JPH04503447A - 記憶された計算値使用の発振器温度補償回路 - 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】 昏　れた計　値イ　の　・河　手　口路又ｙ廊と１１ 本発明は、一般には電圧制御された発振器に関し、詳細には温度が変化する環境 における発振器の動作制御に関する。

見■優！員 電圧１ｉＩＪ１１Ｉｌされた水晶発振器は、一般に非常に正確である。従って、 水晶発振器は、正確なりロック信号などを発生する電子回路に使用されている。

しかし、水晶発振器の出力信号の周波数は、周囲温度の変化により変動し、これ らの変化は、発振器が使用されている回路の動作に影響を与える。従って、発振 器の周囲温度、または発振器周波数の温度による変動を制御することが望ましい 。

発振器の周囲温度は、発振器を炉内に口開することによるｗｉ御することが出来 る。炉を使用することによる問題の１つは、炉を動作するためには、比較的に大 きい電力を必要とすることである。

従って、電力を内部電池に依存している細胞状のハンドベルト形電話の回路要素 などの電池を電源とした回路に、炉を使用することは、実際的でない。

発振器の周囲温度制御が実際的でないとするならば、発振器の出力信号の周波数 は、これを補償することによって維持することが出来る。すなわち、温度による 周波数変動を補正するように発振器を制御する電圧を変えることである。補償電 圧または信号は、温度による出力信号の変動を正確に補正するために、発振器出 力を変えなければならない、さもなければ、補償された発振器の出力信号の周波 数は、正確でない。

温度による周波数変動は、温度変化に一次的に比例しない、従って、正確な補償 は困難である。１つの補償法では、個々の温度に対応する補償信号の値より成る 参照用テーブルが採用されている８発振器の信号周波数は、周囲温度の変化によ り変るので、その温度に関連した補償信号値を参照用テーブルから索引して、記 憶された値に対応する信号を、電圧制御信号として発振器へ送ることにより、補 償が行われる。

いろいろな温度で発振器を動作させ、発振器の出力信号を所望の周波数へ復帰さ せる制ｍ信号値を決定することにより、参照用テーブルが作成される。参照用テ ーブルの大きさによって、補償の正確さが決まる０発振器が広い温度範囲で動作 するか、あるいは、周波数変動の許容度が厳しい場合、比較的大きい参照用テー ブルが必要である。参照用テーブルの大きさに関係な（、周囲温度が、補償値が 記憶されている濃度で正確でない場合、誤差が発生する。

恐らく、周囲温度に最も近い温度の記憶値が補償信号値として使用される。しか し、温度と周波数と間の非線形関係により、この補償値の使用に伴う誤差は、あ る温度に関して比較的大きい。

従って、動作範囲内のすべての温度に対応する補償信号値を決定し、同時に扱い 易い大きさの参照用テーブルを使用することが望ましい。

補償信号値を参照用テーブルから索引することに代る方法は、論理関数生成プロ グラムを使用して信号値を生成することである。

理想的には、関数生成プログラムは、温度と周波数との関係、すなわち、温度− 周波数変換曲線を数学的に表す関数によりプログラム化される。補償信号値は、 論理関数生成プログラムに信号、例えば、温度により単調に変化するサーミスタ の信号を適用することにより、種々の温度について計算される０次に、生成プロ グラムは、温度信号値を生成プログラム関数へ代入することによって、関連の補 償信号値を生成する。

関数プログラムを作成するために、温度−周波数変換曲線の全体を表す関数がめ られなければならない、大抵の水晶発振器の場合のように、変換曲線が不規則な 場合、単一の関数では、曲線を正確に記述することは不十分である。従って、変 換曲線のある部分、すなわち温度範囲内のある温度に関して関数生成プログラム により計算された補償信号値は、正確でない。

水晶発振器は、水晶の経時変化により、周波数の変化も受ける。

水晶が経時変化すると、温度−周波数変換曲線の全体が、上方か下方へ移動する 。一般に、経時変化の影響を補償するために、可変抵抗体が回路に組み込まれて いる。可変抵抗体は、手動で調節されて、曲線の移動が補われるように出力信号 の周波数を変える。

