JP3368580B2 - Temperature compensated crystal oscillator - Google Patents

Temperature compensated crystal oscillator

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JP3368580B2 JP10408198A JP10408198A JP3368580B2 JP 3368580 B2 JP3368580 B2 JP 3368580B2 JP 10408198 A JP10408198 A JP 10408198A JP 10408198 A JP10408198 A JP 10408198A JP 3368580 B2 JP3368580 B2 JP 3368580B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、水晶発振器の周波数温
度特性を平坦にした温度補償水晶発振器(以下温度補償
発振器とする)を利用分野とし、特に温度感応抵抗素子
の調整抵抗を不要にして、温度補償回路の感度を高めた
温度補償発振器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature-compensated crystal oscillator (hereinafter referred to as a temperature-compensated oscillator) in which the frequency-temperature characteristic of the crystal oscillator is flattened. The present invention relates to a temperature-compensated oscillator in which the sensitivity of a temperature-compensated circuit is enhanced.

【0002】[0002]

【従来の技術】(発明の背景)温度補償発振器は、温度
に対して発振周波数が安定であることから、特に動的環
境下で使用される移動体用の通信機器等に重用される。
このようなものの一つに、温度感応抵抗素子として温度
上昇とともに抵抗値の小さくなる負特性サーミスタ(以
下サーミスタとする)を用いた温度補償発振器がある
(参照:特公昭64−1967号公報)。
BACKGROUND OF THE INVENTION A temperature-compensated oscillator has a stable oscillation frequency with respect to temperature, and is therefore particularly used for mobile communication equipment used in a dynamic environment.
One of such devices is a temperature-compensated oscillator using a negative characteristic thermistor (hereinafter referred to as a thermistor) whose resistance value decreases as the temperature rises as a temperature-sensitive resistance element (see Japanese Patent Publication No. 64-1967).

【0003】(従来技術の一例)第6図は従来例を説明
する温度補償発振器の回路図である。温度補償発振器
は、水晶発振器1と温度補償回路2からなる。水晶発振
器1は水晶振動子3と、これと共振回路を形成する分割
コンデンサ4(ab)と、共振回路からの出力を維持す
るトランジスタ等からなる帰還増幅器5とから構成され
る(所謂コルピッツ発振回路)。このようなものでの発
振周波数f0は、水晶振動子1の直列共振周波数fS0に
概ね依存し、最終的には水晶振動子1から見た回路側の
直列容量(負荷容量)CLによって決定される。但し、
負荷容量が付加された分、発振周波数は水晶振動子の直
列共振周波数から上昇する。そして、発振領域内におい
て、負荷容量が大きくなれば発振周波数は低下し、負荷
容量が小さくなれば上昇する。なお、図中のVCは電
源、V0は出力、6(ab)はトランジスタのバイアス
分割抵抗、7は負荷抵抗である。
(Example of Prior Art) FIG. 6 is a circuit diagram of a temperature compensation oscillator for explaining a conventional example. The temperature compensation oscillator comprises a crystal oscillator 1 and a temperature compensation circuit 2. The crystal oscillator 1 includes a crystal oscillator 3, a dividing capacitor 4 (ab) that forms a resonance circuit with the crystal oscillator 3, and a feedback amplifier 5 that includes a transistor or the like that maintains the output from the resonance circuit (a so-called Colpitts oscillation circuit). ). The oscillating frequency f0 in such a case largely depends on the series resonance frequency fS0 of the crystal unit 1, and is finally determined by the circuit side series capacitance (load capacitance) CL viewed from the crystal unit 1. . However,
Since the load capacitance is added, the oscillation frequency rises from the series resonance frequency of the crystal unit. Then, in the oscillation region, the oscillation frequency decreases as the load capacitance increases, and increases as the load capacitance decreases. In the figure, VC is a power source, V0 is an output, 6 (ab) is a bias dividing resistor of a transistor, and 7 is a load resistor.

【0004】水晶振動子3は例えばATカットからな
り、第7図の曲線イに示したように、直列共振周波数f
S0が温度に依存して例えば温度上昇とともに単調増加と
なる三次曲線状の周波数温度特性を有する。これに伴
い、水晶発振器1の周波数温度特性は、水晶振動子3に
依存して同様に温度上昇とともに単調増加となる三次曲
線状となる(同図曲線ロ)。但し、温度に対して概ね一
定値とする負荷容量CLが接続するため、水晶振動子の
周波数温度特性をほぼ上方に平行移動した曲線となる。
また、図では曲線イ、ロともに、常温25℃の直列共振
周波数fS0及び発振周波数f0を基準として、各温度点
における偏差をΔfとして示してある。
The crystal unit 3 is made of, for example, an AT cut, and has a series resonance frequency f as shown by the curve A in FIG.
S0 has a frequency-temperature characteristic in the form of a cubic curve that increases monotonously with temperature, depending on temperature. Along with this, the frequency-temperature characteristic of the crystal oscillator 1 also becomes a cubic curve shape that increases monotonously with temperature rise depending on the crystal oscillator 3 (curve B in the figure). However, since the load capacitance CL, which has a substantially constant value with respect to the temperature, is connected, the frequency-temperature characteristic of the crystal unit is a curve that is translated substantially upward.
Further, in the figures, both the curves a and b are shown as the deviation Δf at each temperature point with reference to the series resonance frequency fS0 and the oscillation frequency f0 at room temperature of 25 ° C.

