JP4424001B2 - Temperature compensated piezoelectric oscillator - Google Patents

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Description

本発明は、水晶振動子等の圧電振動子を使用した圧電発振器に関し、特にMOS容量素子を使用して温度補償を行う圧電発振器において、MOS容量素子のC−V特性における不安定領域を回避する回路構成に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric oscillator using a piezoelectric vibrator such as a crystal vibrator, and in particular, in a piezoelectric oscillator that performs temperature compensation using a MOS capacitive element, avoids an unstable region in the CV characteristics of the MOS capacitive element. The present invention relates to a circuit configuration.

近年、水晶振動子等の圧電振動子に対して発振回路、温度補償回路等を付加した圧電発振器では、周波数安定度は勿論のこと、小型化、低価格化等の要求が厳しく要求されている。圧電発振器の出力周波数は種々の要因で変化するが、比較的周波数の安定度が高い水晶発振器においても、周囲温度、電源電圧及び出力負荷等の条件変化による周波数変動があり、これ等に対応する手段として種々のものが提案されている。例えば温度変化に関しては水晶発振器に温度補償回路を付加し、この温度補償水晶発振器(以下、TCXOと記す)の発振ループの負荷容量を変化させて、水晶振動子固有の温度−周波数特性変動を相殺するように前記負荷容量を温度変化に対して制御するものがあり、大きく分けて直接温度補償方式、間接温度補償方式及びデジタル型補償方式の3つの補償方法がある。
特に、間接温度補償方式としてMOS容量素子を用いて温度補償回路を構成しているものがあり、このMOS容量素子には幾つかの構造が存在する。例えば、アキュムレーション型やPチャントランジスタ型等があげられる。その解決策としてPチャントランジスタ型のMOS容量素子を用いる方法について、同一出願人は特願2003−287153記載の技術を提案している。
図8は従来のMOS容量素子を用いた温度補償回路の一例を示す図である。これは、低温補償用MOS容量素子ML43と、高温補償用MOS容量素子MH46を用い、MOS容量素子の両端には一方に基準電圧Vref、他方に制御電圧VL、VHが抵抗44、41、45を介して印加される。このような構成にすることで、水晶振動子の3次の温度特性を補償するために、温度に対する3次の容量変化を得ている。また間接温度補償方式においては、補償電圧VL、VHがリニア変化させることが可能な点が大きな特徴である。
特願2003−287153
In recent years, piezoelectric oscillators in which an oscillation circuit, a temperature compensation circuit, and the like are added to a piezoelectric vibrator such as a crystal vibrator have been strictly demanded not only for frequency stability but also for miniaturization and cost reduction. . The output frequency of a piezoelectric oscillator changes due to various factors. Even in a crystal oscillator with relatively high frequency stability, there are frequency fluctuations due to changes in conditions such as ambient temperature, power supply voltage, and output load. Various means have been proposed as means. For example, with respect to temperature changes, a temperature compensation circuit is added to the crystal oscillator, and the load capacity of the oscillation loop of this temperature compensated crystal oscillator (hereinafter referred to as TCXO) is changed to cancel the temperature-frequency characteristic variation inherent in the crystal oscillator. As described above, there is one that controls the load capacity with respect to a temperature change, and there are roughly three compensation methods: a direct temperature compensation method, an indirect temperature compensation method, and a digital compensation method.
In particular, as an indirect temperature compensation method, there is one in which a temperature compensation circuit is configured by using a MOS capacitance element, and this MOS capacitance element has several structures. For example, an accumulation type, a P-channel transistor type, or the like can be given. As a solution to this problem, the same applicant has proposed a technique described in Japanese Patent Application No. 2003-287153 regarding a method using a P-channel transistor type MOS capacitor.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a temperature compensation circuit using a conventional MOS capacitance element. This is achieved by using a low-temperature compensation MOS capacitor element ML43 and a high-temperature compensation MOS capacitor element MH46. At both ends of the MOS capacitor element, a reference voltage Vref is applied to one end, and control voltages VL and VH are provided with resistors 44, 41, and 45, respectively. Applied. With such a configuration, a third-order capacitance change with respect to temperature is obtained in order to compensate for the third-order temperature characteristics of the crystal resonator. The indirect temperature compensation method is characterized in that the compensation voltages VL and VH can be linearly changed.
Japanese Patent Application No. 2003-287153

しかしながらアキュムレーション型の場合、その構造的な理由から図9に示すようにMOS容量素子に印加する電位差と容量の関係(以下、C−V特性と記す)40におけるCmin付近(A部)が、電圧印加後に安定するまで時間がかかるといった問題があった。この問題を解決する方法として、上記MOS容量素子のC−V特性における容量最小値(Cmin)付近の不安定領域を回避するために、クリップ電圧発生回路を使用する方法がある。この場合、図10のようにVH、VLのクリップ制御した電圧55、58は、クリップ電圧からダイオードの順方向電圧分、下がった電圧で一定となることが理想であるが、厳密にはダイオードの順方向電圧は約−2mV/℃の温度特性を持っているために、クリップ後の電圧56、57は約2mV/℃の温度特性を持つことになる。この結果、Cmin付近は間接温度補償方式において、高温補償回路の常温付近で使用するため、Cminの不安定さは発振器の常温時の周波数安定に影響を及ぼす。即ち、Cmin付近は電圧印加時の安定時間が遅いことから、発振器としての周波数起動時間に影響を与えることになり、高速起動を要求される現在の仕様を満足できない場合がある。
また、特許文献1はPチャントランジスタのソース及びドレイン領域に形成されたP型引出し電極と、N−Well領域に形成されたN型引出し電極との間にバイアスをかけることによりC−V特性における容量最小値(Cmin)付近の不安定領域を回避するものであり、新たに半導体プロセスの開発が必要となり、開発コストと多大な開発時間を要するといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、MOS容量素子のC−V特性における容量最小値(Cmin)付近の不安定領域を回避するために、温度補償電圧が容量最小値のときの電位差にならないようにし、且つ回路的な温度特性を補償するために、ダイオードの順方向電圧の温度特性を補正することにより、高温時の負荷容量変動と回路の温度特性による変動を同時に抑制した温度補償型圧電発振器を提供することを目的する。
また他の目的は、従来のアキュムレーション型MOS容量素子の課題を外部の回路構成により解決することにより、新たな半導体プロセスの開発の必要がなくなり、開発費の大幅な削減を行うことである。
However, in the case of the accumulation type, the relationship between the potential difference applied to the MOS capacitance element and the capacitance (hereinafter referred to as CV characteristics) 40 as shown in FIG. There is a problem that it takes time to stabilize after application. As a method of solving this problem, there is a method of using a clip voltage generation circuit in order to avoid an unstable region near the capacitance minimum value (Cmin) in the CV characteristic of the MOS capacitance element. In this case, as shown in FIG. 10, it is ideal that the voltages 55 and 58 subjected to clipping control of VH and VL become constant at a voltage that is decreased by the forward voltage of the diode from the clipping voltage. Since the forward voltage has a temperature characteristic of about −2 mV / ° C., the voltages 56 and 57 after clipping have a temperature characteristic of about 2 mV / ° C. As a result, the vicinity of Cmin is used near the normal temperature of the high-temperature compensation circuit in the indirect temperature compensation method, so the instability of Cmin affects the frequency stability of the oscillator at normal temperature. That is, in the vicinity of Cmin, the stabilization time at the time of voltage application is slow, which affects the frequency startup time as an oscillator, and may not satisfy the current specifications required for high-speed startup.
Patent Document 1 discloses a CV characteristic in which a bias is applied between a P-type extraction electrode formed in a source and drain region of a P-channel transistor and an N-type extraction electrode formed in an N-Well region. This avoids an unstable region near the minimum capacitance value (Cmin), necessitating the development of a new semiconductor process, and has the problem of requiring development costs and a great deal of development time.
In view of such a problem, the present invention avoids an electric potential difference when the temperature compensation voltage is the minimum capacitance value in order to avoid an unstable region near the minimum capacitance value (Cmin) in the CV characteristic of the MOS capacitance element. In order to compensate for the temperature characteristics of the circuit, a temperature compensated piezoelectric oscillator that simultaneously suppresses fluctuations due to load capacity fluctuations at high temperatures and circuit temperature characteristics by correcting the temperature characteristics of the forward voltage of the diode. The purpose is to provide.
Another object is to solve the problem of the conventional accumulation-type MOS capacitor by an external circuit configuration, thereby eliminating the need for development of a new semiconductor process and greatly reducing development costs.

