JP2784118B2 - 温度補償型水晶発振器 - Google Patents
温度補償型水晶発振器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低温領域（例えば−３０
℃）から高温領域（例えば＋８０℃）の温度領域におい
て、水晶振動子の温度−周波数特性を補正する温度補償
型水晶発振器に関するものである。
℃）から高温領域（例えば＋８０℃）の温度領域におい
て、水晶振動子の温度−周波数特性を補正する温度補償
型水晶発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】温度補償型水晶発振器は、通信機器、特
に携帯用電話、車載用電話などの基準発振源などに広く
使用されている。このような通信機器においては、温度
変化によって水晶振動子の発振周波数の変動によって通
話が断線したりすることが致命的な問題となるため、温
度補償型水晶発振器は、温度に対して安定した発振周波
数、例えばΔｆ／ｆ値が±１．５ｐｐｍが維持できる発
振器として使用されていた。
に携帯用電話、車載用電話などの基準発振源などに広く
使用されている。このような通信機器においては、温度
変化によって水晶振動子の発振周波数の変動によって通
話が断線したりすることが致命的な問題となるため、温
度補償型水晶発振器は、温度に対して安定した発振周波
数、例えばΔｆ／ｆ値が±１．５ｐｐｍが維持できる発
振器として使用されていた。
【０００３】従来の温度補償型水晶発振器は、図５に示
すように、水晶振動子Ｘと、該水晶振動子Ｘの一端に接
続する高温領域温度補償回路部と低温度領域温度補償回
路部とからなる温度補償回路１と、さらに温度補償回路
１に接続するトーテン・ポール型のコルピッツ発振回路
２とから構成されていた。
すように、水晶振動子Ｘと、該水晶振動子Ｘの一端に接
続する高温領域温度補償回路部と低温度領域温度補償回
路部とからなる温度補償回路１と、さらに温度補償回路
１に接続するトーテン・ポール型のコルピッツ発振回路
２とから構成されていた。
【０００４】水晶振動子Ｘは、厚みすべり振動モードを
有する振動子であり、その一端と温度補償回路１に接続
され、また、その他端には、コンデンサＣ3 、Ｃ4 が接
続されいる。
有する振動子であり、その一端と温度補償回路１に接続
され、また、その他端には、コンデンサＣ3 、Ｃ4 が接
続されいる。
【０００５】温度補償回路１を構成する高温領域温度補
償回路部は、コンデンサＣ1 に並列に接続された第１の
サーミスタ素子Ｔｈ1 、抵抗Ｒ1 からなり、低温領域温
度補償回路部は、コンデンサＣ2 、第２のサーミスタ素
子Ｔｈ2 、抵抗Ｒ2 が夫々並列的に接続されて構成され
ていた。
償回路部は、コンデンサＣ1 に並列に接続された第１の
サーミスタ素子Ｔｈ1 、抵抗Ｒ1 からなり、低温領域温
度補償回路部は、コンデンサＣ2 、第２のサーミスタ素
子Ｔｈ2 、抵抗Ｒ2 が夫々並列的に接続されて構成され
ていた。
【０００６】コルピッツ発振回路２は、主に発振用トラ
ンジスタＴ1 とバッフア用トランジスタＴ2 とから成っ
ている。
ンジスタＴ1 とバッフア用トランジスタＴ2 とから成っ
ている。
【０００７】上述の温度補償型水晶発振器に使用できる
水晶振動子Ｘは、その温度−周波数特性が図６に示すよ
うな温度に対して単調増加する特性を有するものに限ら
れており、このような水晶振動子Ｘの温度補償をする温
度補償回路１の回路定数の一例として、コンデンサ
Ｃ1 、Ｃ2 が３３ｐＦ、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 の
抵抗値が２．３ｋΩ、第２のサーミスタ素子Ｔｈ2 の抵
抗値が８０Ωとして、抵抗Ｒ2 の変化による低温領域の
補償量、抵抗Ｒ1 の変化による高温領域の補償量を測定
すると、図７に示すように低温領域においては、抵抗Ｒ
2 を０．５ｋΩ〜∞で可変させると、抵抗Ｒ2 が∞で最
大の補償量が得られることになる。また、図８に示すよ
うに高温領域においては、抵抗Ｒ1 を０Ω〜３０Ωで可
変させると、抵抗Ｒ1 が０Ωで最大の補償量が得られる
ことになる。
水晶振動子Ｘは、その温度−周波数特性が図６に示すよ
うな温度に対して単調増加する特性を有するものに限ら
れており、このような水晶振動子Ｘの温度補償をする温
度補償回路１の回路定数の一例として、コンデンサ
Ｃ1 、Ｃ2 が３３ｐＦ、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 の
抵抗値が２．３ｋΩ、第２のサーミスタ素子Ｔｈ2 の抵
抗値が８０Ωとして、抵抗Ｒ2 の変化による低温領域の
補償量、抵抗Ｒ1 の変化による高温領域の補償量を測定
すると、図７に示すように低温領域においては、抵抗Ｒ
2 を０．５ｋΩ〜∞で可変させると、抵抗Ｒ2 が∞で最
大の補償量が得られることになる。また、図８に示すよ
うに高温領域においては、抵抗Ｒ1 を０Ω〜３０Ωで可
変させると、抵抗Ｒ1 が０Ωで最大の補償量が得られる
ことになる。
【０００８】実際には、水晶振動子Ｘの温度−周波数特