【0005】温度補償回路2は、水晶振動子3に直列に
接続した高温及び低温補償回路2(ab)からなる。高
温及び低温補償回路2(ab)は、いずれもサーミスタ
8(ab)とコンデンサ9(ab)の並列回路からな
り、直列に接続する。抵抗比ははこのような並列回路で
は、いずれもサーミスタ8(ab)の抵抗値が温度に依
存して変化するため、端子間インピーダンスの抵抗成分
及びリアクタンス成分も温度に依存して変化する。
The temperature compensating circuit 2 is composed of a high temperature and low temperature compensating circuit 2 (ab) connected in series with the crystal unit 3. Each of the high temperature and low temperature compensation circuits 2 (ab) is composed of a parallel circuit of a thermistor 8 (ab) and a capacitor 9 (ab) and is connected in series. In the parallel circuit, the resistance value of the thermistor 8 (ab) changes depending on the temperature, and thus the resistance component and the reactance component of the impedance between terminals also change depending on the temperature.

【0006】換言すると、サーミスタ8(ab)とコン
デンサ9(ab)の並列回路を等価直列回路に変換した
ときの、等価直列抵抗と等価直列容量が温度に依存して
変化する。勿論、高温及び低温補償回路(並列回路)2
(ab)の端子間容量である等価直列容量CSa(T)、CS
b(T)が温度に依存して変化すれば、水晶振動子3からみ
た回路側容量CLを含む回路全体の負荷容量CL(T)も変
化する。したがって、水晶発振器1の周波数温度特性を
相殺するように、温度補償回路2の等価直列容量CS(T)
を変化させれば、温度補償を可能にする(第8図の等価
図参照)。なお、図中のRP(0)a、RP(0)bはサーミスタ
8(ab)の常温抵抗値、CPa、CPbはコンデンサ9
(ab)の容量である。
In other words, when the parallel circuit of the thermistor 8 (ab) and the capacitor 9 (ab) is converted into an equivalent series circuit, the equivalent series resistance and the equivalent series capacitance change depending on the temperature. Of course, high and low temperature compensation circuit (parallel circuit) 2
Equivalent series capacitances CSa (T), CS which are inter-terminal capacitances of (ab)
If b (T) changes depending on temperature, the load capacitance CL (T) of the entire circuit including the circuit side capacitance CL viewed from the crystal unit 3 also changes. Therefore, the equivalent series capacitance CS (T) of the temperature compensating circuit 2 is set so as to cancel the frequency-temperature characteristic of the crystal oscillator 1.
Can be compensated by changing (see the equivalent diagram of FIG. 8). In the figure, RP (0) a and RP (0) b are room temperature resistance values of the thermistor 8 (ab), and CPa and CPb are capacitors 9.
(Ab) capacity.

【0007】一般に、高温補償回路2aは、第9図(曲
線イ)に示したように、サーミスタ8aの常温抵抗値R
P(0)aをコンデンサ9aの容量CPaによるリアクタンス
XPa(=1/ωCPa)より大きくして、温度上昇に伴っ
て指数関数的に抵抗値が小さくなるようにする。このよ
うにすれば、常温以下ではサーミスタ8aの端子間を開
放状態とし、常温以下での等価直列容量CSa(T)はコン
デンサ9aの容量CPaのみとなって変化は生じないの
で、発振周波数も変化しない。また、常温以上ではサー
ミスタ8aの抵抗値が指数関数的に減少するので、等価
直列容量CS(T)はコンデンサ9aの容量CPaを基準とし
て徐々に増加する(第10図の曲線イ)。したがって、
常温以上の高温部のみを温度補償する。
Generally, the high temperature compensation circuit 2a has a room temperature resistance value R of the thermistor 8a as shown in FIG. 9 (curve B).
P (0) a is made larger than the reactance XPa (= 1 / ωCPa) due to the capacitance CPa of the capacitor 9a so that the resistance value exponentially decreases as the temperature rises. By doing so, the terminals of the thermistor 8a are opened at room temperature or below, and the equivalent series capacitance CSa (T) at room temperature or below becomes only the capacitance CPa of the capacitor 9a and does not change, so the oscillation frequency also changes. do not do. Further, since the resistance value of the thermistor 8a decreases exponentially at room temperature or higher, the equivalent series capacitance CS (T) gradually increases with the capacitance CPa of the capacitor 9a as a reference (curve B in FIG. 10). Therefore,
Temperature compensation is performed only for high temperature parts above room temperature.