本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、所定の周波数で励振される圧電振動子と、発振回路と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた圧電発振器であって、前記周波数温度補償回路は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部と、該温度検出部により変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部と、該温度補償用電圧発生部により発生された温度補償用電圧と基準電圧の電位差に基づいて容量が変化するMOS容量素子と、所望の温度範囲内において前記温度補償用電圧を前記MOS容量素子のC−V特性における低容量値領域の電位差以下にならないようにクリップするクリップ電圧発生手段とを備え、該クリップ電圧発生手段は、差動増幅器と、クリップ電圧を発生するクリップ電圧発生源と、前記差動増幅器の出力端と周波数温度補償回路の出力端間に備えた第1のダイオードとを備え、前記差動増幅器が該差動増幅器を構成する複数のトランジスタのうち、反転入力端側のトランジスタのエミッタに順方向接続するよう第2のダイオードを備えたものであり、前記差動増幅器の出力端と反転入力端子とを接続し、前記差動増幅器の非反転入力端子に前記クリップ電圧発生源を接続するよう構成したことを特徴とする。
基本的に温度補償回路は、周囲温度を検出する温度検出部と、例えば温度検出部がサーミスタにより構成されていれば、抵抗分圧により電圧変化として取り出し、その電圧変化に基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部と、その電圧と基準電圧との電位差により3次の容量特性を有するMOS容量素子により構成される。しかし、MOS容量素子は低電位側での容量値が不安定になる特性があり、この不安定さが周波数変動の要因となっていた。そこで本発明では、さらにクリップ電圧発生手段を備え、MOS容量素子の容量値が不安定になる電位にならないように、温度により直線的に変化する温度補償用電圧発生部の出力を常温近傍でクリップして一定電位以下にならないようにしたものである。
かかる発明によれば、温度補償回路に更にクリップ電圧発生手段を備え、温度により直線的に変化する温度補償用電圧発生部の出力を常温近傍でクリップするので、MOS容量素子の容量値が不安定になる領域を回避して、高温側での周波数の安定度を更に高めることができる。
なお、本明細書において、圧電素子とは、圧電基板の主面に励振電極、リード端子を形成した素子を指称し、圧電振動子とは、この圧電素子自体、或いは圧電素子を気密封止した電子部品を指称する。
In order to solve such a problem, the present invention provides a piezoelectric vibrator excited at a predetermined frequency, an oscillation circuit, and a frequency temperature compensation circuit that compensates for a change in oscillation frequency due to a temperature change. The frequency temperature compensation circuit includes: a temperature detection unit whose parameter changes according to an ambient temperature; a temperature compensation voltage generation unit which generates a voltage based on the parameter changed by the temperature detection unit; A MOS capacitance element whose capacitance changes based on the potential difference between the temperature compensation voltage generated by the temperature compensation voltage generator and the reference voltage, and the temperature compensation voltage within the desired temperature range is C− of the MOS capacitance element. and a clip voltage generating means to clip so as not fall below a potential difference of the low capacitance value region in V characteristics, the clipping voltage generating means includes a differential amplifier, chestnut And a first diode provided between the output terminal of the differential amplifier and the output terminal of the frequency temperature compensation circuit, and the differential amplifier constitutes the differential amplifier. Among the plurality of transistors, the second diode is provided so as to be forward-connected to the emitter of the transistor on the inverting input end side, the output terminal of the differential amplifier and the inverting input terminal are connected, and the differential The clip voltage generation source is connected to the non-inverting input terminal of the amplifier .
Basically, the temperature compensation circuit, if the temperature detection unit configured to detect the ambient temperature and, for example, the thermistor is constituted by a thermistor, takes out as a voltage change by resistance voltage division and generates a voltage based on the voltage change. The temperature compensation voltage generator is composed of a MOS capacitance element having a third-order capacitance characteristic due to a potential difference between the voltage and a reference voltage. However, the MOS capacitance element has a characteristic that the capacitance value on the low potential side becomes unstable, and this instability is a factor of frequency fluctuation. Therefore, the present invention further includes clip voltage generation means for clipping the output of the temperature compensation voltage generator that varies linearly with temperature so that the capacitance value of the MOS capacitor does not become unstable. As a result, the potential does not fall below a certain potential.
According to the invention, the temperature compensation circuit is further provided with the clipping voltage generation means, and the output of the temperature compensation voltage generation unit that changes linearly with the temperature is clipped near the normal temperature, so that the capacitance value of the MOS capacitance element is unstable. Thus, the frequency stability on the high temperature side can be further increased.
In this specification, the piezoelectric element refers to an element in which excitation electrodes and lead terminals are formed on the main surface of the piezoelectric substrate, and the piezoelectric vibrator refers to the piezoelectric element itself or the piezoelectric element hermetically sealed. An electronic component is designated.

