JP3991549B2 - 温度補償型発振器、通信装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、間欠的な発振制御を行う場合に好適な温度補償型発振器、通信装置及び電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器に使用される発振器は、広い温度範囲で安定した発振周波数の出力信号を出力する必要があるため、温度補償型発振器（ＴＣＸＯ）が使用されている。
この温度補償型発振器は、温度補償回路により温度に応じて負荷容量を変化させることにより、負荷容量に応じて圧電振動子の発振周波数を変化させ、圧電振動子の発振周波数を一定に温度補償するものである。
図９に、温度補償型発振器の概略構成を示すように、温度補償型発振器１は、温度補償回路３と電圧制御型発振回路（ＶＣＸＯ）４との間にフィルタ回路２を設けて構成される。
【０００３】
また、この温度補償型発振器１には、温度補償回路３をアナログ回路により構成したアナログ型のものと、温度補償回路３をディジタル回路により構成したディジタル型のものがある。
ここで、フィルタ回路２を設けた理由は、以下の通りである。すなわち、温度補償回路３をアナログ回路により構成した場合は、温度補償回路３を構成する多くの抵抗素子及び半導体素子から熱雑音やショット雑音が発生するため、温度補償回路３が出力する温度補償電圧Ｖｃ１にノイズ電圧Ｖｎが加算されてしまう。
従って、温度補償回路３が出力する出力電圧Ｖｃ１＋Ｖｎからノイズ電圧Ｖｎを除去して出力信号の位相雑音を低減させるためにフィルタ回路が設けられるのである。
【０００４】
また、図１０にディジタル型の温度補償型発振器のブロック図を示すように、この温度補償型発振器１０において、温度補償回路３は、例えば、温度センサ３Ａ、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器３Ｂ、メモリ３Ｃ及びディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器３Ｄから構成される。
すなわち、この温度補償回路３は、温度センサ３Ａが計測した温度情報をＡ／Ｄ変換器３Ｂによりアナログ／ディジタル変換し、メモリ３Ｃに予め記憶された圧電振動子Ｘ（図９）の温度特性を補償するためのディジタル信号に変換し、Ｄ／Ａ変換器３Ｄによりディジタル／アナログ変換することにより、温度補償電圧Ｖｃ１を出力する。この場合、温度変化によりＤ／Ａ変換器３Ｄに入力されるディジタル信号に変化が生じた場合は、Ｄ／Ａ変換器３Ｄの分解能の影響により出力電圧にステップ状のノイズ電圧Ｖｎが含まれる場合がある。
【０００５】
このため、温度補償回路３をディジタル回路により構成した場合も、アナログ回路により構成した場合と同様に、温度補償回路が出力する温度補償電圧Ｖｃ１にノイズ電圧Ｖｎが加算されてしまう。
従って、ディジタル型の温度補償型発振器においても、フィルタ回路２を設けることによって温度補償回路３の出力電圧Ｖｃ１＋Ｖｎからノイズ電圧Ｖｎを除去し、出力信号の位相雑音を低減させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１１（Ａ）に示すように、現在の携帯電話装置においては、受信待受時は、消費電力低減の観点から温度補償型発振器１、１０を含む間欠受信部（斜線部により示す）に間欠的に電力を供給して間欠受信を行う方法が採用されている。なお、表示部・キーボードは常時電力が供給されており、トランスミッタは送信時にのみ電力が供給される。ここで、図１１（Ｂ）は、間欠受信部に供給される電力の波形である。
しかし、温度補償型発振器１、１０は、上述したようにフィルタ回路２が挿入されているため、温度補償型発振器１，１０の電源がＯＮ/ＯＦＦされる度にフィルタ回路２の一部を構成するコンデンサの充放電が発生し、温度補償電圧Ｖｃ１が安定するまでの時間が長くかかってしまう。
【０００７】
すなわち、図１２に温度制御型発振器の間欠受信時のタイミングチャートを示すように、例えば、時刻Ｔａから時刻Ｔｂの間に温度補償型発振器１、１０に電力が供給されて間欠受信を行う場合（図１２（Ｂ））、フィルタ回路２のコンデンサは、時刻Ｔａにおいて、フィルタ回路２の時定数により徐々に充電される（図１２（Ｃ））。このため、フィルタ回路の出力電圧は徐々に温度補償電圧Ｖｃ１に近づくこととなり、すぐには正確な温度補償電圧Ｖｃ１が電圧制御型発振回路４に入力されない。
従って、図１２（Ｆ）に示すように、温度制御型発振器の出力信号の周波数ｆは時刻Ｔａから所定期間経過しなければ目的の周波数ｆ０にならないため、受信動作時に必要な周波数をすぐに得ることができない。従って、この場合、図１２に示した動作時間（「ＴＣＸＯ動作時間」）を長くして目的の周波数ｆ０に達するまで温度制御型発振器を連続動作させる必要がある。ここで、図１２（Ｆ）は出力信号の周波数偏差ｄｆ（ｄｆ＝ｆ−ｆ０）／ｆ０を示しており、時刻Ｔａから時刻Ｔｂの時間、すなわち「ＴＣＸＯ動作時間」を１００［ms］に設定した場合を示している。
【０００８】
従って、携帯電話装置においては、動作時間の短時間化が困難で消費電力低減に不利であった。
この場合、特開平１１−２５１８３６号公報に開示されるように、フィルタ回路による発振開始の遅れを回避すべく、発振回路の電源投入時にフィルタ回路のコンデンサを急速充電するという方法も考えられる。
しかし、この場合コンデンサを急速充電するための充電回路が必要になり、消費電力低減に不利で回路構成も煩雑な問題があった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、簡易な構成で位相雑音が低く、低消費電力で目的の周波数の出力信号を短時間で出力することができる温度補償型発振器、この温度補償型発振器を具備する通信装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、前記温度補償回路の動作が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路とを備えることを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、外部から供給される制御信号に応じて外部から供給される電力を前記電圧制御型発振回路及び温度補償回路に供給する電源スイッチ回路と、前記温度補償回路への電力の供給が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路とを備えることを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の温度補償型発振器は、請求項１または２に記載の温度補償型発振器において、外部から供給される周波数制御信号に基づいて前記出力信号の周波数を設定すべき周波数にするための周波数制御電圧信号を出力する電圧変換回路と、前記フィルタ回路より出力される前記温度補償電圧信号に前記周波数制御電圧信号を加算して前記制御電圧信号として出力する加算回路とを有することを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の温度補償型発振器は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の温度補償型発振器において、前記電圧制御型発振回路は、圧電振動子を発振させる発振回路と、前記制御電圧信号に応じて容量が変化する可変容量素子とを有することを特徴としている。
【００１６】
請求項５記載の通信装置は、温度補償型発振器を内蔵し、受信待受時は前記温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う通信装置であって、前記温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、前記温度補償回路の動作が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路と、を備えることを特徴としている。
【００１７】
