JPH04138702A - 温度補償型水晶発振装置 - 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、ファクシミリ装置等の有線通信機器やコード
レス電話等の無線通信機器等に用いられる温度補償型水
晶発振装置に関する。

〔従来の技術〕

温度補正をデジタル的に取り扱う従来の温度補償型水晶
発振装置（特開昭６０−６２７２７号参照）は、水晶振
動子を含む水晶発振回路と、温度センサと、温度補償情
報を記憶するメモリ（ＦＲＯＭ）と、制御回路とを備え
ている。温度補償情報用メモリは、搭載された水晶振動
子の温度特性に対応する温度補償データを記憶している
。

制御回路は、温度センサからの信号と温度補償情報用メ
モリの記憶データとに基づいて水晶発振回路を制御する
。この場合、温度補償情報用メモリには、搭載されてい
る水晶振動子について予め実験的に求められた温度特性
に対応する温度補償データが記憶されているので、制御
回路は、水晶発振回路の発振周波数の温度変化を相殺す
るように水晶発振回路を制御できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来の温度補償型水晶発振装置では、温度補償情報
用メモリには、実際に搭載されている水晶振動子の温度
特性に対応した温度補償データのみが記憶されている。

この温度補償データは、Ａ晶発振装置を製造する段階で
、実験的に水晶振動子の温度特性を調べた結果のデータ
である。こσ場合には、たとえば−３０°Ｃから７０℃
間の７４の温度で周波数変化（Δｆ／ｆ）を測定し、そ
σ補償情報用メモリに記憶させている。

このため、前記従来の温度補償型水晶発振装置では、各
々の水晶発振装置につき、正確な温度拳御が行われてい
る槽内で３０〜４０分の時間をかけながら周波数変化を
測定する必要がある。そして、周波数変化の測定を含め
た温度補償データの設定には、トータルで３〜５時間を
要する。

本発明の目的は、製造段階での温度補償動作の調整を短
時間でかつ簡単に行える温度補償型水晶発振装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕 水晶発振装置に用いられる水晶振動子は、水晶原石の状
態や切り出し時の状態等の種々のパラメーターに基づい
て各々異なった温度特性を示すが、温度変化に伴う発振
周波数の変化はある一様のパターンを示すことが知られ
ている０本発明者は、この温度特性を詳細に検討するこ
とにより、ある温度において同一の周波数変化（Δｆ／
ｆ）を示すものは、その他の温度においてもほぼ同一の
周波数変化を示すことを見出した。

この新しい知見に基づく温度補償型水晶発振装置は、水
晶振動子を含む水晶発振回路と、温度センサと、温度補
償情報記憶手段と、温度センサからの信号と温度補償情
報記憶手段の補償情報とに基づいて水晶発振回路を制御
する制御手段とを備えている。ここでは、前記温度情報
記録手段に、前記水晶振動子の複数の温度特性パターン
に応じた複数の補償情報パターンを予め記憶させてあり
、且つ水晶振動子のある温度における温度特性に基づい
て、前記複数の補償情報パターンの１つのパターンを選
択するように構成している。

〔作用〕

本発明に係る温度補償型水晶発振装置では、温度センサ
が温度を検出する。そして、制御手段が、温度センサか
らの信号と温度補償情報記憶手段の補償情報とに基づい
て水晶発振回路を制御する。

これにより、温度が変化したとしても、その温度変化を
補償するよう水晶発振回路が制御されるので、安定した
発振出力が得られる。

製造段階において温度補償動作の調整を行う際には、あ
る温度における水晶発振回路の発振周波数を検出する。

その検出結果に基づいて、搭載されている水晶振動子の
温度特性パターンが、予め実験的に求められた複数の温
度特性パターンのうちのどれであるかを決定する。その
決定に基づいて、温度補償情報記憶手段に記憶されてい
る補償情報パターンのうち１つのパターンを選択する。