圧をクリップするには、ダイオードと基準電圧により構成することができる。しかし、ダイオードは一般的に温度により順方向電圧が変化する特性を持っている。従って、厳密に言うとダイオードと基準電圧だけでは温度によりクリップ電圧が変化してしまい、その結果、周波数特性が変動することになる。そこで本発明では、このダイオードによる温度特性をキャンセルするために、温度特性とは逆の特性を増幅器に持たせてキャンセルするものである。その一つの方法は、入力にダイオードを内蔵した増幅器をボルテージホロア構成にして、基準電圧と内蔵ダイオードの温度特性を合成した電圧を発生して、その電圧をクリップ電圧とするものである。
かかる発明によれば、増幅器の出力端子とマイナス側入力端子を接続してボルテージホロア構成とし、且つ増幅器のプラス側にクリップ電圧発生源を接続するので、ダイオードの温度特性を打ち消す電圧がクリップ電圧に重畳されるので、ダイオードの温度特性を補償したクリップ電圧を発生することができる。
To clip the voltage it can be configured by a diode and a reference voltage. However, the diode generally has a characteristic that the forward voltage changes with temperature. Therefore, strictly speaking, the clip voltage changes with temperature only with the diode and the reference voltage, and as a result, the frequency characteristics fluctuate. Therefore, in the present invention, in order to cancel the temperature characteristic due to the diode, the amplifier has a characteristic opposite to the temperature characteristic to cancel it. One method is to use a voltage follower configuration with an amplifier with a diode built in as an input, generate a voltage that combines the reference voltage and the temperature characteristics of the built-in diode, and use that voltage as the clip voltage.
According to this invention, since the output terminal of the amplifier and the negative input terminal are connected to form a voltage follower configuration, and the clip voltage generation source is connected to the positive side of the amplifier, the voltage that cancels the temperature characteristic of the diode is the clip voltage. Therefore, it is possible to generate a clip voltage that compensates for the temperature characteristics of the diode.

請求項は、前記温度補償用電圧発生部は、所定の電位を有する基準電圧を発生する基準制御電圧発生部と、常温を中心とした低温側の前記圧電振動子の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、常温を中心とした高温側の前記圧電振動子の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部と、を備えたものであり前記MOS容量素子は、前記低温制御電圧発生部の出力電圧が供給される低温部補償用MOS容量素子と、前記高温制御電圧発生部の出力電圧が供給される高温部補償用MOS容量素子と、を備えたものであり、前記クリップ電圧発生手段、前記低温制御電圧発生部の出力電圧及び前記高温制御電圧発生部の出力電圧を、前記高温部補償用MOS容量素子のC−V特性における低容量値領域の電位差以下にならないようにクリップすることを特徴とする。
基本的に温度補償回路は、周囲温度を検出する温度検出部と、例えば温度検出部がサーミスタにより構成されていれば、抵抗分圧により電圧変化として取り出し、その電圧変化に基づいて常温より低い温度範囲で電圧が上昇するように制御する低温制御電圧発生部と、逆に常温より高い温度範囲で電圧が上昇するように制御する高温制御電圧発生部とがある。そして、本発明ではクリップ電圧発生手段により、これらの出力が温度変化により直線的に変化する特性を、常温近傍で所定の電圧以下にならないようにクリップすることにより、特に、高温制御電圧発生部の電圧が低温側で一定電圧として、MOS容量素子のC−V特性における低容量値領域の不安定領域を回避することができる。
かかる発明によれば、クリップ電圧発生手段は、低温制御電圧発生部及び高温制御電圧発生部の各出力を、MOS容量素子のC−V特性における低容量値領域の電位差以下にならないようにクリップするので、MOS容量素子の低容量値領域での電位変化に対する容量値の不安定さを回避することができる。
According to a second aspect of the present invention, the temperature compensation voltage generator includes a reference control voltage generator that generates a reference voltage having a predetermined potential, and a voltage that compensates for temperature characteristics of the piezoelectric vibrator on a low temperature side centered on a normal temperature. And a high-temperature control voltage generator that generates a voltage that compensates for temperature characteristics of the piezoelectric vibrator on the high-temperature side centered at room temperature , and the MOS capacitor element. Comprises a low temperature part compensating MOS capacitor element to which the output voltage of the low temperature control voltage generator is supplied, and a high temperature part compensation MOS capacitor element to which the output voltage of the high temperature control voltage generator is supplied. , and the the clip voltage generating means, the output voltage and the output voltage of the high-temperature control voltage generation section of the cold control voltage generating unit, a low capacitance region in C-V characteristic of the high-temperature portion compensation MOS capacitor element Potential difference And characterized in that the clip so as not to be under.
Basically, if the temperature compensation circuit is composed of a thermistor and a temperature detector that detects the ambient temperature, for example, a temperature change is extracted as a voltage change by resistance voltage division, and a temperature lower than normal temperature based on the voltage change. There are a low temperature control voltage generator that controls the voltage to rise in a range, and a high temperature control voltage generator that controls the voltage to rise in a temperature range higher than room temperature. In the present invention, the clip voltage generating means clips the characteristic that these outputs change linearly with a temperature change so that it does not become a predetermined voltage or less near room temperature. It is possible to avoid an unstable region in a low capacitance value region in the CV characteristics of the MOS capacitor element by setting the voltage to a constant voltage on the low temperature side.
According to this invention, the clip voltage generating means clips the outputs of the low temperature control voltage generator and the high temperature control voltage generator so as not to be less than the potential difference of the low capacitance value region in the CV characteristic of the MOS capacitor. Therefore, instability of the capacitance value with respect to potential change in the low capacitance value region of the MOS capacitance element can be avoided.

