JP6707366B2 - Oscillator - Google Patents

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Description

本発明は、水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を調節しながら発生させたクロック信号に基づいて、周波数設定値に応じた発振出力を生成するためのPLL(Phase Locked Loop)回路部を含む発振装置に関する。 The present invention relates to an oscillation including a PLL (Phase Locked Loop) circuit unit for generating an oscillation output according to a frequency setting value based on a clock signal generated while adjusting the temperature of an atmosphere in which a crystal unit is placed. Regarding the device.

水晶振動子を用いた発振装置として、恒温槽付き発振装置であるOCXO(Oven Controlled Xtal Oscillator)は、水晶振動子が置かれる雰囲気をヒーターにより一定の温度に加熱し、水晶振動子の温度が外部の温度変化に左右されないように構成されている。
例えば特許文献1には、ヒーターの温度制御の高精度化を目指した技術として、2つの水晶振動子を温度検出部として用い、2つの水晶振動子の周波数差を利用して計算した温度検出値に相当する信号値を求め、この信号値に基づいてヒーターの出力を制御するOCXOが記載されている(特許文献1)。
As an oscillator using a crystal oscillator, OCXO (Oven Controlled Xtal Oscillator), which is an oscillator with a thermostatic chamber, heats the atmosphere in which the crystal oscillator is placed to a constant temperature by a heater, and the temperature of the crystal oscillator is external. It is constructed so that it is not affected by temperature changes.
For example, in Patent Document 1, as a technique aiming at high accuracy in temperature control of a heater, two crystal oscillators are used as a temperature detection unit, and a temperature detection value calculated using a frequency difference between the two crystal oscillators. There is described an OCXO that obtains a signal value corresponding to and controls the output of the heater based on this signal value (Patent Document 1).

このように、水晶振動子が置かれる雰囲気の温度(雰囲気温度)を一定に維持する機能を備えたOCXOであっても、水晶振動子から離れた位置に配置された回路(例えば水晶振動子の発振回路を構成する集積回路)は、構造上の制約により十分な温度制御が難しい。このため外部温度の変化などに伴って、当該部品が置かれる雰囲気の温度が微妙に変化してしまう場合がある。このとき、当該部品に温度−周波数特性が存在すると、OCXOから出力される周波数信号(発振出力)の周波数(出力周波数)が周波数設定値からずれてしまうおそれもある。 As described above, even in the OCXO having the function of keeping the temperature of the atmosphere in which the crystal unit is placed (atmosphere temperature) constant, a circuit (eg, crystal unit It is difficult to sufficiently control the temperature of the integrated circuit that constitutes the oscillator circuit) due to structural restrictions. Therefore, the temperature of the atmosphere in which the component is placed may change subtly with changes in the external temperature. At this time, if there is a temperature-frequency characteristic in the component, the frequency (output frequency) of the frequency signal (oscillation output) output from the OCXO may deviate from the frequency setting value.

そこで特許文献1に記載のOCXOは、前記雰囲気温度とOCXOの出力周波数(詳細には周波数設定値からの周波数偏差を示す周波数安定度[ppb])との関係を直線的に近似し、当該出力周波数が一定となるように、雰囲気温度の温度検出値に基づいてOCXOの周波数設定値を補正するTCXO(Temperature Compensated Xtal Oscillator)の機能も備えている。
ところが、上述の直線的な近似関係を利用した補正は、水晶振動子に対する温度変化の影響のみに着目した補正であるため、周波数安定度の向上には限界があった。
Therefore, the OCXO described in Patent Document 1 linearly approximates the relationship between the ambient temperature and the output frequency of the OCXO (specifically, the frequency stability [ppb] indicating the frequency deviation from the frequency setting value) and outputs the output. It also has the function of a TCXO (Temperature Compensated Xtal Oscillator) that corrects the frequency setting value of the OCXO based on the detected temperature value of the ambient temperature so that the frequency becomes constant.
However, the correction using the linear approximation relationship described above is a correction that focuses only on the influence of the temperature change on the crystal unit, and thus there is a limit to the improvement of frequency stability.

ここで特許文献2には、温度検出部としてサーミスタを採用し、周囲の温度変化に伴うサーミスタの抵抗変化を利用して、パワートランジスタに接続された発熱体に流れる電流を増減して水晶発振器を一定温度に維持する水晶発振器用温度制御回路が記載されている。しかしながら当該特許文献2には、水晶発振器用温度制御回路による温度制御を行いつつ、水晶発振器が置かれている雰囲気の温度が変化した場合に、その出力周波数を一定に保つ技術の記載はない。 Here, in Patent Document 2, a thermistor is adopted as a temperature detection unit, and a crystal oscillator is used by increasing or decreasing a current flowing through a heating element connected to a power transistor by utilizing a resistance change of the thermistor accompanying a change in ambient temperature. A temperature control circuit for a crystal oscillator that maintains a constant temperature is described. However, Patent Document 2 does not describe a technique for keeping the output frequency constant when the temperature of the atmosphere in which the crystal oscillator is placed changes while the temperature is controlled by the temperature control circuit for the crystal oscillator.

特開2014− 68316号公報:請求項1、段落0011、0034、0043、図1JP-A-2014-68316: Claim 1, paragraphs 0011, 0034, 0043, FIG. 特開平11−317622号公報:請求項1、段落0011〜0012、図1JP-A-11-317622: Claim 1, paragraphs 0011 to 0012, FIG.

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を検出し、その温度検出値に基づいて加熱部を制御して前記雰囲気の温度を一定にする発振装置において、周波数の安定度の高い発振出力を得ることができる発振装置を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to detect the temperature of the atmosphere in which the crystal unit is placed and control the heating unit based on the detected temperature value to control the temperature of the atmosphere. It is an object of the present invention to provide an oscillation device capable of obtaining an oscillation output having a high frequency stability, in the oscillation device having a constant frequency.

第1の発明に係る発振装置は、水晶振動子に接続されたクロック出力用の発振回路の出力をクロック信号とし、周波数設定値に応じた発振出力を生成するためのPLL回路部を備えた発振装置であって、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部と、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を検出する温度検出部と、
前記加熱部の温度設定値と、前記温度検出部にて検出した温度検出値との偏差分を取り出し、前記加熱部の出力を調節するための前記偏差分に対応した出力制御値を出力する制御値取得部と、
前記加熱部に対し、前記出力制御値に線形的に対応する制御用の電力を供給する制御電力供給部と、
前記雰囲気の温度が前記加熱部の温度設定値と異なることに起因して前記クロック信号が変化することに基づく前記発振出力の周波数の周波数設定値からの周波数偏差を補正するために、前記制御値取得部から出力された出力制御値に線形的に対応する周波数補正値を取得し、前記周波数設定値から前記周波数補正値を差し引く周波数補正部と、を備え、
前記加熱部は、
抵抗発熱部と、
前記抵抗発熱部に接続されると共に、前記制御電力供給部から供給される制御用の電力が供給される制御端を備え、前記制御用の電力に基づいて前記抵抗発熱部を流れる電流を制御する電流制御素子と、
記雰囲気の温度に応じて抵抗値が非線形に変化し、その一端が、前記制御電力供給部と電流制御素子の制御端との接続点側に接続される位置に設けられたサーミスタを含み、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化に対応させて、前記制御端に供給される制御用の電力を補正するための補正回路と、を備えることを特徴とする。
また、第2の発明に係る発信装置は、水晶振動子に接続されたクロック出力用の発振回路の出力をクロック信号とし、周波数設定値に応じた発振出力を生成するためのPLL回路部を備えた発振装置であって、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部と、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を検出する温度検出部と、
前記加熱部の温度設定値と、前記温度検出部にて検出した温度検出値との偏差分を取り出し、前記加熱部の出力を調節するための前記偏差分に対応した出力制御値を出力する制御値取得部と、
前記加熱部に対し、前記出力制御値に線形的に対応する制御用の電力を供給する制御電力供給部と、
前記雰囲気の温度が前記加熱部の温度設定値と異なることに起因して前記クロック信号が変化することに基づく前記発振出力の周波数の周波数設定値からの周波数偏差を補正するために、前記制御値取得部から出力された出力制御値に線形的に対応する周波数補正値を取得し、前記周波数設定値から前記周波数補正値を差し引く周波数補正部と、を備え、
前記加熱部は、
抵抗発熱部と、
前記抵抗発熱部に接続されると共に、前記制御電力供給部から供給される制御用の電力が供給される制御端を備えるpnp型のバイポーラトランジスタまたはnpn型のバイポーラトランジスタのいずれか一方により構成され、前記制御用の電力に基づいて前記抵抗発熱部を流れる電流を制御する電流制御素子と、
前記雰囲気の温度に応じて抵抗値が非線形に変化し、その一端が、前記制御電力供給部側に接続され、その他端が、前記電流制御素子の制御端側に接続される位置に設けられた、負特性サーミスタまたはCTR(Critical Temperature Resistor)サーミスタを含み、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化に対応させて、前記制御端に供給される制御用の電力を補正するための補正回路と、を備えることを特徴とする。
An oscillation device according to a first aspect of the present invention is an oscillation device including a PLL circuit unit for generating an oscillation output according to a frequency set value, using an output of an oscillation circuit for clock output connected to a crystal oscillator as a clock signal. A device,
A heating unit for stabilizing the temperature of the atmosphere in which the crystal unit is placed;
A temperature detection unit for detecting the temperature of the atmosphere in which the crystal unit is placed,
Control for extracting a deviation between the temperature setting value of the heating unit and the temperature detection value detected by the temperature detection unit, and outputting an output control value corresponding to the deviation for adjusting the output of the heating unit A value acquisition section,
To the heating unit, a control power supply unit that supplies control power that linearly corresponds to the output control value,
In order to correct the frequency deviation from the frequency setting value of the frequency of the oscillation output due to the change of the clock signal due to the temperature of the atmosphere being different from the temperature setting value of the heating unit, the control value A frequency correction unit that acquires a frequency correction value linearly corresponding to the output control value output from the acquisition unit, and subtracts the frequency correction value from the frequency setting value, and
The heating unit,
Resistance heating part,
A control terminal is provided that is connected to the resistance heating section and is supplied with control power supplied from the control power supply section, and controls a current flowing through the resistance heating section based on the control power. A current control element,
Resistance value changes nonlinearly in accordance with the temperature prior Symbol atmosphere, one end comprises a thermistor provided in a position connected to the connection point side of the control end of the control power supply unit and the current control element, And a correction circuit for correcting the control power supplied to the control end in response to a non-linear change in the frequency of the oscillation output with respect to a change in the temperature of the atmosphere.
The oscillator according to the second aspect of the invention includes a PLL circuit section for generating an oscillation output according to a frequency set value, using the output of the oscillation circuit for clock output connected to the crystal oscillator as a clock signal. An oscillating device,
A heating unit for stabilizing the temperature of the atmosphere in which the crystal unit is placed;
A temperature detection unit for detecting the temperature of the atmosphere in which the crystal unit is placed,
Control for extracting a deviation between the temperature setting value of the heating unit and the temperature detection value detected by the temperature detection unit, and outputting an output control value corresponding to the deviation for adjusting the output of the heating unit A value acquisition section,
To the heating unit, a control power supply unit that supplies control power that linearly corresponds to the output control value,
In order to correct the frequency deviation from the frequency setting value of the frequency of the oscillation output due to the change of the clock signal due to the temperature of the atmosphere being different from the temperature setting value of the heating unit, the control value A frequency correction unit that acquires a frequency correction value linearly corresponding to the output control value output from the acquisition unit, and subtracts the frequency correction value from the frequency setting value, and
The heating unit,
Resistance heating part,
It is constituted by either a pnp-type bipolar transistor or an npn-type bipolar transistor, which is connected to the resistance heating section and has a control terminal to which the control power supplied from the control power supply section is supplied, A current control element for controlling a current flowing through the resistance heating portion based on the control power;
The resistance value changes non-linearly according to the temperature of the atmosphere, one end of which is connected to the control power supply unit side and the other end of which is provided at a position connected to the control end side of the current control element. A negative characteristic thermistor or a CTR (Critical Temperature Resistor) thermistor, and corrects the control power supplied to the control end in response to a non-linear change in the frequency of the oscillation output with respect to a change in the temperature of the atmosphere. And a correction circuit for