請求項６記載の通信装置は、電源と、温度補償型発振器と、この温度補償型発振器の発振を制御する制御回路とを有し、受信待受時は当該温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う通信装置であって、前記温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、前記制御回路から供給される制御信号に応じて前記電源の電力を前記電圧制御型発振回路及び温度補償回路に供給する電源スイッチ回路と、前記温度補償回路への電力の供給が停止した場合に前記フィルタ回路に含まれる容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路とを備えることを特徴としている。
【００１８】
請求項７記載の通信装置は、請求項５または６に記載の通信装置において、外部から供給される周波数制御信号に基づいて前記出力信号の周波数を設定すべき周波数にするための周波数制御電圧信号を出力する電圧変換回路と、前記フィルタ回路より出力される前記温度補償電圧信号に前記周波数制御電圧信号を加算して前記制御電圧信号として出力する加算回路とを有することを特徴としている。
【００１９】
請求項８記載の通信装置は、請求項５乃至７のいずれかに記載の通信装置において、前記通信装置は、前記発振制御の非動作時間を１秒から１０秒以内にすることを特徴としている。
【００２０】
請求項９記載の電子機器は、温度補償型発振器を内蔵し、前記温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う電子機器であって、前記温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、前記温度補償回路の動作が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路とを備えることを特徴としている。
いる。
【００２１】
請求項１０記載の電子機器は、電源と、温度補償型発振器と、この温度補償型発振器の発振を制御する制御回路とを有し、所定の場合は当該温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う電子機器であって、前記温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、前記制御回路から供給される制御信号に応じて前記電源の電力を前記電圧制御型発振回路及び温度補償回路に供給する電源スイッチ回路と、前記温度補償回路への電力の供給が停止した場合に前記フィルタ回路に含まれる容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路とを備えることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
（１） 実施形態
（１−１） 実施形態の構成
図１は、本発明の実施形態に係る携帯電話装置に使用される温度補償型発振器を周辺構成と共に示す機能ブロック図であり、図２は、図１の詳細ブロック図である。
この温度補償型発振器２０は、電圧制御型発振回路２１と、温度補償回路２２と、フィルタ回路２３と、電圧変換回路２４と、加算器２５と、電源スイッチ回路２６と、電圧保持回路２７とから構成される。
【００２４】
図２に示すように、電圧制御型発振回路２１は、水晶振動子やセラミック振動子等の圧電振動子Ｘを発振させる発振回路２１１や可変リアクタンス素子２１２等から構成される。この電圧制御型発振回路２１は、例えば、図３に示すようなバイポーラトランジスタＱ１、Ｑ２を用いて構成したものや、図４に示すようなインバータＩＶ１、ＩＶ２をＭＯＳ型トランジスタで構成したＣＭＯＳ型のものが適用される。
なお、図３及び図４において、電圧ＶＲＥＧは、図１及び図２に図示していないが、温度補償型発振器２０の電源端子ＶＣＣに供給される電力から作られる発振回路内部の電源である。
【００２５】
温度補償回路２２は、圧電振動子Ｘの周波数温度特性の変化を打ち消すような温度補償電圧Ｖｃ１を出力できる構成のものを広く適用することができる。
温度補償回路２２は、例えば、従来技術で述べたように、温度センサと、アナログ／ディジタル変換回路と、メモリと、ディジタル／アナログ変換回路により構成し、温度情報をディジタル信号に変換した後、メモリに予め記録された温度補償用のデータに変換し、この温度補償用のデータをディジタル／アナログ変換することにより、温度補償電圧Ｖｃ１を出力するディジタル型のものや、サーミスタ等の素子の温度特性を利用して温度補償電圧Ｖｃ１を出力するアナログ型のものを適用することができる。
【００２６】
フィルタ回路２３は、抵抗Ｒ１とコンデンサ（容量素子）Ｃとから構成されるローパスフィルタであり、温度補償回路２２より供給される温度補償電圧Ｖｃ１に含まれるノイズ電圧Ｖｎを除去する。このフィルタ回路２３の時定数は、温度補償電圧Ｖｃ１より温度補償回路２１等で発生するノイズ電圧を除去するために、カットオフ周波数が十数Ｈｚ〜数百Ｈｚ程度になる値等に設定される。
【００２７】
電圧変換回路２４は、周波数制御電圧入力端子ＶＣを介して供給される周波数制御信号φＶＣに基づいて周波数制御電圧Ｖｃ２を生成する回路である。
例えば、電圧変換回路２４としては、図５に符号Ａ、Ｂ、Ｃで示すように、周波数制御信号φＶＣに対して周波数制御電圧Ｖｃ２の傾きを変化させたり、周波数制御電圧Ｖｃ２の変化の極性を変化させる機能を持たせた回路が適用される。
【００２８】
加算器２５は、フィルタ回路２３を介して供給される温度補償電圧Ｖｃ１と周波数制御電圧Ｖｃ２を加算して電圧制御型発振回路２１に出力する。
従って、電圧制御型発振回路２１は、温度補償電圧Ｖｃ１により温度が変化しても出力信号Ｐの発振周波数が一定になるように制御されるとともに、周波数制御電圧Ｖｃ２により出力信号Ｐの発振周波数が設定すべき周波数になるように制御される。
【００２９】
電源スイッチ回路２６は、スタンバイ端子ＳＴＢＹに供給される制御信号φＳＴＢＹに基づいて電源端子ＶＣＣに供給される電力を電圧制御型発振回路２１及び温度補償回路２２に出力する回路であり、スタンバイ端子ＳＴＢＹに入力される制御信号φＳＴＢＹに応じてオンオフ制御されるスイッチＳＷとから構成される。
すなわち、この温度補償型発振器２０は、スタンバイ端子ＳＴＢＹに制御信号φＳＴＢＹを入力することにより、外部の制御回路により発振の開始または中止制御できるようになっている。
なお、図２においてはプルアップ抵抗Ｒ２が設けられた構成を示しているが、本発明の必須構成要件ではなく、プルアップ抵抗Ｒ２がなくても構わない。
従って、従来の電源スイッチ回路とスタンバイ端子ＳＴＢＹを備えていない温度補償型発振器においては、電源端子ＶＣＣに供給する電力をオンオフ制御して発振開始等の制御を行う必要があったため、間欠発振の制御を行うためには電源端子ＶＣＣの外にスイッチ回路を設ける必要があったのに対し、この温度補償型発振器２０は、内部にスイッチ回路２６を設けているのでその必要がない。
これにより、この温度補償型発振器２０は、外部の間欠発振用電源制御回路３０からの制御信号φＳＴＢＹをスタンバイ端子ＳＴＢＹに入力するだけで、簡易に間欠的な発振制御を行うことができるようになっている。
【００３０】
電圧保持回路２７は、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがオフの場合にフィルタ回路２３のコンデンサＣの電圧を保持させる回路であり、一端が電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷに接続された電流制御用の抵抗Ｒ３と、コレクタがフィルタ回路２３のコンデンサＣに接続されたＰＮＰ型バイポーラトランジスタ（以下、「トランジスタ」という）Ｔｒとが直列接続されて構成される。
このため、電圧保持回路２７は、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがオンになると、トランジスタＴｒのエミッタに電流が供給されてトランジスタＴｒのコレクタとベース間のインピーダンスが極めて小さくなり、コレクタに接続されたコンデンサＣの電流経路を形成する。
