JP2022084802A - オーブン制御型mems発振器及びシステム及びそれを校正する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
オーブン制御型MEMS発振器に関する。
動する周波数はその物理的寸法に依存する。さらに、温度の変化は熱膨張により水晶を膨
張又は収縮させ、水晶の弾性率の変化を引き起こす。この物理的変化が次に結晶発振周波
数を変化させる。水晶は、周波数の非常に低い温度計数を有するが、それでもなお温度変
化は水晶発振器における周波数変動の主要な原因である。
CXO」、Oven controlled crystal oscillators
)は、周波数基準デバイスである。オーブンは、周囲温度の変動による周波数の変化を防
ぐために、発振器を一定温度に維持するために供給される。この型の発振器は、水晶によ
る可能な最も高い周波数安定性を達成する。OCXOは、典型的には、例えば、無線送信
機、セルラー基地局、軍用通信機器、及び、精密周波数計測用デバイスの周波数を制御す
るために用いられる。
熱収納装置である。発振器回路内の他の電子部品もまた温度ドリフトを受け易いので、通
常、発振器回路全体がオーブン中に封入される。これらのデバイスのために、サーミスタ
などの温度センサがオーブン温度を監視するために設けられ、閉ループ制御回路が、オー
ブンを正確な目標温度に維持するために、ヒータへの電力を制御するために設けられる。
オーブンは周囲より高い温度で動作するので、発振器は、通常、電力を加えられた後、数
分間のウォームアップ期間を必要とする。さらにデバイスの周波数は、このウォームアッ
プ期間中、フルレートの安定性を有しないことになる。
わたって10億分の(「ppb」、parts per billion)100より良
い)をもたらすが、これらのデバイスはまた幾つかの欠点を有する。第1に、典型的な水
晶はかなり大きく、このことが最終的なOCXOデバイスを相当に大きくする。タイミン
グデバイスの製造コストはサイズに比例するので、より大きなOCXOサイズは好ましく
ない。第2に、加熱及び冷却のための長い熱時定数が、非常に長い起動時間をもたらす。
例えば、オーブンを目標温度に安定化するために、典型的には数分間かかる。第3に、オ
ーブン温度を維持するために必要な電力がかなり大きい。例えば、典型的なOCXOは、
オーブンを加熱するために1ワット超を消費する。最後に、オーブン内の温度勾配のため
に、結晶温度は一定ではなく、-40~85Cの周囲温度範囲にわたり+/-1K変化す
る可能性がある。
nical system)共振子は、高周波数で振動する小さい電気機械構造体であり
、水晶共振子の代わりに使用されることが多い。従って、速い起動時間を有する非常に小
さいタイミングデバイスを与えることができるオーブン制御型MEMS発振器は、多くの
用途に著しい利益をもたらし得る。残念なことに、MEMSプロセスは、広範囲の物理的
トリミングなしには、高精度のクロックを実現するのに十分ではない。
れる。一般に、オーブン制御型MEMS発振器用途のために意図された典型的なMEMS
共振子は、名目のターンオーバー温度Tturn=85℃を伴う放物線型温度依存性を有する
。これは、デバイスが、85℃の温度に加熱されたオーブン内に配置されるとき、このタ
ーンオーバー温度の周りのオーブンの小さい温度揺らぎが、発振周波数に小さな影響のみ
を及ぼすであろうことを意味する。例えば、MEMS共振子の典型的な放物線型温度依存
性は、-40ppb/K2である。従って、オーブン温度が、ターンオーバー温度Tturn
=85℃の周りで+/-0.5Kだけ変化する場合、対応する発振周波数の変化は丁度1
0ppbであり、これは殆どの用途に対して容認できる。
るように+/-5K変化する可能性があり、これは発振周波数のばらつきを増す。例えば
、図示されるように、ターンオーバー温度が90℃で、オーブン温度が85℃の場合、+
/-0.5Kのオーブン温度揺らぎが、+/-200ppbの周波数揺らぎを引き起こし
得る。この発振のばらつきは、高精度クロック用途にはあまりにも著しすぎる
非常に迅速に加熱することができる非常に小さい発振器を含むオーブン制御型MEMSタ
イミングデバイスを提供することによって、克服する。さらに、製造中にデバイス毎に生
じ得る部品のばらつきを補正するように、オーブン制御型MEMSタイミングデバイスを
校正するための校正システムが提供される。
が提供される。この例示的な態様において、校正システムは、複数の所定の目標設定値の
各々を別々に選択し、選択された所定の目標設定値の各々に基づいてオーブン制御型ME
MS発振器の設定値を調節するために、オーブン制御型MEMS発振器のヒータを制御す
るように構成された少なくとも1つのプロセッサを含んだ制御回路と、選択された所定の
目標設定値の各々に対応する各々の調節された設定値においてオーブン制御型MEMS発
振器のそれぞれの発振周波数を計測するように構成された発振計測回路と、を含む。さら
に、制御回路は、計測された発振周波数に基づいて最適目標設定動作値を決定し、決定さ
れた最適目標設定動作値に基づいてオーブン制御型MEMS発振器を校正するように構成
される。
うに構成された電子メモリを含むことができる。
と、オーブン制御型MEMS発振器の内部の温度センサによって出力された温度計測信号
との差に基づいて、ヒータを制御するように構成された熱制御回路を含むことができる。
って計測される温度電圧である。一態様において、熱制御回路は、温度計測信号とそれぞ
れの選択された所定の目標設定値との間の差を出力するように構成された差動増幅器であ
る。別の態様において、熱制御回路は、選択された所定の目標設定値の各々と温度計測信
号との間の差に基づいてヒータを制御するように構成された比例積分微分(PID、pr
oportional-integral-derivative)制御器である。
間の差を最小にしてヒータに加えられるヒータ電流を駆動するように、ヒータを制御する
ための制御ループを含むことができる。
所定の目標設定値に対する曲線を生成することによって最適目標設定動作値を決定し、生
成された曲線の多項式フィットを実行し、多項式フィットにおいてゼロに等しくなる設定
値として最適目標設定動作値を識別するために、設けられる。
MS発振器の不揮発性メモリに格納することにより、決定された最適目標設定動作値に基
づく動作中にオーブン制御型MEMS発振器のヒータがオーブン制御型MEMS発振器を
加熱するように制御されるように、オーブン制御型MEMS発振器を校正するように構成
される。
プラットフォームと、プラットフォームに結合された共振子と、プラットフォーム上に配
