JP2021129138A - 発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数の変動を低減することが可能な発振器を提供すること。【解決手段】発振器１は、振動子２と、振動子２を加熱する温度調整回路１１０と、温度検出回路１２０と、温度制御回路２４５と、発振クロック信号出力回路２３０と、周波数補正回路２２２と、を有する。温度調整回路１１０は、振動子２を加熱する。温度検出回路１２０は、振動子２よりも温度調整回路１１０の近くに位置し、温度検出信号を出力する。温度制御回路２４５は、温度検出信号に基づき温度調整回路１１０の温度を制御する。発振クロック信号出力回路２３０は、振動子２を発振させ、発振クロック信号を出力する。周波数補正回路２２２は、発振クロック信号の過渡的な周波数変動を、温度検出信号の時間変化量又は温度制御信号の時間変化量に基づいて補償する。【選択図】図１１

Description

本発明は、発振器に関する。

高精度な発振出力を得るための発振器として、発振回路、水晶振動子、ヒーター及び温度検出器を１つの槽内に備えた恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ：Oven Controlled crystal oscillator）が知られている。恒温槽型水晶発振器では、ヒーターが、恒温槽型水晶発振器の電源電圧を入力するための入力端子と接続され、温度検出器が、恒温槽型水晶発振器の槽内の温度を検出する。そして、温度検出器の検出値に応じてヒーターに流れる電流を制御することで、槽内の温度を一定に制御している。これにより、水晶振動子などの振動子の温度が安定し、振動子から出力される周波数が安定する。

特許文献１には、パッケージの薄底部に発振部を配置し、厚底部に発熱素子を配置し、発熱素子上に振動素子を搭載するとともに、薄底部と厚底部とを熱的に接続する熱伝導部を備えることで、発振部の温度変化を低減し、発振部に含まれる発振素子の温度特性による発振周波数変化を減少させる発振器の技術が開示されている。

特開２０１７−０２８３６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような発振器では、例えば発熱素子に印加される電源電圧が変動した場合、発熱素子における消費電流が変動し、その結果、発熱素子における発熱量が変動するおそれがある。このように発熱素子の発熱量が変動した場合、発振器における温度制御によって温度が安定するまでの期間において、振動子に過渡的な温度変動が生じる。これにより、振動子から出力される周波数が一時的に変動し、その結果、恒温槽型水晶発振器から出力される発振信号の周波数精度が低下するおそれがある。

本発明に係る発振器の一態様は、
振動子と、
前記振動子を加熱する発熱回路と、
前記振動子よりも前記発熱回路の近くに位置し、温度検出信号を出力する温度センサーと、
前記温度検出信号に基づき前記発熱回路の温度を制御する温度制御信号を出力する温度制御回路と、
前記振動子を発振させ、発振クロック信号を出力する発振クロック信号出力回路と、
前記発振クロック信号の周波数変動を補正する補正回路と、
を備え、
前記補正回路は、前記発振クロック信号の過渡的な周波数変動を、前記温度検出信号の時間変化量、又は前記温度制御信号の時間変化量に基づいて補償する。

発振器の構造の一例を示す平面図。 図１に示すＡ−ａ線の断面図。 発振器を構成する容器の構造の一例を示す平面図。 図３に示すＢ−ｂ線の断面図。 発振器の電気的構成を示す機能ブロック図。 第２回路装置の具体的な構成例を示す図。 集積回路として構成された第２回路装置の構造例を示す図。 周波数補正回路の構成の一例を示す図。 温度制御回路の温度変動に応じて温度制御信号の電圧値に生じる時間変動の一例を示す図。 図９に示す温度制御信号に応じた発振クロック信号の周波数偏差（ΔＦ／Ｆ）の一例を示す図。 発振器の変形例の電気的構成を示す機能ブロック図。 発振器の変形例が有する周波数補正回路の構成の一例を示す図。 第２実施形態の発振器の電気的構成を示す機能ブロック図。 第２実施形態の発振器が有する周波数補正回路の構成の一例を示す図。 第３実施形態の発振器の電気的構成を示す機能ブロック図。 第３実施形態の周波数補正回路及びトリガー回路の構成の一例を示す図。 第３実施形態の周波数補正回路の構成の一例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．第１実施形態
１．１ 発振器の構造
図１〜図４を用いて発振器１の構造について説明する。第１実施形態における発振器１は、恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ：Oven Controlled crystal oscillator）である。図１は、発振器１の構造の一例を示す平面図である。図２は、図１に示すＡ−ａ線の断面図である。図３は、発振器１を構成する容器４０の構造の一例を示す平面図である。図４は、図３に示すＢ−ｂ線の断面図である。なお、図１及び図３では、発振器１と容器４０の内部の構造を説明する便宜上、カバー６４と蓋部材４４を取り外した状態を図示している。また、以下の説明では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を用いる。この場合において、図示するＸ軸の先端側を＋Ｘ側、起点側を−Ｘ側と称し、Ｙ軸の先端側を＋Ｙ側、起点側を−Ｙ側と称し、Ｚ軸の先端側を＋Ｚ側、起点側を−Ｚ側と称する場合がある。さらに、以下の説明では、Ｙ軸に沿って＋Ｙ側から見た場合を平面視と称する場合あり、平面視において、＋Ｙ側の面を上面、−Ｙ側の面を下面と称する場合がある。なお、ベース基板６２の上面に形成された配線パターンや電極パッド、容器４０の外面に形成された接続端子、容器４０の内部に形成された配線パターンや電極パッド等の図示は、省略している。

図１及び図２に示すように、発振器１は、振動子２、発振回路を含む第１回路装置３、及び温度制御回路を含む第２回路装置４を内部に収納する容器４０と、容器４０の外部でベース基板６２の上面に配置された回路素子１６と、を含む。振動子２は、例えば、外部応力感度が小さく、周波数安定性に優れているＳＣカット水晶振動子であってもよい。

また、発振器１のベース基板６２の上面には、リードフレーム６６を介して容器４０がベース基板６２と遊離して配置され、複数の容量や抵抗等の回路部品２０，２２，２４が配置されている。さらに、容器４０や回路素子１６は、カバー６４で覆われ、容器６０の内部に収納されている。なお、容器６０の内部は、真空等の減圧雰囲気、又は窒素、アル
ゴン、ヘリウム等の不活性気体雰囲気に気密封止されている。

以上のように第１実施形態の発振器１では、振動子２又は第１回路装置３に含まれる発振回路等を調整するための回路素子１６や回路部品２０，２２，２４が容器４０の外部に配置されている。そのため、容器４０に収容されている第２回路装置４に含まれる発熱回路の熱によって、回路素子１６を構成する樹脂部材や回路素子１６及び回路部品２０，２２，２４と容器４０とを接続する接続部材であるハンダや導電性接着剤等からガスが発生するおそれが低減される。また、仮にガスが発生したとしても振動子２が容器４０に収納されているが故に、振動子２がガスの影響を受けるおそれが低減し、その結果、振動子２は安定した周波数特性を維持する。すなわち、高い周波数安定性を有する発振器１を得ることができる。

図３及び図４に示すように、容器４０の内部には、第１回路装置３、第２回路装置４、及び振動子２が収納されている。また、振動子２は、第２回路装置４の上面に配置されている。なお、容器４０の内部は真空等の減圧雰囲気、又は窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性気体雰囲気に気密封止されている。

容器４０は、パッケージ本体４２と蓋部材４４とを含んで構成されている。図４に示すように、パッケージ本体４２は、積層された第１基板４６、第２基板４８、第３基板５０、第４基板５２、及び第５基板５４を有する。また、第２基板４８、第３基板５０、第４基板５２、及び第５基板５４は中央部が除去された環状体であり、第５基板５４の上面周縁にシールリングや低融点ガラス等の封止部材５６が形成されている。第２基板４８と第３基板５０とは、第１回路装置３が収容される凹部を形成し、第４基板５２と第５基板５４とは、第２回路装置４及び振動子２を収容する凹部を形成する。