請求項は、前記温度補償用電圧発生部は、所定の電位を有する基準電圧を発生する基準制御電圧発生部と、常温を中心とした低温側の前記圧電振動子の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、常温を中心とした高温側の前記圧電振動子の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部と、を備えたものであり、前記MOS容量素子は、前記低温制御電圧発生部の出力電圧が供給される低温部補償用MOS容量素子と、前記高温制御電圧発生部の出力電圧が供給される高温部補償用MOS容量素子と、を備えたものであり、前記クリップ電圧発生手段は、前記低温制御電圧発生部の出力電圧をクリップする第1のクリップ電圧発生手段と、前記高温制御電圧発生部の出力電圧をクリップする第2のクリップ電圧発生手段と、を備えたものであり、前記第2のクリップ電圧発生手段が、前記高温制御電圧発生部の出力電圧を、前記高温部補償用MOS容量素子のC−V特性における低容量値領域の電位差以下にならないようクリップすることを特徴とする。
クリップ電圧が低温側と高温側で同じであれば、1つの増幅器でクリップ電圧を発生して供給すればよいが、クリップ電圧が低温側と高温側で異なる場合は、2つの基準電圧と、2つの増幅器を用意して各出力に個別にクリップ電圧を供給する必要がある。
かかる発明によれば、クリップ電圧発生手段は、増幅器及びクリップ電圧発生源を複数備えるので、異なるクリップ電圧を低温側と高温側に個別に供給することができる。
請求項は、前記クリップ電圧発生手段は、前記クリップ電圧発生源の電圧値を任意に設定可能としたことを特徴とする。
クリップ電圧発生手段の一例として、クリップ電圧発生源をボルテージホロア型の増幅器に接続し、その出力端子とダイオードのアノードを接続し、そのカソード側を低温制御電圧発生部及び高温制御電圧発生部の各出力に接続する。この回路構成により制御電圧がクリップ電圧より高い場合は、逆バイアスとして働いて制御電圧がそのまま出力されるが、制御電圧がクリップ電圧より低くなると、順バイアスとなりクリップ電圧がそのまま出力される。従って、クリップ電圧を任意に設定できるようにしておけば、各種の電圧でクリップ電圧を設定することができる。
かかる発明によれば、クリップ電圧発生手段は、クリップ電圧発生源の電圧値を任意に設定可能としたので、各種の電圧でクリップ電圧を設定することができる。
According to a third aspect of the present invention, the temperature compensation voltage generator includes a reference control voltage generator that generates a reference voltage having a predetermined potential, and a voltage that compensates for temperature characteristics of the piezoelectric vibrator on the low temperature side centered on room temperature. And a high-temperature control voltage generator that generates a voltage that compensates for temperature characteristics of the piezoelectric vibrator on the high-temperature side centered at room temperature, and the MOS capacitor element. Comprises a low temperature part compensating MOS capacitor element to which the output voltage of the low temperature control voltage generator is supplied, and a high temperature part compensation MOS capacitor element to which the output voltage of the high temperature control voltage generator is supplied. The clip voltage generation means includes a first clip voltage generation means for clipping the output voltage of the low temperature control voltage generation section, and a second clip voltage generation means for clipping the output voltage of the high temperature control voltage generation section. And the second clip voltage generating means outputs the output voltage of the high temperature control voltage generating section in a low capacitance value region in the CV characteristic of the high temperature section compensating MOS capacitance element. It is characterized by clipping so as not to be less than the potential difference .
If the clip voltage is the same on the low temperature side and the high temperature side, the clip voltage may be generated and supplied by one amplifier. However, if the clip voltage is different on the low temperature side and the high temperature side, the two reference voltages and 2 It is necessary to prepare one amplifier and supply a clip voltage to each output individually.
According to this invention, since the clip voltage generating means includes a plurality of amplifiers and clip voltage generation sources, different clip voltages can be individually supplied to the low temperature side and the high temperature side.
According to a fourth aspect of the present invention, the clip voltage generation means can arbitrarily set a voltage value of the clip voltage generation source.
As an example of clip voltage generation means, a clip voltage generation source is connected to a voltage follower type amplifier, its output terminal is connected to the anode of a diode, and its cathode side is connected to a low temperature control voltage generator and a high temperature control voltage generator. Connect to each output. With this circuit configuration, when the control voltage is higher than the clip voltage, the control voltage is output as it is as a reverse bias, but when the control voltage is lower than the clip voltage, it becomes a forward bias and the clip voltage is output as it is. Therefore, if the clip voltage can be arbitrarily set, the clip voltage can be set with various voltages.
According to this invention, since the clip voltage generation means can arbitrarily set the voltage value of the clip voltage generation source, the clip voltage can be set with various voltages.

請求項1の発明によれば、温度補償回路に更にクリップ電圧発生手段を備え、温度により直線的に変化する温度補償用電圧発生部の出力を常温近傍でクリップするので、MOS容量素子の容量値が不安定になる領域を回避して、高温側での周波数の安定度を更に高めることができる。
また、増幅器の出力端子とマイナス側入力端子を接続してボルテージホロア構成とし、且つ増幅器のプラス側にクリップ電圧発生源を接続するので、ダイオードの温度特性を打ち消す電圧がクリップ電圧に重畳されるので、ダイオードの温度特性を補償したクリップ電圧を発生することができる。
また請求項では、クリップ電圧発生手段は、低温制御電圧発生部及び高温制御電圧発生部の各出力を、MOS容量素子のC−V特性における低容量値領域の電位差以下にならないようにクリップするので、MOS容量素子の低容量値領域での電位変化に対する容量値の不安定さを回避することができる。
According to the first aspect of the present invention, the temperature compensation circuit is further provided with the clipping voltage generation means, and the output of the temperature compensation voltage generation unit that changes linearly with the temperature is clipped near the normal temperature. Thus, it is possible to further improve the frequency stability on the high temperature side.
In addition, since the output terminal and the negative input terminal of the amplifier are connected to form a voltage follower configuration, and the clip voltage generation source is connected to the positive side of the amplifier, a voltage that cancels the temperature characteristic of the diode is superimposed on the clip voltage. Therefore, a clip voltage that compensates for the temperature characteristics of the diode can be generated.
According to a second aspect of the present invention , the clip voltage generating means clips the outputs of the low temperature control voltage generator and the high temperature control voltage generator so as not to be less than the potential difference of the low capacitance value region in the CV characteristic of the MOS capacitor. Therefore, instability of the capacitance value with respect to potential change in the low capacitance value region of the MOS capacitance element can be avoided.

また請求項では、クリップ電圧発生手段は、増幅器及びクリップ電圧発生源を複数備えるので、異なるクリップ電圧を低温側と高温側に個別に供給することができる。
また請求項では、クリップ電圧発生手段は、クリップ電圧発生源の電圧値を任意に設定可能としたので、各種の電圧でクリップ電圧を設定することができる

According to the third aspect of the present invention , since the clip voltage generation means includes a plurality of amplifiers and clip voltage generation sources, different clip voltages can be separately supplied to the low temperature side and the high temperature side.
According to the fourth aspect of the present invention , since the clip voltage generation means can arbitrarily set the voltage value of the clip voltage generation source, the clip voltage can be set with various voltages .

