JP4679782B2

JP4679782B2 - 温度センサ

Info

Publication number: JP4679782B2
Application number: JP2001543992A
Authority: JP
Inventors: 正一岸
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: WO2001042752A1; US20050089080A1; US7387435B2; US20020150141A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は温度センサに関し、特に共振子を用いた温度センサに関するものである。
温度センサは、その用途により様々なものが提案され実用化されている。いずれの温度センサにおいても、その用途で要求される温度再現性、温度範囲、温度特性、及び精度が重要である。
【背景技術】
【０００２】
図17は、温度再現性が優れているため各分野で注目されている弾性表面波(Surface Acoustic Wave、以後、SAWと称する)共振子の周波数-温度特性例を示しており、この特性例では、温度T1において周波数fが極大値（頂点）を有する２次曲線となっている。
図18は、SAW共振子を用いた温度センサの従来構成例を示している。この例では、SAW共振子21を発振子としてアンプ22を接続することにより発振回路20を組み、その発信周波数を基準周波数で計測する温度センサ10を構成している。
【０００３】
カウンタ31は、発振回路20の出力を計数する。基準周波数発振回路40は、内部の基準周波数に基づき一定時間毎（例えば１秒毎）にカウンタ31の値をレジスタ41にラッチするラッチ信号92と、ラッチ後にカウンタ31に与えられるリセット信号91を発生する。
周波数/温度変換回路50は、図17に示した周波数fと温度Tとの関係を予め実験等により得たテーブルを内蔵し、このテーブルを参照してレジスタ41からの周波数値を温度値に変換した温度信号90を出力する。
【０００４】
このような温度センサ10においては、その要求される温度精度に対応した正確な周波数基準信号が必要となり、その回路価格は、精度が高くなるほど高価になる。
なお、このときの測定可能な温度範囲は、同一周波数に対して２つの温度が対応しないようにするため、温度T1より高い温度範囲及び低い温度範囲のいずれかの範囲が予め選定されているものとする。また、温度T1の付近は勾配が小さいため、わずかな周波数変化に対して温度変化が大きくなり、測定精度が悪くなるため、使用範囲から除外されるのが普通である。
【０００５】
すなわち、周波数-温度特性が２次以上の曲線の場合、同一周波数に対して２つ以上の温度が対応する可能性があるため、測定温度範囲もSAW共振子の周波数-温度特性により限定される。
なお、以上の問題点は、SAW共振子に限らず一般的な発振子を用いた温度センサに共通な問題である。
【０００６】
従って本発明は、温度変化に関わらず正確な周波数基準を必要としない温度センサを実現することを課題とする。
また、測定温度範囲の広い温度センサを実現することを課題とする。
また、精度の良い１次特性を有する温度センサを実現することを課題とする。
【発明の開示】
【０００７】
(1)上記の課題を解決するため、本発明は、共振周波数の温度特性が異なる共振子を用いた３つ以上の発振回路と、その中の１つの発振回路の周波数を基準として残りの２つ以上の発振回路の周波数を求め、全周波数間で所定の演算を行い、その演算結果を温度信号として出力する検出回路と、を有し、該検出回路が、温度によって変動する所定の時間間隔を該１つの発振回路の周波数に基づき計時する基準カウンタと、該所定の時間間隔の間、残りの発振回路の出力をアップ及びダウンのいずれかで総合してカウントする総合カウンタと、該総合カウンタ及び該基準カウンタの値の差を演算する演算回路と、で構成することを特徴としている。
【００１４】
すなわち、共振子を用いて３つ以上の発振回路を構成する。各発振回路に用いた共振子の共振周波数の温度特性はそれぞれ異なっている。検出回路がその中の１つの発振回路の出力周波数を基準として、残りの２つ以上の発振回路の周波数をそれぞれ相対的に測定する。