置され、選択された所定の目標設定値の各々によりヒータを制御するための温度計測信号
を出力するように構成された温度センサと、を含むことができる。さらに、ヒータは、プ
ラットフォーム上に配置することができ、オーブン制御型MEMS発振器の設定値を調節
するようにプラットフォームを加熱するように構成される。この態様の改善において、共
振子はバルク音響モード共振子である。
ームに結合された共振子と、シリコンプラットフォームに結合され、オーブン制御型ME
MS発振器デバイスの動作中に温度計測信号を出力するように構成された温度センサと、
プラットフォームに結合され、熱制御信号に基づいてオーブン制御型MEMS発振器デバ
イスを加熱するように構成されたヒータと、目標設定値を格納するように構成された不揮
発性電子メモリを含むオーブン制御型MEMS発振器デバイスが提供される。オーブン制
御型MEMS発振器デバイスはさらに、格納された目標設定値と、温度センサから出力さ
れた温度計測信号との間の差に基づいて熱制御信号を生成するように構成された熱制御回
路を含む。さらに、熱制御回路は、格納された目標設定値と温度計測信号との間の差を最
小にするようにヒータを調節することによって熱制御信号を最小にするように構成される
。
。例示的な態様において、本方法は、複数の所定の目標設定値の各々を別々に選択するス
テップと、選択された所定の目標設定値の各々に基づいてオーブン制御型MEMS発振器
の設定値を調節するためのオーブン制御型MEMS発振器内部のヒータを制御するステッ
プと、発振計測回路によって、選択された所定の目標設定値の各々に対応する各々調節さ
れた設定値におけるオーブン制御型MEMS発振器のそれぞれの発振周波数を計測するス
テップと、計測された発振周波数に基づいて最適目標設定動作値を決定するステップと、
決定された最適目標設定動作値に基づいてオーブン制御型MEMS発振器を校正するステ
ップと、を含む。
約は、全ての考慮される態様の広範囲の概要ではなく、全ての態様のキーとなる又は重要
な要素を明らかにすることを意図したものでも、本開示のいずれかの又は全ての態様の範
囲を叙述することを意図したものでもない。その唯一の目的は、以下の本開示のより詳細
な説明への序文として簡単化された形態における1つ又はそれ以上の態様を提示すること
である。上述のことの遂行のために、本開示の1つ又はそれ以上の態様は、特許請求の範
囲において説明され、具体的に指摘される特徴を含む。
上の実施形態を示し、詳細な説明と共に、それらの原理及び実施を説明するのに役立つ。
提供される図面は、例証目的のみのためであり、従って、一定の尺度で描かれてはいない
。
するオーブン制御型MEMS発振器の文脈において説明される。具体的には、本明細書で
開示されるオーブン制御型MEMS発振器は、非常に低い電力で非常に迅速に加熱するこ
とができる小型の発振器である。
ではないことを認識するであろう。他の態様はそれら自体で、本開示の利益を有すること
を当業者に対して容易に示唆するであろう。ここで、添付の図面に示される例示的な態様
の実施について詳細に言及するであろう。同じ参照標識が、図面及び以下の説明を通して
同じ又は類似の項目を参照するために、可能な限り用いられることになる。
示す。図示されるように、MEMS共振装置100は、基板110の上に設けられるフレ
ーム112及びキャップ114を含む。以下で論じられ図3に示されるように、例えば、
基板110はその中央領域に凹形キャビティCを、MEMS共振装置100内部の共振子
がキャビティCの上方で振動することができるように、含む。
MadouによるCRC Press, 2011「Fundamentals of
Microfabrication and Nanotechnology, Vo
lume II: Manufacturing Techniques for Mi
crofabrication and Nanotechnology」に記載されて
いるMEMS製造技術を用いて製造される。従って、例示的な実施形態により、MEMS
共振装置100は、チップスケールにパッケージされた(「CSP」、chip sca
le packaged)MEMS共振装置である。好ましくは、MEMS共振装置10
0は、シリコン製基板110、絶縁体上シリコン(「SOI」、silicon-on-
insulator)製のフレーム112、及び外部に見えるキャップ114を有するキ
ャビティSOIウェハで製造される。さらに図示されるように、複数の電気的コンタクト
パッド(例えば、コンタクトパッド116A~116D)が、当業者には理解され、一例
が図6に示され以下で論じられるように、共振装置を発振回路に接続するためにキャップ
114の上に設けられる。
す。さらに図2Cは、別の例示的な実施形態による、図2AのMEMS共振装置の断面図
を示すが、その詳細は以下で論じられるであろう。図2B及び2Cに示される図は、キャ
ップ114が取り付けられていないフレーム112の断面に沿って描かれたMEMS共振
子デバイス100の断面図である。
20の向き合う第1の側面に結合される2つの細いアンカー梁126A及び126Bによ
って加熱プラットフォーム134に固定される振動部120を含む。例示的な一実施形態
により、振動部120は面内モード(即ち、ほぼx/y面内の運動)で振動するバルク音
響モード振動体であることが好ましく、その理由はこれらの型のモードがより高いQ(機械
的品質係数)及び耐電力特性をもたらすからである。例えば、この態様により、振動モー
ドは幅広がりモード及びラーメモード(Lame-mode)であることが好ましい。さ
らに、例示的な実施形態により、細いアンカー梁126A及び126Bは、振動部120
から加熱プラットフォーム134への振動エネルギー損失を最小にする。
通しての振動カップリングにより、振動部120とプラットフォーム134の振動を結合
する不必要な共鳴の危険性が存在する。これら不必要なスプリアスを最小にするために、
プラットフォーム134は機械的に堅いことが必要である。さらに、例示的な一実施形態
により、プラットフォーム134が完全に振動部120を取り囲み、振動部120を囲む
プラットフォーム134の幅135(即ち、プラットフォーム134の外側縁部とキャビ
ティ128との間)がプラットフォーム134の厚さの少なくとも2倍、好ましくは振動
部120の厚さの少なくとも4倍であるとき、不必要なスプリアスを最小にすることがで
きる。
加熱するオーブン効果をもたらすヒータ122と、加熱プラットフォーム134の温度を
計測するために準備される温度センサ、即ち、サーミスタ130とを含む。さらに、プラ
ットフォーム134は、加熱プラットフォーム134をパッケージフレーム112に接続
