JPH01265708A - 水晶発振器の温度補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般的に、水晶発振器のための温度補償回路
の分野に関する。特に、本発明は、１つの改善された温
度補償回路に関し、結果として非常に高度の周波数安定
性を生じ、完全に集積化されていて、かつメモリ及びプ
ロセス（処理）時間を最小化する組み合わされたデイン
タル／アナログ補償回路（ａ　ｐ　ｐ　ｒ　ｏ　ａ　ｃ
　ｈ）を提供し、しかも、各々の温度区分に対して独立
な補償を与えている。

周波数決定水晶（結晶）を具備する発振器は、安定な出
力周波数を与えるためによく、用いられている。しかし
ながら、このような発振器において用いられる結晶（水
晶）は、温度に対して敏感であり、従って、安定な発振
器出力周波数を維持するためには、温度補償装置が通常
必要とされている。１つの一般的に受容された方法は、
温度可変電圧を発生しかつそれを水晶発振器の共振周波
数を制御するためのバラクタの両端に印加することであ
る。

米国特許第４．．２５４．．３８２号において、ケラ−
ら（Ｋｅ／ｆｆｅｒ　　ｅｔ　　ａＡ、）は、高温及び
低温範囲に対しては非線型な温度変化を発生しかつ中間
的な温度範囲に対しては線型な温度変動を発生させる３
段の回路手段（ａｐｐｒｏａｃｈ）を利用する補償回路
に開示している。

回路的には、３つの回路の出力を組み合わせ、かつ結晶
（水晶）として同一の温度変動と共に制御電圧を発生し
ている。この手段は、比較的良好に動作しているが、こ
の特別の回路はより多くの個別部品を必要とし、ＡＴ型
カットの結晶に関してのめ最も良好に動作するように思
われ、しかも、それらの結晶の製造においてレーザーを
用いることを必要としており、すべての結晶は集合的に
ひとまとめにして、結果的に全体的により低い歩留りを
牛することになっている。

アナログ的な補償の方法では、その各々は広い温度範囲
にわたって動作する個別の補償区分を具（ｆｔｌｉ　シ
ている。必要な周波数対温度安定性が時間とともに増加
するにつれて、補償回路と結晶との間の整合性の度合い
（程度）が、臨界的Ｑこなってきている。乙のゆえに、
精密な整合性が、広い温度範囲にわたって、補償回路へ
の限定された調整をもって維持されなければならない。

このことば、コスト的に有効な方法で行なうのが非常に
難しい。

特に、アナログ補償区分は、通常区分間でいくつかの相
互作用を持っているからである。ディジタルな補償の方
法に関しては、このようなことば各々の補償の点（ｐａ
ｉｎｔ）が容易な処理を助長する特定の温度に対して良
好に限定されているという利点を持っていた。しかしな
がら、数多くの温度点（ｐｏｉｎｔｓ）と長い処理時間
を有する高い安定性の温度補償水晶発振器に対して、非
常に大きなメモリや大きなアナログ・ディジクル変換器
ば（ｃｏｎｖｅｔｅｒ）が必要とされるという欠点があ
る。さらに加えて、各々の発振器は特別注文のプログラ
ム可能なメモリデバイスを必要とするであろう。

発明の要約 本発明の目的は、高度の周波数安定性を与え、完全に集
積化されかつ信頼性に対する高いプロセス（処理）の歩
留りを与えることのできる改良された温度補償水晶発振
器を提供することである。

また、本発明の他の目的は、特定の温度範囲、特定の最
大周波数偏差及び特定の最大傾斜内に含まれる他の型の
結晶の勿論のこと、ともに正負両方の角度のＡ　Ｔカッ
−・の結晶を補償できる補償回路を提供することである
。

本発明の１つの面に従えば、傾斜を可変にする手段、極
性を変える手段、及び切片を変更する手段を具備する可
変傾斜発生器を含む、周波数決定結晶を有する発振器用
の温度補償回路が提供されている。

本発明の別の面に従えば、温度検出手段、複数の温度範
囲に対応して、データを蓄積する手段、及び温度検出手
段結合されるアナログ・ディジタル変換器から構成され
た周波数決定結晶を具備する発振器用の温度補償回路が
与えられている。その回路は、さらに、傾斜を可変にす
る手段、極性を変化する手段、及び切片を変化する手段
を有する可変傾斜発生器を含んでいる。その回路は、ま
た、補償回路の温度データを更新する手段を含んでいる
。

