度が低いときには、ヒーター回路12に供給される電流が大きくなり、前記電流Igも大きくなる。そうなると、前記Vgも大きくなる。即ち、水晶振動子の周囲温度により、発振回路3に入力される前記制御電圧Vcが変動する。そのために発振器の発振周波数が、所望の発振周波数からずれてしまう。   The current Ig varies depending on the current supplied to the heater circuit 12. When the ambient temperature of the crystal unit is low, the current supplied to the heater circuit 12 increases and the current Ig also increases. If it becomes so, the said Vg will also become large. That is, the control voltage Vc input to the oscillation circuit 3 varies depending on the ambient temperature of the crystal resonator. As a result, the oscillation frequency of the oscillator deviates from the desired oscillation frequency.

さらに具体的な一例を説明すると、前記制御電圧Vcの可変範囲が0〜3.3V(中心が1.65V)であり、OCXO10の出力周波数の変化が±5ppmである場合、前記制御電圧Vcが330μV変化すると、出力周波数が1ppb変化する。このOCXO10において、仮に前記直流抵抗分Rgが10mΩで、前記電流Igが、ヒーター回路12の動作により150mAから500mAまで変化する場合、前記Vgは1.5mVから5mVまで変化する。このようにVgが5mV−1.5mV=3.5mV変化することによって、前記制御端子13に印加される制御電圧Vcが一定であっても、出力周波数が約10.6ppb変動してしまう。   More specifically, when the variable range of the control voltage Vc is 0 to 3.3 V (center is 1.65 V) and the change in the output frequency of the OCXO 10 is ± 5 ppm, the control voltage Vc is When changing by 330 μV, the output frequency changes by 1 ppb. In the OCXO 10, if the DC resistance Rg is 10 mΩ and the current Ig changes from 150 mA to 500 mA by the operation of the heater circuit 12, the Vg changes from 1.5 mV to 5 mV. Thus, by changing Vg by 5 mV-1.5 mV = 3.5 mV, the output frequency varies by about 10.6 ppb even if the control voltage Vc applied to the control terminal 13 is constant.

このような事情から、上記したように数ppb以下の誤差で、周波数を出力できる周波数温度特性を持つOCXOを構成することが難しかった。また、ヒーター回路12を設けないように発振器を構成する場合も、前記直流抵抗Rgによって発振回路3に正確に所望の電圧を供給できないので、当該発振器の発振周波数が所望の値からずれてしまうという問題がある。特許文献1、2には、このような問題を解決できる手法については記載されていない。また、特許文献3では、温度センサからの温度情報に基づいたデジタル的な温度補償値を、A/Dコンバータによってデジタル変換した周波数制御入力にデジタル的に加算して制御する構成の発振器が記載されているが、構成が複雑になるという問題がある。   Under such circumstances, it has been difficult to construct an OCXO having frequency temperature characteristics capable of outputting a frequency with an error of several ppb or less as described above. Further, when the oscillator is configured not to include the heater circuit 12, a desired voltage cannot be accurately supplied to the oscillation circuit 3 by the DC resistance Rg, so that the oscillation frequency of the oscillator deviates from a desired value. There's a problem. Patent Documents 1 and 2 do not describe a technique that can solve such a problem. Patent Document 3 describes an oscillator configured to digitally add a digital temperature compensation value based on temperature information from a temperature sensor to a frequency control input digitally converted by an A / D converter for control. However, there is a problem that the configuration becomes complicated.

特開平7-263957号公報JP 7-263957 A 特開2012−156946号公報JP 2012-156946 A US2006/0119437 A1US2006 / 0119437 A1

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御電圧入力端に印加される制御電圧に応じて、精度高く出力周波数を制御することができる発振器を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an oscillator capable of controlling an output frequency with high accuracy according to a control voltage applied to a control voltage input terminal. is there.

