JPH05218738A - デジタル温度補償発振器 - Google Patents

デジタル温度補償発振器

Info

Publication number
JPH05218738A
JPH05218738A JP4602492A JP4602492A JPH05218738A JP H05218738 A JPH05218738 A JP H05218738A JP 4602492 A JP4602492 A JP 4602492A JP 4602492 A JP4602492 A JP 4602492A JP H05218738 A JPH05218738 A JP H05218738A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitance
temperature
sets
crystal
elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4602492A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumio Asamura
村 文 雄 浅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nihon Dempa Kogyo Co Ltd filed Critical Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority to JP4602492A priority Critical patent/JPH05218738A/ja
Publication of JPH05218738A publication Critical patent/JPH05218738A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 [目的] 少ない数の容量素子を用いて水晶振動子の負
荷容量を精密に制御することができ、しかも補償動作に
よる負荷容量の切り替えの際の発振周波数の変動を最小
限にでき、精密な温度補償を行う。 [構成] 水晶発振器11の水晶振動子11bに熱的に
結合させた温度センサ12の検出温度に対応したアドレ
スに格納した補償データをデジタルメモリ14から得
て、この補償データに応じて選択的にオン・オフ制御さ
れるm個のスイッチ素子を設け、(m−n)個の第1ス
イッチアレイ16aによって選択されて水晶発振器11
の水晶11bの負荷容量を制御する(m−n)個の同一
容量の第1の容量素子17aと、n個の第2スイッチア
レイによって選択されて水晶発振器11の水晶11bの
負荷容量を制御する第1の容量素子17aの容量の1/
(n+1)の容量を有するn個の第2の容量素子17b
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は少ない数の容量素子で高
精度に容量を可変することができ、精密な周波数調整を
行うことができるデジタル温度補償水晶発振器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に温度に対して周波数の安定な発振
器としては水晶振動子を用いた水晶発振器が知られてい
る。水晶振動子は圧電体として化学的、物理的に極めて
優れた特性を有し、振動子としてのQも著しく高く、周
波数の安定度も良好である。しかしながら近時、種々の
電子機器等ではより厳密な周波数の精度と安定度を求め
られ、たとえば現在計画されている自動車電話の移動局
の周波数基準に用いる水晶振動子は−30℃〜80℃の
温度変化に対して±2ppm以内の偏差に納まることが要
求されている。これに対して、水晶振動子では発振回路
の発振条件を一定とした場合に周波数を変化させる最大
の要因は温度変化であり、たとえば最も一般的に使用さ
れる厚み滑り水晶振動子の場合、−30℃〜80℃の温
度変化に対して略3次曲線状の周波数変化を示し、水晶
振動子単体で±10ppm前後の周波数変化を生じる。
したがって種々のバラツキ等を考慮すると発振回路全体
では50ppm前後の周波数変化を制御できる必要があ
る。従来、温度変化に対する周波数の変動の割合、すな
わち周波数温度特性の良好な発振器としては、水晶振動
子を恒温槽に収納したオーブン式水晶発振器、サーミス
タとバリキャップの回路網を水晶振動子に直列に接続し
た間接温度補償方式による発振器、コンデンサとサーミ
スタの並列回路を水晶振動子に直列に接続した直接温度
補償方式による発振器等があった。しかしながら、オー
ブン式水晶発振器はオーブンで加熱するために消費電力
が大きく、しかも電源投入後、恒温槽内の温度が安定に
なるまでの時間が長い問題がある。またサーミスタを用
いた間接温度補償方式および直接温度補償方式の発振器
は、いずれも近似的な補償を行うものであり、充分に調
整してもかなりの周波数の誤差が補償しきれないままに
残ってしまう問題があった。
【0003】さらに水晶振動子の雰囲気温度と周波数偏
差との関係を予め測定して補償データをデジタルメモリ