性に応じて抵抗Ｒ1 が２５Ω、抵抗Ｒ2 が１ｋΩを最も
多用している。
性に応じて抵抗Ｒ1 が２５Ω、抵抗Ｒ2 が１ｋΩを最も
多用している。
【０００９】しかし、上述の水晶発振器の発振出力が、
温度に対して周波数の変化（Δｆ／ｆ）を１．５ｐｍｍ
以内に平坦化を行っても、実際には、図９の線Ａに示す
ように、＋４５℃〜＋６５℃付近で、１．５ｐｐｍから
外れてしまう可能性があり、また、この＋４５℃〜＋６
５℃付近での平坦化を達成するために、抵抗Ｒ2 を３３
Ωとすると、線Ｂに示すように、逆に＋７５℃以上で
１．５ｐｐｍから外れてしまう。
温度に対して周波数の変化（Δｆ／ｆ）を１．５ｐｍｍ
以内に平坦化を行っても、実際には、図９の線Ａに示す
ように、＋４５℃〜＋６５℃付近で、１．５ｐｐｍから
外れてしまう可能性があり、また、この＋４５℃〜＋６
５℃付近での平坦化を達成するために、抵抗Ｒ2 を３３
Ωとすると、線Ｂに示すように、逆に＋７５℃以上で
１．５ｐｐｍから外れてしまう。
【００１０】結局、上述の温度補償型水晶発振器におい
て、常温（２５℃以上）から高温側の領域での平坦化に
おいて、温度補償回路１の高温領域温度補償回路部の回
路定数を最適化して、周波数変動を平坦化するには、極
めて困難であった。
て、常温（２５℃以上）から高温側の領域での平坦化に
おいて、温度補償回路１の高温領域温度補償回路部の回
路定数を最適化して、周波数変動を平坦化するには、極
めて困難であった。
【００１１】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、２５℃以上の高温側の領域
での温度補償による周波数変動を平坦化が容易に達成し
得る温度補償型水晶発振器を提供することにある。
たものであり、その目的は、２５℃以上の高温側の領域
での温度補償による周波数変動を平坦化が容易に達成し
得る温度補償型水晶発振器を提供することにある。
【００１２】
【問題点を解決するための手段】第１の本発明によれ
ば、水晶振動子の一端に、抵抗、コンデンサ、第１のサ
ーミスタ素子を有する高温領域温度補償回路部と抵抗、
コンデンサ、第２のサーミスタ素子を有する低温領域温
度補償回路部とから成る温度補償回路を接続した温度補
償型水晶発振器において、前記高温領域温度補償回路部
の第１サーミスタ素子Ｔｈ1 と直列抵抗Ｒ1 の直列部分
に、第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 を並列的に接続したこ
とを特徴とする温度補償型水晶発振器である。
ば、水晶振動子の一端に、抵抗、コンデンサ、第１のサ
ーミスタ素子を有する高温領域温度補償回路部と抵抗、
コンデンサ、第２のサーミスタ素子を有する低温領域温
度補償回路部とから成る温度補償回路を接続した温度補
償型水晶発振器において、前記高温領域温度補償回路部
の第１サーミスタ素子Ｔｈ1 と直列抵抗Ｒ1 の直列部分
に、第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 を並列的に接続したこ
とを特徴とする温度補償型水晶発振器である。
【００１３】第２の本発明によれば、前記高温領域温度
補償回路部のコンデンサを、負の温度係数のコンデンサ
素子を用いたことを特徴とする温度補償型水晶発振器で
ある。
補償回路部のコンデンサを、負の温度係数のコンデンサ
素子を用いたことを特徴とする温度補償型水晶発振器で
ある。
【００１４】さらに好ましくは、上述の第３のサーミス
タ素子Ｔｈ3 の抵抗値が、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1
の抵抗値の８〜２０倍とすることである。
タ素子Ｔｈ3 の抵抗値が、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1
の抵抗値の８〜２０倍とすることである。
【００１５】
【作用】第１の本発明によれば、抵抗Ｒ1 、コンデンサ
Ｃ1 、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 の構成による高温領
域温度補償回路部の第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 と直列
抵抗Ｒ1 の直列部分に、並列的に第３のサーミスタ素子
Ｔｈ3 を接続することにより、高温領域で、特にその中
でも高い温度領域での補償量を緩和することにより、特
に、第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の特性によって、抵抗
Ｒ1 と第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の抵抗値の合成抵抗
によって、高温領域温度補償回路部の抵抗成分が決定さ
れ、従来のように抵抗Ｒ1 を単独に用いる場合に比較し
て、ある温度領域でその合成抵抗値を低くすることがで
きるので、高温領域全体で簡単に周波数変動を平坦化す
ることができる。
Ｃ1 、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 の構成による高温領