本発明の発振器は、直流電圧である周波数調整用の制御電圧がその間に供給される制御電圧入力端及びグランド端と、
前記入力端及びグランド端の間に接続され、前記制御電圧に基づいて出力周波数が調整される発振部と、
前記発振部と前記グランド端とを接続するグランド用線路と、
前記入力端と前記発振部との間に設けられた演算増幅器を含み、前記グランド用線路の電圧降下による制御電圧の変動を抑えるための電圧安定化回路と、を備え、
前記電圧安定化回路は、前記入力端と前記グランド用線路における発振部の近傍である第1の位置との間の電圧に、前記第1の位置と前記グランド用線路におけるグランド端の近傍である第2の位置との間の電圧を加算するように、前記入力端と前記第1の位置と前記第2の位置とが前記演算増幅器に接続されて構成されたことを特徴とする。
The oscillator of the present invention has a control voltage input terminal and a ground terminal to which a control voltage for frequency adjustment, which is a DC voltage, is supplied,
An oscillating unit connected between the input end and the ground end, the output frequency of which is adjusted based on the control voltage;
A ground line connecting the oscillation unit and the ground end;
Including an operational amplifier provided between the input end and the oscillating unit, and a voltage stabilizing circuit for suppressing fluctuations in the control voltage due to a voltage drop in the ground line,
The voltage stabilizing circuit is in the vicinity of the ground end of the first position and the ground line to a voltage between the input terminal and a first position that is in the vicinity of the oscillation unit of the ground line. The input terminal, the first position, and the second position are connected to the operational amplifier so as to add a voltage between the second position and the second position.

本発明の発振器においては、制御電圧入力端と発振回路との間に、グランド用線路の電圧降下による制御電圧の変動を抑えるための電圧安定化回路が設けられている。それによって、発振器の出力周波数を精度高く制御することができる。   In the oscillator according to the present invention, a voltage stabilization circuit is provided between the control voltage input terminal and the oscillation circuit to suppress the fluctuation of the control voltage due to the voltage drop of the ground line. Thereby, the output frequency of the oscillator can be controlled with high accuracy.

本発明の水晶発振器の実施形態であるOCXOのブロック図である。It is a block diagram of OCXO which is embodiment of the crystal oscillator of this invention. 前記OCXOの周波数信号出力回路の概略図である。It is the schematic of the frequency signal output circuit of the said OCXO. 従来のOCXOのブロック図である。It is a block diagram of conventional OCXO.

図1を参照しながら、本発明の実施の形態に係るOCXO20について説明する。このOCXO20の各部において、背景技術の項目で説明したOCXO10の各部と同様に構成された部分に関しては、OCXO10の各部に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。図中21はOCXO20の電源端子であり、電源電圧Vccが印加される。   The OCXO 20 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In each part of the OCXO 20, parts that are configured in the same manner as the parts of the OCXO 10 described in the section of the background art are denoted by the same reference numerals as those of the parts of the OCXO 10, and description thereof is omitted. In the figure, reference numeral 21 denotes a power supply terminal of the OCXO 20 to which a power supply voltage Vcc is applied.

図2に発振回路3の詳細な構成の一例を示す。発振回路3には、第1の水晶振動子31、第2の水晶振動子32と、これらの水晶振動子を発振させる第1の発振回路31A、第2の発振回路32Aとが含まれる。第1の発振回路31A及び第2の発振回路32Aの後段側には、周波数差検出部33、補正値演算部34、加算部35、PLL回路部36、ローパスフィルタ(LPF)37及び水晶電圧制御発振器(VCXO)38が接続されている。また、発振回路3はアナログ−デジタル変換器(ADC)39を備えており、当該ADC39に発振回路3の外部から制御電圧Vcが供給される。   FIG. 2 shows an example of a detailed configuration of the oscillation circuit 3. The oscillation circuit 3 includes a first crystal oscillator 31 and a second crystal oscillator 32, and a first oscillation circuit 31A and a second oscillation circuit 32A that oscillate these crystal oscillators. A frequency difference detection unit 33, a correction value calculation unit 34, an addition unit 35, a PLL circuit unit 36, a low-pass filter (LPF) 37, and a crystal voltage control are provided on the rear side of the first oscillation circuit 31A and the second oscillation circuit 32A. An oscillator (VCXO) 38 is connected. The oscillation circuit 3 includes an analog-digital converter (ADC) 39, and a control voltage Vc is supplied to the ADC 39 from the outside of the oscillation circuit 3.

前記PLL回路部36は、第1の発振回路31Aからの発振出力をクロック信号とし、デジタル値である周波数設定信号に基づいて生成されるパルス信号とVCXO38からの帰還パルスとの位相差に相当する信号をアナログ化し、そのアナログ信号を積分してローパスフィルタ37に出力する。VCXO38の出力がOCXO20の発振出力である。   The PLL circuit unit 36 uses the oscillation output from the first oscillation circuit 31A as a clock signal, and corresponds to a phase difference between a pulse signal generated based on a frequency setting signal that is a digital value and a feedback pulse from the VCXO 38. The signal is converted to analog, and the analog signal is integrated and output to the low-pass filter 37. The output of the VCXO 38 is the oscillation output of the OCXO 20.

