JPH09298422A - Ｔｃｏ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＴＣＯをＩＣ化して小型化した場合に高精度
に温度補償感度や制御感度（ＡＦＣ感度）の調整を行う
ことができるＴＣＯ回路を提供する。 【解決手段】 温度補償又は周波数変調のために圧電振
動子に可変容量ダイオードを接続したＩＣ化した温度補
償発振器（ＴＣＯ）であって周波数制御感度又は温度制
御感度や温度補償特性の調整を行うため前記可変容量ダ
イオードへの印加電圧を分圧するＴＣＯ回路において、
直列基準抵抗と並列可変抵抗とを逆Ｌ形に組み合わせる
と共に、上記可変抵抗部を粗調整用の高抵抗部と微調整
用の低抵抗部に分けて構成し、上記直列基準抵抗と高抵
抗部とを同一プロセスでＩＣ化した構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、補償回路によって
発振器の発振周波数を周囲温度の変化に対して安定化す
る温度補償発振器（ＴＣＯ）に関し、特に、上記ＴＣＯ
をＩＣ化して小型化した場合に高精度に温度補償感度や
制御感度（ＡＦＣ感度）の調整を行うことができるＴＣ
Ｏ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、発振器の周波数安定度に影響を
及ぼす外部要因は種々あるが、そのうちで実用上最も大
きな要因をなすのはその発振器の置かれる場所の温度で
ある。以下、水晶振動子を用いた温度補償水晶発振器
（ＴＣＸＯ）を例に説明する。即ち、上記温度による影
響を排除するためには種々の方法が提案されているが、
その一つに補償回路によって水晶発振器の負荷容量を変
化させることによって発振周波数を周囲温度の変化に対
して所望の偏差に安定化する温度補償水晶発振器（ＴＣ
ＸＯ）が知られている。従来の温度補償水晶発振器（Ｔ
ＣＸＯ）の基本構成は、図５（ａ）に示す様に水晶振動
子３と増幅器４に直列にバラクタダイオード（バリキャ
ップ）２を挿入し、補償回路１によって発生する直流電
圧を前記バリキャップに印加するものである。なお、上
記バラクタダイオード２に接続されたコンデンサ５は、
制御感度（ＡＦＣ感度）を調整するための容量（コンデ
ンサ）である。また、上記補償回路１は、図５（ｂ）に
示すように複数のサーミスタＲ（Ｔ）と抵抗Ｒを含む抵
抗回路網で形成されており水晶発振器の発振周波数が温
度変化に伴って変化する際、各温度においてその変化を
打ち消すようなバリキャップの容量となるように直流電
圧を発生するように構成されている。なお補償回路１は
上記抵抗回路網の各回路素子を製品毎に付け換えること
によって水晶の温度特性のばらつきや他の回路素子のば
らつきを補正して、希望する温度範囲において規定する
周波数偏差以下となるように調整するのが一般的であ
る。なお、ＴＣＸＯとしては、上記図５に示したように
サーミスタと抵抗等の補償回路によって単に直流電圧変
化を発生する間接型の他に、サーミスタとコンデンサと
の並列回路を直接水晶振動子に直列に接続し、該補償回
路に直接高周波電流を流し、温度によるサーミスタの抵
抗変化によって、等価直列容量を変化させることにより
温度補償を行う直接型がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した如
く、サーミスタとコンデンサとの並列回路を水晶振動子
に接続する直接型ＴＣＸＯにおいては、サーミスタの温
度特性そのものが温度補償特性を左右するが、一方、サ
ーミスタのＢ定数や常温値の抵抗値等の温度特性は入手
し得る材料の種類が限られるため、さほど種類が多くな
く、水晶のカット角の誤差範囲の全てについて適したサ
ーミスタが得られる訳ではない。また、周波数安定度を
より厳しく微小に抑圧するためには並列コンデンサの値
や感度調整用にサーミスタに直列又は並列に接続する抵
抗の値を厳密に選択する必要があり、工数増加と歩留率
の悪化を伴っていた。一方、間接型ＴＣＸＯにおいて
は、図５（ａ）、（ｂ）に示したように構成するが、上
記補償回路１の抵抗回路網がかなりのスペースを必要と
する構成となっているので小型化に限界があるものであ
った。すなわち、従来の間接型ＴＣＸＯにおいても補償
回路の抵抗回路網においては、その抵抗素子の各回路定
数の調整は、その抵抗素子自身を差し換え、その都度温
度試験を繰り返して行っていたので差し換え用の抵抗
は、補償回路の差し換え可能なようにＩＣ外部に配置し
なければならず、結果として小型化を妨げていた。ま
た、上記抵抗素子の差し換え作業は直接型と同様手間が
かかり非効率であった。そこで、上記ＴＣＸＯの補償回
路を中心にＩＣ化して画期的な小型化および調整の効率
化を達成させる事が提唱されているが、上記ＩＣ化のた
めには以下の様な問題点があった。すなわち、上記ＴＣ
ＸＯをＩＣ化する場合、周波数補償感度の調整や変調感
度あるいはＡＦＣ感度を調整するためにバラクタダイオ
ード（バリキャップ）へ印加電圧値を調整するための調
整回路が必要である。この調整回路としては抵抗回路網
からなるＴＣＯ回路にて構成することが考えられるが、
ＩＣ化が容易な抵抗は、一般にプロセスの制約により絶
対値のばらつきや比較的大きな温度傾斜を持っているの
で誤差が大きくなってしまうという問題点があった。特
に、高抵抗をＩＣ化した場合には上記誤差は非常に大き
くなり誤差の補正が困難であった。