に記憶し、該補償データにしたがって温度補償を行うデ
ジタル温度補償型の発振器も提案されている。このよう
なデジタル温度補償型の発振器によれば電源投入時の立
ち上がりも早く、補償データを記憶するメモリに容量の
大きなものを用いれば短期的な周波数安定度を著しく向
上でき正確な温度補償を行うことが可能となる。しかし
てこのような発振器の温度特性は、たとえば−30℃〜
80℃の温度変化に対して50ppmとしたときに、こ
の周波数変動を±0.5ppm以内に維持するためには
制御分解能は0.05ppm程度とする必要がある。ま
た実用的にはこの程度のステップで周波数を変化させて
も負荷容量の切り替え動作持に格別大きな周波数の変動
は生じない。しかして50ppmの周波数変化を補償す
るために必要な水晶振動子の負荷容量を10pFとし、
この水晶振動子を用いた発振回路を0.05ppmの制
御分解能で制御するためには1000ステップの制御を
必要とする。そして、このような温度補償回路をMOS
集積回路で実現するためには10fF(ヘムト・ファラ
ッド)のコンデンサと、このコンデンサを選択的に水晶
振動子に接続するアナログスイッチをそれぞれ1000
個づつ必要とするために大きな面積の半導体基板を用い
なければならない。このために、たとえば1、2、4、
8・・・の如くに等比級数となるような容量のコンデン
サを切り替えるようにすればコンデンサの数は著しく少
なくすることができる。しかしながら、このようなもの
では容量の大きなコンデンサを切り替えた際に、瞬間的
に発振周波数が大きく変動する問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたもので、少ない数の容量素子を用いて
水晶振動子の負荷容量を精密に制御することができ、し
かも補償動作による負荷容量の切り替えの際の発振周波
数の変動を最小限にでき、それによって精密な温度補償
を行うことができるデジタル温度補償発振器を提供する
ことを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、水晶発振器の
水晶振動子に熱的に結合させた温度センサの検出温度に
対応したアドレスに格納した補償データをデジタルメモ
リから得て、この補償データに応じて選択的にオン・オ
フ制御されるm個のスイッチ素子を設け、(m−n)個
のスイッチ素子によって選択されて上記水晶発振器の水
晶の負荷容量を制御する(m−n)個の同一容量の第1
の容量素子と、n個のスイッチ素子によって選択されて
上記水晶発振器の水晶の負荷容量を制御する上記第1の
容量素子の容量の1/(n+1)の容量を有するn個の
第2の容量素子とを具備することを特徴とするものであ
る。
【0006】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1に示すブロッ
ク図を参照して詳細に説明する。図中11は水晶発振器
で、発振回路11aと発振回路11aに接続した水晶振
動子11bを設けている。そして水晶振動子11bに熱
的に結合して温度センサ12を設けている。この温度セ
ンサ12は、たとえばポリシリコン抵抗等の感温抵抗素
子で、−30℃〜85℃の温度変化に対して1500p
pm/℃程度の抵抗値の変化を示すものである。そし
て、温度センサ12から得た抵抗値の変化を電圧の変化
に変換して、この電圧値をアナログ−デジタル変換器
(以下AD変換器と称す)13へ与えて上記電圧値に対
応した複数ビット、たとえば10ビットのデジタル信号
を得る。そしてこのデジタル信号を、上記水晶発振器1
1の発振周波数を一定周波数に維持するために必要な補
償データを記憶したデジタルメモリ14へアドレス信号
として与える。このデジタルメモリ14に記憶した補償
データは、たとえば当該水晶発振器11を所定の温度範
囲で雰囲気温度を変化させて、この雰囲気温度に対応し
て上記AD変換器13から与えられるデジタル信号に対
応するデジタルメモリ14のアドレスに、上記水晶発振
器11の発振周波数を一定周波数に維持するために必要
な補償データを記憶させたものである。しかしてデジタ
ルメモリ14からは選択されたアドレス信号に対応した
補償データが出力される。そしてこの補償データをデコ
ーダ15へ与えてデコードし、このデコード出力によっ
てm個のスイッチ素子16を選択的にオン・オフ制御す
るようにしている。このm個のスイッチ素子16のうち
(m−n)個の第1のスイッチアレイ16aは、上記水
晶振動子11bの負荷容量を制御する同一容量の(m−
n)個の第1の容量素子17aを選択的に上記水晶振動
子11bに接続する。またm個のスイッチ素子16のう
ち残りのn個の第2のスイッチアレイ16bは、同様に
上記水晶振動子11bの負荷容量を制御するために、上
記第1の容量素子17aの容量の1/(n+1)の容量
のn個の第2の容量素子17bを選択的に上記水晶振動
子11bに接続するようにしている。なお17cは最小
負荷容量を設定する固定容量素子である。そして上記第
1、第2の各スイッチアレイ16a、16bはデジタル
メモリ14から与えられる補償データに応じて、第1の