これに対して、電圧保持回路２７は、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがオフになると、トランジスタＴｒのコレクタから見て、ベースとの間のインピーダンスが高くなるため、コンデンサＣの両端電位差が発生せず、コンデンサＣに蓄積された電荷が抵抗Ｒ１から放電されるのを防止し、コンデンサＣの電圧を保持させるようになっている。
【００３１】
（１−２） 実施形態の動作
次に、図６に示すタイミングチャートを参照しながら、この温度補償型発振器２０の間欠受信時の動作について説明する。図６においては、受信の動作時間（ＴＣＸＯ動作時間）及び非動作時間（ＴＣＸＯ停止時間）をそれぞれ４０［ms］及び６８０［ms］に設定した場合を想定している。
まず、図６（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１において携帯電話装置の電源がＯＮにされると、携帯電話装置のイニシャライズが開始されると共に、図６（Ｂ）に示すように、スタンバイ端子ＳＴＢＹに入力される制御信号φＳＴＢＹがＨレベルに立ち上がる。
【００３２】
従って、温度補償型発振器２０においては、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがＯＮになり、電源端子ＶＣＣからの電力が電圧制御型発振回路２１及び温度補償回路２２に供給される。
また、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがＯＮになると、電圧保持回路２７のトランジスタＴｒのエミッタに電源端子ＶＣＣからの電流が供給され、コレクタとベース間のインピーダンスが極めて小さくなると共に、図６（Ｃ）に示すように、フィルタ回路２３のコンデンサＣの電圧保持回路２７側に電圧Ｖｃ３が生じる。
このため、温度補償回路２２から温度補償電圧Ｖｃ１の出力が開始されると、温度補償電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ３の電位差がコンデンサＣに生じ、図６（Ｄ）に示すように、この電位差に応じた電流Ｉ（Ｃ）がコンデンサＣに流れる。
そして、図６（Ｅ）に示すように、コンデンサＣの両端電位差Ｖｃ１−Ｖｃ３がほぼ温度補償電圧Ｖｃ１になるまで充電されると（時刻Ｔ２）、温度補償電圧Ｖｃ１によるコンデンサＣの充電が終了し、出力信号Ｐの周波数が目的の周波数に安定する。
【００３３】
この場合、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間は、温度補償電圧Ｖｃ１がコンデンサＣの充電に使用されるため、電圧制御型発振回路２１からは正確に温度補償された周波数の出力信号Ｐが出力されない。
しかし、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間は、携帯電話装置のイニシャライズ等に費やされる期間であり、この期間に正確に温度補償された周波数の出力信号Ｐを出力しなくても実用上問題が生じない。
従って、温度補償型発振器２０は、携帯電話装置のイニシャライズの間にフィルタ回路２３のコンデンサＣの充電を完了するようになっている。
【００３４】
そして、図６（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ３において携帯電話装置のイニシャライズが終了すると、間欠発振用制御回路３０からの制御信号φＳＴＢＹがＬレベルに立ち下がる。
従って、温度補償型発振器２０においては、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがＯＦＦになり、電圧制御型発振回路２１及び温度補償回路２２への電力の供給が停止され、出力信号Ｐの出力が停止される（図６（Ｆ））。
このとき、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがＯＦＦになると、電圧保持回路２７のトランジスタＴｒのエミッタへの電流の供給が停止され、トランジスタＴｒのコレクタとベース間のインピーダンスが高くなる。
この結果、フィルタ回路２３のコンデンサＣに蓄えられた電荷が保持され、コンデンサＣの電圧がスイッチＳＷがＯＦＦになった時点の電圧に保持される。
【００３５】
従って、図６（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ４において再び間欠発振用制御回路３０からの制御信号φＳＴＢＹがＨレベルに立ち上がった場合、コンデンサＣは所定の電圧を保持しているため、温度補償電圧Ｖｃ１がフィルタ回路２３で遅延することなく、すぐに電圧制御型発振回路２１に出力されることになる。
これにより、電圧制御型発振回路２１は、温度補償電圧Ｖｃ１により正確に温度補償された周波数の出力信号Ｐをすぐに出力できるようになっている（図６（Ｆ））。
なお、このような間欠発振の場合は、間欠期間に温度変化が生じると温度補償電圧Ｖｃ１が変化することとなるが、非動作時間に生じる温度変化は微少であるため、温度補償電圧Ｖｃ１の変化に対応するコンデンサＣの充電時における出力信号Ｐの周波数偏差は極めて小さく実用上問題とならない。
【００３６】
（１−３） 実施形態の効果
以上の構成によれば、本実施形態に係る温度補償型発振器２０は、電圧保持回路２７を電源スイッチ回路２６とフィルタ回路２３の間に設けて、非動作時間の間はフィルタ回路２３のコンデンサＣの電圧を保持させることにより、フィルタ回路２３により出力信号Ｐの位相雑音を低減しても、短時間で目的の周波数の出力信号Ｐを出力することができる。
このとき、温度補償型発振器２０は、動作時間に充電されたコンデンサＣの電荷の放電を防止して電圧を保持させておくことにより、従来技術で述べたコンデンサＣを急速充電する必要がなく、消費電力を低減することができる。
また、電圧保持回路２７は、原理的にはトランジスタＴｒだけで構成することができるため、回路構成を簡易にすることができる。
【００３７】
従って、この温度補償型発振器２０を使用した携帯電話装置は、短時間で受信動作を開始することができるため、間欠受信時の非動作時間を長くしたり、動作時間を短くすることができ、携帯電話装置全体の消費電力を低減させることができる。
このため、従来は、実質的な受信を開始するまで数百［ms］かかっていたことから、その分動作時間を長くして非動作時間を短く設定する必要があったのに対し、この携帯電話装置は、非動作時間を１［s］以上にして消費電力を低減しても実質的な受信時間を従来と同程度に維持することができる。
また、この携帯電話装置は、非動作時間を１０［s］以下に設定すれば、この携帯電話装置に電話をかけた者から最悪でも１０［s］程度で呼び出し情報を受信できるので、この携帯電話装置の使い勝手を悪化させることなく、消費電力を大幅に低減することができる。
【００３８】
（２） 変形例
（２−１） 第１変形例
また、上述の実施形態においては、電圧保持回路２７に電源端子ＶＣＣからの電力を供給する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電源端子ＶＣＣからの電力に代えて、スタンバイ端子ＳＴＢＹに供給される制御信号φＳＴＢＹを電圧保持回路２７に供給し、制御信号φＳＴＢＹにより直接トランジスタＴｒを制御してもよい。
【００３９】
（２−２） 第２変形例
上述の実施形態においては、電流制御用の抵抗Ｒ３とトランジスタＴｒにより電圧保持回路２７を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は電圧保持回路２７はＯＮ抵抗が小さいスイッチであればよく、電界効果型トランジスタ等の様々なスイッチング素子を広く適用することができる。
【００４０】
（２−３） 第３変形例
上述の実施形態においては、電源スイッチ回路２６とスタンバイ端子ＳＴＢＹを備え、スタンバイ端子ＳＴＢＹに供給される外部機器（間欠発振用電源制御回路３０）からの制御信号φＳＴＢＹに基づいて発振の開始及び停止制御を行うことができる温度補償型発振器に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電源スイッチ回路２６とスタンバイ端子ＳＴＢＹを具備しない温度補償型発振器に本発明を適用してもよいのは言うまでもない。この場合、電源端子ＶＣＣとフィルタ回路２３のコンデンサＣとの間に電圧保持回路２７を設ければよい。詳しくは、電源端子ＶＣＣからの電力により制御されるスイッチによりコンデンサＣの電圧保持回路側の電圧Ｖｃ３とＧＮＤ間のスイッチングを行えばよい。