この補償方法を使用するには、発振器の回路要素は、物理的に接近出来なければ ならない、−その上、可変抵抗体は、集積回路の一部でなく、分離した部品でな ければならない、この制約は回路設計に複雑さを加え、完全に集積された回路の コスト以上に製造コストを上昇する０以上の点から、集積回路技術により水晶の 経時変化を補償することが望ましい。

光里■！豹 電圧制御発振器は、周囲温度に対応する発振器の温度−周波数変換曲線の部分を 表す関数を公式化する補償信号値の計算器より成っている。補償信号値は、この 関数を使用して計算される。

−ｍに、二次ティラー級数の関数は、周波数一温度変換曲線を表す、しかし、温 度と周波数とが非線形関係にあるので、ティラー級数の係数は、曲線に沿って変 る。従って、周囲温度に対応する曲線部分の係数は、最初に計算され、補償信号 値は、適切なテ簡単に言えば、発振器の温度−周波数変換曲線は、ｎ個の線分に 分割される。各線分について、補正値Ｘｎが参照用テーブルに格納される。補正 値Ｘｎ’は、所望の周波数と線分の始点における周波数との差を補償する信号値 のデジタル表示に等しい、補償信号値が必要とされる場合、補償信号値の計算器 は、参照用テーブルから、線分に−１、Ｋ、に＋１に対応するＸｎ値を索引する 。

ここで、線分には周囲温度を含む線分である。

次に、それぞれ記号づけされた索引値Ｘニー１、Ｘｌｌ、Ｘ□１を使用して、次 の二次ティラー級数方程式の係数を計算する。

−次と二次の係数であり、−ΔＴは周囲温度とに番目の線分の始点における温度 との差である。

八Ｔに対応するＸＫをゼロに、ΔＴＫ−１に対応するＸｌ−１を−１に、ΔＴ　 Ｋ　（１１に対応するＸにや、を１にすると、次の３つの方程式が成立する。

計算器は、これらの方程式をに番目の線分に対応する一次係数と二次係数につい て同時に解く、すなわち、Ｘ　’　ｎ　”Ｘｉ−＋　２．Ｘｒ　＋Ｘ＋ｃ−＋以 上の解から、式（１）は次式のようになる。

次に計算器は、実際の△ＴＭＩｒＫ番百の線分を特性づけているこの方程式に代 入して、補償信号値Ｘ　（Ｔ）を計算する。

発振器の出力信号の周波数も、水晶が経時変化すると、変る。

周波数の変化は、温度と関係がないので、変換曲線は、全体的に上下に移動する 。このずれを補償するために、この周波数のずれを補正するために必要な信号値 の変化に等しい経時補正値ＸＡは、次に、式（２）は、次の式になる。

経時補正（！　Ｘ　ａは、温度比例の補正値と一緒に参照用テーブルに格納され る。

皿皿二旦皇星脱里 本発明の上記及びそのほかの利点は、付属図面に関連して、次の説明を参照する ことにより、一層よく理解される。

第２図は、本発明による電圧制御発振器の構成図である。

第３図は、第２図に示された補償信号値計算器の詳細な構成図である。

第４図は、第２図に示された蒐術論理ユニットの構成図である。

亘亘星凰里 水晶発振器の出力信号の周波数は、周囲温度の変化と共に変動する。第１図は、 温度−周波数変換曲線図であり、発振器出力信号の周波数を周囲温度の関数とし て示している。温度に起因する周波数の変動を補償するために、周波数変化を補 正する補償信号が使用されて、発振器出力信号を制御する。個々の周囲温度に対 応する補償信号の値は、周囲温度に対応する変換曲線の点を所望の出力信号周波 数と比較して決定される。補償信号値は、逆の、すなわち負の周波数差である。

回路要素の目的は、周囲温度を含めた変換曲線部を特性づけることにより、発振 器の出力信号を正確に補償する補償信号値を計つの値だけを格納している。格納 された値は、各線分内の１つの温度に対応する補償値である。好適実施例におい て、格納された値は、各線分の始点における温度に対応する。

補償値が、変換曲線の線分Ｋに定められた所与の周囲温度について必要とされる と、変換曲線の線分に−１、Ｋ、に＋１の格納された値より成る放物曲線を表す 関数が公式化される。この補償信号値は、周囲温度における関数の値に等しい。