上述の発振装置は、下記の特徴を備えていてもよい。
(a)第1、第2の発明において、前記温度検出部は、水晶片に第1の電極を設けて構成した第1の水晶振動子と、水晶片に第2の電極を設けて構成した第2の水晶振動子と、これら第1の水晶振動子及び第2の水晶振動子に夫々接続された第1の発振回路及び第2の発振回路と、第1の発振回路の発振周波数をf1、基準温度における第1の発振回路の発振周波数をf1r、第2の発振回路の発振周波数をf2、基準温度における第2の発振回路の発振周波数をf2rとすると、f1とf1rとの差分に対応する値と、f2とf2rとの差分に対応する値と、の差分値に対応する値を温度検出値として求める周波数差検出部と、を備えること。
このとき、前記クロック出力用の発振回路と前記第1の発振回路及び第2の発振回路の一方とが共用されていること。
(b)第1の発明において、前記電流制御素子は、p型の電界効果トランジスタ、n型の電界効果トランジスタ、pnp型のバイポーラトランジスタ、及びnpn型のバイポーラトランジスタからなる制御素子群から選ばれたものであること。また、前記サーミスタは、負特性サーミスタ、正特性サーミスタ、及びCTR(Critical Temperature Resistor)サーミスタからなるサーミスタ群から選ばれたものであること。
(c)第1の発明において、前記電流制御素子は、ゲート側を制御端とし、ソース側に前記抵抗発熱部が接続されたp型の電界効果トランジスタであり、前記補正回路は、前記制御端側の共通の節点に対して接続された前記制御電力供給部との接続端と、前記電界効果トランジスタの駆動用の電力が供給される駆動電力供給端と、接地端と、これら制御端と接続端との間、制御端と駆動電力供給端との間、制御端と接地端との間に各々設けられた抵抗とを備え、前記サーミスタは、その他端が前記接地端側に接続される位置に設けられた負特性サーミスタであること。このとき、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が低下し、且つ、下に凸の曲線形状を示す変化であり、前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を減少させること。または、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が上昇し、且つ、上に凸の曲線形状を示す変化であり、前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を増加させること。
(d)第1の発明において、前記電流制御素子は、ゲート側を制御端とし、ソース側に前記抵抗発熱部が接続されたp型の電界効果トランジスタであり、前記補正回路は、前記制御端側の共通の節点に対して接続された前記制御電力供給部との接続端と、前記電界効果トランジスタの駆動用の電力が供給される駆動電力供給端と、接地端と、これら制御端と接続端との間、制御端と駆動電力供給端との間、制御端と接地端との間に各々設けられた抵抗とを備え、前記サーミスタは、その他端が、前記駆動電力供給端側に接続される位置に設けられた負特性サーミスタであること。このとき、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が低下し、且つ、下に凸の曲線形状を示す変化であり、前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を減少させること。または、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が上昇し、且つ、上に凸の曲線形状を示す変化であり、前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を増加させること。
The oscillator described above may have the following features.
(A) In the first and second aspects of the invention, the temperature detecting unit is configured by providing a first crystal unit provided with a first electrode on a crystal piece and a second electrode provided on the crystal piece. The second crystal oscillator, the first oscillator circuit and the second oscillator circuit respectively connected to the first crystal oscillator and the second crystal oscillator, and the oscillation frequency of the first oscillator circuit is f1. , F1r is the oscillation frequency of the first oscillation circuit at the reference temperature, f2 is the oscillation frequency of the second oscillation circuit, and f2r is the oscillation frequency of the second oscillation circuit at the reference temperature, which corresponds to the difference between f1 and f1r. And a value corresponding to the difference value between f2 and f2r, as a temperature detection value.
At this time, the oscillator circuit for clock output and one of the first oscillator circuit and the second oscillator circuit are shared.
(B) In the first invention, the current control element is selected from a control element group including a p-type field effect transistor, an n-type field effect transistor, a pnp-type bipolar transistor, and an npn-type bipolar transistor. Be something. The thermistor is selected from a thermistor group including a negative characteristic thermistor, a positive characteristic thermistor, and a CTR (Critical Temperature Resistor) thermistor.
(C) In the first invention, the current control element, the gate side and a control terminal, a p-type field effect transistor of which the resistance heating unit to the source side is connected, before Symbol correction circuit, the control a connection end between the control power supply unit which is connected with respect to the common node of the end side, and the driving power supply terminal of power for driving is supplied of the field effect transistor, and a ground terminal, these control end And a connection end, a control end and a driving power supply end, and a resistor provided between the control end and a ground end, respectively, and the other end of the thermistor is connected to the ground end side. It must be a negative characteristic thermistor installed at the specified position . At this time, the non-linear change of the frequency of the oscillation output with respect to the change of the temperature of the atmosphere is a change in which the frequency of the oscillation output decreases as the temperature of the atmosphere rises, and exhibits a downward convex curve shape. The frequency correction unit decreases the frequency correction value when the control power supplied from the control power supply unit to the heating unit changes in an increasing direction. Alternatively, the non-linear change in the frequency of the oscillation output with respect to the change in the temperature of the atmosphere is a change in which the frequency of the oscillation output rises as the temperature of the atmosphere rises, and which shows a convex curve shape. The frequency correction unit increases the frequency correction value when the control power supplied from the control power supply unit to the heating unit changes in an increasing direction.
(D) In the first invention, the current control element is a p-type field effect transistor having a gate side as a control end and the resistance heating portion connected to a source side, and the correction circuit has the control end. a connection end between the control power supply unit which is connected with respect to the common node side, the driving power supply terminal of power for driving is supplied of the field effect transistor, and the ground terminal, and these control end A resistor provided between the control end and the drive power supply end, and between the control end and the ground end, respectively, and the other end of the thermistor is connected to the drive power supply end side. It must be a negative characteristic thermistor installed at the position to be connected . At this time, the non-linear change of the frequency of the oscillation output with respect to the change of the temperature of the atmosphere is a change in which the frequency of the oscillation output decreases as the temperature of the atmosphere rises, and exhibits a downward convex curve shape. The frequency correction unit decreases the frequency correction value when the control power supplied from the control power supply unit to the heating unit changes in an increasing direction. Alternatively, the non-linear change in the frequency of the oscillation output with respect to the change in the temperature of the atmosphere is a change in which the frequency of the oscillation output rises as the temperature of the atmosphere rises, and which shows a convex curve shape. The frequency correction unit increases the frequency correction value when the control power supplied from the control power supply unit to the heating unit changes in an increasing direction.

本発明によれば、水晶振動子を発振させて得られたクロック信号を利用する発振装置からの発振出力を得るにあたり、水晶振動子が置かれる雰囲気の温度とその温度設定値との偏差分に対応した出力制御値を利用して、当該雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部の出力制御と、雰囲気温度の変化に起因する発振出力の周波数の補正とに利用している。そして、雰囲気温度と発振出力の周波数との対応関係が非線形であるとき、前記出力制御値に対する加熱部側の応答を、発振出力側の対応関係に合わせて非線形に変化させるための補正回路を設けている。この結果、雰囲気温度が変化したとき、発振出力の周波数の補正に適した出力制御値が出力されるように、加熱部側の応答が調整されるので、当該出力制御値を利用した周波数補正を正確に行うことができる。 According to the present invention, in obtaining an oscillation output from an oscillation device that uses a clock signal obtained by oscillating a crystal unit, the difference between the temperature of the atmosphere in which the crystal unit is placed and its temperature set value is calculated. The corresponding output control value is used to control the output of the heating unit for keeping the temperature of the atmosphere constant and to correct the frequency of the oscillation output caused by the change of the ambient temperature. Further, when the correspondence relationship between the ambient temperature and the oscillation output frequency is non-linear, a correction circuit for changing the response of the heating unit side to the output control value in a non-linear manner according to the correspondence relationship of the oscillation output side is provided. ing. As a result, when the ambient temperature changes, the response on the heating section side is adjusted so that the output control value suitable for correcting the frequency of the oscillation output is adjusted. Can be done accurately.

実施形態に係る発振装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing the whole oscillation device composition concerning an embodiment. 前記発振装置に設けられている周波数差検出部の出力値と温度との関係を示す温度特性図である。It is a temperature characteristic figure which shows the relationship between the output value of the frequency difference detection part provided in the said oscillation device, and temperature. 前記発振装置の概略の内部構造を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows the schematic internal structure of the said oscillation device. 前記発振装置内の雰囲気の温度を一定化するためのヒーター回路の比較例に係る回路図である。It is a circuit diagram which concerns on the comparative example of the heater circuit for making the temperature of the atmosphere in the said oscillation device constant. 前記発振装置に設けられているループフィルタからの出力制御値とヒーター制御電圧及び雰囲気の温度検出値との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the output control value from the loop filter provided in the said oscillator, a heater control voltage, and the temperature detection value of an atmosphere. 比較例における出力周波数の補正法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the correction method of the output frequency in a comparative example. 実施形態に係るヒーター回路の第1の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 1st structural example of the heater circuit which concerns on embodiment. 前記第1の構成例に係るヒーター回路に設けられているNTC型のサーミスタの特性図である。It is a characteristic view of an NTC type thermistor provided in the heater circuit according to the first configuration example. 第1の構成例に係る雰囲気温度−ヒーター制御電圧特性図である。It is an atmosphere temperature-heater control voltage characteristic diagram which concerns on a 1st structural example. 第1の構成例に係るヒーター回路を備えた発振装置の出力周波数の補正法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the correction method of the output frequency of the oscillation device provided with the heater circuit which concerns on a 1st structural example. 実施形態に係るヒーター回路の第2の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd structural example of the heater circuit which concerns on embodiment. 第2の構成例に係る雰囲気温度−ヒーター制御電圧特性図である。It is an atmospheric temperature-heater control voltage characteristic diagram which concerns on a 2nd structural example. 比較例における出力周波数の補正法の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the correction method of the output frequency in a comparative example. 第2の構成例に係るヒーター回路を備えた発振装置の出力周波数の補正法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the correction method of the output frequency of the oscillation device provided with the heater circuit which concerns on a 2nd structural example. 雰囲気温度の変化に対する他の出力周波数特性の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the other output frequency characteristic with respect to the change of ambient temperature. ヒーター制御電圧と、周波数設定値を補正する周波数補正値との対応関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the correspondence of a heater control voltage and a frequency correction value which corrects a frequency set value. CTR型、及びPCT型のサーミスタの特性図である。It is a characteristic view of a CTR type and a PCT type thermistor. ヒーター回路のバリエーションとその特性を示す第1の説明図である。It is a 1st explanatory view which shows the variation of a heater circuit, and its characteristic. ヒーター回路のバリエーションとその特性を示す第2の説明図である。It is a 2nd explanatory view which shows the variation of a heater circuit, and its characteristic. ヒーター回路のバリエーションとその特性を示す第3の説明図である。It is the 3rd explanatory view showing the variation of a heater circuit, and its characteristic. ヒーター回路のバリエーションとその特性を示す第4の説明図である。It is the 4th explanatory view showing the variation of a heater circuit, and its characteristic.

図1は本発明の実施形態に係る発振装置の全体を示すブロック図である。この発振装置は、周波数設定値に応じた周波数の周波数信号(発振出力)を生成する周波数シンセサイザとして構成されている。
発振装置には、第1の水晶振動子10、第2の水晶振動子20と、これらの水晶振動子を発振させる第1の発振回路1、第2の発振回路2とが含まれる。第1の発振回路1、第2の発振回路2は、例えばコルピッツ型の発振回路により構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing an entire oscillating device according to an embodiment of the present invention. This oscillator is configured as a frequency synthesizer that generates a frequency signal (oscillation output) having a frequency according to a frequency set value.
The oscillator includes a first crystal oscillator 10, a second crystal oscillator 20, and a first oscillator circuit 1 and a second oscillator circuit 2 that oscillate these crystal oscillators. The first oscillating circuit 1 and the second oscillating circuit 2 are composed of, for example, Colpitts type oscillating circuits.

第1の発振回路1、第2の発振回路2の出力は、周波数差検出部31に入力される。さらに周波数差検出部31の後段には、第1の加算部32、ヒーター制御部33、D/A変換部34が設けられ、当該D/A変換部34の出力は、第1、第2の水晶振動子10、20の近傍に設けられた加熱部であるヒーター回路4に入力される。 The outputs of the first oscillator circuit 1 and the second oscillator circuit 2 are input to the frequency difference detection unit 31. Further, a first addition unit 32, a heater control unit 33, and a D/A conversion unit 34 are provided at the subsequent stage of the frequency difference detection unit 31, and the output of the D/A conversion unit 34 is the first and second outputs. It is input to the heater circuit 4 which is a heating unit provided in the vicinity of the crystal oscillators 10 and 20.

以下の説明では、第1の発振回路1により第1の水晶振動子10を発振させて得られた周波数信号をf1とし、第2の発振回路2により第2の水晶振動子20を発振させて得られた周波数信号をf2とする(説明の便宜上、f1、f2は各周波数信号の周波数を示す場合がある)。
第1の発振回路1からの周波数信号f1は、PLL回路部6内に設けられている後述のVCXO(Voltage Controlled Xtal Oscillator、電圧制御発振部)62から得られた周波数信号との位相比較が行われる基準周波数信号を生成する際のクロック信号に用いられる。さらに周波数信号f1は、水晶振動子10、20が置かれた雰囲気の温度(後述の容器71内の温度、「雰囲気温度」とも呼ぶ)を検出する目的にも用いられる。一方で、第2の発振回路2からの周波数信号f2は、水晶振動子10、20が置かれた雰囲気温度の検出の目的のみに用いられる。
In the following description, the frequency signal obtained by oscillating the first crystal oscillator 10 by the first oscillator circuit 1 is f1, and the second oscillator circuit 2 oscillates the second crystal oscillator 20. The obtained frequency signal is defined as f2 (for convenience of description, f1 and f2 may indicate the frequency of each frequency signal).
The frequency signal f1 from the first oscillation circuit 1 is phase-compared with a frequency signal obtained from a VCXO (Voltage Controlled Xtal Oscillator) 62, which will be described later, provided in the PLL circuit unit 6. It is used as a clock signal when generating a reference frequency signal. Further, the frequency signal f1 is also used for the purpose of detecting the temperature of the atmosphere in which the crystal oscillators 10 and 20 are placed (the temperature inside the container 71, which will be described later, also referred to as “atmosphere temperature”). On the other hand, the frequency signal f2 from the second oscillator circuit 2 is used only for the purpose of detecting the ambient temperature in which the crystal oscillators 10 and 20 are placed.