第１基板４６の上面の所定の位置には、接合部材３６により第１回路装置３が接合されている。そして、第１回路装置３は、ボンディングワイヤー３０によって、第２基板４８の上面に配置された不図示の電極パッドと電気的に接続されている。

第３基板５０の上面の所定の位置には、接合部材３４により第２回路装置４が接合されている。第２回路装置４の上面である能動面１５には、電極パッド２６が設けられている。第２回路装置４に設けられた電極パッド２６は、ボンディングワイヤー３０によって、第４基板５２の上面に配置された不図示の電極パッドと電気的に接続されている。

以上のように、第１回路装置３と第２回路装置４とは容器４０の内部で離間して配置されている。そのため、振動子２を加熱するために生じる第２回路装置４の熱が、第１回路装置３に直接伝わり難く、その結果、第２回路装置４で生じた熱が、第１回路装置３に寄与するおそれが低減し、第２回路装置４が過熱されることによる、第１回路装置３に含まれる発振回路の特性が劣化するおそれが低減される。

振動子２は、第２回路装置４の能動面１５に配置されている。すなわち、第２回路装置４は、第１回路装置３より振動子２の近くに位置している。具体的には、振動子２は、第２回路装置４の能動面１５に形成された電極パッド２６と、振動子２の下面に形成された不図示の電極パッドと、を電気的に接続する金属製のバンプや導電性接着剤等の接合部材３２を介して、第２回路装置４に接合されている。換言すれば、振動子２は、第２回路装置４によって支持されている。なお、振動子２の上下の面に設けられた不図示の励振電極と、振動子２の下面に形成された不図示の電極パッドとが、それぞれ電気的に接続されている。なお、振動子２と第２回路装置４とは、第２回路装置４で発生した熱が振動子２に伝わるように接続されていれば良い。そのため、例えば、振動子２と第２回路装置４とが非導電性の接合部材で接続され、振動子２と第２回路装置４又はパッケージ本体４２とが
、不図示のボンディングワイヤー等の導電性部材を用いて電気的に接続されていても良い。

以上のように発振器１は、振動子２が第２回路装置４上に配置されることで、第２回路装置４で生じた熱を効率よく振動子２へ伝えることが可能となり、その結果、振動子２の温度制御を低消費で安定化させることができる。

なお、図１では、平面視において振動子２の形状を矩形状として図示しているが、振動子２の形状は、矩形状に限定されず、例えば円形状であっても良い。また、振動子２は、ＳＣカット水晶振動子に限定されず、ＡＴカット水晶振動子であってもよく、音叉型水晶振動子、弾性表面波共振片などの圧電振動子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）共振素子であってもよい。なお、振動子２としてＡＴカット水晶振動子を用いた場合、Ｂモード抑圧回路が不要となるため、発振器１の小型化が可能となる。

１．２ 発振器の電気的構成
図５は、第１実施形態の発振器１の電気的構成を示す機能ブロック図である。図５に示すように、第１実施形態の発振器１は、振動子２、第１回路装置３、及び第２回路装置４を含む。

第２回路装置４は、温度調整回路１１０と温度検出回路１２０とを含む。ここで、第１実施形態における温度調整回路１１０と温度検出回路１２０とを含む第２回路装置４は、集積回路として一体に構成されている。換言すれば、発振器１は、第２回路装置４として温度調整回路１１０と温度検出回路１２０とを含む集積回路を備える。この集積回路として構成される第２回路装置４が第１集積回路の一例である。

温度調整回路１１０は、振動子２の温度を調整するための素子である発熱素子を含む。温度調整回路１１０が発生させる熱は、第１回路装置３から供給される温度制御信号ＶＨＣによって制御される。前述の通り、振動子２は第２回路装置４に接合されている。そのため、温度調整回路１１０が発生させる熱は、振動子２に伝わる。すなわち、温度調整回路１１０から発生する熱を制御することによって、振動子２の温度を所望の温度に近づけることができる。すなわち、温度調整回路１１０が振動子２を加熱している。この振動子２を加熱する温度調整回路１１０が発熱回路の一例である。

温度検出回路１２０は、温度を検出し、検出した温度に応じた電圧レベルの第１温度検出信号ＶＴ１を第１回路装置３に出力する。前述の通り、振動子２は第２回路装置４に接合されている。すなわち、第２回路装置４に含まれる温度検出回路１２０は、振動子２の近傍に位置している。そのため、温度検出回路１２０は、振動子２の周囲温度を検出することができる。また、温度調整回路１１０と温度検出回路１２０とは、集積回路である第２回路装置４に一体に構成されている。そのため、温度検出回路１２０は、温度調整回路１１０の近傍にも位置している。すなわち、温度検出回路１２０は、温度調整回路１１０の周辺温度を検出しているともいえる。以上のように、温度検出回路１２０は、振動子２の周辺温度及び温度調整回路１１０の周辺温度を検出する。ここで、第１温度検出信号ＶＴ１が温度検出信号の一例であり、第１温度検出信号ＶＴ１を出力する温度検出回路１２０が温度センサーの一例である。

第１回路装置３は、インターフェース回路（Ｉ／Ｆ：Interface）２１０、レジスター２１１、ＲＯＭ２１２、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）２２０、発振クロック信号出力回路２３０、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）２４１、セレクター２４２、レベルシフター（Ｌ／Ｓ：Level Shifter）２４３、温度検出回路２４４、温度制御回路２４５、Ｄ／Ａ変換回路（ＤＡＣ：Digital to A
nalog Converter）２４６、及びレギュレーター２６１を有する。

インターフェース回路２１０は、発振器１と接続される不図示の外部装置との間でデータ通信を行う。インターフェース回路２１０は、例えば、Ｉ^２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バスに対応した回路であってもよく、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）バスに対応した回路であってもよい。

レジスター２１１とＲＯＭ２１２とは、発振器１の各種情報を記憶する。レジスター２１１は、揮発性メモリーを含み、ＲＯＭ２１２は、不揮発性メモリーを含んで構成されている。発振器１の製造時の検査工程等において、外部装置は、インターフェース回路２１０を介して、発振器１が有する各回路の動作を制御するための各種のデータを、レジスター２１１に書き込むことで、発振器１に含まれる各回路の調整を行う。そして、外部装置は、当該調整により決定した各種調整値の最適なデータを、インターフェース回路２１０を介してＲＯＭ２１２に記憶させる。その後、発振器１に電源が投入されると、ＲＯＭ２１２に記憶されている各種のデータが、レジスター２１１に転送されて保持される。そして、レジスター２１１に保持された各種のデータが各回路に供給される。

レギュレーター２６１は、第１回路装置３の外部から供給される電源電圧ＶＤＤの電圧値を昇圧又は降圧することで、第１回路装置３が有する各回路を動作させるための動作電圧や、第１回路装置３が有する各回路の基準電位を生成する。

温度制御回路２４５は、レジスター２１１から入力される振動子２の温度設定値ＴＣと、温度検出回路１２０が検出した第１温度検出信号ＶＴ１とに基づいて、温度調整回路１１０の温度を制御するための温度制御信号ＶＨＣを生成する。すなわち、温度制御回路２４５は、温度検出回路１２０が出力する第１温度検出信号ＶＴ１に基づいて温度調整回路１１０の温度を制御するための温度制御信号ＶＨＣを出力する。ここで、温度制御信号ＶＨＣが温度制御信号の一例であり、温度制御信号ＶＨＣを出力する温度制御回路２４５が温度制御回路の一例である。

また、レジスター２１１が出力する温度設定値ＴＣは、振動子２の目標温度の設定値であって、ＲＯＭ２１２の所定の記憶領域に記憶されていてもよい。そして、発振器１の電源が投入されることで、ＲＯＭ２１２に記憶されている温度設定値ＴＣが読み出され、レジスター２１１に含まれる所定の記憶領域に転送されて保持される。その後、レジスター２１１に含まれる所定の記憶領域に保持された温度設定値ＴＣが、温度制御回路２４５に供給される。