する支持梁124A及び124Bによって支持される。支持梁124A及び124Bは、
プラットフォーム134に実質的に一つの端部で接続される。この配置は、熱がこの端部
から、プラットフォーム134から流出するので、プラットフォーム134にわたるほと
んど均一な熱分布を確実にするので有利である。図示されるように、支持梁124A及び
124Bは、キャビティ(例えば、梁124Aに沿った140A及び140B)と共に垂
直に(即ち、y方向に)に延び、さらに各々の支持梁124A及び124Bの両側を延び
る。その結果、加熱プラットフォーム134は、フレーム112から熱的に分離される。
支持梁124A及び124Bの対の対称構造は、機械的衝撃に対する優れた支持をもたら
す。さらに、梁がプラットフォーム134の長さを超えて延びる場合、支持梁124A及
び124Bの長い長さはプラットフォーム134の優れた断熱を保証する。
に(即ち、x方向に)延びる短い第1の部分と、共振子の長手方向に(即ち、y方向に)
及びプラットフォームの側面に平行に延びる第2の長い部分と、再び共振子の幅方向に(
即ち、x方向に)延び、プラットフォームの一端部のそれぞれの側に結合される第3の部
分とを含む。代替的実施形態により、支持梁124A及び124Bに対して代替的な構造
配置を設けることができる(例えば、プラットフォーム134をフレーム112に固定す
るために単一の支持梁を用いることができる)こと、及び/又は、付加的な支持梁を設け
ることができることを認識されたい。
く(例えば、支持梁124Aと124Bとの間、又はそれらがプラットフォーム134に
取り付けられる場所に隣接して)に配置される。図示されるように、支持梁124A及び
124Bは、加熱プラットフォーム134の第1の端部の側面に取り付けられる。ヒータ
122は、支持梁124A及び124Bに、ヒータ122と振動部120との間に配置さ
れたサーミスタが取り付けられる加熱プラットフォーム134の側面の間、を延びる。好
ましい実施形態において、サーミスタ130は、振動部120の2つの側面の上(即ち、
振動部120とヒータ122との間、及び振動部120とサーミスタ130の反対側のプ
ラットフォーム134の側面との間)に配置される。これは、プラットフォーム内に何ら
かの温度勾配が存在する場合、サーミスタがプラットフォーム内の平均温度を読み取るで
あろうことを保証する。
力がプラットフォーム134の温度を上昇させ、熱は梁124A及び124Bを通して流
れる。定常状態において、熱出力と熱流とは均衡し、実質的に全ての熱出力が支持梁12
4A及び124Bを通して流れる。この熱流のために支持梁124A及び124Bを横切
って大きい温度勾配が存在する。しかし、熱流がヒータ122から支持梁124A及び1
24Bまでであるので、プラットフォーム134の残りの部分は均一な温度にある。ヒー
タ122が、支持梁124A及び124Bの接続点に比べてプラットフォームの反対側に
配置されたとすると、ヒータ122から支持梁124A及び124Bへのプラットフォー
ム134を横切る一定熱流が存在することになり、大きい温度勾配及び不十分な温度制御
をもたらす。換言すれば、好ましい実施形態において、ヒータ122は一つの側面上の支
持梁124A及び124Bと振動部120との接続部によって定められる領域内に配置し
、温度センサ130はプラットフォーム134の他の側面上に配置する必要がある。
持梁124A及び124B自体の上に配置することができる一対の加熱素子を含む。図2
Cは図2Bの代替的な一実施形態を示すが、別の点では、支持梁124A及び124B上
のヒータ122の配置を除いて、同じ構成要素を有する。従って、図2Cの同一の構成要
素は、ここでは別に説明されないであろう。
及び124Bの上(即ち、図2C)に配置することにより、これらの配置は均一な又は実
質的に均一なプラットフォーム温度プロファイルをもたらす。さらに、サーミスタ130
(単数又は複数)を、振動部120の温度を正確に計測できることを保証するために、振
動部120の近傍に配置する必要がある。図2B及び2Cに示されるように、サーミスタ
130は、加熱プラットフォーム134の上、両方のアンカー梁126A及び126Bに
隣接して配置される。さらに図示されるように、振動部120を保持する矩形板を囲み、
振動部120の2つの第2の対向側面を含むキャビティ128が存在し、その対向面を除
けば、振動部120はアンカー梁126A及び126Bによって加熱プラットフォーム1
34に固定される。アンカー梁126A及び126Bは振動部120に振動部の振動の節
近傍(例えば、振動中の振動部の中心線)で接続し、振動部120からプラットフォーム
134へのエネルギー漏れを最小にし、振動部120と加熱プラットフォーム134との
別々の最適化を可能にする。例示的な実施形態において、振動部120は幅広がり型バル
ク音響モード振動体であり、2つのアンカー梁126A及び126Bは、矩形振動部12
0の2つの短辺における振動の節に接続する。そのような実施形態において、他の振動体
が使用される場合、アンカー梁の数は変えることができる。例えば、ラーメモード共振子
に対して、梁の隅に固定するために4つのアンカー梁を用いることができる。いずれの配
置においても、振動部120は、MEMS共振子装置100の動作中、キャビティ128
の中で振動することができる。さらに、加熱プラットフォーム134は矩形形状であり、
振動部を取り囲む。
ッド116A~116Dを含む。図2Cに示されるように、MEMS共振装置100は、
キャップ114内の電気的コンタクトパッド116A~116Dに電気的に結合された複
数の電気的ビアコンタクト136(1つのみのビアコンタクトが参照数字136でマーク
付けされている)を含む。さらに、フレーム112は、当業者には理解されるように、デ
バイス100の製造中にキャップ114へのフレーム112の接合を容易にする金属接合
リング132を含む。
スタ130、ヒータ122、及び振動部120の電極層(単数又は複数)は、製造中に、
同じ金属(例えば、モリブデン)を堆積させることによって形成することができる。これ
らの構成要素のために同じ材料を用いることは、当業者には認識されるように、製造ステ
ップを減らし、製造コストを最小にするのに役立つ。
共振装置100の断面図である。例示的な実施形態によれば、振動部120及び加熱プラ
ットフォーム134は、フレーム112のために用いられるのと同じSOIシリコンがエ
ッチングされたものである。さらに、SOIシリコンの上に幾つかの薄膜層が堆積されて
いる。
形成され、下部励起電極及び上部励起電極が、それぞれ、圧電層144の上面及び底面に
