JPH08148935A - デジタル制御型発振回路の周波数補正方法 - Google Patents

デジタル制御型発振回路の周波数補正方法

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JPH08148935A
JPH08148935A JP30813094A JP30813094A JPH08148935A JP H08148935 A JPH08148935 A JP H08148935A JP 30813094 A JP30813094 A JP 30813094A JP 30813094 A JP30813094 A JP 30813094A JP H08148935 A JPH08148935 A JP H08148935A
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JP
Japan
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frequency
temperature
control voltage
control
correction method
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JP30813094A
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English (en)
Inventor
Yoji Nonaka
要司 野中
Yuji Ishida
裕司 石田
Yoji Suwa
洋二 諏訪
Juichi Hiramoto
寿一 平本
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度補償に使用する可変容量ダイオ−ドの制
御電圧を複数の区間に区分けして制御することにより周
波数精度の向上を図ったデジタル制御型発振回路の周波
数補正方法を提供すること。 【構成】 可変容量ダイオ−ドの制御電圧を調整するこ
とにより温度変化による水晶振動子の共振周波数の変化
を補正し、一定周波数を出力するデジタル制御型発振回
路の周波数補正方法において、予め、可変容量ダイオ−
ドの制御電圧に対する周波数偏差特性を適切な複数の制
御区間に区分し、各制御区間の周波数偏差を制御電圧の
一次式で表し、各々の一次係数及び、前記水晶振動子の
温度特性をメモリに格納しておき、温度センサの検出し
た温度に応じて前記水晶振動子の温度特性から周波数偏
差を計算し、対応する制御区間の一次係数を使用して可
変容量ダイオ−ドの制御電圧を求め出力することによ
り、出力周波数を所定の一定周波数に制御することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、携帯電話機のデジタル
制御型発振回路の周波数補正方法に関するもので、特に
温度補償に使用する可変容量ダイオ−ドの制御電圧を区
分けして制御することにより周波数精度の向上を図った
デジタル制御型発振回路の周波数補正方法に関するもの
である。
【0002】
【従来技術】図4は、一般に使用されるデジタル温度補
償水晶発振器のブロック構成例を示す図である。図示す
るように、デジタル温度補償水晶発振器60は水晶振動
子を使用した発振回路61、温度センサ62、A/D変
換器63、CPU(中央処理装置)64、D/A変換器
65、積分回路66、メモリ67で構成される。
【0003】前記発信回路61に使用される水晶振動子
は温度変化により発振周波数が変化する温度特性をもっ
ているが、発振回路61(詳細は図5参照)は、温度変
化に対応した制御電圧で補正することにより、一定の出
力周波数を保持している。予め、メモリ67に水晶振動
子の温度変化による共振周波数のずれを補正する制御情
報を格納しておく。温度センサ62は発振回路61の温
度を検出し、A/D変換器63でデジタル値に変換して
CPU64へ出力する。CPU64は前記メモリ67に
格納している前記制御情報を参照し、温度に相当する制
御信号(デジタル信号)をD/A変換器65へ出力し、
D/A変換器65はそれをアナログ値に変換して積分回
路66を介して発振回路61へ出力し、出力周波数を所
定の一定周波数に保持する。
【0004】図5は図4の発振回路61の構成例を示す
図である。発振回路61の発振周波数は水晶振動子4
5、コンデンサ43、44、46、47と可変容量ダイ
オ−ド42の静電容量で決定される。水晶振動子45で
発振した周波数信号はトランジスタ50で増幅され、コ
ンデンサ56を通して出力端子から出力される。水晶振
動子45は温度変化により共振周波数が変化(±10p
pm程度)する温度特性を有し、前記可変容量ダイオ−
ド42は印加電圧により静電容量が変化する素子であ
る。従って、水晶振動子45の温度が変化した場合、C
PU64(図4)は発振回路61の入力端子の電圧を前
記の方法で制御して出力端子から出力される出力周波数
を一定に制御することができる。
【0005】図6は図5の発振回路61で使用する水晶
振動子45の温度特性を示す図である。図示するよう
に、水晶振動子45は各素子によりバラツキはあるが温
度25℃を中心として−30℃から75℃まで変化させ
た場合、その共振周波数は基準周波数を中心として最大
−12〜+7ppm程度変化するものを使用した。この
周波数偏差を補正するために可変容量ダイオ−ド42の
