JPH09307355A - 発振器 - Google Patents

発振器

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JPH09307355A
JPH09307355A JP11610796A JP11610796A JPH09307355A JP H09307355 A JPH09307355 A JP H09307355A JP 11610796 A JP11610796 A JP 11610796A JP 11610796 A JP11610796 A JP 11610796A JP H09307355 A JPH09307355 A JP H09307355A
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JP
Japan
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temperature
frequency
frequency correction
oscillator
information
Prior art date
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Pending
Application number
JP11610796A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Matsuda
治 松田
Kazuo Murata
和雄 村田
Atsushi Urayama
淳 浦山
Minoru Tanikame
実 谷亀
Yoshinobu Takakuwa
芳信 高桑
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.)
GOYO DENSHI KOGYO KK
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
GOYO DENSHI KOGYO KK
Kokusai Electric Corp
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Publication date
Application filed by GOYO DENSHI KOGYO KK, Kokusai Electric Corp filed Critical GOYO DENSHI KOGYO KK
Priority to JP11610796A priority Critical patent/JPH09307355A/ja
Publication of JPH09307355A publication Critical patent/JPH09307355A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の発振器では、高価であるか又は設定が
容易でないという問題点があったが、本発明では、安価
であり、かつ温度特性の設定が容易でありながら精度の
高い発振を行うことができる発振器を提供する。 【解決手段】 サーミスタ1が環境温度を測定し、温度
補正手段2がサーミスタ1の温度に依存する測定誤差を
補正し、周波数補正手段3が、補正された温度のデータ
と、予め設定されたパラメータとによってVCXO4の
温度特性カーブを数学的方法によって予測し、それを補
正する信号をAFC31を介して出力し、VCXO4が
その信号に従って発振周波数を微調整する発振器であ
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、携帯電話機等に用
いられる発振器に係り、特に精度の高い発振を行うこと
ができる発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話機等で用いられる発振器は、精
度の高い発振を行うことが要求されるため、水晶発振子
を用いることになっている。しかし、水晶発振子は、温
度に対して敏感に反応し、発振周波数が微妙に変化する
ので、この温度特性を補償する工夫がなされているのが
普通である。
【0003】具体的には、水晶発振子は、図4に表すよ
うな温度特性を有することが知られているものである。
図4は、水晶発振子の温度特性を表す説明図である。ま
た、図4において、T は、温度であり、f は、実際に出
力される発振周波数であり、f0は、利用者が発振させよ
うとしている周波数である。尚、以下の説明で、f0とf
との差をΔf と表すこととする。図4の温度特性は、次
に示す3次式である、[数1]によって近似できること
が知られている。
【0004】
【数1】
【0005】ここで、TIは、Δf =0 となる特定の温度
であり、A と、B とは実験的に求められるパラメータで
ある。通常、TI =25度であり、以下の説明では、こ
の温度を「常温」と称することがある。
【0006】そのため、従来の携帯電話機では、発振器
としてTCXO(温度補償水晶発振子)のようなパッケ
ージされた部品を用いたり、サーミスタによって計測し
た温度によって温度補償を行うVC−TCXO(電圧制
御温度補償水晶発振子)を用いたりしていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の発振器では、TCXOは高価であり、水晶発振子の
温度特性データによって設定定数を変化させる必要があ
り、また、VC−TCXOでは、安価ではあるが、温度
特性データとして多数の温度で測定したものを用いなく
ては、精度の高い発振を行うことができず、高価である
か又は設定が容易でないという問題点があった。
【0008】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、安価であり、かつ温度特性の設定が容易でありなが
ら精度の高い発振を行うことができる発振器を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項1記載の発明は、発振器において、
環境温度を一定範囲内の誤差をもって測定し、温度情報
を電圧にて出力するサーミスタと、前記温度情報と、予
め設定された基準しきい値テーブルと、温度特性を表す
