JPH10209754A

JPH10209754A - 水晶発振装置とその調整方法

Info

Publication number: JPH10209754A
Application number: JP827897A
Authority: JP
Inventors: Masaki Muto; 正樹武藤; Yoshihisa Mochida; 嘉久糯田; Takashi Mizukoshi; 隆司水越; Chikao Maeda; 親男前田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は水晶発振装置とその調整方法に関す
るもので、発振回路とその制御回路を有する半導体集積
回路の調整を容易にするとともに、小型化する。【解決手段】水晶発振器と、この水晶発振器に電気的
に接続された周波数調整素子と、この周波数調整素子に
印加する電圧を制御する制御回路１とを備え、前記制御
回路は、外部電圧入力端子３と、この外部電圧入力端子
３に電気的に接続されたＡ／Ｄコンバータ５と、このＡ
／Ｄコンバータ５に電気的に接続されたメモリ７と、こ
のメモリ７および前記外部電圧入力端子３が電気的に接
続された可変利得回路８と、前記メモリ７と可変利得回
路８との間に電気的に介在させたＤ／Ａコンバータ１０
とを有し、前記メモリ７は、実稼働する２個以上の制御
電圧設定グループを持ち、各制御電圧設定グループは、
電圧検出データと利得設定データとオフセット設定デー
タを記憶している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電圧制御機能付の水
晶発振装置とその調整方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水晶発振装置は水晶振動子、発振回路、
周波数調整素子と制御回路を備えており、この周波数調
整素子として用いたコンデンサの容量とバラクタダイオ
ードに印加する電圧を制御することにより周波数調整素
子の容量を所要の値に変化させて、発振周波数を制御し
ている。ここで、バラクタダイオードは印加される電圧
に対して非線形な容量特性を有しているとともに、温度
特性をも有している。

【０００３】このため、従来の水晶発振装置では所要の
可変感度とその直線性誤差を満足するために、バラクタ
ダイオードの容量特性とその温度特性は限定されたもの
となり、煩雑な特性調整が必要となる。また発振回路、
コンデンサおよびバラクタダイオードを同一の半導体集
積回路上に備えた場合、所要の可変感度とその直線性誤
差および温度特性を安定して満足することが困難となる
ため、発振回路、コンデンサ、バラクタダイオード、制
御回路は個別に同一基板上に集積されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において
は、バラクタダイオードの特性は限定されたものとなる
とともに、煩雑な特性調整が必要とされてしまう上、発
振回路、コンデンサ、バラクタダイオードおよび制御回
路は個別の回路素子として、同一基板上にそれぞれを実
装することが必要となる。

【０００５】そこで本発明は可変感度とその直線性誤差
および温度特性の許容範囲を広くするとともに、特性調
整を簡便に行え、半導体集積回路の小型化が可能な水晶
発振装置とその調整方法を提供することを目的とするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、特にメモリを実稼働する２個以上の制御電
圧設定グループで構成するとともに、各制御電圧設定グ
ループを電圧検出データと利得設定データとオフセット
データから構成しており、これにより発振回路とその制
御回路を有する半導体集積回路の調整を容易にすること
ができるとともに、小型化が図れるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、水晶発振器と、この水晶発振器に電気的に接続され
た周波数調整素子と、この周波数調整素子に印加する電
圧を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、外部
電圧入力端子と、この外部電圧入力端子に電気的に接続
されたＡ／Ｄコンバータと、このＡ／Ｄコンバータに電
気的に接続されたメモリと、このメモリおよび前記外部
電圧入力端子が電気的に接続された可変利得回路と、前
記メモリと可変利得回路との間に電気的に介在させたＤ
／Ａコンバータとを有し、前記メモリは、実稼働する２
個以上の制御電圧設定グループを持ち、各制御電圧設定
グループは、電圧検出データと利得設定データとオフセ
ット設定データを記憶している構成としたものであり、
この構成とすることにより、発振回路と周波数調整素子
の特性許容範囲が広くなるとともに、可変感度とその直
線性誤差および温度特性の調整を容易にするという作用
を有する。

【０００８】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１の電圧制
御水晶発振器（以下ＶＣＸＯと称す）の構成を示す図で
ある。図１において、１は電圧制御発振器であり、本実
施の形態においては一つの半導体集積回路により構成さ
れている。２は水晶振動子であり、この水晶振動子２と
電圧制御発振器１によりＶＣＸＯが構成されている。３
は外部電圧入力端子であり、この外部電圧入力端子３か
ら供給される電圧により発振周波数が制御される。外部
電圧入力端子３はＡ／Ｄコンバータ５と可変利得回路８
に接続され、Ａ／Ｄコンバータ５の出力はメモリ７に接
続されており、このメモリ７は可変利得回路８とＤ／Ａ
コンバータ１０に接続され、Ｄ／Ａコンバータ１０の出
力は可変利得回路８に接続されている。さらに可変利得
回路８の出力はサンプルホールド回路１２を介して、電
圧制御発振回路１４へと接続されている。電圧制御発振
回路１４は水晶振動子２の入出力と接続され、電圧制御
発振回路１４の出力は出力端子１８から外部へと出力し
ている。