そして、得られた全周波数に基づき所定の演算を行い、その演算結果を温度信号として出力する。そして、この温度信号から実際の温度を知る。
【００１５】
これにより、３つ以上の共振子の周波数-温度特性を合成した周波数-温度特性を有する温度センサとすることが可能となり、例えば、２つの共振子で合成した周波数-温度特性をさらに好ましい特性に補正することができることになる。
なお、上記の該発振回路には、共振子を用いた遅延型の発振回路が含まれることは言うまでもない。
【００１６】
また、該基準カウンタは、該１つの発振回路の出力をカウントし所定のカウント値になるまでを該所定の時間間隔として出力する。該総合カウンタは、該所定の時間間隔毎に、他の発振回路の周波数出力信号を入力し、それぞれアップ方向又はダウン方向でカウントし、その結果を総合カウント値として出力する。
該演算回路は、該総合カウンタ及び基準カウンタのカウント値の差を温度信号として出力する。
【００１７】
これにより、３つ以上の発振回路の周波数-温度特性から求めた１つの所望の周波数-温度特性で温度を測定したことになる。例えば２つの発振回路の周波数-温度特性を演算して得た、直線に近い周波数-温度特性を、さらに残りの発振回路の温度特性を演算に加えることで完全な直線の周波数-温度特性に補正することが可能となる。
(2)また、本発明では、上記(1)の該検出回路の代わりに、温度によって変動する所定の時間間隔を該１つの発振回路の周波数に基づいて計時する基準カウンタと、該所定の時間間隔の間、残りの発振回路の出力をアップ及びダウンのいずれかで総合してカウントする総合カウンタと、該総合カウンタ及び該基準カウンタの値の比を演算する演算回路とで該検出回路を構成することが可能である。
【００１８】
すなわち、該基準カウンタ及び総合カウンタの動作は、上記(1)の動作と同じであるが、該演算回路は両カウント値の差を演算する代わりに比を演算し、演算結果を温度に対応した温度信号として出力する。
このように比を求めることによっても３つ以上の発振回路の周波数-温度特性から求めた周波数-温度特性に基づき温度に対応した温度信号を得ることができる。
【００２１】
(3)また、上記(1)又は(2)において、該検出回路は、少なくとも１つの発振回路の周波数を逓倍又は分周することが可能である。
【００２２】
すなわち、該検出回路が、発振回路の周波数を逓倍又は分周した周波数に変更することが可能であり、これにより、検出回路側から見た周波数を変更する（共振子の周波数-温度特性を変換する）ことが可能となり、所定の温度特性を有する温度信号の演算が容易になり、以て検出回路の構成を簡略化することが可能となる。
また、例えば、２つの発振回路の周波数を、ビートが発生するまで近づけることも可能である。
(4)また、上記(1)又は(2)において、該検出回路は、該温度信号を所定の温度値に変換することが可能である。
【００２３】
これにより、該温度信号を実際の温度値に更正することが可能となる。
(5)また、上記(1)又は(2)において、該共振子としてSAW共振子を用いることが可能である。
すなわち、温度再現特性の優れたSAW共振子を該共振子として用いることができる。
(6)また、上記(5)において、該SAW共振子を同一基板上に形成することができる。
【００２４】
これにより、各SAW共振子同士がデスクリートである場合と比較して、温度特性のばらつき及び検出位置の違いによる検出温度のばらつきを回避することができ、温度検出を高精度化することが可能となるとともに、共振子本体を小型化することが可能となる。
(7)また、上記(6)において、一方のSAW共振子の伝搬方向を他方の共振子の伝搬方向に対して角度を付けてもよい。
【００２５】
これにより、電極の膜厚を同一にすることが可能となり、製造プロセスを単純化することが可能となる。
(8)また、上記(5)において、少なくとも１つのSAW共振子がレイリー波を利用し、別の少なくとも１つのSAW共振子がSH波を利用してもよい。
【００２６】
(9)また、本発明では上記(1)又は(2)の温度センサを用いてVCTCXO装置を実現することができる。
【００２７】
すなわち、温度センサの出力を温度情報としてVCTCXO装置のVCO部を制御することが可能である。