初めに、周波数信号f1、f2を用いた温度検出の手法について説明する。第1の発振回路1からの周波数信号f1及び第2の発振回路2からの周波数信号f2は周波数差検出部31に入力され、周波数差f1−f2に対応する値であるΔFが演算される。概略的には、周波数差検出部31は、f1とf2との差分と、Δfrとの差分である、f2−f1−Δfrを取り出すための回路部である。Δfrは、基準温度例えば25℃におけるf1(f1r)とf2(f2r)との差分である。f1とf2との差分の一例を挙げれば、例えば数MHzである。周波数差検出部31はf1とf2との差分に対応する値と、基準温度例えば25℃におけるf1とf2との差分に対応する値との差分であるΔFを計算する。この実施形態の場合、より詳しく言えば、周波数差検出部31で得られる値は、{(f2−f1)/f1}−{(f2r−f1r)/f1r}である。 First, a method of temperature detection using the frequency signals f1 and f2 will be described. The frequency signal f1 from the first oscillating circuit 1 and the frequency signal f2 from the second oscillating circuit 2 are input to the frequency difference detecting unit 31, and ΔF which is a value corresponding to the frequency difference f1-f2 is calculated. Schematically, the frequency difference detection unit 31 is a circuit unit for extracting f2-f1-Δfr, which is the difference between f1 and f2 and Δfr. Δfr is the difference between f1 (f1r) and f2 (f2r) at the reference temperature, for example, 25° C. An example of the difference between f1 and f2 is several MHz. The frequency difference detection unit 31 calculates ΔF, which is the difference between the value corresponding to the difference between f1 and f2 and the value corresponding to the difference between f1 and f2 at the reference temperature, for example, 25°C. In the case of this embodiment, more specifically, the value obtained by the frequency difference detection unit 31 is {(f2-f1)/f1}-{(f2r-f1r)/f1r}.

図2は、周波数差検出部31のディジタル出力値と温度との関係を示しており、当該出力が温度に対して直線関係にあることが分かる。従って周波数差検出部3の出力値(ディジタル値)は水晶振動子10、20が置かれている雰囲気の温度検出値に対応しているということができる。従って、水晶振動子10、20、発振回路1、2及び周波数差検出部31は前記温度検出値を得るための温度検出部に相当している。 FIG. 2 shows the relationship between the digital output value of the frequency difference detection unit 31 and the temperature, and it can be seen that the output has a linear relationship with the temperature. Therefore, it can be said that the output value (digital value) of the frequency difference detection unit 3 corresponds to the temperature detection value of the atmosphere in which the crystal oscillators 10 and 20 are placed. Therefore, the crystal units 10 and 20, the oscillation circuits 1 and 2, and the frequency difference detection unit 31 correspond to a temperature detection unit for obtaining the temperature detection value.

図1に説明を戻すと、周波数差検出部31の後段には第1の加算部32が設けられている。第1の加算部32には、外部から取得した前記雰囲気温度の設定値(例えば80℃)に対応する値(以下、「温度設定値」と呼ぶ)と、周波数差検出部31にて算出された温度検出値ΔFとの差分値(温度設定値と温度検出値との偏差分)が後段のヒーター制御部33へと出力される。 Returning to FIG. 1, the first addition unit 32 is provided at the subsequent stage of the frequency difference detection unit 31. A value (hereinafter, referred to as “temperature set value”) corresponding to the set value (for example, 80° C.) of the ambient temperature acquired from the outside, is calculated in the first addition section 32 by the frequency difference detection section 31. The difference value from the detected temperature value ΔF (deviation between the set temperature value and the detected temperature value) is output to the heater control unit 33 in the subsequent stage.

ヒーター制御部33は、ヒーター回路4の出力を調節するための出力制御値を後段のD/A変換部34へ出力する。ヒーター制御部33は、第1の加算部32にて演算された偏差分をゼロにするためヒーター回路4の出力を調節する出力制御値の演算を行う。ヒーター制御部33は、例えば前記偏差分を時間積分し、その積分値に対応する値を出力制御値として出力するループフィルタにより構成する例が挙げられる。ヒーター回路4の出力調節用の出力制御値の演算を行うヒーター制御部33は、本例の制御値取得部に相当している。 The heater control unit 33 outputs an output control value for adjusting the output of the heater circuit 4 to the D/A conversion unit 34 in the subsequent stage. The heater control unit 33 calculates an output control value for adjusting the output of the heater circuit 4 so that the deviation calculated by the first adding unit 32 becomes zero. As an example, the heater control unit 33 may be configured by a loop filter that time-integrates the deviation and outputs a value corresponding to the integrated value as an output control value. The heater control unit 33 that calculates the output control value for adjusting the output of the heater circuit 4 corresponds to the control value acquisition unit of this example.

D/A変換部34は、ヒーター制御部33から出力される出力制御値のディジタル値をアナログ信号に変換する。D/A変換部34は、ヒーター制御部33から取得した出力制御値に基づいた制御用の電力をヒーター回路4に対して出力する。 The D/A converter 34 converts the digital value of the output control value output from the heater controller 33 into an analog signal. The D/A converter 34 outputs to the heater circuit 4 control power based on the output control value acquired from the heater controller 33.

水晶振動子10、20の近傍に設けられたヒーター回路4は、このD/A変換部34から出力された制御用の電力に応じて出力の調節が行われる。ヒーター回路4の詳細な構成については後述する。 The heater circuit 4 provided in the vicinity of the crystal oscillators 10 and 20 has its output adjusted according to the control power output from the D/A converter 34. The detailed configuration of the heater circuit 4 will be described later.

次いで、第1の発振回路1から得た周波数信号f1をクロック信号として利用し、周囲の温度が変化しても安定した周波数の周波数信号を出力するPLL回路部6について説明する。PLL回路部6は、不図示のDDS(Direct Digital Synthesizer)回路部と、位相比較部と、チャージポンプ部と、ループフィルタとを備えたVCXO制御部61と、周波数信号を発振させる不図示の水晶振動子が設けられたVCXO62と、を備える。また、VCXO制御部61には、VCXO62より得られた周波数信号を分周する分周器を設けてもよい。 Next, the PLL circuit unit 6 that uses the frequency signal f1 obtained from the first oscillation circuit 1 as a clock signal and outputs a frequency signal having a stable frequency even when the ambient temperature changes will be described. The PLL circuit unit 6 includes a VCXO control unit 61 including a DDS (Direct Digital Synthesizer) circuit unit (not shown), a phase comparison unit, a charge pump unit, and a loop filter, and a crystal (not shown) that oscillates a frequency signal. And a VCXO 62 provided with a vibrator. Further, the VCXO controller 61 may be provided with a frequency divider that divides the frequency signal obtained from the VCXO 62.

VCXO制御部61に対しては、外部から入力された周波数設定値を用いて周波数設定が行われる。VCXO制御部61内に設けられたDDS回路部は、第1の発振回路1から出力される周波数信号f1を動作クロック(クロック信号)とし、前記周波数設定値に基づいて不図示の波形テーブルから振幅データを読み出し、当該周波数設定値に対応する基準周波数信号を発生する。 For the VCXO controller 61, frequency setting is performed using a frequency setting value input from the outside. The DDS circuit section provided in the VCXO control section 61 uses the frequency signal f1 output from the first oscillating circuit 1 as an operation clock (clock signal), and based on the frequency set value, an amplitude from a waveform table (not shown). The data is read and a reference frequency signal corresponding to the frequency setting value is generated.

一方でVCXO62を発振させて得られた周波数信号は、必要に応じて分周された後、位相比較部にて基準周波数信号と位相比較され、位相差に応じた信号がチャージポンプ部でアナログ変換され、ループフィルタに入力される。ループフィルタでは、アナログ変換された位相差が積分され、VCXO62の制御電圧とされる。 On the other hand, the frequency signal obtained by oscillating the VCXO 62 is frequency-divided as necessary, and then phase-compared with the reference frequency signal in the phase comparison unit, and the signal corresponding to the phase difference is converted into an analog signal in the charge pump unit. Is input to the loop filter. In the loop filter, the analog-converted phase difference is integrated and used as the control voltage of the VCXO 62.

以上に説明した構成により、VCXO62内の水晶振動子を発振させて得られた周波数信号の周波数が、周波数設定値に基づきDDS回路部にて発生させた基準周波数信号の周波数に近づくように周波数制御が実行され、安定した出力周波数foの周波数信号がVCXO62から出力される。 With the configuration described above, frequency control is performed so that the frequency of the frequency signal obtained by oscillating the crystal oscillator in the VCXO 62 approaches the frequency of the reference frequency signal generated in the DDS circuit unit based on the frequency setting value. Is executed, and a frequency signal having a stable output frequency fo is output from the VCXO 62.

上述の発振装置は、温度検出部(水晶振動子10、20、発振回路1、2及び周波数差検出部31)にて、PLL回路部6のVCXO制御部61を作動させるクロック信号を発振するための第1の水晶振動子10が置かれる雰囲気の温度を検出し、その検出結果(温度検出値)に基づいて雰囲気温度を調節するヒーター回路4の出力調節を実行するOCXOとして構成されている。 In the above-described oscillation device, the temperature detection unit (the crystal oscillators 10 and 20, the oscillation circuits 1 and 2 and the frequency difference detection unit 31) oscillates a clock signal for operating the VCXO control unit 61 of the PLL circuit unit 6. The OCXO that detects the temperature of the atmosphere in which the first crystal unit 10 is placed and executes the output adjustment of the heater circuit 4 that adjusts the ambient temperature based on the detection result (temperature detection value).

図3に概略の縦断側面を示すように、OCXOである発振装置は、容器71内に収容されたプリント基板72に対し、例えば当該プリント基板72の上面側に各水晶振動子10、20と、既述の発振回路1、2や周波数差検出部31などを含むディジタル処理を行う回路をワンチップ化した集積回路部300と、PLL回路部6内のVCXO62の水晶振動子621とが設けられている。またプリント基板72の下面側には、例えば水晶振動子10、20と対向する位置にヒーター回路4が設けられ、このヒーター回路4の発熱により、水晶振動子10、20の置かれる雰囲気が温度設定値に対応する温度に維持されている。図3に示した例では、水晶振動子10、20が置かれる雰囲気の温度は、容器71の空間内の温度に相当する。 As shown in the schematic vertical cross-sectional side view in FIG. 3, the oscillator, which is an OCXO, includes a crystal substrate 10, 20 on the upper surface side of the printed circuit board 72 housed in a container 71, and An integrated circuit unit 300 in which a circuit for performing digital processing including the oscillation circuits 1 and 2 and the frequency difference detection unit 31 described above is integrated into one chip, and a crystal oscillator 621 of the VCXO 62 in the PLL circuit unit 6 are provided. There is. Further, on the lower surface side of the printed board 72, a heater circuit 4 is provided, for example, at a position facing the crystal oscillators 10 and 20, and the heat generated by the heater circuit 4 sets the temperature of the atmosphere in which the crystal oscillators 10 and 20 are placed. It is maintained at the temperature corresponding to the value. In the example shown in FIG. 3, the temperature of the atmosphere in which the crystal oscillators 10 and 20 are placed corresponds to the temperature in the space of the container 71.

さらに本発振装置は、前記温度検出値に基づいて周波数設定値を補正するTCXOとしても構成されている。この結果、OCXOのヒーター回路4による周波数安定化と、雰囲気温度の温度検出値に基づく周波数補正とによる二重の周波数安定化措置がとられ、高精度で周波数を安定させることができる。 Further, the present oscillator is also configured as a TCXO that corrects the frequency setting value based on the temperature detection value. As a result, the frequency stabilization by the heater circuit 4 of the OCXO and the frequency stabilization by the frequency correction based on the temperature detection value of the ambient temperature are taken, and the frequency can be stabilized with high accuracy.

