JP5105345B2 - Oscillator - Google Patents
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Description
本発明は、MEMS技術を用いた発振器に関するものである。 The present invention relates to an oscillator using MEMS technology.
携帯電話等に代表される無線携帯機器、パーソナルコンピュータ等の電子機器の小型化と高精度化の要求が高まっている中で、この様な電子機器には小型でしかも安定な高周波信号源が必要不可欠である。この要求を満足させる為の代表的な電子部品が水晶振動子である。水晶振動子は、良好な結晶の安定性から、発振素子の品質の指標である共振先鋭度(即ちQ値)が極めて大きく、10000を超える事が知られている。これが、無線携帯機器、パーソナルコンピュータ等の安定な高周波信号源として、広く水晶振動子が利用されている理由である。しかし、この水晶振動子は、近年のより一層の小型化の要求を十分に満足させる事ができない事も明らかになってきている。 While the demand for miniaturization and high precision of electronic devices such as wireless portable devices such as mobile phones and personal computers is increasing, such electronic devices require a small and stable high-frequency signal source. It is essential. A typical electronic component for satisfying this requirement is a crystal resonator. A quartz resonator is known to have a very high resonance sharpness (ie, Q value), which is an index of the quality of an oscillation element, and exceeds 10,000 because of good crystal stability. This is the reason why crystal resonators are widely used as stable high-frequency signal sources for wireless portable devices and personal computers. However, it has become clear that this quartz crystal resonator cannot sufficiently satisfy the recent demand for further downsizing.
そこで近年、水晶振動子の代わりに、シリコン基板を用いたMEMS(Micro-Electro-Mechanical-System)技術により形成された小型のMEMS振動子を用いたMEMS発振器が報告されている(非特許文献1)。MEMS発振器は水晶発振器に比べて小型化が可能であり、また高周波への対応が容易である事から、特に携帯電話などの小型機器への普及が見込まれている。また、MEMS振動子はシリコン基板を用いて作製できる事から、周辺回路とワンチップ化する事も可能である。 Therefore, in recent years, a MEMS oscillator using a small MEMS vibrator formed by MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System) technology using a silicon substrate instead of a quartz vibrator has been reported (Non-Patent Document 1). ). MEMS oscillators can be downsized compared to crystal oscillators and are easy to cope with high frequencies, so that they are expected to spread especially to small devices such as mobile phones. In addition, since the MEMS vibrator can be manufactured using a silicon substrate, it can be integrated into a single chip with the peripheral circuit.
図6は、MEMS振動子を表す原理図である。この図に示す様に、MEMS振動子は空隙を有する電極間の静電容量素子を含んでいる。同図において、501はバネ、502は錘、503は基板、504は電極、505は電源である。MEMS振動子は電圧を印加して静電力による駆動を行うが、その際、交流信号に加えて直流バイアス電圧を印加することで水晶振動子と同じ電気的特性(例えばQ値)となるので、水晶発振器と同様の構成で発振器の振動子として用いる事が可能である。
このMEMS振動子の共振角周波数ω0は、直流バイアス電圧v0、電極間距離d、錘の質量m、バネのバネ定数k、電圧印加前の電極部の静電容量C0を用いて、
FIG. 6 is a principle diagram showing a MEMS vibrator. As shown in this figure, the MEMS vibrator includes a capacitive element between electrodes having a gap. In the figure, 501 is a spring, 502 is a weight, 503 is a substrate, 504 is an electrode, and 505 is a power source. The MEMS vibrator is driven by electrostatic force by applying a voltage. At that time, by applying a DC bias voltage in addition to the AC signal, the same electrical characteristics (for example, Q value) as the quartz vibrator are obtained. It can be used as a vibrator of an oscillator with the same configuration as a crystal oscillator.