第1の発振回路31Aからの発振出力f1と第2の発振回路32Aからの発振出力f2との周波数差ΔFに対応する値は、水晶振動子31、32が置かれている雰囲気の温度に対応し、温度検出値ということができる。なお、説明の便宜上f1、f2は、夫々第1の発振回路31A及び第2の発振回路32Aの発振周波数をも表しているものとする。周波数差検出部33は、この例では、{(f2−f1)/f1}−{(f2r−f1r)/f1r}の値を取り出しており、この値が温度に対して比例関係にある温度検出値に相当する。f1r及びf2rは、夫々基準温度例えば25℃における第1の発振回路31Aの発振周波数及び第2の発振回路32Aの発振周波数である。   The value corresponding to the frequency difference ΔF between the oscillation output f1 from the first oscillation circuit 31A and the oscillation output f2 from the second oscillation circuit 32A corresponds to the temperature of the atmosphere in which the crystal units 31 and 32 are placed. And it can be called a temperature detection value. For convenience of explanation, it is assumed that f1 and f2 also represent the oscillation frequencies of the first oscillation circuit 31A and the second oscillation circuit 32A, respectively. In this example, the frequency difference detection unit 33 extracts a value of {(f2-f1) / f1}-{(f2r-f1r) / f1r}, and this value is a temperature detection in which the value is proportional to the temperature. Corresponds to the value. f1r and f2r are the oscillation frequency of the first oscillation circuit 31A and the oscillation frequency of the second oscillation circuit 32A at a reference temperature, for example, 25 ° C., respectively.

補正値演算部34は、前記温度検出値と、予め作成した周波数補正値との関係と、に基づいて周波数補正値を算出する。前記周波数補正値は、第1の水晶振動子31の温度が目標温度から変動した時に、その変動分、つまり前記クロック信号の温度変動分を補償するための値である。加算部35には、周波数補正値と前記ADC39によりアナログ値からデジタル値に変換された制御電圧Vcとが入力され、互いに加算されて、周波数設定信号が設定される。そして、この周波数設定信号が加算部35からPLL回路部36へ入力される。制御電圧Vcを変更することで、加算部35からPLL回路部36に出力される周波数設定信号が変化する。それによってOCXO20の発振出力周波数が変化する。   The correction value calculator 34 calculates a frequency correction value based on the relationship between the temperature detection value and a frequency correction value created in advance. The frequency correction value is a value for compensating for the fluctuation, that is, the temperature fluctuation of the clock signal when the temperature of the first crystal unit 31 fluctuates from the target temperature. The adder 35 receives the frequency correction value and the control voltage Vc converted from an analog value to a digital value by the ADC 39 and adds them together to set a frequency setting signal. The frequency setting signal is input from the adding unit 35 to the PLL circuit unit 36. By changing the control voltage Vc, the frequency setting signal output from the adding unit 35 to the PLL circuit unit 36 changes. As a result, the oscillation output frequency of the OCXO 20 changes.

より詳しくは、PLL回路部36は、DDS(Direct Digital Synthesizer)回路部、分周器及び位相比較部を備える。前記DDS回路部から出力される鋸波に基づいて参照クロックが形成され、VCXO38の出力を分周した出力信号と前記参照用クロックとの位相を位相比較部にて比較し、比較結果がLPF37に出力される。LPF37からの出力によりVCXO38の出力が制御される。前記DDS回路部は、第1の発振回路31Aから出力される周波数信号を基準クロックとして用い、目的とする周波数の鋸波を出力するための制御電圧が入力されている。しかし前記基準クロックの周波数が温度特性をもっているため、この温度特性をキャンセルするために、前記DDS回路部に入力される前記制御電圧は、前記加算部35からの周波数補正値に対応する信号に加算されている。このようにOCXO20はTCXOとしても構成されており、ヒーター回路12の作用と、この補正値演算部34による周波数補正とによる二重の温度対応が行われた、高い精度で出力を安定させることができる装置として構成されている。   More specifically, the PLL circuit unit 36 includes a DDS (Direct Digital Synthesizer) circuit unit, a frequency divider, and a phase comparison unit. A reference clock is formed based on the sawtooth wave output from the DDS circuit unit, and the phase of the output signal obtained by dividing the output of the VCXO 38 and the reference clock is compared by the phase comparison unit. Is output. The output of the VCXO 38 is controlled by the output from the LPF 37. The DDS circuit unit uses a frequency signal output from the first oscillation circuit 31A as a reference clock, and receives a control voltage for outputting a sawtooth wave of a target frequency. However, since the frequency of the reference clock has a temperature characteristic, the control voltage input to the DDS circuit unit is added to the signal corresponding to the frequency correction value from the addition unit 35 in order to cancel the temperature characteristic. Has been. As described above, the OCXO 20 is also configured as a TCXO, and the dual temperature correspondence is performed by the action of the heater circuit 12 and the frequency correction by the correction value calculation unit 34, so that the output can be stabilized with high accuracy. It is configured as a device that can.