本発明の別の面に従えば、温度を検出するための手段、
水晶発振器及び発振器に結合され、傾斜を可変にする手
段、極性を変化させる手段、及び切片を変更する手段を
含む可変傾斜発生器を具えた温度補償回路、を含む周波
数決定結晶を有する発振器の温度を補償するためのシス
テムが与えられている。その回路は、また、複数の温度
範囲に対応してデータを蓄積する手段を含め、そのデー
タ蓄積手段は補償回路に結合されている。その回路は、
さらにまた１つのアナログ・ディジタル変換器を含んで
おり、補償回路の温度情幸ドを更新させるための手段を
含んでいる。

本発明のさらに別の面に従えば、傾斜を変化させる手段
、極性を変化させる手段、切片を変更する手段、及び回
路の動作範囲全体にわたって回路におりる利得を設定す
るための手段を具備する温度可変電圧発生器を含む温度
可変電圧を発生させる回路が与えられている。

発明の概要 本発明は、水晶発振器用の完全に集積化された温度補償
（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏ
ｎ、ＴＣ）回路に関するものである。

この回路は非常に高度の周波数安定性を持ち、かつ種々
なカッ１（Ｃｕｔ）と角度（ａ　ｎ　ｇ　ｊ２　ｅ　ｓ
）の結晶の補償を−ｊることができる。特に、補償回路
は、１つのアナログＴＣ回路であり、ディジタル的に選
択されたパラメータを有し、プログラム可能な傾斜、切
片及び極性を使用し、４℃毎に新しいＴＣ電圧曲線を発
生している。１つの差動ペアの電流及びカレントミラー
はＴＣ電圧の傾斜を制御している。１つの差動動作電圧
は電圧傾斜の極性を制御するべくスイッチされ、一方、
１つの差動ペアのバイアス及び１つの動作電流源は電圧
切片を設定している。温度可変ダイオード電圧は差動ペ
アを駆動し、一方、キー（ｋｅｙ）メモリは１つのＥＥ
ＰＲＯＭのメモリ内容を更新している。

望ましい実施例の詳細な説明 他のさらに多くの利点及びその可能性とともに、本発明
をさらによりよく理解するために、参照図面とともに、
後述する説明及び添イ」の特許請求の範囲が引用されて
いる。

本発明が教示する所によれば温度補償回路はアナログ補
償及びディジタル補償の間の混成回路（ｈｙｂｒｉｄ）
である。純粋なアナログ補償は１ｐｐｍ（ｐａｒｔ　　
ｐｅｒ　　ｍ１１６ｉｏｎ）（１０−６）の安定性を達
成するために広範囲にわたる大規模な処理を必要として
いる。純粋なデジタル補償は大きなメモリと数多くの処
理温度或いは曲線適合能力を持った１つのＡＬＵを必要
としている。このことば、よりよく動作した曲線適合性
をもった結晶の温度補償を行なわせるだけである。

このハイブリッドな補償回路は、より少ない処理温度と
より小さなメモリ容量（サイズ）に対する４℃の間隔に
わたって、アナログ補償を許容している。この特別の回
路のアナログ補償は、すべての温度区分が他のものく他
の先行技術の回路は、以前の温度補償によって影響を受
けているが）と独立となるようにイ°Ｃ毎に変更される
ことが可能である。このことば、ハイブリッドな補償が
各々４°Ｃ毎の間隔に対して５つの独立な回路制御を具
備していることから、処理を非常に簡単化し、−方、大
部分の温度補償された水晶発振器は、１３０°Ｃの全範
囲にわたって４つの相互に影響し合う調節機能のみを具
備している。

本発明の教示する所によれば温度補償回路は、個別部品
としての超階段（ｈｙｐｅｒ　　ａｂｒｕｐｔ）接合ハ
ラツタによっても、或いは、集積化された階段接合バラ
クタによっても動作するように設８４されていた。小さ
な温度範囲にわたる動作は、非線型バラクタの使用を考
慮しており、従って、結果として、温度補償回路の全体
の集積化を轟入することを可能としている。また、小さ
な温度範囲によって、ＥＥＦＲＯＭによるＭＯ３技術を
用いることも許容され、従って、大きな抵抗の温度係数
を保有している。さらにまた、この補償回路は、前述し
た限度内のＡＴ、ＢＴ及びＧＴのような様々な結晶面カ
ットにより使用することができる。この補償回路は、ま
たパッケージや相互内部配線の信頼性に影響を与えるこ
となしに、再プログラムすることも可能である。

ここで第１図を参照すると、周波数決定結晶を具備する
発振器において用いられる温度補償回路１０のブロック
図が図示されている。図面は温度補償回路のいくつかの
部分を図示しているが、回路の動作の大部分は実質的に
単一段（ステージ）内において発生しているが、これに
限定されるわけではない。その段は、実質的に、傾斜を
変化させるための手段、極性を変化させるための手段、
及び切片を変化させるだめの手段を具備する可変電流或
いは電圧（傾斜）発生器を構成要素として含んでいる。