The resonance angular frequency ω 0 of this MEMS vibrator is obtained by using the DC bias voltage v 0 , the distance between electrodes d, the mass m of the weight, the spring constant k of the spring, and the capacitance C 0 of the electrode part before voltage application,
と表すことができ、直流バイアス電圧v0が上昇するに従って低下する事が分かる。
しかしながら、上述の従来技術に係るMEMS発振器によれば、水晶振動子と比較してMEMS共振子の共振周波数の温度依存特性が悪いために、発振周波数の温度依存特性が悪いという問題があった。その温度依存特性を補正するためには温度センサが必要であるが、発振器内に別体の温度センサを内蔵すると発振器のサイズが大きくなると共にコストも増加するという問題があった。また、振動子と離れた位置に温度センサを配置した場合には温度検出の誤差が大きくなり補正の精度が悪くなるという問題があった。 However, the MEMS oscillator according to the above-described prior art has a problem that the temperature dependency characteristic of the oscillation frequency is poor because the temperature dependency characteristic of the resonance frequency of the MEMS resonator is poor as compared with the crystal resonator. A temperature sensor is required to correct the temperature-dependent characteristics. However, if a separate temperature sensor is built in the oscillator, there is a problem that the size of the oscillator increases and the cost also increases. Further, when the temperature sensor is arranged at a position away from the vibrator, there is a problem that the temperature detection error becomes large and the correction accuracy is deteriorated.
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、周波数の温度依存特性を高精度に補正できる小型で安価なMEMS振動子を用いた発振器を提供する事である。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an oscillator using a small and inexpensive MEMS vibrator capable of correcting the temperature dependence characteristic of the frequency with high accuracy.
本発明に係る発振器は、機械的に振動する出力用振動子と、機械的に振動する温度検出用振動子と、前記温度検出用振動子の共振周波数で発振して温度検出用発振信号を出力する温度検出用発振回路と、前記温度検出用発振信号の周波数に基づく補正信号を出力する温度補償回路と、前記補正信号に応じて前記出力用振動子の共振周波数を変動させる周波数変動手段と、前記出力用振動子の共振周波数で発振して発振信号を出力する出力用発振回路とを備え、前記温度検出用振動子は、当該温度検出用振動子の厚さと前記出力用振動子の厚さとが対応する厚さにされるとともに、当該温度検出用振動子の長手方向の向きと前記出力用振動子の長手方向の向きとが対応する向きにされて、当該温度検出用振動子の固定部が、前記出力用振動子の固定部に隣接する位置に配置されるように、前記出力用振動子の形成工程と同一の形成工程によって、前記出力用振動子と同一の基板上に形成され、かつ当該温度検出用振動子は、前記基板に対向して配置されるとともに、当該温度検出用振動子の前記固定部が前記基板上の絶縁層に固定され、前記出力用振動子は、前記基板に対向して配置されるとともに、当該出力用振動子の前記固定部が前記基板上の絶縁層に固定され、前記温度検出用振動子の共振周波数は、前記出力用振動子の共振周波数と異なる事を特徴とする。 The oscillator according to the present invention outputs a mechanically oscillating output vibrator, a mechanically oscillating temperature detecting vibrator, and a temperature detecting oscillating signal by oscillating at a resonance frequency of the temperature detecting vibrator. An oscillation circuit for detecting temperature, a temperature compensation circuit for outputting a correction signal based on the frequency of the oscillation signal for temperature detection, and a frequency changing means for changing the resonance frequency of the output vibrator according to the correction signal; An output oscillation circuit that oscillates at a resonance frequency of the output vibrator and outputs an oscillation signal, and the temperature detection vibrator includes a thickness of the temperature detection vibrator and a thickness of the output vibrator. Are fixed to each other, and the direction of the longitudinal direction of the temperature detecting vibrator and the direction of the longitudinal direction of the output vibrator are made to correspond to each other, thereby fixing the temperature detecting vibrator Of the output vibrator As will be positioned adjacent the tough, by the same formation step as the formation step of the output transducer, formed on said output transducer and the same substrate, and the temperature detection vibrator And the fixing portion of the temperature detecting vibrator is fixed to an insulating layer on the substrate, and the output vibrator is arranged to face the substrate. The fixing portion of the output vibrator is fixed to an insulating layer on the substrate, and the resonance frequency of the temperature detection vibrator is different from the resonance frequency of the output vibrator.
また、本発明に係る発振器は、前記温度検出用振動子の共振周波数が、前記出力用振動子の共振周波数と異なる事を特徴とする。 The oscillator according to the present invention is characterized in that a resonance frequency of the temperature detecting vibrator is different from a resonance frequency of the output vibrator.