【０００９】１５はパルス発生回路であり、電圧制御発
振回路１４より供給される基準クロックにより、メモリ
７と、Ａ／Ｄコンバータ５と、可変利得回路８と、Ｄ／
Ａコンバータ１０の間欠動作させるためのパルスや、メ
モリ７のクロックや、サンプルホールド回路１２のサン
プリングクロックを生成するものである。

【００１０】なお、１９はＶｃｃ端子、２０はＧＮＤ端
子である。以下図１を用いて本実施の形態のＶＣＸＯの
動作を説明する。まずＶｃｃ端子１９に電源電圧が入力
されると、電圧制御発振回路１４は水晶振動子２により
発振を開始する。この発振出力は基準クロックとして、
出力端子１８から出力されるとともに、メモリ７とパル
ス発生回路１５に供給される。

【００１１】ここで、メモリ７の記憶内容は図２に示す
ように、三つの制御電圧設定グループを記憶していて、
各制御電圧設定グループは電圧検出データと利得設定デ
ータとオフセット設定データが記憶されていて、クロッ
クがパルス発生回路１５より供給されるとデータが読み
出され、電圧検出データがＡ／Ｄコンバータ５に供給さ
れ、利得設定データが可変利得回路８に供給され、オフ
セット設定データがＤ／Ａコンバータ１０に供給され
る。

【００１２】さて、外部電圧入力端子３より外部電圧が
入力されると、この外部電圧はＡ／Ｄコンバータ５に入
力される。図３にＡ／Ｄコンバータ５の回路構成図を示
す。

【００１３】図３の３１は可変減衰器であり、メモリ７
から供給された電圧検出データ１が設定され、切換電圧
を電圧比較器３２へ出力している。また、電圧比較器３
２には外部電圧入力端子３より入力される外部電圧が入
力されており、外部電圧と切換電圧を比較する。ここで
外部電圧が切換電圧より高いときには、次に可変減衰器
３１に電圧検出データ２が設定されて切換電圧を出力
し、外部電圧と切換電圧を比較する。以上の動作を繰り
返し、外部電圧が切換電圧より低くなったときに同一の
電圧制御設定グループの利得設定データが可変利得回路
８に設定され、同一の電圧制御設定グループのオフセッ
ト設定データがＤ／Ａコンバータ１０に設定される。

【００１４】Ｄ／Ａコンバータ１０はメモリ７から供給
されたオフセット設定データが設定されると、所定の電
圧を出力する。この出力電圧は可変利得回路８に出力さ
れて、所要のオフセット電圧を設定する。

【００１５】図４に可変利得回路８の回路構成図を示
す。図４の可変利得回路８は可変減衰器４１と、バッフ
ァアンプ４２と、反転アンプ４３と、反転アンプ４４の
直列接続により構成され、外部電圧入力端子３より入力
された外部電圧は可変減衰器４１に入力されると、メモ
リ７から供給された利得設定データにより所定の利得に
減衰される。可変減衰器４１の出力はバッファアンプ４
２を介して反転アンプ４３に入力されて極性反転され
る。これは、この後の反転アンプ４３でまた極性反転さ
れて極性がもとの正極性になるからである。反転アンプ
４３の出力は、反転アンプ４４に入力されると、Ｄ／Ａ
コンバータ１０から供給される出力電圧を基準に反転さ
れて、所定の制御電圧として出力される。可変利得回路
８から出力される所定の制御電圧は、サンプルホールド
回路１２へ供給される。

【００１６】サンプルホールド回路１２の回路構成図を
図５に示す。図５のサンプルホールド回路は入力側が可
変利得回路８と接続されたスイッチング素子５１と、ス
イッチング素子５１の出力と入力が接続されたスイッチ
ング素子５４と、スイッチング素子５１の出力とスイッ
チング素子５４の入力と接続された調整入力端子５５
と、スイッチング素子５４の出力と接続されたバッファ
アンプ５３と、スイッチング素子５４の出力とＧＮＤ間
に接続されたコンデンサ５２とから構成されており、ス
イッチング素子５４の開路と閉路はパルス発生回路１５
より供給されるサンプリングクロックにより制御されて
いる。図６のタイミングチャートに示すサンプリングク
ロックがスイッチング素子５４に供給され、スイッチン
グ素子５４が閉路状態のとき可変利得回路８から供給さ
れる制御電圧はバッファアンプ５３に入力され、このス
イッチング素子５４が開路状態になるとサンプルホール
ド回路１２で制御電圧が保持されている。このサンプリ
ングクロックが定期的にスイッチング素子５４を開路と
閉路状態を繰り返すことによって制御電圧の変化に対応
している。