その発生器は、また回路の利得を設定するための手段も
含んでいる。その発生器の構成要素は、第１図において
示されており、さらに詳細に後述の明細計中において記
述されている。

第１図は特定の温度範囲に対して補償回路１０の動作を
表わすブｌ：Ｊツク図をＶ示している。この発明の補償
回路は、ＥＥＰＲＯＭのように、補償回路のアナログ部
分を再調整するために、複数の温度範囲に対応するデー
タを蓄積するためのプログラム可能なデータ記憶（蓄積
）デバイスを具えている。１つの実施例においては、各
行（ｒｏｗ）当り２２ビツトを有する３２行のメモリを
具えた１つのＥ　Ｅ　Ｐ　ＲＣ）　Ｍが温度データを記
憶（蓄積）するために用いられている。ＥＥＰＲＯＭの
各行は４℃の温度範囲に対応している。第１図において
、メモリ１２の１つの行はその対応するビット（ｂｉｔ
ｓ）とともに、特別の温度範囲に対して図示されている
。メモリの各行は精密な傾斜、温度バイアス点、極性、
粗い傾斜（ｃ　ｏ　ａ　ｒ　ｓ　ｅｓｃｏｐｅ）及び固
定されたオフセット（ｆｉｘｃｄ　　ｏｆｆｓｅｔ）に
対する情報のヒツトを記憶（蓄積）することができる。

従って、固有の温度補償電圧が４°Ｃ毎の温度範囲に対
して、プログラム可能な傾斜、切片（オフセット）、及
び極性、すべてこれらは、主としてｉｉ！−段（ステー
ジ）の傾斜発生器から生しているが、これを用いること
によって発生されている。

回路１０ば、温度センサ１４及びアナログ　ディジタル
（Ａ／Ｄ）変換器１６を含んでいる。１つの実施例にお
いて２、センサ１４は、１つのアナログダイオード電圧
を表示する３個の直列ダイオードから構成されている。

センサ１４は、回路の公称電圧及び温度傾斜を設定する
ようにティシクル的に電流の調整を行なっている。Ａ／
Ｄ変換器Ｉ６ば、センサＩ４にｔｉ７（Ｒのセンサから
のアナＩコク電圧をディジクル化し、その後、温度に従
って、ＩＥ　Ｅ　Ｐ　ＲＯＭからのデータ（メモリの行
を選択する）をアドレス（番地指定）している。回路１
゜は、また、バイアスデコーダ１８、差動増幅器２０、
プログラム可能な電流′ｔＡ２２及び電流負荷２４を含
んでいる。

簡単に第２図を参照すると、可変電流を発生ずる」二に
おいて、可変電圧を表示するセンサ１４及び固定（ｆｉ
ｘｅｄ）電圧を表示するバイアスデコーダ１８は差動増
幅器２０において、差動入力対として動作するように組
め合わされている。電流［２２は、またプログラム可能
な温度可変電流を発生ずるべく、温度依存入力端子とし
てセンサ１４を用いて、増幅器２０へ供給されている。

第２図において理解されるよう番こ、電流源２２ば一組
のカレントミラーから構成されていても良く、一方、差
動ペアの動作範囲を限定するのに助力するバイアスデコ
ーダ１８はプログラム可能な分圧器であってもよい。増
幅器２０の出力は、温度可変電流であるが、電流負荷２
４へ供給されている。

ここで再び第１図を参照すると、回路１０ばさらに温度
可変電流発生器の出力の極性２６（”ＬＯＧＩＣ”）を
変更させるための手段を含んでいる。極性変更手段２６
は、その入力として、電流負荷２４からの電圧と、メモ
リ１．２（“ＰＯＬＡＲＩＴＹ”）の行からの高（ｈｉ
ｇｈ）或いは低（＃ｏｗ）（’“１”或いはパ０”）入
力を保持している。回路的に構成する極性変更手段２６
は、本質的に、差動増幅器２０の差動出力の極性を変化
させている。回路１０は、また、可変電流（カレンＩ−
）　ミラー２８を具備している。ここでカレントミラー
２８は、回路の利得を設定するための回路を含み、メモ
リ１２の行からの１つの入力°゛粗い傾斜”に加えて極
性変更手段２６　（“ＬＯＧＩＣ″）からの入力を受信
することができる。