【０００４】

【目的】本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであ
って、温度補償発振器（ＴＣＯ）をＩＣ化して画期的に
小型化できると共に、上記ＴＣＯをＩＣ化して小型化し
た場合に高精度に変調感度やＡＦＣ感度あるいは温度補
償感度等の調整を行うことができるＴＣＯ回路を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、変調信号入力用の可変容量素子に印加す
る信号電圧を分圧する分圧用回路をＩＣ回路に含めたこ
とを特徴とする。本発明の他の特徴は、上記ＴＣＯ回路
が、直列基準抵抗と並列可変抵抗とを逆Ｌ型に組み合わ
せた構成となっていることである。本発明の他の特徴
は、上記並列可変抵抗が、大きな分圧を決める粗調整用
の高抵抗部と小さな分圧を決める微調整用の低抵抗部と
から成ることである。本発明の他の特徴は、上記直列基
準抵抗と高抵抗部とが上記ＩＣ回路内に同一プロセスで
形成されることである。本発明の他の特徴は、上記並列
可変抵抗が、複数の抵抗と半導体スイッチが１組ずつ並
列に接続されたものが直列にはしご状に接続されている
構成となっていることである。本発明の他の特徴は、上
記半導体スイッチが、メモリに記憶した情報によってオ
ン、オフし、それにより任意の抵抗値が得られることで
ある。本発明の他の特徴は、温度補償又は周波数変調の
ために圧電振動子に可変容量ダイオードを接続したＩＣ
化した温度補償発振器（ＴＣＯ）であって周波数制御感
度又は温度制御感度や温度補償特性の調整を行うため前
記可変容量ダイオードへの印加電圧を分圧するＴＣＯ回
路において、直列基準抵抗と並列可変抵抗とを逆Ｌ形に
組み合わせると共に、上記可変抵抗部を粗調整用の高抵
抗部と微調整用の低抵抗部に分けて構成し、上記直列基
準抵抗と高抵抗部とを同一プロセスでＩＣ化したことで
ある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図示した実施形態に基づい
て本発明を詳細に説明する。図１は、本発明によるＴＣ
Ｏ回路を適用するＴＣＸＯの一実施形態を有するＩＣ化
された温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）の例を示す構成
ブロック図である。図１に示す様に、上記ＴＣＸＯは、
温度軸に対して特定の関数電圧を発生させるための補償
回路部および発振回路部を有するＩＣ化されたＩＣ部６
と、上記ＩＣ部６に外付けで接続されたバリキャップ部
７と、上記バリキャップ部７に接続された水晶振動子８
とを有する構成となっている。なお、補償回路のサーミ
スタ部９は上記ＩＣ部６に外付けで接続されたもので、
温度変化に伴って温度の３次関数の直流電圧を発生する
ものである。上記ＩＣ部６は、温度補償の調整や測定を
行うための種々の信号を入出力するための入出力端子群
１０と、上記端子群１０に接続された切替回路１１と、
上記切替回路１１に接続されたメモリ（ＥＥ−ＰＲＯ
Ｍ）１２と、上記メモリ１２に接続されたレギュレータ
１３と、上記切替回路１１およびメモリ１２およびサー
ミスタ部９およびバリキャップ部７に接続された可変抵
抗回路網１４と、上記切替回路１１およびメモリ１２お
よびバリキャップ部７に接続されたＴＣＯ回路１５と、
上記バリキャップ部７に接続された発振回路１６と、上
記発振回路１６および出力端子１７に接続された出力バ
ッファ１８と、上記切替回路１１およびメモリ１２およ
びレギュレータ１３に接続された電源端子１９、２０と
を有する構成となっている。

