JP6339252B2 - Oscillation control device and oscillation device - Google Patents
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Description
本発明は、発振制御装置および発振装置に関する。 The present invention relates to an oscillation control device and an oscillation device.
従来、振動子を発振させる発振回路において、振動子の発振周波数の温度特性を補償する補償回路を用いて、発振周波数を調整していた。また、このような温度補償動作を実行しつつ、外部から入力する制御信号に応じて振動子の発振周波数を調整することも知られていた(例えば、特許文献1および2参照)。
特許文献1 特開2010−219980号公報
特許文献2 特開2010−278622号公報
Conventionally, in an oscillation circuit that oscillates a vibrator, the oscillation frequency is adjusted by using a compensation circuit that compensates for temperature characteristics of the oscillation frequency of the vibrator. It has also been known to adjust the oscillation frequency of the vibrator in accordance with a control signal input from the outside while performing such a temperature compensation operation (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-219980 Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-278622
しかしながら、このように振動子の発振周波数を調整しても、調整用の回路等にオフセット等の誤差が含まれてしまうと、発振周波数を正確に調整することが困難になる場合があった。また、外部からの入力電圧等の制御信号と基準電圧等とを比較して発振周波数を調整する場合、当該制御信号が基準電圧と略同一の電圧になると、制御動作の不要な切り換えが発生し、発振動作が不安定になってしまうことがあった。 However, even if the oscillation frequency of the vibrator is adjusted in this way, if an error such as an offset is included in the adjustment circuit or the like, it may be difficult to accurately adjust the oscillation frequency. When adjusting the oscillation frequency by comparing a control signal such as an external input voltage with a reference voltage, etc., if the control signal becomes substantially the same voltage as the reference voltage, unnecessary switching of the control operation occurs. The oscillation operation may become unstable.
本発明の第1の態様においては、温度検出部の温度検出結果に基づき、振動子の発振周波数を制御する第1制御信号を生成する第1制御部と、フィードバック信号を生成するエンコーダと、温度検出部の温度検出結果と、外部から入力する外部入力信号と、フィードバック信号とに基づき、振動子の発振周波数を制御する第2制御信号を生成する第2制御部と、第1制御信号および第2制御信号に基づき、振動子の発振周波数を設定する発振回路と、基準電圧を生成する基準電圧生成部と、を備え、エンコーダは、第2制御信号と基準電圧を比較することにより、フィードバック信号を生成する、発振制御装置を提供する。 In the first aspect of the present invention, based on the temperature detection result of the temperature detection unit, a first control unit that generates a first control signal that controls the oscillation frequency of the vibrator, an encoder that generates a feedback signal, and a temperature A second control unit that generates a second control signal for controlling the oscillation frequency of the vibrator based on a temperature detection result of the detection unit, an external input signal input from the outside, and a feedback signal; a first control signal; 2 is provided with an oscillation circuit for setting the oscillation frequency of the vibrator on the basis of the control signal and a reference voltage generation unit for generating a reference voltage. The encoder compares the second control signal with the reference voltage to thereby generate a feedback signal. An oscillation control device is provided.
本発明の第2の態様においては、振動子と、振動子の温度を検出する温度検出部と、外部からの外部入力信号が入力する入力端子と、第1の態様の発振制御装置と、を備える発振装置を提供する。 In the second aspect of the present invention, the vibrator, the temperature detection unit for detecting the temperature of the vibrator, the input terminal for inputting an external input signal from the outside, and the oscillation control device of the first aspect are provided. An oscillation device is provided.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、本実施形態に係る発振装置1000の第1構成例を示す。発振装置1000は、振動子の発振周波数の温度特性を補償しつつ、外部から入力する入力電圧等に応じて振動子の発振周波数を調整する。発振装置1000は、振動子10と、温度検出部20と、入力端子32と、出力端子34と、第1容量制御部110と、第2容量制御部120と、発振回路200と、を備える。なお、第1容量制御部110、第2容量制御部120、および発振回路200は、振動子10の発振を制御する発振制御装置100として機能する。
FIG. 1 shows a first configuration example of an