前記温度検出値と周波数補正値との関係は図示しないメモリに格納されている。例えば(f2−f2r)/f2r=OSC2、(f1−f1r)/f1r=OSC1とすると、水晶振動子の生産時に(OSC2−OSC1)と温度との関係を実測により取得し、この実測データから、温度に対する周波数変動分を相殺する補正周波数曲線を導き出し、最小二乗法により9次の多項近似式係数を導き出している。そして多項近似式係数を予め前記メモリに記憶しておき、補正値演算部34は、これら多項近似式係数を用いて、補正値の演算処理を行っている。   The relationship between the temperature detection value and the frequency correction value is stored in a memory (not shown). For example, when (f2-f2r) / f2r = OSC2 and (f1-f1r) / f1r = OSC1, the relationship between (OSC2-OSC1) and temperature is obtained by actual measurement at the time of production of the crystal unit. A correction frequency curve that cancels the frequency variation with respect to the temperature is derived, and a ninth-order polynomial approximate expression coefficient is derived by the least square method. Then, polynomial approximation formula coefficients are stored in advance in the memory, and the correction value calculation unit 34 performs correction value calculation processing using these polynomial approximation formula coefficients.

さらに、周波数差検出部33から前記温度検出値がヒーター制御回路19に出力され、この温度検出値に基づいてヒーター制御回路19は、水晶振動子31,32及びヒーター回路12が置かれる恒温槽内の雰囲気が設定温度に保たれるように、前記ヒーター回路12に電力を供給し、この供給された電力に応じてヒーター回路12が発熱する。ヒーター回路12に供給される電力が大きいほど、ヒーター回路12の発熱量が大きく、ヒーター回路12から既述のグランド用線路17に流れる電流が大きくなる。   Furthermore, the temperature detection value is output from the frequency difference detection unit 33 to the heater control circuit 19, and based on this temperature detection value, the heater control circuit 19 is in the thermostatic chamber in which the crystal resonators 31 and 32 and the heater circuit 12 are placed. Power is supplied to the heater circuit 12 so that the atmosphere is maintained at a set temperature, and the heater circuit 12 generates heat in accordance with the supplied power. The greater the electric power supplied to the heater circuit 12, the greater the amount of heat generated by the heater circuit 12, and the greater the current flowing from the heater circuit 12 to the ground line 17 described above.

図1に戻って説明を続ける。制御端子13と発振回路3との間には、電圧安定化回路4が設けられている。電圧安定化回路4は、既述したグランド用線路17の電圧降下に起因する発振回路3へ入力される制御電圧Vcの変動を抑制する。この電圧安定化回路4は、前段側(制御端子13側)に設けられる反転回路41と、後段側(発振回路3側)に設けられる加算回路42と、により構成される。電圧安定化回路4には、グランド用線路17から分岐した線路51、52が接続される。線路51はグランド用線路17における接地端子15の近傍の点Pと、加算回路42とを接続する。線路52については、その一端が前記グランド用線路17において発振回路3の近傍の点Qに接続され、その他端は分岐して反転回路41と加算回路42とに夫々接続される。つまり、接地端子15から見ると、点Pの方が点Qより近い位置に設定されている。前記ヒーター回路12は、これら点PQ間に接続される。   Returning to FIG. 1, the description will be continued. A voltage stabilization circuit 4 is provided between the control terminal 13 and the oscillation circuit 3. The voltage stabilization circuit 4 suppresses fluctuations in the control voltage Vc input to the oscillation circuit 3 due to the voltage drop of the ground line 17 described above. The voltage stabilizing circuit 4 includes an inverting circuit 41 provided on the front side (control terminal 13 side) and an adder circuit 42 provided on the rear side (oscillation circuit 3 side). Lines 51 and 52 branched from the ground line 17 are connected to the voltage stabilization circuit 4. The line 51 connects the point P in the vicinity of the ground terminal 15 in the ground line 17 and the adder circuit 42. One end of the line 52 is connected to the point Q near the oscillation circuit 3 in the ground line 17, and the other end is branched and connected to the inverting circuit 41 and the adding circuit 42. That is, when viewed from the ground terminal 15, the point P is set at a position closer to the point Q. The heater circuit 12 is connected between these points PQ.