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
まず、本発明の実施形態を説明する前に、図6及び図7を参照して本発明の最も主となる技術原理について説明をしておく。図6(a)はMOS容量素子のC−V特性を表す図である。この図から温度補償の原理を概略的に説明すると、電圧差が零のときを基準としてMOS容量素子のC−V特性50の立ち上がる領域(B領域)と立ち下がる領域(A領域)を利用して、それぞれ低温と高温の補償を行う構成である。図6(b)は図6(a)の特性を有するMOS容量素子を使用したときの負荷容量と温度の関係を表す図である。例えば、領域Cは後述するMOS容量素子MLにより生成され、領域Dは後述するMOS容量素子MHにより生成され、その結果、カーブ51の特性を得ることができる。即ち、低温用と高温用にそれぞれMOS容量素子が必要となる。
図7(a)は高温補償電圧と温度との関係を示す図である。即ち、高温補償には図7(b)のC−V特性カーブ31におけるマイナス電位から電位差0までの間を利用するので、Vref32とVH33が等しい(電位差=0)ところP点が高温部になるようにする。従来の補償電圧34は破線に示すような直線であった。この場合温度範囲においてもMOS容量素子は容量を可変制御されてしまうのでC−V特性のCmin部を含む図7(b)の29の領域を使用することとなり、先に延べた問題が発生していた。そこで図7(b)の領域30だけを使用するために、図7(a)のQ点まで一定電圧になるように、電圧リミット機能を設けることが有用であることがわかる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
First, before describing the embodiment of the present invention, the most principal technical principle of the present invention will be described with reference to FIG. 6 and FIG. FIG. 6A is a diagram illustrating the CV characteristics of the MOS capacitance element. The principle of temperature compensation is schematically explained from this figure. The rise (B region) and the fall (A region) of the CV characteristic 50 of the MOS capacitor element are used with reference to the case where the voltage difference is zero. Thus, it is configured to compensate for low and high temperatures, respectively. FIG. 6B is a graph showing the relationship between the load capacity and the temperature when the MOS capacitor having the characteristics shown in FIG. 6A is used. For example, the region C is generated by a MOS capacitor element ML described later, and the region D is generated by a MOS capacitor element MH described later. As a result, the characteristics of the curve 51 can be obtained. That is, MOS capacitor elements are required for low temperature and high temperature, respectively.
FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the high temperature compensation voltage and the temperature. That is, the high temperature compensation uses the interval between the negative potential and the potential difference 0 in the CV characteristic curve 31 of FIG. 7B, so that Vref32 and VH33 are equal (potential difference = 0), and the point P becomes the high temperature portion. Like that. The conventional compensation voltage 34 is a straight line as shown by a broken line. In this case, since the capacitance of the MOS capacitor element is variably controlled even in the temperature range, the region 29 in FIG. 7B including the Cmin portion of the CV characteristic is used, which causes the above-described problem. It was. Therefore, in order to use only the region 30 in FIG. 7B, it can be seen that it is useful to provide a voltage limit function so that the voltage is constant up to the point Q in FIG. 7A.

図1は本発明の第1の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の部分構成を示すブロック図である。この温度補償型圧電発振器100は、大きく分けて所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子(水晶振動子)Xと、この圧電素子に電流を流して励振させる発振用増幅器からなる発振回路12と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路1とを備えて構成される。尚、発振回路12は図ではコルピッツ発振回路であるが、他の発振回路でも構わない。
そして周波数温度補償回路1は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部3と、この温度検出部3の変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生回路(温度補償用電圧発生部)2と、この温度補償用電圧発生回路2が出力した温度補償用電圧(VH、VL)と基準電圧(Vref)の電位差に基づいて容量が変化するMOS容量素子MH10、ML11と、温度補償用電圧を所定の電圧にクリップするクリップ電圧発生回路(クリップ電圧発生手段)5と、コンデンサ7、9と、抵抗6、8、13とを備えて構成されている。
そしてML(低温部補償用MOS容量素子)11の対向電極とコンデンサ7との接続点Pには抵抗6を介して低温制御電圧端子(以下、VLと記す)に接続され、さらにクリップ電圧発生回路5が接続されている。またコンデンサ7の他端はコンデンサ9を介して接地され、その接続中点QがMH(高温部補償用MOS容量素子)10の対向電極と接続され、且つ抵抗8を介して高温制御電圧端子(以下、VHと記す)に接続され、さらにクリップ電圧発生回路5が接続されている。また、ML11とMH10の対向電極同士を接続した接続中点Rを圧電振動子(水晶振動子)Xに接続すると共に、抵抗13を介してVrefに接続されている。尚、本実施形態のクリップ電圧発生回路5は、差動増幅器5bの非反転入力端子にクリップ電源Vcl2が接続され、反転入力端子と出力端子が接続され、その出力端子にダイオード5a、5cのアノードが接続されている。そして各ダイオード5a、5cのカソードがそれぞれVH、VLに接続されている。またクリップ電源Vcl2は電圧が調整できるようになっている。
FIG. 1 is a block diagram showing a partial configuration of a temperature compensated piezoelectric oscillator according to a first embodiment of the present invention. This temperature-compensated piezoelectric oscillator 100 is roughly composed of a piezoelectric vibrator (quartz crystal vibrator) X including a piezoelectric element excited at a predetermined frequency, and an oscillation amplifier that excites the piezoelectric element by passing a current. The oscillation circuit 12 and a frequency temperature compensation circuit 1 that compensates for a change in oscillation frequency due to a temperature change are provided. The oscillation circuit 12 is a Colpitts oscillation circuit in the figure, but may be another oscillation circuit.
The frequency temperature compensation circuit 1 includes a temperature detection unit 3 whose parameters change depending on the ambient temperature, and a temperature compensation voltage generation circuit (temperature compensation voltage generation unit) that generates a voltage based on the changed parameters of the temperature detection unit 3. ) 2, MOS capacitance elements MH 10 and ML 11 whose capacitance changes based on the potential difference between the temperature compensation voltages (VH and VL) output from the temperature compensation voltage generation circuit 2 and the reference voltage (Vref), and temperature compensation A clip voltage generation circuit (clip voltage generation means) 5 that clips a voltage to a predetermined voltage, capacitors 7 and 9, and resistors 6, 8, and 13 are configured.
A connection point P between the counter electrode of the ML (low-temperature portion compensation MOS capacitor) 11 and the capacitor 7 is connected to a low-temperature control voltage terminal (hereinafter referred to as VL) via a resistor 6, and further a clip voltage generation circuit. 5 is connected. The other end of the capacitor 7 is grounded via a capacitor 9, its connection midpoint Q is connected to a counter electrode of an MH (high temperature part compensation MOS capacitor element) 10, and a high temperature control voltage terminal ( (Hereinafter referred to as VH) and a clip voltage generation circuit 5 is further connected. In addition, a connection midpoint R where the opposing electrodes of ML11 and MH10 are connected is connected to a piezoelectric vibrator (quartz crystal) X and is connected to Vref via a resistor 13. In the clip voltage generation circuit 5 of this embodiment, the clip power supply Vcl2 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 5b, the inverting input terminal and the output terminal are connected, and the anodes of the diodes 5a and 5c are connected to the output terminal. Is connected. The cathodes of the diodes 5a and 5c are connected to VH and VL, respectively. Further, the voltage of the clip power supply Vcl2 can be adjusted.