【００４１】
（２−４） 第４変形例
上述の実施形態においては、温度補償型発振器２０を構成する構成部品の実装状態については言及していなかったが、温度補償型発振器２０は、温度補償電圧Ｖｃ１等のノイズ電圧を除去することができるので、温度補償型発振器２０を構成する素子等を集積化することができる。
【００４２】
従って、例えば、温度補償型発振器の圧電振動子Ｘ及びフィルタ回路２３の構成素子であるコンデンサＣを除く構成部品（図２において破線で囲まれた部分）をワンチップＩＣとして構成することができ、図７に示すようにリッドとの間に圧電振動子Ｘを介して封止したセラミックパッケージの温度補償型発振器を構成したり、図８に示すように、ワンチップＩＣ、圧電振動子Ｘ及びフィルタ回路２３のコンデンサＣをモールド封止したプラスチックパッケージの温度補償型発振器を構成することができる。なお、図７及び図８においては、ワンチップＩＣをワイヤーボンディングにより基板に接続しているが、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）等の手法が適用できるのは言うまでもない。
【００４３】
また、フィルタ回路２３の抵抗素子等の構成素子を図７及び図８のＣ部分に実装してよいことは言うまでもない。なお、コンデンサＣは、図７及び図８のパッケージの外部に実装しても本発明の効果は変わらない。これにより、温度補償型発振器を小型化することができ、かつ、部品点数を削減して組立工数及び製造コストを削減することができる。
【００４４】
（２−５） 第５変形例
上述の実施形態においては、温度補償電圧Ｖｃ１と周波数制御電圧Ｖｃ２とに基づいて所定の周波数の出力信号Ｐを出力する温度制御型発振回路２０に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、温度補償電圧Ｖｃ１のみに基づいて出力信号Ｐの周波数の温度補償のみを行う温度補償型発振器に本発明を適用してもよい。この場合、図１に示す温度補償型発振器より周波数制御電圧入力端子ＶＣ、電圧変換回路２４及び加算器２５を削除すればよい。
【００４５】
（２−６） 第６変形例
上述の実施形態においては、この温度補償型発振器を携帯電話装置に使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＰＨＳ（Personal handy phone）、携帯型情報端末装置等の他の通信装置や、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機等の電子機器に使用される温度補償型発振器に広く適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
上述したように本発明の温度補償型発振器は、簡易な構成で位相雑音が低く、低消費電力で目的の周波数の出力信号を短時間で出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る温度補償型発振器を周辺構成と共に示す機能ブロック図である。
【図２】 図１の詳細ブロック図である。
【図３】 前記温度補償型発振器の電圧制御型発振回路の一例の回路図である。
【図４】 前記温度補償型発振器の電圧制御型発振回路の一例の回路図である。
【図５】 前記温度補償型発振器の電圧変換回路の説明に供する特性曲線図である。
【図６】 前記温度補償型発振器の間欠受信時のタイミングチャートである。
【図７】 第４変形例に係る温度補償型発振器の斜視図である。
【図８】 第４変形例に係る温度補償型発振器の斜視図である。
【図９】 従来の温度補償型発振器の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】 従来のディジタル型の温度補償型発振器の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】 図１１（Ａ）は、携帯型無線通信装置のブロック図であり、図１１（Ｂ）は、前記携帯型無線通信装置の間欠受信部に供給される電圧波形図である。
【図１２】 前記温度補償型発振器の間欠受信時のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１、１０、２０……温度補償型発振器、
２、２３……フィルタ回路、
３、２２……温度補償回路、
４、２１……電圧制御型発振回路、
２４……電圧変換回路、
２５……加算器、
２６……電源スイッチ回路、
２７……電圧保持回路、
２１２……可変リアクタンス素子、
Ｃ……コンデンサ（容量素子）、
Ｘ……圧電振動子、
Ｔｒ……ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ、
Ｖｃ１……温度補償電圧、
Ｖｃ２……周波数制御電圧、
φＳＴＢＹ……制御信号、
φＶＣ……周波数制御信号。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、間欠的な発振制御を行う場合に好適な温度補償型発振器、通信装置及び電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器に使用される発振器は、広い温度範囲で安定した発振周波数の出力信号を出力する必要があるため、温度補償型発振器（ＴＣＸＯ）が使用されている。
この温度補償型発振器は、温度補償回路により温度に応じて負荷容量を変化させることにより、負荷容量に応じて圧電振動子の発振周波数を変化させ、圧電振動子の発振周波数を一定に温度補償するものである。
図９に、温度補償型発振器の概略構成を示すように、温度補償型発振器１は、温度補償回路３と電圧制御型発振回路（ＶＣＸＯ）４との間にフィルタ回路２を設けて構成される。
【０００３】
また、この温度補償型発振器１には、温度補償回路３をアナログ回路により構成したアナログ型のものと、温度補償回路３をディジタル回路により構成したディジタル型のものがある。
ここで、フィルタ回路２を設けた理由は、以下の通りである。すなわち、温度補償回路３をアナログ回路により構成した場合は、温度補償回路３を構成する多くの抵抗素子及び半導体素子から熱雑音やショット雑音が発生するため、温度補償回路３が出力する温度補償電圧Ｖｃ１にノイズ電圧Ｖｎが加算されてしまう。
従って、温度補償回路３が出力する出力電圧Ｖｃ１＋Ｖｎからノイズ電圧Ｖｎを除去して出力信号の位相雑音を低減させるためにフィルタ回路が設けられるのである。
【０００４】
また、図１０にディジタル型の温度補償型発振器のブロック図を示すように、この温度補償型発振器１０において、温度補償回路３は、例えば、温度センサ３Ａ、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器３Ｂ、メモリ３Ｃ及びディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器３Ｄから構成される。
すなわち、この温度補償回路３は、温度センサ３Ａが計測した温度情報をＡ／Ｄ変換器３Ｂによりアナログ／ディジタル変換し、メモリ３Ｃに予め記憶された圧電振動子Ｘ（図９）の温度特性を補償するためのディジタル信号に変換し、Ｄ／Ａ変換器３Ｄによりディジタル／アナログ変換することにより、温度補償電圧Ｖｃ１を出力する。この場合、温度変化によりＤ／Ａ変換器３Ｄに入力されるディジタル信号に変化が生じた場合は、Ｄ／Ａ変換器３Ｄの分解能の影響により出力電圧にステップ状のノイズ電圧Ｖｎが含まれる場合がある。
【０００５】
このため、温度補償回路３をディジタル回路により構成した場合も、アナログ回路により構成した場合と同様に、温度補償回路が出力する温度補償電圧Ｖｃ１にノイズ電圧Ｖｎが加算されてしまう。
