JP3005897B2 - 水晶発振器の温度補償用電圧発生回路 - Google Patents
水晶発振器の温度補償用電圧発生回路Info
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Description
補償回路は構成が複雑で調整が困難である。本発明は3
個以上の感温素子を用いる場合でも同一定格の感温素子
を用いることが出来ること、回路も同一構成の回路を複
数段用いることにより単純化されており、目的とする特
性の曲率に併せて段数を設定すれば良い。これらの特徴
により、回路定数の決定は計算機による自動設計に適し
ている。また、増幅回路は絶縁増幅器と低倍率の増幅度
を持つ増幅器の組み合わせを選べば良く、出力電圧が飽
和しない限り、増幅回路は中間に置く一段のみでよい。
曲線を示すことはよく知られている。TCXOは電圧容
量可変素子を用いて水晶発振器の温度特性を補償する。
電圧容量可変素子を制御する電圧を発生する補償電圧発
生回路の精度がTCXOの性能を決定する要素の一つで
ある。補償電圧発生回路が出力すべき電圧は、補償を目
的とする温度範囲ではS字型の変化をするといえる。こ
の横軸に温度Tをとってグラフに表したS字型曲線を目
的曲線と名付けてVTOで表し、図1に示す。
回路8の2種類である。回路7と回路8は全く等しい形
状をしている。しかし図2の回路7は、設計の最初にお
いては図中の5で示す抵抗R3s=∽,6で示す抵抗R
4s=0と設定するので、機能的には図2中の3で示す
サーミスタ抵抗RTと図2中の4で示す抵抗R2Sの並
列回路に対してサーミスタ抵抗1と図2中2で示す抵抗
R 1S の直列回路を直列接続した回路に入力電圧Eを印
加し、サーミスタ抵抗1と抵抗R 1S の直列回路の両端
から出力電圧VTSを取り出す回路である。この回路を
第1基本回路と呼ぶ。一方、図3の回路8は、設計の最
初においては図中の13で示す抵抗R3P=∽,14で
示す抵抗R4P=0と設定するので、サーミスタ抵抗1
1と図中12で示す抵抗R2Pの直列回路に対してサー
ミスタ抵抗9と図中10で示す抵抗R 1P の並列回路を
直列接続した回路に入力電圧Eを印加し、サーミスタ抵
抗9と抵抗R 1P の並列回路の両端から出力電圧VTP
を取り出す回路である。この回路を第2基本回路と呼
ぶ。従って、図2の回路7の抵抗5のR3Sと抵抗6の
R4Sおよび回路8の抵抗13のR3Pと抵抗14のR
4Pはそれぞれ出力電圧の温度特性を調整するための抵
抗である。
抵抗6=0とした第1基本回路に定電圧Eを印加した場
合の出力電圧V TS の温度特性は下に凸なる形状を示
す。また、第1基本回路の出力電圧VTSに極小値を与
える温度Tminにおけるサーミスタの抵抗値R
STminと抵抗2のR1S、抵抗4のR2Sとの間に
は簡単な関係式「数1」式が成り立つ。次に、温度Tに
対して目的曲線の変化が最大となる温度TkとTkのと
きのサーミスタ抵抗RTkを用いて、第1基本回路の出
力電圧V TS の温度特性の変化の最大値を与える抵抗2
即ちR1Sが「数2」式で与えられる。従って、「数
1」、「数2」式を用いて図2の抵抗2と抵抗4を定め
ることができる。
∽、抵抗6=0とした第1基本回路が1段ではS字曲線
の下に凸なる部分よりもさらに下に凸なる出力電圧が得
られない場合は、第1基本回路をカスケード接続し、減
衰した分は増幅回路で増幅する。段数を重ねても極値を
示す温度に変化はない。
=∽、抵抗14のR4P=0とした第2基本回路出力電
圧の温度特性VTPは上に凸なる形状を示す。この上に
凸なる曲線を、第1基本回路に用いたと同じ手法で設計
する。
のカスケード接続、増幅回路15,回路8の第2基本回
路または第2基本回路のカスケード接続、の全回路をカ
スケード接続すれば、増幅回路が絶縁増幅器として働
き、全体の温度特性VTは各々の特性の積となる。増幅
回路は中間にまとめて1個とするか、飽和を考慮して中
間15と後段16の2個とする。これを図4に示す。
図3の抵抗13のR3P、抵抗14のR4Pを用いて出
力特性VTを目的曲線にさらに近似させる。まず抵抗5
の値を∞から小さくすることにより、高温域の特性は殆
どそのままで低温域の特性を下げる効果がある。ただ
し、値を小さくしすぎると高温側の電圧も下げることに
なる。これを図5に示す。
と、低温域の特性は殆どそのままで高温域の特性を下げ
る効果がある。ただし、値を大きくしすぎると高温側の
ビークを下げることになる。これを図6に示す。
することにより、高温域の特性は殆どそのままで低温域
の電圧を上げる効果がある。ただし、値を小さくしすぎ
ると高温側の特性を上昇させることになる。これを図7
に示す。
くと、低温域の特性は殆どそのままで高温域の電圧を上
げる効果がある。ただし、値を大きくしすぎると低温側
の温度特性上昇を招くことになる。これを図8に示す。