特定の数式とから補正温度データを算出して出力する温
度補正手段と、前記補正温度データと、予め設定されて
いる定数とを特定の数式に代入して、周波数補正カーブ
を算出し、前記周波数補正カーブをAFCによって周波
数補正情報に変換して出力する周波数補正手段と、前記
周波数補正情報の入力を受けて、出力周波数を微調整す
るVCXOとを有することを特徴としており、安価であ
り、設定が容易であり、精度の高い発振を行うことがで
きる。
【0010】上記従来例の問題点を解決するための請求
項2記載の発明は、請求項1記載の発振器において、温
度補正手段が補正温度データを算出するための温度特性
を表す特定の数式は、特定の温度との温度差との3次式
であることを特徴としており、設定が容易であり、精度
の高い発振を行うことができる。
【0011】上記従来例の問題点を解決するための請求
項3記載の発明は、請求項2記載の発振器において、3
次式が、 f(T)=A(T−TI )+B(T−TI )3 であって、f(T)は温度特性、Tは温度、TI は基準
となる温度、A,Bは定数であることを特徴としてお
り、設定が容易であり、精度の高い発振を行うことがで
きる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。本発明の実施の形態に係る発振器
(本器)は、温度補正手段がサーミスタによって一定範
囲の誤差をもって測定した環境温度を電圧にて出力した
温度情報を、予め設定された基準しきい値テーブルと、
特定の数式とから補正して補正温度データを算出して出
力し、周波数補正手段がその補正温度データと、予め設
定されている定数とを特定の数式に代入して周波数補正
カーブを数学的に予測して算出し、AFCによって周波
数補正情報に変換して出力して、VCXOの出力周波数
を微調整するもので、高価なTCXOのような部品を用
いず、周波数補正カーブを少ない設定値を用いて数学的
に予測して得るようにしているため、安価に、容易な設
定で精度の高い発振を行うことができるものである。
【0013】本器は、図1に示すように、サーミスタ1
と、温度補正手段2と、AFC31を具備する周波数補
正手段3と、VCXO4とから主に構成されている。図
1は、本発明の実施の形態に係る発振器の構成ブロック
図である。
【0014】以下、本器の各部を具体的に説明する。サ
ーミスタ1は、±5%程度の精度で環境温度を測定し、
その測定すべき環境温度に対してほぼ比例した大きさの
電圧を温度情報として出力するものであるが、その電圧
情報には環境温度に依存した特定の微弱な非線形性が現
れることが知られている。
【0015】温度補正手段2は、サーミスタ1から入力
される温度情報をA/D変換し、デジタル温度データと
してから非線形性を補正して、出力する温度情報と測定
温度とより高い精度で比例するようにした補正温度デー
タを周波数補正手段3に出力するものである。
【0016】具体的には、温度補正手段2は、図2に示
すような基準しきい値テーブルを有するものであり、サ
ーミスタ1が測定温度−15℃、25℃、60℃にて、
それぞれ出力すべきデジタル温度データをA/D変換し
て、デジタル温度データとしたものを予め設定されてい
るものである。
【0017】以下、この設定されているデジタル温度デ
ータをそれぞれ、AutoT(-15)、AutoT(+25)、AutoT(+60)
と称することとする。尚、基準しきい値テーブルをプロ
ットすると、図3のようになる。図2は、基準しきい値
テーブルを表す説明図であり、図3は、基準しきい値を
プロットした説明図である。
【0018】そして、温度補正手段2は、デジタル温度
データを図2に示す温度補正のための温度レンジのう
ち、どの温度レンジに属するかを決定する。例えば、デ
ジタル温度データが「15℃」であるときには、それが
13.4℃と18.0℃との間であるので温度レンジは
「5」となる。そして、温度補正手段2は、次に示す数
式、[数2]によって、温度レンジk ごとに、温度補正
データT-A/D(k)を算出するものである。
【0019】
【数2】
【0020】ここで、T(k)は、基準しきい値テーブル上
の温度補正のための温度レンジk に示された基準しきい
値であり、T(-15)と、T(+25)と、T(+60)とは、それぞれ
−15℃、25℃、60℃にて、測定された基準しきい
値である。そして、温度補正手段2は、算出した温度補
正データをデジタル温度データに加算して、補正温度デ
ータとして周波数補正手段3に出力するものである。
【0021】周波数補正手段3は、温度補正手段2から
入力される補正温度データから周波数補正カーブを算出
し、VCXO4に電圧情報である周波数補正情報を出力
するものである。また、AFC31は、周波数補正カー
ブを周波数補正情報に変換するものである。
【0022】すなわち、周波数補正手段3は、次に詳述
する方法によって決定される定数Aと、B とを格納して
おり、その定数A とB とを数1に代入して用い、周波数
補正カーブを算出する。
【0023】そして、周波数補正手段3のAFC31
は、温度補正手段2から入力される補正温度データにお
ける、その周波数補正カーブが表す値を周波数補正情報
として、VCXO4に出力する。
【0024】VCXO4は、Voltage Control Cristal
Oscillatorであり、電圧の印加によって出力する周波数
を微妙に変化させることができる水晶発振子であり、周
波数補正手段3から入力される周波数補正情報によっ
て、出力周波数を微妙に変化させるものである。
【0025】ここで、周波数補正手段3に格納されてい
る、定数A とB との算出方法について説明する。まず、
−15℃、25℃、60℃にて、Δf=0 となるような周
波数補正情報(以下、これらの周波数補正情報をそれぞ
れAutof(-15)、Autof(+25)、Autof(+60)と称する)が予
め測定されている。そして、周波数補正手段3は、[数
1]に具体的な数値を代入した[数3]のような連立方
程式を解いて、定数A とB とを算出する。
【0026】
【数3】
【0027】また、周波数補正手段3は、予め複数のV
CXOについて測定した周波数ずれについて、算出した
定数A とB とのうち、Δfの最大のものの各定数と、最
小のものの各定数とを線形補間してテーブルとして保持