従って、ディジタル型の温度補償型発振器においても、フィルタ回路２を設けることによって温度補償回路３の出力電圧Ｖｃ１＋Ｖｎからノイズ電圧Ｖｎを除去し、出力信号の位相雑音を低減させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１１（Ａ）に示すように、現在の携帯電話装置においては、受信待受時は、消費電力低減の観点から温度補償型発振器１、１０を含む間欠受信部（斜線部により示す）に間欠的に電力を供給して間欠受信を行う方法が採用されている。なお、表示部・キーボードは常時電力が供給されており、トランスミッタは送信時にのみ電力が供給される。ここで、図１１（Ｂ）は、間欠受信部に供給される電力の波形である。
しかし、温度補償型発振器１、１０は、上述したようにフィルタ回路２が挿入されているため、温度補償型発振器１，１０の電源がＯＮ/ＯＦＦされる度にフィルタ回路２の一部を構成するコンデンサの充放電が発生し、温度補償電圧Ｖｃ１が安定するまでの時間が長くかかってしまう。
【０００７】
すなわち、図１２に温度制御型発振器の間欠受信時のタイミングチャートを示すように、例えば、時刻Ｔａから時刻Ｔｂの間に温度補償型発振器１、１０に電力が供給されて間欠受信を行う場合（図１２（Ｂ））、フィルタ回路２のコンデンサは、時刻Ｔａにおいて、フィルタ回路２の時定数により徐々に充電される（図１２（Ｃ））。このため、フィルタ回路の出力電圧は徐々に温度補償電圧Ｖｃ１に近づくこととなり、すぐには正確な温度補償電圧Ｖｃ１が電圧制御型発振回路４に入力されない。
従って、図１２（Ｆ）に示すように、温度制御型発振器の出力信号の周波数ｆは時刻Ｔａから所定期間経過しなければ目的の周波数ｆ０にならないため、受信動作時に必要な周波数をすぐに得ることができない。従って、この場合、図１２に示した動作時間（「ＴＣＸＯ動作時間」）を長くして目的の周波数ｆ０に達するまで温度制御型発振器を連続動作させる必要がある。ここで、図１２（Ｆ）は出力信号の周波数偏差ｄｆ（ｄｆ＝ｆ−ｆ０）／ｆ０を示しており、時刻Ｔａから時刻Ｔｂの時間、すなわち「ＴＣＸＯ動作時間」を１００［ms］に設定した場合を示している。
【０００８】
従って、携帯電話装置においては、動作時間の短時間化が困難で消費電力低減に不利であった。
この場合、特開平１１−２５１８３６号公報に開示されるように、フィルタ回路による発振開始の遅れを回避すべく、発振回路の電源投入時にフィルタ回路のコンデンサを急速充電するという方法も考えられる。
しかし、この場合コンデンサを急速充電するための充電回路が必要になり、消費電力低減に不利で回路構成も煩雑な問題があった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、簡易な構成で位相雑音が低く、低消費電力で目的の周波数の出力信号を短時間で出力することができる温度補償型発振器、この温度補償型発振器を具備する通信装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、前記温度補償回路の動作が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路とを備えることを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、外部から供給される制御信号に応じて外部から供給される電力を前記電圧制御型発振回路及び温度補償回路に供給する電源スイッチ回路と、前記温度補償回路への電力の供給が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路とを備えることを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の温度補償型発振器は、請求項１または２に記載の温度補償型発振器において、外部から供給される周波数制御信号に基づいて前記出力信号の周波数を設定すべき周波数にするための周波数制御電圧信号を出力する電圧変換回路と、前記フィルタ回路より出力される前記温度補償電圧信号に前記周波数制御電圧信号を加算して前記制御電圧信号として出力する加算回路とを有することを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の温度補償型発振器は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の温度補償型発振器において、前記電圧制御型発振回路は、圧電振動子を発振させる発振回路と、前記制御電圧信号に応じて容量が変化する可変容量素子とを有することを特徴としている。
【００１６】
請求項５記載の通信装置は、温度補償型発振器を内蔵し、受信待受時は前記温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う通信装置であって、前記温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、前記温度補償回路の動作が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路と、を備えることを特徴としている。
【００１７】
請求項６記載の通信装置は、電源と、温度補償型発振器と、この温度補償型発振器の発振を制御する制御回路とを有し、受信待受時は当該温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う通信装置であって、前記温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、前記制御回路から供給される制御信号に応じて前記電源の電力を前記電圧制御型発振回路及び温度補償回路に供給する電源スイッチ回路と、前記温度補償回路への電力の供給が停止した場合に前記フィルタ回路に含まれる容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路とを備えることを特徴としている。
【００１８】
請求項７記載の通信装置は、請求項５または６に記載の通信装置において、外部から供給される周波数制御信号に基づいて前記出力信号の周波数を設定すべき周波数にするための周波数制御電圧信号を出力する電圧変換回路と、前記フィルタ回路より出力される前記温度補償電圧信号に前記周波数制御電圧信号を加算して前記制御電圧信号として出力する加算回路とを有することを特徴としている。
【００１９】
請求項８記載の通信装置は、請求項５乃至７のいずれかに記載の通信装置において、前記通信装置は、前記発振制御の非動作時間を１秒から１０秒以内にすることを特徴としている。
【００２０】
請求項９記載の電子機器は、温度補償型発振器を内蔵し、前記温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う電子機器であって、前記温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、前記温度補償回路の動作が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路とを備えることを特徴としている。
いる。
【００２１】
請求項１０記載の電子機器は、電源と、温度補償型発振器と、この温度補償型発振器の発振を制御する制御回路とを有し、所定の場合は当該温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う電子機器であって、前記温度補償型発振器は、制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、前記制御回路から供給される制御信号に応じて前記電源の電力を前記電圧制御型発振回路及び温度補償回路に供給する電源スイッチ回路と、前記温度補償回路への電力の供給が停止した場合に前記フィルタ回路に含まれる容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路とを備えることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
（１） 実施形態
（１−１） 実施形態の構成
図１は、本発明の実施形態に係る携帯電話装置に使用される温度補償型発振器を周辺構成と共に示す機能ブロック図であり、図２は、図１の詳細ブロック図である。
この温度補償型発振器２０は、電圧制御型発振回路２１と、温度補償回路２２と、フィルタ回路２３と、電圧変換回路２４と、加算器２５と、電源スイッチ回路２６と、電圧保持回路２７とから構成される。