域温度補償回路部の第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 と直列
抵抗Ｒ1 の直列部分に、並列的に第３のサーミスタ素子
Ｔｈ3 を接続することにより、高温領域で、特にその中
でも高い温度領域での補償量を緩和することにより、特
に、第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の特性によって、抵抗
Ｒ1 と第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の抵抗値の合成抵抗
によって、高温領域温度補償回路部の抵抗成分が決定さ
れ、従来のように抵抗Ｒ1 を単独に用いる場合に比較し
て、ある温度領域でその合成抵抗値を低くすることがで
きるので、高温領域全体で簡単に周波数変動を平坦化す
ることができる。
【００１６】これは、特に常温（例えば＋２５℃）〜中
温（例えば＋５０℃）付近では、第３のサーミスタ素子
Ｔｈ3 を接続した効果を働かせず、中温（例えば＋５０
℃）〜高温（例えば８０℃）近辺では、第３のサーミス
タ素子Ｔｈ3 が抵抗Ｒ1 の抵抗値を下げるように働くの
で、高温領域での周波数変動が平坦化できることにな
る。その一例として、中温付近から抵抗Ｒ1 の抵抗を実
質的に下げるようにするためには、第１のサーミスタ素
子Ｔｈ1 の抵抗値よりも８〜２０倍の抵抗値を有する第
３のサーミスタ素子Ｔｈ3 を接続することより達成され
る。
温（例えば＋５０℃）付近では、第３のサーミスタ素子
Ｔｈ3 を接続した効果を働かせず、中温（例えば＋５０
℃）〜高温（例えば８０℃）近辺では、第３のサーミス
タ素子Ｔｈ3 が抵抗Ｒ1 の抵抗値を下げるように働くの
で、高温領域での周波数変動が平坦化できることにな
る。その一例として、中温付近から抵抗Ｒ1 の抵抗を実
質的に下げるようにするためには、第１のサーミスタ素
子Ｔｈ1 の抵抗値よりも８〜２０倍の抵抗値を有する第
３のサーミスタ素子Ｔｈ3 を接続することより達成され
る。
【００１７】さらに、第２の発明では、高温領域温度補
償回路部のコンデンサに負の温度係数のコンデンサを用
いることにより、中温付近の特性を持ち上げることがで
きる。従って、２５℃以上の高温側の温度特性をたとえ
ば±１．０ｐｐｍ以内の平坦にすることができる。
償回路部のコンデンサに負の温度係数のコンデンサを用
いることにより、中温付近の特性を持ち上げることがで
きる。従って、２５℃以上の高温側の温度特性をたとえ
ば±１．０ｐｐｍ以内の平坦にすることができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の温度補償型水晶発振器を図面
に基づいて詳説する。図１は本発明の温度補償型水晶発
振器の回路図である。尚、従来と同一部分は同一符号で
説明する。
に基づいて詳説する。図１は本発明の温度補償型水晶発
振器の回路図である。尚、従来と同一部分は同一符号で
説明する。
【００１９】温度補償型水晶発振器は、図１に示すよう
に、水晶振動子Ｘと、該水晶振動子Ｘの一端に接続する
高温領域温度補償回路部と低温度領域温度補償回路部と
からなる温度補償回路１と、さらに温度補償回路１に接
続するトーテン・ポール型のコルピッツ発振回路２とか
ら構成されていた。
に、水晶振動子Ｘと、該水晶振動子Ｘの一端に接続する
高温領域温度補償回路部と低温度領域温度補償回路部と
からなる温度補償回路１と、さらに温度補償回路１に接
続するトーテン・ポール型のコルピッツ発振回路２とか
ら構成されていた。
【００２０】水晶振動子Ｘは、厚みすべり振動モードを
有する振動子であり、その一端が温度補償回路１と接続
され、また、その他端には、コンデンサＣ3 、Ｃ4 が接
続されいる。
有する振動子であり、その一端が温度補償回路１と接続
され、また、その他端には、コンデンサＣ3 、Ｃ4 が接
続されいる。
【００２１】温度補償回路１を構成する高温領域温度補
償回路部は、コンデンサＣ1 に並列に接続された第１の
サーミスタ素子Ｔｈ1 、抵抗Ｒ1 さらに、コンデンサＣ
1 に並列的に接続された第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 か
らなり、低温領域温度補償回路部は、コンデンサＣ2 、
第２のサーミスタ素子Ｔｈ2 、抵抗Ｒ2 が夫々並列的に
接続されて構成されている。
償回路部は、コンデンサＣ1 に並列に接続された第１の
サーミスタ素子Ｔｈ1 、抵抗Ｒ1 さらに、コンデンサＣ
1 に並列的に接続された第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 か
らなり、低温領域温度補償回路部は、コンデンサＣ2 、
第２のサーミスタ素子Ｔｈ2 、抵抗Ｒ2 が夫々並列的に
接続されて構成されている。
【００２２】実際には、低温領域、例えば−３０℃〜＋
２５℃においては、高温領域温度補償回路部の第１のサ
ーミスタ素子Ｔｈ1 及び第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の