【００１７】ここで、制御電圧がサンプルホールド回路
１２で保持されている間は図６のタイミングチャートに
示すようにＡ／Ｄコンバータ５と可変利得回路８とＤ／
Ａコンバータ１０はパワーダウンしており、サンプルホ
ールドが開始される直前にまたパワーオンする。また、
このパワーダウンの周期よりも長い周期でメモリ７を定
期的に動作させて、メモリ７の読み出しを行っている。
上記の動作を所定の周期で繰り返すことにより、メモリ
７とＡ／Ｄコンバータ５と可変利得回路８とＤ／Ａコン
バータ１０の間欠動作を行い、低消費電流化を図ってい
る。

【００１８】サンプルホールド回路１２より供給される
制御電圧は電圧制御発振回路１４に供給される。図７に
電圧制御発振回路１４の回路構成図を示す。図７におい
て、７１はバラクタダイオードであり、７３はコンデン
サ、７５は帰還用トランジスタ、７６はバッファ用トラ
ンジスタ、７７はバイアス抵抗、７８は帰還抵抗であ
る。

【００１９】サンプルホールド回路１２より供給される
制御電圧がバラクタダイオード７１に印加されると、バ
ラクタダイオードは所定の容量をもち、電圧制御発振回
路１４は水晶振動子２により所要の周波数で発振する。
この電圧制御発振回路１４の出力はパルス発生回路１５
に供給されるとともに、ＶＣＸＯの出力として出力端子
１８より外部へ出力される。

【００２０】以下図８、９、１０を用いてメモリ７に記
憶されている周波数調整データの作成方法を説明する。
図８は電圧制御発振回路１４のバラクタダイオード７１
に印加する電圧の変化に対する周波数変化を表す周波数
特性Ａを示す図であり、図９はこの周波数特性Ａの可変
感度Ｂを示す図である。

【００２１】まず、図５のスイッチング素子５１を開路
状態とし、調整入力端子５５より電圧を入力して、図７
のバラクタダイオード７１に電圧を印加することにより
図８の周波数特性Ａを取得する。ここで、周波数特性Ａ
の変化率より図９の可変感度Ｂが求められるが、外部電
圧入力端子３から入力される外部電圧が０．５Ｖ〜２．
５Ｖの範囲においては、可変感度Ｂの直線誤差は所要の
±３．５ｐｐｍの範囲以内には納まらない。そこで可変
感度Ｂの直線性誤差が±３．５ｐｐｍ以内に納まるよう
に入力される外部電圧を３つに分割して、この分割され
た各範囲で設定を決定する。分割する電圧値を切換電
圧、外部電圧の減衰率を利得、絶対値をオフセット電圧
として求め、Ａ／Ｄコンバータ５の可変減衰器３１が切
換電圧を出力するデータを電圧検出データとし、可変利
得回路８の利得が所定の減衰率になるデータを利得設定
データ、Ｄ／Ａコンバータ１０の出力が所定の絶対値を
出力するデータをオフセット設定データとしてメモリ７
に記憶させている。

【００２２】上記の周波数調整データを記憶したメモリ
７を用いた本実施例のＶＣＸＯを動作させ、外部電圧入
力端子３の電圧を変化させたときの可変感度Ｃを図１０
に示す。可変感度Ｄの直線性誤差は±３．５ｐｐｍ／Ｖ
以内となり、所要の特性を満足することができる。

【００２３】なお、本実施の形態においては入力される
外部電圧を３つに分割したが、２つでも３つ以上でもよ
い。

【００２４】（実施の形態２）図１１は本発明の実施の
形態２の温度補償型の電圧制御型温度補償水晶発振器
（以下ＶＣ−ＴＣＸＯと称す）の構成を示す図である。
図１１の実施の形態２と実施の形態１の構成の違いを以
下に説明する。温度センサ４と、この温度センサ４に接
続されたＡ／Ｄコンバータ６と可変利得回路９を有し、
Ａ／Ｄコンバータ６の出力はメモリ７に接続されてお
り、このメモリ７が接続された可変利得回路９とＤ／Ａ
コンバータ１１を有し、Ｄ／Ａコンバータ１１の出力は
可変利得回路９に接続されている。さらに、可変利得回
路９の出力が接続されたサンプルホールド回路１３を有
し、このサンプルホールド回路１３の出力は電圧制御発
振回路１１４に接続されている。

【００２５】以下図１１を用いて本実施の形態のＶＣ−
ＴＣＸＯの動作を説明する。メモリ７の記憶内容は図１
２に示すように、８つの温度制御設定グループと３つの
電圧制御設定グループとを記憶しており、温度制御設定
グループと電圧制御設定グループはそれぞれ電圧検出デ
ータと利得設定データとオフセット設定データからな
り、パルス発生回路１５よりクロックが供給されるとデ
ータが読み出される。

