JPS6227564B2 - - Google Patents

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JPS6227564B2
JPS6227564B2 JP6216278A JP6216278A JPS6227564B2 JP S6227564 B2 JPS6227564 B2 JP S6227564B2 JP 6216278 A JP6216278 A JP 6216278A JP 6216278 A JP6216278 A JP 6216278A JP S6227564 B2 JPS6227564 B2 JP S6227564B2
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JP
Japan
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voltage
temperature
circuit
piezoelectric oscillator
oscillation frequency
Prior art date
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JP6216278A
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Japanese (ja)
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JPS54154247A (en
Inventor
Shuzo Fujii
Yoshiaki Araki
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、周囲温度の変化に対して発振周波数
を安定に制御することのできる温度補償型の圧電
発振器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a temperature compensated piezoelectric oscillator whose oscillation frequency can be stably controlled against changes in ambient temperature.

従来より、周囲温度の変化に対する発振周波数
の変動を低減することのできる圧電発振器とし
て、第1図の系統図に示されるような形式の温度
補償型圧電発振器が実用化されている。第1図に
おいて、電圧制御圧電発振部1の発振周波数の温
度特性は主として圧電発振子の温度特性によつて
左右される。例えば第2図に見られるような周波
数温度特性をもつ場合には、その周波数温度特性
の補償の為に、発振周波数を決めるべき回路要素
のなかに附加された電圧制御可変容量素子に印加
されるべき制御電圧の温度に対する電圧特性は、
第3図の特性aのようになることが必要である。
従つて、第1図において、基準電圧発生部2によ
つて電圧の安定化された出力電圧は、抵抗器とサ
ーミスタ等の感熱抵抗素子との組合わせ回路によ
つて構成される制御電圧変換部3に与えられ、こ
こで、第3図に見られるような温度対電圧特性を
もつた出力電圧が得られる。この制御電圧変換部
3は、一般的には第4図に示すような回路によつ
て構成されている。しかしながら、圧電発振子の
製造ロツト、その他によるバラツキや電圧制御圧
電発振部の使用部品の製造ムラ等により、温度−
周波数特性が変つてしまうので、これに対応して
温度対電圧特性も第3図のaからb、またはcの
ように変えねばならなくなる。このような特性の
変化に対応して制御電圧を得るには、その特性ご
とに第4図の制御電圧変換部の回路の抵抗やサー
ミスタ等の素子値を選定せねばならない。このよ
うな素子値の決定には、複雑な計算が必要とな
り、一般的にはこの計算に電算機が用いられる。
そのために、この種の温度補償型圧電発振器の設
計費は大きくなり、かつ製品の標準化が困難とな
り、結果として価格が増大し、量産化ができない
という欠点があつた。
Conventionally, a temperature-compensated piezoelectric oscillator of the type shown in the system diagram of FIG. 1 has been put into practical use as a piezoelectric oscillator that can reduce fluctuations in oscillation frequency due to changes in ambient temperature. In FIG. 1, the temperature characteristics of the oscillation frequency of the voltage-controlled piezoelectric oscillator 1 are mainly influenced by the temperature characteristics of the piezoelectric oscillator. For example, in the case of a frequency-temperature characteristic as shown in Figure 2, in order to compensate for the frequency-temperature characteristic, the voltage is applied to a voltage-controlled variable capacitance element added to the circuit element that determines the oscillation frequency. The voltage characteristics of the control voltage with respect to temperature are:
It is necessary that the characteristic be as shown in characteristic a in FIG.
Therefore, in FIG. 1, the output voltage stabilized by the reference voltage generation section 2 is outputted by the control voltage conversion section constituted by a combination circuit of a resistor and a heat-sensitive resistance element such as a thermistor. 3, where an output voltage having a temperature versus voltage characteristic as seen in FIG. 3 is obtained. The control voltage converter 3 is generally constructed of a circuit as shown in FIG. However, due to variations in piezoelectric oscillator manufacturing lots and other factors, and manufacturing irregularities in parts used in voltage-controlled piezoelectric oscillators, the temperature
Since the frequency characteristics change, the temperature versus voltage characteristics must also be changed from a to b or c in FIG. 3 accordingly. In order to obtain a control voltage corresponding to such a change in characteristics, it is necessary to select the values of elements such as the resistance and thermistor in the circuit of the control voltage converter shown in FIG. 4 for each characteristic. Determining such element values requires complicated calculations, and a computer is generally used for this calculation.
Therefore, the design cost of this type of temperature-compensated piezoelectric oscillator increases, and it becomes difficult to standardize the product.As a result, the price increases, and mass production is not possible.