レベルシフター２４３は、発振器１の外部から供給される周波数制御信号ＶＣを所望の電圧レベルに変換することで、周波数制御信号ＶＦＣを生成する。

温度検出回路２４４は、温度を検出し、検出した温度に応じた電圧レベルの第２温度検出信号ＶＴ２を出力する。前述の通り、第１回路装置３は第１基板４６の上面に接合されている。すなわち、第１回路装置３は、第２回路装置４よりも振動子２から離れた位置に設けられている。換言すれば、第１回路装置３に含まれる温度検出回路２４４は、温度検出回路１２０よりも振動子２や温度調整回路１１０から離れた位置に設けられている。そして、温度検出回路２４４は、振動子２や温度調整回路１１０から離れた位置における容器４０の内部温度を検出する。

セレクター２４２には、レベルシフター２４３が生成する周波数制御信号ＶＦＣ、温度制御回路２４５が生成する温度制御信号ＶＨＣ、温度検出回路２４４が生成する第２温度検出信号ＶＴ２、及び発振器１に供給される電源電圧ＶＤＤが入力される。そして、セレ
クター２４２は、周波数制御信号ＶＦＣ、温度制御信号ＶＨＣ、第２温度検出信号ＶＴ２、及び電源電圧ＶＤＤのいずれかを選択して出力する。なお、第１実施形態においてセレクター２４２は、周波数制御信号ＶＦＣ、温度制御信号ＶＨＣ、第２温度検出信号ＶＴ２、及び電源電圧ＶＤＤを時分割に選択して出力する。

Ａ／Ｄ変換回路２４１は、セレクター２４２から時分割に出力される周波数制御信号ＶＦＣ、温度制御信号ＶＨＣ、第２温度検出信号ＶＴ２、及び電源電圧ＶＤＤのそれぞれを、順次デジタル信号である周波数制御コードＤＦＣ、温度制御コードＤＨＣ、第２温度検出コードＤＴ２、及び電源電圧コードＤＶＤに変換する。

デジタル信号処理回路２２０は、発振制御回路２２１及び周波数補正回路２２２を含む。デジタル信号処理回路２２０には、レジスター２１１が出力する設定信号ＤＣと、Ａ／Ｄ変換回路２４１が出力する周波数制御コードＤＦＣ、温度制御コードＤＨＣ、第２温度検出コードＤＴ２、及び電源電圧コードＤＶＤとが入力される。

発振制御回路２２１は、レジスター２１１から入力される設定信号ＤＣに基づいて、発振クロック信号出力回路２３０の動作を制御する発振制御信号ＭＣを生成する。発振制御信号ＭＣは、後述する発振クロック信号出力回路２３０に入力される。そして、発振制御信号ＭＣに応じて、発振クロック信号出力回路２３０に含まれるＰＬＬ回路２３２の逓倍率、分周回路２３３の分周率、及びバッファー回路２３４のバッファリング周期等の発振クロック信号出力回路２３０の各種設定値が変更される。すなわち、発振制御回路２２１は、発振クロック信号出力回路２３０の動作を制御する。この発振制御回路２２１が制御回路の一例である。

周波数補正回路２２２は、周波数制御コードＤＦＣ、温度制御コードＤＨＣ、第２温度検出コードＤＴ２、及び電源電圧コードＤＶＤに基づいて、発振クロック信号出力回路２３０が出力する発振クロック信号ＣＫＯの周波数を補正するための周波数補正コードＤＯＣを出力する。第１実施形態における周波数補正回路２２２は、第２温度検出コードＤＴ２に基づいて発振クロック信号出力回路２３０が出力する発振クロック信号ＣＫＯの周波数が所望の周波数となるように制御するための信号に対して、発振クロック信号ＣＫＯの過渡的な周波数変動を、温度制御信号ＶＨＣに応じた温度制御コードＤＨＣの時間変化量に基づいて補償することで、発振クロック信号ＣＫＯの周波数を補正するための周波数補正コードＤＯＣを生成する。なお、周波数補正回路２２２の詳細については後述する。

Ｄ／Ａ変換回路２４６は、デジタル信号処理回路２２０に含まれる周波数補正回路２２２が生成した周波数補正コードＤＯＣをアナログ信号である周波数補正信号ＶＯＣに変換し、発振クロック信号出力回路２３０に出力する。

発振クロック信号出力回路２３０は、発振用回路２３１、ＰＬＬ回路２３２、分周回路２３３、及びバッファー回路２３４を含む。

発振用回路２３１は、振動子２の両端と電気的に接続されており、振動子２の出力信号を増幅して振動子２にフィードバックすることにより、振動子２を発振させる。発振用回路２３１は、例えば、増幅素子としてインバーターを用いた回路であってもよく、増幅素子としてバイポーラトランジスターを用いた回路であってもよい。第１実施形態における発振用回路２３１は、Ｄ／Ａ変換回路２４６から供給される周波数補正信号ＶＯＣの電圧値に応じた周波数で、振動子２を発振させる。具体的には、発振用回路２３１は、振動子２の負荷容量となる不図示の可変容量素子を有する。そして、当該可変容量素子に周波数補正信号ＶＯＣに応じた電圧が印加されることで、可変容量素子の負荷容量の大きさが当該電圧に応じた値となる。すなわち、周波数補正信号ＶＯＣに応じた電圧値により、発振
用回路２３１が有する可変容量素子の負荷容量の大きさが制御されることで、発振用回路２３１から出力される発振信号の周波数が補正される。

ＰＬＬ回路２３２は、発振用回路２３１から出力される発振信号の周波数を逓倍する。

分周回路２３３は、ＰＬＬ回路２３２から出力される発振信号を分周する。

バッファー回路２３４は、分周回路２３３から出力される発振信号をバッファリングし、発振クロック信号ＣＫＯとして第１回路装置３の外部に出力する。この発振クロック信号ＣＫＯが、発振器１の出力信号となる。

ここで、第１実施形態における第１回路装置３は、集積回路として構成されている。換言すれば、発振器１は、第１回路装置３として、発振クロック信号出力回路２３０と周波数補正回路２２２とを含む集積回路を備える。この集積回路として構成される第１回路装置３が第２集積回路の一例である。また、振動子２を発振させ、発振クロック信号ＣＫＯを出力する発振クロック信号出力回路２３０が、発振クロック信号出力回路の一例であり、発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補正する周波数補正回路２２２が補正回路の一例である。

１．３ 温度調整回路１１０及び温度検出回路１２０の構成
次に、第２回路装置４に含まれる温度調整回路１１０及び温度検出回路１２０の具体的な構成例について図６及び図７を用いて説明する。

図６は、第２回路装置４の具体的な構成例を示す図である。図６に示すように、第２回路装置４に含まれる温度調整回路１１０は、電源電圧ＶＤＤとグラウンドＧＮＤとの間に抵抗１１１とＭＯＳトランジスター１１２とが直列に接続されて構成されている。ＭＯＳトランジスター１１２のゲートには、温度制御信号ＶＨＣが入力される。この温度制御信号ＶＨＣにより、ＭＯＳトランジスター１１２が制御され、その結果、抵抗１１１を流れる電流が制御される。これにより、抵抗１１１の発熱量が制御される。

また、第２回路装置４に含まれる温度検出回路１２０は、電源電圧ＶＤＤとグラウンドＧＮＤとの間に１又は複数のダイオード１２１が順方向に直列に接続されて構成されている。この温度検出回路１２０には、定電流源１３０により一定の電流が供給される。すなわち、１又は複数のダイオード１２１には、一定の順方向電流が流れる。ダイオード１２１に一定の順方向電流が流れている場合、ダイオード１２１の両端の電圧は温度変化に対してほぼ線形に変化する。そのため、ダイオード１２１のアノード側の電圧は、温度に対して線形に変化する。したがって、ダイオード１２１のアノードに発生する信号を第１温度検出信号ＶＴ１として利用することができる。