(10)また、上記(9)において、該VCTCXO装置におけるVCO部の発振子及び該温度センサの共振子を同一基板上に一体形成することが可能である。
これにより、VCTCXO装置を小型且つ高精度にすることが可能となる。
【００２８】
図２は、本発明に係る温度センサ10の実施例(1)を示している。この例では、発振回路20_1及び20_2が、それぞれの出力周波数信号f1及びf2を検出回路30に与えている。信号f1及びf2のいずれか（この例では信号f1）を基準周波数とする。検出回路30は、基準周波数信号f1に基づき周波数信号f2の周波数を検出して温度信号90を出力する。
発振回路20_1及び20_2は、それぞれ、SAW共振子21_1及び21_2（符号21で総称することがある）と、アンプ22_1及び22_2とが単にループ状に接続されてループ発振回路を構成している。
【００２９】
なお、この発振回路20には周知の如く種々の従来技術があるが、いずれの発振回路を用いてもよい。
図３は、検出回路30の実施例(1)を示しており、発振回路20_2からの周波数信号f2を入力するカウンタ(温度カウンタ)31、発振回路20_1からの基準周波数信号f1を入力しカウント値及びリセット信号91を出力する100進カウンタ(基準カウンタ)32、該カウント値を入力しその値が“99”なったときラッチ信号92を出力する判定部33、カウンタ31の値を一時記憶するレジスタ41、及びレジスタ41の値から“100”を減算した温度信号90を出力する減算回路34で構成されている。
【００３０】
動作において、100進カウンタ32は、所定の時間間隔を計時するため、信号f2を０〜99の間でカウントする動作を繰り返し、そのキャリ信号をリセット信号91として出力する。判定部33は、カウンタ32の値が“99”であることを判定し、このときラッチ信号92を出力する。
なお、該所定の時間間隔は、温度によって信号f2の周波数が変動するため同一時間間隔とはならない。
【００３１】
カウンタ31は、リセット信号91で“０”にリセットされた後、次のリセット信号91が入力されるまで、信号f2をカウントする。レジスタ41は、ラッチ信号92で、カウンタ31のカウント値を記憶する。このカウント値から減算回路34は、“100”を減算し、温度信号90として出力する。
なお、周波数信号f1及びf2は、パルス信号を想定しているが、発振回路20_1及び20_2の出力が別の形態の信号であっても、そのまま又はパルス信号に整形することにより上記の検出回路30に入力することが可能である。
【００３２】
図４は、上記の周波数信号f1及びf2と出力温度信号90との関係を示しており、図中のデータ値は、動作の理解を容易にするために参考として示した演算値である。
また、２つの共振子の周波数-温度特性は、２次係数が同一であり、且つその頂点温度は、周波数＝“100”のとき、それぞれ異なる温度T1及びT2を呈する特性を持つものとして示されている。
【００３３】
図３において、100進カウンタ32が“０”〜“99”カウントする間の時間間隔は100/f1である。この時間間隔中にカウンタ31がカウントする値、すなわち、レジスタ41が記憶するカウント値はf2(100/f1)となる。この値から100(＝100進カウンタ32の100進に対応した値である）を引いた減算回路34からの出力である温度信号90の値は、f2(100/f1)-100＝100(f2-f1)/f1となる。
【００３４】
図４の曲線Ａは、上記の演算値をプロットして描かれた温度信号90（＝100(f2-f1)/f1：右側の縦軸の目盛M1で示す）との関係を示している。この曲線Ａはほぼ直線になっている。なお、曲線Ｂについては、後述する。
この例では発明の開示の本発明(2)で述べた両カウンタ31及び32の差を演算する演算回路に相当する演算は、100進カウンタ32及び減算回路34によって実現している。すなわち、基準カウンタを100進カウンタ32した機能、及び減算回路34の減算値を“100”にすることにより、レジスタ41の出力データ値を小数点の位置を２桁だけ上位に移動する機能が相当している。
【００３５】