【００２６】メモリ７の電圧検出データ１がＡ／Ｄコン
バータ６の可変減衰器３１に設定されると、この可変減
衰器３１は切換電圧を電圧比較器３２へ出力する。ま
た、電圧比較器３２には温度センサ４の出力電圧が入力
されており、温度センサ出力電圧と切換電圧を比較す
る。ここで、温度センサの出力電圧は、低温から高温ま
で温度変化によって直線的に低下するので、温度センサ
出力電圧が切換電圧より低いときには、次に可変減衰器
３１に電圧検出データ２が設定されて切換電圧を出力
し、温度センサ出力電圧と切換電圧を比較する。以上の
動作を繰り返し、温度センサ出力電圧が切換電圧より高
くなったときに、そのときのＶＣ−ＴＣＸＯの温度が８
つに分割された温度範囲のどの温度範囲にあるのかが検
出されて、同一の電圧制御設定グループの利得設定デー
タが可変利得回路９に設定され、同一の電圧制御設定グ
ループのオフセット設定データがＤ／Ａコンバータ１１
に設定される。

【００２７】電圧制御設定グループが設定されると、図
１３のタイミングチャートに示すようにメモリ７がパワ
ーダウンされて、可変利得回路９から出力される制御電
圧はサンプリングクロックによりサンプルホールド回路
１３に保持され、Ａ／Ｄコンバータ６と可変利得回路９
とＤ／Ａコンバータ１１はパワーダウンされる。

【００２８】電圧制御発振回路１１４の回路構成図を図
１４に示す。図１４の７２はバラクタダイオードで、７
４はコンデンサである。バラクタダイオード７２はサン
プルホールド回路１３の出力と接続されており、温度補
正の制御電圧が印加されて所定の容量をもち、電圧制御
発振回路１１４は低温から高温まで所要の周波数偏差の
範囲内で発振する。また同時に、バラクタダイオード７
１にはサンプルホールド回路１２より外部入力の制御が
印加されて所定の容量をもち、電圧制御発振回路１１４
は所要の周波数で発振している。

【００２９】以上の動作により、温度制御されたＶＣ−
ＴＣＸＯは、図１５に示すように周波数温度偏差は±
１．０ｐｐｍ以内となり、付加する回路が小さく所要の
温度特性を得ることができる。

【００３０】また、本実施の形態においては、温度範囲
を８つに分割しているが、８つ以下でも８つ以上でもよ
い。

【００３１】（実施の形態３）図１６は本発明の実施の
形態３の温度補償型の電圧制御型温度補償水晶発振器
（以下ＶＣ−ＴＣＸＯと称す）の構成を示す図である。
図１６の実施の形態３と実施の形態１の構成の違いを以
下に説明する。外部電圧入力端子３と入力側が接続され
たスイッチング素子１０１と、温度センサ４とこの温度
センサ４と入力側が接続されたスイッチング素子１０２
とを備え、スイッチング素子１０１と１０２はその開路
と閉路をパルス発生回路１５より供給される制御クロッ
クにより制御されている。また、スイッチング素子１０
１と１０２の出力側は接続され、Ａ／Ｄコンバータ５と
可変利得回路８に接続されている。さらに、可変利得回
路８の出力はサンプルホールド回路１２とサンプルホー
ルド回路１３を介して電圧制御発振回路１１４へと接続
されている。

【００３２】以下図１６を用いて本実施の形態のＶＣ−
ＴＣＸＯの動作を説明する。スイッチング素子１０２が
閉路状態になり、メモリ７の電圧検出データがＡ／Ｄコ
ンバータ５の可変減衰器３１に設定されると、この可変
減衰器３１は切換電圧を電圧比較器３２へ出力する。ま
た、電圧比較器３２には温度センサ４の出力電圧が入力
されており、温度センサ出力電圧と切換電圧を比較し
て、そのときのＶＣ−ＴＣＸＯの温度が８つに分割され
た温度範囲のどの温度範囲にあるのか検出されて、同一
の電圧制御設定グループの利得設定データが可変利得回
路８に設定され、同一の電圧制御設定グループのオフセ
ット設定データがＤ／Ａコンバータ１０に設定される。

【００３３】電圧制御設定グループが設定されると、図
１７のタイミングチャートに示すようにメモリ７がパワ
ーダウンされて、可変利得回路８から出力される制御電
圧はサンプリングクロックによりサンプルホールド回路
１３に保持される。続いて、スイッチング素子１０２が
開路状態となりスイッチング素子１０１が閉路状態とな
ると、外部電圧入力端子３より外部電圧が入力される。
そして、電圧制御設定グループが設定されると可変利得
回路８から出力される制御電圧はサンプリングクロック
によりサンプルホールド回路１２に保持され、Ａ／Ｄコ
ンバータ５と可変利得回路８とＤ／Ａコンバータ１０は
パワーダウンされる。