配置される。電極(上部電極のみが参照数字146で示されている)は、好ましくはモリ
ブデンで形成され、AlN層144と共に、振動部120の圧電駆動のために用いられる
。上述のように、ヒータ122及びサーミスタ130を形成するために同じ金属を用いる
ことができる。代替的実施形態により、振動部120のために、代替の/付加的な薄膜層
を用いることもできることを認識されたい。
及び126B、並びに振動部120は、全て同じシリコン層をエッチングしたものである
ので、製造は簡略化されるが、アンカー梁126A及び126Bを含めることは、それで
もなお、振動部120と支持プラットフォーム134との別々の最適化を可能にする。
よる信号損失を減らすために使用することができる複数の金属層を含むことができる。さ
らに、一実施形態において、フレーム112のために用いられるSOIシリコンの下及び
/又は上に、振動部120の熱補償をもたらすために二酸化シリコン層142を組み込む
ことができる。SOIシリコン(即ち、フレーム112)は、二酸化シリコン絶縁層14
2を用いて基板110に接合されることが好ましい。さらに、基板110は、例えば、共
振装置100が機械的衝撃を受ける場合に、加熱プラットフォーム134及び振動部12
0が基板110に容易には接触しないように、キャビティCを有することが好ましい。さ
らに、例示的な一実施形態により、キャップ114は、金属接合リング132による金属
共晶接合によって接合される。また、キャップ114中の電気的ビア140に接触するた
めに金属接合が用いられる。
とによって定められるキャビティCの中に配置される。従って、ヒータ122がプラット
フォーム134を加熱するとき、加熱プラットフォーム134は、キャビティCによって
定められる「オーブン」の温度を安定化し、効果的に振動部120を加熱する第1の温度
まで加熱されることが好ましい。サーミスタ130は、ヒータ122と同じ面内(即ち、
x、y面内)に配置され、さらに、振動部120の温度の正確な温度計測を確実にするた
めに、振動部120の両側に配置されることが好ましい。その結果、サーミスタ130は
、当業者によって理解されるように、振動部120の温度を能動的に調節するための閉ル
ープ制御システムの部分としてヒータ122に対するフィードバック制御をもたらすよう
に構成される。能動的温度制御のための任意の適切な既知のフィードバック制御システム
を使用することができる。例えば、一実施形態によれば、温度制御ループ電子回路が、ヒ
ータ122及びサーミスタ130に結合した回路を含むプリント回路ボードの上の共振装
置100チップから離れて配置される。ここで、そのような回路の細部は、本発明の態様
を不必要に不明瞭にしないように、詳細には説明されない。
共振装置100の横断面図である。フレーム層112のためのSOIシリコンの厚さは、
5μmと30μmとの間であることが好ましい。さらに、圧電層144は0.5μmと2
μmとの間の厚さを有し、金属電極(例えば、金属電極146)は典型的には1μm又は
それ以下の厚さを有することが好ましい。さらに、二酸化シリコン層142などの他の薄
膜層が使用される場合、それらはまた典型的には1μm又はそれ以下の厚さを有する。
図2B及び2Cに示されるように、加熱プラットフォーム134は矩形形状であり、振動
部120及びサーミスタ130を支持するのに十分に大きい。サーミスタ130は、単位
面積当たりの抵抗を最大にするために蛇行形状を備えることが好ましい。例示的な実施形
態によれば、サーミスタ130の全面積は、例えば、400μm×400μmとすること
ができ、サーミスタ130の厚さは0.2μmとすることができる。
び2Bに示されるように、支持梁124A及び124Bの近く又はそれらの上に配置する
必要がある。例示的な実施形態において、支持梁124A及び124Bは、例えば、10
μmの幅及び長さ400μmを有し、断熱されるが、それでもなお加熱プラットフォーム
134の機械的支持のためには十分に堅い。アンカー梁126A及び126Bは、振動エ
ネルギー漏れを最小にするために、及びMEMS共振子の機械的品質係数Qを最大にするため
に、典型的には5μm未満の幅を有することが好ましい。
イスなどの従来のシステムと比べて多くの技術的利点を提供する。例えば、加熱プラット
フォーム134は小さい熱質量を有する、即ち、所望の温度に達するのに最小限の熱エネ
ルギーを必要とするので、加熱プラットフォーム134及び事実上振動部120を加熱及
び冷却するための時定数が小さい。具体的には、例示的な実施形態によれば、振動部12
0は、目標温度まで100ms又はそれ以内で加熱することができる。さらに、加熱プラ
ットフォーム134は、上で図2A及び2Bに示されたように、加熱プラットフォーム1
34が、加熱プラットフォーム134の一端部に接続された支持梁124A及び124B
のみによってフレーム112に結合されるので、断熱されている。その結果、パッケージ
内部の圧力は、振動部120のQを向上させ、空気による熱対流を除くために、減らすこ
とができる。例えば、典型的なパッケージ圧は100Pa又はそれ以下とすることができ
る。主要な熱損失機構は支持梁を通しての熱流であり、支持梁は大きい熱抵抗をもたらす
ように長くすることができる。例えば、10μmの厚さ、幅10μm、長さ400μmの
2つのシリコン支持梁は、15K/mWの熱抵抗を有することになる。これは、共振子を
75度だけ加熱するためにほんの5mWで十分であることを意味し、これは、上記の従来
のOCXOデバイスに必要とされる必要な加熱出力の量(例えば、1W)より著しく小さ
い。
に、加熱プラットフォーム134及び振動部120はまた放射によって熱を失う。具体的
には、図5は、図2B及び2Cに示されるA-B線に沿って描かれたオーブン制御型ME
MS共振装置100の別の横断面図である。
延びる矢印によって示される。例示的な一実施形態により、プラットフォーム134は温
度T1まで加熱されるが、パッケージの温度T2はそれより低い可能性がある。この温度
差は放射損失をもたらすことになる。一般に、放射損失は、加熱プラットフォーム134
、従って振動部120内に温度勾配を生じるので、放射損失は振動部120を一定温度に
維持するのに有害である。その結果、サーミスタ130の温度は、振動部120の温度と
は異なる可能性があり、不正確な温度読み取りをもたらす。温度が不正確に計測される場
合、振動部120の温度は目標温度とは異なり、周波数変化を引き起こすことになる。
して形成され(上で示されるように)、振動部120への熱結合は非常に良好である。従
って、図5に示されるような放射損失によっても、温度誤差は1K未満、典型的には0.