図７は、集積回路として構成された第２回路装置４の構造例を示す図である。図７に示すように、集積回路として一体に構成された第２回路装置４において、温度調整回路１１０と温度検出回路１２０とは、Ｙ軸に沿った方向に積層されて配置されている。そして、前述の通り、振動子２は、温度調整回路１１０と温度検出回路１２０とが積層された方向であるＹ軸に沿った方向において、集積回路として一体に構成された第２回路装置４の上方に位置している。

具体的には、温度調整回路１１０は、集積回路として一体に構成された第２回路装置４の内部において−Ｙ側に位置し、温度検出回路１２０は、集積回路として一体に構成された第２回路装置４の内部において温度調整回路１１０の＋Ｙ側に積層されている。そして、集積回路として一体に構成された第２回路装置４の＋Ｙ側の上方に振動子２が電極パッ
ド２６、及び接合部材３２を介して接合されている。すなわち、温度検出回路１２０は、温度調整回路１１０の上方であって、温度調整回路１１０よりも振動子２の近くに位置している。

これにより、仮に温度調整回路１１０の温度変動した場合、温度検出回路１２０は、当該変動した温度が振動子２に伝導するよりも前に、当該温度変動を検出することが可能となる。そして、温度検出回路１２０が検出した温度変動に対して、第１回路装置３が振動子２の発振周波数を補正することで、当該温度変化により振動子２の発振周波数が変動するおそれを低減することができる。

１．４ 周波数補正回路の構成及び動作
次に、発振器１の周波数変動を低減する周波数補正回路２２２の構成及び動作について説明する。図８は、周波数補正回路２２２の構成の一例を示す図である。図８に示すように周波数補正回路２２２は、補正信号生成回路３１０、微分回路３２０、乗算器３３０、及び加算器３４０を有する。

補正信号生成回路３１０は、第２温度検出信号ＶＴ２に応じた第２温度検出コードＤＴ２に基づいて発振クロック信号出力回路２３０から出力される発振クロック信号ＣＫＯの周波数を補正する。第１実施形態では、補正信号生成回路３１０は、第２温度検出コードＤＴ２に基づいて、発振クロック信号ＣＫＯの周波数が所望の周波数になるように温度補償するためのデジタル信号である基周波数補正コードＢＯＣを出力する。具体的には、発振器１の製造時の検査工程において、補正信号生成回路３１０が振動子２の周波数温度特性に対して概ね逆の特性となる温度補償値を生成するための温度補償データが生成される。そして、生成された温度補償データは、ＲＯＭ２１２に記憶される。発振器１に電源が投入されると、当該温度補償データは、ＲＯＭ２１２からレジスター２１１に含まれる所定の記憶領域に転送され保持される。そして、補正信号生成回路３１０は、当該温度補償データ、及び第２温度検出コードＤＴ２に基づいて、発振クロック信号出力回路２３０から出力される発振クロック信号ＣＫＯの周波数を補正するための基周波数補正コードＢＯＣを生成する。なお、補正信号生成回路３１０は、温度補償データ、及び第２温度検出コードＤＴ２に加えて、周波数制御信号ＶＦＣに応じた周波数制御コードＤＦＣを用いて基周波数補正コードＢＯＣを生成してもよい。

微分回路３２０には、温度制御回路２４５が生成する温度制御信号ＶＨＣに応じた温度制御コードＤＨＣが入力される。そして、微分回路３２０は、温度制御コードＤＨＣを微分することで、温度制御コードＤＨＣの時間変化量を示す微分温度制御コードｄＤＨＣを生成する。

ここで、前述の通り温度制御信号ＶＨＣは、温度調整回路１１０を制御するための信号である。そのため、例えば、温度調整回路１１０の温度が所定の温度よりも高い場合、温度制御信号ＶＨＣは、温度調整回路１１０の温度を低下させるための情報を含み、温度調整回路１１０の温度が所定の温度よりも低い場合、温度制御信号ＶＨＣは、温度調整回路１１０の温度を上昇させるための情報を含む。すなわち、温度制御信号ＶＨＣは、温度調整回路１１０の温度に応じた信号であって、温度調整回路１１０の温度変化に連動して変化する信号でもある。したがって、微分回路３２０が出力する微分温度制御コードｄＤＨＣは、温度調整回路１１０の温度の時間変化量を示す信号といえる。すなわち、微分回路３２０は、温度調整回路１１０に過渡的な温度変化が生じた場合に、微分温度制御コードｄＤＨＣを出力する。

なお、第１実施形態では、温度調整回路１１０に過渡的な温度変化が生じたか否かを、微分回路３２０を用いて検出しているが、温度調整回路１１０に過渡的な温度変化が生じ
たか否かを検出できる構成であればよく、例えば、微分回路３２０に替えてハイパスフィルター回路やバンドパスフィルター回路が用いられてもよい。

乗算器３３０は、微分回路３２０から出力された微分温度制御コードｄＤＨＣに所定のゲインＧａｉｎを掛ける。

加算器３４０は、微分温度制御コードｄＤＨＣに所定のゲインＧａｉｎが掛け合わされた信号と、補正信号生成回路３１０から出力される基周波数補正コードＢＯＣとを足し合わせ、周波数補正コードＤＯＣを出力する。

以上のように構成された周波数補正回路２２２から出力される周波数補正コードＤＯＣには、温度調整回路１１０に過渡的な温度変化が生じた場合に、微分温度制御コードｄＤＨＣが加算される。すなわち、周波数補正回路２２２は、発振クロック信号ＣＫＯの過渡的な周波数変動を、温度制御信号ＶＨＣの時間変化量に基づいて補償する。これにより、温度調整回路１１０に過渡的な温度変化が生じた場合、発振クロック信号出力回路２３０から出力される発振クロック信号ＣＫＯの周波数の補正精度を高めることができる。すなわち、温度調整回路１１０の温度に短期的な変動が生じた場合、当該変動が生じた要因に依らず発振器１から出力される発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を低減することができる。

１．５ 作用効果
以上のように構成された発振器１では、発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補正する周波数補正回路２２２が、温度検出回路１２０が検出した温度調整回路１１０の温度に基づいて生成された温度調整回路１１０の温度を制御するための温度制御信号ＶＨＣの時間変化量に基づいて、発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補償する。すなわち、周波数補正回路２２２は、振動子２を加熱する温度調整回路１１０の温度変化に基づいて、発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補正する。したがって、周波数補正回路２２２は、振動子２を加熱する温度調整回路１１０に温度変化が生じた要因に依らず、発振クロック信号ＣＫＯに生じる過渡的な周波数変動を補償することができる。ここで、本実施形態では、過渡的な周波数変動とは、発振器１に一時的な温度変動が生じた後、温度調整回路１１０によって発振器１の温度が制御され、発振器１から出力される発振クロック信号ＣＫＯの周波数が所望の周波数範囲で安定するまでの期間における周波数変動を意味し、例えば、発振クロック信号ＣＫＯの周波数が所望の周波数範囲で安定するまでの期間において短時間に生じる発振クロック信号ＣＫＯの周波数の急峻な変動等が含まれる。

ここで、第１実施形態における作用効果の具体例について図９及び図１０を用いて説明する。図９は、温度調整回路１１０の温度変動に応じて温度制御信号ＶＨＣの電圧値に生じる時間変動の一例を示す図である。図１０は、図９に示す温度制御信号ＶＨＣに応じた発振クロック信号ＣＫＯの周波数偏差（ΔＦ／Ｆ）の一例を示す図である。なお、図１０には、周波数補正回路２２２が、上述した温度制御信号ＶＨＣの時間変化量に基づいて発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補償する構成を備えていない場合の発振クロック信号ＣＫＯの周波数偏差（ΔＦ／Ｆ）を破線ａで図示し、周波数補正回路２２２が、上述した温度制御信号ＶＨＣの時間変化量に基づいて発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補償する構成を備えている場合の発振クロック信号ＣＫＯの周波数偏差（ΔＦ／Ｆ）を実線ｂで図示している。また、図９に示す時刻ｔ１〜ｔ９のそれぞれと、図１０に示す時刻ｔ１〜ｔ９のそれぞれとは、互いに対応する時刻を示す。すなわち、図９に示す時刻ｔ１と図１０に示す時刻ｔ１とは、略同じタイミングである。