また、本発明に係る発振器は、前記温度検出用振動子の共振周波数が、前記出力用振動子の共振周波数よりも高い事を特徴とする。 The oscillator according to the present invention is characterized in that a resonance frequency of the temperature detecting vibrator is higher than a resonance frequency of the output vibrator.
また、本発明に係る発振器は、前記出力用振動子と、前記温度検出用振動子と、前記出力用発振回路と、前記温度検出用発振回路と、前記温度補償回路と、前記周波数変動手段とが同一の基板上に形成された事を特徴とする。 The oscillator according to the present invention includes the output vibrator, the temperature detection vibrator, the output oscillation circuit, the temperature detection oscillation circuit, the temperature compensation circuit, and the frequency fluctuation unit. Are formed on the same substrate.
本発明によれば、温度検出用振動子を出力用振動子に隣接するように新たに設置したので、出力用振動子の温度を正確に反映して発振器の発振周波数を高精度に補正する事ができる。また、それらの振動子を同一の工程で同一基板上に作製できるので、小型で安価なMEMS振動子を用いた発振器が提供できる。 According to the present invention, since the temperature detecting vibrator is newly installed so as to be adjacent to the output vibrator, the oscillation frequency of the oscillator can be corrected with high accuracy by accurately reflecting the temperature of the output vibrator. Can do. In addition, since these vibrators can be manufactured on the same substrate in the same process, an oscillator using a small and inexpensive MEMS vibrator can be provided.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る発振器のブロック図である。同図に示すように、振動子100、温度検出用発振回路103、温度補償回路104、周波数変動手段105、出力用発振回路106から構成される。また、振動子100は、出力用振動子101、温度検出用振動子102から構成される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of an oscillator according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
出力用発振回路106は、出力用振動子101が有する共振周波数で発振を行う。温度検出用発振回路103は、温度検出用振動子102が有する共振周波数で発振を行う。また、温度補償回路104は温度検出用発振回路103の出力に接続される。また、周波数変動手段105は温度補償回路104の出力に接続されると共に、出力用振動子101にも接続される。
The
次に、本実施形態に係る発振器の動作を詳細に説明する。
まず、出力用発振回路106は、出力用振動子101の共振周波数で発振して出力用発振信号を出力する。
上記動作と並行して、温度検出用発振回路103は温度検出用振動子102の共振周波数で発振して温度検出用発振信号を出力する。
Next, the operation of the oscillator according to this embodiment will be described in detail.
First, the
In parallel with the above operation, the temperature
図5は、MEMS共振子の共振周波数の温度依存特性図である。同図に示すように、MEMS共振子である温度検出用振動子の共振周波数は温度に依存して変化するため、温度検出用発振信号の周波数も温度に依存して変化する。また、温度検出用振動子102は出力用振動子101に隣接して配置する様にする。これにより、温度検出用振動子102は、出力用振動子101の温度とほぼ同じ温度の位置に置かれる。
FIG. 5 is a temperature dependence characteristic diagram of the resonance frequency of the MEMS resonator. As shown in the figure, since the resonance frequency of the temperature detecting vibrator, which is a MEMS resonator, changes depending on the temperature, the frequency of the temperature detecting oscillation signal also changes depending on the temperature. Further, the
次に、温度補償回路104は温度検出用発振信号の周波数に一対一に対応する温度を求め、予め記憶されている補正パラメータからその温度に対応する補正信号を計算して出力する。
Next, the
次に、周波数変動手段105は、上記補正信号に従って出力用振動子101の共振周波数を調整する。共振周波数を調整する方法は、例えば出力用振動子101に印加される電圧を電気的に調整する。あるいは、共振周波数を機械的に調整しても良い。この調整の結果、出力用振動子101の共振周波数は、温度変化があった場合でも一定の周波数に保たれる。従って、出力用発振回路106が発振する周波数も一定で変化せず、周波数の温度依存特性がない出力用発振信号が得られる。
上記の様に本発振器は、温度検出用発振信号の周波数に基づいて出力用発振信号の周波数を温度補償するものである。
Next, the frequency changing means 105 adjusts the resonance frequency of the
As described above, this oscillator compensates the temperature of the output oscillation signal based on the frequency of the temperature detection oscillation signal.