【0008】低温補償回路2bは、サーミスタ9bの常
温抵抗値RP(0)bをコンデンサ9bの容量CPbによるリ
アクタンスXPb(=1/ωCPb)より小さくして、常
温以上ではサーミスタの端子間を短絡状態とする(前第
9図の曲線イ)。このようにすれば、常温以上では等価
直列容量CSb(T)は、単に線路を付加された状態(等価
直列容量が無限大)となって変化は生じないので、発振
周波数も変化しない。また、常温以下ではサーミスタ8
bの抵抗値が指数関数的に増大するので、等価直列容量
CSb(T)は無限大からコンデンサ9aの容量CPbに徐々
に減少する。(第10図の曲線ロ)したがって、常温以
下の低温部のみを温度補償する。このようなことから、
各補償回路2(ab)が独立分担して低温及び高温域を
補償し、両者が合成されて広範囲の温度補償ができる。
In the low temperature compensation circuit 2b, the room temperature resistance value RP (0) b of the thermistor 9b is made smaller than the reactance XPb (= 1 / ωCPb) due to the capacity CPb of the capacitor 9b, and the terminals of the thermistor are short-circuited at room temperature or higher. (Curve a in FIG. 9). In this way, the equivalent series capacitance CSb (T) does not change at room temperature or higher, simply because a line is added (the equivalent series capacitance is infinite), so that the oscillation frequency does not change. Also, below room temperature, the thermistor 8
Since the resistance value of b increases exponentially, the equivalent series capacitance CSb (T) gradually decreases from infinity to the capacitance CPb of the capacitor 9a. (Curve B in FIG. 10) Therefore, the temperature compensation is performed only for the low temperature portion below the room temperature. From such a thing,
Each compensating circuit 2 (ab) independently shares and compensates for low temperature and high temperature regions, and both are combined to enable temperature compensation over a wide range.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】(従来技術の課題)上
記構成の温度補償発振器では、サーミスタ8(ab)の
B定数及び常温抵抗値RP(0)a、RP(0)bとコンデンサ
9(ab)の容量値CPa、CPbは、代表的な水晶発振
器1の周波数温度特性が規格(例えば−30〜70℃で
±2ppm以内)を満足するように、計算及びシミュレ
ーション等によって設定された後、回路基板に実装され
る。しかし、現実には、個々の水晶発振器1の周波数温
度特性には、特に水晶振動子3の切断角度に起因したバ
ラツキがある。したがって、計算及びシミュレーション
等による設定値は、概ね一致するものの、実際の値とは
誤差を生ずる。なお、サーミスタのB定数はサーミスタ
材及び製造方法等で決定され、温度抵抗特性の傾斜を表
す。
(Problems of the prior art) In the temperature-compensated oscillator having the above-mentioned structure, the B constant of the thermistor 8 (ab) and the room temperature resistance values RP (0) a, RP (0) b and the capacitor 9 ( After the capacitance values CPa and CPb of ab) are set by calculation and simulation so that the frequency temperature characteristic of the typical crystal oscillator 1 satisfies the standard (for example, within ± 2 ppm at −30 to 70 ° C.), It is mounted on a circuit board. However, in reality, there are variations in the frequency-temperature characteristics of the individual crystal oscillators 1, particularly due to the cutting angle of the crystal resonator 3. Therefore, although the set values obtained by calculation and simulation are almost the same, there is an error from the actual value. The B constant of the thermistor is determined by the thermistor material, manufacturing method, etc., and represents the slope of the temperature resistance characteristic.

【0010】そこで、従来では、第11図に示したよう
に、高温補償回路2aはサーミスタ8aに直列に、又低
温補償回路2bは並列に調整抵抗10(ab)を接続し
て、サーミスタ抵抗網を形成していた。このようにすれ
ば、高温補償回路2aでは、サーミスタ8aに調整抵抗
10aを直列に接続するので、サーミスタ抵抗網の温度
抵抗特性は高温側での影響が大きくなる。したがって、
高温補償回路2aの温度に対する特に高温側での等価直
列容量CSa(T)を調整できる。また、低温補償回路2b
では、サーミスタ8bに調整抵抗10bを並列に接続す
るので、サーミスタ抵抗網の温度抵抗特性は低温側での
影響が大きくなる。したがって、低温補償回路2bの温
度に対する特に低温側での等価直列容量CSa(T)を調整
できる。
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 11, the high temperature compensating circuit 2a is connected in series to the thermistor 8a, and the low temperature compensating circuit 2b is connected in parallel to the adjusting resistor 10 (ab) to form a thermistor resistance network. Had formed. With this configuration, in the high temperature compensating circuit 2a, the adjusting resistor 10a is connected in series to the thermistor 8a, so that the temperature resistance characteristic of the thermistor resistor network is greatly affected on the high temperature side. Therefore,
The equivalent series capacitance CSa (T) can be adjusted especially on the high temperature side with respect to the temperature of the high temperature compensation circuit 2a. Also, the low temperature compensation circuit 2b
Since the adjusting resistor 10b is connected in parallel to the thermistor 8b, the temperature resistance characteristic of the thermistor resistor network is greatly affected on the low temperature side. Therefore, the equivalent series capacitance CSa (T) can be adjusted especially on the low temperature side with respect to the temperature of the low temperature compensation circuit 2b.

【0011】通常では、これらの調整は、周波数温度特
性を監視しながら、温度規格を満足するように調整抵抗
10(ab)を代える。このようなことから、調整抵抗
10(ab)により個々の水晶発振器1の周波数温度特
性のバラツキを吸収し、高低温領域において規格内とな
る周波数温度特性を得ることができる。
Normally, in these adjustments, the adjustment resistor 10 (ab) is replaced so as to satisfy the temperature standard while monitoring the frequency-temperature characteristic. Therefore, the adjustment resistor 10 (ab) can absorb the variation in the frequency-temperature characteristic of each crystal oscillator 1 and obtain the frequency-temperature characteristic within the standard in the high-low temperature region.