1Kとなる。
ス200を示す。好ましくは、図6に示されるタイミングデバイス200は、例えば、無
線基地局、GPS受信器、及び正確な時間又は周波数基準を必要とする他のシステムに対
する用途に使用することができる。
度誤差をさらに減らすため及び発振周波数を安定化するために、別のオーブンの中に配置
することができる。具体的には、タイミングデバイス200はキャリア250の上に配置
された共振装置100を含む。キャリア250は、例えば、セラミック基板又はプリント
回路ボード(PCB、printed circuit board)とすることができ
る。さらに、外側オーブン蓋240が、共振装置100、及び共振装置100にワイヤ接
合220で接続される付随の発振回路210を収容するようにキャリア250の上に固定
される。蓋240は、例えば、金属蓋とすることができる。第2のヒータ222が外側オ
ーブンを加熱するためにキャリア250上に設けられ、第2のサーミスタ230がまた、
ヒータ222が目標温度を維持するように調節されていることを保証するように、外側温
度を計測するためにキャリア250上に設けられる。
即ち、上記の振動部120の温度)に等しくするか又はそれより僅かに低くすることがで
きる。例えば、共振装置100内のMEMSプラットフォームは95℃の名目ターンオー
バー温度を有することができ、このことは、振動部120用のヒータ122が名目上ME
MSプラットフォームを95℃に加熱するように構成されることを意味する。さらに、外
側のオーブン化パッケージは第2のヒータ222によってより低い温度、例えば85℃に
加熱することができる。その結果、放射損失は小さく、周囲温度変化にわたって一定とな
る。有利なことに、タイミングデバイス200は、共振装置100内の回路と同じ又はそ
れ以下の一定温度で、発振回路210を安定化するように構成される。
における製造ばらつきのために変化し得る、即ち最適のターンオーバー温度は必ずしも9
5℃にならず、デバイスを従来の技術を用いて物理的にトリミングすることが必要となる
。例えば、実際のターンオーバー温度は、例えば、90℃~100℃の範囲になり得る。
さらに、ヒータ122の抵抗及びMEMSプラットフォーム134上の温度センサ130
の出力は、やはり製造ばらつきのためにデバイス毎に異なり得る。
を示す。図示されるように、オーブン制御型MEMS発振器300は、例示的な共振装置
100(即ち、「MEMSプラットフォーム」)と共に使用されるように準備される。従
って、MEMSプラットフォーム100は、上記のように、振動部120、ヒータ122
、温度センサ130を含む。これらの例示的な構成要素の詳細は上述されたので、ここで
は繰り返されない。さらに、やはり上述のように、振動部120はワイヤ接合によって発
振回路210に結合される。例示的な一態様において、発振回路210は、例えば、当業
者には認識されるはずであるように、共振子振動を維持するように構成されたピアス(P
ierce)発振器回路とすることができる。
らつきから生じるターンオーバー温度、ヒータ抵抗、及びサーミスタ抵抗のばらつきを補
正するように構成される。有利なことに、OCMO発振器300は、全ての誤差が単一の
校正手続きによって補正されるように、オーブン制御型MEMS発振器のシステム全体の
電子校正(例えば、共振子のみの校正ではなく)によって、これらのばらつきを補正する
ように構成される。この校正システムは、例えば、図8及び9に関して以下で説明される
であろう。
るMEMSプラットフォーム100の設定値を制御するための制御回路を含む。具体的に
は、オーブン制御型MEMS発振器300は、マイクロ制御器310、メモリ320、差
動増幅器330及び制御ロジック340を含む。
ニット(CPU、computer processing unit)並びにメモリ及
びプログラム可能入力/出力周辺装置を含む従来のマイクロ制御器とすることができる。
マイクロ制御器310は、本明細書で説明される校正アルゴリズムを実行するためにメモ
リ内に格納されたプラグラム可能命令を実行するように構成される。
etを設定するように構成される。以下で説明されるように、設定値は、校正中に、外部制
御回路によって供給することができる。さらに、最適な目標設定値は、校正を通して決定
され、メモリ320(即ち、例えば、任意の型の電子的不揮発性メモリ)に格納され、オ
ーブン制御型MEMS発振器300の動作が開始するとき、メモリ320から引き出され
る。
プラットフォーム100の温度を監視するのに用いられるフィードバック信号となる温度
センサ信号Tsignalを発生し、供給する。図示されるように、目標設定値Ptargetは差動
増幅器330の非反転入力部に供給され、計測された温度センサ信号Tsignal(即ち、温
度計測信号)が、差動増幅器330を備えることができる熱制御回路の反転入力部に供給
される。その結果、差動増幅器330は、目標設定値Ptargetと温度センサ信号Tsignal
との間の差を生成するように構成される。さらに、例示的な態様によれば、差動増幅器3
30から出力されるこの電圧差は、目標設定値Ptargetと温度センサ信号Tsignalとの間
の差を最小にする閉制御ループ内でプラットフォームのヒータ出力を調節するための熱制
御信号として用いられる。換言すれば、ヒータ電圧は、目標設定値Ptargetと温度センサ
信号Tsignalとの間の差に比例し、この制御は、比例制御器として認識される。以下でよ
り詳しく説明されるように、閉ループ制御ロジック340(即ち、熱制御回路)はまた、
例えば、例示的な一態様によるPID(「proportional-integral
-derivative」)制御器とすることができる。
alとの間の差に基づいて、これらの信号の間の差を最小にするようにヒータ122を駆動
する、熱制御信号を生成することができる。換言すれば、制御ロジック340は、差動増
幅器330から出力される差をゼロ値に向けて動かすように、ヒータ122によって生成
される熱を増加又は減少させる。
の目標設定値は未知であり、一般にデバイス毎に変化することになる。
ステムのブロック図を示す。図示されるように、例示的実施形態において、オーブン制御
型MEMS発振器300は、校正制御器410及び発振周波数計測回路420を含む外部
校正回路に結合することができる。校正システム400のこの外部制御回路は、オーブン
制御型MEMS発振器300の校正を、動作中に、MEMSプラットフォーム100の発
振周波数をテストするのに使用される設定値の所定の範囲を選択することによってもたら
すように構成される。
明細書で説明される校正アルゴリズムをソフトウェアにより実行するように構成された任
意の型のコンピューティングデバイスとすることができる。さらに、校正制御器410は
、MEMS校正手続き中に、マイクロ制御器310及びメモリ320に一時的に接続され
るように構成される。即ち、オーブン制御型MEMS発振器300は、製造された後、特
定のオーブン制御型MEMS発振器300の最適目標設定動作値を決定してこの決定され