この場合には、温度補償動作の調整の際に温度を変化さ
せて多数の点で発振周波数の変化を測定する必要がない
ので、短時間かつ簡単に温度補償動作の調整が行える。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例としての温度補償型水晶発
振装置を示している。

第１図において、この水晶発振装置は、１６ピンモール
ド型ＩＣチツプｌと、ＩＣチップ１に接続された水晶振
動子２及び温度センサ３とを主として有している。

ＩＣチップ１は、水晶振動子２を振動させるための発振
部４と、発振部４に対する温度補償情報を記憶する記憶
部５と、記憶部５の情報に基づいて演算を行い発振部４
を制御する制御部６とを主として有している。このＩＣ
Ｃチップには、水晶振動子２に接続される。１対の端子
ＸＩ、Ｘ２と、温度センサ３に接続される１対の端子り
、ｉと、可変抵抗からなる感度調整ボリューム７に接続
される１対の端子ｊ、にと、■□用端子と、ＶＣＣ用端
子と、接地用端子Ｇとを有している。さらに、このＩＣ
チップｌは、デイツプスイッチａ、ｂ。

Ｃに接続される端子！！、ｍ、ｎと、温度補償動作の調
整を行う際に使用される端子ｆ、ｏ、ｐと、出力端子Ｑ
とを有している。

ＩＣチップｌ内において、発振部４は、端子Ｘ１、Ｘ２
間に配置されたインバータ１０と、インバータ１０に並
列に配置された抵抗１１とを有している。また、端子Ｘ
２と出力端子Ｑとの間には、増幅用のインバータ１２が
設けられている。インバータ１０の入力側には、抵抗１
３を介して端子ｐが接続されている。インバータ１０の
入出力端には、１対のコンデンサ１４．ｉ’５が接続さ
れている。コンデンサ１４．１５の他端はＤ／Ａコンバ
ータ（後述）の一方の出力端子に接続されている。また
、インバータ１０と抵抗１３との間と端子ｆとの間には
、抵抗１６が配置されている。さらに、コンデンサ１４
と並列にバリキャップ１７が配置されている。バリキャ
ップ１７は、その両端子間に印加される電圧に応して静
電容量が変化する。したがって、発振部４は、バリキャ
ップ１７に印加される電圧が変化すれば、出力端子Ｑに
出力される出力周波数が変化する。換言すれば、バリキ
ャップ１７への印加電圧を変えることによって、出力端
子Ｑからの出力周波数を制御し得る。

記憶部５は、たとえば書き込み可能な続出専用メモリで
あるＦＲＯＭから構成されている。なお、書き込みデー
タの変更が不要の場合には、ＲＯＭであってもよい、こ
の記憶部５内には、第２図に模式的に示すように、８つ
の補償情報パターンＭ１〜Ｍ８が記憶されている。さら
に、それらの補償情報パターンＭ１〜Ｍ８のうシから制
御部６（第１図）が利用可能なパターンを選択し、かつ
その利用可能なパターン内から必要な補償情報を読み出
すための制御回路ＭＣが設けられている。

制御回路ＭＣには、データバス２１を介して制御部６が
接続されており、また端子１．ｍ、ｎを介してデイツプ
スイッチａ、ｂ、ｃが接続されている。デイツプスイッ
チａ、ｂ、ｃの接続状態と補償情報パターンＭ１〜Ｍ８
の選択とは、第３図に示す表のように関係付けられてい
る。なお、デイツプスイッチａ、ｂ、ｃが接続状態とな
れば、端子ｉ！、ｍ、ｎはロー（０）となり、切断状態
では端子１．ｍ、ｎがハイ（１）となる、したがって、
デイツプスイッチａ、ｂ、ｃの接続状態に応じて、制御
部６が利用可能な補償情報パターンが、パターンＭ１〜
Ｍ８から選択されることになる。たとえば、パターンＭ
３を選択するためには、デイツプスインチａ、Ｃを接続
状態に、デイツプスイッチｂを切断状態にする。