本発明の目的は、上記の欠点を除去し、製造部
品の特性のバラツキによるも発振周波数の温度補
〓〓〓〓
償の調整が容易で、かつ設計の標準化とコストダ
ウンの可能な温度補償型圧電発振器を提供するに
ある。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, and to compensate for temperature compensation of the oscillation frequency due to variations in the characteristics of manufactured parts.
An object of the present invention is to provide a temperature compensated piezoelectric oscillator that allows easy compensation adjustment, standardization of design, and cost reduction.

本発明によれば、圧電発振子と電圧制御可変容
量素子とを含んで構成された発振回路の発振周波
数を感熱抵抗素子の温度変化に追随して発生する
電圧により制御する形式の温度補償型圧電発振器
において、前記感熱抵抗素子と固定抵抗素子との
接続回路に基準電圧を加えてなる温度依存電圧発
生回路と、該温度依存電圧発生回路の出力電圧に
より制御されるゲート機能を有する論理回路とを
組合わせ、該論理回路の出力を前記電圧制御可変
容量素子に加えて前記発振回路の発振周波数を制
御するようにしたことを特徴とする温度補償型圧
電発振器が得られる。
According to the present invention, a temperature-compensated piezoelectric generator is provided that controls the oscillation frequency of an oscillation circuit including a piezoelectric oscillator and a voltage-controlled variable capacitance element using a voltage generated by following the temperature change of a heat-sensitive resistance element. The oscillator includes a temperature-dependent voltage generation circuit that applies a reference voltage to a connection circuit between the heat-sensitive resistance element and the fixed resistance element, and a logic circuit that has a gate function that is controlled by the output voltage of the temperature-dependent voltage generation circuit. In combination, a temperature compensated piezoelectric oscillator is obtained, characterized in that the output of the logic circuit is applied to the voltage controlled variable capacitance element to control the oscillation frequency of the oscillation circuit.

次に、図面を参照して、本発明による温度補償
型圧電発振器を詳細に説明する。まず、第5図は
本発明による圧電発振器の形式を系統図によつて
示したものである。この図において、基準電圧発
生部2により安定化された基準電圧は制御電圧変
換部4に加えられ、抵抗と感熱抵抗素子とにより
周囲温度変化に追従して変化する周囲温度依存電
圧に変換される。そして、この周囲温度依存電圧
は、論理回路5に加えられ、設定されたある温度
で論理回路5のゲートを“オン”、あるいは“オ
フ”するようになつており、その出力電圧によつ
て、電圧制御圧電発振器1に付加された可変容量
ダイオード等の電圧制御可変容量素子の容量を変
化させることができ、結果として発振周波数をあ
る温度点において制御する。従つて、発振周波数
が周囲温度に依存して変化し、もし、ある温度か
ら発振周波数が希望する周波数範囲の外にずれる
ような場合には、その温度点における温度依存電
圧によつて上記論理回路のゲートを“オン”、あ
るいは“オフ”するように回路定数を選定してお
くことによつて、発振周波数を希望周波数範囲内
に制御することができる。
Next, a temperature compensated piezoelectric oscillator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, FIG. 5 is a system diagram showing the type of piezoelectric oscillator according to the present invention. In this figure, a reference voltage stabilized by a reference voltage generator 2 is applied to a control voltage converter 4, and is converted by a resistor and a heat-sensitive resistance element into an ambient temperature dependent voltage that changes in accordance with changes in ambient temperature. . Then, this ambient temperature dependent voltage is applied to the logic circuit 5, and the gate of the logic circuit 5 is turned on or off at a certain set temperature, and depending on the output voltage, The capacitance of a voltage-controlled variable capacitance element such as a variable-capacitance diode added to the voltage-controlled piezoelectric oscillator 1 can be changed, and as a result, the oscillation frequency can be controlled at a certain temperature point. Therefore, the oscillation frequency changes depending on the ambient temperature, and if the oscillation frequency shifts outside the desired frequency range from a certain temperature, the above logic circuit will change depending on the temperature-dependent voltage at that temperature point. By selecting circuit constants so as to turn the gate "on" or "off", the oscillation frequency can be controlled within a desired frequency range.