示す。この例では回路7と回路8はそれぞれ2段と1段
を使用しており、温度特性調整用の抵抗は使用していな
い。また、増幅回路も回路7と回路8の中間に置くだけ
になっている。
10に示す。目的曲線VTOを図中の△印で、設計値を
実線で、実験値を○印でそれぞれ示す。
数を可変にしている電圧制御水晶発振器に、図9の回路
を組み込んで得られた周波数偏差△f/fのグラフを図
10に示す。図中□印で示す補償電圧発生回路なしの温
度特性と比較すると、×印で示すように補償回路が特性
の改善に顕著な効果を上げていることがわかる。ここ
で、グラフの縦軸の単位は[ppm]である。
の回路7
の回路8
続図
数偏差を測定した結果
8感温素子サーミスタ抵抗[Ω] 2 抵抗R1S[Ω] 4 抵抗R2S[Ω] 5 抵抗R3S[Ω] 6 抵抗R4S[Ω] 7 主として低温側を補償する基本回路 8 主として高温側を補償する基本回路 10 抵抗R1P[Ω] 12 抵抗R2P[Ω] 13 抵抗R3P[Ω] 14 抵抗R4P[Ω]15 中間の増幅器 16 後段の増幅器 18,22 8.6[kΩ] 20,24 13.7[kΩ] 25 増幅度 2.55 のOP AMP 27 54.1[kΩ] 29 3.8[kΩ] T 温度[゜C] E 電源電圧[V] VTS補償回路7の出力電圧[V] VTP補償回路8の出力電圧[V] VT 補償回路全体の出力電圧[V]
Claims (2)
- 【請求項1】水晶発振器の3次曲線の周波数温度特性を
補償するための補償電圧を発生する温度補償用電圧発生
回路であって、該温度補償用電圧発生回路は、サーミス
タと抵抗との並列回路を入力端子と出力端子との間に接
続しサーミスタと抵抗との直列回路を該出力端子と入出
力共通端子との間に接続してなる第1基本回路を1段ま
たは複数段カスケード接続した回路と、サーミスタと抵
抗との直列回路を入力端子と出力端子との間に接続しサ
ーミスタと抵抗との並列回路を該出力端子と入出力共通
端子との間に接続してなる第2基本回路を1段または複
数段カスケード接続した回路と、増幅器とからなり、該
第1基本回路または該第1基本回路のカスケード接続回
路と該第2基本回路または該第2基本回路のカスケード
接続回路との中間または中間と終端に該増幅器を挿入し
てこれらをカスケード接続したことを特徴とする水晶発
振器の温度補償用電圧発生回路。 - 【請求項2】請求項1に記載の水晶発振器の温度補償用
電圧発生回路において、該第1基本回路または該第2基
本回路を構成するサーミスタと抵抗との並列回路の該サ
ーミスタに直列に抵抗を挿入し、該第1基本回路または
該第2基本回路を構成するサーミスタと抵抗との直列回
路に並列に抵抗を挿入したことを特徴とする水晶発振器
の温度補償用電圧発生回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10063882A JP3005897B2 (ja) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | 水晶発振器の温度補償用電圧発生回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10063882A JP3005897B2 (ja) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | 水晶発振器の温度補償用電圧発生回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11251837A JPH11251837A (ja) | 1999-09-17 |
JP3005897B2 true JP3005897B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=13242113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10063882A Expired - Fee Related JP3005897B2 (ja) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | 水晶発振器の温度補償用電圧発生回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3005897B2 (ja) |
-
1998
- 1998-03-02 JP JP10063882A patent/JP3005897B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH11251837A (ja) | 1999-09-17 |
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