図1に示すように、TCXOに係る構成として、発振装置はPLL回路部6の周波数設定値に対して、周波数補正値を加算する第2の加算部52と、当該第2の加算部52に対して周波数補正値を出力する補正値取得部51とを備えている。補正値取得部51は、第1の水晶振動子10が置かれる雰囲気の検出結果に基づいて算出された出力制御値をヒーター制御部33から取得し、この出力制御値に基づいて周波数補正値を得ている。
これら補正値取得部51、第2の加算部52は、本発振装置の周波数補正部に相当する。
As shown in FIG. 1, as a configuration related to TCXO, the oscillator includes a second addition unit 52 that adds a frequency correction value to a frequency setting value of the PLL circuit unit 6, and a second addition unit 52. A correction value acquisition unit 51 that outputs a frequency correction value is provided. The correction value acquisition unit 51 acquires from the heater control unit 33 the output control value calculated based on the detection result of the atmosphere in which the first crystal unit 10 is placed, and based on this output control value, the frequency correction value is acquired. It has gained.
The correction value acquisition unit 51 and the second addition unit 52 correspond to the frequency correction unit of the present oscillation device.

ここで上記補正値取得部51にて周波数補正値を取得するにあたり、ヒーター回路4の出力を調節するための出力制御値を利用している理由と、その算出方法について、図4〜図6を参照しながら説明する。
はじめに、実施の形態に係るヒーター回路4の構成、作用の理解を容易にするため、図4に示す比較例に係るヒーター回路4’を用いて、その動作及び当該ヒーター回路4’の出力調節に用いられる出力制御値の特性について説明する。
Here, in obtaining the frequency correction value by the correction value obtaining unit 51, the reason why the output control value for adjusting the output of the heater circuit 4 is used and the calculation method thereof are shown in FIGS. It will be explained with reference to FIG.
First, in order to facilitate understanding of the configuration and operation of the heater circuit 4 according to the embodiment, a heater circuit 4′ according to a comparative example shown in FIG. 4 is used to adjust its operation and output of the heater circuit 4′. The characteristics of the output control value used will be described.

ヒーター回路4’は、複数の抵抗が並列に接続された抵抗回路402と、この抵抗回路402を流れる電流を制御する電流制御素子である例えばp型の電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor、FET)401とを備える。またFET401は、電流が流れる際に発熱するので、抵抗回路402と共にヒーター回路4’の抵抗発熱部としても機能する。
FET401のソース側の端子には、既述の抵抗回路402を介して、ヒーター用電力を供給するヒーター電源が接続されている一方で、ドレイン側の端子は接地されている。
The heater circuit 4′ includes a resistance circuit 402 in which a plurality of resistors are connected in parallel, and a current control element that controls a current flowing through the resistance circuit 402, for example, a p-type field effect transistor (FET) 401. With. Further, since the FET 401 generates heat when a current flows, it also functions as a resistance heating portion of the heater circuit 4′ together with the resistance circuit 402.
The source side of the FET 401 is connected to the heater power supply for supplying the electric power for the heater through the resistance circuit 402 described above, while the terminal on the drain side is grounded.

一方、FET401のゲート側の端子(制御端)Aには、FET401の駆動電源が接続され、この駆動電源から供給された電力に対し、D/A変換部34から出力された制御用の電力が重畳される。さらに、FET401のゲート側の端子Aは接地されている。FET401のゲート側の端子Aと、D/A変換部34から出力された制御用の電力が供給される接続端との間、同じくゲート側の端子Aと、FET401の駆動用の電力が供給される駆動電力供給端との間、同じくゲート側の端子Aと、接地された接地端との間に各々設けられた抵抗R1〜R3は、FET401の駆動動作点を決める抵抗である。 On the other hand, the drive power source of the FET 401 is connected to the gate side terminal (control end) A of the FET 401, and the control power output from the D/A conversion unit 34 is supplied with respect to the power supplied from the drive power source. Are overlaid. Further, the terminal A on the gate side of the FET 401 is grounded. Between the terminal A on the gate side of the FET 401 and the connection end to which the power for control output from the D/A converter 34 is supplied, the terminal A on the gate side and the power for driving the FET 401 are also supplied. The resistors R1 to R3, which are respectively provided between the terminal A on the gate side and the grounded end which is also grounded, are resistors that determine the driving operation point of the FET 401.

上述のヒーター回路4’において、ヒーター電源側、及び駆動電源側の電圧が一定であるとき、D/A変換部34側から供給される制御用の電力が増大すると、電力に比例してFET401に印加される電圧(ヒーター制御電圧)が高くなる。p型のFET401においては、ヒーター制御電圧が高くなると、ソース-ドレイン間を流れる電流が減少し、抵抗回路402、FET401の消費電力が小さくなる(ヒーター回路4’の出力が小さくなる)。
これとは反対に、D/A変換部34側から供給される制御用の電力が減少すると、電力に比例してヒーター制御電圧が低くなり、ソース-ドレイン間を流れる電流が増大して、抵抗回路402、FET401の消費電力は大きくなる(ヒーター回路4’の出力が大きくなる)。
In the above-mentioned heater circuit 4', when the control power supplied from the D/A conversion unit 34 increases when the voltage on the heater power supply side and the drive power supply side are constant, the FET 401 is proportional to the power. The applied voltage (heater control voltage) becomes high. In the p-type FET 401, when the heater control voltage increases, the current flowing between the source and the drain decreases, and the power consumption of the resistance circuit 402 and the FET 401 decreases (the output of the heater circuit 4′ decreases).
On the contrary, when the control power supplied from the D/A converter 34 side decreases, the heater control voltage decreases in proportion to the power, and the current flowing between the source and the drain increases to increase the resistance. The power consumption of the circuit 402 and the FET 401 increases (the output of the heater circuit 4′ increases).

以上の動作をまとめると、図4に示すヒーター回路4’においては、制御用の電力を増大させると出力が小さくなり、制御用の電力を減少させると出力が大きくなる。
ヒーター回路4’の出力を小さくする必要が生じるのは、第1の水晶振動子10が置かれる雰囲気の温度が上昇したときであり、出力を大きくする必要が生じるのは、当該雰囲気温度が低下したときである。従って、雰囲気温度の温度検出値が高くなったら制御用の電力を増大させ、温度検出値が低くなったら制御用の電力を減少させるように、温度検出値とヒーター制御部33から出力される出力制御値との対応関係を設定すればよい。
Summarizing the above operations, in the heater circuit 4′ shown in FIG. 4, the output becomes smaller as the control power is increased, and the output becomes larger as the control power is reduced.
It is necessary to reduce the output of the heater circuit 4′ when the temperature of the atmosphere in which the first crystal unit 10 is placed rises, and it is necessary to increase the output when the ambient temperature decreases. It was when I did. Therefore, the temperature detection value and the output output from the heater control unit 33 are set so that the control power is increased when the detected temperature value of the ambient temperature is high and the control power is decreased when the detected temperature value is low. The correspondence with the control value may be set.

上述の対応関係に基づき、ヒーター制御部33から出力される出力制御値に基づいて、FET401に印加するヒーター制御電圧を決定することができる。図5には、ヒーター制御部33から出力される出力制御値(横軸)に対する雰囲気温度の温度検出値、及びヒーター制御電圧(縦軸)の対応関係を示してある。既述のように、ヒーター回路4’においては、雰囲気温度の上昇に伴って制御用の電力を大きくするという傾きが正の対応関係があるのに対し、当該雰囲気温度の上昇に伴って、周波数差検出部31からのディジタル出力値は小さくなる、傾きが負の対応関係がある(図2)。そこで図5に示す対応関係を実現するため、例えばヒーター制御部33は、第1の加算部32から入力されたディジタル値の正負を反転した出力制御値をD/A変換部34へと出力する。 Based on the above-mentioned correspondence, the heater control voltage applied to the FET 401 can be determined based on the output control value output from the heater control unit 33. FIG. 5 shows the correspondence relationship between the output control value (horizontal axis) output from the heater control unit 33, the detected temperature value of the ambient temperature, and the heater control voltage (vertical axis). As described above, in the heater circuit 4′, the slope of increasing the control power with the increase of the ambient temperature has a positive correlation, whereas the frequency of the heater circuit 4′ increases with the increase of the ambient temperature. The digital output value from the difference detection unit 31 is small, and the slope has a negative correspondence relationship (FIG. 2). Therefore, in order to realize the correspondence relationship shown in FIG. 5, for example, the heater control unit 33 outputs the output control value, which is the digital value input from the first addition unit 32, to the D/A conversion unit 34, the output control value being inverted. ..

D/A変換部34は、雰囲気温度と線形的な対応関係にあるヒーター制御部33の出力制御値に対し、所定のゲインを乗じた制御用の電力を出力することにより、ヒーター制御電圧を調節する。この観点において、D/A変換部34は、出力制御値に線形的に対応した制御用の電力をヒーター回路4に対して供給する制御電力供給部に相当している。 The D/A conversion unit 34 adjusts the heater control voltage by outputting control power obtained by multiplying the output control value of the heater control unit 33, which has a linear relationship with the ambient temperature, by a predetermined gain. To do. From this viewpoint, the D/A conversion unit 34 corresponds to a control power supply unit that supplies the control power linearly corresponding to the output control value to the heater circuit 4.

図5に示す関係によれば、ヒーター制御部33から出力される出力制御値は、発振装置が置かれる雰囲気の温度検出値と対応している。
一方で、第1の発振回路1から得た周波数信号f1をクロック信号として利用するPLL回路部6は、雰囲気温度が変化してクロック信号の周波数が変化してしまうと、周波数設定値からずれた出力周波数の周波数信号が出力されてしまう。
According to the relationship shown in FIG. 5, the output control value output from the heater control unit 33 corresponds to the temperature detection value of the atmosphere in which the oscillator is placed.
On the other hand, the PLL circuit unit 6 that uses the frequency signal f1 obtained from the first oscillation circuit 1 as a clock signal deviates from the frequency setting value when the ambient temperature changes and the frequency of the clock signal changes. The frequency signal of the output frequency is output.

例えば図6(a)は、雰囲気温度に対する出力周波数foの変化(出力周波数特性)を示している。同図に示すように、温度設定値に対応する設定温度から雰囲気温度が大きくずれるほど、周波数設定値からの出力周波数のずれ量は大きくなる傾向がある。また、図6(a)に示す例では、雰囲気温度が設定温度よりも低い方向にずれると出力周波数が大きくなる傾向を示し、高い温度にずれると出力周波数が小さくなる傾向を示している。さらに当該例では、雰囲気温度の変化に対して、低温側で周波数の変化率が大きく、高温側ではその変化率が小さくなる傾向、即ち、雰囲気温度の上昇に対して「下がり傾向、且つ、下に凸」の出力周波数特性を有している。
なお、図6の横軸は発振装置が置かれる雰囲気の温度を示し、縦軸は、周波数安定度(PLL回路部6の出力周波数foと周波数設定値fosとの差分値を周波数設定値fosにて除した値(ppb単位))を示している(図10、図13〜図15において同じ)。
For example, FIG. 6A shows a change in the output frequency fo with respect to the ambient temperature (output frequency characteristic). As shown in the figure, as the ambient temperature deviates from the set temperature corresponding to the temperature set value, the deviation amount of the output frequency from the frequency set value tends to increase. Further, in the example shown in FIG. 6A, the output frequency tends to increase as the ambient temperature shifts in a direction lower than the set temperature, and the output frequency tends to decrease as the ambient temperature shifts to a higher temperature. Furthermore, in this example, the rate of change of the frequency is large on the low temperature side and small on the high temperature side with respect to the change of the ambient temperature, that is, the “falling tendency and It has a "convex" output frequency characteristic.
The horizontal axis of FIG. 6 represents the temperature of the atmosphere in which the oscillator is placed, and the vertical axis represents the frequency stability (the difference value between the output frequency fo of the PLL circuit unit 6 and the frequency setting value fos is set to the frequency setting value fos). Values (ppb units)) (the same applies to FIGS. 10 and 13 to 15).

ここで、各雰囲気温度において、周波数設定値の変化と出力周波数の変化とがほぼ正比例の関係にあると考える。このとき、所定の周波数設定値fosを入力した結果、PLL回路部6からの出力周波数が「fo=fos+Δfo」であったならば、補正値Δfoを用いて周波数設定値を補正し、新たな周波数設定値として「fos’=fos−Δfo」を入力すれば、より周波数設定値fosに近い出力周波数が得られる。 Here, it is considered that the change in the frequency setting value and the change in the output frequency are in a substantially proportional relationship at each ambient temperature. At this time, if the output frequency from the PLL circuit unit 6 is “fo=fos+Δfo” as a result of inputting the predetermined frequency setting value fos, the frequency setting value is corrected using the correction value Δfo, and a new frequency is set. By inputting “fos′=fos−Δfo” as the set value, an output frequency closer to the frequency set value fos can be obtained.

例えば図6(a)中に示す破線は、実線で示した出力周波数特性を直線で近似した雰囲気温度-周波数安定度の対応関係を示している。出力周波数が周波数設定値に一致した状態(周波数安定度が0ppb)からの前記対応関係のずれ量を補正値として、周波数設定値から差し引く補正を行うことにより、図6(b)に示すように出力周波数特性を改善することが可能となる。 For example, the broken line shown in FIG. 6A shows the relationship between the atmospheric temperature and the frequency stability obtained by approximating the output frequency characteristic shown by the solid line with a straight line. As shown in FIG. 6B, the correction amount is subtracted from the frequency setting value by using the amount of deviation of the correspondence relationship from the state where the output frequency matches the frequency setting value (frequency stability is 0 ppb) as the correction value. It is possible to improve the output frequency characteristic.