振動子10は、電界の印加によって変形が生じる圧電効果によって、発振動作する素子である。振動子10は、一例として、2つの電極の間に水晶が設けられた水晶振動子である。振動子10は、接続される回路の容量に応じて、発振周波数が調整可能でよい。振動子10は、ATと呼ばれる方位で切断されて形成されてよい。なお、振動子10の発振周波数は、当該振動子10の温度に応じて変動する。また、振動子10の発振周波数は、長期間の稼働に応じて経年変動する。発振装置1000は、このような振動子10の発振周波数を調整する。
The
温度検出部20は、振動子10の温度を検出する。温度検出部20は、振動子10の周囲の温度を検出する温度センサを有してよい。温度検出部20は、振動子10に接触して振動子10の温度を検出してもよく、これに代えて、非接触で振動子10の温度を検出してもよい。発振装置1000は、温度検出部20の検出結果に応じて、振動子10の発振周波数を調整する。
The
入力端子32は、外部からの外部入力信号が入力する。ここで、外部入力信号は、振動子10の発振周波数を調整する制御信号である。外部入力信号は、例えば、振動子10の長期間の稼働に伴う経年変動を補正する制御信号である。外部入力信号は電圧信号等でよい。本実施形態において、このような振動子10の経年変動を補正する制御を、AFC(Auto Frequency Control)とする。
An external input signal from the outside is input to the
出力端子34は、発振装置1000が調整した周波数信号を外部に出力する。即ち、出力端子34から出力される周波数信号は、温度補償およびAFCによって調整された周波数信号となる。
The
第1容量制御部110は、温度検出部20の温度検出結果に基づき、振動子10に接続される回路の容量を制御する。第1容量制御部110は、振動子10に接続される回路の容量を制御して、振動子10の発振周波数を調整する。第1容量制御部110は、振動子10の発振周波数の温度特性を補償するように、回路の容量を制御する。第1容量制御部110は、温度検出部20の温度検出結果に応じて、予め定められた関数に基づく制御信号を用いて、容量を増加または減少させてよい。
The first
第2容量制御部120は、外部から入力する外部入力信号に基づき、振動子10に接続される回路の容量を制御する。第2容量制御部120は、振動子10に接続される回路の容量を制御して、振動子10の発振周波数を調整する。第2容量制御部120は、AFC制御に基づいて、振動子10の発振周波数を調整するように、回路の容量を制御する。第2容量制御部120は、入力端子32から入力する外部入力信号に応じて、予め定められた関数に基づく制御信号を用いて、容量を増加または減少させてよい。
The second
発振回路200は、振動子10に接続され、振動子10を発振周波数で発振させ、発振した周波数信号を出力する。発振回路200は、第1可変容量部210、第2可変容量部220、第3可変容量部230、第4可変容量部240、抵抗250、および増幅部260を有する。
The
第1可変容量部210、第2可変容量部220、第3可変容量部230、および第4可変容量部240は、入力する電気信号に応じて容量を変更する素子を含む。本実施形態において、第1可変容量部210、第2可変容量部220、第3可変容量部230、および第4可変容量部240は、入力する電圧に応じて容量を変更する素子または回路を含んでよく、例えば、バラクタダイオード、強誘電体キャパシタ、トランジスタ回路、および/またはMEMS素子等を含む。
The first
第1可変容量部210および第2可変容量部220は、振動子10の一方の端子および基準電位の間に並列接続される。ここで、基準電位は、グラウンド電位でよい。第1可変容量部210および第2可変容量部220の少なくとも一方の容量を変更することにより、振動子10の一方の端子および基準電位の間の容量が調整される。図1は、第1容量制御部110が第1可変容量部210の容量を、第2容量制御部120が第2可変容量部220の容量を、それぞれ制御する例を示す。
The first
第3可変容量部230および第4可変容量部240は、振動子10の他方の端子および基準電位の間に並列接続される。第3可変容量部230および第4可変容量部240の少なくとも一方の容量を変更することにより、振動子10の他方の端子および基準電位の間の容量が調整される。図1は、第1容量制御部110が第3可変容量部230の容量を、第2容量制御部120が第4可変容量部240の容量を、それぞれ制御する例を示す。
The third
抵抗250および増幅部260は、振動子10の一方の端子と他方の端子の間に並列に接続される。即ち、抵抗250は、増幅部260の入力および出力の間を接続し、帰還抵抗として動作する。増幅部260は、入力信号を反転増幅して出力するインバータでよい。増幅部260は、増幅信号の一部を当該発振回路の周波数信号として出力する。以上の第1から第4可変容量素子、抵抗250、および増幅部260は、振動子10を発振させる発振回路として動作する。なお、発振回路200は、電流制限用の抵抗、および周波数信号を増幅させる増幅回路等を更に有してもよい。
The
なお、振動子10の共振周波数をfrとし、実際の発振周波数との差分を周波数δfとすると、δf/frは、次式のように示される。ここで、CAおよびCBは、振動子10によって定まる等価回路に含まれる容量成分の定数であり、CLは、振動子10の両端に接続される負荷容量の定数である。即ち、負荷容量を大きくする(小さくする)ことで、振動子10の発振周波数を低周波数側に(高周波数側に)調整することができる。
(数1)
δf/fr=0.5・CA/{CB・(1+CL/CB)}
Incidentally, the resonance frequency of the
(Equation 1)
δf / f r = 0.5 · C A / {C B · (1 + C L / C B )}
なお、CLは、例えば、振動子10の一端に接続される容量をC1、他端に接続される容量をC2とすると、次式で示される。ここで、CSは、発振回路200の寄生容量である。
(数2)
CL=C1・C2/(C1+C2)+CS
Note that CL is expressed by the following equation, for example, where C 1 is a capacitor connected to one end of the
(Equation 2)
C L = C 1 · C 2 / (C 1 + C 2 ) + C S
即ち、発振装置1000は、例えば、第1可変容量部210および/または第2可変容量部220の容量を調整して、C1の値を変更し、発振周波数を制御する。この場合、発振装置1000は、第3可変容量部230および/または第4可変容量部240の容量を調整して、C2の値を変更し、発振周波数を制御する。発振装置1000は、一例として、C1および/またはC2の値を小さくして、発振周波数を高周波数側に調整する。また、発振装置1000は、一例として、C1および/またはC2の値を大きくして、発振周波数を低周波数側に調整する。
That is, the
このように、発振装置1000は、温度補償による周波数の調整およびAFCによる周波数の調整を実行して、安定な発振周波数の周波数信号を出力する。ここで、振動子10の発振周波数の温度特性について次に説明する。
As described above, the
図2は、振動子10の発振周波数の温度特性の第1例を示す。図2の横軸は温度、縦軸は発振周波数を示す。また、図2の曲線Aは、ATカットの振動子10の温度特性の一例を示し、温度に対して3次関数で近似できる特性を有する。例えば、基準温度T0において基準周波数f0となる振動子10は、T0−ΔTからT0+ΔTの温度範囲において、f0−f1からf0+f1の範囲で発振周波数が変動する。
FIG. 2 shows a first example of temperature characteristics of the oscillation frequency of the
このような振動子10の温度特性を予め測定等によって取得することにより、発振装置1000は、振動子10の発振周波数の変動を補償することができる。発振装置1000は、例えば、曲線Aの逆特性の曲線Bを用い、検出温度に対する当該曲線B上の点に対応する周波数補正値を加える。例えば、第1容量制御部110は、第1可変容量部210および/または第3可変容量部230の容量を制御して、温度検出部20が検出した温度Tに対する曲線B上の周波数fB(T)と、曲線A上の周波数fA(T)の差分の周波数だけ発振周波数を変更する。これによって、発振装置1000は、振動子10の発振周波数を直線Cのように略一定の周波数に安定化させることができる。