【0012】(従来技術の問題点)しかしながら、近年
では、水晶発振器1の小型化の要求が強く、水晶振動子
(水晶片)3を小さくせざるを得ない状況にある。しか
し、この場合には、水晶振動子3の等価直列容量C1が
小さくなって、容量比γ=C0/C1(但し、C0は電極
間容量)が大きくなる。また、水晶振動子3の直列共振
周波数fS0からの発振周波数f0の周波数可変量Δf/
fS0は、周知の通り次式(1)で示される。但し、Δf
=f0−fS0である。
(Problems of Prior Art) However, in recent years, there is a strong demand for miniaturization of the crystal oscillator 1, and there is no choice but to make the crystal oscillator (crystal piece) 3 small. However, in this case, the equivalent series capacitance C1 of the crystal unit 3 decreases, and the capacitance ratio γ = C0 / C1 (where C0 is the interelectrode capacitance) increases. Further, the frequency variable amount Δf / of the oscillation frequency f0 from the series resonance frequency fS0 of the crystal unit 3
As is well known, fS0 is expressed by the following equation (1). However, Δf
= F0-fS0.

【0013】したがって、小型化に伴って容量比γが大
きくなった場合には、水晶振動子3の周波数可変量Δf
/fS0が減少する。このことから、大きな周波数変化量
が求められる高温側(例えば70℃)及び低温側(例え
ば−30℃)では、調整抵抗10(ab)によるサーミ
スタ抵抗網の検出感度が小さくなることに起因して、温
度補償ができなくなる問題があった。また、上記構成の
ものでは、調整抵抗10(ab)を必要とするので、素
子点数を増やして原価を高めるとともに、温度補償発振
器の小型化を阻害する問題があった。
Therefore, when the capacitance ratio γ increases with the miniaturization, the frequency variable amount Δf of the crystal unit 3 is increased.
/ FS0 decreases. From this, it can be said that the detection sensitivity of the thermistor resistance network by the adjustment resistor 10 (ab) becomes small on the high temperature side (for example, 70 ° C.) and the low temperature side (for example, −30 ° C.) where a large amount of frequency change is required. However, there was a problem that temperature compensation could not be performed. Further, in the above-mentioned configuration, since the adjusting resistor 10 (ab) is required, there is a problem that the number of elements is increased to raise the cost and the miniaturization of the temperature compensation oscillator is hindered.

【0014】(発明の目的)本発明は、調整抵抗を不要
にして素子点数を減らし、原価を低減するとともに一層
の小型化をはかり、しかも温度補償を可能とした温度補
償発振器を提供することを目的とする。
(Object of the Invention) It is an object of the present invention to provide a temperature-compensated oscillator in which the number of elements is reduced by eliminating the adjustment resistor, the cost is reduced, the size is further reduced, and the temperature can be compensated. To aim.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】(着目点)本発明では、
サーミスタに調整抵抗を付加してサーミスタ抵抗網を形
成するため、サーミスタ本来の温度抵抗特性に比較し
て、温度変化に対する抵抗値の変化量が減少して検出感
度が低下する点に着目した。
[Means for Solving the Problems] (Points of Interest) In the present invention,
Since a thermistor resistance network is formed by adding an adjustment resistor to the thermistor, we have focused on the point that the amount of change in resistance value with respect to temperature change decreases and the detection sensitivity decreases, compared to the temperature resistance characteristic of the thermistor.

【0016】(解決手段)周波数温度特性の調整は、温
度感応抵抗素子の基準温度における基準抵抗値を変化さ
せて行うことを基本的な解決手段とする。
(Solution) The basic solution is to adjust the frequency-temperature characteristic by changing the reference resistance value of the temperature-sensitive resistance element at the reference temperature.

【0017】[0017]

【作用】本発明では、温度感応抵抗素子の基準温度にお
ける基準抵抗値を直接に変化させ、周波数温度特性を調
整するので、温度感応抵抗素子の検出感度が低下するこ
とを防止して温度補償を可能とする。また、調整用抵抗
を不要にする。以下、本発明の一実施例を説明する。
In the present invention, the reference resistance value at the reference temperature of the temperature sensitive resistance element is directly changed to adjust the frequency temperature characteristic, so that the detection sensitivity of the temperature sensitive resistance element is prevented from being lowered and the temperature compensation is performed. It is possible. Moreover, the adjustment resistor is not required. An embodiment of the present invention will be described below.

【0018】[0018]

【実施例】第1図は本発明の一実施例を説明する温度補
償発振器の図である。なお、前従来例図と同一部分に
は、同番号を付与してその説明は簡略する。温度補償発
振器は、前述同様にATカットの水晶振動子3、分割コ
ンデンサ4(ab)及び帰還増幅器5等の発振回路素子
を備えた水晶発振器1と、サーミスタ8(ab)とコン
デンサ9(ab)からなる高温及び低温補償回路2(a
b)を直列接続した温度補償回路2からなる(前第 図
参照)。そして、この実施例では、高温及び低温補償回
路2(ab)のサーミスタ8(ab)は、例えば200
0乃至4000のB定数を有するサーミスタ材11(a
b)を、図示しない発振回路素子の配置された回路基板
12に、直接に印刷して形成される。サーミスタ材11
(ab)は金属酸化物等からなり、回路基板12は印刷
を容易とするセラミックスからなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram of a temperature compensation oscillator for explaining an embodiment of the present invention. The same parts as those of the prior art example are given the same numbers to simplify the description. The temperature-compensated oscillator is a crystal oscillator 1 including an AT-cut crystal resonator 3, a dividing capacitor 4 (ab), and an oscillation circuit element such as a feedback amplifier 5, a thermistor 8 (ab), and a capacitor 9 (ab) as described above. High and low temperature compensation circuit 2 (a
It consists of a temperature compensating circuit 2 in which b) is connected in series (see the previous figure). In this embodiment, the thermistor 8 (ab) of the high temperature / low temperature compensation circuit 2 (ab) is, for example, 200
Thermistor material 11 (a having a B constant of 0 to 4000)
b) is directly printed and formed on the circuit board 12 on which oscillator circuit elements (not shown) are arranged. Thermistor material 11
(Ab) is made of metal oxide or the like, and the circuit board 12 is made of ceramics which facilitates printing.