反転回路41は、抵抗Ra1、抵抗Ra2及び第1のオペアンプ(演算増幅器)OP1により構成されている。抵抗Ra1は、制御端子13とオペアンプOP1の−側の入力端との間に設けられる。抵抗Ra2は、オペアンプOP1の出力端と抵抗Ra1と前記−側の入力端との間とを接続する帰還路に設けられる帰還抵抗である。オペアンプOP1の+側の入力端には前記線路52が接続される。前記反転回路41の抵抗Ra1、Ra2は互いに同じ抵抗値を有する。それによって、反転回路41の出力端から出力される電圧は−(Vc−Vg)となる。   The inverting circuit 41 includes a resistor Ra1, a resistor Ra2, and a first operational amplifier (operational amplifier) OP1. The resistor Ra1 is provided between the control terminal 13 and the negative input terminal of the operational amplifier OP1. The resistor Ra2 is a feedback resistor provided in a feedback path that connects the output terminal of the operational amplifier OP1 and the resistor Ra1 and the negative input terminal. The line 52 is connected to the + input terminal of the operational amplifier OP1. The resistors Ra1 and Ra2 of the inverting circuit 41 have the same resistance value. Thereby, the voltage output from the output terminal of the inverting circuit 41 becomes − (Vc−Vg).

加算回路42は、抵抗Rb1、Rb2、Rb3及び第2のオペアンプOP2により構成されている。オペアンプOP2の+側の入力端には、前記線路52が接続されている。また、前記線路51がオペアンプOP2の−側の入力端に接続されており、線路51には抵抗Rbが設けられている。また、このオペアンプOP2の−側の入力端には、前記反転回路41のオペアンプOP1の出力端が抵抗Rbを介して接続されている。そして、オペアンプOP2の出力端と、オペアンプOP2の−側の入力端とを接続する帰還路に抵抗Rb3が設けられる。抵抗Rb1、Rb2、Rb3は、前記−側の入力端に互いに並列に設けられる。また、オペアンプOP2の出力端は、既述の発振回路3のADC39に接続される。   The adder circuit 42 includes resistors Rb1, Rb2, Rb3 and a second operational amplifier OP2. The line 52 is connected to the + input terminal of the operational amplifier OP2. The line 51 is connected to the negative input terminal of the operational amplifier OP2, and the line 51 is provided with a resistor Rb. The output terminal of the operational amplifier OP1 of the inverting circuit 41 is connected to the negative input terminal of the operational amplifier OP2 via a resistor Rb. A resistor Rb3 is provided in a feedback path connecting the output terminal of the operational amplifier OP2 and the negative input terminal of the operational amplifier OP2. The resistors Rb1, Rb2, and Rb3 are provided in parallel with each other at the − side input end. The output terminal of the operational amplifier OP2 is connected to the ADC 39 of the oscillation circuit 3 described above.

上記の線路51より、抵抗Rb1には見かけ上、前記グランド用線路17の直流抵抗分Rgによる内部グランド18のレベルの変動分Vgを差し引いた電圧(−Vg)が入力される。抵抗Rb2には、前記反転回路41の出力電圧である−(Vc−Vg)が入力される。加算回路42は、これら2つの入力電圧を加算し、極性反転して出力する。抵抗Rb1、Rb2、Rb3は、互いに同じ抵抗値を有しており、それによって加算回路42からは−{−(Vc−Vg)}+Vg}=Vcが出力される。即ち前記電圧(−Vg)が相殺され、Vcだけが残って発振回路3に出力される。   From the line 51, a voltage (-Vg) obtained by subtracting the level variation Vg of the internal ground 18 due to the direct current resistance Rg of the ground line 17 is input to the resistor Rb1. The resistor Rb2 receives-(Vc-Vg), which is the output voltage of the inverting circuit 41. The adder circuit 42 adds these two input voltages, inverts the polarity, and outputs the result. The resistors Rb1, Rb2, and Rb3 have the same resistance value, and thereby − {− (Vc−Vg)} + Vg} = Vc is output from the adder circuit 42. That is, the voltage (−Vg) is canceled and only Vc remains and is output to the oscillation circuit 3.