【００２４】
図２に示すように、電圧制御型発振回路２１は、水晶振動子やセラミック振動子等の圧電振動子Ｘを発振させる発振回路２１１や可変リアクタンス素子２１２等から構成される。この電圧制御型発振回路２１は、例えば、図３に示すようなバイポーラトランジスタＱ１、Ｑ２を用いて構成したものや、図４に示すようなインバータＩＶ１、ＩＶ２をＭＯＳ型トランジスタで構成したＣＭＯＳ型のものが適用される。
なお、図３及び図４において、電圧ＶＲＥＧは、図１及び図２に図示していないが、温度補償型発振器２０の電源端子ＶＣＣに供給される電力から作られる発振回路内部の電源である。
【００２５】
温度補償回路２２は、圧電振動子Ｘの周波数温度特性の変化を打ち消すような温度補償電圧Ｖｃ１を出力できる構成のものを広く適用することができる。
温度補償回路２２は、例えば、従来技術で述べたように、温度センサと、アナログ／ディジタル変換回路と、メモリと、ディジタル／アナログ変換回路により構成し、温度情報をディジタル信号に変換した後、メモリに予め記録された温度補償用のデータに変換し、この温度補償用のデータをディジタル／アナログ変換することにより、温度補償電圧Ｖｃ１を出力するディジタル型のものや、サーミスタ等の素子の温度特性を利用して温度補償電圧Ｖｃ１を出力するアナログ型のものを適用することができる。
【００２６】
フィルタ回路２３は、抵抗Ｒ１とコンデンサ（容量素子）Ｃとから構成されるローパスフィルタであり、温度補償回路２２より供給される温度補償電圧Ｖｃ１に含まれるノイズ電圧Ｖｎを除去する。このフィルタ回路２３の時定数は、温度補償電圧Ｖｃ１より温度補償回路２１等で発生するノイズ電圧を除去するために、カットオフ周波数が十数Ｈｚ〜数百Ｈｚ程度になる値等に設定される。
【００２７】
電圧変換回路２４は、周波数制御電圧入力端子ＶＣを介して供給される周波数制御信号φＶＣに基づいて周波数制御電圧Ｖｃ２を生成する回路である。
例えば、電圧変換回路２４としては、図５に符号Ａ、Ｂ、Ｃで示すように、周波数制御信号φＶＣに対して周波数制御電圧Ｖｃ２の傾きを変化させたり、周波数制御電圧Ｖｃ２の変化の極性を変化させる機能を持たせた回路が適用される。
【００２８】
加算器２５は、フィルタ回路２３を介して供給される温度補償電圧Ｖｃ１と周波数制御電圧Ｖｃ２を加算して電圧制御型発振回路２１に出力する。
従って、電圧制御型発振回路２１は、温度補償電圧Ｖｃ１により温度が変化しても出力信号Ｐの発振周波数が一定になるように制御されるとともに、周波数制御電圧Ｖｃ２により出力信号Ｐの発振周波数が設定すべき周波数になるように制御される。
【００２９】
電源スイッチ回路２６は、スタンバイ端子ＳＴＢＹに供給される制御信号φＳＴＢＹに基づいて電源端子ＶＣＣに供給される電力を電圧制御型発振回路２１及び温度補償回路２２に出力する回路であり、スタンバイ端子ＳＴＢＹに入力される制御信号φＳＴＢＹに応じてオンオフ制御されるスイッチＳＷとから構成される。
すなわち、この温度補償型発振器２０は、スタンバイ端子ＳＴＢＹに制御信号φＳＴＢＹを入力することにより、外部の制御回路により発振の開始または中止制御できるようになっている。
なお、図２においてはプルアップ抵抗Ｒ２が設けられた構成を示しているが、本発明の必須構成要件ではなく、プルアップ抵抗Ｒ２がなくても構わない。
従って、従来の電源スイッチ回路とスタンバイ端子ＳＴＢＹを備えていない温度補償型発振器においては、電源端子ＶＣＣに供給する電力をオンオフ制御して発振開始等の制御を行う必要があったため、間欠発振の制御を行うためには電源端子ＶＣＣの外にスイッチ回路を設ける必要があったのに対し、この温度補償型発振器２０は、内部にスイッチ回路２６を設けているのでその必要がない。
これにより、この温度補償型発振器２０は、外部の間欠発振用電源制御回路３０からの制御信号φＳＴＢＹをスタンバイ端子ＳＴＢＹに入力するだけで、簡易に間欠的な発振制御を行うことができるようになっている。
【００３０】
電圧保持回路２７は、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがオフの場合にフィルタ回路２３のコンデンサＣの電圧を保持させる回路であり、一端が電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷに接続された電流制御用の抵抗Ｒ３と、コレクタがフィルタ回路２３のコンデンサＣに接続されたＰＮＰ型バイポーラトランジスタ（以下、「トランジスタ」という）Ｔｒとが直列接続されて構成される。
このため、電圧保持回路２７は、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがオンになると、トランジスタＴｒのエミッタに電流が供給されてトランジスタＴｒのコレクタとベース間のインピーダンスが極めて小さくなり、コレクタに接続されたコンデンサＣの電流経路を形成する。
これに対して、電圧保持回路２７は、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがオフになると、トランジスタＴｒのコレクタから見て、ベースとの間のインピーダンスが高くなるため、コンデンサＣの両端電位差が発生せず、コンデンサＣに蓄積された電荷が抵抗Ｒ１から放電されるのを防止し、コンデンサＣの電圧を保持させるようになっている。
【００３１】
（１−２） 実施形態の動作
次に、図６に示すタイミングチャートを参照しながら、この温度補償型発振器２０の間欠受信時の動作について説明する。図６においては、受信の動作時間（ＴＣＸＯ動作時間）及び非動作時間（ＴＣＸＯ停止時間）をそれぞれ４０［ms］及び６８０［ms］に設定した場合を想定している。
まず、図６（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１において携帯電話装置の電源がＯＮにされると、携帯電話装置のイニシャライズが開始されると共に、図６（Ｂ）に示すように、スタンバイ端子ＳＴＢＹに入力される制御信号φＳＴＢＹがＨレベルに立ち上がる。
【００３２】
従って、温度補償型発振器２０においては、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがＯＮになり、電源端子ＶＣＣからの電力が電圧制御型発振回路２１及び温度補償回路２２に供給される。
また、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがＯＮになると、電圧保持回路２７のトランジスタＴｒのエミッタに電源端子ＶＣＣからの電流が供給され、コレクタとベース間のインピーダンスが極めて小さくなると共に、図６（Ｃ）に示すように、フィルタ回路２３のコンデンサＣの電圧保持回路２７側に電圧Ｖｃ３が生じる。
このため、温度補償回路２２から温度補償電圧Ｖｃ１の出力が開始されると、温度補償電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ３の電位差がコンデンサＣに生じ、図６（Ｄ）に示すように、この電位差に応じた電流Ｉ（Ｃ）がコンデンサＣに流れる。
そして、図６（Ｅ）に示すように、コンデンサＣの両端電位差Ｖｃ１−Ｖｃ３がほぼ温度補償電圧Ｖｃ１になるまで充電されると（時刻Ｔ２）、温度補償電圧Ｖｃ１によるコンデンサＣの充電が終了し、出力信号Ｐの周波数が目的の周波数に安定する。
【００３３】
この場合、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間は、温度補償電圧Ｖｃ１がコンデンサＣの充電に使用されるため、電圧制御型発振回路２１からは正確に温度補償された周波数の出力信号Ｐが出力されない。
しかし、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間は、携帯電話装置のイニシャライズ等に費やされる期間であり、この期間に正確に温度補償された周波数の出力信号Ｐを出力しなくても実用上問題が生じない。
従って、温度補償型発振器２０は、携帯電話装置のイニシャライズの間にフィルタ回路２３のコンデンサＣの充電を完了するようになっている。
【００３４】