図2は本発明の補償電圧の温度特性を表す図である。縦軸は補償電圧を表し、横軸は周囲温度を表す。図1を参照しながら説明する。温度補償用電圧発生回路2から発生されるVrefは例えばプラスの一定の電圧21であり、抵抗13を介して接続点Rに供給する。接続点RはMLとMHの異なる極性同士が接続されているので、MLに対しては逆バイアスとなり、MHに対しては順バイアスとなる。次に動作について説明する。まずVL20に基づく回路制御の動作を温度が−40℃から+90℃まで連続して変化したとして説明する。VL20は−40℃のときVrefとの交点Rにあり、そのときのML11の端子間電圧は0VであるのでML11はC−V特性の立ち上り範囲内における所定の容量となる(図6(a)電位差0の容量)。そして温度が上昇するとVL20は直線的に低下し、それに伴ってML11の端子間の電位差が大きくなりML11の容量が増加する。そして+25℃付近になると、クリップ電圧発生回路5のクリップ電圧Vcl2よりVLが低くなるよう回路設定することで、+25℃付近でのクリップ電圧発生回路5のダイオード5cが順バイアスとなり、接続点Pはクリップ電圧Vcl2の電圧となる。その後、温度が上昇すると補償電圧発生回路からの出力電圧VLは更に低下するが、クリップ電圧Vcl2によりクリップされているので接続点PにおけるVL20は図2に示すごとく一定となる。図ではクリップ電圧Vcl1とクリップ電圧Vcl2が異なる電圧に記されているが、この例の場合はVcl1=Vcl2となる。   FIG. 2 is a graph showing temperature characteristics of the compensation voltage according to the present invention. The vertical axis represents the compensation voltage, and the horizontal axis represents the ambient temperature. This will be described with reference to FIG. Vref generated from the temperature compensation voltage generation circuit 2 is, for example, a positive constant voltage 21 and is supplied to the connection point R via the resistor 13. Since the connection point R is connected to different polarities of ML and MH, the connection point R is reverse-biased with respect to ML and forward-biased with respect to MH. Next, the operation will be described. First, the operation of circuit control based on VL20 will be described on the assumption that the temperature has continuously changed from −40 ° C. to + 90 ° C. VL20 is at the intersection R with Vref at -40 ° C., and the ML11 terminal voltage at that time is 0 V, so ML11 has a predetermined capacity within the rising range of the CV characteristics (FIG. 6A). Capacitance with zero potential difference). When the temperature rises, VL20 decreases linearly, and accordingly, the potential difference between the terminals of ML11 increases and the capacity of ML11 increases. When the voltage is near + 25 ° C., the circuit is set so that VL is lower than the clip voltage Vcl 2 of the clip voltage generation circuit 5, so that the diode 5 c of the clip voltage generation circuit 5 near + 25 ° C. becomes forward biased, It becomes the voltage of the clip voltage Vcl2. Thereafter, when the temperature rises, the output voltage VL from the compensation voltage generation circuit further decreases, but since it is clipped by the clip voltage Vcl2, VL20 at the connection point P becomes constant as shown in FIG. In the figure, the clip voltage Vcl1 and the clip voltage Vcl2 are shown as different voltages. In this example, Vcl1 = Vcl2.

次にVH22の動作を温度が+90℃から−40℃まで連続して変化したとして説明する。VH22は+90℃のときVrefとの交点Sにあり、そのときのMH10の端子間電圧は0VであるのでMH10はC−V特性の立ち上り範囲内における所定の容量となる(図6(a)電位差0の容量)。そして温度が低下するとVH22は直線的に低下し、それに伴ってMH10の順バイアスの電位差が大きくなり容量が減少する。そして+25℃付近になると、クリップ電圧発生回路5のクリップ電圧Vcl2よりVH22が低くなるよう回路設定することで、クリップ電圧発生回路5のダイオード5aが順バイアスとなり接続点Qはクリップ電圧Vcl2の電圧となる。その後、温度が低下すると、補償電圧発生回路からの出力電圧VHは更に低下するが、クリップ電圧Vcl2によりクリップされているので接続点QにおけるVH22は図2のごとく一定となる。
ここで、厳密にはダイオード5a、5cの順方向電圧は約−2mV/℃の温度特性を持っているために、VH・VLのクリップ後の電圧は図10で説明した通り約2mV/℃の温度特性を持つことになる。そこで本実施形態では、図3のようなダイオードDOをマイナス端子に接続した増幅器を用い、反転入力端子と出力端子を接続してボルテージホロア構成とし、非反転入力端子にクリップ電圧Vcl2を接続することにより、出力にはダイオードDOの順方向電圧VBE(温度特性)を加算した電圧(Vcl2+VBE)が発生するようにする。そしてこの電圧をダイオード5a、5cに印加すると、ダイオード5a、5cは(−VBE)の温度特性を持つので、結果的にダイオード5a、5cのアノードには(Vcl2+VBE)+(−VBE)=Vcl2のみが印加されたことになり、ダイオードD0の端子間電圧の温度特性がダイオード5a、5cの温度特性をキャンセルすることができる。
Next, the operation of VH22 will be described on the assumption that the temperature has continuously changed from + 90 ° C. to −40 ° C. VH22 is at the intersection S with Vref at + 90 ° C., and the voltage between the terminals of MH10 at that time is 0 V, so MH10 has a predetermined capacity within the rising range of the CV characteristics (FIG. 6 (a) potential difference). 0 capacity). When the temperature decreases, VH22 decreases linearly, and accordingly, the forward bias potential difference of MH10 increases and the capacitance decreases. At around + 25 ° C., by setting the circuit so that VH22 is lower than the clip voltage Vcl2 of the clip voltage generation circuit 5, the diode 5a of the clip voltage generation circuit 5 becomes forward biased and the connection point Q is equal to the voltage of the clip voltage Vcl2. Become. Thereafter, when the temperature decreases, the output voltage VH from the compensation voltage generation circuit further decreases, but since it is clipped by the clipping voltage Vcl2, VH22 at the connection point Q becomes constant as shown in FIG.
Strictly speaking, since the forward voltage of the diodes 5a and 5c has a temperature characteristic of about −2 mV / ° C., the voltage after VH · VL clipping is about 2 mV / ° C. as described in FIG. It will have temperature characteristics. Therefore, in this embodiment, an amplifier in which the diode DO is connected to the negative terminal as shown in FIG. 3 is used, the inverting input terminal and the output terminal are connected to form a voltage follower configuration, and the clip voltage Vcl2 is connected to the non-inverting input terminal. Thus, a voltage (Vcl2 + VBE) obtained by adding the forward voltage VBE (temperature characteristic) of the diode DO is generated in the output. When this voltage is applied to the diodes 5a and 5c, the diodes 5a and 5c have a temperature characteristic of (−VBE). As a result, only (Vcl2 + VBE) + (− VBE) = Vcl2 is present at the anodes of the diodes 5a and 5c. Is applied, and the temperature characteristic of the voltage across the diode D0 can cancel the temperature characteristic of the diodes 5a and 5c.