第6図は、上記のように動作する本発明の実施
例を回路図によつて示したものである。図におい
て、+Bで示される電源電圧は、定電圧ダイオー
ド21により一定の基準電圧に変えられて、抵抗
器22並びにサーミスタ23により周囲温度依存
電圧に変換される。そして、この電圧は、抵抗器
24,25並びに抵抗器26,27によつてそれ
ぞれ分圧され、抵抗器28,29を介してNAND
回路30,31にそれぞれ印加される。一方、
NAND回路30,31の他の入力端子には安定な
基準電圧によつて、ハイレベルの電圧が加えられ
ている為、前記印加された入力電圧がスレツシユ
ホールド電圧以上の場合には、NAND回路の出力
はローレベルであり、そのために、周囲温度の上
昇とともに前記入力印加電圧は順次スレツシユホ
ールド以下の電圧に変換される。その結果、出力
側に接続されている抵抗32の両端にはほぼ階段
状の電圧変化が生ずる。この階段状の電圧は、例
えば第7図に示すような温度に対する変化となつ
て、抵抗33をとおして可変容量ダイオード34
の一端に加えられる。一方、該ダイオード34の
他端には抵抗器35並びに可変抵抗器36により
分圧された安定電圧が印加されている。従つて、
トランジスタ37、圧電発振子38、可変容量ダ
イオード34等により構成される電圧制御圧電発
振器が周囲温度の変動にともなつて生ずる発振周
波数の変動を補償するために、可変容量ダイオー
ド34が必要とされる印加電圧の温度に対する変
化を第8図のa曲線とすれば、第6図の回路によ
つて第8図のbのような階段状の電圧を可変容量
ダイオード34に加えるようにする。その結果、
第9図aに示すような周波数温度特性が得られ
る。なお、第9図bは温度補償前の周波数温度特
性を示す。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention which operates as described above. In the figure, the power supply voltage indicated by +B is changed to a constant reference voltage by a constant voltage diode 21, and converted to an ambient temperature dependent voltage by a resistor 22 and a thermistor 23. This voltage is divided by resistors 24 and 25 and resistors 26 and 27, respectively, and is passed through resistors 28 and 29 to the NAND
It is applied to circuits 30 and 31, respectively. on the other hand,
Since a high level voltage is applied to the other input terminals of the NAND circuits 30 and 31 using a stable reference voltage, when the applied input voltage is higher than the threshold voltage, the NAND circuit The output of is at a low level, so that as the ambient temperature increases, the input applied voltage is sequentially converted to a voltage below the threshold. As a result, a substantially step-like voltage change occurs across the resistor 32 connected to the output side. This step-like voltage changes with respect to temperature as shown in FIG.
added to one end of. On the other hand, a stable voltage divided by a resistor 35 and a variable resistor 36 is applied to the other end of the diode 34. Therefore,
The variable capacitance diode 34 is required in order for the voltage-controlled piezoelectric oscillator composed of the transistor 37, the piezoelectric oscillator 38, the variable capacitance diode 34, etc. to compensate for fluctuations in oscillation frequency that occur due to changes in ambient temperature. If the change in applied voltage with respect to temperature is represented by curve a in FIG. 8, then a stepped voltage as shown in b in FIG. 8 is applied to the variable capacitance diode 34 by the circuit in FIG. the result,
A frequency temperature characteristic as shown in FIG. 9a is obtained. Note that FIG. 9b shows the frequency-temperature characteristics before temperature compensation.

上記の回路構成によれば、NAND回路30およ
び31によつて、切換温度を各々独立に設定でき
る為、抵抗器24,25並びに26,27の抵抗
値決定が比較的容易である。又、圧電発振子38
の周波数温度特性のバラツキは、可変抵抗器36
によりある程度の範囲内で調整できる。又、論理
回路30,31を2個に限定せずに、多く使用す
れば、さらにこまかい補償が可能である。なお、
第10図は、本発明により得られた圧電発振器に
おける周波数温度特性の実測例を示したもので、
これによつて周囲温度0〜60℃の範囲で±1×
10-6以内の周波数安定度が得られた。
According to the above circuit configuration, since the switching temperatures can be set independently by the NAND circuits 30 and 31, it is relatively easy to determine the resistance values of the resistors 24, 25 and 26, 27. In addition, the piezoelectric oscillator 38
The variation in the frequency temperature characteristics of the variable resistor 36
It can be adjusted within a certain range. Further, if the number of logic circuits 30 and 31 is not limited to two, but a large number are used, more detailed compensation can be achieved. In addition,
FIG. 10 shows an example of actual measurement of frequency-temperature characteristics in a piezoelectric oscillator obtained according to the present invention.
This allows ±1× in the ambient temperature range of 0 to 60℃.
Frequency stability within 10 -6 was obtained.