このように、制御端子13と第1の位置である点Qとの間の電圧に、点Qと第2の位置である点Pとの間の電圧が加算されるように、制御端子13、点P及び点Qが電圧安定化回路4の各オペアンプOP1、OP2に接続される。即ち、電圧安定化回路4は、グランド用線路17の点PQ間における電圧降下による制御電圧Vcの変動の影響を防ぐ役割を有する。   In this way, the control terminal 13, so that the voltage between the point Q and the point P being the second position is added to the voltage between the control terminal 13 and the point Q being the first position. Points P and Q are connected to the operational amplifiers OP 1 and OP 2 of the voltage stabilization circuit 4. That is, the voltage stabilizing circuit 4 has a role of preventing the influence of the fluctuation of the control voltage Vc due to the voltage drop between the points PQ of the ground line 17.

水晶振動子31、32の周囲温度が比較的低いと、当該周囲温度を設定温度まで上昇させるために、ヒーター回路12からグランド用線路17を流れる電流(グランドリターン電流)が大きくなり、グランド用線路17の抵抗成分による当該グランド用線路17の電圧Vgが大きくなる。しかし上記のように電圧安定化回路4により、この電圧Vgの増加に関わらず発振回路3には制御電圧Vcが印加されるため、OCXO20の発振出力周波数の変動が抑えられ、制御端子13に印加される制御電圧Vcに応じた発振周波数が、図示しない出力端子から出力される。   When the ambient temperature of the crystal units 31 and 32 is relatively low, in order to raise the ambient temperature to the set temperature, the current (ground return current) flowing from the heater circuit 12 through the ground line 17 becomes large, and the ground line The voltage Vg of the ground line 17 due to the resistance component 17 increases. However, as described above, the voltage stabilization circuit 4 applies the control voltage Vc to the oscillation circuit 3 regardless of the increase in the voltage Vg, so that fluctuations in the oscillation output frequency of the OCXO 20 can be suppressed and applied to the control terminal 13. An oscillation frequency corresponding to the control voltage Vc is output from an output terminal (not shown).

水晶振動子31、32の周囲温度が比較的高い場合、当該周囲温度を設定温度まで低下させるために、ヒーター回路12からグランド用線路17を流れる電流が小さくなり、グランド用線路17の抵抗成分による当該グランド用線路17の電圧Vgが小さくなる。この場合も上記のように電圧安定化回路4により、この電圧Vgの増加に関わらず発振回路3には制御電圧Vcが印加されるため、OCXO20の発振出力周波数の変動が抑えられる。   When the ambient temperature of the crystal resonators 31 and 32 is relatively high, in order to lower the ambient temperature to the set temperature, the current flowing from the heater circuit 12 through the ground line 17 becomes small, and the resistance component of the ground line 17 The voltage Vg of the ground line 17 is reduced. Also in this case, since the control voltage Vc is applied to the oscillation circuit 3 by the voltage stabilization circuit 4 as described above regardless of the increase in the voltage Vg, fluctuations in the oscillation output frequency of the OCXO 20 are suppressed.

このように、OCXO20においては、発振回路3に供給される制御電圧Vcの変動が抑えられることで、その周波数温度特性が低下することが抑えられる。OCXO20として本発明の発振器の一例を説明したが、本発明の発振器はOCXO20において恒温槽及びヒーター回路12が設けられない構成、即ちTCXOとして構成されてもよい。その場合も、グランド用線路17における電圧降下の影響による発振回路3に入力される制御電圧Vcの変動を抑えることができる。従って、精度高く発振器の発振周波数を制御することができる。   As described above, in the OCXO 20, since the fluctuation of the control voltage Vc supplied to the oscillation circuit 3 is suppressed, it is possible to suppress a decrease in the frequency temperature characteristic thereof. Although an example of the oscillator of the present invention has been described as the OCXO 20, the oscillator of the present invention may be configured as a configuration in which the constant temperature bath and the heater circuit 12 are not provided in the OCXO 20, that is, as a TCXO. In this case as well, fluctuations in the control voltage Vc input to the oscillation circuit 3 due to the influence of the voltage drop in the ground line 17 can be suppressed. Therefore, the oscillation frequency of the oscillator can be controlled with high accuracy.