次に、以上に説明した本実施形態に係る発振器の各構成要素の一例について詳述する。
まず、図2を参照して上記振動子100の構成の一例を説明する。
同図に示すように、振動子100は、出力用振動子(カンチレバー)201、出力用振動子電極パッド202、温度検出用振動子(カンチレバー)203、温度検出用振動子電極パッド204、固定電極パッド205、支持層206、絶縁層207、固定部210から構成される。
Next, an example of each component of the oscillator according to the present embodiment described above will be described in detail.
First, an example of the configuration of the
As shown in the figure, the
振動子100は、支持層206の上面に絶縁層207を介して固定部210が固定されている。
温度検出用振動子(カンチレバー)203は固定部210と同じ高さに設けられており、温度検出用振動子(カンチレバー)203と支持層206の間には絶縁層207が存在せず空隙となっている。これにより、温度検出用振動子(カンチレバー)203は、機械的に振動し得る。温度検出用振動子電極パッド204は、固定部210の上に設けられており、温度検出用振動子(カンチレバー)203に電気的に接続されている。
In the
The temperature detecting vibrator (cantilever) 203 is provided at the same height as the fixed
出力用振動子(カンチレバー)201は固定部210と同じ高さに設けられており、出力用振動子(カンチレバー)201と支持層206の間には絶縁層207が存在せず空隙となっている。これにより、出力用振動子(カンチレバー)201は、機械的に振動し得る。出力用振動子電極パッド202は、固定部210の上に設けられており、出力用振動子(カンチレバー)201に電気的に接続されている。
The output vibrator (cantilever) 201 is provided at the same height as the fixed
振動子100は、SOI(Silicon-On-Insulator)基板を用いてMEMS技術によって形成される。SOI基板は活性層、絶縁層207、支持層206を有している。これらの層の内、活性層(シリコン)は出力用振動子(カンチレバー)201と温度検出用振動子(カンチレバー)203を形成するために用いられる。これらの振動子はエッチングによって、支持層206に対向すると共に互いに隣接して形成される。これらの振動子を可動電極として機能させるため、予め不純物ドープなどにより活性層を低抵抗化しておく。
The
また、上記活性層の加工後にエッチングによって上記2つの振動子の固定部210以外の下面の絶縁層207を除去することで、2つの振動子と支持層206との間にギャップ(空隙)を形成する。エッチングされずに残った固定部210下面の絶縁層207が、支持層206と2つの振動子とをそれぞれ電気的に絶縁すると共に固定部210を介して固定する。このような構成により、2つの振動子は固定部210を支点としてそれぞれ独立に振動する事が可能となる。
また、支持層206は半導体(シリコン)基板であり、2つの振動子を機械的に固定すると共に固定電極としても機能する。
Further, by removing the insulating
The
さらに、アルミニウム(Al)の蒸着などにより出力用振動子電極パッド202が出力用振動子(カンチレバー)201の固定部210の上面に形成され、温度検出用振動子電極パッド204が温度検出用振動子(カンチレバー)203の固定部210の上面に形成される。また、固定電極パッド205が支持層206の上面に形成され、図示しないワイヤボンディングなどを用いてそれぞれのパッドが発振回路に電気的に接続される。
Further, an output
ここで、出力用振動子(カンチレバー)201は発振器として出力したい周波数を決定するので、所望の共振周波数が得られる様に大きさを決定する。また、温度検出用振動子(カンチレバー)203は、出力用振動子(カンチレバー)201の大きさと比較して小さい形状にして、共振周波数を出力用振動子(カンチレバー)201の共振周波数よりも高くする。このような大小関係にして異なった共振周波数にする理由は、2つの振動子の共振周波数が近い場合、両者に機械的な干渉が発生して振動状態が不安定になる可能性があるためである。なお、両振動子は、1次モードだけでなく高次モードも含んで干渉しない大きさにする。 Here, since the output vibrator (cantilever) 201 determines a frequency to be output as an oscillator, the size is determined so as to obtain a desired resonance frequency. Further, the temperature detecting vibrator (cantilever) 203 has a shape smaller than that of the output vibrator (cantilever) 201 so that the resonance frequency is higher than the resonance frequency of the output vibrator (cantilever) 201. . The reason why the resonance frequencies are different in such a magnitude relationship is that, when the resonance frequencies of the two vibrators are close, mechanical interference may occur between the two vibrators and the vibration state may become unstable. is there. Both vibrators are sized so as not to interfere with each other, including not only the first-order mode but also the higher-order mode.