抵抗値が１００ｋΩとなるために、コンデンサＣ1 、Ｃ
2 とともに作用して、補償動作を行うものである。
２５℃においては、高温領域温度補償回路部の第１のサ
ーミスタ素子Ｔｈ1 及び第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の
抵抗値が１００ｋΩとなるために、コンデンサＣ1 、Ｃ
2 とともに作用して、補償動作を行うものである。
【００２３】また、高温領域、例えば＋２５℃〜＋８０
℃においては、低温領域温度補償回路部の第２のサーミ
スタ素子Ｔｈ2 の抵抗値が略０Ωとなるために、コンデ
ンサＣ1 、Ｃ2 、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 、第３の
サーミスタ素子Ｔｈ3 、抵抗Ｒ1 が作用して補償動作を
行うものである。
℃においては、低温領域温度補償回路部の第２のサーミ
スタ素子Ｔｈ2 の抵抗値が略０Ωとなるために、コンデ
ンサＣ1 、Ｃ2 、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 、第３の
サーミスタ素子Ｔｈ3 、抵抗Ｒ1 が作用して補償動作を
行うものである。
【００２４】コルピッツ発振回路２は、主に発振用トラ
ンジスタＴ1 とバッフア用トランジスタＴ2 とから成っ
ている。
ンジスタＴ1 とバッフア用トランジスタＴ2 とから成っ
ている。
【００２５】即ち、高温領域温度補償回路部は、第１の
サーミスタ素子Ｔｈ1 と抵抗Ｒ1 の直列回路に対して、
コンデンサＣ1 及び第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 が夫々
並列的に接続されている。
サーミスタ素子Ｔｈ1 と抵抗Ｒ1 の直列回路に対して、
コンデンサＣ1 及び第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 が夫々
並列的に接続されている。
【００２６】ここで、重要なことは、高温領域温度補償
回路部において、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 の抵抗成
分ＲTH1 と抵抗Ｒ1 との直列抵抗成分Ｒｓと、第３のサ
ーミスタ素子Ｔｈ3 の抵抗成分ＲTH3 とが、並列抵抗成
分として合成されることである。
回路部において、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 の抵抗成
分ＲTH1 と抵抗Ｒ1 との直列抵抗成分Ｒｓと、第３のサ
ーミスタ素子Ｔｈ3 の抵抗成分ＲTH3 とが、並列抵抗成
分として合成されることである。
【００２７】したがって、第３のサーミスタ素子Ｔｈ3
がある温度領域で抵抗成分が著しく大きければ、実質的
に直列抵抗成分Ｒｓのみで温度補償動作することにな
り、さらに、ある温度領域で第３のサーミスタ素子Ｔｈ
3 が抵抗成分ＲTH3 を有する場合、その全体の合成抵抗
は、Ｒｓ＋ＲTH3 ／Ｒｓ×ＲTH3 となり、先の温度領域
の補償動作に比較して、補償感度が鈍くなることがあ
る。
がある温度領域で抵抗成分が著しく大きければ、実質的
に直列抵抗成分Ｒｓのみで温度補償動作することにな
り、さらに、ある温度領域で第３のサーミスタ素子Ｔｈ
3 が抵抗成分ＲTH3 を有する場合、その全体の合成抵抗
は、Ｒｓ＋ＲTH3 ／Ｒｓ×ＲTH3 となり、先の温度領域
の補償動作に比較して、補償感度が鈍くなることがあ
る。
【００２８】このように、第３のサーミスタ素子Ｔｈ3
の特性を最適に設定することにより、第３のサーミスタ
素子Ｔｈ3 によって決定される温度特性で、補償量を従
来に比較して、周波数変動の少ない安定した発振を可能
にすることができる。
の特性を最適に設定することにより、第３のサーミスタ
素子Ｔｈ3 によって決定される温度特性で、補償量を従
来に比較して、周波数変動の少ない安定した発振を可能
にすることができる。
【００２９】その一例として、例えば、図９の線Ｂで示
した特性が得られるように、第１のサーミスタ素子Ｔｈ
1 を２．３ＫΩ、コンデンサＣ1 を３３ｐＦ、抵抗Ｒ1
を３３Ωに設定し、周波数変動が例えば１．５ｐｐｍを
越える約＋７０℃以上で温度補償の動作を鈍くするよう
に、第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 を設定すれば、高温領
域全体に渡って平坦化された周波数特性が得られること
になる。
した特性が得られるように、第１のサーミスタ素子Ｔｈ
1 を２．３ＫΩ、コンデンサＣ1 を３３ｐＦ、抵抗Ｒ1
を３３Ωに設定し、周波数変動が例えば１．５ｐｐｍを
越える約＋７０℃以上で温度補償の動作を鈍くするよう
に、第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 を設定すれば、高温領
域全体に渡って平坦化された周波数特性が得られること
になる。
【００３０】本発明者は上述の最適値を求めるために、
第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の抵抗成分ＲTH3 を夫々変