【００３４】サンプルホールド回路１３の出力は電圧制
御発振回路１１４に接続されており、温度補正の制御電
圧が印加されて所定の容量をもち、電圧制御発振回路１
１４は低温から高温まで所要の周波数偏差の範囲内で発
振する。また同時に、サンプルホールド回路１２より外
部入力の制御が印加されて所定の容量をもち、電圧制御
発振回路１１４は所要の周波数で発振している。

【００３５】温度制御されたＶＣ−ＴＣＸＯは、実施の
形態２の図１５に示すように周波数温度偏差は±１．０
ｐｐｍ以内となり、実施の形態２のＶＣ−ＴＣＸＯより
も付加回路が少ないながら同等の温度特性を得ることが
できる。

【００３６】なお本実施例では、温度制御と電圧制御に
おいてＡ／Ｄコンバータと可変利得回路とＤ／Ａコンバ
ータを共用したが、このうちいずれかを共用して共用し
ない構成回路を専用に所有してもよいし、構成回路の内
部回路を共用して共用しない内部回路を専用に所有して
もかまわない。

【００３７】（実施の形態４）図１８は本発明の実施の
形態４のＶＣ−ＴＣＸＯの構成を示す図である。図１８
の実施の形態４と実施の形態２の構成の違いは、可変利
得回路９の出力がサンプルホールド回路１３に出力する
とともに、Ａ／Ｄコンバータ６と可変利得回路８に接続
されている点である。

【００３８】以下図１８を用いて本実施の形態のＶＣ−
ＴＣＸＯの動作を説明する。メモリ７の記憶内容は図１
９に示すように、８つの温度制御設定グループと２つの
電圧制御設定グループと１つの温度調整設定グループを
記憶しており、各設定グループはそれぞれ電圧検出デー
タと利得設定データとオフセット設定データからなり、
パルス発生回路１５よりクロックが供給されるとデータ
が読み出される。

【００３９】メモリ７からＡ／Ｄコンバータ６へ各温度
制御グループの電圧検出データが設定されて、温度範囲
が検出されると、同一電圧制御設定グループの利得設定
データが可変利得回路９へ設定され、オフセット設定デ
ータがＤ／Ａコンバータ１１にそれぞれメモリ７より設
定される。

【００４０】図２０に可変利得回路９の回路構成図を示
す。図２０の可変利得回路９は可変減衰器４５と、バッ
ファアンプ４６と４７、反転増幅アンプ４８と、極性選
択アンプ４９の直列接続により構成され、外部電圧入力
端子３より入力された外部電圧は可変減衰器４５に入力
されると、メモリ７から供給された利得設定データによ
り所定の利得に減衰される。可変減衰器４５の出力はバ
ッファアンプ４６を介して反転増幅アンプ４８に入力さ
れ、Ｄ／Ａコンバータ１１から供給される出力電圧を基
準に増幅されるとともに極性反転される。反転増幅アン
プ４８の出力は、バッファアンプ４７を介して極性選択
アンプ４９に入力されると、反転か非反転か選択されて
所定の制御電圧として出力される。可変利得回路９から
出力される温度補正の制御電圧がサンプルホールド回路
１３へ保持され、電圧制御発振回路１１４へ出力されて
いる。

【００４１】ここで、新たにメモリ７からＡ／Ｄコンバ
ータ６と、可変利得回路９と、Ｄ／Ａコンバータ１１に
温度調整設定グループが設定され、Ａ／Ｄコンバータ５
と、可変利得回路８と、Ｄ／Ａコンバータ１０に電圧制
御設定データが設定されると、可変利得回路９の出力は
切換電圧としてＡ／Ｄコンバータ５に入力される。続い
て、外部電圧入力端子３より入力される外部電圧と切換
電圧の比較を行い、外部電圧が可変利得回路９の出力電
圧より低ければ可変利得回路８に利得設定データ１が設
定され、高ければ利得設定データ２が設定される。ここ
で、可変利得回路９の出力電圧を温度により変化させる
ことにより、温度による切換電圧の変化を抑えることが
できる。

【００４２】図２１に可変利得回路８の回路構成図を示
す。可変減衰器４１は外部電圧入力端子３と可変利得回
路９の出力が接続されていて、設定された利得設定デー
タにより外部電圧を所定の利得に減衰させている。ここ
で、可変利得回路９の出力電圧を温度により変化させ
て、周波数可変感度とその直線性誤差の温度特性を補正
している。可変減衰器４１の出力はバッファアンプ４２
を介して反転アンプ４３に入力されて極性反転される。
反転アンプ４３の出力は、反転アンプ４４に入力される
と、Ｄ／Ａコンバータ１０から供給される出力電圧を基
準に反転されて、所定の制御電圧として出力される。可
変利得回路８から出力される所定の制御電圧はサンプル
ホールド回路１２に保持されて、電圧制御発振回路１１
４へ供給されている。