また、温度検出用振動子(カンチレバー)203の共振周波数がより高い周波数である方が、その後の信号処理を行う回路(例えば後述の周波数−電圧変換器)の時定数を小さくできるので、温度補正処理の速度を向上できるという利点もある。
なお、上記温度補正処理の速度を向上する必要がない場合には、温度検出用振動子(カンチレバー)203の共振周波数を出力用振動子(カンチレバー)201の共振周波数よりも低くしても良い。
In addition, when the resonance frequency of the temperature detecting vibrator (cantilever) 203 is higher, the time constant of a circuit (for example, a frequency-voltage converter described later) that performs subsequent signal processing can be reduced, so that temperature correction is performed. There is also an advantage that the processing speed can be improved.
If it is not necessary to improve the speed of the temperature correction process, the resonance frequency of the temperature detecting vibrator (cantilever) 203 may be set lower than the resonance frequency of the output vibrator (cantilever) 201.
温度検出用振動子(カンチレバー)203は出力用振動子(カンチレバー)201に隣接して形成されるため、出力用振動子とほぼ同一の温度を検出できる。また、振動子100は同一プロセスで一体に形成できるため、非常に小型化する事が出来るとともに、低コスト化も可能となる。
Since the temperature detecting vibrator (cantilever) 203 is formed adjacent to the output vibrator (cantilever) 201, it can detect substantially the same temperature as the output vibrator. Further, since the
次に、振動子100の動作を説明する。
振動子100は、2つの発振回路(図1に示した温度検出用発振回路103、出力用発振回路106)と組み合わせて使用される。そして、出力用振動子(カンチレバー)201の共振周波数と温度検出用振動子(カンチレバー)203の共振周波数とでそれぞれの発振回路が独立に発振する。
Next, the operation of the
The
上述の動作をさせるために、固定電極パッド205と出力用振動子電極パッド202との間に直流バイアス電圧が印加され、その結果、支持層206と出力用振動子(カンチレバー)201との間に電圧が印加されて出力用振動子(カンチレバー)201は静電力による駆動が可能となり、直流電圧値及び出力用振動子(カンチレバー)201の大きさや重さなどの機械的要因で決定される共振周波数を示す。
In order to perform the above-described operation, a DC bias voltage is applied between the fixed
同様に、固定電極パッド205と温度検出用振動子電極パッド204との間に直流バイアス電圧が印加され、その結果、支持層206と温度検出用振動子(カンチレバー)203との間に電圧が印加されて温度検出用振動子(カンチレバー)203は静電力による駆動が可能となり、直流電圧値及び温度検出用振動子(カンチレバー)203の大きさや重さなどの機械的要因で決定される共振周波数を示す。
Similarly, a DC bias voltage is applied between the fixed
このように、振動子に交流電圧に加えて直流バイアス電圧を印加することで、水晶振動子と同じ特性(例えばQ値)を持たせる事ができる。
出力用振動子(カンチレバー)201の共振周波数は、直流バイアス電圧の調整により変更が可能である。これは、本発明における周波数変動手段として機能する。
温度検出用振動子(カンチレバー)203は、その共振周波数の変化により温度を検出し、温度センサとして機能する。なお、温度変化を検出する必要があるため、直流バイアス電圧は固定しておく。
In this way, by applying a DC bias voltage in addition to an AC voltage to the vibrator, it is possible to have the same characteristics (for example, Q value) as the crystal vibrator.
The resonance frequency of the output vibrator (cantilever) 201 can be changed by adjusting the DC bias voltage. This functions as a frequency variation means in the present invention.
The temperature detecting vibrator (cantilever) 203 detects a temperature based on a change in the resonance frequency, and functions as a temperature sensor. Since it is necessary to detect a temperature change, the DC bias voltage is fixed.
次に、図3を参照して発振回路の一例を説明する。
同図に示した発振回路は、図1を用いて説明した温度検出用発振回路103と出力用発振回路106に共通する回路例であり、それぞれで各回路素子の定数を変更する。なお、本発振回路は、水晶発振器で一般に用いられているコルピッツ発振回路を応用した回路である。
Next, an example of an oscillation circuit will be described with reference to FIG.