By obtaining such temperature characteristics of the
発振装置1000は、これに加えて、振動子10の発振周波数をAFC制御に応じた周波数に変更する。しかしながら、振動子10の発振周波数を変更すると、振動子10の温度特性は、図2に示す曲線Aとは異なる特性になるので、発振装置1000が曲線Bを用いて発振周波数を変更しても、直線Cのように安定化させることができなくなってしまう。
In addition to this, the
図3は、振動子10の発振周波数の温度特性の第2例を示す。図3の横軸は温度、縦軸は発振周波数を示す。図3は、発振装置1000がAFC制御に応じて振動子10の発振周波数をΔfだけ増加させた例を示す。図3は、一例として、第2容量制御部120が、第2可変容量部220および/または第4可変容量部240の容量を小さくして、基準周波数f0で発振していた振動子10の発振周波数を+Δfだけ変更した結果を示す。この場合の振動子10の温度特性の一例を、曲線A'で示す。この場合においても、振動子10の温度特性は、3次関数で近似でき、図2に示す曲線Aを+Δfだけシフトした特性と略同一となる。
FIG. 3 shows a second example of temperature characteristics of the oscillation frequency of the
ここで例えば、第2容量制御部120が、第2可変容量部220の容量を小さくした場合を考える。振動子10の一端の容量C1は、第1可変容量部210および第2可変容量部220の合成容量なので、第2可変容量部220が小さくなると、第1可変容量部210の容量の増減が容量C1の値に与える影響は大きくなる。したがって、第1容量制御部110が、AFC制御する前の調整量に応じて、第1可変容量部210の容量を変更して振動子10の温度特性を補償すると、周波数の調整量が過剰となってしまう。
Here, for example, consider a case where the second
振動子10の他端の容量C2は、第3可変容量部230および第4可変容量部240の合成容量なので、第2容量制御部120が、第4可変容量部240の容量を小さくした場合も同様に、第1容量制御部110が、AFC制御する前の調整量に応じて、第3可変容量部230の容量を変更しても、周波数の調整は過剰となってしまう。図3の曲線B'は、第1容量制御部110が、AFC制御する前の調整量を用いて、第1可変容量部210および/または第3可変容量部230の容量を調整した場合の周波数調整量の一例を示す。
Capacitance C 2 of the other end of the
このように、第1容量制御部110の周波数調整量は、T0−ΔTからT0+ΔTの温度範囲において、f0+Δf−f2からT0+Δf+f2となり(f1<f2)、振動子10の発振周波数の変動範囲±f1よりも大きく変動する。したがって、発振装置1000は、AFC制御によって発振周波数を高周波数側に変更し、振動子10を温度補償させると、曲線C'のように過剰に周波数を調整してしまい、略一定の周波数に安定化させることができなくなってしまう。
As described above, the frequency adjustment amount of the first
図4は、振動子10の発振周波数の温度特性の第3例を示す。図4の横軸は温度、縦軸は発振周波数を示す。図4は、発振装置1000がAFC制御に応じて振動子10の発振周波数をΔfだけ減少させた例を示す。図4は、一例として、第2容量制御部120が、第2可変容量部220および/または第4可変容量部240の容量を大きくして、基準周波数f0で発振していた振動子10の発振周波数を−Δfだけ変更した結果を示す。この場合の振動子10の温度特性の一例を、曲線A"で示す。この場合においても、振動子10の温度特性は、3次関数で近似でき、図2に示す曲線Aを−Δfだけシフトした特性と略同一となる。
FIG. 4 shows a third example of the temperature characteristic of the oscillation frequency of the
図2で説明したように、振動子10の一端の容量C1は、第1可変容量部210および第2可変容量部220の合成容量なので、第2可変容量部220が大きくなると、第1可変容量部210の容量の増減が容量C1の値に与える影響は小さくなる。したがって、第1容量制御部110が、AFC制御する前の調整量を用いて第1可変容量部210の容量を変更して振動子10の温度特性を補償すると、周波数の調整量が不足してしまう。同様に、第1容量制御部110が、AFC制御する前の調整量を用いて第3可変容量部230の容量を変更しても、周波数の調整量は不足してしまう。
As described with reference to FIG. 2, the capacitance C 1 at one end of the
図4の曲線B"は、第1容量制御部110が、AFC制御する前の調整量を用いて、第1可変容量部210および/または第3可変容量部230の容量を調整した場合の周波数調整量の一例を示す。このように、第1容量制御部110の周波数調整量は、T0−ΔTからT0+ΔTの温度範囲において、f0−Δf−f3からT0−Δf+f3となり(f1>f3)、振動子10の発振周波数の変動範囲±f1よりも小さく変動する。したがって、発振装置1000は、AFC制御によって発振周波数を低周波数側に変更し、振動子10を温度補償させると、発振周波数が曲線C'のように調整が不足してしまい、略一定の周波数に安定化させることができなくなってしまう。
A curve B ″ in FIG. 4 indicates a frequency when the first
なお、AFC制御によって、第2容量制御部120が、第2可変容量部220および/または第4可変容量部240の容量を小さくした場合、発振回路全体の容量は小さくなる。したがって、第1容量制御部110が、第1可変容量部210および/または第3可変容量部230の容量を変更すると、発振回路全体の容量の変化率は、AFC制御前と比較して大きくなる。
Note that when the second
これに対し、AFC制御によって、第2容量制御部120が、第2可変容量部220および/または第4可変容量部240の容量を大きくした場合、発振回路全体の容量は大きくなる。したがって、第1容量制御部110が、第1可変容量部210および/または第3可変容量部230の容量を変更すると、発振回路全体の容量の変化率は、AFC制御前と比較して小さくなる。
On the other hand, when the second
即ち、発振装置1000の温度補償による容量の変更量が同じでも、AFC制御による発振周波数の変更方向によって、当該温度補償による周波数の変動量は異なることになる。例えば、AFC制御によって振動子10の発振周波数を+Δf変更した場合の温度補償結果(即ち、曲線C')の振幅値は、振動子10の発振周波数を−Δf変更した場合の温度補償結果(即ち、曲線C")の振幅値よりも大きくなる。したがって、AFC制御を実行した上で、温度補償によって発振周波数を略一定の周波数に安定化させるには、AFC制御の発振周波数の変更方向に応じて、異なる周波数の補償値を用いなければならない。このような補償動作を実行する発振装置について、次に説明する。
That is, even if the amount of change in the capacity due to temperature compensation of the
図5は、本実施形態に係る発振装置1000の第2構成例を示す。第2構成例の発振装置1000において、図1に示された第1構成例の発振装置1000の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第2構成例の発振装置1000は、基準電圧入力端子36と、比較部130と、第3容量制御部140を更に備える。なお、第1容量制御部110、第2容量制御部120、比較部130、第3容量制御部140、および発振回路200は、振動子10の発振を制御する発振制御装置100として機能する。
FIG. 5 shows a second configuration example of the