そして、図６（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ３において携帯電話装置のイニシャライズが終了すると、間欠発振用制御回路３０からの制御信号φＳＴＢＹがＬレベルに立ち下がる。
従って、温度補償型発振器２０においては、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがＯＦＦになり、電圧制御型発振回路２１及び温度補償回路２２への電力の供給が停止され、出力信号Ｐの出力が停止される（図６（Ｆ））。
このとき、電源スイッチ回路２６のスイッチＳＷがＯＦＦになると、電圧保持回路２７のトランジスタＴｒのエミッタへの電流の供給が停止され、トランジスタＴｒのコレクタとベース間のインピーダンスが高くなる。
この結果、フィルタ回路２３のコンデンサＣに蓄えられた電荷が保持され、コンデンサＣの電圧がスイッチＳＷがＯＦＦになった時点の電圧に保持される。
【００３５】
従って、図６（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ４において再び間欠発振用制御回路３０からの制御信号φＳＴＢＹがＨレベルに立ち上がった場合、コンデンサＣは所定の電圧を保持しているため、温度補償電圧Ｖｃ１がフィルタ回路２３で遅延することなく、すぐに電圧制御型発振回路２１に出力されることになる。
これにより、電圧制御型発振回路２１は、温度補償電圧Ｖｃ１により正確に温度補償された周波数の出力信号Ｐをすぐに出力できるようになっている（図６（Ｆ））。
なお、このような間欠発振の場合は、間欠期間に温度変化が生じると温度補償電圧Ｖｃ１が変化することとなるが、非動作時間に生じる温度変化は微少であるため、温度補償電圧Ｖｃ１の変化に対応するコンデンサＣの充電時における出力信号Ｐの周波数偏差は極めて小さく実用上問題とならない。
【００３６】
（１−３） 実施形態の効果
以上の構成によれば、本実施形態に係る温度補償型発振器２０は、電圧保持回路２７を電源スイッチ回路２６とフィルタ回路２３の間に設けて、非動作時間の間はフィルタ回路２３のコンデンサＣの電圧を保持させることにより、フィルタ回路２３により出力信号Ｐの位相雑音を低減しても、短時間で目的の周波数の出力信号Ｐを出力することができる。
このとき、温度補償型発振器２０は、動作時間に充電されたコンデンサＣの電荷の放電を防止して電圧を保持させておくことにより、従来技術で述べたコンデンサＣを急速充電する必要がなく、消費電力を低減することができる。
また、電圧保持回路２７は、原理的にはトランジスタＴｒだけで構成することができるため、回路構成を簡易にすることができる。
【００３７】
従って、この温度補償型発振器２０を使用した携帯電話装置は、短時間で受信動作を開始することができるため、間欠受信時の非動作時間を長くしたり、動作時間を短くすることができ、携帯電話装置全体の消費電力を低減させることができる。
このため、従来は、実質的な受信を開始するまで数百［ms］かかっていたことから、その分動作時間を長くして非動作時間を短く設定する必要があったのに対し、この携帯電話装置は、非動作時間を１［s］以上にして消費電力を低減しても実質的な受信時間を従来と同程度に維持することができる。
また、この携帯電話装置は、非動作時間を１０［s］以下に設定すれば、この携帯電話装置に電話をかけた者から最悪でも１０［s］程度で呼び出し情報を受信できるので、この携帯電話装置の使い勝手を悪化させることなく、消費電力を大幅に低減することができる。
【００３８】
（２） 変形例
（２−１） 第１変形例
また、上述の実施形態においては、電圧保持回路２７に電源端子ＶＣＣからの電力を供給する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電源端子ＶＣＣからの電力に代えて、スタンバイ端子ＳＴＢＹに供給される制御信号φＳＴＢＹを電圧保持回路２７に供給し、制御信号φＳＴＢＹにより直接トランジスタＴｒを制御してもよい。
【００３９】
（２−２） 第２変形例
上述の実施形態においては、電流制御用の抵抗Ｒ３とトランジスタＴｒにより電圧保持回路２７を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は電圧保持回路２７はＯＮ抵抗が小さいスイッチであればよく、電界効果型トランジスタ等の様々なスイッチング素子を広く適用することができる。
【００４０】
（２−３） 第３変形例
上述の実施形態においては、電源スイッチ回路２６とスタンバイ端子ＳＴＢＹを備え、スタンバイ端子ＳＴＢＹに供給される外部機器（間欠発振用電源制御回路３０）からの制御信号φＳＴＢＹに基づいて発振の開始及び停止制御を行うことができる温度補償型発振器に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電源スイッチ回路２６とスタンバイ端子ＳＴＢＹを具備しない温度補償型発振器に本発明を適用してもよいのは言うまでもない。この場合、電源端子ＶＣＣとフィルタ回路２３のコンデンサＣとの間に電圧保持回路２７を設ければよい。詳しくは、電源端子ＶＣＣからの電力により制御されるスイッチによりコンデンサＣの電圧保持回路側の電圧Ｖｃ３とＧＮＤ間のスイッチングを行えばよい。
【００４１】
（２−４） 第４変形例
上述の実施形態においては、温度補償型発振器２０を構成する構成部品の実装状態については言及していなかったが、温度補償型発振器２０は、温度補償電圧Ｖｃ１等のノイズ電圧を除去することができるので、温度補償型発振器２０を構成する素子等を集積化することができる。
【００４２】
従って、例えば、温度補償型発振器の圧電振動子Ｘ及びフィルタ回路２３の構成素子であるコンデンサＣを除く構成部品（図２において破線で囲まれた部分）をワンチップＩＣとして構成することができ、図７に示すようにリッドとの間に圧電振動子Ｘを介して封止したセラミックパッケージの温度補償型発振器を構成したり、図８に示すように、ワンチップＩＣ、圧電振動子Ｘ及びフィルタ回路２３のコンデンサＣをモールド封止したプラスチックパッケージの温度補償型発振器を構成することができる。なお、図７及び図８においては、ワンチップＩＣをワイヤーボンディングにより基板に接続しているが、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）等の手法が適用できるのは言うまでもない。
【００４３】
また、フィルタ回路２３の抵抗素子等の構成素子を図７及び図８のＣ部分に実装してよいことは言うまでもない。なお、コンデンサＣは、図７及び図８のパッケージの外部に実装しても本発明の効果は変わらない。これにより、温度補償型発振器を小型化することができ、かつ、部品点数を削減して組立工数及び製造コストを削減することができる。
【００４４】
（２−５） 第５変形例
上述の実施形態においては、温度補償電圧Ｖｃ１と周波数制御電圧Ｖｃ２とに基づいて所定の周波数の出力信号Ｐを出力する温度制御型発振回路２０に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、温度補償電圧Ｖｃ１のみに基づいて出力信号Ｐの周波数の温度補償のみを行う温度補償型発振器に本発明を適用してもよい。この場合、図１に示す温度補償型発振器より周波数制御電圧入力端子ＶＣ、電圧変換回路２４及び加算器２５を削除すればよい。
【００４５】
（２−６） 第６変形例
上述の実施形態においては、この温度補償型発振器を携帯電話装置に使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＰＨＳ（Personal handy phone）、携帯型情報端末装置等の他の通信装置や、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機等の電子機器に使用される温度補償型発振器に広く適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
上述したように本発明の温度補償型発振器は、簡易な構成で位相雑音が低く、低消費電力で目的の周波数の出力信号を短時間で出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る温度補償型発振器を周辺構成と共に示す機能ブロック図である。