The oscillation circuit shown in the figure is an example of a circuit common to the temperature
同図に示すように、発振回路は、振動子300、直流成分カット用容量302,303、負荷容量304,305、負荷抵抗308、電流抑制用抵抗306,307、インバータ(アンプ)310,311、直流バイアス電圧309、発振信号出力端子320から構成される。温度検出用発振回路103の場合には、振動子300は図2に示した温度検出用振動子(カンチレバー)203を用い、出力用発振回路106の場合には、出力用振動子(カンチレバー)201を用いる。
As shown in the figure, the oscillation circuit includes a
振動子300の両端には、電流抑制用抵抗306,307の一端がそれぞれ接続される。電流抑制用抵抗306,307の他端には、それぞれ直流バイアス電圧309の両端が接続される。また、振動子300の両端には、直流成分カット用容量302,303の一端がそれぞれ接続される。
One end of each of the current suppressing
直流成分カット用容量302の他端は、負荷容量304の一端が接続されると共に、インバータ(アンプ)310の入力端と負荷抵抗308の一端が接続される。また、直流成分カット用容量303の他端は、負荷容量305の一端が接続されると共に、インバータ(アンプ)310の出力端とインバータ(アンプ)311の入力端と負荷抵抗308の他端とが接続される。
また、負荷容量304、305の他端は、それぞれ接地される。インバータ(アンプ)311の出力は、発振信号出力端子320に接続される。
The other end of the direct current
The other ends of the
次に、本発振回路の動作を説明する。
振動子300の両端には、上述のように直流バイアス電圧309が印加され、振動子300の共振周波数が式(1)に従って決定される。このように直流バイアス電圧309を印加するため、振動子300への大電流の流入と流出を防ぐ目的で電流抑制用抵抗306,307が挿入されている。また、インバータ(アンプ)310の入出力端子とインバータ(アンプ)311の入力端子に直流電圧が印加されないように、直流成分カット用容量302,303が挿入されている。
Next, the operation of this oscillation circuit will be described.
The DC bias
そして、発振回路は、振動子300の共振周波数で発振して発振信号を出力する。ここで、出力用発振回路106の場合には、直流バイアス電圧309を変化させる事により振動子300の共振周波数を変化させて発振周波数を変更できる。これは、本発明における周波数変動手段として機能する。
温度検出用発振回路103の場合には、直流バイアス電圧309は固定しておき温度の変化による発振周波数の変動を検出する。
The oscillation circuit oscillates at the resonance frequency of the
In the case of the temperature detecting
次に、図4を参照して温度補償回路の一例を説明する。
同図に示すように、温度補償回路104は、周波数−電圧変換器400、温度換算器401、補正信号出力器402、加算器403から構成される。
Next, an example of the temperature compensation circuit will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, the
周波数−電圧変換器400は、温度検出用発振回路103の出力(温度検出用発振信号)が入力され、その信号の周波数を直流電圧に変換する。温度換算器401は、周波数−電圧変換器400の出力が入力され、直流電圧値に対応する温度の信号を出力する。補正信号出力器402は、温度換算器401の出力が入力され、予め求められて記憶されている補正用パラメータを用いて温度に対応する補正信号を計算して出力する。
上記補正用パラメータは、予め出力用振動子101の共振周波数の温度依存特性を測定して求めておく。
The frequency-
The correction parameter is obtained in advance by measuring the temperature-dependent characteristic of the resonance frequency of the
加算器403は、補正信号出力器402の出力と基準バイアス電圧が入力され、両者を加算したバイアス電圧を出力する。
このようにして温度に応じて制御されたバイアス電圧が図3に示したバイアス電圧として用いられ、出力用振動子101の両端に印加される事により温度に依存せず一定の共振周波数に保たれる。
The
The bias voltage controlled in accordance with the temperature in this manner is used as the bias voltage shown in FIG. 3, and is applied to both ends of the
上述してきた構成とする事で、本発振器は同一の基板上にすべての構成要素を一体化して形成する事が可能である。また、例えば本発振回路の発振信号を利用して各種信号処理を行うその他の集積回路を同一基板上に形成する事も可能である。 With the configuration described above, this oscillator can be formed by integrating all the components on the same substrate. Further, for example, other integrated circuits that perform various signal processing using the oscillation signal of the present oscillation circuit can be formed on the same substrate.
