JP7272009B2 - 発振器、電子機器及び移動体 - Google Patents
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Description
振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第1の温度センサーと、
前記第1の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第2の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第1の温度センサーが検出した第1の温度検出値と、前記第2の温度センサーが検出した第2の温度検出値に基づく温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備え、
前記温度制御補正値は、前記第2の温度検出値を変数とする2次以上の多項式によって、前記温度制御補正値をゼロとした場合の外気温の変化に対する前記振動素子の温度変化と逆の特性を近似する。
本発明に係る発振器の一態様は、
振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第1の温度センサーと、
前記第1の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第2の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第1の温度センサーが検出した第1の温度検出値と、前記第2の温度センサーが検出した第2の温度検出値に対して非線形の温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備えている。
前記温度制御回路は、
前記温度設定値と前記温度制御補正値とを加算した値と、前記第1の温度検出値とを比較して、前記温度制御信号を生成してもよい。
前記温度制御回路は、
前記第1の温度検出値と前記温度制御補正値とを加算した値と、前記温度設定値とを比較して、前記温度制御信号を生成してもよい。
前記温度制御補正値は、前記第1の範囲の下限以下、及び前記第1の範囲の上限以上の少なくとも一方において、前記第2の温度検出値によらず固定値であってもよい。
前記第2の温度検出値に基づいて前記発振回路の周波数を温度補償する温度補償回路を備えていてもよい。
第1の回路装置及び第2の回路装置を含み、
前記発振回路及び前記温度制御回路は前記第1の回路装置に設けられており、
前記第1の温度センサー及び前記温度調整素子は前記第2の回路装置に設けられていてもよい。
前記振動素子は、前記第2の回路装置に接合されていてもよい。
前記振動素子、前記第1の回路装置及び前記第2の回路装置を収容する容器を含み、
前記第2の温度センサーは、前記第1の回路装置に設けられていてもよい。
前記振動素子、前記第1の回路装置及び前記第2の回路装置を収容する容器を含み、
前記第2の温度センサーは、前記容器の外部に設けられていてもよい。
前記発振器の一態様と、
前記発振器からの出力信号に基づいて動作する処理回路と、を備えている。
前記発振器の一態様と、
前記発振器からの出力信号に基づいて動作する処理回路と、を備えている。
明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1-1.第1実施形態
図1及び図2は、本実施形態に係る発振器1の構造の一例を示す図である。図1は発振器1の平面図であり、図2は図1に示すA-A線の断面図である。また、図3及び図4は、発振器1を構成する容器40の概略構成図である。図3は発振器1を構成する容器40の平面図であり、図4は図3に示すB-B線の断面図である。なお、図1及び図3において、発振器1と容器40の内部の構成を説明する便宜上、カバー64と蓋部材44を取り外した状態を図示している。また、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示している。更に、説明の便宜上、Y軸方向から視たときの平面視において、+Y軸方向の面を上面、-Y軸方向の面を下面として説明する。なお、ベース基板62の上面に形成された配線パターンや電極パッド、容器40の外面に形成された接続端子および容器40の内部に形成された配線パターンや電極パッドは図示を省略してある。
れ、第4の基板52と第5の基板54とにより、第2の回路装置4と振動素子2を収容する凹部が形成されている。
合されているため、温度調整素子110が発生させる熱が振動素子2に伝わり、振動素子2の温度が所望の一定温度に近づくように調整される。
時の検査工程において、温度補償回路220が、振動素子2の周波数温度特性に対して概ね逆の特性となる温度補償値を生成するための温度補償データが生成され、記憶部260のROM261に記憶される。そして、発振器1に電源が投入されると、当該温度補償データは、ROM261からレジスター群262に含まれる所定のレジスターに転送されて保持され、温度補償回路220は、当該レジスターに保持された温度補償データ、第2の温度検出値DT2及び周波数制御値DVCに基づいて、温度補償値を生成する。
される。
目標温度付近で安定するまでに要する時間が長くなるおそれがある。
出値とを比較して、温度制御信号VHCを生成する。すなわち、温度制御補正値DTCが、外気温度の変化に追従して変化する第2の温度検出値DT2に対して非線形であるので、振動素子2の温度が外気温度の変化に対して非線形に変化しても、振動素子2の温度を目標温度に近づけることができる。したがって、第1実施形態における回路装置3によれば、外気温度の変動に対して従来よりも高精度に振動素子2の温度制御を行うことができる。また、第1実施形態の発振器1によれば、外気温度の変動に対して従来よりも高い周波数精度の発振信号CKOを生成することができる。
以下、第2実施形態の発振器1について、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、第1実施形態と同様の説明は省略又は簡略し、主として第1実施形態と異なる内容について説明する。第2実施形態の発振器1でも、第1実施形態の発振器1と同様、第1の回路装置3に含まれる温度制御回路210は、振動素子2の温度設定値と、温度センサー120が検出した第1の温度検出値と、温度センサー240が検出した第2の温度検出値に対して非線形の温度制御補正値と、に基づいて、温度調整素子110を制御する温度制御信号VHCを生成する。ただし、温度制御回路210の構成が第1実施形態と異なる。
A変換部282、加算部283、D/A変換部284、比較部285及び利得設定部286を含む。
度の発振信号CKOを生成することができる。
上記の各実施形態では、振動素子2の温度を目標温度付近に維持するための温度調整素子110は、容器40に収容された第2の回路装置4に含まれているが、容器40の内部において第2の回路装置4の外部の振動素子2に近い位置に設けられていてもよい。あるいは、温度調整素子110は、容器40の外部に設けられてもよく、例えば容器40の下面等に設けられたパワートランジスター等の素子であってもよい。