【図２】 図１の詳細ブロック図である。
【図３】 前記温度補償型発振器の電圧制御型発振回路の一例の回路図である。
【図４】 前記温度補償型発振器の電圧制御型発振回路の一例の回路図である。
【図５】 前記温度補償型発振器の電圧変換回路の説明に供する特性曲線図である。
【図６】 前記温度補償型発振器の間欠受信時のタイミングチャートである。
【図７】 第４変形例に係る温度補償型発振器の斜視図である。
【図８】 第４変形例に係る温度補償型発振器の斜視図である。
【図９】 従来の温度補償型発振器の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】 従来のディジタル型の温度補償型発振器の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】 図１１（Ａ）は、携帯型無線通信装置のブロック図であり、図１１（Ｂ）は、前記携帯型無線通信装置の間欠受信部に供給される電圧波形図である。
【図１２】 前記温度補償型発振器の間欠受信時のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１、１０、２０……温度補償型発振器、
２、２３……フィルタ回路、
３、２２……温度補償回路、
４、２１……電圧制御型発振回路、
２４……電圧変換回路、
２５……加算器、
２６……電源スイッチ回路、
２７……電圧保持回路、
２１２……可変リアクタンス素子、
Ｃ……コンデンサ（容量素子）、
Ｘ……圧電振動子、
Ｔｒ……ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ、
Ｖｃ１……温度補償電圧、
Ｖｃ２……周波数制御電圧、
φＳＴＢＹ……制御信号、
φＶＣ……周波数制御信号。
Claims (10)
- 制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、
温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、
容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、
前記温度補償回路の動作が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路と、を備える
ことを特徴とする温度補償型発振器。 - 制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、
温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、
容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、
外部から供給される制御信号に応じて外部から供給される電力を前記電圧制御型発振回路及び温度補償回路に供給する電源スイッチ回路と、
前記温度補償回路への電力の供給が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路と、を備える
ことを特徴とする温度補償型発振器。 - 請求項１または２に記載の温度補償型発振器において、
外部から供給される周波数制御信号に基づいて前記出力信号の周波数を設定すべき周波数にするための周波数制御電圧信号を出力する電圧変換回路と、
前記フィルタ回路より出力される前記温度補償電圧信号に前記周波数制御電圧信号を加算して前記制御電圧信号として出力する加算回路と、を有する
ことを特徴とする温度補償型発振器。 - 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の温度補償型発振器において、
前記電圧制御型発振回路は、
圧電振動子を発振させる発振回路と、
前記制御電圧信号に応じて容量が変化する可変容量素子と、を有する
ことを特徴とする温度補償型発振器。 - 温度補償型発振器を内蔵し、受信待受時は前記温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う通信装置であって、
前記温度補償型発振器は、
制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、
温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、
容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、
前記温度補償回路の動作が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路と、を備える
ことを特徴とする通信装置。 - 電源と、温度補償型発振器と、この温度補償型発振器の発振を制御する制御回路とを有し、受信待受時は当該温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う通信装置であって、
前記温度補償型発振器は、
制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、
温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、
容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、
前記制御回路から供給される制御信号に応じて前記電源の電力を前記電圧制御型発振回路及び温度補償回路に供給する電源スイッチ回路と、
前記温度補償回路への電力の供給が停止した場合に前記フィルタ回路に含まれる容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路と、を備える
ことを特徴とする通信装置。 - 請求項５または６に記載の通信装置において、
外部から供給される周波数制御信号に基づいて前記出力信号の周波数を設定すべき周波数にするための周波数制御電圧信号を出力する電圧変換回路と、
前記フィルタ回路より出力される前記温度補償電圧信号に前記周波数制御電圧信号を加算して前記制御電圧信号として出力する加算回路と、を有する
ことを特徴とする通信装置。 - 請求項５乃至７のいずれかに記載の通信装置において、
前記通信装置は、前記発振制御の非動作時間を１秒から１０秒以内にする
ことを特徴とする通信装置。 - 温度補償型発振器を内蔵し、前記温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う電子機器であって、
前記温度補償型発振器は、
制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、
温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、
容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、
前記温度補償回路の動作が停止した場合に前記容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路と、を備える
ことを特徴とする電子機器。 - 電源と、温度補償型発振器と、この温度補償型発振器の発振を制御する制御回路とを有し、所定の場合は当該温度補償型発振器の間欠的な発振制御を行う電子機器であって、
前記温度補償型発振器は、
制御電圧信号に応じて出力信号の周波数が変化する電圧制御型発振回路と、
温度に基づいて前記出力信号の周波数を一定にするための温度補償電圧信号を出力する温度補償回路と、
容量素子を有し、前記温度補償電圧信号に含まれるノイズ電圧を除去して前記制御電圧信号として出力するフィルタ回路と、
前記制御回路から供給される制御信号に応じて前記電源の電力を前記電圧制御型発振回路及び温度補償回路に供給する電源スイッチ回路と、
前記温度補償回路への電力の供給が停止した場合に前記フィルタ回路に含まれる容量素子の電圧を保持させる電圧保持回路と、を備える
ことを特徴とする電子機器。
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