た最適目標設定動作値をオーブン制御型MEMS発振器300の不揮発性メモリ320の
中に格納するように構成された校正制御器410に、一時的に接続されることになる。
0の発振回路210に結合される。これに関して、各々の特定の設定値において(校正制
御器410によって制御される)、発振周波数計測回路420はMEMSプラットフォー
ムの対応する発振周波数を計測し、この情報を、以下で説明されるように、例えば、ルッ
クアップテーブル内に格納するように校正制御器410に戻すことになる。この発振周波
数計測回路420は、校正手続き中に、オーブン制御型MEMS発振器300の発振周波
数を計測するように構成された任意の型の従来のデバイス(例えば、オシロスコープ)と
することができる。
用される設定値に対する得られる発振周波数(Hz単位)のグラフを示す。図示されるよ
うに、複数の設定値P1~P7を、校正中に、順番に校正制御器410によりマイクロ制
御器310に供給することができる。次に、マイクロ制御器310が各々の設定値入力を
差動増幅器330の非反転入力部に加える。設定値P1~P7は、製造者によって選択さ
れ、オーブン制御型MEMS発振器300の校正中に使用されるように校正制御器410
のメモリに格納された、所定の予め選択された電圧値とすることができる。
作値が、例えば、一般に1.0ボルト付近であることが知られている場合、システム管理
者は、設定値P1~P7に対して0.8~1.2ボルトの電圧範囲を選択することができ
る。換言すれば、一例においては、P1=0.8ボルト、P2=0.87ボルト、P3=
0.94ボルト、P4=1.0ボルト、P5=1.07ボルト、P6=1.14ボルト、
及びP7=1.2ボルトである。この例においては7つの値P1~P7が示されているが
、当業者には理解されるはずであるように、製造者は、好結果の校正を達成するために、
必要に応じてより多くの又はより少ない値を選択することができることを認識されたい。
従って、設定値の電圧範囲及び数は、この特定の例には決して限定されない。
に供給されると、オーブン制御型MEMS発振器の設定値は、この値に調節され、Ptarg
etとして差動増幅器330の非反転入力部に加えられることになる。上述のように、温度
センサ130からのフィードバックに基づいて、制御ロジック340を含む制御回路は、
次に、上述のように、設定値P1と温度信号Tsignalとの間の差を最小化することになる
。
振周波数f1を計測するように構成される。この発振周波数(Hz単位)は、図9に示さ
れるように、対応する値として格納される。これらのステップは、図示されるような発振
周波数対設定値の曲線を得るために、設定値を生成するように複数の設定値(例えば、7
つの設定値P1~P7)に対して、繰り返される。
複数の発振周波数計測が必要であるが、校正は、MEMSプラットフォームを加熱するた
めの熱時定数が非常に短いので、迅速に行うことができることを認識されたい。従って、
各々の温度点は、数秒又はそれ以下の短時間内に得ることができる。対照的に、より長い
熱時定数を有するデバイス(例えば、通常、オーブン温度を安定化するのに15分必要と
するOCXO)は、単一のデバイスに対して同じ校正試験を行うのに著しい時間(例えば
、1時間又はそれ以上)を必要とすることになる。結果として、本明細書で説明される校
正方法は、オーブン制御型MEMS発振器に対して、デバイス製造者が製造プロセス中に
、特に数百又は数千のこれらのデバイスを迅速に校正する必要があるとき、著しい技術的
利点をもたらす。
御器410は、各々のデバイスに対して、設定値に対する発振周波数の一次導関数がゼロ
であるターンオーバー目標設定値を決定するように構成される。ターンオーバー目標設定
値は、オーブン制御型MEMS発振器のための、実際の動作中の最適目標設定動作値とし
て選択することができる。
る場所(即ち、「最適目標設定動作値」であると示される曲線のピークにおける)を識別
するために、生成された曲線の多項式フィットを行うように構成することができる。その
特定のMEMSプラットフォームに関するターンオーバー値に対応するこの識別された最
適目標設定動作値は、校正制御器410によって、オーブン制御型MEMS発振器300
の不揮発性メモリ320内に格納される。従って、MEMSプラットフォームの実際の適
用中の動作において、ターンオーバー目標設定値は、不揮発性メモリから読み取られ、M
EMSプラットフォーム100の動作のための最適温度までヒータ122を加熱するため
の動作設定値として用いられ、このことが、上述のように、高精度クロック用途のために
必要な最小の発振周波数変動を有するオーブン制御型MEMS発振器をもたらす。
技術により、サーミスタ変動、ターンオーバー温度変動、及びヒータ抵抗変動を含む温度
に関連するMEMSの不正確さは、全て、MEMSデバイスの機械的トリミングなしの単
一の校正手続きにより、校正される。
示す。図10Aに示されるオーブン制御型MEMS発振器500Aは、図7に示されるオ
ーブン制御型MEMS発振器300の詳細な例示的回路図である。従って、図示されてい
ないが、図10Aのオーブン制御型MEMS発振器500Aはまた、上述の外部校正制御
回路に結合することができることを認識されたい。
たMEMSプラットフォーム100であって、加熱MEMSプラットフォーム100上に
振動部120及びヒータ抵抗122(即ち、抵抗Rh)と共に組み込まれたサーミスタRs
である温度センサ130を有するMEMSプラットフォーム100を含む。温度センサ計
測のために、一定の検知電流Isenseが、電圧源VDDからサーミスタRsを通して流され、
電圧ノードA(即ち、それが差動増幅器330へ出力する温度電圧)が監視され、それに
より、図示され及び上述されたように、計測された電圧がTsignalとして差動増幅器33
0の反転入力部に出力される。
ノードAの電圧は温度センサ信号Tsignalとなることを認識されたい。さらに上述のよう
に、目標のプラットフォーム温度はマイクロ制御器310によって与えられるPtarget値
によって設定される。例示的な一態様において、例えば、校正設定値P1~P7は、校正
制御器410からデジタル電圧値として供給される。従って、デジタル-アナログ変換器
510がマイクロ制御器310の出力部に備えられ、変換された目標値が、例示的な一態
様による差動増幅器330の非反転入力部に供給される。
検知し、この差が、ヒータ122(即ち、抵抗Rh)によって生成される熱を効果的に調
節するためにヒータ電流Iheatを調節するのに用いられる。例示的な態様によれば、ヒー
タ電流Iheatは、電圧制御される電流源によって、差を上述のようにゼロ値に向けて動か
すように、制御される。その結果、ヒータ電流は、当業者には認識されるはずであるよう
に、差動増幅器330から出力される差信号に比例することになる。さらに、さらに図示
されるように、発振回路210は、上述のように、種々の設定値P1~P7におけるME