以上の説明によつて明らかなように、本発明に
よれば、温度依存電圧発生回路とゲート機能を有
する論理回路と電圧制御可変容量素子を含む圧電
発振器とを組合わせることによつて、使用部品の
特性のバラツキによるもの、発振周波数に対する
〓〓〓〓
温度補償の調整と、回路の標準化が容易にできる
点において、製造コストの低廉化に対して得られ
る効果は大きい。
As is clear from the above description, according to the present invention, the parts used are This is due to variations in the characteristics of the oscillation frequency.
In that temperature compensation can be easily adjusted and circuits can be standardized, the effect of reducing manufacturing costs is significant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の温度補償型圧電発振器の形式を
示す系統図、第2図は電圧制御圧電発振器自体が
もつている発振周波数の温度特性の1例を示す
図、第3図は、第2図の特性を有する電圧制御圧
電発振器を制御すべく、従来技術によつて得られ
る温度対制御電圧特性の1例を示す図、第4図
は、第1図における制御電圧変換部の具体例を示
す回路図、第5図は本発明による温度補償型圧電
発振器の形式を示す系統図、第6図は本発明によ
る実施例を示す回路図、第7図は、第6図におけ
る論理回路の出力に生ずる階段状の制御電圧の変
化を示す図、第8図は、第7図における制御電圧
の特性と最も好ましい制御電圧特性との関係を示
す図、第9図は、第6図の回路によつて温度補償
された圧電発振器の温度に対する発振周波数の変
化を示す図、第10図は本発明による温度補償さ
れた圧電発振器の実測値の1例を示す図である。
図において、1は電圧制御圧電発振部、2は基準
電圧発生器、3,4は制御電圧変換部、5は論理
回路、21は定電圧ダイオード、22,24〜2
9,32,33,35は抵抗器、23はサーミス
タ、30,31はNAND回路、34は可変容量ダ
イオード、36は可変抵抗器、37はトランジス
タ、38は圧電発振子である。 〓〓〓〓
Figure 1 is a system diagram showing the type of a conventional temperature compensated piezoelectric oscillator, Figure 2 is a diagram showing an example of the temperature characteristics of the oscillation frequency of the voltage controlled piezoelectric oscillator itself, and Figure 3 is a diagram showing the temperature characteristics of the oscillation frequency of the voltage controlled piezoelectric oscillator itself. FIG. 4 is a diagram showing an example of temperature vs. control voltage characteristics obtained by a conventional technique in order to control a voltage-controlled piezoelectric oscillator having the characteristics shown in FIG. 5 is a system diagram showing the type of temperature compensated piezoelectric oscillator according to the present invention, FIG. 6 is a circuit diagram showing an embodiment according to the present invention, and FIG. 7 is an output of the logic circuit in FIG. 6. 8 is a diagram showing the relationship between the control voltage characteristics in FIG. 7 and the most preferable control voltage characteristics, and FIG. 9 is a diagram showing the step-like change in control voltage that occurs in the circuit of FIG. FIG. 10 is a diagram showing a change in oscillation frequency with respect to temperature of a temperature-compensated piezoelectric oscillator.
In the figure, 1 is a voltage controlled piezoelectric oscillator, 2 is a reference voltage generator, 3 and 4 are control voltage converters, 5 is a logic circuit, 21 is a constant voltage diode, 22, 24 to 2
9, 32, 33, and 35 are resistors, 23 is a thermistor, 30, 31 are NAND circuits, 34 is a variable capacitance diode, 36 is a variable resistor, 37 is a transistor, and 38 is a piezoelectric oscillator. 〓〓〓〓

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 圧電振動子と電圧制御可変容量素子とを含ん
で構成された発振回路の発振周波数を感熱抵抗素
子の温度変化に追随して発生する電圧により制御
する形式の温度補償型圧電発振器において、前記
感熱抵抗素子と固定抵抗素子との接続回路に基準
電圧を加えてなる温度依存電圧発生回路と、該温
度依存電圧発生回路の出力電圧が一方の入力に供
給され他方の入力に前記基準電圧が供給され前記
温度依存電圧の変化に応答して階段状の制御電圧
を発生するゲート回路と、このゲート回路の出力
を前記電圧制御可変容量素子に加えて前記発振回
路の発振周波数を制御するようにしたことを特徴
とする温度補償型圧電発振器。
1. In a temperature-compensated piezoelectric oscillator of a type in which the oscillation frequency of an oscillation circuit including a piezoelectric vibrator and a voltage-controlled variable capacitance element is controlled by a voltage generated following a temperature change of a heat-sensitive resistance element, the heat-sensitive A temperature-dependent voltage generation circuit which is formed by applying a reference voltage to a connection circuit between a resistance element and a fixed resistance element, an output voltage of the temperature-dependent voltage generation circuit is supplied to one input, and the reference voltage is supplied to the other input. a gate circuit that generates a stepped control voltage in response to changes in the temperature-dependent voltage; and an output of the gate circuit that is applied to the voltage-controlled variable capacitance element to control the oscillation frequency of the oscillation circuit. A temperature compensated piezoelectric oscillator featuring:
JP6216278A 1978-05-26 1978-05-26 Temperature compensating type piezoelectric oscillator Granted JPS54154247A (en)

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JPS54154247A JPS54154247A (en) 1979-12-05
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