図９に示す例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、温度制御回路２４５は、略一定の電圧値の温度制御信号ＶＨＣを出力している。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間に
おいて、温度調整回路１１０の温度は略一定に保たれている。したがって、図１０に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間において、発振クロック信号ＣＫＯの周波数偏差も略一定に保たれている。

図９及び図１０に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間において、発振器１の外的要因、又は内的要因によって温度調整回路１１０の温度が短時間に変動する。これにより、温度制御回路２４５は、温度調整回路１１０の温度を略一定に保つための温度制御信号ＶＨＣを出力する。具体的には、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間において温度調整回路１１０の温度が短時間変動した場合、温度制御回路２４５は、図９の例に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間において、当該温度変動を補償するための温度制御信号ＶＨＣを短時間のみ出力する。このような温度調整回路１１０の短時間の温度変動は、例えば、発振器１の設定変更や温度調整回路１１０に供給される電源電圧ＶＤＤの電圧値の変動等によって生じる。

そして、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間において温度調整回路１１０に短時間の温度変動が生じた場合、周波数補正回路２２２が、図１０の破線ａに示すような温度制御信号ＶＨＣの時間変化量に基づいて発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補償するため構成を備えていない場合、当該温度調整回路１１０の過渡的な温度変動に応じて振動子２の発振周波数が変動し、その結果、発振器１から出力される発振クロック信号ＣＫＯの周波数偏差が悪化する。

これに対して、図１０の実線ｂに示すように周波数補正回路２２２が、第１実施形態に示す温度制御信号ＶＨＣの時間変化量に基づいて発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補償するための構成を備えている場合、温度調整回路１１０の過渡的な温度変動に応じた振動子２の発振周波数の変動が低減し、その結果、発振器１から出力される発振クロック信号ＣＫＯの周波数偏差が悪化するおそれが低減する。

なお、図９及び図１０に示す時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間、時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間、及び時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間は、いずれも上述した時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間と同様であり、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間、時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間、及び時刻ｔ８から時刻ｔ９の期間では、いずれも上述した時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間と同様であるため、詳細な説明を省略する。

以上のように、第１実施形態における発振器１では、発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補正する周波数補正回路２２２が、温度検出回路１２０が検出した温度調整回路１１０の温度に基づいて生成された温度調整回路１１０の温度を制御するための温度制御信号ＶＨＣの時間変化量に基づいて、発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補償することで、発振器１から出力される発振クロック信号ＣＫＯの周波数の変動が低減することができる。

また、第１実施形態における発振器１では、温度検出回路１２０は、振動子２よりも温度調整回路１１０の近くに位置し、温度検出回路１２０は、振動子２と温度調整回路１１０との間に位置している。これにより、温度調整回路１１０に過渡的な温度変化が生じた場合に、当該温度変化に起因した熱が、振動子２に伝わるよりも前に、温度調整回路１１０に過渡的な温度変換が生じたか否かを、温度検出回路１２０で検出することができる。すなわち、温度調整回路１１０に生じた過渡的な温度変化が振動子２の周波数に影響を及ぼすおそれのある時間を短くすることができる。したがって、温度検出回路１２０は、振動子２よりも温度調整回路１１０の近くに位置し、温度検出回路１２０は、振動子２と温度調整回路１１０との間に位置することで、発振器１から出力される発振クロック信号ＣＫＯの周波数の変動をさらに低減することができる。

１．６ 変形例
以上に説明した第１実施形態における発振器１では、周波数補正回路２２２は、発振クロック信号ＣＫＯの過渡的な周波数変動を、温度制御回路２４５が出力する温度制御信号ＶＨＣの時間変化量に基づいて補償しているが、変形例の発振器１が有する周波数補正回路２２２は、発振クロック信号ＣＫＯの過渡的な周波数変動を、温度検出回路１２０が出力する第１温度検出信号ＶＴ１の時間変化量に基づいて補償する。

図１１及び図１２を用いて、発振器１の変形例について説明する。図１１は、発振器１の変形例の電気的構成を示す機能ブロック図である。

図１１に示すように、発振器１の変形例では、セレクター２４２に、レベルシフター２４３が生成する周波数制御信号ＶＦＣと、温度検出回路１２０が生成する第１温度検出信号ＶＴ１と、温度検出回路２４４が生成する第２温度検出信号ＶＴ２と、発振器１に供給される電源電圧ＶＤＤとが入力される。そして、セレクター２４２は、周波数制御信号ＶＦＣ、第１温度検出信号ＶＴ１、第２温度検出信号ＶＴ２、及び電源電圧ＶＤＤのいずれか１つを選択して出力する。なお、セレクター２４２は、周波数制御信号ＶＦＣ、第１温度検出信号ＶＴ１、第２温度検出信号ＶＴ２、及び電源電圧ＶＤＤを時分割に選択して出力する。

Ａ／Ｄ変換回路２４１は、セレクター２４２から時分割に出力される周波数制御信号ＶＦＣ、第１温度検出信号ＶＴ１、第２温度検出信号ＶＴ２、及び電源電圧ＶＤＤのそれぞれを、順次デジタル信号である周波数制御コードＤＦＣ、第１温度検出コードＤＴ１、第２温度検出コードＤＴ２、及び電源電圧コードＤＶＤに変換する。

Ａ／Ｄ変換回路２４１で変換された周波数制御コードＤＦＣ、第１温度検出コードＤＴ１、第２温度検出コードＤＴ２、及び電源電圧コードＤＶＤの内の、少なくとも第１温度検出コードＤＴ１及び第２温度検出コードＤＴ２は、デジタル信号処理回路２２０が有する周波数補正回路２２２に入力される。

図１２は、発振器１の変形例が有する周波数補正回路２２２の構成の一例を示す図である。図１２に示すように、発振器１の変形例が有する周波数補正回路２２２は、補正信号生成回路３１０、微分回路３２０、乗算器３３０、及び加算器３４０を有する。なお、補正信号生成回路３１０は、図８を用いて説明した補正信号生成回路３１０と同様であり、説明を省略する。

微分回路３２０には、温度検出回路１２０が生成する第１温度検出信号ＶＴ１に応じた第１温度検出コードＤＴ１が入力される。そして、微分回路３２０は、第１温度検出コードＤＴ１の時間変換量を示す微分第１温度検出コードｄＤＴ１を出力する。

ここで、前述の通り、第１温度検出信号ＶＴ１は、温度検出回路１２０で検出した温度調整回路１１０の温度に応じた信号であって、温度調整回路１１０の温度変化に連動して変化する信号である。したがって、微分回路３２０が出力する微分第１温度検出コードｄＤＴ１は、温度調整回路１１０の温度の時間変化量を示す信号といえる。すなわち、微分回路３２０は、温度調整回路１１０に過渡的な温度変化が生じた場合に、微分第１温度検出コードｄＤＴ１を出力する。

そして、乗算器３３０が、微分回路３２０から出力された微分第１温度検出コードｄＤＴ１に所定のゲインＧａｉｎを掛け、その後、加算器３４０が、微分第１温度検出コードｄＤＴ１に所定のゲインＧａｉｎが掛け合わされた信号と、補正信号生成回路３１０から
出力される基周波数補正コードＢＯＣとを足し合わせることで、周波数補正コードＤＯＣを出力する。

以上のように発振器１の変形例では、発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補正する周波数補正回路２２２が、温度調整回路１１０の温度に応じて温度検出回路１２０が検出した第１温度検出信号ＶＴ１の時間変化量に基づいて、発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補償する。すなわち、周波数補正回路２２２は、振動子２を加熱する温度調整回路１１０の温度変化に基づいて、発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動を補正する。したがって、上述した第１実施形態における発振器１と同様の作用効果を奏することができる。