基準電圧入力端子36は、予め定められた基準電圧が入力される。基準電圧は、振動子10の温度変動が補償された場合(または考慮しない場合)において、第2容量制御部120が振動子10の発振周波数を基準周波数f0にする外部入力信号と略等しくてよい。
A predetermined reference voltage is input to the reference
即ち、例えば、温度変動が補償された場合において、外部入力信号が基準電圧よりも大きい場合、第2容量制御部120は、第2可変容量部220および/または第4可変容量部240の容量を小さくして、振動子10の発振周波数を基準周波数f0よりも大きい周波数に変更する。また、外部入力信号が基準電圧よりも小さい場合、第2容量制御部120は、第2可変容量部220および/または第4可変容量部240の容量を大きくして、振動子10の発振周波数を基準周波数f0よりも小さい周波数に変更する。なお、発振装置1000が内部で基準電圧を発生させてもよく、この場合、基準電圧入力端子36はなくてもよい。
That is, for example, when the temperature variation is compensated and the external input signal is larger than the reference voltage, the second
比較部130は、外部入力信号および基準電圧を比較する。比較部130は、例えば、外部入力信号が基準電圧以上の場合にハイ電圧を出力し、外部入力信号が基準電圧未満の場合にロー電圧を出力する。比較部130は、外部入力信号および基準電圧に応じて、予め定められたハイ電圧およびロー電圧の一方を出力するエンコーダでよい。比較部130は、一例として、コンパレータを含む。
The
第3容量制御部140は、外部入力信号および基準電圧の比較結果と、第1容量制御部110が出力する制御信号とに基づき、振動子10に接続される回路の容量を制御する。第3容量制御部140は、振動子10に接続される回路の容量を制御して、振動子10の発振周波数を調整する。第3容量制御部140は、例えば、第1容量制御部110が振動子10の発振周波数の温度特性を補償しきれなかった特性を更に補償するように、第1可変容量部210および/または第3可変容量部230を制御する。これに代えて、第3容量制御部140は、第2可変容量部220および/または第4可変容量部240を制御してもよい。
The third
第3容量制御部140は、例えば、外部入力信号および基準電圧の比較結果に応じて、容量を増加または減少させる制御回路または制御動作を切り換える。この場合、第3容量制御部140の制御回路は、予め定められた増幅率(ゲイン)で増幅した制御信号を用いて、容量を増加または減少させる制御信号を生成してよい。第3容量制御部140は、一例として、外部入力信号が基準電圧以上の場合、正側調整用ゲインで増幅した制御信号を出力し、外部入力信号が基準電圧未満の場合、負側調整用ゲインで増幅した制御信号を出力する。
The third
これに代えて、第3容量制御部140は、第1容量制御部110が出力する制御信号に予め定められた係数を乗じた制御信号を用いて、容量を増加または減少させてもよい。第3容量制御部140は、例えば、第1容量制御部110が出力する制御信号に予め定められた係数を乗じた制御信号を用いて、容量を増加または減少させる。第3容量制御部140が用いる係数は、第1容量制御部110が出力する制御信号の大きさと、外部入力信号および基準電圧の比較結果と、に対応する係数でよい。第3容量制御部140は、例えば、外部入力信号および基準電圧の比較結果に応じて、当該係数を切り換える。
Instead, the third
第3容量制御部140は、生成した制御信号に応じて、第1可変容量部210および/または第3可変容量部230の容量を変更する。第2構成例の発振装置1000は、このような第3容量制御部140を用いることにより、AFC制御による発振周波数の基準周波数f0からの変更方向に応じて、振動子10の発振周波数の変更量を異ならせて補償することができる。第2構成例の発振装置1000の補償動作について、次に説明する。
The third
図6は、本実施形態に係る第2構成例の発振装置1000による発振周波数の補償結果の一例を示す。図6は、横軸を温度、縦軸を振動子10の発振周波数としたグラフと、当該グラフの周波数に対応する外部入力信号と、当該外部入力信号に応じた回路ゲインのグラフとを示す。図6は、基準周波数f0を保持する外部入力信号を、基準電圧とした例を示す。この場合、外部入力信号が基準電圧と略同一の電圧であり、第1容量制御部110が振動子10の温度特性を補償した場合、振動子10の発振周波数は、基準周波数f0と略同一となって安定化する。
FIG. 6 shows an example of the compensation result of the oscillation frequency by the
また、AFC制御によって外部入力信号が基準電圧よりも大きくなったことに応じて、第2容量制御部120は、振動子10の発振周波数を高周波数側にシフトさせる。この場合、第1容量制御部110が振動子10の温度特性を補償するが、図3で説明した様に、温度補償による周波数の変更量は過剰となる。
Further, the second
比較部130は、外部入力信号および基準電圧を比較して、外部入力信号が高いことを示すハイ電圧を出力する。第3容量制御部140は、比較結果のハイ電圧に応じて、正側調整ゲインを用いて振動子10の発振周波数を調整する。第3容量制御部140は、一例として、第1容量制御部110が出力する制御信号を、正側調整ゲインで増幅する。図3の曲線C'で示す温度特性は、第1容量制御部110が予め定められた関数を用いて過剰に補償した結果なので、過剰に補償した分を修正するように、第1容量制御部110が出力する制御信号の逆特性となるように正側調整ゲインは、予め定められてよい。
The
これにより、第3容量制御部140は、図3の曲線C'で示す温度特性を略一定の温度特性となるように第1可変容量部210および/または第3可変容量部230を調整することができる。即ち、本実施形態に係る発振装置1000は、AFC制御によって、第2容量制御部120が振動子10の発振周波数を変更しても、第3容量制御部140が変更によって生じる温度特性を補償して、振動子10の発振周波数を略一定の温度特性に補償することができる。
Accordingly, the third
図6は、第2容量制御部120が発振周波数を+Δf1、+Δf2、および+Δf3だけシフトさせた場合に、第3容量制御部140が正側調整用ゲインを用いて、発振周波数をf0+Δf1、f0+Δf2、およびf0+Δf3にそれぞれ安定化させる例を「第1正側調整」、「第2正側調整」、および「第3正側調整」として示す。なお、第1容量制御部110が過剰に補償した結果を点線の曲線で示し、第3容量制御部140の周波数調整量を一点鎖線の曲線で示し、これらの合成、即ち調整結果を実線の直線でそれぞれ示す。
FIG. 6 shows that when the second
例えば、「第3正側調整」の例は、第2容量制御部120が振動子10の発振周波数を+Δf3だけシフトした結果を示す。即ち、第1容量制御部110が過剰に補償した結果が曲線Dであり、曲線Dの温度特性を補償する第3容量制御部140の周波数調整量が曲線Eであり、補償結果が直線Fである。
For example, the example of “third positive side adjustment” indicates a result of the second
同様に、AFC制御によって外部入力信号が基準電圧よりも小さくなったことに応じて、第2容量制御部120は、振動子10の発振周波数を低周波数側にシフトさせる。この場合、第1容量制御部110が振動子10の温度特性を補償するが、図4で説明した様に、温度補償による周波数の変更量は不足する。
Similarly, the second
比較部130は、外部入力信号および基準電圧を比較して、外部入力信号が低いことを示すロー電圧を出力する。第3容量制御部140は、比較結果のロー電圧に応じて、負側調整ゲインを用いて振動子10の発振周波数を調整する。第3容量制御部140は、一例として、第1容量制御部110が出力する制御信号を、負側調整ゲインで増幅する。これにより、発振装置1000は、AFC制御によって、第2容量制御部120が振動子10の発振周波数を変更しても、第3容量制御部140が変更によって生じる温度特性を補償して、振動子10の発振周波数を略一定の温度特性に補償することができる。