各補償情報パターンＭ１〜Ｍ８の例を第４図に示す、第
４図は、温度と出力電４（Ｄ／Ａコンバータ２０からの
出力電圧）との関係を示している。

補償情報パターンＭｌ−Ｍ８の決定に際しては、多数の
水晶振動子２を端子ＸＩ、Ｘ２に接続し、たとえば−３
０℃から８０°Ｃまでの範囲で１０°Ｃ間隔で測定を行
うことによって、種々の補償情報パターンを得る（動作
は後述）、その多数の補償情報パターンを８つのパター
ンＭｌ−Ｍ８に分類し、各パターンＭ１〜Ｍ８における
２°Ｃ間隔のデータを補完法によって得る。こうして得
られたデータが、記憶部５に書き込まれている。記憶部
５がＦＲＯＭで構成されている場合にはＩＣチップ１の
設計後において補償情報パターンＭ１〜Ｍ８の変更が可
能である。一方、補償情報パターンＭ１〜Ｍ８を固定し
てもよい場合には、記憶部５として通常のＲＯＭが使用
され、ＩＣチップｌの設計段階で補償情報パターンＭ１
〜Ｍ８が決定される。

制御複写機本体６は、デイツプスイッチａ、ｂ。

Ｃの設定によって決定された利用可能な補償情報パター
ンをデータバス２１を介して記憶部５から読み込み得る
ようになっている。また、制御部６には、温度演算部２
２の出力信号が入力され得る。

制御部６は、温度演算部２２からの温度データにしたが
って、対応する出力電圧情報を記憶部５内の利用可能な
補償情報パターンから読み込み、Ｄ／Ａコンバータ２０
に出力電圧信号として出力し得る。

温度演算部２２は、その入力部が端子り、ｉを介して温
度センサ３に接続されている。また、温度演算部２２の
演算調整を行うため、感度調整ボリューム７が端子ｊ、
ｋに接続されている。温度演算部２２は、温度センサ３
からの入力電圧（アナログデータ）を、デジタルデータ
として制御部６に出力し得る。

温度センサ３は、水晶振動子２の周囲温度を検出するた
めのセンサであり、温度を電位差として温度演算部２２
に出力する。

制御部６からの出力電圧信号を受けるＤ／Ａコンバータ
２０は、制御部６からのデジタルデータをアナログ化し
、電圧値として発振部４側に出力する。但し、１対の出
力端子のうち一方は発振部４側に直接接続されているが
、他方は端子０に接続されている。１対の端子ｏ、　　
ｐは、後述するように温度補償動作の調整を行う際には
切断状態に、調整完了は接続状態におかれる。

次に、上述の水晶発振装置の製造時における温度補償動
作の調整工程を説明する。

ＩＣチップ１の端子Ｏｒ　Ｐ間を開放状態とし、またＶ
ＣＣＣＣ用端子間放状態として記憶部５が動作しないよ
うに設定する。設定温度を；２５°Ｃとし、このときの
端子０と接地用端子Ｇとの間の電圧が規定の電圧（２，
５Ｖ）になるように調整する。

そして、外部調整用端子ｆに規定の電圧（２，５Ｖ）を
印加することにより、発振部４を発振させ、出力端子Ｑ
からの出力周波数を測定する。

次に、設定温度をたとえば６０℃とし、出力端子Ｑから
の出力周波数を測定する。この６０℃での出力周波数が
２５°Ｃでの基準出力周波数に一致するように、端子ｆ
からの印加電圧を調整する。

２５℃での基準出力周波数に一致したところで、端子ｆ
に印加している電圧値を読み取る。この電圧値に基づい
て、搭載されている水晶振動子２は補償情報パターンＭ
１〜ＭＢ（第４図）のうちどのパターンに一番近いかを
判断する。ここで、６０℃における印加電圧がたとえば
０．５Ｖであったとすると、第４図から明らかなように
、補償情報パターンＭ７が採用される。