【0019】このようなものでは、前述のように計算及
びシミュレーション等によって、先ず、高温及び低温補
償回路2(ab)におけるサーミスタ8(ab)の常温
抵抗値RP0とコンデンサ9(ab)の容量値CPa、CPb
が設定される。次に、回路基板12にコンデンサ9(a
b)を取り付けるとともに、設定値RP0a、RP0bより
も小さな値とした常温抵抗値RP0a’、RP0b’のサーミ
スタ材11(ab)を回路基板12に印刷形成する。そ
して、サーミスタ材11(ab)に例えばレーザにより
切り込み13を設けて、常温抵抗値RP0a’、RP0b’を
小さい値から大きな値に変化させて調整する。この場
合、水晶発振器1の周波数温度特性を監視しながら、例
えば常温を中心とした5温度点における周波数偏差Δf
/fを計測しながら切り込み13を設ける。そして、周
波数温度特性が温度規格を満足した時点で調整を終了す
る。
In such a device, as described above, the room temperature resistance value RP0 of the thermistor 8 (ab) and the capacitance value of the capacitor 9 (ab) in the high temperature and low temperature compensation circuit 2 (ab) are first calculated by simulation and the like. CPa, CPb
Is set. Next, the capacitor 9 (a
b) is attached, and the thermistor material 11 (ab) having room temperature resistance values RP0a 'and RP0b' which are smaller than the set values RP0a and RP0b is printed and formed on the circuit board 12. Then, the notch 13 is provided in the thermistor material 11 (ab) by, for example, a laser, and the room temperature resistance values RP0a 'and RP0b' are adjusted by changing them from a small value to a large value. In this case, while monitoring the frequency-temperature characteristic of the crystal oscillator 1, for example, the frequency deviation Δf at five temperature points centered at room temperature
The notch 13 is provided while measuring / f. Then, the adjustment ends when the frequency-temperature characteristic satisfies the temperature standard.

【0020】このような構成であれば、B定数は一定値
としてサーミスタ8(ab)の常温抵抗値RP0a、RP0b
を小さい値から大きな値に変化させるので、高温補償回
路2aでのサーミスタ8aの温度抵抗特性は高温域より
常温付近での変化が大きくなる。また、低温補償回路2
bでのサーミスタ8bの温度抵抗特性は常温付近より低
温域での変化が大きくなる。なお、サーミスタの抵抗値
は次式(2)で示される。したがって、常温抵抗値RP0
は指数関数の係数となるので、係数が大きくなれば高温
側より低温側での抵抗値の変化量が大きくなることによ
る。 RP(T)=RP0・eB(1/T−1/T0)「但し、B以降は指数」・・(2)
With such a configuration, the B constant is set to a constant value and the room temperature resistance values RP0a and RP0b of the thermistor 8 (ab) are set.
Is changed from a small value to a large value, the temperature resistance characteristic of the thermistor 8a in the high temperature compensating circuit 2a changes more greatly in the vicinity of room temperature than in the high temperature range. Also, the low temperature compensation circuit 2
The temperature resistance characteristic of the thermistor 8b at b changes more greatly in the low temperature region than near room temperature. The resistance value of the thermistor is expressed by the following equation (2). Therefore, the room temperature resistance value RP0
Is the coefficient of the exponential function, and the larger the coefficient is, the larger the amount of change in the resistance value on the low temperature side is on the high temperature side. RP (T) = RP0 · eB (1 / T-1 / T0) “However, index after B” ··· (2)

【0021】したがって、このようなものでは、サーミ
スタ8(ab)の温度抵抗特性が変化するので、これに
伴い高温及び低温補償回路2(ab)の等価直列容量C
Sa(T)、CSb(T)を制御して、周波数温度特性を補正でき
る。そして、例えば高温補償回路2aでは、B定数及び
常温抵抗値RP0aを同一値として、従来の調整抵抗10
aの場合と比較すると、温度抵抗特性は第2図の曲線
イ、ロとなる。また、同様にして、低温補償回路2bの
場合を比較すると、ハ、ニとなる。曲線イ、ハは本実施
例の場合、同ロ、ニは従来の場合である。
Therefore, in such a configuration, since the temperature resistance characteristic of the thermistor 8 (ab) changes, the equivalent series capacitance C of the high temperature and low temperature compensation circuit 2 (ab) changes accordingly.
Frequency temperature characteristics can be corrected by controlling Sa (T) and CSb (T). Then, for example, in the high temperature compensation circuit 2a, the B constant and the room temperature resistance value RP0a are set to the same value, and the conventional adjustment resistor 10
Compared with the case of a, the temperature resistance characteristic becomes the curves a and b of FIG. Similarly, comparing the cases of the low temperature compensation circuit 2b, the results are c and d. Curves a and c are for the present embodiment, and curves b and d are for the conventional case.