開存の関数の係数を計算するために、変換曲線は“ｎ”個の線分に分割される。

好適実施例においては、ｎは６４である。線分は、同じ大きさである必要はなく 、実際に、好適実施例では、急勾配の曲線部分に対応する線分は、それ程急勾配 でない曲線部分に対応する線分よりも小さい。

線分は“ｑ”個の小線分に分割される。好適実施例では、ｑは１６に等しい０周 囲温度は、変換曲線の線分とそれに関連した小おける温度との差を測定するため に、小線分の値は使用される。

ΔＴで表されたこの差は、補償信号値を計算するために、適切なティラー級数関 数へ代入される。

各線分について、補正値Ｘｎが決定される。この補正値は、所望の周波数と、変 換曲線１の線分の始点における周波数との差を補償する信号値に等しい０次に、 補正値は参照用テーブルに格納される。

補償信号値が、線分Ｋに設定された周囲温度Ｔ、に関して必要とされる場合、線 分に−１，に、に＋１に関連した補正値Ｘ、−８、Ｘｇ　ｓ　Ｘ就＊＋は、それ ぞれ、参照用テーブル索引される。これらの値を使用して、計算器の回路要素は 、値が表す点を通過する放物線を計算する。

さらに、これらの値は、３つのティラー級数関数へ代入される。

Ｋ番目の線分のΔＴをゼロに等しくし、ΔＴＸ−１とΔＴＫ＋＋　とに関して、 Ｋ番目線分の始点から前記線分の始点までの距離に等しい値を代入すると、３個 の未知数より成る３つの方程式が成り立つ０例えば、ＸＫ−１がΔＴ、、、−− １に相当し、Ｘ　ＩＦ　４１がΔＴ−＋１に相当するならば、方程式は次のよう になる。

これらの方程式を係数について同時に解くと、Ｘ　’　ｎ　＝　ＸＫ４１−２　 Ｘｉ　＋　Ｘｌ−１これらの係数を、Ｋ番目線分に対応する二次ティラー級数関 数に代入すると、次の方程式が成立する。

補償信号値は、ΔＴの実際の値を式（２）へ代入して計算される０次に発振器出 力信号は、計算された値に対応する補償信号をｍ御電圧として発振器へ印加する ことにより、補償される。

発振器の水晶が経時変化すると、その出力信号の周波数は、高くなるか、または 低くなる。この周波数のずれは、周囲温度と関係ない、従って、実際には、周波 数のずれによって、温度−周波数変換曲線は、全体的に、ある程度上方または下 向へ移動する。

補償信号計算器は頻繁に再較正されて、ずれの程度と、ずれを補正するに必要な 電圧、すなわち、経時補正値とを決定する０次に、経時補正値は、ティラー級数 関数に取り入れられると、式（２）％式％ ここで、Ｘ＾は経時補正値である。

第２図は、補償信号値計算器の回路１０を示す、温度センサ１２は、周囲温度に 関連した電圧を発生し、Ａ／Ｄ　（アナログ−デジタル）コンバーター１４へ送 る。Ａ／Ｄコンバーター１４は、電圧を１０ビットデジタル記号、すなわち温度 ワードに変換する。

温度ワードの６つの最上位ビットは、周囲温度に対応する変換曲線の線分を指定 する。温度ワードの４つの最下位ビットは、温度を含む小線分を指定する。従っ て、温度ワードの６つの最上位ビットは線分Ｋを指定し、４つの最下位ビットは ΔＴを指定する。

Ａ／Ｄコンバータ１４は、１０ビット温度ワードをアドレス・デコーダ１６とＡ ＬＵ（Ｘ術論理演算装Ｎ）２２のどちらへも送る。６つの最上位ビットを使用し て、アドレス・デコーダ１６は、メモリ１８内の周囲温度社関連した位置をアク セスするアドレスを公式化する。メモリ１８は、補正値参照用テーブルを格納し ている。アドレス・デコーダ１６により送られたアドレスは、変換曲線の線分に 、に−１、Ｋ＋１の補正値を格納している位置を７３つの線分Ｘヨー１、Ｘよ、 Ｘえ、、の補正値は、参照用テーブルから索引して、ＡＬＵ２２へ送られる０次 に、ＡＬＵ２２は、変換曲線のに番目の線分を表すティラー級数関数の係数を、 上記第１図に関連して説明したように計算する１次に、ＡＬＵ２２は、Ａ／Ｄコ ンバーター１４から受信した△Ｔ値、すなわち、温度ワードの４つの最下位ピン トを、ティラー級数関数へ代入することにより補償信号価を計算する９次に、Ｄ ／Ａ　（デジタル−アナログ）コンバーター２４は、１０ピントデジタル記号で ある補償信号値をアナログ信号へ変換する。このアナログ信号は、電圧制御され た発ｉ器２６へ加えられた制御電圧であって、発振器２６は安定した周波数出力 信号を線路２６Ａに生成する。