【０００７】次に、図２の動作フローチャートを参照し
て、上記ＴＣＸＯの製造過程特に調整の概要を説明する
と、まず、ステップ１００において、補償する前の温度
特性を測定する。この測定の結果、各温度における周波
数偏のデータを取得し、上記切替回路１１を介して上記
端子群１０より上記メモリ１２へ上記ＴＣＯ回路１５の
分圧や可変抵抗回路網１４の温度特性やレギュレータ１
３の出力電圧のばらつきの補正を含めた補正データを書
き込む（ステップ１０１）。次に、ステップ１０２にお
いて、実際に補償動作を機能させて各温度における出力
周波数および必要があれば各部の電圧を測定する。その
結果、周波数の温度特性が規定値以内であれば調整を終
了するが、規格値を満たさない場合は（ステップ１０３
にてＮＯ）、その測定結果に基づいて更に部分的に補正
データを上記メモリ１２へ書き込む（ステップ１０
４）。このような調整を終えたＴＣＸＯでは、実際の動
作においては、上記メモリ１２より上記調整済の補正デ
ータが読み出され、上記温度特性や出力電圧のばらつき
を補正するために上記補正データを必要とする上記ＩＣ
部６内の各部（上記切替回路１１、レギュレータ１３、
可変抵抗回路網１４、ＴＣＯ回路１５）へ送られる。ま
た、使用時においては、ユーザにより上記ＴＣＯ回路１
５によるＡＦＣ感度の調整が行われることもある。