【0022】この比較から明らかなように、本実施例
(曲線イ、ハ)の場合には、常温抵抗値RP0a、RP0bを
調整するので、サーミスタのB定数に基づく検出感度を
維持する。これに対し、従来例における高温補償回路2
aのサーミスタ抵抗網の場合(曲線ロ)には、調整抵抗
10aを直列に接続するので常温抵抗値RP0aのみなら
ず高温域でも抵抗値を大きくするので検出感度を低下さ
せる。また、低温補償回路2bにおけるサーミスタ抵抗
網の場合(曲線ニ)には、調整抵抗10bを並列に接続
するので常温抵抗値RP0bのみならず低温域でも抵抗値
を小さくして検出感度を低下させる。なお、ここでの検
出感度とは温度に対する抵抗値の変化量を指し、例えば
常温抵抗値RP0に対する温度Tにおける抵抗値RP(T)と
の比RP(T)/RP0である。
As is clear from this comparison, in the case of this embodiment (curves a and c), the room temperature resistance values RP0a and RP0b are adjusted, so that the detection sensitivity based on the B constant of the thermistor is maintained. On the other hand, the high temperature compensation circuit 2 in the conventional example
In the case of the thermistor resistance network of a (curve B), since the adjusting resistor 10a is connected in series, the resistance value is increased not only at room temperature resistance value RP0a but also at a high temperature region, so that the detection sensitivity is lowered. Further, in the case of the thermistor resistance network in the low temperature compensation circuit 2b (curve D), since the adjusting resistor 10b is connected in parallel, not only the room temperature resistance value RP0b but also the resistance value is reduced not only in the low temperature region but also in the detection sensitivity. The detection sensitivity here means the amount of change in the resistance value with respect to temperature, and is, for example, the ratio RP (T) / RP0 of the resistance value RP (T) at the temperature T to the room temperature resistance value RP0.

【0023】したがって、従来の場合は、調整抵抗10
(ab)により常温抵抗値RP0a、RP0bを制御した場合
には、前述のように検出感度が低下して抵抗変化が少な
くなり、等価直列容量CSa(T)、CSb(T)の変化も、常温
を基準とした高温域及び低温域で小さくなる。したがっ
て、容量比γが大きくなった場合には、高低温域(−3
0℃及び70℃近傍)ての温度補償ができなくなる。こ
れに対して、本実施例では、サーミスタ8(ab)の常
温抵抗値RP0a、RP0bを直接に調整するので、サーミス
タの検出感度を維持して抵抗変化を大きくし、等価直列
容量CSa(T)、CSb(T)の変化も、常温を基準とした高温
域及び低温域で大きくなる。したがって、水晶振動子3
が小型になって容量比γが大きくなった場合でも、充分
な周波数変化量が得られ高低温域での温度補償を可能と
する。また、これに伴い、調整抵抗10(ab)を不要
として各補償回路2(ab)をサーミスタ8(ab)と
コンデンサ9(ab)のみとするので、小型化を促進で
きる。
Therefore, in the conventional case, the adjusting resistor 10
When the room temperature resistance values RP0a and RP0b are controlled by (ab), the detection sensitivity decreases as described above and the resistance change decreases, and the equivalent series capacitances CSa (T) and CSb (T) also change at room temperature. It becomes smaller in the high temperature range and the low temperature range. Therefore, when the capacity ratio γ becomes large, the high / low temperature range (-3
Temperature compensation at 0 ° C. and 70 ° C.) becomes impossible. On the other hand, in the present embodiment, since the room temperature resistance values RP0a and RP0b of the thermistor 8 (ab) are directly adjusted, the resistance change is increased while maintaining the detection sensitivity of the thermistor and the equivalent series capacitance CSa (T). , CSb (T) also increase in the high temperature region and the low temperature region relative to the room temperature. Therefore, the crystal unit 3
Even when the size is small and the capacity ratio γ is large, a sufficient amount of frequency change is obtained and temperature compensation in a high and low temperature range is possible. Further, along with this, since the adjustment resistor 10 (ab) is not required and each compensation circuit 2 (ab) is only the thermistor 8 (ab) and the capacitor 9 (ab), miniaturization can be promoted.

【0024】[0024]

【他の事項】上記実施例では、サーミスタ8(ab)と
コンデンサ9(ab)からなる温度補償回路を例にして
説明したが、例えば第3図に示したように、水晶振動子
3に接続した電圧可変容量素子14に補償電圧VSを印
加して負荷容量を変化させ、周波数温度特性を温度補償
する温度補償回路15のサーミスタ抵抗網にも適用でき
る。なお、図中のVCは定電圧源、16は高周波素子抵
抗、18、19は全体的な調整用の抵抗である。
[Other Matters] In the above embodiment, the temperature compensating circuit including the thermistor 8 (ab) and the capacitor 9 (ab) has been described as an example, but as shown in FIG. It can also be applied to the thermistor resistor network of the temperature compensating circuit 15 for compensating the load temperature by applying the compensation voltage VS to the voltage variable capacitance element 14 and temperature compensating the frequency temperature characteristic. In the figure, VC is a constant voltage source, 16 is a high frequency element resistance, and 18 and 19 are resistors for overall adjustment.