制御電圧を調整する。
【0006】図7は種々の可変容量ダイオ−ドの制御電
圧(Vcont)−周波数偏差特性を示す図である。図
示するように、周波数偏差は略制御電圧の一次式で表さ
れる。この可変容量ダイオ−ド42の傾きをKとする。
【0007】従って周波数偏差は次式で表す制御電圧
(補正電圧)Viを与えることにより補正することが出
来る。 Vi=V0−Δfi・K・・・・・・・・・(1) ここでV0は周波数偏差が0の時の制御電圧、Δfiは各
温度での周波数偏差、Viはその時の制御電圧(補正電
圧)、Kは可変容量ダイオ−ド42の傾きである。
【0008】従って、従来の周波数補正方法は水晶振動
子45の温度特性(温度変化と周波数偏差Δfiの関係
式又は、対照表)及び、可変容量ダイオ−ド42の傾き
Kの値を予めメモリ67に格納しておき、温度センサ6
2が検出した温度に応じてCPU64は一次式(1)に
より制御電圧(補正電圧)Viを計算し、可変容量ダイ
オ−ド42に印加し周波数のずれを補正していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図7に示すように、可
変容量ダイオ−ド42の傾きKには種々の傾きがある。
しかしながら、従来は傾きKの近似した可変容量ダイオ
ード42を選別し、ある傾きKを予め設定してメモリ6
7に格納していたため、選別に非常に時間を要し、しか
も正確な傾きでないために制御電圧(補正電圧)Vi
誤差が生じるという問題がある。
【0010】また、図7に示す直線の傾きKは、制御電
圧全域で一様ではなく、略一次式であり、傾きKが異な
る部分がある。従って、その電圧値部分とは異なる傾き
Kにより、一次式(1)で与えられる制御電圧(補正電
圧)Viで補正すると誤差が生じる。例えば図6のMI
Nのような温度特性をもつ水晶振動子45では図8に示
す補正結果となり、最も大きい誤差e1は出力周波数で
0.6ppm、図6のMAXの様な温度特性をもつ水晶
振動子45では図9に示す補正結果となり、最も大きい
誤差e3は出力周波数で0.5ppmずれる。この誤差
は水晶振動子45のその他の誤差要因等を合わせるとR
CR−STD(RCRスタンダード)に決められた−2
0℃〜60℃の温度範囲で周波数誤差が1ppm以内を
超える恐れがあると云う問題がある。
【0011】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去するために温度補償に使用する可
変容量ダイオ−ドの制御電圧を複数の区間に区分けして
制御することにより周波数精度の向上を図ったデジタル
制御型発振回路の周波数補正方法を提供することを目的
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、CPU、メモリ、温度センサ、水晶振動子、
可変容量ダイオ−ドを具備し、該可変容量ダイオ−ドの
制御電圧を調整することにより温度変化による水晶振動
子の共振周波数の変化を補正し、一定周波数を出力する
デジタル制御型発振回路の周波数補正方法において、図
1に示すように、予め、可変容量ダイオ−ド42の制御
電圧に対する周波数偏差特性を適切な複数の制御区間
(図では3区間)に区分し、各制御区間の周波数偏差を
制御電圧の一次式で表し、各々の一次係数及び、前記水
晶振動子45の温度特性を前記メモリ67に格納してお
き、前記CPU64は前記温度センサ62の検出した温
度に応じて前記水晶振動子45の温度特性から周波数偏
差を計算し、対応する制御区間の一次係数を使用して可
変容量ダイオ−ド42の制御電圧を求め出力することに
より、出力周波数を所定の一定周波数に制御することを
特徴とする。
【0013】
【作用】本発明は、上記説明したように可変容量ダイオ
−ド42の制御電圧に対する周波数偏差特性を図1に示
すように制御区間a、制御区間b、制御区間cの3区間
に区分し、各々の制御区間で可変容量ダイオ−ド42の
傾きKを実測値に基づいて設定するので全区間で周波数
偏差の誤差が少なくなり従来より正確な周波数制御が可
能となる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。本発明の周波数補正方法を実施するデジ
タル温度補償水晶発振器のブロック構成及び発振回路は
図4及び図5に示す通りで、従来技術で説明したので説
明は省略する。
【0015】次に、本発明の周波数補正方法を説明す
る。図1は本発明の周波数補正方式に使用する可変容量
ダイオ−ドの特性を示す図である。図示するように可変
容量ダイオ−ド42の傾きKは中心部分と両端部分では
僅かに異なり、例えば周波数偏差が0〜±4ppmの制
御区間bではK=0.057、制御区間a及び制御区間
cではK=0.06となる。なお、傾きKは式(2)で
表される。 K=(V−V0)/Δf・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) ここで、V0は周波数偏差が0の時の制御電圧、Vは制
御電圧、Δfは制御電圧Vの時の周波数偏差である。可
変容量ダイオード42の制御電圧(補正電圧)は前記式
(1)(Vi=V0−Δfi・K)で計算され印加され
る。
【0016】また、水晶振動子45は図6に示すような
温度特性を示し、一般に温度に対して三次式で表され
る。これらの可変容量ダイオ−ド42の傾き及び、水晶
振動子45の温度特性(三次式)を予めメモリ67に格