回路１０はさらに電流源アレイ　（配列）３０及び、電
流傾斜の固定された（ｆｉｘｅｄ）オフセットを補正す
る上で助けとなる負荷抵抗３２を含んでいる。負荷抵抗
３２は、また、負荷抵抗３２において、１つの出力電圧
を生成するために、可変カレントミラー２８からの人力
を保持している。

回路１０は、ともに温度範囲変動（ｔｒａｎｓｉｔｉｏ
ｎｓ）の期間中のピーク位相変位（ｄｃｖｉａｔｉｏｎ
）を限定しかつ補償回路を分離するフィルタ３４を含ん
でいる。フィルタ３４ば、発振器からの無線周波数（Ｒ
Ｆ）信号を減衰させ、かつ補償回路において変動分（ｔ
ｒａｎｓｉｅｎ］８ ｔｓ）を減少させることができる。そして最後に、回路
１０は負荷抵抗３２において、温度可変電圧によって制
御されるバラクタ３６を含んでおり、発振器の周波数対
温度応答（レスポンス）を補正している。バラクタは回
路内において可変電圧を可変リアクタンスに変更してい
る。

ごこで第２図を参照すると、センサ１４、バイアスデコ
ーダ１８、カレンＩ・ミラー２２及び差動増幅器２０を
含む温度補償差動段（ステージ）が図示されている。カ
レントミラー２２（プロゲラＪ、可能な電／Ｊ！ｉｔ１
．２２　）は補償電圧の傾斜を設定するために働いてい
る。この回路の異なった構成要素として与えられた数値
は例として与えられているにすぎないのであって、回路
の設計の可能性を限定するものでない。例えば、デコー
ダ１８における数値は温度センサに関係しており、ごこ
ては２．２５℃で約１．９５ｖのダイオ−１電圧と一６
ｍＶ／°Ｃの温度勾配を保持している。

第３図は、一連のＴＣ電圧対差動バイアス曲線を図示し
ており、補償電圧の勾配を設定するプロダラム可能な電
流源（カレンｌ−ミラー２２）のそれぞれ異なった値に
対して発生されている。特別の温度範囲（及び水晶）に
対して望ましい傾斜勾配が、第４図において示された必
要な発振器補償曲線に接する直線によって、−２０℃と
一２４℃の間に位置された接する点とともに、表現され
ている。第４図はまた、バイアスされた温度の点も図示
している。

バイアスデコーダ１８は増幅器２０にお４ノる差動ペア
（対）に対するバイアスされた温度の点を設定している
。この実施例においで、バイアスデコーダ１８は、バイ
アス温度点を各温度範囲に対して変化させることによっ
て、全温度範囲に対して、単一・の差動対（ペア）を用
いることを許容するタップ伺けされた抵抗となっている
。タップ抵抗（ｔａｐｐｅｄ　　ｒｅｓｉｓｔｏｒ　　
）は、事実」二、（第４図において図示された）必要な
補償曲線に接する直線を近似するために温度を投影した
補償電圧を調整している。どのようなプログラム可能な
電圧源或いは電流源であっても１回路の適用によっては
、タップ抵抗によって置換されてもさしつかえない。差
動増幅器２０の出力は、０ＵＴ１及び０ｔＪＴ２１こよ
って表示される出力を有する電流負荷２４へ導かれてい
る。電流負荷２４の出力は、その後、第５図において図
示される極性変更手段２６の回路へ導かれている。

第５図に１、極性変更手段２Ｇから構成される温度補償
用傾斜（勾配）極性回路を図示している。

補償電圧勾配の極性は、水晶（結晶）の持つ補償されて
いない特性の勾配に整合するように変化されなければな
らない。典型的には、個々の差動段は各々の勾配の極性
を変更するために用いられるである・し。この回路じＹ
傾斜極性変更に影響を与えるへく　（第２図において記
述されたように）プログラム可能な勾配を持った、単一
の差動ペア（対）を用いている。差動段の出力０１ＪＴ
Ｘ及びＯＵ′丁゛丁合２チャネルカレン１〜ミラーか或
いはＰチャネルカレントミラーのいずれかへ導くことに
よって、極性は反転される。正の勾配が要求される場合
には、入力３８においては高（ｈｉｇｈ）（“１゛）レ
ベルの信号が導かれて、０ＵＴＩの出力がＰチャネルカ
レントミラーへ導かれ、かつＯｔＪＴ２の出力はＮチャ
ネルカレン１−ミラーへ導かれることで、回路を活性化
することになる。負の勾配に対しては、低（Ｉ２ｏｗ）
　　（’“０゛）レベルの信号が入力３８に現われて、
○ＩＪＴ２の出力がＰチャフ、ルーカレンＩ・ミラーへ
導かれ、かつＯＵ　Ｔ”　１の出力ばＮチＡ−不ルカレ
ントミラーへ導かれることで回路を活性化することにな
る。勾配反転（Ｓ１０ｐｅ　　ｒｅｖｅｒｓａｌ）に対
する温度分解能（ｔｅｒｎｐｃｒａｔｕｒｅ　　ｒｃｓ
ｏｆｆｕＬｉｏｎ）は約２℃である。温度補償に対して
ふされしい水晶（結晶）　４；ｌ典型的には、勾配の転
換点の近くにおいて温度に対する非常に低い周波数（或
いは電圧）の勾配を持っていることから、この数値で充
分である。