これにより、図18に示した基準周波数発振回路40のような正確な周波数基準を用いずに、異なる周波数-温度特性を有する共振子から別の温度特性を有する温度信号90を得ることができる。なお、この温度信号90をさらに、例えば、後述するVCTCXO装置の温度特性を更正ための所望の温度特性に正確に合わせるためには、後述する方式で更正すればよい。
また、別の周波数-温度特性を有する共振子を用いれば、曲線Ａとは異なる温度特性を有する温度センサ10を構成することも可能であることは言うまでもない。
【００３６】
図５は、検出回路30の実施例(2)を示しており、この実施例が図３の実施例(1)と異なる点は、100進カウンタ32が1000進カウンタ（基準カウンタ）32であることと、減算回路34が無く、カウンタ（温度カウンタ）31のカウンタ値を保持するレジスタ41の出力を温度信号90としていることである。
動作において、1000進カウンタ32は、所定の時間間隔を設定するため、信号f1を入力して“０”〜“999”の間のカウントを繰り返し、カウント値が“999”から“０”になるときリセット信号91を出力してカウンタ31を“０”にリセットする。すなわち、1000/f1の時間間隔毎にリセット信号91を出力してカウンタ31のリセットを繰り返し行う。
【００３７】
カウンタ31はリセット信号91から次のリセット信号91の間、信号f2のパルス数をカウントする。判定部33は、1000進カウンタ32のカウント値が“999”になったことを判定してラッチ信号92をレジスタ41に与える。
従って、ラッチ信号92が出力されるタイミングはリセット信号91の前でカウンタ31のカウント値が最大になるときである。このときのカウント値は(1000/f1)f2＝1000f2/f1となる。レジスタ41から出力される温度信号90の小数点位置を上位方向に３桁ずらした値はf2/f1となる。このように検出回路30を構成する演算回路により、温度カウンタ31と基準カウンタ33との比を演算している。
【００３８】
上記の図４に示した曲線Ｂが、温度T（横軸）と温度信号90（＝f2/f1：右側の縦軸括弧内の目盛M2）との関係を示している。この曲線Ｂもこの例ではほぼ直線になっているが曲線Ａとは異なる。
なお、同図上では、曲線Ａ及びＢはほぼ同一の曲線のように見えるが、これは、互いに異なる目盛りでプロットされているためであり、各曲線の温度信号90の値は同じ温度Ｔに対して異なる。例えば、同じ温度T1において、差で合成した温度信号90＝4.2、比で合成した温度信号90＝1.04である。
【００３９】
これにより、実施例(1)と同様に正確な絶対的な基準周波数を必要とせず、また実施例(1)と同一の周波数-温度特性を有する共振子を用いた場合においても、演算が異なる（カウンタ値の差と比）ので異なる温度特性の温度センサを構成することが可能である。
図６は、本発明に係る温度センサ10の実施例(2)を示している。この例が図２に示した実施例(1)と異なる点は、SAW共振子21_1及び21_2が同一の基板80に設けられていることである。
【００４０】
これにより、SAW共振子21_1及び21_2全体を小型化することが可能になるとともに、各共振子がデスクリートである場合と比較して、温度をセンスする位置が近接していること及び同一温度特性であるため精度が向上する。
図７は、本発明に係る温度センサ10の実施例(3)を示している。この例が図６に示した実施例(2)と異なる点は、同一基板80上に設けられた２つのSAW共振子21_1及び21_2の方向が、面内回転で互いに角度θが付けられていることである。
【００４１】
実施例(2)においては、同一基板80上、すなわち、同じカットアングルであるため、SAW共振子21をディスクリートにした場合と比べて、頂点温度のみを異ならせるための設計パラメータが１つ少なくなっている。
そこで、頂点温度のみを異ならせるために、電極ピッチと膜厚を異ならせなければならない。この結果、各SAW共振子21_1及び21_2の周波数調整を独立して行わなければならないことになる。
【００４２】
そこで、本実施例(3)によれば、面内回転というパラメータを用いて電極膜厚を同一化することが可能となり、製造プロセスを単純化することできる。
図８は、本発明に係る温度センサの実施例(4)を示している。この実施例が、図６に示した実施例(2)と異なる点は、発振回路20_1及び20_2と検出回路30の間に分周回路60_1及び60_2（符号60で総称することがある）がそれぞれ挿入されていることである。