The
図6は、第2容量制御部120が発振周波数を−Δf1、−Δf2、および−Δf3だけシフトさせた場合に、第3容量制御部140が負側調整用ゲインを用いて、発振周波数をf0−Δf1、f0−Δf2、およびf0−Δf3にそれぞれ安定化させる例を「第1負側調整」、「第2負側調整」、および「第3負側調整」として示す。なお、第1容量制御部110による補償不足の結果を点線の曲線で示し、第3容量制御部140の周波数調整量を一点鎖線の曲線で示し、これらの合成、即ち調整結果を実線の直線でそれぞれ示す。
FIG. 6 shows that when the second
例えば、「第3負側調整」の例は、第2容量制御部120が振動子10の発振周波数を−Δf3だけシフトした結果を示す。即ち、第1容量制御部110の補償が不足した結果が曲線Dであり、曲線Dの温度特性を補償する第3容量制御部140の周波数調整量が曲線Eであり、補償結果が直線Fである。以上のように、第2構成例の発振装置1000は、AFC制御による周波数の変動方向に応じて、適切な補償動作を実行することができる。
For example, the example of “third negative adjustment” shows a result of the second
しかしながら、このような発振装置1000を実際に電子回路等で形成すると、第2容量制御部120および第3容量制御部140等に、オフセット誤差が発生し、発振回路200の容量を制御する制御信号に当該オフセット誤差が重畳してしまうことがある。そこで、オフセット誤差を相殺するように、外部入力信号を調整することが考えられる。しかしながら、第2構成例の発振装置1000は、外部入力信号と基準電圧とを比較した結果に応じて、温度補償動作を切り換えるので、オフセット誤差の大きさによっては、振動子10の発振周波数を安定化できない場合が生じてしまう。
However, when such an
一例として、発振装置1000の内部で発生するオフセット誤差に対応する周波数シフト量をΔf4とすると、外部のシステムは、当該シフト量をΔf4に対応する信号成分を差し引いた外部入力信号を発振装置1000に供給する。したがって、外部入力信号がオフセット誤差に応じてシフトするので、温度補償動作の切り換え動作が正常に実行されない場合が生じることがある。
As an example, when the frequency shift amount corresponding to the offset error generated inside the
図7は、本実施形態に係る第2構成例の発振装置1000にオフセット誤差が生じた場合の一例を示す。図7は、図6と同様に、横軸を温度、縦軸を振動子10の発振周波数としたグラフと、当該グラフの周波数に対応する外部入力信号と、当該外部入力信号に応じた回路ゲインのグラフとを示す。
FIG. 7 shows an example when an offset error occurs in the
なお、図7は、第2容量制御部120および/または第3容量制御部140のオフセット誤差の発生に応じて、当該オフセット誤差を相殺する外部入力信号が供給された例を示す。即ち、発振回路200の容量の制御にはオフセット誤差の影響は無く、振動子10の発振周波数は、外部入力信号に応じた周波数のシフト量に対応する周波数に変更される。
FIG. 7 shows an example in which an external input signal that cancels out the offset error is supplied in response to the occurrence of the offset error in the second
例えば、周波数のシフト量が+Δf1であり、オフセット誤差に対応する周波数シフト量が+Δf4の場合、外部入力信号は、周波数f0+Δf1−Δf4に対応する信号となる。これにより、オフセット誤差が重畳すると、周波数シフト量は、+Δf1となるので、発振回路200は、振動子10の発振周波数を高周波数側(正側)にシフトさせることになる。ここで、Δf1−Δf4>0の場合、比較部130の出力はハイ電圧となって、第3容量制御部140は、正側調整用ゲインを用いるので、発振装置1000は、振動子10の発振周波数をf0+Δf1に安定化させることができる。
For example, when the frequency shift amount is + Δf 1 and the frequency shift amount corresponding to the offset error is + Δf 4 , the external input signal is a signal corresponding to the frequency f 0 + Δf 1 −Δf 4 . Accordingly, when the offset error is superimposed, the frequency shift amount is + Δf 1, and the
しかしながら、Δf1−Δf4<0の場合、比較部130の出力はロー電圧となるので、発振回路200は、振動子10の発振周波数を高周波数側(正側)にシフトさせるにもかかわらず、第3容量制御部140は、外部入力信号に応じて負側調整用ゲインを用いることになる。したがって、発振装置1000は、振動子10の温度特性を補償することができなくなってしまう。また、第3容量制御部140は、補正すべき温度特性と相似の特性を用いて振動子10の発振周波数を変更させるので、第1容量制御部110による不十分な補償結果の特性を、更に悪化させてしまうことがある。
However, when Δf 1 −Δf 4 <0, the output of the
図7は、オフセット誤差に対応する周波数シフト量が+Δf4であり、かつ、絶対値が+Δf1よりも大きい(Δf1<Δf4)場合の例を示す。この場合、外部入力信号に対応する周波数シフト量が0より大きく、かつ、Δf4未満の場合、第3容量制御部140は負側調整用ゲインを用いる一方で、発振回路200は、振動子10の発振周波数を高周波数側(正側)にシフトさせることになる。したがって、発振装置1000は、基準周波数f0よりも大きく、かつ、+Δf4未満の周波数範囲において、振動子10の発振周波数を安定化することができなくなってしまう。
FIG. 7 shows an example in which the frequency shift amount corresponding to the offset error is + Δf 4 and the absolute value is larger than + Δf 1 (Δf 1 <Δf 4 ). In this case, when the frequency shift amount corresponding to the external input signal is larger than 0 and smaller than Δf 4 , the third
これに加えて、発振装置1000を実際に電子回路等で形成すると、外部入力信号が基準電圧に近い値となった場合に、発振装置1000は、振動子10の発振周波数を変動させてしまうことがある。即ち、比較部130は、略同一の2つの電位を比較することになるので、ハイ電圧およびロー電圧のいずれかを不安定に出力させてしまい、発振回路200は、振動子10の発振周波数を変動させるチャタリングが生じることになる。
In addition to this, when the
図8は、本実施形態に係る発振装置1000が出力する発振周波数の一例を示す。図8の横軸は時間、縦軸は外部入力信号と対応する発振周波数を示す。図8は、時間の経過に応じて、外部入力信号が変化し、当該外部入力信号の変化に対応する発振周波数を、発振装置1000が出力する例を示す。発振装置1000は、図1から図6で説明した様に、外部入力信号に応じた発振周波数で振動子10を発振させることができる。
FIG. 8 shows an example of an oscillation frequency output from the
しかしながら、外部入力信号が基準電圧と略同一の値になると、発振装置1000は、発振周波数を変動させてしまう。特に、外部入力信号にノイズ等が重畳した場合、発振周波数はノイズの変動に敏感に反応してしまうことがある。例えば、時刻t3からt4の期間、および時刻t5からt6の期間において、発振装置1000は発振周波数のチャタリングを発生させる。以上のように、第2構成例の発振装置1000は、外部入力信号の大きさによっては、温度特性を補償できない場合と、出力周波数が変動してしまう場合と、がある。