また、以上に説明した第１実施形態における発振器１において、発振クロック信号出力回路２３０に含まれるＰＬＬ回路２３２が、発振用回路２３１から出力される発振信号の周波数を、デルタシグマ変調された分周比制御信号によって指示される分周比に応じた周波数に変換する、所謂フラクショナルＮ−ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路であってもよい。この場合、周波数補正回路２２２は、発振クロック信号ＣＫＯの周波数を補正するための信号として、当該フラクショナルＮ−ＰＬＬ回路の分周比を決定するための周波数補正コードＤＯＣを生成し、Ｄ／Ａ変換回路２４６を介さずに当該フラクショナルＮ−ＰＬＬ回路に供給してもよい。以上のように構成された発振器１の変形例であっても、上述した第１実施形態における発振器１と同様の作用効果を奏することができる。

２．第２実施形態
次に第２実施形態の発振器１について説明する。第２実施形態にける発振器１では、周波数補正回路２２２が、発振器１及び第２回路装置４に供給される電源電圧ＶＤＤの時間変化量に基づいて、発振クロック信号ＣＫＯの過渡的な周波数変動を補償する点で第１実施形態の発振器１と異なる。なお、第２実施形態における発振器１を説明するにあたり、第１実施形態の発振器１と同様の構成については、同じ符号を付し、その説明を簡略化、又は省略する。

図１３は、第２実施形態の発振器１の電気的構成を示す機能ブロック図である。図１３に示すように、第２実施形態の発振器１では、セレクター２４２に、レベルシフター２４３が生成する周波数制御信号ＶＦＣと、温度検出回路２４４が生成する第２温度検出信号ＶＴ２と、発振器１に供給される電源電圧ＶＤＤとが入力される。そして、セレクター２４２は、周波数制御信号ＶＦＣ、第２温度検出信号ＶＴ２、及び電源電圧ＶＤＤのいずれか１つを選択して出力する。なお、第１実施形態の発振器１と同様に、セレクター２４２は、周波数制御信号ＶＦＣ、第２温度検出信号ＶＴ２、及び電源電圧ＶＤＤを時分割に選択して出力する。

Ａ／Ｄ変換回路２４１は、セレクター２４２から時分割に出力される周波数制御信号ＶＦＣ、第２温度検出信号ＶＴ２、及び電源電圧ＶＤＤのそれぞれを、順次デジタル信号である周波数制御コードＤＦＣ、第２温度検出コードＤＴ２、及び電源電圧コードＤＶＤに変換する。

Ａ／Ｄ変換回路２４１で変換された周波数制御コードＤＦＣ、第２温度検出コードＤＴ２、及び電源電圧コードＤＶＤの内の、少なくとも第２温度検出コードＤＴ２及び電源電圧コードＤＶＤは、デジタル信号処理回路２２０が有する周波数補正回路２２２に入力される。

図１４は、第２実施形態の発振器１が有する周波数補正回路２２２の構成の一例を示す図である。図１４に示すように、第２実施形態の発振器１が有する周波数補正回路２２２は、補正信号生成回路３１０、微分回路３２０、乗算器３３０、及び加算器３４０を有す
る。なお、補正信号生成回路３１０は、第１実施形態と同様の構成であり、説明を省略する。

微分回路３２０には、発振器１及び第２回路装置４の電源である電源電圧ＶＤＤに応じた電源電圧コードＤＶＤが入力される。そして、微分回路３２０は、電源電圧コードＤＶＤの時間変換量を示す微分電源電圧コードｄＤＶＤを出力する。

ここで、第２回路装置４は、前述した図６と同様の構成である。このように構成された第２回路装置４に供給される電源電圧ＶＤＤが短時間で変化した場合、温度調整回路１１０が有する抵抗１１１に流れる電流が短時間変化する。その結果、抵抗１１１の温度が短時間で変化する。すなわち、温度調整回路１１０の短時間の温度変化は、電源電圧ＶＤＤの短時間の変化に応じて引き起こされると言える。

第２実施形態における発振器１が備える周波数補正回路２２２は、このような温度調整回路１１０の温度変動に応じた信号である電源電圧ＶＤＤに基づいて、温度調整回路１１０の過渡的な温度変化を検出し、当該温度変化に基づいて、発振器１から出力される発振クロック信号ＣＫＯの過渡的な周波数変動を補償する。これにより、第１実施形態における発振器１と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、図６に示すような構成の温度調整回路１１０の場合、供給される電源電圧ＶＤＤの電圧値が変動すると、抵抗１１１に流れる電流が変動し、その結果、温度調整回路１１０の温度が変化するおそれがある。すなわち、温度調整回路１１０の温度は、電源電圧ＶＤＤの電圧値に応じて変動する。

第２実施形態における発振器１では、電源電圧ＶＤＤの電圧値の時間変化量を検出することで、温度調整回路１１０の温度に変動が生じるおそれがあるか否かを、事前に検出することが可能となる。その結果、温度調整回路１１０に短時間の温度変動が生じてから周波数補正回路２２２において発振クロック信号ＣＫＯの過渡的な周波数変動を補償するまでの時間差を小さくすることが可能となり、発振器１から出力される発振クロック信号ＣＫＯの周波数の変動をさらに低減することが可能となる。

３．第３実施形態
次に第３実施形態の発振器１について図１５及び図１６を用いて説明する。第３実施形態にける発振器１では、デジタル信号処理回路２２０が、トリガー信号ＴＲＧを出力するトリガー回路２２３を備え、周波数補正回路２２２は、トリガー回路２２３が出力するトリガー信号ＴＲＧに基づいて発振クロック信号ＣＫＯの過渡的な周波数変動の補償を実行するか否かを切り替える点で、第１実施形態及び第２実施形態の発振器１と異なる。なお、第３実施形態における発振器１を説明するにあたり、第１実施形態及び第２実施形態の発振器１と同様の構成については、同じ符号を付し、その説明を簡略化、又は省略する。

図１５は、第３実施形態の発振器１の電気的構成を示す機能ブロック図である。図１５に示すように第３実施形態の発振器１が有するデジタル信号処理回路２２０は、発振制御回路２２１及び周波数補正回路２２２に加え、トリガー回路２２３を備える。このトリガー回路２２３がトリガー信号出力回路の一例である。

図１６は、第３実施形態の周波数補正回路２２２及びトリガー回路２２３の構成の一例を示す図である。周波数補正回路２２２は、補正信号生成回路３１０、微分回路３２０、乗算器３３０、加算器３４０、及び補償要否切替回路３７０を有する。なお、補正信号生成回路３１０、微分回路３２０、乗算器３３０、及び加算器３４０は、第１実施形態の発振器１と同様であり、説明を省略する。

補償要否切替回路３７０は、加算器３４０から出力される周波数補正コードＤＯＣと、トリガー回路２２３が出力するトリガー信号ＴＲＧと、が入力される。そして、トリガー回路２２３は、トリガー信号ＴＲＧに応じて発振クロック信号ＣＫＯに対して、温度調整回路１１０の短時間の温度変動に起因する周波数変動の補償の要否を切り替える。

トリガー回路２２３は、電源電圧検出回路３５０と比較回路３６０とを有する。電源電圧検出回路３５０には、温度調整回路１１０に供給される電源電圧ＶＤＤに応じた電源電圧コードＤＶＤが入力される。そして、電源電圧検出回路３５０は、電源電圧ＶＤＤに応じた電源電圧コードＤＶＤに基づいて電源電圧ＶＤＤの変化量を検出し、当該変化量に応じた電源変動信号ＶＦを出力する。

具体的には、電源電圧検出回路３５０は、フィルター回路３５１と減算器３５２とを有する。電源電圧検出回路３５０に入力された電源電圧コードＤＶＤは、電源電圧検出回路３５０において分岐された後、一方の電源電圧コードＤＶＤが減算器３５２に入力され、他方の電源電圧コードＤＶＤがフィルター回路３５１に入力される。