ここで、図6(a)中に破線で示した、雰囲気温度の上昇に対して直線的に補正値が小さくなる対応関係は、図5中に実線で示した前記雰囲気の温度検出値と、出力制御値との対応関係の傾きを反転させたものに他ならない。
そこで図1に示すように、ヒーター制御部33から出力される出力制御値を利用し、補正値取得部51にて所定のゲインを乗じることにより、図6(a)に破線で示す周波数補正値(出力制御値に線形的に対応する周波数補正値)の直線を得ることができる。言い替えると、ヒーター回路4’に供給されるヒーター制御電圧(ヒーター制御電力)と、補正値取得部51から出力される周波数補正値との間には、傾きが負の対応関係がある(後述の図16(a)参照)。
Here, the correspondence relationship shown by the broken line in FIG. 6A in which the correction value linearly decreases with the increase of the ambient temperature is the detected temperature value of the atmosphere shown by the solid line in FIG. It is nothing more than an inversion of the slope of the correspondence with the output control value.
Therefore, as shown in FIG. 1, the output control value output from the heater control unit 33 is used, and the correction value acquisition unit 51 multiplies the gain by a predetermined gain to obtain the frequency correction value shown by the broken line in FIG. 6A. A straight line of (frequency correction value linearly corresponding to the output control value) can be obtained. In other words, the heater control voltage (heater control power) supplied to the heater circuit 4′ and the frequency correction value output from the correction value acquisition unit 51 have a negative correspondence relationship (described later). See FIG. 16( a ).

補正値取得部51にて取得した周波数補正値を第2の加算部52にて周波数設定値から差し引き、こうして得られた補正後の周波数設定値に基づいてPLL回路部6を動作させる。この結果、図6(b)に示すように、図6(a)に示した出力周波数特性と比較して、雰囲気温度の変化に対する周波数安定度の良好な出力周波数特性を得ることができる。 上述のTCXOの機能に係る補正値取得部51、第2の加算部52は発振装置の周波数補正部に相当している。 The frequency correction value acquired by the correction value acquisition unit 51 is subtracted from the frequency setting value by the second adding unit 52, and the PLL circuit unit 6 is operated based on the corrected frequency setting value thus obtained. As a result, as shown in FIG. 6B, it is possible to obtain an output frequency characteristic having good frequency stability with respect to a change in ambient temperature, as compared with the output frequency characteristic shown in FIG. 6A. The correction value acquisition unit 51 and the second addition unit 52 related to the TCXO function described above correspond to the frequency correction unit of the oscillator.

このように、ヒーター回路4’により第1の水晶振動子10の温度制御を行うOCXOとして構成された発振装置がTCXOの機能も備えていることにより、背景技術にて説明した、第1の水晶振動子10以外の回路(例えば第1の発振回路1)に対する発振装置が置かれる雰囲気の温度変化の影響を低減し、安定した出力周波数の周波数信号を出力することができる。 As described above, since the oscillator configured as the OCXO that controls the temperature of the first crystal unit 10 by the heater circuit 4′ also has the function of TCXO, the first crystal described in the background art is described. It is possible to reduce the influence of the temperature change of the atmosphere in which the oscillating device is placed on circuits other than the oscillator 10 (for example, the first oscillating circuit 1) and output a frequency signal with a stable output frequency.

しかしながら、図6(a)に示すようにPLL回路部6の実際の出力周波数特性は、雰囲気温度の変化に対して曲線(非線形)形状を示す場合がある。ここで第1の水晶振動子10については、ヒーター回路4’による制御が行われる温度範囲内で温度−周波数特性がほぼ平坦なものを採用する場合が多い。このような場合であっても出力周波数特性が曲線形状を示す理由は、既述の第1の水晶振動子10以外の回路の温度−周波数特性が曲線的な変化を示すことによる影響が大きいと考えられる。 However, as shown in FIG. 6A, the actual output frequency characteristic of the PLL circuit unit 6 may exhibit a curved (non-linear) shape with respect to changes in the ambient temperature. Here, as the first crystal unit 10, in many cases, a unit having a substantially flat temperature-frequency characteristic within a temperature range in which the heater circuit 4'is controlled is adopted. Even in such a case, the reason why the output frequency characteristic shows a curved shape is that the influence is large because the temperature-frequency characteristic of the circuits other than the above-mentioned first crystal unit 10 shows a curvilinear change. Conceivable.

このとき、図6(a)に破線で示すように雰囲気温度に対して直線的に変化する補正値(補正値直線)を用いた場合には、補正を行った後においても、出力周波数特性の湾曲に起因する偏差幅が残ってしまう(図6(b))。
このような偏差幅を低減するためには、図10(a)に破線で示すように、実際の出力周波数特性の変化に沿って、雰囲気温度の変化に応じて湾曲する曲線形状の補正値曲線を用いればよい。
At this time, when a correction value (correction value straight line) that linearly changes with respect to the ambient temperature as shown by the broken line in FIG. 6A is used, the output frequency characteristic of the output frequency characteristic is corrected even after the correction. The deviation width due to the curvature remains (FIG. 6(b)).
In order to reduce such a deviation width, as shown by a broken line in FIG. 10A, a correction value curve having a curved shape that curves in accordance with a change in the ambient temperature along with a change in the actual output frequency characteristic. Can be used.

ところが、図4に示した比較例に係るヒーター回路4’においては、図5を用いて説明したように、FET401に印加されるヒーター制御電圧が、雰囲気温度の変化(温度検出値の変化)に応じて直線的に変化する。このため、補正値の取得の際に利用する出力制御値についても温度変化に対して直線的に変化する関係しか得られず、図10(a)に破線で示す補正値曲線を得ることはできない。 However, in the heater circuit 4′ according to the comparative example shown in FIG. 4, as described with reference to FIG. 5, the heater control voltage applied to the FET 401 causes a change in ambient temperature (change in temperature detection value). Changes linearly accordingly. Therefore, the output control value used when acquiring the correction value can only obtain a relationship that linearly changes with respect to the temperature change, and cannot obtain the correction value curve shown by the broken line in FIG. ..

そこで本発明の実施の形態に係る発振装置は、図7に示す特別な構成のヒーター回路4を備えている。図7に示すヒーター回路4において、図4を用いて説明した比較例に係るヒーター回路4’と共通の構成要素に対しては、図4にて用いたものと同じ符号を付してある(後述の図11において同じ)。 Therefore, the oscillator according to the embodiment of the present invention includes the heater circuit 4 having a special configuration shown in FIG. In the heater circuit 4 shown in FIG. 7, the same components as those of the heater circuit 4′ according to the comparative example described with reference to FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 4 ( The same in FIG. 11 described later).

実施の形態に係るヒーター回路4は、駆動電源から供給される電力に対し、D/A変換部34から出力された制御用の電力が重畳され、ヒーター制御電圧として印加されるFET401のゲート側の端子Aと、抵抗R3’を介して接地された接地端との間に、前記抵抗R3’と直列にNTC(Negative Temperature Coefficient:負特性)型のサーミスタ403を設けた構成となっている。 In the heater circuit 4 according to the embodiment, the control power output from the D/A conversion unit 34 is superimposed on the power supplied from the driving power supply, and the gate side of the FET 401 is applied as a heater control voltage. An NTC (Negative Temperature Coefficient) type thermistor 403 is provided in series with the resistor R3′ between the terminal A and a ground terminal grounded via the resistor R3′.

図8(a)に示すようにサーミスタ403の温度−抵抗特性は、温度の上昇に対応して抵抗値が小さくなる、下に凸の曲線形状を示す。そこで、図8(b)の拡大図に示すようにTCXOによる温度調節範囲に対応した使用範囲内のサーミスタ403の温度−抵抗特性を利用すれば、雰囲気温度が変化したときにFET401に印加されるヒーター制御電圧を曲線的(非線形)に変化させることができる。 As shown in FIG. 8A, the temperature-resistance characteristic of the thermistor 403 shows a downward convex curve shape in which the resistance value decreases as the temperature rises. Therefore, as shown in the enlarged view of FIG. 8B, if the temperature-resistance characteristic of the thermistor 403 within the use range corresponding to the temperature control range by TCXO is used, it is applied to the FET 401 when the ambient temperature changes. The heater control voltage can be changed in a curve (non-linear).

サーミスタ403を備えたヒーター回路4を用いて、図6(a)に示した、雰囲気温度の上昇に対して下がり傾向、且つ、下に凸の曲線である出力周波数特性を補正する補正値曲線を得る作用について説明する。
例えばサーミスタ403が置かれている雰囲気温度が高くなると、FET401のゲート側の端子Aから見て接地側の抵抗(抵抗R3’とサーミスタ403との合成抵抗)が小さくなる。この結果、サーミスタ403を設けていない場合(接地側の抵抗が変化しない場合)と比べて、FET401に印加されるヒーター制御電圧は低くなるので、ソース-ドレイン間を流れる電流が増大し、抵抗回路402、FET401の消費電力はより大きくなる(ヒーター回路4の出力は大きくなる)。
Using the heater circuit 4 provided with the thermistor 403, the correction value curve for correcting the output frequency characteristic, which is a downward convex curve and a downward tendency with respect to an increase in the ambient temperature, shown in FIG. The effect obtained will be described.
For example, when the ambient temperature in which the thermistor 403 is placed becomes high, the resistance on the ground side (combined resistance of the resistor R3′ and the thermistor 403) when viewed from the terminal A on the gate side of the FET 401 decreases. As a result, the heater control voltage applied to the FET 401 is lower than when the thermistor 403 is not provided (when the resistance on the ground side does not change), so the current flowing between the source and drain increases and the resistance circuit The power consumption of the FET 402 and the FET 401 becomes larger (the output of the heater circuit 4 becomes larger).

一方で、発振装置に設けられたヒーター制御部33側では、上述のヒーター回路4の出力増大を抑える方向、即ち、サーミスタ403を設けていない場合と比べて、ヒーター制御電圧をより大きく上昇させる方向へ制御が働く(図9の実線)。なお、図9の実線は、制御が安定した状態における雰囲気温度に対するヒーター制御電圧の特性図であり、同図中の二点鎖線は、サーミスタ403を設けていない場合の特性を示している。 On the other hand, on the side of the heater control unit 33 provided in the oscillating device, the direction in which the output increase of the heater circuit 4 is suppressed, that is, the direction in which the heater control voltage is increased more than when the thermistor 403 is not provided. Control is activated (solid line in FIG. 9). The solid line in FIG. 9 is a characteristic diagram of the heater control voltage with respect to the ambient temperature in a stable control state, and the two-dot chain line in the figure shows the characteristic when the thermistor 403 is not provided.

このとき、NTC型のサーミスタ403は、図8(b)に示す使用範囲において低温側での抵抗値の変化率が大きく、高温側ではその変化率が小さくなる特性を有する。この特性を反映して、図9に実線で示すヒーター制御電圧についても、雰囲気温度の上昇に対して、低温側の変化率が大きく、高温側では変化率が小さい特性、即ち、上がり傾向、且つ、上に凸の曲線形状の特性が得られる。 At this time, the NTC type thermistor 403 has a characteristic that the rate of change of the resistance value is large on the low temperature side and is small on the high temperature side in the use range shown in FIG. 8B. Reflecting this characteristic, the heater control voltage shown by the solid line in FIG. 9 also has a large change rate on the low temperature side and a small change rate on the high temperature side with respect to the increase in the ambient temperature, that is, the rising tendency, and , An upward convex curve shape characteristic is obtained.

以上に説明したように、図7に示すヒーター回路4を用いた場合には、雰囲気温度が上昇するほど、FET401に印加されるヒーター制御電圧は低くなってしまうので、これを補うようにD/A変換部34から出力される制御用の電力を増加させる(図9)。
ここで、図5に実線で示すように、ヒーター制御部33から出力される出力制御値が大きくなるに連れて、制御用の電力は増大する比例関係(線形的関係)にある。従って、図9に実線で示す曲線に沿って、ヒーターの制御電圧が変化する場合には、図10(a)に破線で示す補正値曲線に対応した出力制御値の特性が得られる。
As described above, when the heater circuit 4 shown in FIG. 7 is used, as the ambient temperature rises, the heater control voltage applied to the FET 401 becomes lower. The power for control output from the A converter 34 is increased (FIG. 9).
Here, as indicated by the solid line in FIG. 5, the power for control has a proportional relationship (linear relationship) that increases as the output control value output from the heater control unit 33 increases. Therefore, when the heater control voltage changes along the curve shown by the solid line in FIG. 9, the characteristic of the output control value corresponding to the correction value curve shown by the broken line in FIG. 10A is obtained.