【０００８】次に、本発明の要部であるＴＣＯ回路１５
について説明する。上記ＴＣＯ回路１５は、可変抵抗回
路網から成り、上記図２のＴＣＸＯの調整時に、制御感
度（ＡＦＣ感度）や温度補償特性調整の調整のために上
記バリキャップ部７への印加電圧を分圧する際に、抵抗
による絶対値のばらつきや比較的大きな温度傾斜による
誤差を排除する様にしたもので、この構成の特徴は直列
基準抵抗と並列可変抵抗とを逆Ｌ型に組み合わせると共
に、可変抵抗部を粗調整用の高抵抗部と微調整用の低抵
抗部に分けて上記直列基準抵抗と高抵抗部とを同一プロ
セスで形成する様にしたことにある。すなわち、図３に
示す様に、上記ＴＣＯ回路１５は、第１および第２のＴ
ＣＯ回路網２１、２２から成り、上記第１のＴＣＯ回路
網２１は、第１の直列基準抵抗２３と、第１の並列可変
抵抗回路網２４とから成り、上記第２のＴＣＯ回路網２
２は、第２の直列基準抵抗２５と、第２の並列可変抵抗
回路網２６とから成る。そして、上記第１および第２の
直列基準抵抗２３、２５の一端は、上記切替回路１１に
接続され、該ＴＣＯ回路網２１、２２を介してバリキャ
ップ部７のバリキャップ２７、２８へ電圧を印加する様
になっている。また、上記第１および第２の並列可変抵
抗回路網２４、２６の他端は接地されこれにより上記逆
Ｌ型が形成される。 次に、図４に示す様に、上記第１
および第２の並列可変抵抗回路網２４、２６は、それぞ
れ大きな分圧を決める粗調整用の高抵抗部２９と小さな
分圧を決める微調整用の低抵抗部３０とから成り、上記
高抵抗部２９は、複数の高抵抗３１と半導体スイッチ３
２が１組づつ並列に接続されたものが直列にはしご状に
接続されており、上記低抵抗部３０は、複数の低抵抗３
３と半導体スイッチ３４が１組づつ逆Ｌ型に接続された
ものが直列にはしご状に接続されている。従って、上記
半導体スイッチを上記メモリ１２よりのハイ、ロー信号
によって任意にオン、オフすることにより、自由に抵抗
値を設定できる様になっている。

【０００９】そして、ここで、上記高抵抗部２９は、上
記直列基準抵抗２３、２５と同一プロセスで形成され、
上記低抵抗部３０は、他のプロセスで形成された抵抗体
が用いられている。従って、上記同一プロセスで形成さ
れた高抵抗部２９と直列基準抵抗２３、２５は、抵抗値
の絶対値のばらつきや温度係数がほぼ均一となり、値が
目標値からずれたとしてもそのずれは全体的にずれるこ
とから、それぞれが相対的に相殺するのでそれらの比で
ある電圧の分圧値は大きくずれることがない。また、上
記低抵抗部３０については抵抗値の絶対値が小さいの
で、そのずれの絶対値も小さくなるから、全体として小
規模で高精度なＴＣＯ回路となる。すなわち、上記同一
プロセスで形成された高抵抗部２９は、直列基準抵抗２
３、２５と同じ様に誤差を生じるので大きな抵抗値での
誤差が相殺され、更に上記低抵抗部３０によって上記相
殺され切れなかった微小な調整を行えば、結果として高
精度な調整が達成される。

【００１０】上記ＴＣＯ回路１５の動作について説明す
ると、上記図２の調整動作において上記並列可変抵抗回
路網２４、２６の半導体スイッチ３２、３４が上記メモ
リ１２よりのデータによりオン、オフ駆動されて抵抗値
が設定され、それによりバリキャップ２７、２８への印
加電圧が制御されて制御感度等が調整されるが、ここ
で、上記抵抗回路網は、上述した様に絶対値のばらつき
や温度によるばらつきが小さくなくなるため高精度な調
整が達成できる。また、使用工程においてＡＦＣ感度の
調整が行われることもあるが、ここでも、上述した様に
高精度な調整ができることは言うまでもない。なお、上
記実施形態においては上記第１および第２の並列可変抵
抗回路網２４、２６は、両者とも高抵抗部２９と低抵抗
部３０を有する構造となっていたが、どちらか一方のみ
が低抵抗部を有する様に構成しても良い。更に、上述し
た可変容量素子を用いたＴＣＯにおいては周波数をシフ
トし多チャンネル制御することも行なわれることがあ
り、その場合においても本発明が有効であることは云う
までもない。また、上記可変容量素子としてはバリキャ
ップの他に種々の半導体素子、あるいは半導体回路によ
って代用することもできる。尚更に、上記抵抗回路網と
して、トランジスタやＦＥＴ等の半導体を用い、そのベ
−ス電流や、ゲ−ト電圧を変化することによってコレク
タ−エミッタ間抵抗がドレイン−ソ−ス間抵抗を変化さ
せるようにしてもよい。