【0025】すなわち、第3図に示す従来の温度補償回
路15では、周波数温度特性の低温部TL、常温部TM
及び高温部THに応答する、低温用、常温用及び高温用
のサーミスタ16(abc)のうち、特に低温及び常温
用のサーミスタ16(ab)にそれぞれ調整抵抗17
(ab)を接続してその温度抵抗特性を調整していた。
なお、この場合の対象となる周波数温度特性は第4図に
示すように、低温側に極大値、常温に変曲点、高温側に
極小値を有するATカットの三次曲線である。前述のよ
うに、本発明を適用すれば、第5図に示したように調整
抵抗17(ab)を除去して検出感度を高めることがで
き、小型化を促進する。
That is, in the conventional temperature compensating circuit 15 shown in FIG. 3, the low temperature portion TL and the normal temperature portion TM of the frequency temperature characteristic are shown.
Among the thermistors 16 (abc) for low temperature, room temperature, and high temperature, which respond to the high temperature portion TH, particularly the thermistor 16 (ab) for low temperature and room temperature, respectively, the adjusting resistor 17 is provided.
(Ab) was connected to adjust its temperature resistance characteristic.
The frequency-temperature characteristic of interest in this case is an AT-cut cubic curve having a maximum value on the low temperature side, an inflection point at room temperature, and a minimum value on the high temperature side, as shown in FIG. As described above, if the present invention is applied, the detection resistance can be increased by removing the adjustment resistor 17 (ab) as shown in FIG. 5, and miniaturization is promoted.

【0026】また、サーミスタ材11(ab)は発振回
路素子の配設される回路基板12に形成するととした
が、例えば回路基板とは別個の図示しないサーミスタ基
板に形成し、これを回路基板に搭載してもよい。この場
合、切り込み13が深すぎて調整ミスがあったとして
も、サーミスタ基板のみを廃棄すればよいので、合理的
(経済的)になる。
Although the thermistor material 11 (ab) is formed on the circuit board 12 on which the oscillation circuit element is arranged, for example, it is formed on a thermistor board (not shown) which is separate from the circuit board, and this is formed on the circuit board. May be installed. In this case, even if the cut 13 is too deep and an adjustment error occurs, only the thermistor substrate needs to be discarded, which is rational (economical).

【0027】また、サーミスタ8(ab)はサーミスタ
材11(ab)を回路基板に印刷形成した後レーザによ
り調整するとしたが、シミュレーションによって得られ
たサーミスタ8(ab)の常温抵抗値RP0a、RP0bを中
心として複数のサーミスタを予め用意し、これを調整部
品として周波数温度特性を規格内に満足するように交換
したとしてもよい。なお、サーミスタ8の常温抵抗値R
P0はサーミスタ材及び電極の大きさに依存して可変でき
る。また、温度感応抵抗素子はサーミスタとして説明し
たが、正の温度特性を有する温度感応抵抗素子所謂ポジ
スタであっても基本的には適用できる。
Although the thermistor 8 (ab) is adjusted by laser after the thermistor material 11 (ab) is formed by printing on the circuit board, the room temperature resistance values RP0a and RP0b of the thermistor 8 (ab) obtained by simulation are shown. A plurality of thermistors may be prepared in advance as the center, and these may be replaced as adjusting parts so as to satisfy the frequency temperature characteristics within the standard. The room temperature resistance value R of the thermistor 8
P0 can be varied depending on the size of the thermistor material and the electrode. Although the temperature sensitive resistance element has been described as a thermistor, it can be basically applied to a temperature sensitive resistance element having a positive temperature characteristic, that is, a so-called posistor.

【0028】本実施例はこのように、必要に応じて自在
に変更可能であり、要は、シミュレーション等によって
得られた素子値に基づく周波数温度特性を、サーミスタ
の常温抵抗値を調整して補正し、これにより調整用抵抗
を除去した温度補償発振器は基本的に本発明の技術的範
囲に属する。なお、例えば実施例におけるサーミスタの
みとコンデンサからなる補償回路は原理を説明する上で
公知であるが、本発明はこのようなものにおける周波数
温度特性の調整手段を発明の趣旨とすものである。
As described above, the present embodiment can be freely changed as required. In short, the frequency temperature characteristic based on the element value obtained by simulation or the like is corrected by adjusting the room temperature resistance value of the thermistor. However, the temperature-compensated oscillator in which the adjusting resistor is removed thereby basically belongs to the technical scope of the present invention. Note that, for example, the compensating circuit including only the thermistor and the capacitor in the embodiment is publicly known for explaining the principle, but the present invention provides a means for adjusting the frequency temperature characteristic in such a thing.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明は、温度感応抵抗素子の基準温度
における常温抵抗値を変化させて周波数温度特性を補正
するので、調整抵抗を不要にして素子点数を減らし、原
価を低減するとともに一層の小型化をはかり、しかも温
度補償を可能とした温度補償発振器を提供できる。
According to the present invention, since the room temperature resistance value at the reference temperature of the temperature sensitive resistance element is changed to correct the frequency temperature characteristic, the adjustment resistor is not required, the number of elements is reduced, the cost is reduced, and It is possible to provide a temperature-compensated oscillator that is downsized and is capable of temperature compensation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を説明する温度補償発振器の
一部図である。
FIG. 1 is a partial view of a temperature compensation oscillator for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の作用効果を説明するサーミスタの温度
抵抗特性図である。
FIG. 2 is a temperature resistance characteristic diagram of the thermistor for explaining the function and effect of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例を説明するための従来例の
回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional example for explaining another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例を説明するための周波数温
度特性図である。
FIG. 4 is a frequency-temperature characteristic diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例を説明する温度補償回路図
である。
FIG. 5 is a temperature compensation circuit diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図6】従来例を説明する温度補償発振器の回路図であ
る。
FIG. 6 is a circuit diagram of a temperature compensation oscillator for explaining a conventional example.