外部源、例えばＣＰＵ’（図示せず）からの回路制御信号及びクロック情報が、 直列インタフェース２０を経て回路へ送られる。

ＣＰＵは、回路が動作する４つのモード、すなわち、較正、プログラム、正規動 作、または試験を命令する。直列インタフェース２０は、２つのＭＯＤＥ線を使 用して、動作モードを残りの回路要素へ伝達する。４つの各モードにおける回路 １０の動作は、第３図に関して一層詳細に後述するであろう。

メモリ１８を除いて、補償信号値計算器の回路１０は、単一集積回路チップの上 に組付けられるように設計されている。直列インタフェース２０によって、外部 回路要素はクロックとデータの線路を経て回路へアクセスすることが出来る０回 路が正規モードで動作している場合、すなわち、周囲温度の読みにもとずいた補 償信号値を計算する場合、回路は、ＣＰＵにより送られたシステム・クロック情 報にもとすいて、内部で制御される。

第３図に間して、状態制御装置２６とシーケンサ状態機械２８は、回路が正規動 作モードにあるとき、回路の動作を制御する。

好適実施例では、状態制御装置２６は８ビツトカウンタであり、シーケンス状Ｌ ｉ機械２８はＲＯＭ　（読出し専用メモリ）である。

装置の時計により刻時されたカウンタは、ＳＳＭ　（シーケンサ状ＢＷＡ械）２ ８が進行する状態を数えて、各カウントによりＲＯＭをアドレスする。ＲＯＭ２ Ｂは、変化するカウントに応答して、各種の制御信号を、ＳＳＭ制御線路２８Ａ 上の回路ｌＯの残りの部分に送る。

回路１０が補償信号値を計算している時は、回路１０は正規動作モードにある。

従って、直列インタフェース２０はモード線路を適切な値に設定し、アドレスデ コーダ１６を動作状態にするチップ選択信号をＣＰＵから送る。計算器回路１ｏ は、ＣＰＵよりば、周囲温度が比較的まれに変化している間、遅延クロンク信号 を線路１３Ａへ送ることにより遅くするために使用される。遅延クロック信号は 、クロンク制御装置１３を動作状態にし、制御袋？ｆ１３は、実際に、主クロ７ り信号をある所定の値で割る。クロフクを遅延することにより、回路１ｏは小電 力で計算を行うこと力咄来る。従って、これは電池をｔ′ａとする動作には非常 に適している。

Ａ／Ｄコンバーター１４は、シーケンス状８＠械２８により動作状態になって駆 動し、温度センサー１２の温度の読みを対応する１０ビット温度ワード）変換す る。温度ワードはマルチプレクサ−１５へ送られ、マルチプレクサ−１５は、正 規状態で、６つの最上位ビットをアドレスデコーダ１６へ、また４つの最下位ビ ットをＡＬＵ２２へ送る。

温度ワードの６つの最上位ビットを使用して、アドレスデコーダ１６は、変換曲 線のに番目の線分に対応するメモリ・アドレスを公式化する０次に、シーケンス 状Ｂ＠械２８は、制御信号をＳＳＭ制御線路２８Ａの１つであるＲＥＬ　ＡＤＤ Ｒ線路上のアドレスデコーダ１６へ送り、変換曲線のに÷１番目とに一１番目の 線分に対応するアドレスを公式化するように命令する。