尚、低温補償に関してはMOS容量素子のCmax側を使用するので(図9参照)、C−V特性の不安定領域(Cmin)を使用する高温補償と比較して大きな問題は発生しないが、本実施形態のようにVLもクリップさせることで、常温付近の電圧を不変のものにすることができる。即ち、従来では常温付近ではMOS容量素子のC−V特性自身が飽和領域に達するように使用(設計)しているため、VH、VLが変化しても容量が変わらない(=周波数が安定)ということで、図2の破線のような電圧を使用していた。しかし実際は完全な飽和領域でなかったり、特性バラツキにより常温付近でも容量変化(感度をもっている)がおこる場合があった。それにより、TCXOとして温度補償する時、VH、VL電圧に関しては図4(a)のように電圧オフセット調整や図4(b)のようにGain調整を行うため、常温付近(A領域、B領域)の電圧が変化してしまう。この時、容量値が変化しなければ問題ないが、VL25、29、VH26、30が変化してしまう。従って、基準となる常温の周波数が温度補償することでずれてしまう結果となり、非常に温度補償しにくい状態が発生していた。そこで本実施形態では、クリップ電圧発生回路5を設けることにより、常温付近の電圧をクリップして一定な値とするため、容量(周波数)的に安定することとなる。
図5は本発明の第2の実施形態に係る温度補償型圧電発振器110の部分構成を示すブロック図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。図5が図1と異なる点は、クリップ電圧発生回路4を追加して、VHとVLを個別にクリップした点である。VHはクリップ電圧発生回路5によりクリップされるのは図1と同様である。図5のクリップ電圧発生回路4は、差動増幅器4bのプラス端子にクリップ電源Vcl1が直列に接続され、マイナス端子と出力端子が接続され、その出力端子からダイオード5cのアノードが接続されている。そしてダイオード5cのカソードがVLに接続されている。またクリップ電源Vcl1は電圧が調整できるようになっている。
As for low temperature compensation, since the Cmax side of the MOS capacitor element is used (see FIG. 9), no major problem occurs compared to high temperature compensation using an unstable region (Cmin) of the CV characteristic. By clipping the VL as in the embodiment, the voltage near the normal temperature can be made unchanged. That is, conventionally, since the CV characteristics of the MOS capacitor itself are used (designed) to reach the saturation region near room temperature, the capacitance does not change even if VH and VL change (= stable frequency). Therefore, the voltage as shown by the broken line in FIG. 2 was used. However, in actuality, it was not a complete saturation region, or there was a case where the capacitance change (has sensitivity) occurred even near room temperature due to characteristic variations. As a result, when temperature compensation is performed as TCXO, the voltage offset adjustment as shown in FIG. 4A and the gain adjustment as shown in FIG. ) Voltage changes. At this time, if the capacitance value does not change, there is no problem, but VL25, 29, VH26, 30 will change. Therefore, the room temperature frequency used as a reference is shifted due to temperature compensation, and a state in which temperature compensation is very difficult has occurred. Therefore, in the present embodiment, by providing the clip voltage generation circuit 5, the voltage near room temperature is clipped to a constant value, so that the capacitance (frequency) is stabilized.
FIG. 5 is a block diagram showing a partial configuration of a temperature compensated piezoelectric oscillator 110 according to the second embodiment of the present invention. The same reference numerals are assigned to the same components, and duplicate descriptions are omitted. FIG. 5 differs from FIG. 1 in that a clip voltage generation circuit 4 is added and VH and VL are individually clipped. The VH is clipped by the clip voltage generation circuit 5 as in FIG. In the clip voltage generation circuit 4 of FIG. 5, the clip power supply Vcl1 is connected in series to the plus terminal of the differential amplifier 4b, the minus terminal and the output terminal are connected, and the anode of the diode 5c is connected from the output terminal. The cathode of the diode 5c is connected to VL. Further, the voltage of the clip power source Vcl1 can be adjusted.

本発明の第1の実施例形態に係る温度補償型圧電発振器の部分構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a partial configuration of a temperature compensated piezoelectric oscillator according to a first embodiment of the present invention. 本発明の補償電圧の温度特性を表す図。The figure showing the temperature characteristic of the compensation voltage of this invention. ダイオードを内蔵した増幅器の一例を示す図。The figure which shows an example of the amplifier which incorporated the diode. TCXOとして温度補償する時、VH、VL電圧に関して電圧オフセット調整やGain調整を行うため、常温付近の電圧が変化してしまう様子を表す図。The figure showing a mode that the voltage near normal temperature will change in order to perform voltage offset adjustment and Gain adjustment regarding VH and VL voltage when temperature compensation is carried out as TCXO. 本発明の第2の実施例形態に係る温度補償型圧電発振器の部分構成を示すブロック図。The block diagram which shows the partial structure of the temperature compensation type | mold piezoelectric oscillator which concerns on the 2nd Example form of this invention. 本発明の最も主となる技術原理について説明する図。The figure explaining the main technical principle of this invention. 本発明の最も主となる技術原理について説明する図。The figure explaining the main technical principle of this invention. 従来のMOS容量素子を用いた温度補償回路の一例を示す図。The figure which shows an example of the temperature compensation circuit using the conventional MOS capacitance element. MOS容量素子に印加する電位差と容量の関係を表す図。The figure showing the relation between the potential difference applied to the MOS capacitor and the capacitance. クリップ電圧発生回路を使用する場合にダイオードの温度特性により特性が変動する様子を説明する図。The figure explaining a mode that a characteristic changes with the temperature characteristics of a diode, when using a clip voltage generating circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1 周波数温度補償回路、2 温度補償用電圧発生回路、3 温度検出部、5 クリップ電圧発生回路、5a、5c ダイオード、5b 差動増幅器、Vcl2 クリップ電源、6、8、13 抵抗、7、9 直流阻止用コンデンサ、10、11 MOS容量素子、X 水晶振動子
1 frequency temperature compensation circuit, 2 temperature compensation voltage generation circuit, 3 temperature detection unit, 5 clip voltage generation circuit, 5a, 5c diode, 5b differential amplifier, Vcl2 clip power supply, 6, 8, 13 resistance, 7, 9 DC Capacitor for blocking, 10, 11 MOS capacitor element, X crystal resonator