御補正値DTCを生成しているが、温度制御補正値DTCの生成方法はこれに限られない。例えば、発振器1は、図6に示した温度調整素子110の抵抗111を流れる電流値に基づいて第2の温度検出値DT2を生成し、温度制御回路210が、当該第2の温度検出値DT2に基づいて温度制御補正値DTCを生成してもよい。
図12は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。
図14は、本実施形態の移動体の一例を示す図である。図14に示す移動体400は、発振器410、処理回路420,430,440、バッテリー450、バックアップ用バッテリー460を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図14の構成要素の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
ー、240…温度センサー、241…レベルシフター、242…セレクター、243…A/D変換回路、244…ローパスフィルター、250…インターフェース回路、260…記憶部、261…ROM、262…レジスター群、270…レギュレーター、281…温度制御補正値生成部、282…D/A変換部、283…加算部、284…D/A変換部、285…比較部、286…利得設定部、300…電子機器、310…発振器、312…回路装置、313…振動素子、320…処理回路、330…操作部、340…ROM、350…RAM、360…通信部、370…表示部、400…移動体、410…発振器、420,430,440…処理回路、450…バッテリー、460…バックアップ用バッテリー
Claims (12)
- 振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第1の温度センサーと、
前記第1の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第2の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第1の温度センサーが検出した第1の温度検出値と、前記第2の温度センサーが検出した第2の温度検出値に基づく温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備え、
前記温度制御回路は、
前記第1の温度検出値と前記温度制御補正値とを加算した値と、前記温度設定値とを比較して、前記温度制御信号を生成し、
前記温度制御補正値は、前記第2の温度検出値を変数とする2次以上の多項式によって、前記温度制御補正値をゼロとした場合の外気温の変化に対する前記振動素子の温度変化と逆の特性を近似する、発振器。 - 振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第1の温度センサーと、
前記第1の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第2の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第1の温度センサーが検出した第1の温度検出値と、前記第2の温度センサーが検出した第2の温度検出値に対して非線形の温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備え、
前記温度制御回路は、
前記第1の温度検出値と前記温度制御補正値とを加算した値と、前記温度設定値とを比
較して、前記温度制御信号を生成する、発振器。 - 振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第1の温度センサーと、
前記第1の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第2の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第1の温度センサーが検出した第1の温度検出値と、前記第2の温度センサーが検出した第2の温度検出値に基づく温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備え、
前記温度制御補正値は、前記第2の温度検出値を変数とする2次以上の多項式によって、前記温度制御補正値をゼロとした場合の外気温の変化に対する前記振動素子の温度変化と逆の特性を近似し、第1の範囲の下限以下、及び前記第1の範囲の上限以上の少なくとも一方において、前記第2の温度検出値によらず固定値である、発振器。 - 振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第1の温度センサーと、
前記第1の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第2の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第1の温度センサーが検出した第1の温度検出値と、前記第2の温度センサーが検出した第2の温度検出値に対して非線形の温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備え、
前記温度制御補正値は、第1の範囲の下限以下、及び前記第1の範囲の上限以上の少なくとも一方において、前記第2の温度検出値によらず固定値である、発振器。 - 前記温度制御回路は、
前記温度設定値と前記温度制御補正値とを加算した値と、前記第1の温度検出値とを比較して、前記温度制御信号を生成する、請求項3又は4に記載の発振器。 - 前記第2の温度検出値に基づいて前記発振回路の周波数を温度補償する温度補償回路を備えた、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の発振器。
- 第1の回路装置及び第2の回路装置を含み、
前記発振回路及び前記温度制御回路は前記第1の回路装置に設けられており、
前記第1の温度センサー及び前記温度調整素子は前記第2の回路装置に設けられている、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の発振器。 - 前記振動素子は、前記第2の回路装置に接合されている、請求項7に記載の発振器。
- 前記振動素子、前記第1の回路装置及び前記第2の回路装置を収容する容器を含み、
前記第2の温度センサーは、前記第1の回路装置に設けられている、請求項7又は8に記載の発振器。 - 前記振動素子、前記第1の回路装置及び前記第2の回路装置を収容する容器を含み、
前記第2の温度センサーは、前記容器の外部に設けられている、請求項7又は8に記載の発振器。 - 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の発振器と、
前記発振器からの出力信号に基づいて動作する処理回路と、を備えた、電子機器。 - 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の発振器と、
前記発振器からの出力信号に基づいて動作する処理回路と、を備えた、移動体。
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