次に、アドレスデコーダ１６は、そのアドレスをメモリデータ線路上のメモリＩ ８へ送る。また、デコーダ１Ｇは、チップ選択ｖＡ路とメモリクロック線路に、 それぞれ、チップ選択とメモリ読出しの命令を送る。これに応答し、メモリ１８ は、格納されだ補正価ｘ、、Ｘ□（、Ｘｔ−ｒを索引して、それらをバッファ２ １へ送る。

好適実施例において、バッファ２１は４個の１０ビツトレジスタを育しており、 第１図に間して上述したように、索引した変換曲線の補正値の格納に３個、経時 補正値の格納に第４の１個である。経時補正値ＸＡは、メモリ１８内に、補正レ ジスタ１７に格納されたアドレスに対応する場所に格納される。従って、アドレ スデコーダ１Ｇは、補正レジスタ１７から経時補正値アドレスを索引して、アド レスをメモリ１８へ送る。メモリ１８はその場所をアクセスして、その内容、つ まり経時補正値ＸＡをバッファ２１へ送る。

シーケンス状Ｌｉ機［２８の制御の下で、ＡＬυ２２は、バッファ２１の内容を 獲得して、変換曲線のに番目の線分のティラー級数の係数を計算する。この関数 と、Ａ／Ｄコンバーター１４から索引した八Ｔの値とを使用して、ＡＬＵ２２は 、補償信号値を計算する。

変換曲線の線分が、大きさが同じであるとすると、補正値信号値は、式（２）を 使用して１つの段階で完了する。従って、バッファ２１内の補正値は、式（３） に従うて、ΔＴと組合せて、補正値信号値は、ティラー級数係数を明確に決定す ることなく、計算される。

生成した補償信号値は、１０ピントデジタル記号であって、ＡＬＵレジスタ２２ Ａに格納される０次に、ＡＬＵレジスタ２２Ａは、同時にこの記号をＤ／Ａコン バーター２４へ送る。

Ｄ／Ａコンバーター２４は、この信号値をデジタルからアナログへ変換して、発 振器２６へ送る（第２図）。

回路１０が補償信号値を計算出来る前に、信号値は、較正されて、プログラム化 されなければならない、較正は、多くの温度で回路１０を動作することと、温度 −周波数変換曲線をプロットすることとより成っている一プログラミングは、補 正値を既知の温度に対応するメモリ１８の位置に書き込むことである。従って、 回路１０は、最初に、正規動作モードで動作する前に、較正モードで動作し、次 に、プログラムモードで動作する。

一般に、回路１０は、較正−プログラミングＣＰＵの制御の下に、工場で較正さ れ、プログラム化される。外部ＣＰＵは、データ入力とデータ出力の線路に通じ た直列インタフェース２０を経て回路の構成部品と通じている。ＣＰＵ　（図示 上ず）は、回路１０を較正モードで動作することを、直列インタフェース２０に 命令し、直列インタフェース２０は、適切なモード情報をモード線路に通じた回 路構成部分に送る。

較正モードで動作している回路１０を、炉のなかに置いて、その周囲温度を高め る。所定の温度において、発振器の出力信号を正確に補償する値がめられるまで 、ＣＰｔＪは、直列インタフェース２０を経て、連続した信号値をＤ／Ａコンバ ーター２４へ送る０次に、ＣＰＵはこの値と、温度センサー１２からの対応する 温度信号に応答してＡ／Ｄコンバーター１４によって生成された対応する温度ワ ードとを格納する。この手順は、発振器の温度−周波数特性が決定されるまで、 種々の温度について操り返えされる０次に、ＣＰＵは、温度−周波数変換曲線を 画く。

変換曲線が決定されると、ＣＰＵは、この曲線をｎ個の線分に分割して、各線分 の始点に対応する補正（ｉＸｎを決定する０次に、回路１０は、プログラムモー ドで動作して、補正価をメモリ１８に書き込む。

プログラムモードにおいて、ＣＰＵは、直列インタフェース２０を経てメモリ１ ８をロードする。直列インタフェース２０は、ＣＰＵとアドレス・デコーダ１６ との間の透過的インタフェースとして働り、このように゛して、ＣＰＵは、デー タ入力線路を経由して、温度ワードと、ｎ個の変換曲線の各線分の始点に対応す る関連補正＠Ｘｎとをアドレス・デコーダ１６へ送る。温度ワードの６つの最上 位ビットを使用して、アドレス・デコーダ１６はメモリ１８内の位置をアドレス して、関連補正値Ｘｎをその位置へ書き込む。

