JP2939559B2 - デジタル温度補償発振器の初期化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する分野） 本発明はデジタルコード化した温度情報を基にして温
度変化による発振周波数の変動を補償するようにしたデ
ジタル温度補償発振器に関し、特に、分周比の設定、電
圧レギュレータのトリミング・コードの設定等、回路の
内部状態の初期設定をあらかじめROMに書き込んでお
き、電源を立ち上げる毎にROMからコードを読み取り、
その容量に従って初期設定を行うようにしたデジタル温
度補償発振器に関する。

（従来技術） 温度変化による発振器の発振周波数の変動を抑えて常
に安定した出力を得るための手段として、周囲温度情報
をデジタル信号化する手段と、温度の各値に対応して出
力すべき補償制御電圧コードを記憶したメモリ装置とを
備え、該メモリ装置から読出した補償制御電圧コードに
基づいて電圧制御発振器に供給する制御電圧を作出する
ように構成したデジタル温度補償発振器がある。このデ
ジタル温度補償発振器は正確さ及び量産適応性の点など
から高い評価を得ている。

第２図は従来のデジタル温度補償発振器の一構成例と
その制御例を説明するブロック図である。

なお、電圧制御型発振器としては、一般に水晶発振器
を用いたもの（VCXO）が使用されているので、以下、VC
XOを用いたものについて説明するが、本発明はこの例に
限定される必要はない。

同図において符号１は温度の変化に対応して発振周波
数が敏感に変化する温度センサとしての発振器であり、
この温度センサは例えば常温（25℃）で40KHz、摂氏１
度あたり20ppm（1ppmは百万分の一）の割合で発振周波
数が変化するものである。

このセンサ発振器１の出力は分周器２により低周期の
パルス波形とされて、周波数カウンタ３のゲート回路を
制御する。

また、この周波数カウンタ３には補償の対象となる電
圧制御水晶発振器（VCXO）４の出力を第２の分数器５に
よって分周して入力されており、前記ゲート回路を通過
するVCXO4の分周信号のパルス数を計数する。

温度センサ発振器１の出力周波数は温度により変化す
るため、周波数カウンタ３において計測されるVCXO4か
らの信号パルス数が温度により変化してこのパルス数が
その時の温度を表す情報として抽出される。

この周波数カウンタ３で計数した結果を次のアドレス
レジスタ６において所定ビットのデジタル信号に変換し
てこれをアドレス信号とし、ROM7にはこのアドレス信号
をアドレスとして夫々の温度に対応して出力すべき補償
電圧コードを表すデジタル信号が記憶されている。

ROM7にアドレス信号が入力されると、各々のアドレス
に記憶されたデジタル信号が出力されD/Aコンバータ８
によって直流電圧に変換され、前記VCXO4の制御電圧と
なる。

この例においてはVCXO4の出力周波数をセンサ発振器
１の出力パルスによって計数することによって温度情報
を得る場合を示したが、両者の発振周波数或は夫々の分
周比を変更することによって周波数カウンタ３にて計数
する場合のゲート制御信号と基準パルスとの関係を、上
記例と逆にしたものも実用化されている。

ところで、このようなデジタル温度補償発振器におい
ては、上記ブロックのうち少なくともDAコンバータ８と
VCXO4とに対して供給する電源としては安定性の極めて
高いものが要求され、これが不安定では発振出力周波数
の安定度が低下する。

このようなところから従来から第２図に示すように電
圧レギュレータ９を設け、この出力をDAコンバータ８と
VCXO4に供給するようにしているが、電圧レギュレータ
９の電圧は夫々の発振器の回路素子の特性のバラツキに
対応して都度設定する必要がある。一般にこの設定は外
部から例えば４ビット程度のデジタル信号にて行なうた
め、最低４本の入出力端子が必要とされている。

更に、周波数カウンタ３は例えば８ビットの出力をも
つ２進カウンタであり温度センサの出力がLowのときの
みカウント動作を行い、ROM7は補償すべきVCXO4の各温
度範囲における制御電圧と温度とを一対一に対応させた
テーブルを記憶している。