【００４３】
すなわち、検出回路側から見た発振回路の周波数-温度特性を変更することが可能となる。この様に、２つのSAW共振子の周波数を異ならせるパラメータを導入することにより、設計の自由度をアップさせることが可能になる。
例えば、分周回路60_1及び60_2は、それぞれ周波数信号f1及びf2を周波数f0とほぼ同一であるが互いに異なる周波数に分周することも可能である。これにより、２つの周波数でビートを発生させることも可能である。
【００４４】
なお、分周回路60_1及び60_2のいずれか一方又は双方が逓倍回路であってもよい。また、一方の分周回路60又は逓倍回路を省略してもよい。
また、各SAW共振子同士をディスクリートな共振子で構成してもよい。
図９は、本発明に係る温度センサ10の実施例(5)を示している。この例が、図６に示した実施例(2)と異なる点は、両SAW共振子21の一方がレイリー波を利用し、他方がSH波を利用していることである。
【００４５】
本実施例では、使用モードが異なるため、SAW共振子21_1及び21_2の頂点温度のみを互いに異ならせた温度特性を得ることは困難であるが、逆に、様々な温度特性とすることが可能となり、例えば、リニアでないデバイスの温度補正用として用いることが可能である。
図10及び図11は、レイリー波信号f1及びSH波信号f2の例を示している。
【００４６】
基板のカットアングルの選択、すなわち、どちらのモードに主眼を置くかによって、例えば、差(f2-f1)の温度特性は大きく異なっている。
図10は、レイリー波用カットアングル(ST38°近辺)を選択した場合を示しており、SH波信号f2には１次特性が顕著に現れる。
逆に図11は、SH波用のカットアングル(ST36°近辺)を選択した場合を示しており、レイリー波信号f1及びSH波信号f2ともほぼ２次特性になるがその係数は一般的に異なる（同一にすることも可能である）。
【００４７】
なお、SAW共振子を互いにディスクリートで構成することも可能である。
図12は、本発明に係る温度センサの実施例(6)を示している。この実施例が実施例(5)と異なる点は、発振回路20_1及び20_2と検出回路30の間にそれぞれ、逓倍回路61_1及び61_2（符号61で総称することがある）が直列に接続されていることである。
これによれば、実施例(4)と同様に、設計の自由度をアップさせることが可能になる。
【００４８】
なお、両逓倍回路61のいずれか一方又は双方が分周回路であってもよい。また、一方の分周回路60又は逓倍回路61を省略してもよい。
図13は本発明に係る温度センサ10の実施例(7)を示している。この例が図８に示した実施例(4)と異なる点は、SAW共振子21が１つであることと、アンプ22_1及び22_2が周波数分配器23及び周波数混合器24を介してSAW共振子21に接続されていることである。
【００４９】
動作において、周波数分配器23は、SAW共振子21のレイリー波をアンプ22_1に分配し、SH波をアンプ22_2に分配する。周波数混合器24は、アンプ22_1からのレイリー波及びアンプ22_2からのSH波を混合してSAW共振子21に与える。
発振回路20_1及び20_2は、それぞれレイリー波及びSH波の周波数で発振することになる。これにより、SAW共振子21を１つとすることが可能となり、小型化及び高精度が期待できる。
【００５０】
図14は、本発明に係る温度センサの実施例(8)を示している。この実施例は図２の実施例(1)と異なり、互いに異なる周波数-温度特性を有する共振子22_1〜22_n（図示せず、ｎは３以上の自然数）で、それぞれ発振する発振回路20_1〜20_nが、それぞれ周波数信号f1〜fnを検出回路30に与えている。
また、検出回路30が図３の検出回路30と異なる点は、カウンタ31が総合カウンタ31に代わり、このカウンタ31に周波数信号f2〜fnが入力されていることである。
【００５１】
動作において、100進カウンタ32、判定部33、レジスタ41、及び減算回路34の動作は図３の動作と同様である。総合カウンタ31は、入力した各周波数信号f2〜fnをアップ方向又はダウン方向にカウントし、その総合したカウント値を出力する。なお、総合カウンタ31中の正負符号は例示である。