容量素子17aの1/(n+1)の容量の第2の容量素
子17bの値を1制御ステップとして制御を行う。した
がって上記補償データに対応した補償量に応じて、まず
第2の容量素子17bの数を増加もしくは減少し、この
制御動作は、たとえば図2に示す温度補償動作のグラフ
のようになる。すなわち補償量が、たとえば(Q−1)
のときに第1の容量素子17aの選択数をP個とし、2
の容量素子17bの選択数をnとしたときに、補償量を
1制御ステップだけ増加すると、全ての第2の容量素子
17bを非選択とするために選択数を0個とし、また第
1の容量素子17aの選択数を一つだけインクリメント
て(P+1)個とする。同様に補償量が、たとえば(Q
+n+1)で第1の容量素子の選択数を(P+2)個と
し、第2の容量素子17bの選択数を0個としたとき
に、補償量を1制御ステップだけ減少すると、全ての第
2の容量素子17b、すなわちn個の第2の容量素子1
7bを選択するとともに第1の容量素子17aの選択数
は一つだけデクリメントして(P+1)個とする。
【0007】このような構成であれば、第1の容量素子
17aの1/(n+1)の第2の容量素子17b、1個
の値を1制御ステップとして水晶振動子11bの負荷容
量を制御でき、少ない数の容量素子を用いて精密な制御
を行うことができる。しかして、第2のスイッチアレイ
16b、第2の容量素子17bの数に対応するnをあま
り大きくすると第1の容量素子17aの選択数をインク
リメント、もしくはデクリメントする際の瞬間的な周波
数の変動量が大きくなるので、第1の容量素子17aの
1個の制御分解能を最大0.5ppm程度、好ましくは
0.05ppm程度にする必要がある。
【0008】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、たとえば上記実施例では温度検出素子として
ポリシリコン抵抗を用いるようにしたが温度に応じて抵
抗値が変化する適宜な電子部品を用いることができ、ま
た半導体のPN接合のように温度に応じて電圧が変化す
る素子を用いるようにしてもよい。
【0009】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば少
ない数の容量素子を用いて精密に水晶振動子の負荷容量
を制御することができ、しかも補償動作による負荷容量
の切り替えの際の発振周波数の変動を最小にすることが
でき、精密な温度補償を行うことができるデジタル温度
補償発振器を提供することができる。
【0010】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例による温度補償動作を説明する
グラフである。
【符号の説明】
11 水晶発振器 11a 発振回路 11b 水晶振動子 12 温度センサ 13 AD変換器 14 デジタルメモリ 15 アドレスデコーダ 16a、b 第1(第2)のスイッチアレイ 17a、b 第1(第2)の容量素子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水晶発振器と、 この水晶発振器の水晶振動子に熱的に結合した温度セン
    サと、 この温度センサの検出温度に対応したアドレスに格納し
    た補償データを出力するデジタルメモリと、 このデジタルメモリから与えられた補償データに応じて
    選択的にオン・オフ制御されるm個のスイッチからなる
    スイッチアレイと、 このスイッチアレイのうち(m−n)個のスイッチから
    なる第1のスイッチアレイに対応して設けられ上記水晶
    発振器の水晶の負荷容量を制御する(m−n)個の同一
    容量の第1の容量素子と、 上記スイッチアレイのうちn個のスイッチからなる第2
    のスイッチアレイに対応して設けられ上記水晶発振器の
    水晶の負荷容量を制御する上記第1の容量素子の容量の
    1/(n+1)の容量を有するn個の第2の容量素子
    と、 を具備することを特徴とするデジタル温度補償発振器。
JP4602492A 1992-01-31 1992-01-31 デジタル温度補償発振器 Pending JPH05218738A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4602492A JPH05218738A (ja) 1992-01-31 1992-01-31 デジタル温度補償発振器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4602492A JPH05218738A (ja) 1992-01-31 1992-01-31 デジタル温度補償発振器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05218738A true JPH05218738A (ja) 1993-08-27

Family