化させて、その周波数特性を測定した。その結果が図２
である。尚、図２の特性を得るために、低温領域温度補
償回路のコンデンサＣ2 を３３ｐＦ、第２のサーミスタ
素子Ｔｈ2 の抵抗値を８０Ω、抵抗Ｒ2 を１ｋΩとし
た。
第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の抵抗成分ＲTH3 を夫々変
化させて、その周波数特性を測定した。その結果が図２
である。尚、図２の特性を得るために、低温領域温度補
償回路のコンデンサＣ2 を３３ｐＦ、第２のサーミスタ
素子Ｔｈ2 の抵抗値を８０Ω、抵抗Ｒ2 を１ｋΩとし
た。
【００３１】図２の線Ｃは第３のサーミスタ素子Ｔｈ3
を接続しない状態、即ち、従来の温度補償回路１の特性
である。実線Ｃでは、＋７５℃付近で周波数変動（Δｆ
／ｆ）が１．５ｐｐｍを越えてしまう。
を接続しない状態、即ち、従来の温度補償回路１の特性
である。実線Ｃでは、＋７５℃付近で周波数変動（Δｆ
／ｆ）が１．５ｐｐｍを越えてしまう。
【００３２】これに対して、線Ｄは、抵抗成分ＲTH3 が
５０ＫΩの第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 をコンデンサＣ
1 に並列的に接続した場合である。線Ｄは、＋８０℃付
近で周波数変動が１．５ｐｐｍを越えてしまうものの、
実際の使用温度範囲を考慮すると実用に適した温度補償
型水晶発振器となる。
５０ＫΩの第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 をコンデンサＣ
1 に並列的に接続した場合である。線Ｄは、＋８０℃付
近で周波数変動が１．５ｐｐｍを越えてしまうものの、
実際の使用温度範囲を考慮すると実用に適した温度補償
型水晶発振器となる。
【００３３】さらに、線Ｅは、抵抗成分ＲTH3 が４０Ｋ
Ωの第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 をコンデンサＣ1 に並
列的に接続した場合である。線Ｅは、高温領域（＋２５
〜＋８５℃）の全ての範囲で周波数変動が１．５ｐｐｍ
以内となり、優れた温度補償型水晶発振器となる。
Ωの第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 をコンデンサＣ1 に並
列的に接続した場合である。線Ｅは、高温領域（＋２５
〜＋８５℃）の全ての範囲で周波数変動が１．５ｐｐｍ
以内となり、優れた温度補償型水晶発振器となる。
【００３４】さらに、線Ｆは、抵抗成分ＲTH3 が２０Ｋ
Ωの第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 をコンデンサＣ1 に並
列的に接続した場合である。線Ｆは、上述の実線Ｅ同
様、高温領域（＋２５〜＋８５℃）の全ての範囲で周波
数変動が１．５ｐｐｍ以内となり、優れた温度補償型水
晶発振器となる。
Ωの第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 をコンデンサＣ1 に並
列的に接続した場合である。線Ｆは、上述の実線Ｅ同
様、高温領域（＋２５〜＋８５℃）の全ての範囲で周波
数変動が１．５ｐｐｍ以内となり、優れた温度補償型水
晶発振器となる。
【００３５】さらに、線Ｇは、抵抗成分ＲTH3 が１０Ｋ
Ωの第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 をコンデンサＣ1 に並
列的に接続した場合である。線Ｆのように約＋５０℃以
上から高温補償の動作を作用しすぎ、約＋６０℃以上で
周波数変動が１．５ｐｐｍから外れることになり、高温
領域で適性な温度補償が達成できる温度補償型水晶発振
器ができない。
Ωの第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 をコンデンサＣ1 に並
列的に接続した場合である。線Ｆのように約＋５０℃以
上から高温補償の動作を作用しすぎ、約＋６０℃以上で
周波数変動が１．５ｐｐｍから外れることになり、高温
領域で適性な温度補償が達成できる温度補償型水晶発振
器ができない。
【００３６】以上のように、第３のサーミスタ素子Ｔｈ
3 の抵抗成分を最適化することにより、従来の高温領域
の補償動作によって、周波数変化を±１．５ｐｐｍ以内
にでき、結局、低温領域から高温領域までの広い温度範
囲で、水晶振動子の温度特性に起因する発振器の発振周
波数を、例えば１．５ｐｐｍ以内という極めて安定した
温度補償型水晶発振器を達成することができる。
3 の抵抗成分を最適化することにより、従来の高温領域
の補償動作によって、周波数変化を±１．５ｐｐｍ以内
にでき、結局、低温領域から高温領域までの広い温度範
囲で、水晶振動子の温度特性に起因する発振器の発振周
波数を、例えば１．５ｐｐｍ以内という極めて安定した
温度補償型水晶発振器を達成することができる。
【００３７】尚、前記第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の抵