この結果、ラッチ信号92のタイミングで、レジスタ41が総合カウンタ31から与えられるカウント値は、例えば100(f2-f3+…+fn)/f1となる。
【００５２】
従って、温度信号90＝(100(f2-f3+…+fn)/f1)-100＝100(f2-f1-f3+…+fn)/f1が、減算回路34から出力されることになる。
温度信号90の値が図３の温度信号90の値と異なる点は、分子の括弧内に(-f3+…+fn)項が追加されていることである。この項の値は、共振子22_3〜22_nの周波数-温度特性或いはカウント方向を変えることにより変更することが可能である。
【００５３】
これによれば、図４に示した曲線Ａを１つ以上の発振回路20をさらに付加して３つ以上の発振回路とすることにより、完全な直線に補正することが可能である。
なお、１つの周波数を基準周波数として残りの周波数を測定する別の方式として、次のような回路構成も考えられる。
すなわち、周波数信号f1〜fnをそれぞれカウントするカウンタC1〜Cn（図示せず）と、周波数信号f0をカウントするカウンタC0（図示せず）とを用意する。ここで、カウンタC1が上記の基準カウンタに相当するものとする。また、カウンタC0は新たに設けられたカウンタであり、その周波数信号f0の温度特性の精度は問わない。
【００５４】
カウンタC0は、一定時間間隔を計時し、この一定時間間隔でカウンタC1〜Cnは、それぞれ周波数信号f1〜fnをカウントし、各カウンタC1〜Cnの最大カウント値を得る。カウンタC1と残りのカウンタC2〜Cnとのそれぞれの比を求める。すなわち、周波数信号f1を基準周波数として他の周波数信号f2〜fnを求めたことになる。そして、該比を合成することにより、所定の温度特性が得られる。
【００５５】
また、１つの周波数を基準周波数として残りの周波数を測定するさらに別の方式として、周波数f1〜fnの１波長分の時間をそれぞれ高い周波数f0（この周波数f0の温度に対する精度は問わない）で計測し、例えば、周波数f1の１波長分の時間を基準として各周波数f1〜fnを求めることも可能である。これによれば、応答速度の速い温度センサが構成できる。
【００５６】
図15は、温度センサ10の実施例(9)を示している。この実施例の構成は、図２に示した実施例(1)と同様であり、発振回路20_1及び20_2の周波数信号f1及びf2が、検出回路30に与えられている。
ただし、検出回路30の構成は、図３に示した検出回路30とは基本的に異なっており、例えば一方の周波数信号f1を基準として他方の周波数信号f2を測定する構成になっていない。
【００５７】
すなわち、検出回路30は、信号f1を入力するカウンタ31、信号f2を入力するカウンタ35、これらのカウンタ31及び35にリセット信号91を与えるとともにラッチ信号92を出力する基準周波数発振回路40、カウンタ31及びカウンタ35のカウント値を入力し両者の差を出力する減算回路34、並びにこの減算回路34の演算結果及びラッチ信号92を入力し温度信号90を出力するレジスタ41で構成されている。
【００５８】
また、発振回路20_1及び20_2のそれぞれのSAW共振子21_1及び21_2（図示せず）の周波数-温度特性は、図１に示した如く２次係数が同一で１次係数が異なる２次特性を有し、それらの頂点の周波数が等しいものとする。
なお、この頂点の周波数は必ずしも等くなくてもよく、この実施例では、図４の周波数-温度特性と対比ために両頂点の周波数が等しいものとしている。
【００５９】
動作において、発振回路40は、ラッチ信号92を出力し、このラッチ信号92でレジスタ41は減算回路34の減算結果を記憶する。この記憶動作が完了したタイミングで発振回路40はリセット信号91を出力する。すなわち、発振回路40は、ラッチ信号92及びリセット信号91を一定周期で繰り返し出力する。
この結果、カウンタ35の最大カウント値からカウンタ31の最大カウント値を減算回路34で引いた値がレジスタ41に記憶され、この値が温度信号90として出力されることになる。
【００６０】
これにより、温度信号90とそれに対応する実際の温度の関係は１次直線の関係になる。ただし、この実施例では、基準周波数発振回路40を用いているため、その温度特性により該１次直線の関係が変動する可能性があるが、上記の実施例(1)〜(8)と組み合わせた回路構成で補正することが可能である。