ID=12735483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4602492A Pending JPH05218738A (ja) 1992-01-31 1992-01-31 デジタル温度補償発振器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05218738A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6304152B1 (en) 1999-08-12 2001-10-16 Nec Corporation Digital-control Colpitts oscillator circuit
KR100407193B1 (ko) * 1999-05-14 2003-11-28 신성전자공업 주식회사 온도 적응형 커패시터 블록 및 이를 이용한 온도 보상 수정발진기
US11038509B2 (en) 2019-08-22 2021-06-15 Seiko Epson Corporation Circuit device, oscillator, real-time clock device, electronic device, and vehicle
US11652443B2 (en) 2021-01-29 2023-05-16 Seiko Epson Corporation Circuit device and oscillator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100407193B1 (ko) * 1999-05-14 2003-11-28 신성전자공업 주식회사 온도 적응형 커패시터 블록 및 이를 이용한 온도 보상 수정발진기
US6304152B1 (en) 1999-08-12 2001-10-16 Nec Corporation Digital-control Colpitts oscillator circuit
US11038509B2 (en) 2019-08-22 2021-06-15 Seiko Epson Corporation Circuit device, oscillator, real-time clock device, electronic device, and vehicle
US11652443B2 (en) 2021-01-29 2023-05-16 Seiko Epson Corporation Circuit device and oscillator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5473289A (en) Temperature compensated crystal oscillator
US5912595A (en) Digitally temperature compensated voltage-controlled oscillator tunable to different frequency channels
KR100416456B1 (ko) 온도 보상형 발진기, 온도 보상형 발진기의 제어방법 및무선 통신 장치
US7098748B2 (en) Integrated CMOS high precision piezo-electrically driven clock
US6882835B2 (en) Oscillator and communication apparatus
JP2001522185A5 (ja)
JP2004201280A (ja) 水晶発振器エミュレータ
JPH08288741A (ja) 水晶発振装置とその調整方法
JPH11220327A (ja) 発振器の温度補償回路
CN108512546B (zh) 电路装置、振荡器、电子设备、移动体及电路装置的制造方法
JPH05218738A (ja) デジタル温度補償発振器
JP3253207B2 (ja) 温度補償水晶発振器
US4011526A (en) Temperature compensated surface acoustic wave oscillator
US4297655A (en) Temperature compensated crystal oscillator
Nemoto et al. A 2.5 ppm fully integrated CMOS analog TCXO
JPH09298422A (ja) Tco回路
JP2975411B2 (ja) 温度補償圧電発振器
JP3272659B2 (ja) 周波数補正回路付温度補償型圧電発振器
JP2931595B2 (ja) デジタル温度補償発振器
JPH05251932A (ja) 温度補償形水晶発振器
JPH11317624A (ja) 抵抗アレイユニット、電圧制御圧電発振器、電圧制御圧電発振器調整システムおよび電圧制御圧電発振器調整方法
JP3243680B2 (ja) デジタル制御型発振回路の周波数補正方法
JPH10209754A (ja) 水晶発振装置とその調整方法
JPH03126303A (ja) 温度補償水晶発振器
JPH06224635A (ja) 温度補償水晶発振器