JPH025605A - 温度補償型発振器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば発振回路に適用し、温度変化に対して精
度の高い発振周波数を得る発振回路に関するものである
。

〔従来の技術〕

発振回路を設ける場合その形式には種々のものがあるが
、安定な高い精度が要求される用途では水晶撮動子を使
った発振回路（以下水晶発撮回路と記′ｊ）が広（用い
られている。この水晶発振回路は水晶振動子の固有撮動
数により発振周波数が決まるので発振回路の種々な因子
の影響を受は難いため、他の発振器に比較して周波数精
度が高くかつ安定な発振特性を得ることが出来る。従っ
て特に通信装置等の発振回路には広（用いられている。

しかしながら水晶振動子の固有振動数は温度により変化
するため、発振器が周囲温度の変化の影響を受ける場合
には３０から５０ｐｐ１程度の発振周波数の変動が生じ
る。この発振周波数の変動を除去するためには温度補償
を行なうことが必要になる。

温度補償の動作原理を説明するために第４図に従来の温
度補償型の発振器の概略構成図を示す。

図において、定電流源４０１はサーミスタ４０２に接続
されていてこれに一定電流を供給し、サーミスタ４０２
の抵抗値の変化をその両端の電圧値の変化に変換するた
めのものである。サーミスタ４０２は一種の抵抗体であ
るが温度によりその抵抗値がある一定の規則に従って変
化する。従って前記の説明の様に定電流源４０１とサー
ミスタ４０２の構成により、温度変化を電圧変化として
取り出すことが出来る。

この取り出された電圧変化は、アナログ／デジタルコン
バータ（以下Ａ／Ｄコンバータト記ス）４０３へ入力さ
れてデジタル出力に変換すして、不揮発性メモリ４０５
のアドレスバス４０４に出力されるので不揮発性メモリ
４０５はＡ／Ｄコンバータ４０６のデジタル出力を受け
てアドレッシングされ、そのアドレスに格納されている
データを不揮発性メモリ４０５のデータバス４０６に出
力する。データバス４０６はデジタル／アナログコンバ
ータ（以下Ｄ／Ａコンバータと記す）４０７のデジタル
入力に接続されているので、Ｄ／Ａコンバータ４０７は
データバス４０６に出力された不揮発性メモリ４０５の
デジタル出力を受けてアナログ電圧を出力する。Ｄ／Ａ
コンバータ４０７のアナログ出力端子はバリキャップダ
イオード４０９に接続されているのでＤ／Ａコンバータ
４０７のアナログ出力電圧はバリキャップダイオード４
０９に印加され、バリキャップダイオード４０９のコン
デンサ容量を変化させる。

一方水晶発振器４１４は水晶振動子４１２、インバータ
４１１、帰還抵抗４１０とコンデンサ４０８及び４１３
とバリキャップダイオード４０９から構成されている。

更にコンデンサ４０８とバリキャップダイオード４０９
は互いに直列に接続されていて、コンデンサ４１３と共
に各々発振コンデンサを構成している。水晶発振器４１
４は発振コンデンサの容量変化によりその発振周波数が
変化するから、バリギャップダイオード４０９の容量変
化により水晶発振器４１４の発振周波数を変化させるこ
とが出来る。

従って前記温度補償型発振器において不揮発性メモリ４
０５に適当なデータ内容を書き込んでおけばサーミスタ
４０２によって検出された温度情報により水晶発振器４
１４の発振周波数の温度による変化分を補正することが
できるので温度による影響を受けないで常に一定の発振
周波数を得ることが出来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら温度検出装置としてサーミスタ４０２、そ
して温度情報のデジタル出力を得るための装置としてＡ
／Ｄコンバータ４０６、デジタル入力をアナログ電圧に
変換する装置としてＤ／Ａコンバータ４０７、水晶発振
器４１４の発振コンデンサの容量を調節する装置として
バリキャップダイオード４０９等が必要になり、更にこ
れに加えてサーミスタ４０２に定電流を供給するための
定電流源４０１が必要である。このため従来の温度補償
型発振器は非常に複雑で、その結果歩留りも低下し、占
有する面積２体積も太き（必然的に価格も上昇するとい
う欠点があった。

本発明の目的はかかる欠点を除去し、サーミスタ等の温
度検出装置、デジタル出力を得るためのＡ／Ｄコンバー
タ、アナログ電圧を得るためのＤ／Ａコンバータ、発振
周波数を調整するためのバリキャップダイオードが共に
不要で、温度検出回路とスイッチトキャパシタ回路によ
り発振回路の発振周波数を検出した温度情報に基づき調
整し。