また、ROM等で温度の補正をする必要のない１次の特性を有した測定温度範囲の広い、高精度の温度センサ10を構成することが可能となる。
【００６１】
なお、一方の発振回路の周波数と他方の発振回路の周波数との差を検出し該差を求める方式として、２つの発振周波数を混合検波する周波数変換回路を用いてビート信号を取り出す方式も可能である。
これによっても、各発振回路に用いる共振子同士が上記の特性を有していれば１次直線の特性が得られる。但し、この場合、測定値“０”を境として対称な折れ線特性になり、このままでは正側の温度信号か負側の温度信号かの判定ができない。
【００６２】
そこで、例えば、２つの周波数信号f1及びf2の周波数の大小関係を単純に求める回路を用意し、その大小関係に基づき正/負いずれかの側であるかを判定すればよい。
なお、上述した検出回路からの温度信号90は、デジタル信号と出力されているがアナログ信号としても出力することも可能である。
図16は、本発明に係る温度センサ10を応用したVCTCXO装置70の実施例を示している。
【００６３】
この装置は、電圧制御発振器(VCO)73、このVCO73の温度を検出する温度センサ10、この温度センサ10の温度信号90(アナログ信号)をA/D変換するA/D変換回路74、このA/D変換回路74からのデジタル信号を変換データに基づき変換したデジタル信号を出力するROM71、及びこのROM71からのディジタル信号をアナログ制御信号93に変換してVCO73の制御入力端子に与えるD/A変換回路72で構成されている。
【００６４】
また、ROM71には、VCO73の温度補正情報と温度センサ10の出力特性をマッチさせVCTCXO装置70全体の温度特性を良くするための変換データが書き込まれている。
動作において、温度センサ10は、VCO73の温度を温度信号90として検出する。A/D変換回路74、ROM71、及びD/A変換回路72は、温度信号90を制御信号93に変換してVCO73の発振周波数を制御する。
【００６５】
これにより、VCTCXO装置70全体の周波数-温度特性が向上し、温度に対して安定したVCTCXO装置70が構成されたことになる。
また、本発明の温度センサ10によれば、VCO73の温度特性を補償する温度特性を有する温度センサ10を設計することも可能である。このような温度センサ10を用いればA/D変換回路74、ROM71、及びD/A変換回路72は不要となり、温度信号90を制御信号93としてVCO73に直接入力することが可能となり、シンプルなVCTCXO装置70を構成することが可能となる。
【００６６】
以上説明したように、本発明に係る温度センサによれば、１つの発振回路（共振子）の周波数に基づき他の１つ以上の発振回路（共振子）の周波数を測定し、複数の共振子の周波数-温度特性を合成することにより、温度に対して変動のない精度の良い基準周波数を用いることなく、測定範囲の広い所定の温度特性（実際の温度と温度センサの出力温度信号間の関係）を得ることが可能となる。
【００６７】
また、本発明に係る温度センサを、VCTCXO装置の温度センサ部に採用すれば、VCTCXO装置に含まれるVCOの温度特性を容易に補償することが可能となる。
【００６８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る温度センサに用いられる２つのSAW共振子の周波数-温度特性及びそれらを合成して得られる１次関数の周波数-温度特性例を示したグラフ図である。
【図２】本発明に係る温度センサの実施例(1)を示したブロック図である。
【図３】本発明に係る温度センサにおける検出回路の実施例(1)を示したブロック図である。
【図４】本発明に係る温度センサに用いられる２つのSAW共振子の周波数-温度特性及びそれらを合成して得られた温度-温度信号特性例を示したグラフ図である。
【図５】本発明に係る温度センサにおける検出回路の実施例(2)を示したブロック図である。
【図６】本発明に係る温度センサの実施例(2)を示したブロック図である。
【図７】本発明に係る温度センサの実施例(3)を示したブロック図である。