抗成分ＲTH3 として、２０ｋΩ〜４０ｋΩの範囲に設定
することにより、周波数変動の少ない安定した温度補償
型水晶発振器を達成しているが、実際には、第３のサー
ミスタ素子Ｔｈ3 の抵抗成分ＲTH3 は、第１のサーミス
タ素子Ｔｈ1 の抵抗成分との相関によって決定される
が、その相関は、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 の抵抗成
分に対して、その８〜２０倍の抵抗成分ＲTH3 となるよ
う第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 を選択することにより、
上述の効果を充分を発揮させることができる。
抗成分ＲTH3 として、２０ｋΩ〜４０ｋΩの範囲に設定
することにより、周波数変動の少ない安定した温度補償
型水晶発振器を達成しているが、実際には、第３のサー
ミスタ素子Ｔｈ3 の抵抗成分ＲTH3 は、第１のサーミス
タ素子Ｔｈ1 の抵抗成分との相関によって決定される
が、その相関は、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 の抵抗成
分に対して、その８〜２０倍の抵抗成分ＲTH3 となるよ
う第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 を選択することにより、
上述の効果を充分を発揮させることができる。
【００３８】以上のように、第３のサーミスタ素子Ｔｈ
3 を用いることにより、温度特性を、高温領域の範囲に
おいて、容易に±１．５ｐｐｍ以内に平坦化することが
できる。しかし、第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の付加に
よる特性の変化の起点温度である例えば、＋５０、＋６
０℃付近がマイナス側に偏っており、工程の管理の差異
によって−１．５ｐｐｍの範囲を越えてしまう場合が考
えられる。
3 を用いることにより、温度特性を、高温領域の範囲に
おいて、容易に±１．５ｐｐｍ以内に平坦化することが
できる。しかし、第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の付加に
よる特性の変化の起点温度である例えば、＋５０、＋６
０℃付近がマイナス側に偏っており、工程の管理の差異
によって−１．５ｐｐｍの範囲を越えてしまう場合が考
えられる。
【００３９】このような時には、高温領域温度補償回路
部のコンデンサＣ1 に負の温度係数例えばＥＩＡ規格の
ＴＨ、ＵＪのコンデンサ素子を用いることが重要であ
る。
部のコンデンサＣ1 に負の温度係数例えばＥＩＡ規格の
ＴＨ、ＵＪのコンデンサ素子を用いることが重要であ
る。
【００４０】図３は、抵抗成分ＲTH3 として４０ｋΩの
第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 を用いて、コンデンサＣ1
を種々変化させた周波数温度特性を示す。
第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 を用いて、コンデンサＣ1
を種々変化させた周波数温度特性を示す。
【００４１】線Ｅは、図２の線Ｅと同等であり、コンデ
ンサＣ1 として、ＣＨ特性（温度係数が０）、抵抗Ｒ1
として３３Ωに設定した場合の特性である。
ンサＣ1 として、ＣＨ特性（温度係数が０）、抵抗Ｒ1
として３３Ωに設定した場合の特性である。
【００４２】線ＨはコンデンサＣ1 として、ＵＪ特性
（温度係数が−７５０ｐｐｍ／℃）、抵抗Ｒ1 として３
３Ωに設定した場合の特性であり、線ＩはコンデンサＣ
1 として、ＵＪ特性、抵抗Ｒ1 として２５Ωに設定した
場合の特性であり、線ＪはコンデンサＣ1 として、ＵＪ
特性、抵抗Ｒ1 として２０Ωに設定した場合の特性であ
り、線ＫはコンデンサＣ1 として、ＵＪ特性、抵抗Ｒ1
として１５Ωに設定した場合の特性である。
（温度係数が−７５０ｐｐｍ／℃）、抵抗Ｒ1 として３
３Ωに設定した場合の特性であり、線ＩはコンデンサＣ
1 として、ＵＪ特性、抵抗Ｒ1 として２５Ωに設定した
場合の特性であり、線ＪはコンデンサＣ1 として、ＵＪ
特性、抵抗Ｒ1 として２０Ωに設定した場合の特性であ
り、線ＫはコンデンサＣ1 として、ＵＪ特性、抵抗Ｒ1
として１５Ωに設定した場合の特性である。
【００４３】上述の図３において、線Ｅは、中温域（＋
５０〜＋６０℃）が約−１．０ｐｐｍ偏る。線Ｈでは、
コンデンサＣ1 をＵＪ特性のコンデンサに変更しただけ
であるが、ＵＪ特性の効果により温度特性が左回転が生
じ、中温域が著しく改善される。しかし、このままでは
高温域（＋８０℃）が逆にプラス側に偏りすぎてしま
う。これを防止するために、線Ｉ〜Ｋのように、抵抗Ｒ
1 を小さくして、負の温度係数のコンデンサＣ2 の作用
を抑えることにより、高温域（＋８０℃）のプラス側の
偏りを抑えることができる。尚、線Ｋのように、抵抗Ｒ
1 を小さく設計し過ぎると、高温域（＋８０℃）でマイ
ナス側に偏りすぎる。
５０〜＋６０℃）が約−１．０ｐｐｍ偏る。線Ｈでは、