【図7】従来例を説明する周波数温度特性図である。FIG. 7 is a frequency-temperature characteristic diagram illustrating a conventional example.

【図8】従来例を説明する温度補償発振器の等価的な回
路図である。
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a temperature compensation oscillator for explaining a conventional example.

【図9】従来例を説明するサーミスタの温度抵抗特性図
である。
FIG. 9 is a temperature resistance characteristic diagram of a thermistor for explaining a conventional example.

【図10】従来例を説明する等価直列容量の特性図であ
る。
FIG. 10 is a characteristic diagram of an equivalent series capacitance for explaining a conventional example.

【図11】従来例を説明する温度補償回路図である。FIG. 11 is a temperature compensation circuit diagram illustrating a conventional example.

【符号の簡単な説明】[Simple explanation of symbols]

1 水晶発振器、2、15 温度補償回路、3 水晶振
動子、4、9 コンデンサ、5帰還増幅器、6、7、1
0、17、18、19 抵抗、8、16 サーミスタ、
11 サーミスタ材、12 回路基板、13 切り込
み、14 電圧可変容量素子、
1 crystal oscillator, 2, 15 temperature compensation circuit, 3 crystal oscillator, 4, 9 capacitor, 5 feedback amplifier, 6, 7, 1
0, 17, 18, 19 resistance, 8, 16 thermistor,
11 thermistor material, 12 circuit board, 13 notch, 14 voltage variable capacitance element,

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−68002(JP,A) 特開 平5−251932(JP,A) 特開 平9−223929(JP,A) 特開 昭60−201705(JP,A) 実開 平5−15520(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03B 5/32 H03B 5/04 Continuation of the front page (56) Reference JP 56-68002 (JP, A) JP 5-251932 (JP, A) JP 9-223929 (JP, A) JP 60-201705 (JP , A) Actual Kaihei 5-15520 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03B 5/32 H03B 5/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】温度感応抵抗素子の温度に対する抵抗値の
変化に基づいて水晶振動子の負荷容量を変化させ、水晶
発振器の周波数温度特性を補償した温度補償水晶発振器
において、前記温度感応抵抗素子は温度感応抵抗材を絶
縁基板上に形成され、前記温度感応抵抗材に切り込みを
設けて基準温度での基準抵抗値を直接的に調整したこと
を特徴とする温度補償水晶発振器。
1. A by changing the load capacitance of the crystal oscillator based on a change in resistance value with respect to temperature of the temperature-sensitive resistance element, a temperature compensated crystal oscillator compensates for the frequency-temperature characteristic of the crystal oscillator, the temperature sensitive resistor element No temperature sensitive resistance material
It is formed on the edge substrate and cuts into the temperature sensitive resistance material.
A temperature-compensated crystal oscillator characterized by being provided and directly adjusting a reference resistance value at a reference temperature.
【請求項2】 前記絶縁板は、水晶振動子を含む発振回路
が配置された回路基板である請求項1の温度補償水晶発
振器。
2. The temperature-compensated crystal oscillator according to claim 1, wherein the insulating plate is a circuit board on which an oscillation circuit including a crystal oscillator is arranged.
【請求項3】 第1項記載の温度補償水晶発振器は、前記
水晶振動子に直列に接続して前記温度感応抵抗素子とリ
アクタンス素子の並列回路からなる温度補償回路を有
し、前記温度感応抵抗素子の温度に対する抵抗値の変化
に基づいて前記並列回路の等価直列リアクタンスを制御
し、前記水晶振動子の負荷容量を変化させて水晶発振器
の周波数温度特性を補償する温度補償水晶発振器。
3. The temperature-compensated crystal oscillator according to claim 1 , further comprising a temperature-compensated circuit which is connected in series with the crystal unit and is composed of a parallel circuit of the temperature-sensitive resistance element and a reactance element. A temperature-compensated crystal oscillator that controls the equivalent series reactance of the parallel circuit based on the change of the resistance value with respect to the temperature of the element to change the load capacitance of the crystal resonator to compensate the frequency-temperature characteristic of the crystal oscillator.
【請求項4】 第1項記載の温度補償水晶発振器は、前記
温度感応抵抗素子からなる温度補償回路を有し、前記温
度感応抵抗素子の抵抗値の変化に基づく前記温度補償回
路からの補償電圧を水晶振動子に接続した電圧可変容量
素子に印加し、前記水晶振動子の負荷容量を変化させて
前記水晶発振器の周波数温度特性を補償する温度補償水
晶発振器。
4. The temperature-compensated crystal oscillator according to claim 1 , further comprising a temperature compensation circuit including the temperature-sensitive resistance element, wherein the compensation voltage from the temperature-compensation circuit is based on a change in the resistance value of the temperature-sensitive resistance element. Is applied to a voltage variable capacitance element connected to a crystal oscillator to change the load capacitance of the crystal oscillator to compensate the frequency temperature characteristic of the crystal oscillator.
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