【００４３】図１８の構成回路のタイミングチャートを
図２２に示す。まずメモリ７が動作してデータを読み出
し、Ａ／Ｄコンバータ６が温度範囲を検出するとメモリ
７はパワーダウンする。続いて可変利得回路９とＤ／Ａ
コンバータ１１が動作して、サンプルホールド回路１３
に温度補正の制御電圧が保持されると、Ａ／Ｄコンバー
タ６と、可変利得回路９と、Ｄ／Ａコンバータ１１に温
度調整設定データが設定され、Ａ／Ｄコンバータ５と、
可変利得回路８と、Ｄ／Ａコンバータ１０が動作して温
度制御設定データが設定されて電圧制御の制御電圧がサ
ンプルホールド回路１２へ保持されると、Ａ／Ｄコンバ
ータ５と６、可変利得回路８と９、Ｄ／Ａコンバータ１
０と１１がパワーダウンする。

【００４４】上記の周波数温度調整データを記憶したメ
モリ７を用いた本実施例のＶＣ−ＴＣＸＯを動作させ、
外部電圧入力端子３の電圧を変化させた低温、常温、高
温での可変感度Ｌ、Ｍ、Ｎを図２３に示す。可変感度
Ｌ、Ｍ、Ｎの直線性誤差は±３．５ｐｐｍ／Ｖ以内とな
り、低温から高温まで所要の特性を満足することができ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明は、水晶発振器と、
この水晶発振器に電気的に接続された周波数調整素子
と、この周波数調整素子に印加する電圧を制御する制御
回路とを備え、前記制御回路は、外部電圧入力端子と、
この外部電圧入力端子に電気的に接続されたＡ／Ｄコン
バータと、このＡ／Ｄコンバータに電気的に接続された
メモリと、このメモリおよび前記外部電圧入力端子が電
気的に接続された可変利得回路と、前記メモリと可変利
得回路との間に電気的に介在させたＤ／Ａコンバータと
を有し、前記メモリは、実稼働する２個以上の制御電圧
設定グループを持ち、各制御電圧設定グループは、電圧
検出データと利得設定データとオフセット設定データを
記憶している構成としたものである。

【００４６】そして以上の構成とすると、発振回路と周
波数調整素子の特性許容範囲が広くなるとともに、可変
感度とその直線性誤差および温度特性の調整を容易に
し、特性が限定される同一の半導体集積回路内にも発振
回路と周波数調整素子と制御回路を構成することが容易
であり、この半導体集積回路の小型化がしやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるＶＣＸＯの構成
図