MSプラットフォーム100の発振周波数を計測し、格納するように構成されたループ増
幅器520及びメモリバッファ430を含むことができる。これらの計測値は次に、上述
のように、発振周波数計測回路420によって計測され、校正制御器410により、動作
中のオーブン制御型MEMS発振器のための最適目標設定動作値を決定するために、各々
の対応する選択された設定値に対してプロットされる(図9を参照)。
の例示的実施形態のブロック図を示す。この実施形態において、ヒータ電流は、Ptarget
値とTsignal値との間の差を最小化するPID制御器420を用いて調節される。当業者
には認識されるはずであるように、PID制御器420は、所望の設定値と計測プロセス
変数(即ち、温度計測信号Tsignal)との間の差を連続的に計算し、当業者には認識され
るはずであるように、比例、積分、及び微分項に基づく補正を加えるように構成すること
ができる制御ループフィードバック機構である。図10Aの比例制御器と比べると、PI
D制御器の追加は、制御の正確さ及び速度を改善する。当業者であれば、図10A及び1
0Bに示される比例及びPID制御器に加えて、多くの適切な閉ループ制御回路が存在す
ることを理解する。
示的なオーブン制御型MEMS発振器の校正を、対応する発振周波数を計測するための所
定の設定値の掃引によって、実行するように構成される。
実行するように構成される。具体的には、オーブン制御型MEMS発振器の製造後に、オ
ーブン制御型MEMS発振器300のマイクロ制御器310が、上述のように、一時的に
校正制御器410に接続されることになる。次に、制御回路のマイクロ制御器310は、
校正制御器410により、電圧設定値Ptargetをメモリ320内に格納されている第1の
設定値P1に調節するように構成される。次に、オーブン制御型MEMS発振器300の
制御回路が、上述のように、オーブン制御型MEMS発振器の設定値を、選択された目標
値に動かすように、目標値P1とサーミスタ信号Tsignalとの間の差を最小にすることに
なる。さらに、第1の目標値に対応する発振周波数f1が発振回路210によって計測さ
れ、メモリ、例えば、ルックアップテーブルに格納される。
ば、値P2~P7)の各々に対して、上述され、例えば図9に示されるような、設定値に
対する得られる発振周波数の曲線を生成するように、マイクロ制御器310によって繰り
返される。次に、校正制御器410は、設定値に対する発振周波数の一次導関数がゼロで
あるターンオーバー設定値(即ち、特定のオーブン制御型MEMS発振器のための最適目
標設定動作値)を決定するのに用いることができる、生成された曲線の多項式フィットを
実行するように構成される。次に、特定のMEMSプラットフォームのためのこの目標設
定値は、校正制御器410により、その特定のデバイスの不揮発性メモリ320に格納す
ることができる。従って、オーブン制御型MEMS発振器300の後の動作において、振
動部120をターンオーバー点に維持するのに、格納された設定値が用いられ、このこと
は、さもなければ、上述のように、製造ばらつきのためにオーブン制御型MEMS発振器
が経験することになる、発振周波数変動を最小にする。
、温度信号Tsignalは、サーミスタをホイートストンブリッヂの一部として組み込むこと
によってサーミスタから得ることができる。別の例において、ヒータ122は、やはり上
述したように、電流源Iheatの代わりに制御型電圧源によって駆動することができる。シ
ステム構成におけるそのような変化物は、当業者には認識されるはずであること、及び、
上述の例示的実施形態は本明細書で説明される特定の実施に限定されないことを認識され
たい。
熱MEMSプラットフォーム100は、小さい熱質量(例えば、OCXOと比べて)を有
するので、加熱及び冷却の時定数もまた非常に小さい。その結果、振動部120は、10
0ms又はそれ以下で目標温度まで加熱することができる。小さい熱時定数は、短い校正
時間及び速い起動時間の両方を可能にする。その結果、各々の目標温度及び対応する発振
周波数は、非常に短い期間で生成し計測することができる。さらに、電子的校正手続きは
、さもなければ費用の掛かる機械的トリミングを必要とし得る多くの誤差源を除去する。
上述のシステム全体に関する単一校正ステップ(例えば、オーブン制御型MEMS発振器
の中の個々の構成要素ではなく、振動部120のみ)が回路関連の誤差及び共振子要素の
誤差の両方を除去する。
。本開示の任意の実際の実施の進展において、設計者の特定の目標を実現するために、多
くの実施特有の決定を行う必要があり、これらの特定の目標は種々の実施及び種々の設計
者に対して変化するであろうことを認識されたい。そのような設計努力は、複雑で時間が
かかる可能性があるが、それにも関わらず、当業者に対しては、工学技術の慣例的な企て
は本開示の利益を有するであろうことを理解されたい。
、本明細書の用語又は語法は、関連技術分野の当業者の知識と組み合わせて本明細書に提
示される教示及びガイダンスを考慮して当業者によって解釈されるべきものである。さら
に、本明細書又は特許請求の範囲におけるいずれの項目も、まれな又は特別な意味に帰さ
れることを、特に明示的にそのように示されない限り、意図されていない。
つもりであることを理解されたい。従って、本出願は、本明細書に開示されるMEMS共
振子の趣旨及び範囲に含まれ得る代替物、修正物及び等価物を包含することが意図されて
いる。
100:MEMS共振装置
110:基板層
112:フレーム
114:キャップ
116A~116D:電気的コンタクトパッド
120:振動部
122、222:ヒータ
124A及び124B:支持梁
126A及び126B:アンカー梁
128:キャビティ
130、230:サーミスタ
132:金属接合リング
134:加熱プラットフォーム
136:ビアコンタクト
140A、140B:キャビティ
142:二酸化シリコン層
144:AlN層
146:電極
200:タイミングデバイス
210:発振回路
220:ワイヤ接合
240:外側オーブン蓋
250:キャリア
300:オーブン制御型MEMS発振器
410:校正制御器
420:発振周波数計測回路
510:デジタル-アナログ変換器
520:ループ増幅器
530:バッファ
Claims (20)
- オーブン制御型MEMS発振器のための校正システムであって、
複数の所定の目標設定値の各々を別々に選択するように、及び、各々の前記選択された
所定の目標設定値に基づいて前記オーブン制御型MEMS発振器の設定値を調節するため
に前記オーブン制御型MEMS発振器のヒータを制御するように、構成された少なくとも
1つのプロセッサを含んだ制御回路と、
各々の前記選択された所定の目標設定値に対応する各々の調節された設定値における、
前記オーブン制御型MEMS発振器のそれぞれの発振周波数を計測するように構成された
発振計測回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記計測された発振周波数に基づいて最適目標設定動作値を決定し、