ここで第６図を参照すると、第１図の可変カレン１−ミ
ラー２８に対する回路図が図示されている。

第６図の回路は差動段に対するカレントミラーを示して
いる。プログラム可能なカレントミラー段（ステーン）
は（○ＵＴ１及びＯＵ　Ｔ　２に対応する）２つの入力
ＩＮＩ及びｌＮ２、Ｐチャネルカレンｌ−ミラー４０、
Ｎチャネルカレントミラー４２、センシテイヒテイ　（
ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）ヒツト４４及び利得（ｇａｉ
ｎ）ビット４６及び４８から構成されている。入力（Ｉ
ｎ）］にお＆Ｊる制御電圧は、４対３の比率で最初に負
荷抵抗に対してミラー電流を設定することでＰチャネル
カレントミラー４０を介して流れる電流を発生させる。

必要な強度の要求された勾配に従って、４対３．４対６
．４対９及び４対１２の割合で、鏡のように反射させる
ように各々の温度スパン（範囲）に対して、この比率は
再プログラムされるである・う。Ｎチャネルカレントミ
ラー４２へ導かれる、入力（ＩＮ）２におりる制御電圧
は、入力（ＩＮ）１におけるのと同様の形式で動作する
。図示された単一の感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）ビ
ット４４ば、温度によって変化しないが、ＩＣの製造プ
ロセスのパラノークムこおりる変動に対する補償回路を
調整するように使用される。利得（ｇａｉｎ）ビット４
６及び４８はメモリ内において蓄積された情報から導か
れた入力である。ごのような情報は、（第１図において
“Ｃｏａｒｓｅｓｐｏｐｅ（粗い傾斜）゛として図示さ
れるように）特定の温度範囲に対してメモリの特定の行
内に蓄積されている。

ここで第７図を参照すると、第３図におりる曲線に比較
された時に、可変カレントミラー段（第６図）におレノ
るカレントミラーをプログラミングすることの効果を示
す温度補償（ＴＣ）電圧対差動バイアスの曲線（第３図
において示される乗算の３倍の乗算値を持つ）が図示さ
れている。４×（１０μＡ）の差動曲線及び１（１０１
（１０（の差動バイアスに対して、±／　−４０ｍ　Ｖ
の補償電圧変化は、一定のく固定された）乗算器の比率
１　（第３図）で観測されている。一方、→−／−１２
５ｍＶは電流掛算器の比率の３　（第７図）に対して観
測されている。

ここで第８図を参照すると、回路図において、温度範囲
の変動の期間中、ピーク位相変位を制限しか・つ補償回
路を分離するための両方のだめのフィルタ３４及び電流
源アレイ３０　（プログラマブルカレントミラー）及び
−負荷抵抗３２から構成される固定（ｆｉｘｅｄ）オフ
セット補正のための機構が図示されている。固定された
（一定の）オフセット補正機構は、差動ペア（対）に対
するプログラマブルバイアスと同様の方法で用いられて
いる。

第９図を参照すると、一定の温度範囲に対して第９図は
第４図の温度補償（ＴＣ）電圧曲線、必要なＴＣ曲線よ
りも低いＴＣ電圧２ライン（最良の差動バイアス）、及
び必要なオフセット補正を示すＴＣ電圧１　（望ましい
バイアス）ラインを図示している。従って、ＴＣ電圧１
は、実質的に、特定の温度範囲（スパン）にわたって、
それが最も良く必要なＴＣ電圧を近似するように接して
いる。差動バイアスは、発生された勾配（ｓｆｆｏｐＣ
）が発振器の周波数対温度勾配を相殺するように差動ペ
ア（対）の動作を定めている。ＴＣ電圧１ラインは実質
的に必要な温度補償電圧曲線に接しているから、発振器
は、また１つの周波数上に存在するであろう。発振器の
周波数誤差（ｅ　ｒ　ｒｏｒ）は、発振器の感度によっ
て別の形に移行された必要な曲線からどれだけ補償電圧
がオフセット変動しているかによって決定されている。