今、例えばこの装置の補償温度範囲を−30℃から＋80
℃までの110℃とするとともに、温度センサの出力周波
数が20ppm/℃の割合で規則的に変化するものとし、常温
25℃において20Hzとすると、Lowレベルのパルス幅は25
℃において25msecであり、110℃の間におけるパルスの
変化幅は2200ppm、55μsecとなる。この55μsecのLowレ
ベルのパルスの変化幅から温度情報を検出し、これを８
ビットの符号に変換している。

従って、−30℃から＋80℃までの110℃の温度補償範
囲における温度情報コードの分解能を向上させるために
は256通りの８ビットの符号を前記パルスの変化幅（55
μsec）に割当てればよい。換言すれば、55μsecの1/25
6の周期を有する基準パルスでカウントを行なうのが好
ましい。しかしながら基準パルスはVCXO4の出力を分周
することによって生成しているため、基準パルスの周期
を任意に変化させることは困難である。例えばVCXO2の
出力周波数として12.8MHzが用いられる場合、基準パル
スとしては256以下で最もこの値に近い値、即ちこれを1
/3に分周した4.27MHz（周期は0.234μsec）が用いら
れ、基準パルスの周期は55μsecの1/235となる。この場
合、256通りある温度コードのうちで使用されるのは235
通りである。

温度コードが８ビットの場合、理想的には256に対し
て内輪でしかも最大の最も近いパルス数でカウントとす
ることが好ましい。

しかし分周比を1/3に設定した場合、256（８ビットに
て表される数）の内輪でこの数に最も近い数である235
通りの温度ステップとしたが、この数は発振器の補償す
べき温度範囲が変わると、夫々の要求に対して温度ステ
ップを変更しなければならない。

このような温度ステップの変更設定は分周器に外部か
ら例えば３ビット程度のデジタル信号の分周比コードに
より分周比を1/1、1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8
のいずれかに設定することにより行なう。この場合も最
低３本の入出力端子が必要である。

このために入出力端子が３以上必要となり、各端子の
電位を高レベル（Ｈ）又は低レベル（Ｌ）に固定するこ
とにより設定している。

このように従来のデジタル温度補償発振器では各ブロ
ックの初期化設定のための入出力端子を、上記例の場合
最低７本を必要とするが、小型化のためにIC化する場
合、端子数の増加の原因となるため小型化に対して一定
の制限を与える要因となっている。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、初
期設定のための入出力端子数を大幅に削減し、IC化する
場合における小型化を可能にしたデジタル温度補償発振
器の初期化方法を提供することを目的としている。

（発明の概要） 上記目的を達成するために、本発明のデジタル温度補
償発振器の初期化方法は、温度により発振周波数が変化
する温度センサ発振器と、電圧により発振周波数を制御
する電圧制御発振器と、これら２つの発振器のいずれか
一方の出力により制御されたゲート回路によって他方の
発振器出力周波数を計数する周波数計数回路とを備え、
この計数結果に基いて前記電圧制御発振器に供給する制
御電圧を作出するデジタル温度補償発振器において、前
記温度センサ発振器及び／または電圧制御発振器出力の
分周比の設定値或いは電圧レギュレータのトリミングコ
ード等回路の設定値の初期状態を記憶した１つのメモリ
を具え、電源投入時に、該メモリの内容を順次出力さ
せ、一方の設定値はラッチ回路を介して分周器に出力
し．他方の設定値はラッチ回路を介して電圧レギュレー
タに出力するパワーオンクリアシーケンサによって、前
記分周比或いは電圧レギュレータの初期設定を行うよう
にしたことを特徴としている。

（実施例） 以下、図面によって本発明の実施例について詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例を示したブロック図であ
り、第２図と同一部分は同一の符号で表し同一部分の動
作については説明を省略する。

第１図において符号10は第２図に示したデジタル温補
償発振器を示し、１は温度センサ発振器、２は分周器、
３は周波数カウンタで、電圧制御発振器VCXO4の出力を
第２の分周器５にて分周して周波数カウンタ３に入力
し、この周波数カウンタ３において、２つの分周器から
の信号により温度情報としての周波数を計測してアドレ
スレジスタ６で例えば８ビットのデジタル信号としこれ
をアドレスとして必要なデータが書込まれたROM7を制御
する。

ROM7からはアドレス信号に対応してVCXO4に出力すべ
き制御電圧を表す補償コードを出力し、これをD/Aコン
バータ８によって直流電圧に変換してVCXO4の制御電圧
とする。