し、周波数補正情報よりΔfを算出して、そのΔfに最
も近いΔfを当該テーブルより検索して定数A とB とを
決定するようにしていてもよい。
【0028】さらに、周波数補正手段3は、定数A とB
との組を複数の温度において複数組算出しておき、周波
数の補正を行うときには、温度補正手段2から入力され
る補正温度データに基づいて利用する組を選択し、選択
された定数A とB との組を用いて[数1]を計算するよ
うにしてもよい。
【0029】次に本器の動作について説明する。サーミ
スタ1が±5%程度の精度で測定した温度、例えば「1
5℃」を電圧情報である温度情報として温度補正手段2
に出力すると、温度補正手段2が、これをA/D変換
し、温度レンジを「5」と判定する。そして、温度補正
手段2が数2に対応する条件を代入し、次の[数4]の
ような式によって温度補正データT-A/D(k)を算出する。
【0030】
【数4】
【0031】そして、温度補正手段2が、算出した温度
補正データT-A/D(k)をデジタル温度データに加算して、
補正温度データとして周波数補正手段3に出力する。こ
こで、出力された補正温度データを例えば、「15.5
℃」とする。そして、周波数補正手段3が、定数A とB
とを数1に代入し、周波数補正カーブを算出し、周波数
補正手段3のAFC31が、温度補正手段2から入力さ
れる補正温度データにおける、周波数補正カーブの示す
値を周波数補正情報として、VCXO4に出力する。
【0032】そして、VCXO4は、周波数補正情報が
なければ、本来出力するであろう周波数f を周波数補正
情報で微調整して、よりf0に近い周波数を出力するよう
になる。
【0033】本実施の形態の発振器によれば、水晶発振
子としてVCXO4を用いているので安価に構成でき、
温度補正手段2が測定した温度を補正しているので、サ
ーミスタ1の個体差による測定誤差を低減することがで
き、また、周波数補正手段3が、補正された測定温度を
もとにして、少数の実測点から予測したVCXO4の温
度−周波数特性である周波数補正カーブを算出している
ので、設定が容易であり、その周波数補正カーブをもと
にVCXO4が出力する周波数を微調整しているので、
精度の高い発振を行うことができる効果がある。
【0034】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、サーミス
タが一定の誤差範囲内で測定した温度に対応する温度情
報を、温度補正手段がサーミスタの温度特性に従って補
正して補正温度データとして出力し、周波数補正手段が
補正温度データと、予め実験的に決定された定数とから
VCXOの温度−周波数特性曲線である周波数補正カー
ブを予測し、AFCによって周波数補正情報として出力
し、VCXOが周波数補正情報に従って、出力周波数を
微調整する発振器としているので、高価な部品を用いず
に、また周波数補正カーブを数学的に予測するようにし
ているので設定値である定数の個数を低減でき、サーミ
スタの個体差を吸収しつつ出力周波数の微調整を行うよ
うになっているので、安価であり、設定が容易であり、
精度の高い発振を行うことができる効果がある。
【0035】請求項2記載の発明によれば、温度補正手
段における補正温度データを算出するための温度特性を
表す数式は、温度と温度差との3次式である請求項1記
載の発振器としているので、計算のための設定が容易で
あり、精度の高い発振を行うことができる効果がある。
【0036】請求項3記載の発明によれば、3次式が、 f(T)=A(T−TI )+B(T−TI )3 であって、f(T)は温度特性、Tは温度、TI は基準
となる温度、A,Bは定数である請求項2記載の発振器
としているので、設定が容易であり、精度の高い発振を
行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る発振器の構成ブロッ
ク図である。
【図2】基準しきい値テーブルを表す説明図である。
【図3】基準しきい値をプロットした説明図である。
【図4】水晶発振子の温度特性を表す説明図である。
【符号の説明】
1…サーミスタ、 2…温度補正手段、 3…周波数補
正手段、 4…VCXO、 31…AFC
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦山 淳 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 谷亀 実 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 高桑 芳信 秋田県南秋田郡天王字長沼64 五洋電子工 業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環境温度を一定範囲内の誤差をもって測
    定し、温度情報を電圧にて出力するサーミスタと、前記
    温度情報と、予め設定された基準しきい値テーブルと、
    温度特性を表す特定の数式とから補正温度データを算出
    して出力する温度補正手段と、前記補正温度データと、
    予め設定されている定数とを特定の数式に代入して、周
    波数補正カーブを算出し、前記周波数補正カーブをAF
    Cによって周波数補正情報に変換して出力する周波数補
    正手段と、前記周波数補正情報の入力を受けて、出力周
    波数を微調整するVCXOとを有することを特徴とする
    発振器。
  2. 【請求項2】 温度補正手段が補正温度データを算出す
    るための温度特性を表す特定の数式は、特定の温度との
    温度差との3次式であることを特徴とする請求項1記載
    の発振器。
  3. 【請求項3】 3次式が、 f(T)=A(T−TI )+B(T−TI )3 であって、f(T)は温度特性、Tは温度、TI は基準
    となる温度、A,Bは定数であることを特徴とする請求
    項2記載の発振器。
JP11610796A 1996-05-10 1996-05-10 発振器 Pending JPH09307355A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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