経時補正値へ割りつけられたメモリ位置は、補正値Ｘ、と一諸に書き込まれてお り、経時の影響がないことを表す、従って、例えば、この位置は、書き込まれた すべてゼロの記号を有する。その後、この位置に書き込まれた、較正された経時 補正値は、正または負の補正を示す符号ビットを有する。好適実施例では、この 位置は、最初、記号０１ＬＩＩＩＩＩＩＩで書き込まれており、これは、すべて の対象となる補正値の中間点である０次に、格納位置に書き込まれ、較正された 経時補正値は、正または負の補正を示すために、より高い（数学的に）か、ある いは低い。

回路が、ある時間の間、動作した後、出力信号周波数が水晶の経時によって変化 したか、どうかを決定するために、既知の温度、例えば、室温において再較正さ れる。このような周波数のずれがあるならば、連続した補償信号価が、発振器出 力信号が正確に補償されるまで、Ｄ／Ａコンバーター２４へ加えられる０次に、 経時変化に起因する補償信号値、すなわち、計算された補正値と較正された補正 値との差は、経時補正値ＸＡに確保されたメモリの格納位置に書き込まれる。そ の後、回路は、必要な頻度で室温において再較正される。再較正の必要性は、水 晶の個々の特性と、発振器が作動している装置の周波数の正確さに対する必要条 件とにより、決定される。

好適実施例では、再較正は、出力信号の周波数を既知の高精度のクロック信号と 比較して行われる。ＣＰＵは、比較を行い、時間について信号差を集計して平均 し、その結果を格納されたＸＡと組合せて、その結果、新しいＸＡ値を計算する ０次に、この新しいＸＡ値は、メモリ１８に格納される。このようにして、再較 正は、集積回路部品とＣＰＵ装置とによって行われる。従って、再較正は、自動 的に、しかも比較的に頻繁に、例えば、回路に電力が送られるたびに行われる。

計算器回路１０は、試験を容易に行えるように構成されている。

数個の部品は、その内部レジスタを送りレジスタとして作動せしめることを可能 にしている１走査°アーキテクチユアを形成しており、順次にレジスタの内容を 送り出す、直列インクフェース２０は、試験実施命令をＣＰＵから受信すると、 試験モード信号をモード線路へ伝達する。試験モードで動作して、各種の走査ア ーキテクチュア部品は、走査により試験され、ほかの各種の部品は、所定の動作 の結果、例えば、既知の値のアナログ−デジタル変換の結果を照合することによ り試験される。直列インタフェース２０は、走査制御線路、すなわち、走査イン 、走査選択、走査クロックなどの線路を使用して、走査形部品の試験をＩ’ｌｌ Ｂする。

ＣＰＵは、試験命令をデータ入力線路を経由して直列インタフェース２０へ送る ０次に、直列インタフェース２０は、適切なチップ選択線路を設定して、試験に 関して部品を選択し、データとクロ７り情報を必要に応じて、走査制御線路を経 てそれらの線路へ送る。前記部品は、試験情報を走査アウト線路を介して直列イ ンタフェース２０へ送り返し、直列インタフェース２０は、この情報をデータ出 力線路を経由してＣＰＵへ伝達する０次に、ＣＰＵは、データを分析し、その内 容が正確に動作しているかどうかを決定する。

ンタフェース２０は、デジタル記号を直接にマルチプレクサ１５へ送り、デコー ダ１６とＡＬＵ２２とを動作して、補償信号の計算を完了する０次に、直列イン タフェース２０は、Ｄ／Ａ変換器２８が計算結果の信号値をアナログ信号に変換 する前に、その補償信号値をＡＬＵ２２Ａから索引する。

第４図は、ＡＬＵ２２を構成図で示す、それは、最低数のゲートより成る効率の よいハードウェアである。ＡＬＵ２２は、各加算器２２Ｂが１６個のデータビッ トの１つに対応するように接続した１６個の加算器２２Ｂより成っている。また 、加算器２２Ｂは、それぞれ、真の、または反転した形でデータピントを加算器 ２２Ｂへ多重化する２対１のマルチプレクサより成っており、これによって、加 算器２２Ｂは、加算または減算をそれぞれ行うことが出来る。