フィルター回路３５１は、不図示の移動平均フィルターを含む。そして、入力される電源電圧コードＤＶＤの移動平均を示す信号を減算器３５２に入力する。ここで、フィルター回路３５１は、電源電圧コードＤＶＤに応じた電源電圧ＶＤＤの生じる短時間の電圧値の変動を除去できる構成であればよく、例えば、ローパスフィルター回路等であってもよい。

減算器３５２は、電源電圧コードＤＶＤと、電源電圧コードＤＶＤの移動平均を示す信号との差分を電源変動信号ＶＦとして電源電圧検出回路３５０から出力する。

比較回路３６０には、所定の閾値電圧を示す基準電圧Ｖｒｅｆに応じた閾値コードＶＲＥＦと、電源電圧検出回路３５０が出力する電源変動信号ＶＦとが入力される。そして、比較回路３６０は、閾値コードＶＲＥＦに対して電源変動信号ＶＦが大きい場合、すなわち、電源電圧ＶＤＤの電圧値の変化量が所定の閾値以上である場合に、周波数補正回路２２２における発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動の補償を実行するためのトリガー信号ＴＲＧを出力し、比較回路３６０は、閾値コードＶＲＥＦに対して電源変動信号ＶＦが小さい場合、すなわち、電源電圧ＶＤＤの電圧値の変化量が所定の閾値未満である場合に、周波数補正回路２２２における発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動の補償を停止するためのトリガー信号ＴＲＧを出力する。

ここで、トリガー回路２２３が、周波数補正回路２２２における発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動の補償を停止するためのトリガー信号ＴＲＧを出力している状態から、周波数補正回路２２２における発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動の補償を実行するためのトリガー信号ＴＲＧを出力していない場合に遷移する場合の閾値コードＶＲＥＦと、トリガー回路２２３が、周波数補正回路２２２における発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動の補償を実行するためのトリガー信号ＴＲＧを出力している状態から、周波数補正回路２２２における発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動の補償を停止するためのトリガー信号ＴＲＧを出力する状態に遷移する場合の閾値コードＶＲＥＦとは、異なる値であってもよい。

発振器１では、発振クロック信号ＣＫＯに過渡的な周波数変動が生じるおそれが高まる要因の１つに、温度調整回路１１０に供給される電源電圧ＶＤＤの電圧値の過渡的な変動が挙げられる。第３実施形態の発振器１では、電源電圧ＶＤＤの電圧値の変動を検出し、発振器１が出力する発振クロック信号ＣＫＯに過渡的な周波数変動が生じるおそれが高い
場合に、発振クロック信号ＣＫＯの過渡的な周波数変動を補償し、発振クロック信号ＣＫＯに過渡的な周波数変動が生じるおそれが低い場合に、発振クロック信号ＣＫＯの過渡的な周波数変動の補償を停止する。これにより、発振クロック信号ＣＫＯに過渡的な周波数変動を常時保証する場合と比較して、発振器１の消費電力を低減でき、さらに、微分回路３２０等の動作に伴って生じたノイズ等が発振クロック信号ＣＫＯに寄与するおそれが低減する。すなわち、第３実施形態における発振器１では、第１実施形態、及び第２実施形態における発振器１の作用効果に加えて、発振器１の消費電力の低減、及び発振クロック信号ＣＫＯの周波数制度のさらなる向上が可能となる。

４．第４実施形態
次に第４実施形態の発振器１について図１７を用いて説明する。図１７は、第３実施形態の周波数補正回路２２２の構成の一例を示す図である。第４実施形態にける発振器１では、図１７に示すように発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動の補償の要否を発振制御信号ＭＣに基づいて切り替える点が、第３実施形態における発振器１と異なる。すなわち、第４実施形態における発振器１は、発振制御回路２２１が発振クロック信号出力回路２３０の設定を変更するための発振制御信号ＭＣを出力した場合に、当該発振制御信号ＭＣに基づいて発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動の補償の要否を切り替える。すなわち、第４実施形態の発振器１における発振制御信号ＭＣが、第３実施形態の発振器１におけるトリガー信号ＴＲＧとして機能する。発振器１において、発振クロック信号ＣＫＯに過渡的な周波数変動が生じるおそれが高まる要因の１つに、発振クロック信号出力回路２３０の設定を変更に伴う発振器１の動作状態の変化が挙げられる。したがって、発振クロック信号ＣＫＯの周波数変動の補償の要否を発振制御信号ＭＣに基づいて切り替える場合であっても、第３実施形態に示す発振器１と同様の作用効果を奏することができる。

以上、実施形態及び変形例について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。例えば、上記の実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

上述した実施形態及び変形例から以下の内容が導き出される。

発振器の一態様は、
振動子と、
前記振動子を加熱する発熱回路と、
前記振動子よりも前記発熱回路の近くに位置し、温度検出信号を出力する温度センサーと、
前記温度検出信号に基づき前記発熱回路の温度を制御する温度制御信号を出力する温度制御回路と、
前記振動子を発振させ、発振クロック信号を出力する発振クロック信号出力回路と、
前記発振クロック信号の周波数変動を補正する補正回路と、
を備え、
前記補正回路は、前記発振クロック信号の過渡的な周波数変動を、前記温度検出信号の時間変化量、又は前記温度制御信号の時間変化量に基づいて補償する。

この発振器によれば、補正回路は、振動子を加熱する発熱回路の温度を制御する温度制御信号、又は振動子を加熱する発熱回路の近くに位置し、温度検出信号を出力する温度センサーが出力する温度検出信号の時間変化量に基づいて、発振クロック信号の過渡的な周波数変動を補償する。ここで、温度制御信号は、振動子を加熱する発熱回路の温度を制御するための信号であり、温度検出信号は、温度センターによって検出した振動子の温度を含む信号である。すなわち、温度制御信号、及び温度検出信号は、発熱回路の温度に応じた信号である。このような発熱回路の温度に応じた信号に基づいて、発振クロック信号の過渡的な周波数変動を補償することで、発振器１に加わる様々な要因によりヒーターの温度に短期的な変動が生じた場合であっても、発振器から出力される信号に周波数変動が生じるおそれを低減することができる。

前記発振器の一態様において、
振動子と、
前記振動子を加熱する発熱回路と、
前記振動子よりも前記発熱回路の近くに位置し、温度検出信号を出力する温度センサーと、
前記温度検出信号に基づき前記発熱回路の温度を制御する温度制御信号を出力する温度制御回路と、
前記振動子を発振させ、発振クロック信号を出力する発振クロック信号出力回路と、
前記発振クロック信号の周波数変動を補正する補正回路と、
を備え、
前記補正回路は、前記発振クロック信号の過渡的な周波数変動を、前記発熱回路に供給される電源電圧の時間変化量に基づいて補償する。

この発振器によれば、補正回路は、振動子を加熱する発熱回路に供給される電源電圧の時間変化量に基づいて、発振クロック信号の過渡的な周波数変動を補償する。ここで、発熱回路に供給される電源電圧が短時間で変化した場合、発熱回路に流れる電流が短時間変化する。その結果、発熱回路の温度が短時間で変化する。すなわち、発熱回路の温度変化は、電源電圧の短時間の変化に応じて引き起こされる。このような発熱回路に供給される電源電圧の短時間の変化量に基づいて、発振クロック信号の過渡的な周波数変動を補償することで、発振器１に加わるヒーターの温度に短期的な変動が生じた場合であっても、発振器から出力される信号に周波数変動が生じるおそれを低減することができる。

前記発振器の一態様において、
トリガー信号を出力するトリガー信号出力回路を備え、
前記補正回路は、前記トリガー信号に基づいて前記発振クロック信号の周波数変動の補償を実行してもよい。