前記決定された最適目標設定動作値に基づいて前記オーブン制御型MEMS発振器を校正
するように構成される、
校正システム。 - 前記複数の所定の目標設定値を格納するように構成された電子メモリをさらに備える、
請求項1に記載の校正システム。 - 前記選択された所定の目標設定値の各々と、前記オーブン制御型MEMS発振器の内部
の温度センサによって出力される温度計測信号との間の差に基づいて前記ヒータを制御す
るように構成された熱制御回路をさらに備える、請求項1に記載の校正システム。 - 前記温度センサはサーミスタであり、前記温度計測信号は、前記サーミスタを横切って
計測される温度電圧である、請求項3に記載の校正システム。 - 前記熱制御回路は、前記温度計測信号と前記それぞれの選択された所定の目標設定値と
の間の差を出力するように構成された差動増幅器である、請求項4に記載の校正システム
。 - 前記制御回路は、前記温度計測信号と前記それぞれの選択された所定の目標設定値との
間の差を最小にするように前記ヒータを制御し、前記ヒータに加えられるヒータ電流を駆
動するための制御ループを備える、請求項5に記載の校正システム。 - 前記熱制御回路は、各々の前記選択された所定の目標設定値と前記温度計測信号との間
の差に基づいてヒータを制御するように構成された比例積分微分(PID、propor
tional-integral-derivative)制御器である、請求項3に記
載の校正システム。 - 前記制御回路は、
前記計測された発振周波数の、対応する前記選択された所定の目標設定値に対する曲線
を生成することによって前記最適目標設定動作値を決定し、
前記生成された曲線の多項式フィットを行い、前記多項式フィット内でゼロに等しい前
記設定値として前記最適目標設定動作値を識別する、
ように構成される、請求項1に記載の校正システム。 - 前記制御回路は、前記決定された最適目標設定動作値を前記オーブン制御型MEMS発
振器の不揮発性メモリに格納し、前記決定された最適目標設定動作値に基づいて、動作中
に前記オーブン制御型MEMS発振器を加熱するように前記オーブン制御型MEMS発振
器の前記ヒータが制御されるようにすることによって、前記オーブン制御型MEMS発振
器を校正するように構成される、請求項8に記載の校正システム。 - 前記オーブン制御型MEMS発振器は、
フレームと、
前記フレームにより配置されるプラットフォームと、
前記プラットフォームに結合された共振子と、
前記プラットフォーム上に配置され、前記選択された所定の目標設定値の各々により前
記ヒータを制御するための温度計測信号を出力するように構成された温度センサと、
を含み、
前記ヒータは、前記プラットフォーム上に配置され、前記プラットフォームを加熱する
ように構成される、
請求項1に記載の校正システム。 - 前記共振子はバルク音響モード共振子である、請求項10に記載の校正システム。
- オーブン制御型MEMS発振器デバイスであって、
シリコンプラットフォームと、
前記シリコンプラットフォームに結合された共振子と、
前記シリコンプラットフォームに結合され、前記オーブン制御型MEMS発振器デバイ
スの動作中に、温度計測信号を出力するように構成された温度センサと、
前記プラットフォームに結合され、熱制御信号に基づいて前記オーブン制御型MEMS
発振器デバイスを加熱するように構成されたヒータと、
目標設定値を格納するように構成された不揮発性電子メモリと、
前記格納された目標設定値と前記温度センサから出力された前記温度計測信号との間の
差に基づいて、前記熱制御信号を生成するように構成された熱制御回路と、
を備え、
前記熱制御回路は、前記格納された目標設定値と前記温度計測信号との間の差を最小に
するように前記ヒータを調節することによって、前記熱制御信号を最小にするように構成
される、
オーブン制御型MEMS発振器デバイス。 - 前記温度センサはサーミスタであり、前記温度計測信号は、前記サーミスタを横切って
計測される温度電圧である、請求項12に記載のオーブン制御型MEMS発振器デバイス
。 - 前記熱制御回路は、前記温度計測信号と前記格納された目標設定値との間の差を出力す
るように構成された差動増幅器である、請求項13に記載のオーブン制御型MEMS発振
器デバイス。 - 前記熱制御回路及び前記差動増幅器は、前記温度計測信号と前記格納された目標設定値
との間の差を最小にするように前記ヒータを制御し、前記共振子を加熱するために前記ヒ
ータを駆動するように構成された制御ループを備える、請求項11に記載のオーブン制御
型MEMS発振器デバイス。 - 前記熱制御回路は、前記格納された目標設定値と前記温度計測信号との間の差に基づい
て前記ヒータを制御するように構成された、比例積分微分(PID、proportio
nal-integral-derivative)制御器である、請求項12に記載の
オーブン制御型MEMS発振器デバイス。 - オーブン制御型MEMS発振器を校正する方法であって、
複数の所定の目標設定値の各々を別々に選択するステップと、
前記選択された所定の目標設定値の各々に基づいて、前記オーブン制御型MEMS発振
器の設定値を調節するように、前記オーブン制御型MEMS発振器内部のヒータを制御す
るステップと、
前記選択された所定の目標設定値の各々に対応する各々の調節された設定値において、
前記オーブン制御型MEMS発振器のそれぞれの発振周波数を、発振計測回路によって計
測するステップと、
前記計測された発振周波数に基づいて、最適目標設定動作値を決定するステップと、
前記決定された最適目標設定動作値に基づいて、前記オーブン制御型MEMS発振器を
校正するステップと、
を含む、校正する方法。 - 前記オーブン制御型MEMS発振器の内部の温度センサにより温度計測信号を出力する
ステップと、
前記温度計測信号と現在選択されている所定の目標設定値との間の差を最小にするため
に前記オーブン制御型MEMS発振器を加熱するように前記ヒータを駆動するように前記
ヒータを制御するステップと、
をさらに含む、請求項17に記載の校正する方法。 - 前記計測された発振周波数の、対応する前記現在選択されている所定の目標設定値に対
する曲線を生成することにより、前記最適目標設定動作値を決定するステップと、
前記生成された曲線の多項式フィットを実行するステップであって、前記多項式フィッ
トにおいてゼロに等しい設定値として前記最適目標設定動作値を識別する、ステップと、
をさらに含む、請求項18に記載の校正する方法。 - 前記オーブン制御型MEMS発振器の前記ヒータが、前記決定された最適目標設定動作
値に基づく動作中に前記オーブン制御型MEMS発振器を加熱するために制御されるよう
に、前記決定された最適目標設定動作値を前記オーブン制御型MEMS発振器の不揮発性
メモリに格納することによって、前記オーブン制御型MEMS発振器を校正するステップ
をさらに含む、請求項19に記載の校正する方法。
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