このことは第９図において図示されており、オフセット
補正としてラベル（−１けされている。

補償回路における固定されたオフセット補正機構は、結
果として生ずる（ｒｅｓｕｌｔａｎｔ）周波数ステップ
を減少させるように補償電流とともに小さな電流を加算
することによって、差動バイアス回路の分解能を改善し
ている。この電流の結果は第１０図及び第１１図におい
て示されている。第１０図はオフセット補正電圧対電流
増加分のグラフ上において、プロットされた差動バイア
ス補正を図示している。ここで電流増加分は１ステップ
当り１乃至２．５μＡ／ステツプである。

第１１図Ａは周波数対温度曲線を図示しており、ここで
は、いかなるオフセット補正も存在せず、しかも差動バ
イアス抵抗のステップザイスから結果として生ずるオフ
セットを示している。ＴＣ電圧１の曲線は接線に対して
平行であるが、しかし、第９図において示されるように
必要な補償電圧（補償されていない発振器の）曲線には
接触してはいない。第１１図Ｂはい（つかのオフセット
補正の増加分をプログラミングした後の、補償した結果
を示している。

ここで簡単に第８図に戻って参照すると、フィルタ３４
は、補償回路を電磁干渉から関係なく保つために発振器
の接続からＲＦ倍信号減衰さ−ＵるためのＲＩ？フィル
タとして、またスイッチングの期間中に補償回路におい
て発生される過渡応答信号を減少させかつ１゛Ｃ電圧端
子においてバラクタ３６へ印加された最大変位を制限す
るためのフィルタとしても動作している。回路の高速の
整定（ｓｅｔｔｊ！ｉｎｇ）時間は、スイッチングによ
る全体としての位相シフトが極少となることを保証して
いる。

第１２図は記述された補償回路に対するサンプル温度補
償曲線（周波数対温度）を図示している。

図面から明らかなように、その曲線は、４°Ｃの温度ス
テップを用いて、すべての温度範囲に対して杓子／−０
，２ｐｐｍの周波数に制限されて表現されている。

第１３図は、水晶発振器５２と集積化された温度補償回
路を含み、かつ補償回路温度情味を更新するための機構
を含む温度補償システム５０のブロック図を図示してい
る。発振器の周波数は、順番回路（ｓｅｑｕｅｎｃｅｒ
）５４によって分周され（シフトレジスタにおいて）、
１５秒から３０秒毎に補償を更新するための遅いクロッ
クを供給している。順番回路／反テイリ’−（ａｎｔｉ
ｄｉｔｈｅｒ）回路５４は、補償情報を更新する以前に
、整合するようにいくつかの連続的な表示記録を要求す
ることによって隣接したＡ／Ｄセクメン１−（区分）（
ｓｅｇｍｅｎｔｓ）間の変動分を防止している。順番回
路５４ば、温度センサ１４によって表わされた温度のデ
ィジタル的な学位を供給するようにＡ　／　Ｄ変換器１
６を活性化（起動）している。１つのアドレスデコータ
５６は、メモリ、即ぢ、この場合にはＥＥＰＲＯＭデバ
イス５８から、この温度における補償を行なうために、
正しいパラメータを選択するようにこの情報を利用して
いる。温度補償（ＴＣ）データは図示されているように
１゛Ｃラツチ６０によってラッチされ、かつこの回路は
、次のディジクル温度更新まで１つのアナログＴＣの如
く動作している。順番回路５４は、周期的に補償システ
ムをスタートさせかつ更新することを助りている。プロ
グラマブルな割り算器６２　Ｌｊ：　（或いは同様の装
置）は別の結晶（水晶）へ変更するか或いは発振器のパ
ッケージを変更する必要なしに、顧客の仕様に合致する
ようにシステムの出力周波数を調整するのに用いられて
いる。周波数調整装置６４は、水晶の経時変化に対して
回路を調整するために用いられている。

ここで記述された回路は、水晶発振器の温度補償に限定
されるものではない。この回路は温度可変電圧を発生ず
るための回路として用いられてもよい。このような回路
は、温度センサを有する単−段（ｓｔａｇｅ）の可変電
圧発生器、プロゲラマブル電流源、温度範囲を選択する
ためのプログラマブル電圧割り算器、差動ペア（対）、
及び極性変更回路に結合された可変カレントミラーを具
備するであろう。差動ペア（対）は、電流源、電圧割り
算器及び入力としての温度センサを具備するであろ・う
。この回路は、自動利得制御回路におりると同様の、通
常の周波数対温度特性で４Ｊなく、別の電圧対温度特性
を発生ずるために利用されるであろう。この回路は非常
に多面的である。なぜならば、この回路は、水晶（結晶
）に対する平滑曲線以外の、例えばのこぎり歯成いは放
物線型曲線に対してプログラム可能であるからである。