However, when the external input signal has substantially the same value as the reference voltage, the
そこで、本実施形態に係る発振装置2000は、外部入力信号の大きさに関わらず、温度特性を補償し、また、出力周波数の変動を防止する。図9は、本実施形態に係る発振装置2000の構成例を示す。発振装置2000において、図1に示された第1構成例の発振装置1000の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
Thus, the
発振装置2000は、振動子10と、温度検出部20と、入力端子32と、出力端子34と、発振回路200と、第1制御部310と、第2制御部320と、基準電圧生成部330と、エンコーダ340と、を備える。振動子10、温度検出部20、入力端子32、および出力端子34については、図1で説明したので、ここでは説明を省略する。なお、発振回路200、第1制御部310、第2制御部320、基準電圧生成部330、およびエンコーダ340は、振動子10の発振を制御する発振制御装置300として機能する。
The
第1制御部310は、振動子10の温度検出結果に基づき、振動子10の発振周波数を制御する第1制御信号を生成する。第1制御部310は、振動子10に接続される回路の容量を制御して、振動子10の発振周波数を調整する。第1制御部310は、一例として、第1容量可変部および/または第3容量可変部に第1制御信号を送信し、振動子10の発振周波数の温度特性を補償するように、それぞれの容量を変更して発振周波数を制御する。第1制御部310は、図1で説明した第1容量制御部110の動作と略同一の動作を実行してよい。
The
第2制御部320は、振動子10の温度検出結果と、外部から入力する外部入力信号と、エンコーダ340からのフィードバック信号とに基づき、振動子10の発振周波数を制御する第2制御信号を生成する。また、第2制御部320は、出力した第2制御信号と基準電圧との比較結果のフィードバックを受けて、出力する第2制御信号を温度検出結果に応じて調整する。第2制御部320は、AFC制御に基づく発振周波数で、振動子10を安定に発振させるように、第2制御信号を生成する。
The
第2制御部320は、一例として、第2容量可変部および/または第4容量可変部に第2制御信号を送信し、それぞれの容量を変更して、振動子10の発振周波数の温度特性を補償しつつ、発振周波数を制御する。第2制御部320は、図6で説明した様に、正側調整用ゲインおよび負側調整用ゲインのいずれかを選択し、選択したゲインで外部入力信号を増幅して第2制御信号を生成してよい。
For example, the
基準電圧生成部330は、基準電圧を生成する。基準電圧生成部330は、図5および図6で説明した基準電圧を生成してよい。即ち、図5は、基準電圧入力端子36から基準電圧が入力される例を示し、図9は、発振装置2000の内部で基準電圧を発生させる例を示す。ここで、第1制御部310が振動子10の温度特性を補償して、振動子10の発振周波数を基準周波数f0と略同一にして安定化させた場合において、振動子10の当該発振周波数を保持する電圧を、基準電圧とする。
The reference
エンコーダ340は、フィードバック信号を生成する。エンコーダ340は、第2制御信号と基準電圧とを比較することにより、フィードバック信号を生成する。エンコーダ340は、基準電圧および第2制御信号の差分を示すデジタルデータを出力する。エンコーダ340は、基準電圧および第2制御信号の差分と、閾値との比較結果に基づき、デジタルデータに変換してよい。エンコーダ340は、例えば、外部入力信号および基準電圧の差分が0以上の場合にハイ電圧を出力し、当該差分が0未満の場合にハイ電圧を出力する。この場合、エンコーダ340は、図5に示す比較部130と略同一の動作を実行してよい。エンコーダ340は、一例として、コンパレータを有する。また、エンコーダ340の閾値のレベルは、ヒステリシスを有してよい。閾値レベルがヒステリシスを有する例については、後述する。
The
発振回路200は、第1制御信号および第2制御信号に基づき、振動子10の発振周波数を設定する。発振回路200は、第1可変容量部210、第2可変容量部220、第3可変容量部230、第4可変容量部240、抵抗250、および増幅部260を有する。発振回路200は、第1可変容量部210、第2可変容量部220、第3可変容量部230、および第4可変容量部240の容量に基づき、振動子10の発振周波数を設定する。
The
第1可変容量部210および/または第3可変容量部230は、第1制御信号に基づき、容量値を変更する。第2可変容量部220および/または第4可変容量部240は、第2制御信号に基づき、容量値を変更する。なお、第1可変容量部210、第2可変容量部220、第3可変容量部230、第4可変容量部240、抵抗250、および増幅部260の動作は、図1で説明したので、ここでは説明を省略する。
The first
以上の本実施形態に係る発振装置2000は、図5に示す発振装置1000と同様に、第1制御部310が生成する第1制御信号を用いて、振動子10の発振周波数を変更する。そして、第2制御部320が生成する第2制御信号を用いて、振動子10の発振周波数を更に変更し、第1制御部310が振動子10の温度変動を補償しきれなかった成分を補償して安定化させる。
The
以上の本実施形態に係る第2制御部320は、フィードバック動作して、第2制御信号を生成する。第2制御部320は、例えば、AFC制御による外部入力信号に応じて、第2制御信号を生成する。そして、第2制御部320は、エンコーダ340が出力する基準電圧および第2制御信号の差分を示すデジタルデータが、フィードバック信号として入力される。即ち、第2制御部320は、エンコーダ340の比較結果に応じて、正側調整用ゲインおよび負側調整用ゲインのいずれかを用いて、次の第2制御信号を生成する。このような第1制御部310および第2制御部320について、次に説明する。
The
図10は、本実施形態に係る第1制御部310、第2制御部320、およびエンコーダ340の構成例を示す。第1制御部310は、予め定められた関数に基づく第1制御信号を発生させる。第1制御信号は、基準温度を原点とし、主に3次関数となる温度特性を補償するので、基準温度を原点とした3次関数の温度電圧特性を有してよい。即ち、第1制御部310は、基準温度を原点とした3次関数に基づく第1制御信号を発生してよい。また、第1制御部310は、基準温度を原点とした1次関数、5次関数、7次関数といった、奇数次の関数の和に基づく第1制御信号を発生してよい。これにより、第1制御部310は、より精密に振動子10の温度特性を補償することができる。
FIG. 10 shows a configuration example of the
図10は、第1制御部310が、1次成分発生部351、2次成分発生部352、3次成分発生部353を含むn次成分発生部350を有し、振動子10の温度検出結果に応じて、基準温度を原点としたn次の温度電圧特性を発生させる例を示す。なお、温度電圧特性の次数nは、1以上の自然数であることが望ましい。また、n次成分発生部350は、4次以上の温度電圧特性の成分を発生させる発生部を更に備えてよい。これに代えて、温度電圧特性の次数nは、1以上の奇数であってもよい。
10, the
また、第1制御部310は、n次の温度電圧特性を加算する第1加算部360を有し、第1加算部360の加算結果を第1制御信号とする。なお、第1制御信号は、振動子10の温度特性の逆特性であることが望ましい。このように、第1制御部310は、より多くの次数の温度電圧特性を加算して第1制御信号を生成することで、より精密に振動子10の温度特性を補償することができる。
In addition, the
第2制御部320は、第1制御部310と同様に、1次成分発生部371、2次成分発生部372、3次成分発生部373、・・・等を含むn次成分発生部370を有する。また、第2制御部320は、第2加算部380と、増幅部390とを有する。n次成分発生部370は、温度検出部20の温度検出結果およびエンコーダ340の比較結果に応じた温度電圧特性をそれぞれ出力する。なお、温度電圧の次数nは、1以上の自然数であることが望ましい。