そして、図4〜図6を用いて説明した比較例と同様に、出力制御値と周波数補正値との間の負の比例関係(線形的関係)を利用し、各雰囲気温度においてヒーター制御部33から出力された出力制御値に対し、補正値取得部51にて所定のゲインを乗じる。この結果、図10(a)に破線で示す下がり傾向、且つ、下に凸の周波数補正値(出力制御値に線形的に対応する周波数補正値)の曲線を得ることができる。 Then, similarly to the comparative example described with reference to FIGS. 4 to 6, the negative proportional relationship (linear relationship) between the output control value and the frequency correction value is used, and the heater control unit 33 at each ambient temperature. The output control value output from the correction value acquisition unit 51 multiplies the output control value by a predetermined gain. As a result, it is possible to obtain a curve of the frequency correction value (frequency correction value linearly corresponding to the output control value) having a downward tendency and a downward convex, which is indicated by a broken line in FIG.

図10(a)には、PLL回路部6の出力周波数特性とほぼ平行な、理想的な補正値曲線を示した。曲線の形状は、容器71内におけるヒーター回路4の配置位置や抵抗発熱部である抵抗回路402やFET401からのサーミスタ403の距離、サーミスタ403の熱容量や補正値取得部51にて乗じるゲインなどの設計変数を変化させることによって調節することができる。
なお、図10(a)においては、出力周波数特性と補正値曲線との識別を容易にするため、便宜上、これらの曲線を上下方向に離して記載してある。また、同図中の二点鎖線で示した直線は、参考として、サーミスタ403を設けない場合に補正値取得部51にて取得される補正値直線を示してある(上述のように、種々の設計変数が変更されているので、図6(a)に示す補正値直線とは必ずしも一致しない)。
FIG. 10A shows an ideal correction value curve that is substantially parallel to the output frequency characteristic of the PLL circuit unit 6. The shape of the curve is designed such as the arrangement position of the heater circuit 4 in the container 71, the distance of the thermistor 403 from the resistance circuit 402 or the FET 401 which is the resistance heating unit, the heat capacity of the thermistor 403, and the gain to be multiplied by the correction value acquisition unit 51. It can be adjusted by changing the variable.
In addition, in FIG. 10A, in order to facilitate the discrimination between the output frequency characteristic and the correction value curve, these curves are described apart from each other in the vertical direction. In addition, the straight line indicated by the chain double-dashed line in the figure shows, as a reference, a correction value straight line acquired by the correction value acquisition unit 51 when the thermistor 403 is not provided (as described above, various correction values are obtained). Since the design variables have been changed, they do not always match the correction value straight line shown in FIG.

上述の補正値曲線に沿った周波数補正値を補正値取得部51から取得し、第2の加算部52にて周波数設定値から差し引き、補正後の周波数設定値に基づいてPLL回路部6を動作させる。この結果、図10(b)に示すように、図6(b)と比較して偏差幅が小さく、さらに周波数安定度の良好な出力周波数特性を得ることができる。 The frequency correction value along the above-mentioned correction value curve is acquired from the correction value acquisition unit 51, the second addition unit 52 subtracts it from the frequency setting value, and the PLL circuit unit 6 operates based on the corrected frequency setting value. Let As a result, as shown in FIG. 10B, it is possible to obtain an output frequency characteristic with a smaller deviation width and better frequency stability than that of FIG. 6B.

ここで図10(a)に破線で示した、下がり傾向、且つ、下に凸の周波数補正値曲線を得ることが可能なヒーター回路4の構成は、図7に示した例に限定されない。
例えば、図11に記載のヒーター回路4aは、D/A変換部34から出力された制御用の電力が重畳されるFET401のゲート側の端子Aと、駆動電源側の端子との間の抵抗R2’と直列にサーミスタ403aを設けた構成となっている。
Here, the configuration of the heater circuit 4 shown by the broken line in FIG. 10A and capable of obtaining the downwardly convex and downwardly convex frequency correction value curve is not limited to the example shown in FIG. 7.
For example, the heater circuit 4a shown in FIG. 11 has a resistor R2 between the terminal A on the gate side of the FET 401 on which the control power output from the D/A converter 34 is superimposed and the terminal on the drive power source side. 'Is provided with a thermistor 403a in series.

上述のヒーター回路4aにおいて、例えばNTC型のサーミスタ403aが置かれている雰囲気温度が高くなると、FET401のゲート側の端子Aから見て駆動電源側の抵抗(抵抗R2’とサーミスタ403aとの合成抵抗)が小さくなる。この結果、サーミスタ403aを設けていない場合(駆動電源側の抵抗が変化しない場合)と比べて、FET401に印加されるヒーター制御電圧は高くなるので、ソース-ドレイン間を流れる電流が減少し、抵抗回路402、FET401の消費電力はより小さくなる(ヒーター回路4aの出力は小さくなる)。 In the above-mentioned heater circuit 4a, for example, when the ambient temperature in which the NTC type thermistor 403a is placed becomes high, the resistance on the drive power source side (the combined resistance of the resistor R2′ and the thermistor 403a when viewed from the terminal A on the gate side of the FET 401). ) Becomes smaller. As a result, the heater control voltage applied to the FET 401 is higher than that in the case where the thermistor 403a is not provided (when the resistance on the drive power source side does not change), so the current flowing between the source and the drain decreases and the resistance The power consumption of the circuit 402 and the FET 401 becomes smaller (the output of the heater circuit 4a becomes smaller).

一方で、発振装置に設けられたヒーター制御部33側では、上述のヒーター回路4aの出力減少を補う方向、即ち、サーミスタ403aを設けていない場合と比べて、ヒーター制御電圧の低下量を増加させる方向へ制御が働く(図12の実線)。なお、図12の実線は、制御が安定した状態における雰囲気温度に対するヒーター制御電圧の特性図であり、同図中の二点鎖線は、サーミスタ403aを設けていない場合の特性を示している。このとき、図8(b)に示す曲線に沿ってサーミスタ403aの抵抗が変化することにより、図12に実線で示すように低温側での抵抗値の変化率が大きく、高温側ではその変化率が小さくなる曲線形状の特性が得られる。 On the other hand, on the side of the heater control unit 33 provided in the oscillator, the amount of decrease in the heater control voltage is increased in a direction that compensates for the decrease in the output of the heater circuit 4a, that is, in comparison with the case where the thermistor 403a is not provided. Control acts in the direction (solid line in FIG. 12). The solid line in FIG. 12 is a characteristic diagram of the heater control voltage with respect to the ambient temperature in a stable control state, and the chain double-dashed line in FIG. 12 shows the characteristic when the thermistor 403a is not provided. At this time, as the resistance of the thermistor 403a changes along the curve shown in FIG. 8B, the change rate of the resistance value at the low temperature side is large as shown by the solid line in FIG. 12, and the change rate at the high temperature side. The characteristic of the curve shape that becomes smaller is obtained.

そして、図7〜図10を用いて説明したヒーター回路4の場合と同様に、各雰囲気温度においてヒーター制御部33から出力された出力制御値に対し、補正値取得部51にて所定のゲインを乗じることにより、図10(a)に破線で示す下がり傾向、且つ、下に凸の周波数補正値(出力制御値に線形的に対応する周波数補正値)の曲線を得ることができる。 Then, as in the case of the heater circuit 4 described with reference to FIGS. 7 to 10, a predetermined gain is set in the correction value acquisition unit 51 with respect to the output control value output from the heater control unit 33 at each ambient temperature. By multiplying it, it is possible to obtain a curve of a frequency correction value (frequency correction value linearly corresponding to the output control value) having a downward tendency and a downward convex shown by a broken line in FIG.

以上に説明した実施の形態に係る発振装置によれば以下の効果がある。第1の水晶振動子10を発振させて得られたクロック信号を利用する発振装置からの発振出力を得るにあたり、第1の水晶振動子10が置かれる雰囲気の温度とその温度設定値との偏差分に対応した出力制御値を利用して、当該雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部の出力制御(OCXO用)と、雰囲気温度の変化に起因する出力周波数の補正(TCXO用)とに利用している。そして、雰囲気温度と出力周波数との対応関係(出力周波数特性)が非線形であるとき、前記出力制御値に対するヒーター回路4、4a側の応答を、出力周波数特性に合わせて非線形に変化させるためのサーミスタ403、403aを含む補正回路を設けている。この結果、雰囲気温度が変化したとき、出力周波数の補正に適した出力制御値が出力されるように、ヒーター回路4、4a側の応答が調整されるので、当該出力制御値を利用した周波数補正を正確に行うことができる。 The oscillation device according to the embodiment described above has the following effects. When obtaining an oscillation output from an oscillator that uses a clock signal obtained by oscillating the first crystal unit 10, the deviation between the temperature of the atmosphere in which the first crystal unit 10 is placed and its temperature setting value. Using the output control value corresponding to the minutes, output control of the heating unit for achieving a constant temperature of the atmosphere (for OCXO) and correction of the output frequency due to changes in the ambient temperature (for TCXO) Is used for. When the relationship between the ambient temperature and the output frequency (output frequency characteristic) is non-linear, the thermistor for changing the response of the heater circuits 4, 4a to the output control value in a non-linear manner according to the output frequency characteristic. A correction circuit including 403 and 403a is provided. As a result, the response on the heater circuit 4, 4a side is adjusted so that the output control value suitable for the correction of the output frequency is output when the ambient temperature changes, so that the frequency correction using the output control value is performed. Can be done accurately.

ここで、雰囲気温度に対する出力周波数特性の変化の態様は、図6(a)を用いて説明した「下がり傾向、且つ、下に凸」以外の曲線を描く場合もある。
例えば図13(a)に示すように、雰囲気温度の上昇に対して上がり傾向、且つ、に凸の曲線となる場合もある。
この場合において、図4に示す比較例に係るヒーター回路4’を備える発振装置を用いる場合には、例えばヒーター制御部33から出力される出力制御値に対して、図6(a)に示す場合とは正負が反対となるように、補正値取得部51にて符号が反対のゲインを乗じる。この結果、図13(a)に破線で示す補正値直線が得られる。しかしながら、この補正値直線を用いた補正を行っても、出力周波数特性の湾曲に起因する偏差幅が残ってしまう点は、図6(b)を用いて示した例と同様である(図13(b))。
Here, the aspect of the change of the output frequency characteristic with respect to the ambient temperature may draw a curve other than the “downward tendency and convex downward” described with reference to FIG.
For example, as shown in FIG. 13(a), there is a case where the curve tends to rise with an increase in the ambient temperature, and the curve is convex upward .
In this case, when using the oscillator including the heater circuit 4′ according to the comparative example shown in FIG. 4, when the output control value output from the heater control unit 33 is shown in FIG. The correction value acquisition unit 51 multiplies the gains with opposite signs so that the positive and negative signs are opposite. As a result, the correction value straight line indicated by the broken line in FIG. However, even if the correction using this correction value straight line is performed, the deviation width due to the curve of the output frequency characteristic remains as in the example shown in FIG. 6B (FIG. 13). (B)).

そこで、図6〜図12を用いて説明した例とは上下対称に、下がり傾向、且つ、下に凸の曲線形状を呈する雰囲気温度-ヒーター制御電圧特性を得ることができれば、図6(a)の出力周波数特性に対してヒーター回路4、4aのヒーター制御電圧特性を利用した例と同様の手法により、図13(a)の出力周波数特性を改善できる(図14、図10(b))。
なお、図14においても、出力周波数特性と補正値曲線との識別を容易にするため、便宜上、これらの曲線を上下方向に離して記載してある。
Therefore, if the atmospheric temperature-heater control voltage characteristic exhibiting a downwardly declining and convex downward curve shape can be obtained in a vertically symmetrical manner with the example described with reference to FIGS. 6 to 12, FIG. The output frequency characteristic of FIG. 13A can be improved by the same method as the example using the heater control voltage characteristic of the heater circuits 4 and 4a for the output frequency characteristic of FIG. 14A (FIG. 14 and FIG. 10B).
Note that, also in FIG. 14, in order to facilitate the identification of the output frequency characteristic and the correction value curve, these curves are shown separated in the vertical direction for convenience.