結局、最終的にこの回路はすでに粗く補償された回路上
においても、例えば回路に対するディジタル的な取り決
めのように動作させることもできる。

従って、この回路を用いることで、新しい組合わせの値
が４℃毎に温度補償を再補正し、かつ新しい電圧曲線を
発生させるように、挿入される。

差動ペア（対）電流（カレント）及びカレントミラーは
温度補償電圧勾配（ｓｃｏｐｅ）を制御している。差動
出力は電圧勾配極性を制御するようにスイッチされ、一
方、差動ペア（対）バイアス及びオフセット電流源は電
圧切片を設定している。

ダイオードは差動対（ペア）を駆動し、同様にＥＴＬＰ
ＲＯＭのメモリ内容を調整して更新している。

従って、そのＭＯ３形式による残少されたザイズ及びコ
ストに対する必要性を満足させる改善された温度補償回
路及びシステムについて図示され記述されてきた。この
温度補償回路は小さなザイズ（ｓｍａρ（！　　５ｉｚ
ｅ）でかつ高い信頼性を求めてすべて集積化されており
、かつ補償回路において必要な構成要素の数を最小化し
ている。−３５°Ｃから９５°Ｃまでの温度範囲内で、
最大−（−／−２０ｐ　ｐ　ｍの周波数変位と２ｐｐｍ
／’Ｃの最大勾配を持つ、他のどんなカット面の結晶と
も同し様に、正負両方の角度のＡＴカットの結晶（水晶
）を補償するための能力を他の利点としては含んでいる
。

結晶（水晶）の不完全性によってスクラップとなること
を制限するために、単一の温度範囲を再ププログラムす
ることの利点もＥＥＰＲＯＭメモリは供給している。こ
の特別の設計のもつ簡単さ及びコンパクトさが温度補償
回路及びシステムにとって新しいものとなっている。