納しておく。CPU64は温度センサ62の検出した温
度と、水晶振動子45の温度特性から周波数偏差を計算
し制御区間a、制御区間bまたは制御区間cの何れかの
対応する区間の可変容量ダイオ−ド42の傾きKを用い
て制御電圧を式(1)で計算し印加する。
【0017】図2は本発明の周波数補正方法による温度
に対する制御電圧(Vcon)の変化の状態を示す図で
ある。図6のMINで示す温度特性を持つ水晶振動子を
使用した場合で、温度に対する制御電圧を図2に示すよ
うに変化させることにより、周波数偏差(誤差)は最大
で0.1ppm以内に抑えることが出来る。図3は本発
明の周波数補正方法による温度に対する制御電圧(Vc
on)の変化の状態を示す図である。図6のMAXで示
す温度特性を持つ水晶振動子を使用した場合で、温度に
対する制御電圧を図2、3に示すように変化させること
により、周波数偏差(誤差)もまた最大で0.1ppm
以内に抑えることが出来る。
【0018】上記実施例では可変容量ダイオ−ド42の
制御電圧を3制御区間に区分して制御したが、区間を増
やせばより正確になる。
【0019】上記説明したように可変容量ダイオ−ド4
2の制御電圧に対する周波数偏差特性を図1に示すよう
に制御区間a、制御区間b、制御区間cの3区間に区分
し、各々の制御区間で可変容量ダイオ−ド42の傾きK
(K=(V−V0)/Δf式(2)参照)を実測値に基
づいて設定するので全区間で周波数偏差の誤差が少なく
なり従来より正確な周波数制御が可能となる。
【0020】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下記のような優れた効果が期待される。 (1)本発明の補正方式は可変容量ダイオ−ドの制御電
圧に対する周波数偏差特性を複数の制御区間に区分し、
各々の制御区間で可変容量ダイオ−ドの傾きを実測値に
基づいて設定するので全区間で周波数偏差の誤差が少な
くなり従来より正確な周波数制御が可能となる。
【0021】(2)また、従来のハ−ドをそのまま使用
し、係数をメモリに格納するだけで済むので費用がかか
らず、更に、フィ−ドバック制御ではないので動作も早
く安定し携帯電話に最も適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の周波数補正方法に使用する可変容量ダ
イオ−ドの特性を示す図である。
【図2】本発明の周波数補正方法による温度に対する制
御電圧(Vcon)の変化の状態を示す図である。
【図3】本発明の周波数補正方法による温度に対する制
御電圧(Vcon)の変化の状態を示す図である。
【図4】デジタル温度補償水晶発振器のブロック構成例
を示す図である。
【図5】図4で使用する発振回路の例を示す図である。
【図6】水晶振動子の温度特性を示す図である。
【図7】種々の可変容量ダイオ−ドの制御電圧−周波数
偏差特性を示す図である。
【図8】従来の周波数補正方法による温度に対する制御
電圧(Vcon)の変化の状態を示す図である。
【図9】従来の周波数補正方法による温度に対する制御
電圧(Vcon)の変化の状態を示す図である。
【符号の説明】
40 コンデンサ 41 抵抗器 42 可変容量ダイオ−ド 43 コンデンサ 44 コンデンサ 45 水晶振動子 46 コンデンサ 47 コンデンサ 48 抵抗器 49 抵抗器 50 トランジスタ 51 抵抗器 52 抵抗器 53 コンデンサ 54 コンデンサ 55 抵抗器 56 コンデンサ 57 コンデンサ 60 デジタル温度補償水晶発振器 61 発振回路 62 温度センサ 63 A/D変換器 64 CPU(中央処理装置) 65 D/A変換器 66 積分回路 67 メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諏訪 洋二 東京都世田谷区玉川台2−14−9 京セラ 株式会社東京用賀事業所内 (72)発明者 平本 寿一 東京都世田谷区玉川台2−14−9 京セラ 株式会社東京用賀事業所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CPU、メモリ、温度センサ、水晶振動
    子、可変容量ダイオ−ドを具備し、該可変容量ダイオ−
    ドの制御電圧を調整することにより温度変化による水晶
    振動子の共振周波数の変化を補正し一定周波数を出力す
    るデジタル制御型発振回路の周波数補正方法において、 予め、可変容量ダイオ−ドの制御電圧に対する周波数偏
    差特性を適切な複数の制御区間に区分し、各制御区間の
    周波数偏差を制御電圧の一次式で表し、各々の一次係数
    及び、前記水晶振動子の温度特性を前記メモリに格納し
    ておき、 前記CPUは前記温度センサの検出した温度に応じて前
    記水晶振動子の温度特性から周波数偏差を計算し、対応
    する制御区間の一次係数を使用して可変容量ダイオ−ド
    の制御電圧を求め出力することにより出力周波数を所定
    の一定周波数に制御することを特徴とするデジタル制御
    型発振回路の周波数補正方法。
JP30813094A 1994-11-16 1994-11-16 デジタル制御型発振回路の周波数補正方法 Pending JPH08148935A (ja)

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