さらに雰囲気温度に対する出力周波数特性の変化は、図15(a)に示すように雰囲気温度の上昇に対して上がり傾向、且つ、下に凸の曲線となる場合や、図15(b)に示すように雰囲気温度の上昇に対して下がり傾向、且つ、上に凸の曲線となる場合も想定できる。
また、電流制御素子としても、既述のp型のFET401の他、n型のFET401aやpnp型のバイポーラトランジスタ401b、npn型のバイポーラトランジスタ401cについても利用することができる(以下、バイポーラトランジスタ401b、401cは、単に「トランジスタ401b、401c」と呼ぶ。)。さらには、サーミスタ403についても、既述のNTCの他、図17(a)に示す温度−抵抗特性を持つPTC(Positive Temperature Coefficient:正特性)型や図17(b)に示す温度−抵抗特性を持つCTR(Critical Temperature Resistor)型も存在する。これらPTC型やCTR型のサーミスタ403についても、プリント基板72上におけるサーミスタ403の配置位置や図7における駆動電源側の抵抗R1、R2、R3’の各定数の調節などにより、使用範囲内において所望の曲線形状を呈する温度−抵抗特性を利用することができる。
Further, the change of the output frequency characteristic with respect to the ambient temperature tends to increase with an increase in the ambient temperature as shown in FIG. 15(a) and has a downwardly convex curve, or as shown in FIG. 15(b). It is also possible to envisage a case where the curve tends to decrease with an increase in the ambient temperature, and the curve becomes convex upward.
Further, as the current control element, in addition to the p-type FET 401 described above, the n-type FET 401a, the pnp-type bipolar transistor 401b, and the npn-type bipolar transistor 401c can also be used (hereinafter, the bipolar transistor 401b, 401c is simply referred to as "transistors 401b and 401c"). Further, as for the thermistor 403, in addition to the above-mentioned NTC, a PTC (Positive Temperature Coefficient) type having a temperature-resistance characteristic shown in FIG. 17A and a temperature-resistance characteristic shown in FIG. 17B. There is also a CTR (Critical Temperature Resistor) type that has. These PTC type and CTR type thermistors 403 are also desired within the use range by adjusting the arrangement position of the thermistor 403 on the printed board 72 and adjusting the constants of the resistors R1, R2, R3' on the drive power source side in FIG. The temperature-resistance characteristic exhibiting the curved shape of can be utilized.

これら図6(a)、図13(a)、図15(a)、(b)に示した各種の出力周波数特性に対応するヒーター制御電圧特性は、図18〜図21の(a)、(b)に示す、ヒーター回路4、4a〜4gを用いて実現することができる(図18(a)、図19(a)のヒーター回路4、4aについては、各々、図7、図12の再掲である)。ここで、図18〜図21の(c)は、NTC型またはCTR型のサーミスタ403、403a〜403gを用いてヒーター回路4、4a〜4gを構成したときの雰囲気温度−ヒーター制御電力特性を示している(図18(c)、図19(c)については、各々、図9、図12の再掲に相当している)。一方、図18〜図21の(d)は、PTC型のサーミスタ403、403a〜403gを用いてヒーター回路4、4a〜4gを構成したときの雰囲気温度−ヒーター制御電力特性を示している。なお、図18〜図21の(c)、(d)の各図については、各ヒーター回路4、4a〜4gにサーミスタ403、403a〜403gを設けていない場合の特性を二点鎖線で示してある。 The heater control voltage characteristics corresponding to the various output frequency characteristics shown in FIGS. 6A, 13A, 15A, and 15B are shown in FIGS. It can be realized by using the heater circuits 4 and 4a to 4g shown in FIG. 7B (the heater circuits 4 and 4a in FIGS. 18A and 19A are reproduced in FIGS. 7 and 12 respectively). Is). Here, (c) of FIGS. 18 to 21 show atmospheric temperature-heater control power characteristics when the heater circuits 4, 4a to 4g are configured by using the NTC type or CTR type thermistors 403 and 403a to 403g. ((C) of FIG. 18 and (c) of FIG. 19 correspond to the reprints of FIGS. 9 and 12, respectively). On the other hand, (d) of FIGS. 18 to 21 show the ambient temperature-heater control power characteristics when the heater circuits 4, 4a to 4g are configured by using the PTC type thermistors 403 and 403a to 403g. In addition, in each of FIGS. 18 to 21 (c) and (d), the characteristics when the heater circuits 4, 4a to 4g are not provided with the thermistors 403 and 403a to 403g are indicated by chain double-dashed lines. is there.

これら各種のヒーター回路4、4a〜4gを用い、図6(a)、図13(a)、図15(a)、(b)に示す4種類の出力周波数特性の補正を行う適用例について簡単に説明する。
1番目の適用例として、図6(a)に示す雰囲気温度の上昇に対して下がり傾向、且つ、下に凸の曲線である出力周波数特性を補正する補正値曲線を得るためには、図18(c)、図19(c)、図20(c)、図21(c)に示す雰囲気温度−ヒーター制御電力特性が得られるヒーター回路4、4a〜4gを用いる。
そして、図18(c)、図19(c)の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部51から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが負となるように、ヒーター制御部33や補正値取得部51におけるゲインなどの設定を行う(図16(a))。また、図20(c)、図21(c)の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部51から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが正になるように、同様の設定を行う(図16(b))。
A simple application example in which these various heater circuits 4, 4a to 4g are used to correct the four types of output frequency characteristics shown in FIGS. 6(a), 13(a), 15(a), and (b) Explained.
As a first application example, in order to obtain a correction value curve for correcting the output frequency characteristic which is a downward convex curve and a downward convex curve shown in FIG. (C), FIG. 19(c), FIG. 20(c), and FIG. 21(c) are used.
With respect to the ambient temperature-heater control power characteristics of FIGS. 18C and 19C, the slope of the correspondence relationship between the heater control power and the frequency correction value output from the correction value acquisition unit 51 is The gain and the like in the heater control unit 33 and the correction value acquisition unit 51 are set so as to be negative (FIG. 16A). Further, for the atmosphere temperature-heater control power characteristics of FIGS. 20C and 21C, the slope of the correspondence relationship between the heater control power and the frequency correction value output from the correction value acquisition unit 51 is. The same setting is performed so that the value becomes positive (FIG. 16B).

2番目の適用例として、図13(a)に示す雰囲気温度の上昇に対して上がり傾向、且つ、上に凸の曲線である出力周波数特性を補正する補正値曲線を得るためには、図18(c)、図19(c)、図20(c)、図21(c)に示す雰囲気温度−ヒーター制御電力特性が得られるヒーター回路4、4a〜4gを用いる。
そして、図18(c)、図19(c)の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部51から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが正となるように、ヒーター制御部33や補正値取得部51におけるゲインなどの設定を行う(図16(b))。また、図20(c)、図21(c)の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部51から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが負になるように、同様の設定を行う(図16(a))。
As a second application example, in order to obtain a correction value curve for correcting the output frequency characteristic that is an upwardly convex curve and an upwardly convex curve as shown in FIG. (C), FIG. 19(c), FIG. 20(c), and FIG. 21(c) are used, and the heater circuits 4, 4a to 4g that can obtain the ambient temperature-heater control power characteristics are used.
With respect to the ambient temperature-heater control power characteristics of FIGS. 18C and 19C, the slope of the correspondence relationship between the heater control power and the frequency correction value output from the correction value acquisition unit 51 is The gain and the like in the heater control unit 33 and the correction value acquisition unit 51 are set so as to be positive (FIG. 16B). Further, for the atmosphere temperature-heater control power characteristics of FIGS. 20C and 21C, the slope of the correspondence relationship between the heater control power and the frequency correction value output from the correction value acquisition unit 51 is. The same setting is performed so that the value becomes negative (FIG. 16A).

3番目の適用例として、図15(a)に示す雰囲気温度の上昇に対して上がり傾向、且つ、下に凸の曲線である出力周波数特性を補正する補正値曲線を得るためには、図18(d)、図19(d)、図20(d)、図21(d)に示す雰囲気温度−ヒーター制御電力特性が得られるヒーター回路4、4a〜4gを用いる。
そして、図18(d)、図19(d)の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部51から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが正となるように、ヒーター制御部33や補正値取得部51におけるゲインなどの設定を行う(図16(b))。また、図20(d)、図21(d)の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部51から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが負になるように、同様の設定を行う(図16(a))。
As a third application example, in order to obtain a correction value curve for correcting the output frequency characteristic, which is a curve that has an upward tendency and a downward convex curve as shown in FIG. (D), FIG. 19(d), FIG. 20(d), and FIG. 21(d) are used, and the heater circuits 4, 4a to 4g that can obtain the ambient temperature-heater control power characteristics are used.
Then, for the atmosphere temperature-heater control power characteristics of FIGS. 18D and 19D, the slope of the correspondence relationship between the heater control power and the frequency correction value output from the correction value acquisition unit 51 is The gain and the like in the heater control unit 33 and the correction value acquisition unit 51 are set so as to be positive (FIG. 16B). 20(d) and 21(d), the slope of the correspondence relationship between the heater control power and the frequency correction value output from the correction value acquisition unit 51 is the slope of the heater control power. The same setting is performed so that the value becomes negative (FIG. 16A).

4番目の適用例として、図15(b)に示す雰囲気温度の上昇に対して下がり傾向、且つ、上に凸の曲線である出力周波数特性を補正する補正値曲線を得るためには、図18(d)、図19(d)、図20(d)、図21(d)に示す雰囲気温度−ヒーター制御電力特性が得られるヒーター回路4、4a〜4gを用いる。
そして、図18(d)、図19(d)の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部51から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが負となるように、ヒーター制御部33や補正値取得部51におけるゲインなどの設定を行う(図16(a))。また、図20(d)、図21(d)の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部51から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが正になるように、同様の設定を行う(図16(b))。
As a fourth application example, in order to obtain a correction value curve for correcting the output frequency characteristic, which is a curve which has a downward tendency and an upward convex curve as shown in FIG. (D), FIG. 19(d), FIG. 20(d), and FIG. 21(d) are used, and the heater circuits 4, 4a to 4g that can obtain the ambient temperature-heater control power characteristics are used.
Then, for the atmosphere temperature-heater control power characteristics of FIGS. 18D and 19D, the slope of the correspondence relationship between the heater control power and the frequency correction value output from the correction value acquisition unit 51 is The gain and the like in the heater control unit 33 and the correction value acquisition unit 51 are set so as to be negative (FIG. 16A). 20(d) and 21(d), the slope of the correspondence relationship between the heater control power and the frequency correction value output from the correction value acquisition unit 51 is the slope of the relationship between the heater control power and the heater control power. The same setting is performed so that the value becomes positive (FIG. 16B).

また、制御値取得部であるヒーター制御部33にて出力制御値を取得する手法は、ループフィルタを用いて得た温度設定値と温度検出値との偏差分の積分値を出力制御値とする場合に限られない。
例えば、前記偏差分に比例ゲインを乗算して得た比例演算値と、前記偏差分の時間積分値に積分ゲインを乗算して得た積分演算値との合計値であるPI演算値を出力制御値としてもよい。また、前記比例演算値を出力制御値に採用してもよい。
Further, in the method of obtaining the output control value by the heater control unit 33 which is the control value obtaining unit, the integrated value of the deviation between the temperature set value obtained by using the loop filter and the temperature detection value is used as the output control value. Not limited to cases.
For example, output control of a PI calculation value that is a total value of a proportional calculation value obtained by multiplying the deviation amount by a proportional gain and an integration calculation value obtained by multiplying the time integration value of the deviation amount by an integral gain It may be a value. Further, the proportional calculation value may be adopted as the output control value.

そして、温度検出部を構成する第1の水晶振動子10、及び第1の発振回路1を、クロック信号の出力用に共用することは必須ではなく、容器71内に、クロック信号出力専用の水晶振動子や発振回路を別途、設けてもよい。
さらには、温度検出部の構成として、第1、第2の水晶振動子10、20、第1、第2の発振回路1、2、及び周波数差検出部31を設ける場合に限定されるものではない。温度検出部として、例えばサーミスタや熱電対を利用してもよい。
Further, it is not essential to share the first crystal unit 10 and the first oscillation circuit 1 forming the temperature detection unit for outputting the clock signal, and the crystal dedicated to outputting the clock signal is provided in the container 71. A vibrator and an oscillation circuit may be separately provided.
Furthermore, the configuration of the temperature detection unit is not limited to the case where the first and second crystal oscillators 10 and 20, the first and second oscillation circuits 1 and 2, and the frequency difference detection unit 31 are provided. Absent. As the temperature detector, for example, a thermistor or a thermocouple may be used.