Similarly to the
このように、第2制御部320は、より多くの次数の温度電圧特性を加算して第2制御信号を生成することで、より精密に振動子10の温度特性を補償することができる。また、第1制御部310が振動子10の温度特性を補償したことによって、微小な非線形成分等が発生した場合でも、第2制御部320は、より多くの次数の温度電圧特性を用いることで、精密に振動子10の温度特性を補償することができる。このような微小な非線形成分等は、次数が偶数の特性を有することがあり、第2制御部320は、奇数次の温度電圧特性に加えて、偶数次の温度電圧特性を用いて、第2制御信号を生成することが望ましい。
As described above, the
例えば、第2制御部320は、温度検出結果がTxであり、エンコーダ340の比較結果がハイ電圧の場合、図3に示す曲線C'のように第1制御部310が過剰に補償した温度特性の成分を補償する。n次成分発生部370は、第1制御部310が過剰に補償した温度特性の成分を補償する温度電圧特性における、温度Txに対応する値をそれぞれ出力する。ここで、曲線C'の温度特性を補償する温度電圧特性をF1n(T)とすると、第2制御部320は、F1n(Tx)を発生させる。
For example, the
また、第2制御部320は、エンコーダ340の比較結果がロー電圧の場合、図4に示す曲線C"のように、第1制御部310の補償が不足した温度特性の成分を補償する。n次成分発生部370は、第1制御部310が不足した補償結果の成分を補償する温度電圧特性における、温度Txに対応する値をそれぞれ出力する。ここで、曲線C"の温度特性を補償する温度電圧特性をF2n(T)とすると、第2制御部320は、F2n(Tx)を発生させる。
In addition, when the comparison result of the
第2加算部380は、振動子10の温度検出結果と、第2制御信号および基準電圧の比較結果とに対応する、基準温度を原点としたn次の温度電圧特性と、を加算する。第2加算部380は、加算結果を増幅部390に供給する。即ち、第2加算部380は、エンコーダ340の比較結果がハイ電圧の場合、Σn{F1n(Tx)}を、ロー電圧の場合、Σn{F2n(Tx)}を、増幅部390に供給する。
The
増幅部390は、第2加算部380の加算結果に応じた増幅率で、外部入力信号を増幅する。増幅部390は、増幅した外部入力信号を、第2制御信号として出力する。即ち、第2制御部320は、振動子10の温度検出結果と、第2制御信号および基準電圧の比較結果とに基づき、当該増幅部390の増幅率を切り換える。増幅部390は、例えば、エンコーダ340の比較結果がハイ電圧の場合、正側調整用ゲインΣn{F1n(Tx)}を、エンコーダ340の比較結果がロー電圧の場合、負側調整用ゲインΣn{F2n(Tx)}を用いて、外部入力信号を増幅する。このように、増幅部390は、第2加算部380の加算結果に応じて、増幅率を切り換える。
The amplifying unit 390 amplifies the external input signal with an amplification factor according to the addition result of the second adding
ここで、エンコーダ340は、第2制御部320が出力した第2制御信号と、基準電圧とを比較するので、第2制御部320よりも前段の回路にオフセットが発生して第2制御信号に重畳しても、当該オフセットが重畳した第2制御信号と基準電圧とを比較することになる。即ち、第2制御部320は、発生したオフセットを含めた制御信号に基づいて、正側調整用ゲインおよび負側調整用ゲインのいずれかを選択する。
Here, since the
一例として、周波数のシフト量が+Δf1であり、オフセット誤差に対応する周波数シフト量が+Δf4の場合、外部入力信号は、周波数f0+Δf1−Δf4に対応する信号となる。これにより、オフセット誤差が重畳すると、制御信号の周波数シフト量は、+Δf1となるので、発振回路200は、振動子10の発振周波数を高周波数側(正側)にシフトさせる。また、エンコーダ340は、当該制御信号と基準電圧を比較するので、外部入力信号が基準周波数f0以下の周波数(f0+Δf1−Δf4)に対応する信号電圧であったとしても、比較結果は、f0+Δf1>f0なので、ハイ電圧を出力する。即ち、増幅部390は、正側調整用ゲインを用いて外部入力信号を増幅する。
For example, when the frequency shift amount is + Δf 1 and the frequency shift amount corresponding to the offset error is + Δf 4 , the external input signal is a signal corresponding to the frequency f 0 + Δf 1 −Δf 4 . As a result, when the offset error is superimposed, the frequency shift amount of the control signal becomes + Δf 1, and the
このように、本実施形態に係る発振装置2000は、増幅部390のゲインと、発振回路200が発振周波数を変更する方向とを、外部入力信号の値にかかわらず対応させて、振動子10の温度特性を適切に補償することができる。また、発振装置2000は、オフセット誤差を低減させる外部入力信号に応じて、振動子10の発振周波数を調整するので、外部入力信号のシフト量に対応する発振周波数で振動子10を発振させることができる。
As described above, the
また、本実施形態のエンコーダ340は、ヒステリシスコンパレータを有する例を示す。エンコーダ340は、コンパレータ342と、入力抵抗344と、帰還抵抗346と、インバータ348と、を有する。コンパレータ342、入力抵抗344、および帰還抵抗346は、閾値にヒステリシスを有するヒステリシスコンパレータとして動作する。
Moreover, the
例えば、当該ヒステリシスコンパレータが第1閾値ThHおよび第2閾値ThLを有し、ThH>ThLの場合、入力電圧および基準電圧の差分が、第1閾値ThHを超えると、出力はロー電圧となる。この場合、入力電圧および基準電圧の差分が、第1閾値ThH以下になっても出力はロー電圧を保持し、第2閾値ThL以下になってから出力はハイ電圧に切り換わる。また、この場合、入力電圧および基準電圧の差分が、第2閾値ThLを超えても出力はハイ電圧を保持し、第1閾値ThHを超えてから出力はロー電圧に切り換わる。 For example, if the hysteresis comparator has a first threshold Th H and a second threshold Th L , and Th H > Th L , the output is low when the difference between the input voltage and the reference voltage exceeds the first threshold Th H. Voltage. In this case, even if the difference between the input voltage and the reference voltage becomes equal to or less than the first threshold Th H , the output maintains a low voltage, and after the difference becomes equal to or less than the second threshold Th L , the output switches to the high voltage. In this case, the output maintains the high voltage even when the difference between the input voltage and the reference voltage exceeds the second threshold Th L , and the output switches to the low voltage after exceeding the first threshold Th H.