【００１１】

【発明の効果】本発明は、以上説明した様に、ＩＣ化し
たＴＣＸＯにおけるバリキャップ印加電圧の分圧用ＴＣ
Ｏ回路において、直列基準抵抗と並列可変抵抗とを逆Ｌ
形に組み合わせると共に、上記可変抵抗部を粗調整用の
高抵抗部と微調整用の低抵抗部に分けて上記直列基準抵
抗と高抵抗部とを同一プロセスで形成する様にしたの
で、温度補償感度や制御感度（ＡＦＣ感度）の調整を高
精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＴＣＯ回路の一実施形態を有する
ＩＣ化された温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）の構成ブ
ロック図である。

【図２】図１に示したＴＣＸＯの調整方法のフローチャ
ートである。

【図３】図１に示したＴＣＯ回路の内部構成図である。

【図４】図３に示した並列可変抵抗回路網の内部構成図
である。

【図５】（ａ）は従来の温度補償水晶発振器（ＴＣＸ
Ｏ）の基本構成図であり、（ｂ）は（ａ）に示した補償
回路の構成図である。

【符号の説明】

１…補償回路、２…バラクタダイオード（バリキャッ
プ）、３、８…水晶振動子、４、１６…発振回路（ＯＳ
Ｃ）、 ５…コンデンサ、６…ＩＣ部、
７…バリキャップ部、９…サー
ミスタ部、 １０…入出力端子
群、１１…切替回路、 １２…
メモリ（ＥＥ−ＰＲＯＭ）、１３…レギュレータ、
１４…可変抵抗回路網、１５…ＴＣＯ
回路、 １７…出力端子、１８…
出力バッファ、 １９、２０…電源
端子、２１、２２…第１および第２のＴＣＯ回路網、２
３、２５…第１および第２の直列基準抵抗、２４、２６
…第１および第２の並列可変抵抗回路網、２７、２８…
バリキャップ（バラクタダイオード）、２９…高抵抗
部、 ３０…低抵抗部、３１…
高抵抗、 ３２、３４…半導
体スイッチ、３３…低抵抗、
１００〜１０３…各ステップ、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度補償又は周波数変調又は周波数シフ
   トのために圧電振動子に可変容量素子を接続した温度補
   償発振器（ＴＣＯ）であって周波数制御感度又は温度制
   御感度や温度補償特性の調整を行うため前記可変容量素
   子への印加電圧を分圧するＴＣＯ回路において、直列基
   準抵抗と並列可変抵抗とを逆Ｌ形に組み合わせると共
   に、上記直列基準抵抗と高抵抗部とを同一プロセスでＩ
   Ｃ化したことを特徴とするＴＣＯ回路。
2. 【請求項２】 上記並列可変抵抗が、大きな分圧を決め
   る粗調整用の高抵抗部と小さな分圧を決める微調整用の
   低抵抗部とから成ることを特徴とする請求項１に記載の
   ＴＣＯ回路。
3. 【請求項３】 上記直列基準抵抗と高抵抗部とが上記Ｉ
   Ｃ回路内に同一プロセスで形成されたものであることを
   特徴とする請求項１又は２に記載のＴＣＯ回路。
4. 【請求項４】 上記並列可変抵抗は、複数の抵抗と半導
   体スイッチが１組ずつ並列に接続されたものが直列には
   しご状に接続されている構成となっていることを特徴と
   する請求項１乃至３に記載のＴＣＯ回路。
5. 【請求項５】 上記半導体スイッチが、メモリに記憶し
   た情報によってオン、オフし、それにより任意の抵抗値
   が得られることを特徴とする請求項４に記載のＴＣＯ回
   路。