【図２】同実施の形態におけるメモリの記憶内容を示す
概念図

【図３】同実施の形態におけるＡ／Ｄコンバータの回路
図

【図４】同実施の形態における可変利得回路の回路図

【図５】同実施の形態におけるサンプルホールド回路の
回路図

【図６】同実施の形態におけるＶＣＸＯの動作のタイミ
ングチャート

【図７】同実施の形態における電圧制御発振回路の回路
図

【図８】同実施の形態における電圧制御水晶発振回路の
周波数特性を示す図

【図９】同実施の形態における電圧制御水晶発振回路の
周波数特性の可変感度を示す図

【図１０】同実施の形態におけるＶＣＸＯの周波数特性
の可変感度を示す図

【図１１】本発明の実施の形態２におけるＶＣ−ＴＣＸ
Ｏの構成図

【図１２】同実施の形態におけるメモリの記憶内容を示
す概念図

【図１３】同実施の形態におけるＶＣ−ＴＣＸＯの動作
のタイミングチャート

【図１４】同実施の形態における電圧制御発振回路の回
路図

【図１５】同実施の形態におけるＶＣ−ＴＣＸＯの周波
数温度特性を示す図

【図１６】本発明の実施の形態３におけるＶＣ−ＴＣＸ
Ｏの構成図

【図１７】同実施の形態におけるＶＣ−ＴＣＸＯの動作
のタイミングチャート

【図１８】本発明の実施の形態４におけるＶＣ−ＴＣＸ
Ｏの構成図

【図１９】同実施の形態におけるメモリの記憶内容を示
す概念図

【図２０】同実施の形態における可変利得回路９の回路
図

【図２１】同実施の形態における可変利得回路８の回路
図

【図２２】同実施の形態におけるＶＣ−ＴＣＸＯの動作
のタイミングチャート

【図２３】同実施の形態におけるＶＣ−ＴＣＸＯの周波
数特性の可変感度を示す図

【符号の説明】

１電圧制御発振器２水晶振動子３外部電圧入力端子５Ａ／Ｄコンバータ７メモリ８可変利得回路１０Ｄ／Ａコンバータ１２サンプルホールド回路１４電圧制御発振回路１５パルス発生回路１８出力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田親男大阪府高槻市幸町１番１号松下電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水晶発振器と、この水晶発振器に電気的
に接続された周波数調整素子と、この周波数調整素子に
印加する電圧を制御する制御回路とを備え、前記制御回
路は、外部電圧入力端子と、この外部電圧入力端子に電
気的に接続されたアナログ・ディジタル変換回路（以下
Ａ／Ｄコンバータと称す）と、このＡ／Ｄコンバータに
電気的に接続されたメモリと、このメモリおよび前記外
部電圧入力端子が電気的に接続された可変利得回路と、
前記メモリと可変利得回路との間に電気的に介在させた
ディジタル・アナログ変換回路（以下Ｄ／Ａコンバータ
と称す）とを有し、前記メモリは、実稼働する２個以上
の制御電圧設定グループを持ち、各制御電圧設定グルー
プは、電圧検出データと利得設定データとオフセット設
定データを記憶している水晶発振装置。
【請求項２】水晶発振器と、この水晶発振器に電気的
に接続された第１と第２の周波数調整素子と、前記第１
の周波数調整素子に印加する電圧を制御する前記第１の
制御回路と、前記第２の周波数調整素子に印加する第２
の制御回路とを備え、前記第１の制御回路は、外部電圧
入力端子と、この外部電圧入力端子に電気的に接続され
た第１のＡ／Ｄコンバータと、この第１のＡ／Ｄコンバ
ータに電気的に接続されたメモリと、このメモリおよび
前記外部電圧入力端子が電気的に接続された第１の可変
利得回路と、前記メモリと前記第１の可変利得回路との
間に電気的に介在させた第１のＤ／Ａコンバータとを有
し、前記第２の制御回路は、温度センサと、この温度セ
ンサに電気的に接続された第２のＡ／Ｄコンバータと、
この第２のＡ／Ｄコンバータに前記メモリと電気的に接
続されており、前記メモリおよび前記温度センサが電気
的に接続された第２の可変利得回路と、前記メモリと第
２の可変利得回路との間に電気的に介在させた第２のＤ
／Ａコンバータとを有し、前記メモリは、実稼働する２
個以上の電圧制御設定グループと８個以下の温度制御設
定グループを持ち、各電圧制御設定グループと各温度制
御設定グループは、電圧検出データと利得設定データと
オフセット設定データを記憶している水晶発振装置。
【請求項３】水晶発振器と、この水晶発振器に電気的
に接続された第１と第２の周波数調整素子と、前記第１
と第２の周波数調整素子に印加する電圧を制御する制御
回路と、前記第１の周波数調整素子と制御回路の間に電
気的に介在させた第１のサンプルホールド回路と、前記
第２の周波数調整素子と制御回路の間に電気的に介在さ
せた第２のサンプルホールド回路を備え、前記制御回路
は、外部電圧入力端子と、この外部電圧入力端子に電気
的に接続された第１の開閉用スイッチと、温度センサ
と、この温度センサに電気的に接続された第２の開閉用
スイッチと、第１および第２のスイッチと電気的に接続
されたＡ／Ｄコンバータと、このＡ／Ｄコンバータに電
気的に接続されたメモリと、このメモリおよび前記第１
および第２のスイッチが電気的に接続された可変利得回
路と、前記メモリと可変利得回路との間に電気的に介在
させたＤ／Ａコンバータとを有し、前記メモリは、実稼
働する２個以上の電圧制御設定グループと８個以下の温
度制御設定グループを持ち、各電圧制御設定グループと
各温度制御設定グループは、電圧検出データと利得設定
データとオフセット設定データを記憶している水晶発振
装置。
【請求項４】水晶発振器と、この水晶発振器に電気的
に接続された第１と第２の周波数調整素子と、前記第１
の周波数調整素子に印加する電圧を制御する第１の制御
回路と、前記第２の周波数調整素子に印加する第２の制
御回路と、前記第１の周波数調整素子と制御回路の間に