従来よりもはるかに簡単で構成で広い温度範囲において
高い発振周波数精度を達成することの出来る温度補償型
発振器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明の温度補償型発振器
は、発振器と該発振器の発振周波数の計数を行うための
計数回路から構成されている発振計数回路を２組備え、
第１の発振計数回路と第２の発振計数回路の各々の発桓
器の発振周波数は共に温度依存性を有し、且つ、該２つ
の発振器の温度特性が異なる様に構成されていて、上記
第１の発振計数回路からのトリガー出力で上記第２の発
振計数回路の計数動作を制御することによりデジタル出
力を得ることを特徴とする温度検出回路と、前記温度検
出回路からのデジタル出力を受けるメモリと、該メモリ
のデータ出力を受けるコンデンサとスイッチとの直列接
続を複数個並列に接続したスイッチトキャパシタ回路と
、前記スイッチトキャパシタ回路のコンデンサにより発
振周波数調整が可能な発振回路から構成するものである
。

又、上記の温度補償型発振器は、第１の発振器に代えて
、スイッチトキャパシタ回路を含む発振回路の発振出力
を直接もしくは分周して第１の計数回路に帰還入力させ
る構成としてもよい。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図に温度補償型発振器の構成図を示す。第１図に於
て発振器１０１と発振器１０２の各々の発振周波数は各
々異なる温度依存性を有している。

これらの発振器としては、例えばリング発振器を用いる
ことができる。発振計数回路１０４と発振計数回路１０
５は直列に接続したＭ個及びＮ個のフリップフロップ回
路により各々構成されている。

発振計数回路１０４は発振器１０１からの発振パルスを
計数出来る様に発振器１０１に接続されている。発振器
１０２は計数回路１０４を構成する最終段の１段前のフ
リップフロップ即ち第Ｍ−１段目の出力により制御され
るゲート制御回路１０３を通して計数回路１０５に接続
されていて発振器１０２からの発振パルスの計数を行な
う。又計数回路１０５は計数回路１０４を構成する最終
段のフリップフロップ即ちＭ段目フリップフロップの出
力によりリセットされる様になっている。

従って計数回路１０４が発振器１０１から２（１−７）
個のパルスを計数している間に計数回路１０５が発振器
１０２から計数をしたパルスの数は計数回路１０５を構
成するＮ個のフリップフロップ回路の出力としてデジタ
ル出力される。発振器１０１及び１０２の発振周波数の
温度依存性が互いに異なっているから上記の計数回路１
０５によって計数されたパルスの数も温度依存性を持つ
。

即ち計数回路１０５のデジタル出力値は温度に対応して
変化する。

計数回路１０５に接続されているゲート制御回路１０６
が計数回路１０４を構成する第Ｍ−１段目のフリップフ
ロップ回路の出力により閉じた直後に、パルス発生回路
１０８が、計数回路１０４を構成するフリップフロップ
回路の中の２段目。

Ｍ−１段目およびＭ段目の３つのフリップフロップ回路
からの出力により１個のパルスを発生し、このパルスに
よりデータラッチ回路１０６が、計数回路１０５を構成
している直列に接続されたＮ個のフリップフロップ回路
からの出力信号を読み込みこれを保持する。すなわち図
中１６０の部分が温度検出回路を構成している。

データラッチ回路１０６の出力は不揮発性メモリ１０９
のアドレスバス１０７に接続されていて、不揮発性メモ
リ１０９はデータラッチ回路１０６で保持されているデ
ータによりアドレッシングされて該アドレスのデータを
データバス１１７に出力する。データバス１１７はスイ
ッチトキャパシタ回路の半導体素子で構成されたスイッ
チ１１９．１２１．１２３，１２５．１２７に接続され
ていてデータバス１１７からの論理信号により開閉する
。スイッチトキャパシタのコンデンサ１１８゜１２０．
１２２，１２４，１２６の各々はスイッチ１１９，１２
１．１２６．１２５．１２７を介して水晶発振器１１４
の一方の発振コンデンサ１１６に各々並列に接続されて
いる。尚、１１１は帰還抵抗、１１２はインバータ、１
１６は水晶振動子である。

ここで上記の各スイッチを開閉するデータバス１１７の
信号線のビット重みに準じて接続されているコンデンサ
の容量が約２倍づつ変わる様にしておけば、発振コンデ
ンサ１１６に並列に接続されるコンデンサ容量は幅広く
変化させることが出来る。水晶発振器１１４は発振コン
デンサの容量変化によりその発振周波数が変化するから
、前述の様にスイッチ１１９，１２１，１２３，１２５
゜１２７の開閉により発振コンデンサ１１６に並列に接
続されるスイッチトキャパシタのコンデンサ１１８．１
２０，１２２．１２４，１２６を選べば水晶発振器１１
４の発振周波数を変化させることが出来る。