また電圧レギュレータ９はD/Aコンバータ８とVCXO4に
供給する電圧を安定化するものである。以上のブロック
の機能は第２図と同じである。

本発明では以上の構成の他に、第２の分周器５を制御
する分周比（1/1、1/2、1/3、・・・1/8のうちの一つを
設定できる）設定信号を保持する第１のラッチ回路11
と、電圧レギュレータ９に入力すべきトリミング信号を
保持する第２のラッチ回路12と、これら２つのラッチ回
路に保持させる分周比コード及びトリミングコードを記
憶した第２のROM13と、この第２のROM13から必要な分周
比コードとトリミングコードを読み出し、夫々をラッチ
回路11、12に保持させるシーケンスを作出するパワーオ
ンクリアシーケンス14とを備えている点が特徴的であ
る。

このような構成のデジタル温度補償発振器はあらたに
付加したブロック以外の動作は第２図と同様であるので
説明を省略する。

この回路では、第２のROM13には、その発振回数にお
いて分周器５と電圧レギュレータ９に入力すべきコード
（分周器５では３ビット、電圧レギュレータ９では４ビ
ット）があらかじめ入力されており、この内容は電源が
切れても消滅しない。２つのラッチ回路12と13は電源が
切れれば保持内容が消えてしまうので、パワーオンクリ
アシーケンサ14では、電源がオンされる毎にROM13から
必要なデジタル信号をラッチ回路に対して出力し、夫々
を保持して、これを分周器５と電圧レギュレータ９に出
力する。

このような動作によりデジタル温度補償発振器として
機能することになるが、この回路に必要なデータを入力
する初期化においては第２のROM13に対してのみ外部か
ら書込み信号（オブジェクトコード）を入力すればよい
から、ROM13への書き込み信号を直列（シリアル）に行
なうようにしておけば、外部に対する必要な入出力端子
は大幅に少数となる。

即ち、パワーオンクリアシーケンサ11からラッチ回路
８と９に対して出力する端子数は夫々一本、ROM10から
ラッチ回路８への端子数と、ラッチ回路８から分周期３
に対する各出力端子数は夫々３本、ROM10からラッチ回
路９への端子数と、ラッチ回路９から電圧レギュレータ
７への端子数は夫々４本となる。

従って、全体をIC化する場合、全体の端子数を少なく
することができるから、ICを小型化することが容易とな
る。

以上説明した手段は分周器と電圧電圧レギュレータの
設定コードに限らず、初期設定を必要とするものについ
て広く適用可能であること明らかであり、本発明の適用
範囲は極めて広い。

（発明の効果） 本発明は以上のように、デジタル温度補償発振器の内
部データ書き込みを必要とする部分にROMを介在させ、
必要なデータをこのROMにメモリしておき、電源をONす
る毎にROMからデータを出力するようにしたので、デー
タを書込む際に必要とする端子数を大幅に削減し、IC化
の場合に容易に小型化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
従来のデジタル温度補償発振器を示すブロック図であ
る。 符号１……温度センサ発振器、２、５……分周器、３…
…周波数カウンタ、４……VCXO、６……アドレスレジス
タ、７、13……ROM、８……D/Aコンバータ、10……デジ
タル温度補償発振器、11、12……ラッチ回路、14……パ
ワーオンクリアシーケンス

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】温度により発振周波数が変化する温度セン
   サ発振器と、電圧により発振周波数を制御する電圧制御
   発振器と、これら２つの発振器のいずれか一方の出力に
   より制御されたゲート回路によって他方の発振器出力周
   波数を計数する周波数計数回路とを備え、この計数結果
   に基いて前記電圧制御発振器に供給する制御電圧を作出
   するデジタル温度補償発振器において、 前記温度センサ発振器及び／または電圧制御発振器出力
   の分周比の設定値或いは電圧レギュレータのトリミング
   コード等回路の設定値の初期状態を記憶した１つのメモ
   リを具え、電源投入時に、該メモリの内容を順次出力さ
   せ、一方の設定値はラッチ回路を介して分周器に出力
   し．他方の設定値はラッチ回路を介して電圧レギュレー
   タに出力するパワーオンクリアシーケンサによって、前
   記分周比或いは電圧レギュレータの初期設定を行うよう
   にしたことを特徴とするデジタル温度補償発振器の初期
   化方法。