本発明の望ましい実施例として現在考えられるものにつ
いて図示され、記述されてきたが、添付された特許請求
の範囲によって定義されるよ・うな発明の精神及び範囲
から逸脱しない種々の変化及び変更がなされてもさしつ
かえないということは当業技術者にとっては明らかであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、単一行のメモリに対する補償動作を表わす温
度補償回路のブロック図を図示している。 第２図は、温度補償回路のための差動段を図示している
。 第３図は、補償器電圧の傾斜を設定するプログラム可能
な電流源によって形成される曲線を図示している。 第４図は、必要な補償電圧曲線及びその曲線に接する望
ましい傾斜を持った直線のグラフを図示している。 第５図は、プログラム可能な傾斜を持った単一の差動対
（ペア）を用いる傾斜極性回路の回路図を図示している
。 第６図は、プログラム可能なカレン１−ミラー回路を図
示している。 第７図は、回路のカレントミラーをプログラムすること
の効果を表現する曲線を図示している。 第８図は、精密オフセット機構と補償フィルタに対する
回路を図示している。 第９図は、固定されたオフセット機構の図示された補償
電圧対温度曲線の１つの分解組立て図を図示している。 第１０図は、差動バイアス補正のグラフを図示している
。 第１１図Ａ及び第１１図Ｂは、差動バイアス抵抗のステ
ップザイズとそれに従う補正から生ずるオフセラ］・を
図示している。 第１２図は、本発明の教示する所に従う水晶光振器のサ
ンプル温度補償のグラフを図示している。 第１３図は、発振器に集積化された温度補償回路を含む
温度補償システムのブしＪツク図を図示している。 １０・・・温度補償回路（のブロック図）、１２・・・
メモリの１行（２２ビット分）、１４・・・温度センサ
、１６・・・Ａ／ＤｉｔＡ器、１８・・・バイアスデコ
ーダ、２０・・・差動増幅器、２２・・・電流源（プロ
グラマブル）、２４・・・電流負荷、２６・・・極性変
更手段、２８・・・可変カレントミラー、３０・・・電
流源アレイ、３２・・・負荷抵抗、３４・・・フィルタ
、３６・・・バラクタダイオード、５０・・・温度補償
システムのブロック図、′５２・・・発振器、５４・・
・順番回路／反ライザー回路、５６・・・アドレスデコ
ーダ、５８・・・ＥＥＰＲｏＭ、６０・・・ＴＣ（′！
ｊＬ度補償）う゛ンチ、６２・・・プログラマブルな割
り算回路、６４・・・周波数調整装置、４４・・・５Ｅ
ＮＳ感度端子、４０・・・Ｐチャネルカレンｉ・ミラー
、４２・・・Ｎチャネルカレン１−ミ（ＡＬＵ　７０１
　ｙ）Ｔｌ阜つ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）周波数決定水晶を具備した発振器用温度補償回路
   であつて、前記回路は、傾斜を変更するための手段、極
   性を変更させるための手段及び切片を変更する手段を具
   備した可変傾斜発生器、を含むことを特徴とする温度補
   償回路。 （２）前記傾斜発生器がさらに前記回路の利得を設定す
   るための手段を含むことを特徴とする、前記特許請求の
   範囲第１項記載の温度補償回路。 （３）前記回路がさらに前記可変傾斜発生器に結合した
   可変リアクタンスへ可変電圧を変換するための手段を含
   むことを特徴とする、前記特許請求の範囲第１項記載の
   温度補償回路。 （４）前記回路がさらに可変傾斜の固定されたオフセッ
   トを補正するための手段を含むことを特徴とする、前記
   特許請求の範囲第１項記載の温度補償回路。 （５）前記傾斜可変手段、前記極性変更手段、及び前記
   切片変更手段が、温度を検出するための手段、 プログラマブル電流源、 温度範囲を選択することのためのプログラマブル電圧割
   り算器、 入力として前記電流源、前記電圧割り算器、及び前記温
   度検出手段を具備した差動対、 前記差動対へ結合された、極性を変更するための回路、
   及び 前記極性変更回路へ結合された可変カレントミラー、 から構成されたことを特徴とする前記特許請求の範囲第
   １項記載の温度補償回路。 （６）前記回路がさらにデータを蓄積するための手段を
   含むことを特徴とする、前記特許請求の範囲第５項に記
   載の温度補償回路。 （７）前記補償回路が、さらに１つのアナログ・デイジ
   タル変換器と前記回路を起動しかつ更新することのため
   の手段を含むことを特徴とする前記特許請求の範囲第６
   項に記載の温度補償回路。 （８）周波数決定水晶を具備した発振器用温度補償回路
   であつて、前記回路は、 温度を検出するための手段、 複数の温度範囲に対応してデータを蓄積するための手段
   、 前記温度検出手段へ結合されたアナログ−ディジタル変
   換器、 傾斜を可変にする手段、極性を変更するための手段、及
   び切片を変更する手段を具備する可変傾斜発生器、及び 補償回路の温度データを更新する手段、 から構成されていることを特徴とする温度補償回路。 （９）前記回路がさらに可変電圧を前記傾斜発生器に結
   合された可変リアクタンスに変換する手段を含むことを
   特徴とする、前記特許請求の範囲第８項記載の温度補償
   回路。 （１０）前記回路が、さらに、可変傾斜の固定されたオ
   フセットを補正する手段を含むことを特徴とする、前記
   特許請求の範囲第８項記載の温度補償回路。 （１１）周波数決定水晶を具備した発振器の温度補償を
   行なうための１つのシステムであつて、前記システムは
   、 温度検出のための手段 水晶発振器、 前記発振器へ結合され、傾斜を変化させ、極性を変更さ
   せ、及び切片を変更させる手段を含む可変傾斜発生器を
   具備した温度補償回路、複数の温度範囲に対応したデー
   タを蓄積し、前記補償回路に結合されたデータを蓄積手
   段、前記温度検出手段へ結合された１つのアナログ・デ
   ィジタル変換器、及び 補償回路の温度データを更新するための手段から構成さ
   れたことを特徴とするシステム。（１２）前記更新手段
   が１つの順番回路と１つの反ディザー回路を含むことを
   特徴とする前記特許請求の範囲第１１項に記載の発振器
   の温度補償のためのシステム。 （１３）傾斜を可変にする手段、極性を変更させる手段
   、切片を変更させる手段、及び前記回路の動作範囲全体
   にわたつて、前記回路における利得を設定することのた
   めの手段を具備する可変電圧発生器、から構成されるこ
   とを特徴とする、温度可変電圧を発生する回路。 （１４）前記傾斜変更手段、前記極性変更手段、前記切
   片変更手段、及び前記利得設定手段が、温度検出のため
   の手段、プログラマブル電流源、温度範囲を選択するプ
   ログラマブル電圧割り算回路、入力として前記電流源、
   前記電圧割り算回路、及び前記温度検出手段を具備する
   差動ペア、前記差動ペアに結合された極性を変更するた
   めの回路、及び前記極性変更回路に結合された可変カレ
   ントミラー、 から構成されていることを特徴とする前記特許請求の範
   囲第１３項に記載の回路。