従って発振器１０１．１０２と計数回路１０４゜１０５
とパルス発生回路１０８とゲート制御回路１０３とデー
タラッチ回路１０６による温度情報のデジタル値によっ
て不揮発性メモリ１０９をアドレッシングした時に該ア
ドレスのデータにより選択されるスイッチトキャパシタ
のコンデンサがその温度における水晶発振器１１４の発
振周波数の変化量を打ち消す様に不揮発性メモリ１０９
のデータを書き込んでおけば水晶発振器１１４０発娠周
波数は温度の影響を受けることな（一定となる。本実施
例においては、計数およびデータのラッチは計数回路１
０４の１周期に１回行われる。

第２図は本発明による温度補償の効果を示すためのグラ
フで縦軸が発振周波数の変動を、横軸が温度を各々表わ
している。曲線２０１は本発明による温度補償後の発振
周波数変動と温度の関係を表わし、曲線２０２は温度補
償をする前の発振周波数変動と温度の関係を表わしてい
る。

第１の発振計数回路と第２の発振計数回路の温度特性が
異なっていれば本発明は所期の効果を現わすが、第１の
発振計数回路は計数時間を定めるためのものであるから
、温度によって発振周波数が変化しない方が第２の発振
計数回路の計数時間が一定となり好都合である。これは
温度補償型発振器の発振出力を直接もしくは分局したも
のを第１の発振計数回路の発振器として用いれば、容易
に実現することができる。ただし温度補償型発振器とい
えどもわずかな温度変化は存在するから、その変化量に
比べて第２の発振計数回路の温度変化がはるかに大きい
ことが前提である。

その一実施例を第３図に示す。第３図において。

第１図と同一要素には、同一番号を付し、説明な省略す
る。ここでは、水晶振動子１１３を含む温度補償された
発振回路の発振出力を分周回路３２８で分周し、その出
力を第１の計数回路１０４に帰還し入力している。

尚実施例に於て水晶発振器の代わりにその他の発振器、
例えばリング発振器、ＣＲ発発器器を用いても同様な効
果が得られるのは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に依ればサーミスタ等の温度検出装
置、該サーミスタの抵抗変化を電圧変化に変えるための
定電流源、デジタル出力を得るためのＡ／Ｄコンバータ
、アナログ電圧を得るためのＤ／Ａコンバータ、発振周
波数を調整するためのバリキャップダイオードを必要と
せず、従来のものに比べて構成が簡単で占有する体積も
大幅に小さ（出来るので多（の分野へ応用することが可
能であり、特に携帯用の移動無線装置の様な小型である
ことを要求される装置へ応用した場合その効果は極めて
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は本発明の温度補償型発振器の構成
図、第２図は本発明による温度に対する発振周波数の精
度向上の効果を示すグラフ、第４図は従来の温度補償型
発振器の概略構成図である。 １０１．１０２・・・・・・発振器、 １０４．１０５・・・・・・計数回路、１０６・・・・
・・データラッチ回路、１０９．４０５・・・・・・不
揮発性メモリ。 １１１．４１０・・・・・・帰還抵抗、１１２．４１１
・・・・・・インバータ、１１３．４１２・・・・・・
水晶振動子、１１８．１２０，１２２，１２４，１２６
・・・・・・コンデンサ １１９．１２１．１２３，１２５，１２７・・・・・・
スイッチ。 １３０・・・・・・温度検出回路。 ６２８・・・・・・分周回路、 ４０１・・・・・・定電流源。 ４０２・・・・・・サーミスタ。 ４０６・・・・・・Ａ／Ｄコンバータ、７・・・・・・
Ｄ／Ａコンバータ、 ９・・・・・・バリキャップダイオー ド。 Δｆ／１ （ｐｐｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発振器と該発振器の発振周波数の計数を行なう計
   数回路からなる発振計数回路を２組備え、第１の発振器
   と第２の発振器は発振周波数の温度特性が相異なるよう
   構成され、第１の発振計数回路の出力により第２の発振
   計数回路の計数動作を制御して温度に対応したデジタル
   出力を発生する温度検出回路と、該デジタル出力による
   アドレッシングに応じたデータを出力するメモリと、該
   出力データを受けて開閉するスイッチとコンデンサとの
   直列接続を複数個並列に接続したスイッチトキャパシタ
   回路を含む発振回路とで構成され、前記スイッチ群の開
   閉の組合せで前記スイッチトキャパシタ回路の容量を制
   御することにより前記発振回路の発振周波数を調整する
   ことを特徴とする温度補償型発振器。
2. （２）請求項１記載の温度補償型発振器において、第１
   の発振器に代えて、スイッチトキャパシタ回路を含む発
   振回路の発振出力を直接もしくは分周して第１の計数回
   路に帰還入力させる構成の温度補償型発振器。