コンデンサＣ1 をＵＪ特性のコンデンサに変更しただけ
であるが、ＵＪ特性の効果により温度特性が左回転が生
じ、中温域が著しく改善される。しかし、このままでは
高温域（＋８０℃）が逆にプラス側に偏りすぎてしま
う。これを防止するために、線Ｉ〜Ｋのように、抵抗Ｒ
1 を小さくして、負の温度係数のコンデンサＣ2 の作用
を抑えることにより、高温域（＋８０℃）のプラス側の
偏りを抑えることができる。尚、線Ｋのように、抵抗Ｒ
1 を小さく設計し過ぎると、高温域（＋８０℃）でマイ
ナス側に偏りすぎる。
【００４４】このため、負の温度係数のコンデンサＣ1
と第１、第３のサーミスタ素子ＴＨ1 、ＴＨ3 、抵抗3
の抵抗成分を調整すれば、周波数温度特性を＋２５℃以
上の高温域において、例えば±１．０ｐｐｍ以内に収束
させ、殆ど平坦化した特性が得られる。
と第１、第３のサーミスタ素子ＴＨ1 、ＴＨ3 、抵抗3
の抵抗成分を調整すれば、周波数温度特性を＋２５℃以
上の高温域において、例えば±１．０ｐｐｍ以内に収束
させ、殆ど平坦化した特性が得られる。
【００４５】尚、コンデンサＣ1 に用いる負の温度係数
のコンデンサ素子として、例えば、ＵＪ特性（−７５０
ｐｐｍ／℃）以外に、ＴＨ特性（−４５０ｐｐｍ／
℃）、ＶＫ特性（−１０００ｐｐｍ／℃）、ＸＬ特性
（−２２００ｐｐｍ／℃）などを用いることができる。
のコンデンサ素子として、例えば、ＵＪ特性（−７５０
ｐｐｍ／℃）以外に、ＴＨ特性（−４５０ｐｐｍ／
℃）、ＶＫ特性（−１０００ｐｐｍ／℃）、ＸＬ特性
（−２２００ｐｐｍ／℃）などを用いることができる。
【００４６】図４は、本発明の他の実施例を示す温度補
償回路図である。図４に示す回路において、第３のサー
ミスタ素子Ｔｈ3 が高温領域温度補償回路の第１サーミ
スタ素子Ｔｈ1 、抵抗Ｒ1 及び低温領域温度補償回路の
第２のサーミスタ素子Ｔｈ2の直列回路に対して、第３
のサーミスタ素子Ｔｈ3 が並列てきに接続されている。
償回路図である。図４に示す回路において、第３のサー
ミスタ素子Ｔｈ3 が高温領域温度補償回路の第１サーミ
スタ素子Ｔｈ1 、抵抗Ｒ1 及び低温領域温度補償回路の
第２のサーミスタ素子Ｔｈ2の直列回路に対して、第３
のサーミスタ素子Ｔｈ3 が並列てきに接続されている。
【００４７】上述の回路においては、第３のサーミスタ
素子Ｔｈ3 は高温領域になって初めて動作するものであ
り、この時には、図７に示すように既に低温領域温度補
償回路の第２のサーミスタ素子Ｔｈ2 がほとんど数Ωに
なっているので、低温領域温度補償回路の第２のサーミ
スタ素子Ｔｈ2 と抵抗Ｒ2 の並列回路は短絡状態と実質
的に同一となるために、動作としては、図１に示す温度
補償回路１と実質的に同一となる。
素子Ｔｈ3 は高温領域になって初めて動作するものであ
り、この時には、図７に示すように既に低温領域温度補
償回路の第２のサーミスタ素子Ｔｈ2 がほとんど数Ωに
なっているので、低温領域温度補償回路の第２のサーミ
スタ素子Ｔｈ2 と抵抗Ｒ2 の並列回路は短絡状態と実質
的に同一となるために、動作としては、図１に示す温度
補償回路１と実質的に同一となる。
【００４８】
【発明の効果】以上のように、第１の本発明によれば、
第３のサーミスタ素子を高温領域温度補償回路と第１の
サーミスタ素子及び抵抗の直列回路に対して、並列的に
接続されているため、高温領域での温度特性を任意に平
坦化が可能となる。実際には、第３のサーミスタ素子の
抵抗値を第１のサーミスタ素子の抵抗値に対して８〜２
０倍に設定することにより、従来、高温領域の特に高温
部分での変動を所定変動範囲内にすることができ、安定
した温度−周波数特性の温度補償型水晶発振器となる。
第３のサーミスタ素子を高温領域温度補償回路と第１の
サーミスタ素子及び抵抗の直列回路に対して、並列的に
接続されているため、高温領域での温度特性を任意に平
坦化が可能となる。実際には、第３のサーミスタ素子の
抵抗値を第１のサーミスタ素子の抵抗値に対して８〜２
０倍に設定することにより、従来、高温領域の特に高温
部分での変動を所定変動範囲内にすることができ、安定
した温度−周波数特性の温度補償型水晶発振器となる。
【００４９】さらに第２の発明によれば、中温度領域で
の温度−周波数特性のマイナス側の偏りを防止できる。
の温度−周波数特性のマイナス側の偏りを防止できる。
【００５０】結局、第１の発明及び第２の発明を用いれ
ば、常温〜高温領域の全ての範囲において、周波数温度
特性が殆ど平坦化された温度補償型水晶発振器が得られ
る。
ば、常温〜高温領域の全ての範囲において、周波数温度
特性が殆ど平坦化された温度補償型水晶発振器が得られ
る。
【００５１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の温度補償型水晶発振器の回路図であ
る。
る。
【図２】第３のサーミスタ素子の抵抗値による温度−周
波数特性の変化を示す特性図である。
波数特性の変化を示す特性図である。
【図３】第１のコンデンサの温度係数による温度−周波
数特性の変化を示す特性図である。
数特性の変化を示す特性図である。
【図４】本発明の他の実施例の温度補償回路の回路図で