ＡＬＵ２２は、バッファ２１（第３図）に格納された４つの補正値を索引し、第 １図に関し上述したようにそれらを処理し、二次ティラー級数関数の補正、−次 、二次の係数を設定する。これらの係数は、ＡＬＵレジスタ２２Ａに格納される 。

ビット０〜３に対応する４個の加算器２２Ｂは、ビット連続アーキテクチュアを 実行する加算能力を備えた全乗算器としても機能する。加算器−乗算器２２Ｂは 、１６ビツトのＡＬＵレジスタ２２Ａに格納された係数を順次送り出すことによ り、ＡＬＵレジスタ２２Ａの内容に４ビツトのへＴ値、すなわち、Ａ／Ｄコンバ ータ１４から受信した１０ピントの温度ワードの４つの最下位ビットを掛ける。

その積は、ＡＬＵレジスタ２２Ａ内に２進数字を適切に配置するために、合計さ れて、送られ、１０ビット補償信号値を形成する。

第３図に関して上述したように、ＡＬＵ２２は、式（３）を使用して、補償信号 値を計算するように構成されている。このように、温度と経時変化の補正値は、 バッファ２１　（第３図）から索引されて、Ａ／Ｄコンバータ１４（第３図）か ら受信された八Ｔと組合せられ、線形と２次の係数を計算することもな（、式（ ３）の各項を計算する０次に、上記のように、各項は、ＡＬＵレジスタ２２Ａに ２進数字を適切に配置するために、加算されて、送られる。

補償信号値の計算器は、電圧制御された発振器の出力信号の周波数変動を正確に 補償する補償信号を発生する。この回路は、周囲温度に対応する発振器の温度− 周波数変換曲線の部分を画く二次ティラー級数の関数の係数を計算することによ り、補償信号を発生する。この関数と周囲温度とを使用して、次に、回路は、所 望の周波数において出力信号を正確に保持するために必要な補償信号値を計算す る。

この回路は、周囲温度の変化による周波数の変動の出力信号を補償するだけでな く、発振器水晶の経時変化による変動も補償する。経時補正値は、水晶の経時変 化による変換曲線の不可避な上下へのずれを補正するために、二次ティラー級数 関数に設定される。このようにして、回路は、温度と経時変化の発振器の出力信 号を正確に補償する。

補償信号値の計算回路は、製造し易さと低電力消費を意図して設計されている１ 回路は、外部のプログラマブルメモリと共に単一集積回路のチップを組付けるよ うに構成されている。この低電力消費により、回路は、電池を源の回路要素と接 続して、例えば、細胞電話の一部として使用される。