Claims (4)

所定の周波数で励振される圧電振動子と、発振回路と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた圧電発振器であって、
前記周波数温度補償回路は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部と、該温度検出部により変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部と、該温度補償用電圧発生部により発生された温度補償用電圧と基準電圧の電位差に基づいて容量が変化するMOS容量素子と、所望の温度範囲内において前記温度補償用電圧を前記MOS容量素子のC−V特性における低容量値領域の電位差以下にならないようにクリップするクリップ電圧発生手段とを備え
該クリップ電圧発生手段は、差動増幅器と、クリップ電圧を発生するクリップ電圧発生源と、前記差動増幅器の出力端と周波数温度補償回路の出力端間に備えた第1のダイオードとを備え、前記差動増幅器が該差動増幅器を構成する複数のトランジスタのうち、反転入力端側のトランジスタのエミッタに順方向接続するよう第2のダイオードを備えたものであり、前記差動増幅器の出力端と反転入力端子とを接続し、前記差動増幅器の非反転入力端子に前記クリップ電圧発生源を接続するよう構成したことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
A piezoelectric oscillator comprising a piezoelectric vibrator excited at a predetermined frequency, an oscillation circuit, and a frequency temperature compensation circuit that compensates for a change in oscillation frequency due to a temperature change,
The frequency temperature compensation circuit includes a temperature detection unit whose parameter changes according to the ambient temperature, a temperature compensation voltage generation unit that generates a voltage based on the parameter changed by the temperature detection unit, and the temperature compensation voltage generation unit. A MOS capacitance element whose capacitance changes based on the potential difference between the generated temperature compensation voltage and a reference voltage, and the temperature compensation voltage within a desired temperature range, the low capacitance value region in the CV characteristic of the MOS capacitance element and a clip voltage generating means for clipping to avoid the potential difference below,
The clip voltage generation means includes a differential amplifier, a clip voltage generation source for generating a clip voltage, and a first diode provided between the output terminal of the differential amplifier and the output terminal of the frequency temperature compensation circuit, The differential amplifier includes a second diode so as to be forward-connected to the emitter of the transistor on the inverting input terminal side among the plurality of transistors constituting the differential amplifier, and the output terminal of the differential amplifier And a inverting input terminal, and the clip voltage generation source is connected to a non-inverting input terminal of the differential amplifier .
前記温度補償用電圧発生部は、所定の電位を有する基準電圧を発生する基準制御電圧発生部と、常温を中心とした低温側の前記圧電振動子の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、常温を中心とした高温側の前記圧電振動子の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部と、を備えたものであり
前記MOS容量素子は、前記低温制御電圧発生部の出力電圧が供給される低温部補償用MOS容量素子と、前記高温制御電圧発生部の出力電圧が供給される高温部補償用MOS容量素子と、を備えたものであり、
前記クリップ電圧発生手段、前記低温制御電圧発生部の出力電圧及び前記高温制御電圧発生部の出力電圧を、前記高温部補償用MOS容量素子のC−V特性における低容量値領域の電位差以下にならないようクリップすることを特徴とする請求項1に記載の温度補償型圧電発振器。
The temperature compensation voltage generator includes a reference control voltage generator that generates a reference voltage having a predetermined potential, and a low-temperature control that generates a voltage that compensates for the temperature characteristics of the piezoelectric vibrator on a low temperature side centered on a normal temperature. are those having a voltage generating unit, and high-temperature control voltage generation unit for generating a voltage that compensates the temperature characteristic of the piezoelectric vibrator on the high temperature side around the room temperature, the,
The MOS capacitance element includes a low temperature portion compensation MOS capacitance element to which the output voltage of the low temperature control voltage generation portion is supplied, a high temperature portion compensation MOS capacitance element to which the output voltage of the high temperature control voltage generation portion is supplied, With
The clip voltage generating means, the output voltage and the output voltage of the high-temperature control voltage generation section of the cold control voltage generation unit, the following potential difference of the low capacitance region in C-V characteristic of the high-temperature portion compensation MOS capacitor element The temperature-compensated piezoelectric oscillator according to claim 1 , wherein the temperature-compensated piezoelectric oscillator is clipped so as not to occur.
前記温度補償用電圧発生部は、所定の電位を有する基準電圧を発生する基準制御電圧発生部と、常温を中心とした低温側の前記圧電振動子の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、常温を中心とした高温側の前記圧電振動子の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部と、を備えたものであり、
前記MOS容量素子は、前記低温制御電圧発生部の出力電圧が供給される低温部補償用MOS容量素子と、前記高温制御電圧発生部の出力電圧が供給される高温部補償用MOS容量素子と、を備えたものであり、
前記クリップ電圧発生手段は、前記低温制御電圧発生部の出力電圧をクリップする第1のクリップ電圧発生手段と、前記高温制御電圧発生部の出力電圧をクリップする第2のクリップ電圧発生手段と、を備えたものであり、
前記第2のクリップ電圧発生手段が、前記高温制御電圧発生部の出力電圧を、前記高温部補償用MOS容量素子のC−V特性における低容量値領域の電位差以下にならないようクリップすることを特徴とする請求項1に記載の温度補償型圧電発振器。
The temperature compensation voltage generator includes a reference control voltage generator that generates a reference voltage having a predetermined potential, and a low-temperature control that generates a voltage that compensates for the temperature characteristics of the piezoelectric vibrator on a low temperature side centered on a normal temperature. A voltage generator, and a high-temperature control voltage generator that generates a voltage that compensates for the temperature characteristics of the piezoelectric vibrator on the high temperature side centered on normal temperature,
The MOS capacitance element includes a low temperature portion compensation MOS capacitance element to which the output voltage of the low temperature control voltage generation portion is supplied, a high temperature portion compensation MOS capacitance element to which the output voltage of the high temperature control voltage generation portion is supplied, With
The clip voltage generating means includes: a first clip voltage generating means for clipping the output voltage of the low temperature control voltage generating section; and a second clip voltage generating means for clipping the output voltage of the high temperature control voltage generating section. It is equipped with
The second clip voltage generation means clips the output voltage of the high temperature control voltage generation unit so as not to be equal to or less than a potential difference in a low capacitance value region in the CV characteristic of the high temperature part compensation MOS capacitor. The temperature compensated piezoelectric oscillator according to claim 1 .
前記クリップ電圧発生手段は、前記クリップ電圧発生源の電圧値を任意に設定可能としたことを特徴とする請求項1に記載の温度補償型圧電発振器。 The temperature-compensated piezoelectric oscillator according to claim 1 , wherein the clip voltage generation means can arbitrarily set a voltage value of the clip voltage generation source.
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