【図８】本発明に係る温度センサの実施例(4)を示したブロック図である。
【図９】本発明に係る温度センサの実施例(5)を示したブロック図である。
【図10】本発明に係る温度センサに用いられる２つのSAW共振子の周波数-温度特性及び両者の差の特性例(1)を示したグラフ図である。
【図11】本発明に係る温度センサに用いられる２つのSAW共振子の周波数-温度特性及び両者に差の特性例(2)を示したグラフ図である。
【図12】本発明に係る温度センサの実施例(6)を示したブロック図である。
【図13】本発明に係る温度センサの実施例(7)を示したブロック図である。
【図14】本発明に係る温度センサの実施例(8)を示したブロック図である。
【図15】本発明に係る温度センサの実施例(9)を示したブロック図である。
【図16】本発明に係る温度センサを用いたVCTCXO装置の実施例を示したブロック図である。
【図17】温度センサに用いられる一般的なSAW共振子の周波数-温度特性例を示したグラフ図である。
【図18】従来の温度センサの構成例を示したブロック図である。
【００６９】
【符号の説明】
10 温度センサ 20，20_1，20_2 発振回路
21，21_1，21_2 SAW共振子 22，22_1，22_2 アンプ
23 周波数分配器 24 周波数混合器
30 検出回路 31，35 カウンタ、総合カウンタ
32 100進カウンタ、1000進カウンタ33 判定部
34 減算回路 40 基準周波数発振回路
41 レジスタ 50 周波数/温度変換回路
60_1，60_2 分周回路 61_1，61_2 逓倍回路
70 VCTCXO装置 71 ROM
72 D/A変換回路 73 電圧制御発振器(VCO)
74 A/D変換回路 80 基板
90 温度信号 91 リセット信号
92 ラッチ信号 93 制御信号
f1〜fn 周波数信号
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

共振周波数の温度特性が異なる共振子を用いた３つ以上の発振回路と、
その中の１つの発振回路の周波数を基準として残りの２つ以上の発振回路の周波数を求め、全周波数間で所定の演算を行い、その演算結果を温度信号として出力する検出回路と、
を有し、
該検出回路が、温度によって変動する所定の時間間隔を該１つの発振回路の周波数に基づき計時する基準カウンタと、該所定の時間間隔の間、残りの発振回路の出力をアップ及びダウンのいずれかで総合してカウントする総合カウンタと、該総合カウンタ及び該基準カウンタの値の差を演算する演算回路と、で構成されることを特徴とした温度センサ。
共振周波数の温度特性が異なる共振子を用いた３つ以上の発振回路と、
その中の１つの発振回路の周波数を基準として残りの２つ以上の発振回路の周波数を求め、全周波数間で所定の演算を行い、その演算結果を温度信号として出力する検出回路と、
を有し、
該検出回路が、温度によって変動する所定の時間間隔を該１つの発振回路の周波数に基づいて計時する基準カウンタと、該所定の時間間隔の間、残りの発振回路の出力をアップ及びダウンのいずれかで総合してカウントする総合カウンタと、該総合カウンタ及び該基準カウンタの値の比を演算する演算回路と、で構成されることを特徴とした温度センサ。
請求項１又は２において、
該検出回路が、少なくとも１つの発振回路の周波数を逓倍又は分周をすることを特徴とした温度センサ。
請求項１又は２において、
該検出回路が、さらに該温度信号を所定の温度値に変換することを特徴とした温度センサ。
請求項１又は２において、
該共振子が、ＳＡＷ共振子であることを特徴とした温度センサ。
請求項５において、
該ＳＡＷ共振子が同一基板上に形成されていることを特徴とした温度センサ。
請求項６において、
一方のＳＡＷ共振子の伝搬方向が、他方の共振子の伝搬方向に対して角度を有することを特徴とした温度センサ。
請求項５において、
少なくとも１つのＳＡＷ共振子がレイリー波を利用し、別の少なくとも１つのＳＡＷ共振子がＳＨ波を利用することを特徴とした温度センサ。
請求項１又は２の温度センサを用いたことを特徴としたＶＣＴＣＸＯ装置。
請求項９において、
該ＶＣＴＣＸＯ装置におけるＶＣＯ部の発振子及び該温度センサの共振子が、同一基板上に一体形成されたことを特徴とする温度センサ。