生かして、本発明に行われることは明らかである。従って、本発明の本来の精神 と範囲にあるすべての変更と修正に適用することは、添付請求の範囲の目的であ る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電圧制御水晶発振器において、 Ａ．周波数が温度とともに変化する出力信号を有する発振器と、Ｂ．周囲温度を 感知し、前記温度に関連した信号を発生する温度センサーと、 Ｃ．所定の数の各周囲温度に関し、周囲温度における発振器の周波数と既知の異 なる温度における発振器の周波数との差に等しい温度補正値を格納するメモリに して、前記温度補正値が周囲温度と関連したメモリのアドレス位置に格納される 前記メモリと、 Ｄ．前記温度センサーと前記メモリとの間に接続したアドレスデコーダ、前記温 度センサーの出力を受信しまた周囲温度に関連して前記メモリ内に位置をアドレ ス指定する前記アドレス・デコーダと、 Ｅ．前記アドレス・デコーダによりアドレスされたメモリ位置の内容と前記温度 センサーの出力とを受信するように接続し、索引された温度補正値に依存してお りまた周囲温度と直接に関係した補償信号値を計算する関数計算器と、Ｆ．計算 された補償信号値を受信するために接続しており、信号値を補償信号に変換しま た信号を水晶発振器の制御入力部に送るコンバータとより成ることを特徴とする 前記発振器。 ２．前記メモリが経時補正値を格納する場所をそのほかに有し、補償信号値が計 算されている時に、前記メモリが前記経時補正値を前記関数計算器へ送ることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の発振器。 ３．前記発振器が水晶の経時変化による周波数の変化の出力信号を補償するため に経時補正値を計算する手段を有することを特徴とする請求の範囲第２項に記載 の発振器。 ４．前記アドレス・デコーダが周囲温度と関連した所定の数のメモリ位置をアド レスし、また前記所定の数が３以上であることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の発振器。 ５．前記メモリに格納された前記温度補正値が温度−周波数変換曲線の多くの線 分と関連した周囲温度に対応し、前記曲線が出力信号周波数を温度の関数として 表していることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の発振器。 ６．前記関数計算器が周囲温度に対応する変換曲線の線分を画く二次テイラ一級 数関数の一次と二次の係数を計算することを特徴とする請求の範囲第５項に記載 の発振器。 ７．前記関数計算器が、周囲温度Ｘｋと関連した温度−周波数変換曲線の線分に 対応する前記メモリに格納された温度補正値と、前記線分の直前と直後の曲線の 線分Ｘｋ−１、Ｘｋ＋１とに対応する温度補正値とを使用して、係数を計算する ことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の発振器。 ８．前記関数計算器が次の式を使用して一次と二次の係数Ｘ′ｎとＸ′′ｎとを 計算することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の発振器。 Ｘ′ｎ＝（Ｘｋ＋１−Ｘｋ−１）／２ Ｘ′′ｎ＝Ｘｋ＋１−２Ｘｋ＋Ｘｋ−１９．Ａ．周囲温度を感知し、周囲温度と 関連した信号を発生し、Ｂ．参照用テーブルから周囲温度と関連した温度補正値 を索引し、前記補正値が周囲温度と関連した所定の温度に対応する補償信号値を 表しており、 Ｃ．所定の温度範囲における温度−周波数関係を水晶に関して画く関数の係数を 計算し、前記範囲が周囲温度が成っており、Ｄ．前記関数を使用して周囲温度に 対応する補償信号値を計算し、 Ｅ．計算された補償信号値をアナログ補償信号に変換し、Ｆ．前記補償信号を水 晶発振器へ電圧制御信号として送る段階より成ることを特徴とする電圧制御され た水晶発振器を出力信号周波数変動に関し補償する方法。 １０．前記の索引段階が水晶の温度−周波数曲線の線分に対応する温度補正値を 索引することより成り、補正値が索引された前記線分が、ｉ．周囲温度に対応す るＫ番目の線分と、ｉｉ．周囲温度に対応する線分に先行する（Ｋ−１）番目の 線分と、ｉｉｉ．周囲温度に対応する線分に後続する（Ｋ＋１）番目の線分であ ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の補償方法。 １１．前記計算段階が次の形式のテイラー級数関数の一次と二次の係数より成り 、 Ｘ（Ｔｘ）−Ｘｘ＋（Ｘｋ＋１−Ｘｋ−１）／２（ΔＴ）＋（Ｘｋ＋１−２Ｘｋ ＋Ｘｋ−１）／２（ΔＴ）２ここで、Ｘｎ、Ｘ′ｎ、Ｘ′′ｎが補正と、一次と 、二次の係数であり、Ｘ（Ｔ）が補償信号値であり、ΔＴが周囲温度とＫ番目の 線分における温度との差であることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の補償 方法。 １２．前記計算段階がさらに次の式を使用して係数を計算することより成ること を特徴とする請求の範囲第１１項に記載の補償方法。 Ｘｎ＝Ｘｋ Ｘ′ｎ＝（Ｘｋ＋１−Ｘｋ−１）／２ Ｘ′′ｎ＝Ｘｋ＋１−２Ｘｋ＋Ｘｋ−１１３．前記の方法がさらに、 Ａ．水晶の経時変化による出力信号周波数変化と関連した補正値Ｘｋを参照用テ ーブルから索引し、 Ｂ．次の形式のテイラ一級数関数の係数を計算する段階より成っていることを特 徴とする請求の範囲第１２項に記載の補償方法。 Ｘ（Ｔｋ）＝Ｘｋ＋（Ｘｘ＋１−Ｘｋ−１）／２（ΔＴ）＋（Ｘｋ＋１−２Ｘｋ ＋Ｘｋ−１）／２（ΔＴ）２＋Ｘ■