電気的に介在させた第１のサンプルホールド回路と、前
記第２の周波数調整素子と制御回路の間に電気的に介在
させた第２のサンプルホールド回路を備え、前記第１の
制御回路は、外部電圧入力端子と、この外部電圧入力端
子に電気的に接続された第１のＡ／Ｄコンバータと、こ
の第１のＡ／Ｄコンバータに電気的に接続されたメモリ
と、このメモリおよび前記外部電圧入力端子が電気的に
接続された第１の可変利得回路と、前記メモリと前記第
１の可変利得回路との間に電気的に介在させた第１のＤ
／Ａコンバータとを有し、前記第２の制御回路は、温度
センサと、この温度センサに電気的に接続された第２の
Ａ／Ｄコンバータと、この第２のＡ／Ｄコンバータに前
記メモリと電気的に接続されており、前記メモリおよび
前記温度センサが電気的に接続された第２の可変利得回
路と、前記メモリと第２の可変利得回路との間に電気的
に介在させた第２のＤ／Ａコンバータとを有し、前記第
２の可変利得回路の出力は前記第１の可変利得回路に接
続されており、前記メモリは、実稼働する２個以上の電
圧制御設定グループと８個以下の温度制御設定グループ
を持ち、各電圧制御設定グループと各温度制御設定グル
ープは、電圧検出データと利得設定データとオフセット
設定データを記憶している水晶発振装置。
【請求項５】周波数調整素子と可変利得回路との間に
少なくとも一つ以上のサンプルホールド回路を介在させ
た請求項１または２記載の水晶発振装置。
【請求項６】第１の開閉用スイッチと第２の開閉用ス
イッチを同時に閉路状態にはさせず、第１または第２の
開閉用スイッチが閉路状態にあるときは、Ａ／Ｄコンバ
ータと可変利得回路とＤ／Ａコンバータは動作状態にあ
る請求項３記載の水晶発振装置。
【請求項７】Ａ／Ｄコンバータとメモリと可変利得回
路とＤ／Ａコンバータの少なくとも一つは間欠動作を行
わせることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載
の水晶発振装置。
【請求項８】Ａ／Ｄコンバータと可変利得回路とＤ／
Ａコンバータの少なくとも一つの間欠動作における休止
時間は、メモリの間欠動作による休止時間よりも短くし
た請求項７記載の水晶発振装置。
【請求項９】周波数調整素子と水晶発振器との間に電
気的に接続された開閉用スイッチを介在させ、この開閉
用スイッチはメモリと電気的に接続されている請求項１
〜４のいずれかに記載の水晶発振装置。
【請求項１０】可変利得回路は、Ｄ／Ａコンバータと
増幅回路と極性反転回路により構成した請求項１〜４の
いずれかに記載の水晶発振装置。
【請求項１１】Ａ／Ｄコンバータは、一つの電圧比較
回路（以下コンパレータと称す）により構成した請求項
１〜４のいずれかに記載の水晶発振装置。
【請求項１２】Ｄ／Ａコンバータは可変減衰器により
構成した請求項１〜４のいずれかに記載の水晶発振装
置。
【請求項１３】周波数調整素子は、複数のコンデンサ
とバラクターダイオードにより構成し、これらのコンデ
ンサとバラクターダイオードは水晶発振器の入力側と出
力側に電気的に接続した請求項１〜４のいずれかに記載
の水晶発振装置。
【請求項１４】周波数調整素子と制御回路は、一つの
半導体素子内にて構成された請求項１〜１３のいずれか
に記載の水晶発振装置。
【請求項１５】水晶発振器と、この水晶発振器に電気
的に接続された周波数調整素子と、この周波数調整素子
に印加する電圧を制御する制御回路とを備え、前記制御
回路は、外部電圧入力端子と、この外部電圧入力端子に
電気的に接続されたＡ／Ｄコンバータと、このＡ／Ｄコ
ンバータに電気的に接続されたメモリと、このメモリお
よび前記外部電圧入力端子が電気的に接続された可変利
得回路と、前記メモリと可変利得回路との間に電気的に
介在させたＤ／Ａコンバータとを有し、前記メモリは、
実稼働する２個以上の制御電圧設定グループを持ち、各
制御電圧設定グループは、電圧検出データと利得設定デ
ータとオフセット設定データを記憶している水晶発振装
置において、可変利得回路と周波数調整素子間を開路状
態とし、この開路状態とした状態で、前記周波数調整素
子に制御電圧範囲を可変しながら印加することにより、
水晶発振器の制御電圧の変化に対する可変感度を求め、
可変感度の直線性誤差が所定の範囲内に納まる様に、制
御電圧範囲を２つ以上に分割し、各電圧範囲に対応する
電圧検出データ、利得設定データ、オフセット設定デー
タとして、メモリに記憶させる水晶発振装置の調整方
法。
【請求項１６】水晶発振器と、この水晶発振器に電気
的に接続された周波数調整素子と、この周波数調整素子
に印加する電圧を制御する制御回路とを備え、前記制御
回路は、外部電圧入力端子と、この外部電圧入力端子に
電気的に接続されたＡ／Ｄコンバータと、このＡ／Ｄコ
ンバータに電気的に接続されたメモリと、このメモリお
よび前記外部電圧入力端子が電気的に接続された可変利
得回路と、前記メモリと可変利得回路との間に電気的に
介在させたＤ／Ａコンバータとを有し、前記メモリは、
実稼働する２個以上の制御電圧設定グループを持ち、各
制御電圧設定グループは、電圧検出データと利得設定デ
ータとオフセット設定データを記憶している水晶発振装
置において、可変利得回路と周波数調整素子間を開路状
態とし、この開路状態とした状態で、水晶発振装置を低
温から高温まで可変し、前記周波数調整素子に制御電圧
範囲を可変しながら印加することにより、前記低温から
高温までの水晶発振器の制御電圧に対する可変感度を求
め、可変感度の直線性誤差が低温から高温まで所定の範
囲内に納まる様に、制御電圧範囲を２つ以上に分割し、
各電圧範囲に対応する電圧検出データ、利得設定デー
タ、オフセット設定データとして、メモリに記憶させる
水晶発振装置の調整方法。