この発振器によれば、トリガー信号に基づいて発振クロック信号の周波数変動の補償を実行するか否かが制御できるため、発振クロック信号の周波数変動の補償を必要としないタイミングでは、発振クロック信号の周波数変動の補償を停止することができる。したがって、発振クロック信号の周波数変動の補償を実行することに起因する発振器の消費電力を低減できるとともに、発振クロック信号の周波数変動の補償を実行することに起因したノイズが発振器を構成する他の回路に寄与するおそれが低減できる。したがって、発振器から出力される信号に周波数変動が生じるおそれをさらに低減することができる。

前記発振器の一態様において、
前記トリガー信号出力回路は、前記発熱回路に供給される電源電圧の変化量が所定値以上である場合に、前記発振クロック信号の周波数変動の補償を実行する前記トリガー信号を出力してもよい。

前記発振器の一態様において、
前記補正回路は、前記トリガー信号が入力される補償要否切替回路を備え、
前記トリガー信号出力回路は、
前記発熱回路に供給される電源電圧の変化量に応じた電源変動信号を出力する電源電圧検出回路と、
前記電源変動信号により示される電源電圧の電圧値の変化量の幅と、所定の閾値とを比較し、比較結果に応じて前記トリガー信号を出力する比較回路と、
を有し、
前記補償要否切替回路は、前記トリガー信号に応じて前記発振クロック信号の周波数変動の補償の要否を切り替えてもよい。

前記発振器の一態様において、
前記発振クロック信号出力回路の動作を制御する制御回路を備え、
前記補正回路は、前記制御回路が前記発振クロック信号出力回路の設定を変更する場合に出力する設定変更信号に基づいて前記発振クロック信号の周波数変動の補償の要否を切り替えてもよい。

前記発振器の一態様において、
前記発熱回路と前記温度センサーとを含む第１集積回路を備えてもよい。

前記発振器の一態様において、
前記発熱回路と前記温度センサーとは、前記第１集積回路において積層された状態で配置され、
前記振動子は、前記発熱回路と前記温度センサーとが積層されている方向において、前記第１集積回路の上方に位置し、
前記第１集積回路において、前記温度センサーは、前記発熱回路の上方に位置していてもよい。

この発振器によれば、温度センサーが、発熱回路と振動子との間に位置するが故に、発熱回路の意図しない温度変動により生じた熱が振動子に伝導するよりも前に、温度センサーが、当該温度変動を検出することができる。したがって、振動子に意図しない温度が加わる時間を短くすることが可能となり、その結果、発振器から出力される信号に周波数変動が生じるおそれをさらに低減することができる。

前記発振器の一態様において、
前記発振クロック信号出力回路と前記補正回路とを含む第２集積回路を備え、
前記温度センサーは、前記第２集積回路より前記振動子の近くに位置していてもよい。

この発振器によれば、前記発熱回路と前記温度センサーとを含む第１集積回路が、前記発振クロック信号出力回路と前記補正回路とを含む第２集積回路よりも振動子の近くに位置することで、第１集積回路による振動子に温度制御の精度が向上する。したがって、振動子に温度変動が生じるおそれが低減し、その結果、発振器から出力される信号に周波数変動が生じるおそれをさらに低減することができる。

１…発振器、２…振動子、３…第１回路装置、４…第２回路装置、１５…能動面、１６…回路素子、２０，２２，２４…回路部品、２６…電極パッド、３０…ボンディングワイヤー、３２，３４，３６…接合部材、４０…容器、４２…パッケージ本体、４４…蓋部材、４６…第１基板、４８…第２基板、５０…第３基板、５２…第４基板、５４…第５基板
、５６…封止部材、６０…容器、６２…ベース基板、６４…カバー、６６…リードフレーム、１１０…温度調整回路、１１１…抵抗、１１２…ＭＯＳトランジスター、１２０…温度検出回路、１２１…ダイオード、１３０…定電流源、２１０…インターフェース回路、２１１…レジスター、２１２…ＲＯＭ、２２０…デジタル信号処理回路、２２１…発振制御回路、２２２…周波数補正回路、２２３…トリガー回路、２３０…発振クロック信号出力回路、２３１…発振用回路、２３２…ＰＬＬ回路、２３３…分周回路、２３４…バッファー回路、２４１…Ａ／Ｄ変換回路、２４２…セレクター、２４３…レベルシフター、２４４…温度検出回路、２４５…温度制御回路、２４６…Ｄ／Ａ変換回路、２６１…レギュレーター、３１０…補正信号生成回路、３２０…微分回路、３３０…乗算器、３４０…加算器、３５０…電源電圧検出回路、３５１…フィルター回路、３５２…減算器、３６０…比較回路、３７０…補償要否切替回路

Claims (9)

1. 振動子と、
   前記振動子を加熱する発熱回路と、
   前記振動子よりも前記発熱回路の近くに位置し、温度検出信号を出力する温度センサーと、
   前記温度検出信号に基づき前記発熱回路の温度を制御する温度制御信号を出力する温度制御回路と、
   前記振動子を発振させ、発振クロック信号を出力する発振クロック信号出力回路と、
   前記発振クロック信号の周波数変動を補正する補正回路と、
   を備え、
   前記補正回路は、前記発振クロック信号の過渡的な周波数変動を、前記温度検出信号の時間変化量、又は前記温度制御信号の時間変化量に基づいて補償する、発振器。
2. 振動子と、
   前記振動子を加熱する発熱回路と、
   前記振動子よりも前記発熱回路の近くに位置し、温度検出信号を出力する温度センサーと、
   前記温度検出信号に基づき前記発熱回路の温度を制御する温度制御信号を出力する温度制御回路と、
   前記振動子を発振させ、発振クロック信号を出力する発振クロック信号出力回路と、
   前記発振クロック信号の周波数変動を補正する補正回路と、
   を備え、
   前記補正回路は、前記発振クロック信号の過渡的な周波数変動を、前記発熱回路に供給される電源電圧の時間変化量に基づいて補償する、発振器。
3. トリガー信号を出力するトリガー信号出力回路を備え、
   前記補正回路は、前記トリガー信号に基づいて前記発振クロック信号の周波数変動の補償を実行する、請求項１又は２に記載の発振器。
4. 前記トリガー信号出力回路は、前記発熱回路に供給される電源電圧の変化量が所定値以上である場合に、前記発振クロック信号の周波数変動の補償を実行する前記トリガー信号を出力する、請求項３に記載の発振器。
5. 前記補正回路は、前記トリガー信号が入力される補償要否切替回路を備え、
   前記トリガー信号出力回路は、
   前記発熱回路に供給される電源電圧の変化量に応じた電源変動信号を出力する電源電圧検出回路と、
   前記電源変動信号により示される電源電圧の電圧値の変化量の幅と、所定の閾値とを比較し、比較結果に応じて前記トリガー信号を出力する比較回路と、
   を有し、
   前記補償要否切替回路は、前記トリガー信号に応じて前記発振クロック信号の周波数変動の補償の要否を切り替える、請求項３又は４に記載の発振器。
6. 前記発振クロック信号出力回路の動作を制御する制御回路を備え、
   前記補正回路は、前記制御回路が前記発振クロック信号出力回路の設定を変更する場合に出力する設定変更信号に基づいて前記発振クロック信号の周波数変動の補償の要否を切り替える、請求項１又は２に記載の発振器。
7. 前記発熱回路と前記温度センサーとを含む第１集積回路を備える、請求項１乃至６のい
   ずれか１項に記載の発振器。
8. 前記発熱回路と前記温度センサーとは、前記第１集積回路において積層された状態で配置され、
   前記振動子は、前記発熱回路と前記温度センサーとが積層されている方向において、前記第１集積回路の上方に位置し、
   前記第１集積回路において、前記温度センサーは、前記発熱回路の上方に位置している、請求項７に記載の発振器。
9. 前記発振クロック信号出力回路と前記補正回路とを含む第２集積回路を備え、
   前記第１集積回路は、前記第２集積回路より前記振動子の近くに位置している、請求項７又は８に記載の発振器。
   

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