発振回路としては上記の発振回路3の構成に限られず、発振部である水晶振動子と、可変容量素子であるバリキャップダイオードと、を含む構成としてもよい。制御電圧Vcが変化することで、前記バリキャップダイオードの容量値が変化する。それによって、当該発振回路の共振点が変化し、発振回路からの出力周波数が変化する構成の発振回路を用いることができる。   The oscillation circuit is not limited to the configuration of the oscillation circuit 3 described above, and may include a crystal resonator that is an oscillation unit and a varicap diode that is a variable capacitance element. As the control voltage Vc changes, the capacitance value of the varicap diode changes. Accordingly, an oscillation circuit having a configuration in which the resonance point of the oscillation circuit changes and the output frequency from the oscillation circuit changes can be used.

13 制御端子
15 接地端子
17 グランド用線路
31、32 水晶振動子
3 発振回路
4 電圧安定化回路
41 反転回路
42 加算回路
13 Control terminal 15 Ground terminal 17 Ground lines 31, 32 Crystal resonator 3 Oscillation circuit 4 Voltage stabilization circuit 41 Inversion circuit 42 Addition circuit

Claims (3)

直流電圧である周波数調整用の制御電圧がその間に供給される制御電圧入力端及びグランド端と、
前記入力端及びグランド端の間に接続され、前記制御電圧に基づいて出力周波数が調整される発振回路と、
前記発振回路と前記グランド端とを接続するグランド用線路と、
前記入力端と前記発振回路との間に設けられた演算増幅器を含み、前記グランド用線路の電圧降下による制御電圧の変動を抑えるための電圧安定化回路と、を備え、
前記電圧安定化回路は、前記入力端と前記グランド用線路における発振回路の近傍である第1の位置との間の電圧に、前記第1の位置と前記グランド用線路におけるグランド端の近傍である第2の位置との間の電圧を加算するように、前記入力端と前記第1の位置と前記第2の位置とが前記演算増幅器に接続されて構成されたことを特徴とする発振器。
A control voltage input terminal and a ground terminal supplied with a control voltage for frequency adjustment, which is a DC voltage,
An oscillation circuit connected between the input end and the ground end, the output frequency of which is adjusted based on the control voltage;
A grounding line connecting the oscillation circuit and the ground end;
Including an operational amplifier provided between the input terminal and the oscillation circuit, and a voltage stabilization circuit for suppressing fluctuations in control voltage due to a voltage drop in the ground line,
The voltage stabilization circuit is in the vicinity of the ground end of the first position and the ground line to a voltage between the input end and a first position of the ground line near the oscillation circuit. An oscillator characterized in that the input terminal, the first position, and the second position are connected to the operational amplifier so as to add a voltage between the second position and the second position.
前記発振回路の発振部である圧電振動子の温度を一定化するためのヒーター回路を備え、
前記ヒーター回路は前記グランド用線路を介して前記グランド端に接続されていることを特徴とする請求項1記載の発振器。
A heater circuit for making the temperature of the piezoelectric vibrator that is an oscillation part of the oscillation circuit constant,
The oscillator according to claim 1, wherein the heater circuit is connected to the ground end via the ground line.
前記電圧安定化回路は、前記制御電圧入力端が負側の入力端に接続されると共に前記第1の位置が正側の入力端に接続された第1の演算増幅器を含む反転回路と、この反転回路の出力端と前記第2の位置とが負側の入力端に接続されると共に前記第1の位置が正側の入力端に接続された第2の演算増幅器を含む加算回路と、を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の発振器。   The voltage stabilization circuit includes an inverting circuit including a first operational amplifier in which the control voltage input terminal is connected to a negative input terminal and the first position is connected to a positive input terminal; An adder circuit including a second operational amplifier in which an output terminal of the inverting circuit and the second position are connected to a negative input terminal, and the first position is connected to a positive input terminal; The oscillator according to claim 1, further comprising an oscillator.
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