1 第1の発振回路
10 第1の水晶振動子
2 第2の発振回路
20 第2の水晶振動子
31 周波数差検出部
32 第1の加算部
33 ヒーター制御部
34 D/A変換部
4、4a、4’
ヒーター回路
401 FET
402 抵抗回路
403、403a
サーミスタ
51 補正値取得部
52 第2の加算部
6 PLL回路部
61 VCXO制御部
62 VCXO
1 1st oscillation circuit 10 1st crystal oscillator 2 2nd oscillation circuit 20 2nd crystal oscillator 31 frequency difference detection part 32 1st addition part 33 heater control part 34 D/A conversion parts 4, 4a 4'
Heater circuit 401 FET
402 resistance circuits 403, 403a
Thermistor 51 Correction value acquisition unit 52 Second addition unit 6 PLL circuit unit 61 VCXO control unit 62 VCXO

Claims (12)

水晶振動子に接続されたクロック出力用の発振回路の出力をクロック信号とし、周波数設定値に応じた発振出力を生成するためのPLL回路部を備えた発振装置であって、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部と、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を検出する温度検出部と、
前記加熱部の温度設定値と、前記温度検出部にて検出した温度検出値との偏差分を取り出し、前記加熱部の出力を調節するための前記偏差分に対応した出力制御値を出力する制御値取得部と、
前記加熱部に対し、前記出力制御値に線形的に対応する制御用の電力を供給する制御電力供給部と、
前記雰囲気の温度が前記加熱部の温度設定値と異なることに起因して前記クロック信号が変化することに基づく前記発振出力の周波数の周波数設定値からの周波数偏差を補正するために、前記制御値取得部から出力された出力制御値に線形的に対応する周波数補正値を取得し、前記周波数設定値から前記周波数補正値を差し引く周波数補正部と、を備え、
前記加熱部は、
抵抗発熱部と、
前記抵抗発熱部に接続されると共に、前記制御電力供給部から供給される制御用の電力が供給される制御端を備え、前記制御用の電力に基づいて前記抵抗発熱部を流れる電流を制御する電流制御素子と、
記雰囲気の温度に応じて抵抗値が非線形に変化し、その一端が、前記制御電力供給部と電流制御素子の制御端との接続点側に接続される位置に設けられたサーミスタを含み、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化に対応させて、前記制御端に供給される制御用の電力を補正するための補正回路と、を備えることを特徴とする発振装置。
An oscillation device comprising a PLL circuit unit for generating an oscillation output according to a frequency set value by using an output of an oscillation circuit for clock output connected to a crystal oscillator as a clock signal,
A heating unit for stabilizing the temperature of the atmosphere in which the crystal unit is placed;
A temperature detection unit for detecting the temperature of the atmosphere in which the crystal unit is placed,
Control for extracting a deviation between the temperature setting value of the heating unit and the temperature detection value detected by the temperature detection unit, and outputting an output control value corresponding to the deviation for adjusting the output of the heating unit A value acquisition section,
To the heating unit, a control power supply unit that supplies control power that linearly corresponds to the output control value,
In order to correct the frequency deviation from the frequency setting value of the frequency of the oscillation output due to the change of the clock signal due to the temperature of the atmosphere being different from the temperature setting value of the heating unit, the control value A frequency correction unit that acquires a frequency correction value linearly corresponding to the output control value output from the acquisition unit, and subtracts the frequency correction value from the frequency setting value;
The heating unit,
Resistance heating part,
A control terminal is provided that is connected to the resistance heating section and is supplied with control power supplied from the control power supply section, and controls a current flowing through the resistance heating section based on the control power. A current control element,
Resistance value changes nonlinearly in accordance with the temperature prior Symbol atmosphere, one end comprises a thermistor provided in a position connected to the connection point side of the control end of the control power supply unit and the current control element, A correction circuit for correcting the control power supplied to the control end in response to a non-linear change in the frequency of the oscillation output with respect to a change in the temperature of the atmosphere. ..
前記電流制御素子は、p型の電界効果トランジスタ、n型の電界効果トランジスタ、pnp型のバイポーラトランジスタ、及びnpn型のバイポーラトランジスタからなる制御素子群から選ばれたものであることを特徴とする請求項1に記載の発振装置。 The current control element is selected from a control element group including a p-type field effect transistor, an n-type field effect transistor, a pnp-type bipolar transistor, and an npn-type bipolar transistor. The oscillator according to Item 1 . 前記サーミスタは、負特性サーミスタ、正特性サーミスタ、及びCTR(Critical Temperature Resistor)サーミスタからなるサーミスタ群から選ばれたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の発振装置。 3. The oscillator according to claim 1, wherein the thermistor is selected from a thermistor group consisting of a negative characteristic thermistor, a positive characteristic thermistor, and a CTR (Critical Temperature Resistor) thermistor. 前記電流制御素子は、ゲート側を制御端とし、ソース側に前記抵抗発熱部が接続されたp型の電界効果トランジスタであり、
前記補正回路は、前記制御端側の共通の節点に対して接続された前記制御電力供給部との接続端と、前記電界効果トランジスタの駆動用の電力が供給される駆動電力供給端と、接地端と、これら制御端と接続端との間、制御端と駆動電力供給端との間、制御端と接地端との間に各々設けられた抵抗とを備え、前記サーミスタは、その他端が前記接地端側に接続される位置に設けられた負特性サーミスタであることを特徴とする請求項1に記載の発振装置。
The current control element is a p-type field effect transistor having the gate side as a control end and the resistance heating section connected to the source side,
Wherein the correction circuit includes a connection end between the control end of the common connection has been the control power supply unit to the node, the driving power supply terminal of power for driving the field effect transistor is supplied, and a ground terminal, between the connection end to these control terminals, between the drive power supply terminal and the control terminal, and a respective provided resistance between the ground terminal and the control terminal, the thermistor, the other end The oscillator according to claim 1, wherein the oscillator is a negative characteristic thermistor provided at a position connected to the ground end side .
前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が低下し、且つ、下に凸の曲線形状を示す変化であり、
前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を減少させることを特徴とする請求項に記載の発振装置。
The nonlinear change in the frequency of the oscillation output with respect to the change in the temperature of the atmosphere is a change in the frequency of the oscillation output as the temperature of the atmosphere rises, and is a change showing a downward convex curve shape,
The oscillator according to claim 4 , wherein the frequency correction unit decreases the frequency correction value when the control power supplied from the control power supply unit to the heating unit changes in an increasing direction. ..
前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が上昇し、且つ、上に凸の曲線形状を示す変化であり、
前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を増加させることを特徴とする請求項に記載の発振装置。
The non-linear change of the frequency of the oscillation output with respect to the change of the temperature of the atmosphere is a change in which the frequency of the oscillation output rises as the temperature of the atmosphere rises, and is a change showing a convex curve shape.
The oscillator according to claim 4 , wherein the frequency correction unit increases the frequency correction value when the control power supplied from the control power supply unit to the heating unit changes in an increasing direction. ..
前記電流制御素子は、ゲート側を制御端とし、ソース側に前記抵抗発熱部が接続されたp型の電界効果トランジスタであり、
前記補正回路は、前記制御端側の共通の節点に対して接続された前記制御電力供給部との接続端と、前記電界効果トランジスタの駆動用の電力が供給される駆動電力供給端と、接地端と、これら制御端と接続端との間、制御端と駆動電力供給端との間、制御端と接地端との間に各々設けられた抵抗とを備え、前記サーミスタは、その他端が、前記駆動電力供給端側に接続される位置に設けられた負特性サーミスタであることを特徴とする請求項1に記載の発振装置。
The current control element is a p-type field effect transistor having the gate side as a control end and the resistance heating section connected to the source side,
Wherein the correction circuit includes a connection end between the control end of the common connection has been the control power supply unit to the node, the driving power supply terminal of power for driving the field effect transistor is supplied, and a ground terminal, between the connection end to these control terminals, between the drive power supply terminal and the control terminal, and a respective provided resistance between the ground terminal and the control terminal, the thermistor, the other end The oscillator according to claim 1, wherein the oscillator is a negative characteristic thermistor provided at a position connected to the drive power supply end side .
前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が低下し、且つ、下に凸の曲線形状を示す変化であり、
前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を減少させることを特徴とする請求項に記載の発振装置。
The nonlinear change in the frequency of the oscillation output with respect to the change in the temperature of the atmosphere is a change in the frequency of the oscillation output as the temperature of the atmosphere rises, and is a change showing a downward convex curve shape,
The oscillator according to claim 7 , wherein the frequency correction unit decreases the frequency correction value when the control power supplied from the control power supply unit to the heating unit changes in an increasing direction. ..
前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が上昇し、且つ、上に凸の曲線形状を示す変化であり、
前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を増加させることを特徴とする請求項に記載の発振装置。
The non-linear change of the frequency of the oscillation output with respect to the change of the temperature of the atmosphere is a change in which the frequency of the oscillation output rises as the temperature of the atmosphere rises, and is a change showing a convex curve shape.
The oscillation device according to claim 7 , wherein the frequency correction unit increases the frequency correction value when the control power supplied from the control power supply unit to the heating unit changes in an increasing direction. ..
水晶振動子に接続されたクロック出力用の発振回路の出力をクロック信号とし、周波数設定値に応じた発振出力を生成するためのPLL回路部を備えた発振装置であって、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部と、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を検出する温度検出部と、
前記加熱部の温度設定値と、前記温度検出部にて検出した温度検出値との偏差分を取り出し、前記加熱部の出力を調節するための前記偏差分に対応した出力制御値を出力する制御値取得部と、
前記加熱部に対し、前記出力制御値に線形的に対応する制御用の電力を供給する制御電力供給部と、
前記雰囲気の温度が前記加熱部の温度設定値と異なることに起因して前記クロック信号が変化することに基づく前記発振出力の周波数の周波数設定値からの周波数偏差を補正するために、前記制御値取得部から出力された出力制御値に線形的に対応する周波数補正値を取得し、前記周波数設定値から前記周波数補正値を差し引く周波数補正部と、を備え、
前記加熱部は、
抵抗発熱部と、
前記抵抗発熱部に接続されると共に、前記制御電力供給部から供給される制御用の電力が供給される制御端を備えるpnp型のバイポーラトランジスタまたはnpn型のバイポーラトランジスタのいずれか一方により構成され、前記制御用の電力に基づいて前記抵抗発熱部を流れる電流を制御する電流制御素子と、
記雰囲気の温度に応じて抵抗値が非線形に変化し、その一端が、前記制御電力供給部側に接続され、その他端が、前記電流制御素子の制御端側に接続される位置に設けられた、負特性サーミスタまたはCTR(Critical Temperature Resistor)サーミスタを含み、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化に対応させて、前記制御端に供給される制御用の電力を補正するための補正回路と、を備えることを特徴とする発振装置。
An oscillation device comprising a PLL circuit unit for generating an oscillation output according to a frequency set value by using an output of an oscillation circuit for clock output connected to a crystal oscillator as a clock signal,
A heating unit for stabilizing the temperature of the atmosphere in which the crystal unit is placed;
A temperature detection unit for detecting the temperature of the atmosphere in which the crystal unit is placed,
Control for extracting a deviation between the temperature setting value of the heating unit and the temperature detection value detected by the temperature detection unit, and outputting an output control value corresponding to the deviation for adjusting the output of the heating unit A value acquisition section,
To the heating unit, a control power supply unit that supplies control power that linearly corresponds to the output control value,
In order to correct the frequency deviation from the frequency setting value of the frequency of the oscillation output due to the change of the clock signal due to the temperature of the atmosphere being different from the temperature setting value of the heating unit, the control value A frequency correction unit that acquires a frequency correction value linearly corresponding to the output control value output from the acquisition unit, and subtracts the frequency correction value from the frequency setting value;
The heating unit,
Resistance heating part,
Is connected to the resistance heating unit is constituted by one of a bipolar transistor or an npn bipolar transistor of the pnp power for control is supplied Ru comprises a control terminal supplied from the control power supply unit , a current control element for controlling the current flowing through the resistance heating portion based on the power for the control,
Resistance value changes nonlinearly in accordance with the temperature prior Symbol atmosphere, one end is connected to the control power supply unit side, the other end is provided at a position connected to the control end of the current control element In addition, a negative characteristic thermistor or a CTR (Critical Temperature Resistor) thermistor is included, and the control power supplied to the control end is corrected in response to a nonlinear change in the frequency of the oscillation output with respect to a change in the temperature of the atmosphere. An oscillating device, comprising:
前記温度検出部は、
水晶片に第1の電極を設けて構成した第1の水晶振動子と、
水晶片に第2の電極を設けて構成した第2の水晶振動子と、
これら第1の水晶振動子及び第2の水晶振動子に夫々接続された第1の発振回路及び第2の発振回路と、
第1の発振回路の発振周波数をf1、基準温度における第1の発振回路の発振周波数をf1r、第2の発振回路の発振周波数をf2、基準温度における第2の発振回路の発振周波数をf2rとすると、f1とf1rとの差分に対応する値と、f2とf2rとの差分に対応する値と、の差分値に対応する値を温度検出値として求める周波数差検出部と、を備えることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一つに記載の発振装置。
The temperature detection unit,
A first crystal unit configured by providing a first electrode on a crystal piece;
A second crystal oscillator configured by providing a second electrode on a crystal piece;
A first oscillating circuit and a second oscillating circuit respectively connected to the first crystal unit and the second crystal unit;
The oscillation frequency of the first oscillation circuit is f1, the oscillation frequency of the first oscillation circuit at the reference temperature is f1r, the oscillation frequency of the second oscillation circuit is f2, and the oscillation frequency of the second oscillation circuit at the reference temperature is f2r. Then, a frequency difference detection unit that obtains a value corresponding to a difference value between f1 and f1r and a value corresponding to a difference between f2 and f2r as a temperature detection value is provided. The oscillating device according to any one of claims 1 to 10 .
前記クロック出力用の発振回路と前記第1の発振回路及び第2の発振回路の一方とが共用されていることを特徴とする請求項11に記載の発振装置。 12. The oscillator according to claim 11 , wherein the oscillator circuit for clock output and one of the first oscillator circuit and the second oscillator circuit are shared.
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