なお、第1閾値ThHおよび第2閾値ThLは、入力抵抗344、帰還抵抗346、基準電圧、およびコンパレータ342の電源電圧等によって定めることができる。また、出力フルスケールに対する閾値電圧の差(ヒステリシス)は、入力抵抗344および帰還抵抗346の比率で定めることができる。インバータ348は、このようなヒステリシスコンパレータの論理を反転する。
The first threshold Th H and the second threshold Th L can be determined by the
以上のエンコーダ340は、外部入力信号が基準電圧と略同一の値において、当該外部入力信号がノイズ等を含んで変動しても、当該変動が第1閾値ThHおよび第2閾値ThLの差分の範囲内であれば、ノイズの変動を反映させずに安定な論理値を出力できる。このように、エンコーダ340は、外部入力信号が変動してもチャタリングが発生することを防止するので、発振装置2000は、発振周波数のチャタリング発生を防止できる。
In the
図11は、本実施形態に係る発振装置2000が出力する発振周波数の一例を示す。図11の横軸は時間、縦軸は外部入力信号と対応する発振周波数を示す。図11は、時間の経過に応じて、外部入力信号が変化し、当該変化した外部入力信号に対応する発振周波数を、発振装置2000が出力する例を示す。発振装置2000は、図9および図10で説明した様に、振動子10の温度特性を補償しつつ、外部入力信号に応じた発振周波数で振動子10を発振させることができる。
FIG. 11 shows an example of the oscillation frequency output from the
また、外部入力信号が基準電圧と略同一の値になっても、発振装置2000は、発振周波数を変動させることなく、安定に動作させることができる。例えば、時刻t3からt4の期間、および時刻t5からt6の期間においても、発振装置2000は発振周波数のチャタリングの発生を防止できる。以上のように、本実施形態に係る発振装置2000は、外部入力信号の大きさによらず、温度特性を補償しつつ、出力周波数を安定にして振動子10を発振させることができる。
Even if the external input signal has substantially the same value as the reference voltage, the
以上の本実施形態に係る発振装置2000は、第1制御部310および第2制御部320が、それぞれn次成分発生部を有する例を説明したが、これに限定されることはない。第1制御部310および/または第2制御部320は、少なくとも3次成分発生部を有し、少なくとも3次の温度電圧特性を発生させてよい。
In the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
10 振動子、20 温度検出部、32 入力端子、34 出力端子、36 基準電圧入力端子、100 発振制御装置、110 第1容量制御部、120 第2容量制御部、130 比較部、140 第3容量制御部、200 発振回路、210 第1可変容量部、220 第2可変容量部、230 第3可変容量部、240 第4可変容量部、250 抵抗、260 増幅部、300 発振制御装置、310 第1制御部、320 第2制御部、330 基準電圧生成部、340 エンコーダ、342 コンパレータ、344 入力抵抗、346 帰還抵抗、348 インバータ、350 n次成分発生部、351 1次成分発生部、352 2次成分発生部、353 3次成分発生部、360 第1加算部、370 n次成分発生部、371 1次成分発生部、372 2次成分発生部、373 3次成分発生部、380 第2加算部、390 増幅部、1000 発振装置、2000 発振装置
10 vibrator, 20 temperature detection unit, 32 input terminal, 34 output terminal, 36 reference voltage input terminal, 100 oscillation control device, 110 first capacitance control unit, 120 second capacitance control unit, 130 comparison unit, 140 third capacitance Control unit, 200 oscillation circuit, 210 first variable capacitance unit, 220 second variable capacitance unit, 230 third variable capacitance unit, 240 fourth variable capacitance unit, 250 resistor, 260 amplification unit, 300 oscillation control device, 310 first Control unit, 320 second control unit, 330 reference voltage generation unit, 340 encoder, 342 comparator, 344 input resistance, 346 feedback resistance, 348 inverter, 350 n-order component generation unit, 351 primary component generation unit, 352 secondary component Generation unit, 353 Third-order component generation unit, 360 First addition unit, 370 n-order component generation unit, 371 Primary-
Claims (11)
フィードバック信号を生成するエンコーダと、
前記温度検出部の前記温度検出結果と、外部から入力する外部入力信号と、前記フィードバック信号とに基づき、前記振動子の発振周波数を制御する第2制御信号を生成する第2制御部と、
前記第1制御信号および前記第2制御信号に基づき、前記振動子の発振周波数を設定する発振回路と、
基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
を備え、
前記エンコーダは、前記第2制御信号と前記基準電圧とを比較することにより、前記フィードバック信号を生成し、
前記第2制御部は、
前記外部入力信号を増幅する増幅部を有し、
前記温度検出結果と、前記第2制御信号および前記基準電圧の比較結果とに基づき、前記増幅部の増幅率を切り換える、
発振制御装置。 A first control unit that generates a first control signal for controlling the oscillation frequency of the vibrator based on the temperature detection result of the temperature detection unit;
An encoder that generates a feedback signal;
A second control unit that generates a second control signal for controlling an oscillation frequency of the vibrator based on the temperature detection result of the temperature detection unit, an external input signal input from the outside, and the feedback signal;
An oscillation circuit for setting an oscillation frequency of the vibrator based on the first control signal and the second control signal;
A reference voltage generator for generating a reference voltage;
With
The encoder generates the feedback signal by comparing the second control signal and the reference voltage ;
The second controller is
An amplification unit for amplifying the external input signal;
Based on the temperature detection result and the comparison result of the second control signal and the reference voltage, the amplification factor of the amplification unit is switched.
Oscillation control device.
前記第2制御部は、前記デジタルデータが前記フィードバック信号として入力される、請求項1に記載の発振制御装置。 The encoder outputs digital data indicating a difference between the reference voltage and the second control signal;
The oscillation control apparatus according to claim 1, wherein the second control unit receives the digital data as the feedback signal.
前記閾値のレベルは、ヒステリシスを有する、請求項2に記載の発振制御装置。 The encoder converts the difference between the reference voltage and the second control signal and a comparison result with a threshold value into the digital data,
The oscillation control apparatus according to claim 2, wherein the threshold level has hysteresis.
前記第1制御信号に基づき、容量値を変更する第1可変容量部と、
前記第2制御信号に基づき、容量値を変更する第2可変容量部と、
を有し、
前記第1可変容量部および前記第2可変容量部の容量に基づき、前記振動子の発振周波数を設定する、請求項1から4のいずれか一項に記載の発振制御装置。 The oscillation circuit is
A first variable capacitance unit that changes a capacitance value based on the first control signal;
A second variable capacitance unit that changes a capacitance value based on the second control signal;
Have
5. The oscillation control device according to claim 1, wherein an oscillation frequency of the vibrator is set based on capacitances of the first variable capacitance unit and the second variable capacitance unit.
前記第2加算部の加算結果に応じて、前記増幅部の増幅率を切り換える、請求項1から6のいずれか一項に記載の発振制御装置。 The second control unit adds the nth-order temperature voltage characteristic with a reference temperature as an origin corresponding to the temperature detection result and the comparison result of the second control signal and the reference voltage. An adder,
In response to said second adding section of the addition result, switches the amplification factor of the amplifying unit, the oscillation control device according to any one of claims 1 to 6.
前記温度検出結果に応じて、前記基準温度を原点としたn次の温度電圧特性を加算する第1加算部を有し、
前記第1加算部の加算結果を前記第1制御信号とする、請求項7に記載の発振制御装置。 The first controller is
In accordance with the temperature detection result, a first addition unit that adds an nth-order temperature voltage characteristic with the reference temperature as an origin,
The oscillation control device according to claim 7 , wherein an addition result of the first addition unit is the first control signal.
前記振動子の温度を検出する温度検出部と、
外部からの前記外部入力信号が入力する入力端子と、
請求項1から9のいずれか一項に記載の発振制御装置と、
を備える
発振装置。 The vibrator;
A temperature detector for detecting the temperature of the vibrator;
An input terminal to which the external input signal from the outside is input;
The oscillation control device according to any one of claims 1 to 9 ,
An oscillation device comprising:
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