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、振動子の構造は図2に示した構造に限定されず、横振動を用いる構造でも良く、または振動子の両端が支持された構造でも良い。また、発振回路と温度補償回路の構成も、図3、図4に示した構成に限定されない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, the structure of the vibrator is not limited to the structure shown in FIG. 2, and may be a structure using lateral vibration, or a structure in which both ends of the vibrator are supported. Further, the configurations of the oscillation circuit and the temperature compensation circuit are not limited to the configurations shown in FIGS.
100;振動子、101;出力用振動子、102;温度検出用振動子、103;温度検出用発振回路、104;温度補償回路、105;周波数変動手段、106;出力用発振回路、201;出力用振動子(カンチレバー)、202;出力用振動子電極パッド、203;温度検出用振動子(カンチレバー)、204;温度検出用振動子電極パッド、205;固定電極パッド、206;支持層、207;絶縁層、210;固定部、300;振動子、302,303;直流成分カット用容量、304,305;負荷容量、306,307;電流抑制用抵抗、308;負荷抵抗、309;直流バイアス電圧、310,311;インバータ(アンプ)、320;発振信号出力端子、400;周波数−電圧変換器、401;温度換算器、402;補正信号出力器、403;加算器。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
機械的に振動する温度検出用振動子と、
前記温度検出用振動子の共振周波数で発振して温度検出用発振信号を出力する温度検出
用発振回路と、
前記温度検出用発振信号の周波数に基づく補正信号を出力する温度補償回路と、
前記補正信号に応じて前記出力用振動子の共振周波数を変動させる周波数変動手段と、
前記出力用振動子の共振周波数で発振して発振信号を出力する出力用発振回路と
を備え、
前記温度検出用振動子は、
当該温度検出用振動子の厚さと前記出力用振動子の厚さとが対応する厚さにされるとともに、当該温度検出用振動子の長手方向の向きと前記出力用振動子の長手方向の向きとが対応する向きにされて、当該温度検出用振動子の固定部が、前記出力用振動子の固定部に隣接する位置に配置されるように、前記出力用振動子の形成工程と同一の形成工程によって、前記出力用振動子と同一の基板上に形成され、かつ当該温度検出用振動子は、前記基板に対向して配置されるとともに、当該温度検出用振動子の前記固定部が前記基板上の絶縁層に固定され、
前記出力用振動子は、前記基板に対向して配置されるとともに、当該出力用振動子の前記固定部が前記基板上の絶縁層に固定され、
前記温度検出用振動子の共振周波数は、前記出力用振動子の共振周波数と異なる事を特徴とする発振器。 An output vibrator that vibrates mechanically;
A temperature detecting vibrator that vibrates mechanically;
A temperature detection oscillation circuit that oscillates at a resonance frequency of the temperature detection vibrator and outputs a temperature detection oscillation signal;
A temperature compensation circuit that outputs a correction signal based on the frequency of the temperature detection oscillation signal;
Frequency variation means for varying the resonance frequency of the output vibrator according to the correction signal;
An output oscillation circuit that oscillates at the resonance frequency of the output vibrator and outputs an oscillation signal;
The temperature detecting vibrator is:
The thickness of the temperature detecting vibrator and the thickness of the output vibrator are made to correspond to each other, and the longitudinal direction of the temperature detecting vibrator and the longitudinal direction of the output vibrator Are formed in the same direction as the output vibrator forming step so that the fixing portion of the temperature detecting vibrator is arranged at a position adjacent to the fixing portion of the output vibrator. According to the process, the temperature detecting vibrator is formed on the same substrate as the output vibrator, and the temperature detecting vibrator is arranged to face the substrate, and the fixing portion of the temperature detecting vibrator is the substrate. Fixed to the upper insulating layer,
The output vibrator is disposed to face the substrate, and the fixing portion of the output vibrator is fixed to an insulating layer on the substrate .
An oscillator characterized in that a resonance frequency of the temperature detecting vibrator is different from a resonance frequency of the output vibrator.
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