次に、制御部６が利用可能な補償情報パターンを選択す
るため、デイツプスイッチａ、ｂ、ｃを調整する。たと
えば、パターンＭ７を選択するためには、デイツプスイ
ッチＣを接続状態に、デイツプスイッチａ、ｂを切断状
態にする。これにより、記憶部５内における利用可能な
補償情報パターンがバタ＝ンＭ７に設定されたことにな
る。

ここでは、基準温度（２５℃）における出力周波数と、
それ以外の温度（たとえば６０℃）における測定のみに
よって、温度補償動作を調整するための測定が完了する
。したがって、この場合には、調整が短時間かつ簡単に
行える。

制御部６により利用可能なパターンの選択が、デイツプ
スイッチａ、ｂ、ｃの接続・切断状態の設定によって行
われた後は、端子ｏ、ｐが接続される。これにより、温
度補償動作の調整が行われた温度補償型水晶発振装置が
完成する。

完成した温度補償型水晶発振装置では、温度センサ３に
よる検出温度（電圧値）が温度演算部２２においてデジ
タル化され、制御部６に出力される。制御部６では、入
力された温度信号に基づいて、記憶部５の補償情報パタ
ーンから対応する出力電圧情報を得る。そして、制御部
６は、出力電圧情報をＤ／Ａコンバータ２０にデジタル
信号として出力する。信号を受けたＤ／Ａコンバータ２
０では、その信号を電圧値（アナログ値）として発振部
４側に出力する０発振部４では、バリキャップ１７間に
印加される電圧がそれによって調整され、バリキャップ
１７の静電容量が決定される。

このようにして、制御部６により発振部４の発振周波数
の制御が行われる。

以上のように、この実施例では、記憶部５に８通りの補
償情報パターンＭ１〜Ｍ８が記憶されており、デイツプ
スイッチａ、ｂ、ｃの接続状態の設定によって、制御部
６により利用可能な補償情報パターンを選択するように
なっている。また、この実施例では、１６ピンのＩＣチ
ップｌ中に発振部及び温度補償制御部が一体的に集約さ
れた形となる。このため、従来の温度補償型水晶発振装
置に比べて、部品点数が減少し、小型の温度補償型水晶
発振装置が実現される。

〔他の実施例〕

（ａ）ＩＣチップｌとして、１６ピンモールド型ＩＣチ
ツプを用いるのではなく、ペアチップをワイヤボンディ
ングすることによって構成すれば、段と小型化を図り得
る。

（ロ）補償情報パターンの数は８つに限定されない。

高精度が要求される場合には、９つ以上でもよい、。

低精度で充分な場合には、７つ以上でもよい。

〔発明の効果〕

本発明に係る温度補償型水晶発振装置は、複数の補償情
報パターンを記憶している記憶手段を備えており、その
補償情報パターンから１つのパターンを選択するよう構
成されている。この結果、本発明によれば、水晶振動子
のある温度における温度特性をもとに最適な補償パター
ンを選択できるので、温度補償動作の調整を短時間かつ
簡単に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略ブロック図、第２図は
その記憶部の概念図、第３図はデイツプスイッチの設定
状態と補償情報パターンの選択状態との関係を示す一覧
図、第４図は温度と印加電圧との関係を示すグラフであ
る。 ２・・・水晶振動子、３・・・温度センサ、４・・・発
振部、５・・・記憶部、６・・・制御部、Ｍ１〜Ｍ８・
・・補償情報パターン、ａ、ｂ、ｃ・・・デイツプスイ
ッチ。 第２図 第３１！Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水晶振動子を含む水晶発振回路と、温度センサと
   、温度補償情報記憶手段と、前記温度センサからの信号
   と前記温度補償情報記憶手段の補償情報とに基づいて前
   記水晶発振回路を制御する制御手段とを備えた温度補償
   型水晶発振装置において、前記温度情報記録手段に、前
   記水晶振動子の複数の温度特性パターンに応じた複数の
   補償情報パターンを予め記憶させてあり、且つ水晶振動
   子のある温度における温度特性に基づいて、前記複数の
   補償情報パターンの１つのパターンを選択するように構
   成した温度補償型水晶発振装置。