ある。
ある。
【図５】従来の温度補償型水晶発振器の回路図である。
【図６】温度補償型水晶発振器に使用される水晶振動子
の温度−周波数特性を示す特性図である。
の温度−周波数特性を示す特性図である。
【図７】低温領域温度補償回路部分の抵抗の変化による
温度補償量を示す特性図である。
温度補償量を示す特性図である。
【図８】高温領域温度補償回路部分の抵抗の変化による
温度補償量を示す特性図である。
温度補償量を示す特性図である。
【図９】従来の温度補償型水晶発振器の温度−周波数特
性を示す特性図である。
性を示す特性図である。
１・・・・・温度補償回路 ２・・・・・コルピッツ発振回路 Ｘ・・・・・水晶振動子 Ｔｈ1 ・・・高温領域温度補償回路の第１のサーミスタ
素子 Ｒ1 ・・・・高温領域温度補償回路の抵抗 Ｃ1 ・・・・高温領域温度補償回路のコンデンサ Ｔｈ2 ・・・低温領域温度補償回路の第２のサーミスタ
素子 Ｒ2 ・・・・低温領域温度補償回路の抵抗 Ｃ2 ・・・・低温領域温度補償回路のコンデンサ Ｔｈ3 ・・・第３のサーミスタ素子
素子 Ｒ1 ・・・・高温領域温度補償回路の抵抗 Ｃ1 ・・・・高温領域温度補償回路のコンデンサ Ｔｈ2 ・・・低温領域温度補償回路の第２のサーミスタ
素子 Ｒ2 ・・・・低温領域温度補償回路の抵抗 Ｃ2 ・・・・低温領域温度補償回路のコンデンサ Ｔｈ3 ・・・第３のサーミスタ素子
Claims (3)
- 【請求項１】 水晶振動子の一端に、抵抗、コンデン
サ、第１のサーミスタ素子を有する高温領域温度補償回
路部と抵抗、コンデンサ、第２のサーミスタ素子を有す
る低温領域温度補償回路部とから成る温度補償回路を接
続した温度補償型水晶発振器において、前記高温領域温
度補償回路部の第１サーミスタ素子Ｔｈ1と直列抵抗Ｒ
1 の直列部分に、第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 を並列的
に接続したことを特徴とする温度補償型水晶発振器。 - 【請求項２】 前記高温領域温度補償回路部のコンデン
サを、負の温度係数のコンデンサ素子を用いたことを特
徴とする請求項１記載の温度補償型水晶発振器。 - 【請求項３】 前記第３のサーミスタ素子Ｔｈ3 の抵抗
値が、第１のサーミスタ素子Ｔｈ1 の抵抗値の８〜２０
倍とすることを特徴とする請求項１及び２記載の温度補
償型水晶発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16887992A JP2784118B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-06-26 | 温度補償型水晶発振器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4353192 | 1992-02-28 | ||
| JP4-43531 | 1992-02-28 | ||
| JP16887992A JP2784118B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-06-26 | 温度補償型水晶発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05304417A JPH05304417A (ja) | 1993-11-16 |
| JP2784118B2 true JP2784118B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=26383318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16887992A Expired - Fee Related JP2784118B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-06-26 | 温度補償型水晶発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2784118B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639116B2 (en) | 2002-03-15 | 2003-10-28 | Millken & Company | Simplified methods of making 1,3-cyclohexadiene |
| JP2004146866A (ja) | 2002-10-21 | 2004-05-20 | Denso Corp | 発振回路 |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP16887992A patent/JP2784118B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05304417A (ja) | 1993-11-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |