KR100322936B1 - A digital controlled oscillation circuit of a portable telephone, a method of calculating an oscillation frequency of a crystal oscillator, and an output frequency correction method - Google Patents
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Abstract
제어소자로써 CPU, 기억장치, 온도센서, D/A 변환기, 및 A/D 변환기를 사용하고, 수정 진동자와 가변 커패시턴스 다이오드를 포함하는 발진회로를 갖는 휴대용 전화기에서, 출력 주파수의 온도 보상은 이들 현존하는 제어소자를 사용함으로써 만들어진다. 기억장치는 온도 변화에 의해 발생되는 휴대용 전화기의 출력 주파수 드리프트를 보정하기 위한 제어 정보를 미리 저장한다. 발진회로의 온도는 온도센서로 감지되어 A/D 변환기에서 디지탈 값으로 변환된다. CPU 는 기억장치로부터 감지된 온도에 대응하는 제어정보를 판독하여 D/A 변환기를 통해 발진회로의 가변 커패시턴스 다이오드에 그것을 적용하여 일정 수준으로 출력 주파수를 유지한다. 또한 수정 진동자의 온도 특성에 대한 측정 지점의 감소된 수로 수정 진동자의 발진 주파수를 효율적으로 계산하는 방법이 개시된다. 상기된 온도 보상을 정확하게 수행하는 방법도 또한 개시된다.In a portable telephone using a CPU, a storage device, a temperature sensor, a D / A converter, and an A / D converter as control elements and having an oscillation circuit including a crystal oscillator and a variable capacitance diode, Lt; / RTI > The storage device previously stores control information for correcting the output frequency drift of the portable telephone set caused by the temperature change. The temperature of the oscillation circuit is sensed by the temperature sensor and converted into a digital value by the A / D converter. The CPU reads the control information corresponding to the sensed temperature from the storage device and applies it to the variable capacitance diode of the oscillation circuit through the D / A converter to maintain the output frequency at a certain level. Also disclosed is a method for efficiently calculating an oscillation frequency of a quartz crystal with a reduced number of measurement points relative to a temperature characteristic of the quartz crystal. A method for accurately performing the temperature compensation described above is also disclosed.
Description
본 발명은 휴대용 전화기의 디지탈 제어형 발진회로에 관한 것이며, 또한 발진회로에서 사용하기에 적당한 수정 진동자 발진 주파수 산출방법 및 주파수 보정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital control type oscillation circuit of a portable telephone, and also relates to a quartz crystal oscillation frequency calculation method and a frequency correction method suitable for use in an oscillation circuit.
제 1 도는 종래 디지탈 온도 보상 수정 발진기의 배치의 일예를 도시한다. 도면에 도해된 바와 같이, 디지탈 온도 보상 수정 발진기 (60)는 수정진동자 (45) (제 2 도 참조) 를 사용하는 발진회로 (61) 와, 온도센서 (62) 와, A/D 변환기 (63) 와, CPU (중앙처리장치) (64) 와, D/A 변환기 (65)와, 적분회로 (66) 와, 기억회로 (기억장치) (67) 를 포함한다.FIG. 1 shows an example of the arrangement of a conventional digital temperature-compensated crystal oscillator. As illustrated in the figure, the digital temperature compensated crystal oscillator 60 includes an oscillation circuit 61 using a crystal oscillator 45 (see FIG. 2), a temperature sensor 62, an A / D converter 63 A central processing unit (CPU) 64, a D / A converter 65, an integrating circuit 66, and a storage circuit (storage device)
수정 진동자는 발진 주파수가 온도변화에 따라 변화하는 온도 특성을 갖는다. 그러므로, 발진 장치로서 수정 진동자를 사용하는 발진회로 (61) 에서, 발진 주파수가 온도변화에 대응하는 제어전압을 인가함으로써 보정되어, 출력 주파수가 일정 수준으로 유지된다. 이런 목적을 위해, 기억회로 (67) 는 온도변화에 의해 생기는 공진주파수 드리프트를 보정하기 위해 제어정보 (전압값) 를 미리 저장한다. 발진회로 (6l) 의 온도는 온도센서 (62) 로 감지한다. 감지된 온도는 A/D 변환기 (63) 에서 디지탈 값으로 변환되어 CPU (64) 에 출력된다. CPU (64) 는 기억회로 (67) 에 저장된 보정정보를 인용하여 감지된 온도에 대응하는 제어신호 (디지탈 신호) 를 D/A 변환기 (65) 에 출력한다. D/A변환기 (65) 는 제어신호를 아날로그 신호로 변환하여 적분회로 (66) 를 통해 발진회로에 출력하여, 출력 주파수를 소정의 일정 수준으로 유지한다.The crystal oscillator has a temperature characteristic in which the oscillation frequency changes with temperature change. Therefore, in the oscillation circuit 61 using the crystal oscillator as the oscillation device, the oscillation frequency is corrected by applying the control voltage corresponding to the temperature change, and the output frequency is maintained at a constant level. For this purpose, the memory circuit 67 stores control information (voltage value) in advance in order to correct the resonance frequency drift caused by the temperature change. The temperature of the oscillation circuit 61 is sensed by the temperature sensor 62. The sensed temperature is converted into a digital value by the A / D converter 63 and output to the CPU 64. [ The CPU 64 outputs a control signal (digital signal) corresponding to the sensed temperature to the D / A converter 65 by referring to the correction information stored in the storage circuit 67. [ The D / A converter 65 converts the control signal into an analog signal and outputs it to the oscillation circuit through the integration circuit 66 to maintain the output frequency at a predetermined level.
디지탈 온도 보상 수정 발진기 (60) 는 상기한 바와 같이, 온도센서 (62), A/D변환기 (63), CPU (64), D/A변환기 (65), 적분회로 (66), 및 기억회로 (67) 가필요하며, 그러기 때문에 배치가 복잡하고, 크기가 커야한다.The digital temperature compensated crystal oscillator 60 includes a temperature sensor 62, an A / D converter 63, a CPU 64, a D / A converter 65, an integrating circuit 66, (67) is necessary, so that the arrangement is complex and must be large.
또한, 디지탈 온도 보상 수정 발진기 (60) 는 수정 진동자 (45) 의 온도 특성에 대응하는 온도 보상을 실행한다. 그러므로, 디지탈 온도 보상 수정 발진기 (60) 가 휴대용 전화기의 발진회로로서 사용되는 경우에, 수정 진동자가 고장났을 때, 수정 진동자 (45) 만이 아닌 발진기 전부가 새 것으로 대체되며, 이것은 비용이 들게 된다.Further, the digital temperature-compensated crystal oscillator 60 performs temperature compensation corresponding to the temperature characteristic of the crystal oscillator 45. [ Therefore, when the digital temperature-compensated crystal oscillator 60 is used as the oscillation circuit of the portable telephone, when the crystal oscillator fails, not all of the crystal oscillator 45 is replaced with a new one, which is costly.
또한, 디지탈 온도 보상 수정 발진기 (60) 가 휴대용 전화기의 발진기로서 사용될 때, 온도 보상의 제어 목적물은 발진회로 (61) 의 출력단자에서의 주파수이다. 그러므로, 휴대용 전화기의 안테나에서의 출력 주파수는 고주파수부, 즉 VCO 에서 생기는 바람직하지 않은 오차를 가지게된다.Further, when the digital temperature compensated crystal oscillator 60 is used as the oscillator of the portable telephone, the control object of the temperature compensation is the frequency at the output terminal of the oscillation circuit 61. [ Therefore, the output frequency of the antenna of the portable telephone has an undesirable error caused by the high frequency part, that is, the VCO.
제 2 도는 제 1도에 도시된 발진회로의 배치의 일예를 도시한다. 발진회로 (61) 의 발진 주파수는 수정 진동자 (45), 커패시터 (43, 44, 46) 및 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 정전용량으로 결정된다. 수정 진동자 (45) 로부터 발진된 주파수 신호는 트랜지스터 (50) 에 의해 증폭되어 커패시터 (56) 를 통해 출력 단자 (Tout) 로부터 출력된다.FIG. 2 shows an example of the arrangement of the oscillation circuit shown in FIG. The oscillation frequency of the oscillation circuit 61 is determined by the capacitance of the quartz crystal resonator 45, the capacitors 43, 44, and 46, and the variable capacitance diode 42. The frequency signal oscillated from the crystal oscillator 45 is amplified by the transistor 50 and output from the output terminal T out via the capacitor 56. [
수정 진동자 (45) 는 주파수가 온도의 변화에 따라 변화 (±10 ppm 정도) 하는 온도 특성을 갖는다. 그러므로, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 인가된 전압 (즉, 입력 단자 (Tin) 에 인가된 전압) 을 제어하여 온도 변화에 의해 생기는 수정 진동자 (45) 의 공진 주파수 변화를 보정한다. 고도의 정확도로 주파수 보정을 하기 위해 고도의 정확도로 변화되는 온도에 의해 생기는 수정진동자 (45) 의 공진주파수의 변화를 계산하여야 한다. 더욱이, 예를 들면, AT 판 수정 진동자의 주파수 편차는 후술하는 바와 같이, 다항식으로 표현된다. 그러므로, 여러 측정점에서 측정된 데이타는 온도 변화에 의해 생기는 공진 주파수의 변화를 정확하게 산출하기 위해 필요하다. 즉, 다루기 힘든 동작이 그러한 측정 데이타를 준비하기 위해 수행되어야 한다.The quartz crystal vibrator 45 has a temperature characteristic in which the frequency changes (about ± 10 ppm) in accordance with a change in temperature. Therefore, the voltage applied to the variable capacitance diode 42 (i.e., the voltage applied to the input terminal T in ) is controlled to correct a change in the resonant frequency of the quartz crystal oscillator 45 caused by the temperature change. The change in the resonant frequency of the quartz crystal vibrator 45 caused by the temperature changing with a high degree of accuracy should be calculated in order to perform frequency correction with a high degree of accuracy. Further, for example, the frequency deviation of the crystal vibrator of the AT plate is represented by a polynomial, as described later. Therefore, the data measured at various measurement points are needed to accurately calculate the change in resonant frequency caused by the temperature change. That is, an unmanageable action must be performed to prepare such measurement data.
또한, 종래 발진회로에서는, 상기된 바와 같이, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 인가된 전압을 제어함으로써 온도변화에 의해 생기는 수정 진동자의 공진 주파수 변화가 보정된다. 더욱이, 각 개의 가변 커패시턴스 다이오드는 자체적인 제어전압 대 가변 커패시턴스 다이오드 특성을 갖는다. 제 3 도에 도시된 바와 같이, 기울기 K 가 다른 다양한 제어전압 대 주파수 편차 특성이 있다. 종래 실행은 소정의 기울기에 근접한 기울기 K 를 갖는 가변 커패시턴스 다이오드를 선택하고 미리 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 기울기 K 로서 기억장치 (67)에 그 값을 저장하는 것이다. 따라서, 적당한 가변 커패시턴스 다이오드를 선택하는데 많은 시간이 걸리게 된다. 더욱이, 제어전압 대 주파수 편차 특성의 기울기가 정확하지 않기 때문에 제어전압 (보정전압) 에 오차가 생기게 된다. 또한, 제어전압 대 주파수 편차 특성을 나타내는 직선 기울기 K 가 제 3 도에 도시된 바와 같이, 제어전압 전체 범위에서 균일하지 않다. 즉, 각 가변 커패시턴스 다이오드의 제어전압 대 주파수 편차 특성은 선형근사식으로 주어진다. 따라서, 적당한 제어전압에서 얻어지는 기울기 K 를 갖는 선형식에 의해 주어지는 제어전압을 사용하여 보정을 하지 않는다면 오차가 발생하게 된다.Further, in the conventional oscillation circuit, as described above, by controlling the voltage applied to the variable capacitance diode 42, the change in the resonance frequency of the quartz crystal caused by the temperature change is corrected. Moreover, each of the variable capacitance diodes has its own control voltage versus variable capacitance diode characteristic. As shown in FIG. 3, there are various control voltage versus frequency deviation characteristics in which the slope K is different. The conventional practice is to select a variable capacitance diode having a slope K close to a predetermined slope and to store the value in the storage device 67 as the slope K of the variable capacitance diode 42 in advance. Thus, it takes a lot of time to select an appropriate variable capacitance diode. Moreover, since the slope of the control voltage vs. frequency deviation characteristic is not accurate, an error occurs in the control voltage (correction voltage). In addition, the linear slope K indicating the control voltage vs. frequency deviation characteristic is not uniform in the entire control voltage range, as shown in Fig. That is, the control voltage versus frequency deviation characteristic of each variable capacitance diode is given by a linear root equation. Therefore, if correction is not performed using the control voltage given by the linear form with the slope K obtained at a proper control voltage, an error will occur.
본 발명의 목적은 수정 진동자의 온도 보상이 휴대용 전화기에서 기존에 사용되어 왔던 제어소자를 효과적으로 사용함으로서 만들어지며, 온도 보상의 제어 목적물이 휴대용 전화기의 안테나에서의 출력 주파수가 되는, 휴대용 전화기에서 사용하기 위한 디지탈 제어형 발진회로를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a portable telephone in which the temperature compensation of a quartz crystal resonator is made by effectively using a control element which has been conventionally used in a portable telephone and a control object of temperature compensation is an output frequency of an antenna of a portable telephone, And to provide a digital controlled oscillation circuit.
상기 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 제어소자로서 CPU, 기억장치, 온도센서, D/A 변환기, 및 A/D 변환기를 사용하는 휴대용 전화기에서 사용하기 위한 디지탈 제어형 발진회로를 제공한다. 제 4 도에 도시된 바와 같이, 기억장치 (20) 는 온도변화에 의해 생기는 휴대용 전화기의 출력 주파수의 드리프트를 보정하기 위한 제어정보를 미리 저장한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a digital controlled oscillation circuit for use in a portable telephone using a CPU, a storage device, a temperature sensor, a D / A converter, and an A / D converter as control elements. As shown in FIG. 4, the memory device 20 previously stores control information for correcting the drift of the output frequency of the portable telephone set caused by the temperature change.
발진회로 (22) 의 온도는 온도센서 (23) 로 감지한다. 감지된 온도는 A/D 변환기 (24) 에서 디지탈 신호로 변환되며, 디지탈 신호는 CPU (1) 에 입력된다. CPU (1) 는 기억장치 (20) 에 저장된 제어정보에 대응하는 보정신호를 출력한다. 보정신호는 D/A 변환기 (21) 에서 아날로그 값으로 변환된 후 제어전압으로서 발진회로 (22) 에 입력되어, 휴대용 전화기의 출력 주파수를 소정의 일정 수준으로 제어한다. 즉, 기존에 휴대용 전화기에 설치되었던 온도센서 (23), A/D 변환기 (24), CPU (1), 기억장치 (20) 및 D/A 변환기 (21) 가 또한 온도보상에 필요한 제어소자로서 사용될 수 있다. 또한, 온도보상의 제어 목적물은 안테나 (9) 에서의 출력 주파수이며, 온도 보상 데이타로서 사용될 수 있다.The temperature of the oscillation circuit 22 is sensed by the temperature sensor 23. The detected temperature is converted into a digital signal in the A / D converter 24, and the digital signal is input to the CPU 1. [ The CPU 1 outputs a correction signal corresponding to the control information stored in the storage device 20. [ The correction signal is converted into an analog value in the D / A converter 21 and then inputted to the oscillation circuit 22 as a control voltage to control the output frequency of the portable telephone to a predetermined constant level. That is, the temperature sensor 23, the A / D converter 24, the CPU 1, the memory device 20, and the D / A converter 21, which have been conventionally installed in the portable telephone, Can be used. The object of temperature compensation control is the output frequency of the antenna 9 and can be used as temperature compensation data.
본 발명의 또다른 목적은 수정 진동자의 온도 특성에 대한 감소된 측정점의수로 수정 진동자의 발진 주파수를 효율적으로 산출하는 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method of efficiently calculating the oscillation frequency of a quartz crystal with the number of reduced measurement points with respect to the temperature characteristic of the quartz crystal.
상기한 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 온도에 대한 n차 다항식의 형태로 표현되는 수정 진동자의 각 온도 특성 계수를 구하여 수정 진동자의 발진 주파수를 산출하는 방법을 제공한다. 온도에 대한 n차 다항식으로 표현되는 온도 특성은 3차식으로 어림된다. 평균값은 3차식의 3차계수와 2차계수로서 사용되며, 1차계수와 상수를 3개의 온도점과 3개의 온도점에서 측정된 주파수 데이타로 결정하여, 발진 주파수를 계산한다. 즉, 3차계수로서 평균값을 사용함으로써, 발진 주파수 편차를 3개의 측정점에서 측정된 데이타로부터 충분하게 높은 정확도로 계산할 수 있으며, 반면에, 4개 이상의 측정점에서 측정된 데이타가 3차, 2차, 1차계수와 상수를 얻고 발진 주파수 편차를 계산하는데 필요하다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of calculating the oscillation frequency of a quartz crystal by obtaining each temperature coefficient of characteristic of a quartz crystal expressed in the form of n-degree polynomial with respect to temperature. The temperature characteristic expressed by n-th order polynomial to temperature is approximated as a cubic. The average value is used as a third order coefficient and a second order coefficient of the third order. The oscillation frequency is calculated by determining the first order coefficient and the constant as frequency data measured at three temperature points and three temperature points. That is, by using an average value as the third-order coefficient, the oscillation frequency deviation can be calculated with sufficiently high accuracy from the data measured at three measurement points, while the data measured at four or more measurement points can be calculated as third, It is necessary to obtain first order coefficients and constants and to calculate the oscillation frequency deviation.
발진 주파수 산출방법은 다음과 같이 실행될 수 있다. 온도 특성을 나타내는 3차식의 3차와 2차계수 각각으로 평균값이 사용되며, 1차 계수와 상수가 두 온도점과 두 온도점에서 측정된 주파수 데이타로 결정되어, 발진 주파수를 산출한다. 따라서, 데이타 측정점의 수의 감소로 인해 인시 (manhour) 의 수와 비용을 감소시킬 수 있다.The oscillation frequency calculating method can be executed as follows. The average value is used for each of the cubic and quadratic coefficients of the cubic equation representing the temperature characteristics. The first coefficient and the constant are determined as the frequency data measured at two temperature points and two temperature points, and the oscillation frequency is calculated. Thus, the number of data points can be reduced and the number and cost of manhour can be reduced.
본 발명의 또다른 목적은 전압 제어를 일으키기 위하여 온도 보상을 위해 사용될 각 가변 커패시턴스 다이오드에 대해 주파수 편차와 제어전압 사이의 관계를 나타내는 선형식을 구하는 디지탈 제어형 발진회로를 위한 주파수 보정방법을 제공하여, 주파수 정확도를 개선시키는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a frequency correction method for a digital controlled oscillation circuit that obtains a line form representing a relationship between a frequency deviation and a control voltage for each variable capacitance diode to be used for temperature compensation to cause voltage control, Thereby improving frequency accuracy.
상기한 목적을 이루기 위하여, 제 10 도에 도시된 바와 같이, 제어전압에 비례하는 주파수 편차 특성은 각 가변 커패시턴스 다이오드에 대해 주파수 편차가 0인 점을 포함하는 선형영역에 대한 선형식의 형태로 표현되며, 선형식의 1차계수와 수정 진동자의 온도 특성은 미리 기억장치에 저장된다. CPU 는 온도센서로 감지된 온도에 대응하는 수정 진동자의 온도 특성으로부터 주파수 편차를 계산하며, 1차계수로 표현되는 선형식으로부터 가변 커패시턴스 다이오드에 인가된 제어전압을 구하며, 가변 커패시턴스 다이오드에 제어전압을 인가하여, 출력 주파수를 소정의 일정 수준으로 제어한다. 즉, 본 발명의 방법에 의해, 제어전압에 비례하는 주파수 편차 특성은 사용된 각 가변 커패시턴스 다이오드에 대해 주파수 편차가 0 인 점을 포함하는 선형영역에 대한 선형방정식의 형태로 표현되며, 기울기 K 는 측정값에 따라 설정된다. 그러므로, 특성 편차에 의해 생기는 오차 없이 정확한 주파수 제어를 할 수 있다.In order to achieve the above object, as shown in FIG. 10, the frequency deviation characteristic proportional to the control voltage is expressed in a linear form with respect to a linear region including a point having a frequency deviation of 0 for each variable capacitance diode And the linear coefficients of the linear form and the temperature characteristics of the quartz crystal are stored in advance in the storage device. The CPU computes the frequency deviation from the temperature characteristic of the quartz crystal corresponding to the temperature sensed by the temperature sensor, obtains the control voltage applied to the variable capacitance diode from the line form represented by the first coefficient, and outputs the control voltage to the variable capacitance diode And controls the output frequency to a predetermined constant level. That is, by the method of the present invention, the frequency deviation characteristic proportional to the control voltage is expressed in the form of a linear equation for a linear region including a point where the frequency deviation is zero for each variable capacitance diode used, and the slope K It is set according to the measured value. Therefore, accurate frequency control can be performed without errors caused by characteristic deviations.
본 발명의 또다른 목적은 기준 특성으로부터 여러 내용에 걸쳐 다른 주파수 대 온도 특성을 갖는 수정 진동자를 쉽게 사용하는 것을 가능하게 만드는 디지탈 제어형 발진회로에 대한 주파수 제어방법을 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a frequency control method for a digital controlled oscillation circuit which makes it possible to easily use a quartz oscillator having different frequency versus temperature characteristics from various reference contents.
상기한 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 온도센서로 수정 진동자의 온도 변화를 감지하여 온도 변화에 의해 생기는 수정 진동자의 공진 주파수 드리프트를 보정하여 조절되는 제어부를 갖는 디지탈 제어형 발진회로의 공진 주파수를 제어하며, 가변 커패시턴스 다이오드에 인가된 전압을 제어하는 방법을 제공하여, 발진회로의 공진 주파수를 일정 수준으로 제어한다. 제어부에는 기억회로가 설치된다. 적어도 3개의 적당한 온도점이 선택되며, 수정 진동자의 주파수 편차를 보정하는 제어전압이 선택된 온도점에서 측정된다. 그리고 나서, 3차 보정곡선이 측정점에서 측정된 값으로부터 결정되며, 보정곡선의 계수가 미리 기억회로에 저장된다. 온도센서로 측정된 온도에 대응하는 제어전압이 3차 보정곡선으로부터 산출되며, 제어전압이 가변 커패시턴스 소자의 정전용량을 제어하기 위해 가변 커패시턴스 소자에 인가되어, 일정 수준에서 발진 회로의 발진 주파수를 유지한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention controls a resonance frequency of a digital controlled oscillation circuit having a control unit that is controlled by detecting a temperature change of a quartz crystal by a temperature sensor and correcting a resonance frequency drift of a quartz oscillator caused by a temperature change , A method of controlling the voltage applied to the variable capacitance diode is provided to control the resonance frequency of the oscillation circuit to a certain level. The control unit is provided with a memory circuit. At least three suitable temperature points are selected and a control voltage for correcting the frequency deviation of the quartz crystal is measured at the selected temperature point. Then, the third calibration curve is determined from the measured value at the measurement point, and the coefficients of the calibration curve are stored in advance in the memory circuit. The control voltage corresponding to the temperature measured by the temperature sensor is calculated from the third calibration curve and the control voltage is applied to the variable capacitance element to control the capacitance of the variable capacitance element to maintain the oscillation frequency of the oscillation circuit at a certain level do.
주파수 제어방법은 다음과 같이 행해질 수 있다. 3개의 적당한 온도점이 선택되며, 수정 진동자의 주파수 편차를 보정하는 제어전압이 각 3개의 온도점에서 측정된다. 그리고 나서, 3차식으로 표현되는 보정곡선이 3개의 온도점에서 측정된 값으로부터 결정되며, 3차 보정곡선의 계수가 미리 기억회로에 저장된다. 온도센서로 측정된 온도에 대응하는 제어전압이 3차 보정곡선으로부터 산출되며, 가변 커패시턴스 다이오드 소자의 정전 용량을 제어하기 위하여 가변 커패시턴스 소자에 제어전압이 인가되어, 발진회로의 발진 주파수를 일정 수준으로 유지한다.The frequency control method can be performed as follows. Three suitable temperature points are selected, and a control voltage for correcting the frequency deviation of the crystal oscillator is measured at each of the three temperature points. Then, a calibration curve represented by a cubic equation is determined from values measured at three temperature points, and the coefficients of the cubic calibration curve are stored in advance in the memory circuit. A control voltage corresponding to the temperature measured by the temperature sensor is calculated from the third calibration curve and a control voltage is applied to the variable capacitance element to control the capacitance of the variable capacitance diode element so that the oscillation frequency of the oscillation circuit is maintained at a constant level .
상기 방법에 의해, 주파수 보정곡선이 3개의 측정점에서 측정된 값으로부터 산출되며, 주파수 보정곡선의 계수 (온도계수) 가 기억회로에 저장된다. 그러므로, 필요한 기억용량이 최소화되며, 인시의 수도 또한 감소된다. 따라서, 절감된 비용으로 정확한 온도 보상을 할수 있는 발진회로를 만드는 것이 가능하게 된다. 또한, 각 수정 진동자의 보정 곡선을 직접적으로 구하기 때문에 기준 특성에서부터 여러 내용에 걸쳐 다른 주파수 온도 특성을 갖는 수정 진동자도 쉽게 사용할 수 있다. 즉, 주파수 제어방법은 융통성 면에서 종래 기술보다 우세하다.With the above method, the frequency correction curve is calculated from the values measured at three measurement points, and the coefficient (temperature coefficient) of the frequency correction curve is stored in the memory circuit. Therefore, the required storage capacity is minimized, and the number of insights is also reduced. Therefore, it becomes possible to make an oscillation circuit capable of accurate temperature compensation at a reduced cost. In addition, since the calibration curve of each quartz vibrator is directly obtained, a quartz crystal having different frequency temperature characteristics from the reference characteristic to various contents can be used easily. That is, the frequency control method is superior to the prior art in terms of flexibility.
본 발명의 또다른 목적은 가변 커패시턴스 다이오드의 제어전압 대주파수 편차 특성을 다수의 제어영역로 분할하며, 제어전압이 특수한 제어영역에 대해 저장된 데이타에 기초하여 제어되는 방식으로 온도 보상을 위해 사용되는 가변 커패시턴스 다이오드에 인가될 제어전압을 제어하여 주파수 정확도에 있어서 개선을 가져오는 디지탈 제어형 발진회로용 주파수 보정방법을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a variable capacitance diode that divides the control voltage versus frequency deviation characteristic of the variable capacitance diode into a plurality of control regions and provides a controllable variable that is used for temperature compensation in a manner controlled based on data stored for a particular control region And to provide a frequency correction method for a digital controlled oscillation circuit which controls the control voltage to be applied to the capacitance diode to improve the frequency accuracy.
상기한 목적을 이루기 위하여, 제 19 도에 도시된 바와 같이, 온도 보상을 위해 사용된 가변 커패시턴스 다이오드의 제어전압 대 주파수 편차 특성은 다수의 제어영역(기재된 예에서는 3개의 부분) 로 적당하게 나누어진다. 각 제어영역에서의 주파수 편차는 제어전압에 대한 선형식으로 주어지며, 선형식의 1차계수와 수정 진동자의 온도 특성은 기억장치에 미리 기억된다. CPU 는 온도센서로 감지된 온도에 따른 수정 진동자의 온도 특성으로부터 주파수 편차를 계산하며, 해당 제어영역에서 1차 계수를 사용하여 가변 커패시턴스 다이오드에 인가될 제어전압을 구하며, 가변 커패시턴스 다이오드에 제어전압을 인가하여, 출력 주파수를 소정의 일정 수준으로 제어한다.In order to achieve the above object, as shown in FIG. 19, the control voltage vs. frequency deviation characteristic of the variable capacitance diodes used for temperature compensation is appropriately divided into a plurality of control areas (three parts in the example described) . The frequency deviation in each control region is given in a linear form with respect to the control voltage, and the linear coefficient of the linear form and the temperature characteristic of the quartz crystal are stored in the storage device in advance. The CPU calculates the frequency deviation from the temperature characteristic of the quartz crystal according to the temperature sensed by the temperature sensor, obtains the control voltage to be applied to the variable capacitance diode by using the first coefficient in the corresponding control region, And controls the output frequency to a predetermined constant level.
즉, 상기 방법에 의해, 온도 보상을 위해 사용된 가변 커패시턴스 다이오드의 제어전압 대 주파수 편차 특성은 다수의 제어영역로 나누어지고, 가변 커패시턴스 다이오드의 기울기 K 는 측정된 값에 기초하여 각 제어영역에 대해 설정된다. 그러므로, 주파수 편차 (오차) 는 모든 제어영역에서 감소하며, 정확한 주파수 제어가 가능할 수 있다.That is, by the above method, the control voltage versus frequency deviation characteristic of the variable capacitance diodes used for temperature compensation is divided into a plurality of control regions, and the slope K of the variable capacitance diodes is calculated for each control region Respectively. Therefore, the frequency deviation (error) decreases in all control areas, and accurate frequency control can be possible.
본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 이하에 상세하게 기재한다. 제 4 도는 본 발명에 의한 디지탈 제어형 발진회로에서 사용하는 휴대용 전화기의배치의 일예를 도시하는 블럭도이다. 도면에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 의한 디지탈 제어형 발진회로를 사용하는 휴대용 전화기는 CPU (중앙처리장치) (1), 데이타 신호 처리장치 (2), 전송 및 수신처리용 베이스밴드부 (3), 변조기 (4), 주파수 변환기로서 제공하는 혼합기 (5), 증폭기 (6), 출력 제어부 (7), 안테나 멀티플렉서 (8), 안테나 (9), 증폭기 (10), 혼합기 (11), 증폭기 (12), 혼합기 (13), 복조기 (14), PLL (위상 동기 루프) (15), VCO (전압 제어 발진기) (16), PLL (17), VCO (18), 자동 출력 제어기 (19), 데이타 저장용 기억장치 (20), D/A 변환기 (21), 발진회로 (22), 온도센서 (23), A/D 변환기 (24), 디스플레이 장치 (30), 데이타 신호 입력용 키패드 (31), 외부장치 연결용 인터페이스 (32), 전화 송신기 (33), 및 전화 수신기 (34) 를 포함한다. 발진회로 (22) 는 제 2 도에서 도시된 것과 동일하다.One embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 4 is a block diagram showing an example of the arrangement of the portable telephone used in the digital controlled oscillation circuit according to the present invention. As described in the drawings, a portable telephone using a digital controlled oscillation circuit according to the present invention includes a CPU (Central Processing Unit) 1, a data signal processing apparatus 2, a base band unit 3 for transmission and reception, A mixer 5 serving as a frequency converter, an amplifier 6, an output controller 7, an antenna multiplexer 8, an antenna 9, an amplifier 10, a mixer 11, an amplifier 12, A mixer 13, a demodulator 14, a PLL 15, a VCO 16, a PLL 17, a VCO 18, an automatic output controller 19, A D / A converter 21, an oscillation circuit 22, a temperature sensor 23, an A / D converter 24, a display device 30, a keypad 31 for inputting a data signal, An external device connection interface 32, a telephone transmitter 33, and a telephone receiver 34. The oscillating circuit 22 is the same as that shown in Fig.
키패드 (31) 로부터 입력된 다이알 신호는 CPU (1) 에서 처리되고 디스플레이 장치 (30) 에서 표시된다. CPU (1) 에서 처리된 신호는 데이타에 따라 데이타 신호 처리장치 (2) 및 베이스밴드부 (3) 에서 또한 처리되어 전송된다. 그리고 나서, 신호가 변조기 (4) 에서 변조되고, 혼합기 (5) 에서 주파수 변환되며, 증폭기 (6) 에서 증폭되며, 출력 제어부 (7) 및 안테나 멀티플렉서 (8) 를 지나 안테나 (9) 에 공급된다. 전송될 음성신호는 전화 전송기 (33) 으로부터 베이스밴드부 (3)에 공급되며 유사하게 처리되고 전송된다.The dial signal input from the keypad 31 is processed by the CPU 1 and displayed on the display device 30. [ The signal processed by the CPU 1 is further processed and transmitted by the data signal processing apparatus 2 and the baseband unit 3 in accordance with the data. The signal is then modulated in the modulator 4, frequency converted in the mixer 5, amplified in the amplifier 6 and fed to the antenna 9 through the output control 7 and antenna multiplexer 8 . The voice signal to be transmitted is supplied from the telephone transmitter 33 to the baseband unit 3 and similarly processed and transmitted.
외부로부터의 신호가 안테나에 의해 수신되어 안테나 멀티플렉서를 지나 증폭기 (10) 에 공급된다. 증폭기 (10) 에서 증폭된 신호는 혼합기 (11) 에서 주파수변환되고, 증폭기 (12) 에서 증폭되며, 혼합기 (13) 에서 주파수 변환되며, 복조기 (14) 에서 복조되며, 수신신호로서 베이스밴드부 (3) 에서 처리되고, 음성으로서 전화 수신기로부터 출력된다.A signal from the outside is received by the antenna and fed to the amplifier 10 through the antenna multiplexer. The signals amplified in the amplifier 10 are frequency-converted in the mixer 11, amplified in the amplifier 12, frequency-converted in the mixer 13, demodulated in the demodulator 14, ), And output from the telephone receiver as voice.
발진회로 (22) 는 일정 주파수를 출력하며, 출력 주파수가 변조기 (4) 및 PLL (15) 에 공급된다. 즉, VCO (16) 의 출력 주파수는 PLL(15) 의 출력에 의해 제어된다. 혼합기 (5) 는 변조기 (4) 의 출력신호와 VCO (16) 의 출력 주파수를 함께 혼합하여, 소정의 전송 주파수로 출력신호의 주파수를 변환한다. CPU (1) 는 PLL (15) 을 제어하여 작동 채널에 의한 소정의 주파수를 발진한다. 증폭기 (10) 으로부터 수신된 신호는 혼합기 (11) 에서 VCO (16) 의 출력 주파수와 또한 혼합되어, 주파수를 변환시킨다.The oscillation circuit 22 outputs a constant frequency, and the output frequency is supplied to the modulator 4 and the PLL 15. That is, the output frequency of the VCO 16 is controlled by the output of the PLL 15. The mixer 5 mixes the output signal of the modulator 4 and the output frequency of the VCO 16 together to convert the frequency of the output signal to a predetermined transmission frequency. The CPU 1 controls the PLL 15 to oscillate a predetermined frequency by the operation channel. The signal received from the amplifier 10 is also mixed with the output frequency of the VCO 16 in the mixer 11 to convert the frequency.
발진회로 (22) 가 PLL (17) 에 또한 일정 주파수를 출력하여 VCO (18) 의 출력 주파수를 제어한다. 혼합기 (13) 는 증폭기 (12) 로부터의 수신 신호와 VCO (18) 의 출력 주파수를 함께 혼합하여 수신 신호의 주파수를 소정의 주파수로 변환한다. CPU (1) 가 PLL (17) 을 조절하여 VCO (18) 를 제어함으로써 수신 신호의 주파수를 수신 채널 주파수에 따른 소정 주파수로 변환한다.The oscillation circuit 22 also outputs a certain frequency to the PLL 17 to control the output frequency of the VCO 18. [ The mixer 13 mixes the received signal from the amplifier 12 and the output frequency of the VCO 18 together to convert the frequency of the received signal to a predetermined frequency. The CPU 1 controls the PLL 17 to control the VCO 18 to convert the frequency of the received signal to a predetermined frequency corresponding to the reception channel frequency.
다음에, 발진회로 (22) 의 온도 보상 제어를 이하에서 설명한다. 기억장치 (20) 는 온도변화에 의해 생기는 안테나 (9) 에서의 출력 주파수의 드리프트를 보정하는 보정 데이타 (제어전압값) 를 미리 저장한다. 온도센서 (23) 는 발진회로 (22) 의 온도를 감지한다. 감지된 온도는 A/D 변환기 (24) 에서 디지탈 값으로 변환되어 CPU (1) 에 출력된다. CPU (1) 는 기억장치 (20) 에 저장된 보정 데이타를참조하며, 감지된 온도에 해당하는 제어전압값 (디지탈 신호) 을 D/A 변환기 (21)로 출력한다. D/A 변환기 (21) 는 디지탈 신호인 제어전압을 아날로그 신호로 변환하며, 발진회로 (22) 에 출력하여 주파수를 제어함으로써, 안테나 (9) 에서 소정의 일정한 수준으로 출력 주파수를 유지한다.Next, the temperature compensation control of the oscillation circuit 22 will be described below. The memory device 20 previously stores correction data (control voltage value) for correcting the drift of the output frequency at the antenna 9 caused by the temperature change. The temperature sensor 23 senses the temperature of the oscillation circuit 22. The sensed temperature is converted into a digital value in the A / D converter 24 and output to the CPU 1. [ The CPU 1 refers to the correction data stored in the storage device 20 and outputs a control voltage value (digital signal) corresponding to the sensed temperature to the D / A converter 21. The D / A converter 21 converts the control voltage, which is a digital signal, into an analog signal, and outputs the analog signal to the oscillation circuit 22 to control the frequency, thereby maintaining the output frequency at a predetermined constant level in the antenna 9.
휴대용 전화기는 일반적으로 가혹한 주변 조건하에서 사용된다. 그러므로, 종래에는 온도 감지용 온도센서가 사용되어 휴대용 전화기가 온도 변화에 조절되었다. D/A 변환기 (21) 도 또한 자동 출력 제어기 (19) 에 입력될 신호나 디지탈 음성 신호를 아날로그 신호로 변환하는 장치로서 종래에 사용되어 왔다. A/D 변환기 (24) 가 또한 음성을 디지탈 신호로 변환하는 장치로 사용되어 왔다. 물론, CPU (1) 와 기억장치 (20) 도 또한 제어를 위해 사용되어 왔다.Portable telephones are typically used under harsh ambient conditions. Therefore, in the past, a temperature sensor for temperature sensing was used to control the temperature of the portable telephone. The D / A converter 21 has also been conventionally used as a device for converting a signal to be input to the automatic output controller 19 or a digital audio signal into an analog signal. The A / D converter 24 has also been used as an apparatus for converting voice to a digital signal. Of course, the CPU 1 and the storage device 20 have also been used for control.
제 4 도에 도시된 바와 같이 배치된 휴대용 전화기는, 제어소자로서 휴대용 전화기에 기존에 설치되었던 온도센서 (23),D/A 변환기 (21), A/D 변환기 (24), CPU (1) 및 기억장치 (20) 를 사용함으로서 제 1 도에 도시된 바와 같이 배치된 디지탈 온도 보상 수정 진동자와 동일한 온도 보상 기능을 구비한다. 즉, 기존의 휴대용 전화기에 설치되었던 이러한 제어소자는 휴대용 전화기와 같이 발진회로 (22)의 온도 보상용으로 사용되어, 휴대용 전화기의 크기와 비용을 감소시킨다.The portable telephone arranged as shown in FIG. 4 includes a temperature sensor 23, a D / A converter 21, an A / D converter 24, a CPU 1, And a temperature compensation function equivalent to that of the digital temperature compensated quartz crystal arranged as shown in FIG. 1 by using the storage device 20. [ That is, such a control element, which is installed in a conventional portable telephone, is used for temperature compensation of the oscillation circuit 22 like a portable telephone, thereby reducing the size and cost of the portable telephone.
게 1 도에 도시한 바와 같이 배치된 종래 디지탈 온도 보상 수정 진동자를 합체한 휴대용 전화기에서, 제어된 목적물은 발진회로의 출력 주파수이며, 반대로, 제 4 도에 도시된 휴대용 전화기에서, 제어된 목적물은 안테나 (9) 에서의 출력 주파수이다. 그러므로, 종래 시스템에서 보다 더 정확하게 제어를 실현할 수 있다.In a portable telephone incorporating a conventional digital temperature-compensated crystal oscillator arranged as shown in Fig. 1, the controlled object is the output frequency of the oscillation circuit. Conversely, in the portable telephone shown in Fig. 4, And is the output frequency at the antenna 9. Therefore, the control can be realized more accurately than in the conventional system.
또한, 상기한 종래 휴대용 전화기에서, 그에 사용되는 수정 진동자의 온도 특성에 따라 온도 보상이 만들어 진다. 그러므로, 수정 진동자, 즉, 발진회로 (22)가 고장 날 경우에, 발진회로 만이 아닌 제 1 도에 도시한 바와 같이 배치된, 디지탈 온도 보상 수정진동자 전부가 대치되어야 하며, 반면에, 제 4 도에 도시된 휴대용 전화기에서는, 고장난 발진회로 (22) 만이 대치될 필요가 있다.Further, in the above-mentioned conventional portable telephone, temperature compensation is made according to the temperature characteristic of the quartz crystal used therein. Therefore, when the quartz crystal oscillator, that is, the oscillation circuit 22 fails, not only the oscillation circuit but all of the digital temperature-compensated crystal oscillators arranged as shown in Fig. 1 should be replaced, Only the failed oscillation circuit 22 needs to be replaced.
상기한 바와 같이, 수정 진동자는 휴대용 전화기의 발진회로에서 사용된다. 수정 진동자로서 사용하기 위한 결정판은 또한 발진 주파수가 온도 변화에 따라 변화한다는 온도특성을 가진다. 수정판의 온도 특성은 수정판이 절단되는 방식, 즉, AT 판, SC 판, 및 CT 판에 따라 달라진다. 제 5 도는 AT 판 수정판의 구조를 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 수정 진동자는 그 양측에 설치된 전극을 갖는다. 수정 진동자의 고유 주파수는 재료와 배열 (c), 절단각 (b), 및 두께 (d) 에 의해 결정된다.As described above, the crystal oscillator is used in an oscillation circuit of a portable telephone. The crystal plate for use as a quartz crystal oscillator also has a temperature characteristic that the oscillation frequency changes with temperature change. The temperature characteristics of the crystal plate depend on the manner in which the crystal plate is cut, that is, the plate, the SC plate, and the CT plate. FIG. 5 shows the structure of an AT plate crystal plate. As shown in the figure, the quartz vibrator has electrodes provided on both sides thereof. The natural frequency of the quartz crystal is determined by the material, arrangement (c), cutting angle (b), and thickness (d).
제 6 도는 AT 판 수정 진동자의 주파수 편차-온도의 특성을 도시한다. 도면에서 도시된 바와 같이, 특성 B 를 갖는 수정 진동자는 -10℃ 부터 +60℃의 범위에서 아주 좋은 특성을 보여주며, 반면에 특성 A 를 갖는 수정 진동자는 -50℃ 부터 +100℃ 의 범위에서 다른 두 수정 진동자 보다 더 낮은 주파수 편차를 보여준다. 따라서, 적당한 특성을 갖는 수정 진동자가 실제 응용과 동작 온도 범위에 따라 사용된다.FIG. 6 shows the frequency deviation-temperature characteristic of the crystal vibrator of the AT plate. As shown in the figure, the quartz crystal having the characteristic B exhibits very good characteristics in the range of -10 ° C to + 60 ° C, whereas the quartz crystal having the characteristic A has the characteristic in the range of -50 ° C to + 100 ° C It shows lower frequency deviation than the other two crystal oscillators. Therefore, a quartz oscillator having suitable characteristics is used depending on the practical application and the operating temperature range.
제 6 도에 도시된 바와 같이, AT 판 수정 진동자의 주파수 편차 △f/f (ppm)이 일반적으로 다음의 다항식으로 주어진다.As shown in Fig. 6, the frequency deviation? F / f (ppm) of the AT plate quartz oscillator is generally given by the following polynomial.
△f/f = A0+ A1T + A2T2+ A3T3+ A4T4+ A5T5+ … ‥‥‥ (1)? F / f = A 0 + A 1 T + A 2 T 2 + A 3 T 3 + A 4 T 4 + A 5 T 5 + ‥‥‥ (One)
△f는 주파수 편차이고, f 는 발진 주파수이며, A0내지 An는 상수이며, T 는 온도이다.△ f is the frequency deviation, and f is the oscillation frequency, and A 0 to A n are constants, T is the temperature.
식 (1) 의 실제 계산에서, 3 항 이상의 항은 충분히 작기 때문에 무시되며, 주파수 편차는 온도에 관한 다음 3차식의 표현으로 충분히 높은 정확도로 계산할 수 있다.In the actual calculation of equation (1), the terms of three or more are neglected because they are sufficiently small, and the frequency deviation can be calculated with sufficiently high accuracy as a representation of the following cubic equation about temperature.
△f/f = A0+ A1T + A2T2+ A3T3‥‥‥ (2)? F / f = A 0 + A 1 T + A 2 T 2 + A 3 T 3 (2)
따라서, 주파수 제어를 위해, 수정 진동자의 상수 A0와 계수 A1, A2, 및 A3은 미리 구해진다. 발진 동작 동안에, 수정 진동자의 온도를 감지하여, 식 (2) 가 계산되어 주파수 편차 △f/f 를 얻는다. 그리고 나서, 주파수 편차는 제 2 도에 도시된 바와 같은 수정 발진회로에 의해 보정된다. 그렇게 함으로써, 일정한 주파수가 유지될 수 있다.Therefore, for the frequency control, the constant A 0 of the crystal oscillator and the coefficients A 1 , A 2 , and A 3 are obtained in advance. During the oscillation operation, the temperature of the quartz crystal is sensed, and equation (2) is calculated to obtain the frequency deviation? F / f. Then, the frequency deviation is corrected by a crystal oscillation circuit as shown in Fig. By doing so, a constant frequency can be maintained.
수정 진동자 (45) 는 상기한 바와 같이, 공진 주파수가 온도 변화에 의해 변화(±10 ppm 정도) 하는 온도특성을 갖는다. 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 는 정전 용량이 그에 인가된 제어전압에 따라 변화하는 장치이다. 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 인가된 제어전압과 출력 주파수 변화 사이의 관계를 보여주는 특성 곡선을 측정하여 미리 구해진다. 수정 전동자 (45) 의 온도가 발진회로의 발진 동작 중에 변화할 경우, 제어장치 (도시하지않음) 는 식 (2) 에 의해 주파수 편차를계산하고, 입력단자 (제 2 도 참조) 에 인가된 전압을 제어하여 주파수 편차를 보정함으로써, 일정 수준에서 출력 주파수를 제어한다.As described above, the quartz crystal vibrator 45 has a temperature characteristic in which the resonance frequency changes (about ± 10 ppm) due to the temperature change. The variable capacitance diode 42 is a device in which capacitance changes in accordance with a control voltage applied thereto. The characteristic curve showing the relationship between the control voltage applied to the variable capacitance diode 42 and the output frequency change is measured and obtained in advance. When the temperature of the quadrature electromotive force 45 changes during the oscillation operation of the oscillation circuit, the control device (not shown) calculates the frequency deviation according to equation (2) By controlling the voltage to correct the frequency deviation, the output frequency is controlled at a certain level.
종래 발진 주파수 제어는 수정 진동자의 상수 A0와 계수 A1, A2, 및 A3및 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 특성을 미리 구하여 저장하여야 한다. 따라서, 종래에는 미리 4 이상의 측정점에서 측정된 데이타로부터 각 수정 진동자의 계수 A0, A1, A2, 및 A3을 구했다. 식 (2) 에서의 상수 A0는 실제적으로 수정판의 두께 (d) (제 3 도 참조) 로 결정되며, 계수 A1은 절단각 (b) 으로 결정되고, 또한 계수 A2및 A3은 재료 및 배열 (c) 에 의해 실제적으로 결정된다.Conventional oscillation frequency control should be performed by previously obtaining characteristics of the crystal oscillator constant A 0 , the coefficients A 1 , A 2 , and A 3, and the variable capacitance diode 42. Therefore, conventionally, the coefficients A 0 , A 1 , A 2 , and A 3 of each crystal oscillator were obtained from data measured at four or more measurement points in advance. Is determined by the formula (2) (see FIG. 3), constant A 0 is really (d) the thickness of the quartz plate in the coefficient A 1 is determined for each (b) cutting, and the coefficient A 2 and A 3 are materials And array (c).
하지만, 상기한 AT 판 수정 진동자는 상술한 조건에 의한 온도 특성에서는 다르다 (상수 A0와 계수 A1, A2,및 A3는 각 수정 진동자에 대해 다르다.) 또한, 상수 A0와 계수 A1, A2, 및 A3에 대한 4개의 값을 구하기 위해 각 수정 진동자의 4개 이상의 측정점에서 측정된 데이타를 준비하여야 한다. 그러한 측정 데이의 준비는 복잡한 동작을 필요로 하고 인시 수의 증가와 비용의 상승을 일으킨다. 더욱이, 작동 효율이 열등하며, 실패율의 빈도가 증가한다.However, the aforementioned AT board crystal oscillator is different from the temperature characteristics according to the above-described conditions (constant A 0 and the coefficients A 1, A 2, and A 3 is different for each crystal oscillator.) In addition, the constant A 0 and the coefficients A To obtain the four values for 1 , A 2 , and A 3 , the measured data at four or more measurement points of each crystal oscillator should be prepared. The preparation of such measurement data requires complex operations and increases the number of insights and increases the cost. Furthermore, the operating efficiency is inferior and the frequency of the failure rate increases.
따라서, 본 실시예에서 효과적인 수정 진동자 발진 주파수 산출방법은 감소된 수정 진동자의 온도특성을 측정하기 위해 요구되는 다수의 측정점을 제공한다.Thus, in this embodiment, an effective quadrature oscillator frequency calculation method provides a plurality of measurement points required to measure the temperature characteristic of the reduced quartz crystal.
수정 진동자의 발진 주파수 산출방법을 이하에 상세하게 설명한다. 동일한 재료로 만들어지고 동일한 제조공정에 의해 제조된 AT 판 수정 진동자의 상수 A0와계수 A1, A2,및 A3의 값의 편차는 상대적으로 좁은 범위내에서 생긴다. 예를 들면, 계수 A3값의 편차는 ±8% 이내이다. 편차는 AT 판 수정 진동자의 제조시에 생기는 생산 오차일 수도 있다.The method of calculating the oscillation frequency of the quartz crystal will be described in detail below. The deviation of the values of the constants A 0 , A 1 , A 2 , and A 3 of the AT plate quartz oscillator made of the same material and manufactured by the same manufacturing process occurs within a relatively narrow range. For example, the deviation of the value of the coefficient A 3 is within ± 8%. The deviation may be an error in production of the AT plate quartz crystal.
제 7 도는 계수 A3로서 평균값을 사용함으로써 본 발명에 의한 발진 주파수 산출방법에 의해 3개의 측정점에서 측정된 데이타로부터 얻어진 특성 곡선이다. 제 7 도는 또한 측정값도 도시한다. 제 7 도에 도시된 특성 곡선은 다음과 같이 구할수 있다. 계산으로 구한 평균값 (-0.15/105) 에 계수 A3을 고정하고, 주파수가 각각 -20℃, 20℃, 및 60℃ 의 3개의 온도점에서 측정되며, 상수 A0와 계수 A1, A2,및 A3이 다음식 (3) 으로부터 구해져서, 특성 곡선을 산출한다.FIG. 7 is a characteristic curve obtained from the data measured at three measurement points by the oscillation frequency calculation method according to the present invention by using an average value as the coefficient A 3 . FIG. 7 also shows the measured values. The characteristic curve shown in FIG. 7 can be obtained as follows. Fixing the coefficient A 3 to the average value (-0.15 / 10 5) determined by calculation, and the frequency is -20 ℃ respectively, it is measured at 20 ℃, and three temperature points of 60 ℃, constant coefficients A 0 and A 1, A 2 , and A 3 are obtained from the following equation (3), and a characteristic curve is calculated.
T1: -20℃ 의 측정 온도T 1 : Measurement temperature of -20 ° C
T2: 20℃ 의 측정 온도T 2 : Measurement temperature at 20 캜
T3: 60℃ 의 측정 온도T 3 : measurement temperature at 60 캜
Y1: -20℃ 에서 측정된 주파수 편차Y 1 : Frequency deviation measured at -20 ° C
Y2: 20℃ 에서 측정된 주파수 편차Y 2 : Frequency deviation measured at 20 ° C
Y3: 60℃ 에서 측정된 주파수 편차 일 때,Y 3 : When the measured frequency deviation is 60 ° C,
Y1= A0+ A1T1+ A2T1 2+ A3T1 3 Y 1 = A 0 + A 1 T 1 + A 2 T 1 2 + A 3 T 1 3
Y2= A0+ A1T2+ A2T2 2+ A3T2 3‥‥‥ (3)Y 2 = A 0 + A 1 T 2 + A 2 T 2 2 + A 3 T 2 3 (3)
Y3= A0+ A1T3+ A2T3 2+ A3T3 3 Y 3 = A 0 + A 1 T 3 + A 2 T 3 2 + A 3 T 3 3
제 7 도로부터 이해된 바에 의해, 계수 A3으로서 정확한 값이 선택될 경우, 주파수 편차는 0.1 ppm 내에서 정확하게 계산될 수 있다.As understood from the seventh road, when an accurate value is selected as the coefficient A 3 , the frequency deviation can be accurately calculated within 0.1 ppm.
측정 온도는 -20℃, 20℃, 60℃ 의 3개의 점으로 제한될 필요가 없다. -20℃ 부터 75℃ 의 범위에서 적절한 값이 선택될 경우, 주파수 편차는 상기한 것과 동일한 방법으로 측정된 값 (도시하지 않음) 에 대해 0.1 ppm 내에서 정확하게 계산될 수 있다.The measurement temperature need not be limited to three points of -20 占 폚, 20 占 폚 and 60 占 폚. If an appropriate value is selected in the range of -20 DEG C to 75 DEG C, the frequency deviation can be accurately calculated within 0.1 ppm for the value (not shown) measured in the same manner as described above.
AT 판 수정 진동자의 온도 특성을 나타내는 3차 곡선은 약 25℃ (변곡점) 에 중심이 있다. 이것은 실내 온도 근처에서 특성을 가능한한 완만하게 만들기 위해서이다. 결국, 주파수 편차는 높은 온도와 낮은 온도에서 상대적으로 크다. 그러므로, 동작온도 범위 (휴대용 전화기의) 에 있는 더 높거나 더 낮은 수준에서 측정 온도를 선택하는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 주파수 편차는 전체적으로 균일화되고, 좋은 결과가 얻어진다.The cubic curve representing the temperature characteristics of the crystal plate of the AT plate is centered at about 25 ° C (inflection point). This is to make the characteristics as gentle as possible near room temperature. As a result, the frequency deviation is relatively large at high and low temperatures. Therefore, it is desirable to select the measured temperature at a higher or lower level in the operating temperature range (of the portable telephone). By doing so, the frequency deviation is uniformed as a whole, and good results are obtained.
제조 오차가 없다면 수정 진동자는 계수 A3에 대해 동일한 값을 갖는다. 더욱이, 다수의 현존하는 AT 수정 진동자의 측정 결과는 상술한 조건이 동일할 경우일지라도 ±8 % 의 제조오차가 있다는 것을 나타낸다. 제 8 도는 계수 A3이 평균값으로부터 -8 % 정도로 변화할 경우에 얻어지는 측정값과 계산값을 도시한다.If there is no manufacturing error, the crystal oscillator has the same value for the coefficient A 3 . Furthermore, the measurement results of many existing AT quartz oscillators show that there is a manufacturing error of 占 8% even when the above-described conditions are the same. FIG. 8 shows measured values and calculated values obtained when the coefficient A 3 changes from the average value to about -8%.
제 8 도에서 산출된 값은 식 (3) 으로부터 계수 A0, A1, A2를 결정하여 주파수 편차 특성 곡선을 계산하여 얻어진다. 제 8 도로부터 알 수 있는 바와 같이, 주파수 편차는 -20℃ 부터 60℃ 까지의 측정 온도범위에서 0.2 ppm 의 오차로 계산될 수 있다. 그 온도 범위 이외의 온도에 대하여, 주파수 편차는 -30℃ 에서는 0.35 ppm 의 오차로, 70℃ 에서는 0.35 ppm 의 오차로, 75℃ 에서는 0.6 ppm 의 오차로 계산될 수 있다.The values calculated in FIG. 8 are obtained by calculating the coefficients A 0 , A 1 and A 2 from equation (3) and calculating the frequency deviation characteristic curve. As can be seen from the eighth road, the frequency deviation can be calculated with an error of 0.2 ppm in the measurement temperature range from -20 ° C to 60 ° C. For temperatures outside the temperature range, the frequency deviation can be calculated with an error of 0.35 ppm at -30 ° C, an error of 0.35 ppm at 70 ° C, and an error of 0.6 ppm at 75 ° C.
또다른 실험에서, 평균값으로부터 +8 % 증가된 계수 A3값으로, -20℃ 부터 75℃ 까지의 범위로부터 20℃ 떨어진 3개의 온도점에서 주파수가 측정되며, 주파수 편차를 계산하여 계수 A0, A1,및 A2를 얻는다. 이 경우에 또한, 결과는 상기한 것과 유사하게 얻어진다. 이러한 결과는 RCR-STD (RCR Standards) 에 의해 구체화된 바와 같이, -20℃ 부터 60℃ 까지의 온도 범위에서 주파수 편차가 ±1 ppm 이내여야 한다는 요건을 충족시킨다.In another experiment, the + 8% increased coefficient A 3 values from the average value, and the frequency is measured at three temperature points 20 ℃ away from the range of from -20 ℃ to 75 ℃, by calculating the frequency deviation coefficients A 0, A 1 , and A 2 are obtained. In this case also, the result is obtained similar to the above. These results fulfill the requirement that the frequency deviation should be within ± 1 ppm in the temperature range from -20 ° C to 60 ° C, as specified by RCR-STD (RCR Standards).
상기된 바와 같이, 수정 진동자의 계수 A3에 대한 값으로서 평균값을 사용하여, 3개의 측정점에서 측정된 데이타로부터 다른 계수 A0, A1, A2를 구하여 주파수 편차를 쉽게 계산할 수 있다. 전술한 기재에서 평균값이 수정 진동자의 계수 A3에 대한 값으로 사용되었지만, 또한 계수 A 에 대한 값으로서 평균값을 사용할 수도 있으며, 3개의 측정점에서 측정된 데이타로부터 다른 계수 A0, A1, A3을 얻을 수도 있다. 택일적으로, 수정 진동자의 계수 A2, A3각각에 대한 값으로서 평균값을 사용할수도 있으며 두 측정점에서 측정된 데이타로부터 상수 A0와 계수 A1을 구할 수도 있다.As described above, the frequency deviation can easily be calculated by obtaining the other coefficients A 0 , A 1 , A 2 from the data measured at three measurement points using the average value as the value for the coefficient A 3 of the quartz crystal. Although the mean value in the above description is used as the value for the coefficient A 3 of the quartz crystal, it is also possible to use an average value as a value for the coefficient A, and from the data measured at three measurement points, other coefficients A 0 , A 1 , A 3 . Alternatively, an average value may be used as a value for each of the coefficients A 2 and A 3 of the quartz crystal, and a constant A 0 and a coefficient A 1 may be obtained from the data measured at two measurement points.
다음에, 주파수 편차를 계산하는 특수예를 설명한다. 제어전압 (보정진압) 을 얻기 위해 주파수 편차를 계산하여 제 2 도에 도시된 수정 발진회로의 입력단자 Tin에 인가한다 (일반적으로 그것은 처리장치 (CPU) 에 의해 계산된다). 수정 진동자 (45) 의 온도가 수정 발진회로의 발진 동작중에 변화될 경우, 처리장치 (CPU) 는 온도센서로부터 정보를 수용하여, 식 (2) 에 의해 도시된 3차식 (A0+ A1T + A2T2+ A3T3)으로 주파수 편차를 계산한다. 계산에 요구되는 측정 시간을 줄이기 위해, 각 계수는 10n이 곱해지며, 곱의 결과를 소수 첫째자리에서 반올림하여 정수형 값으로 계수를 변환한다. 이 정수 계수는 미리 기억장치에 저장된다. 주파수 편차가 계산될 경우에, 처리장치 (CPU) 는 정수 계수를 10n으로 나누어 계산 결과에 오차가 생기는 것을 방지한다. 그렇게 함으로써, 측정 시간은 부동소수점 계산의 경우의 1/15로 감소될 수 있으며, 처리 시간은 상당한 양이 감소할 수 있다.Next, a special example of calculating the frequency deviation will be described. To obtain the control voltage (correction suppression), the frequency deviation is calculated and applied to the input terminal T in of the crystal oscillation circuit shown in FIG. 2 (generally, it is calculated by the CPU). When the temperature of the crystal oscillator 45 is changed during the oscillating operation of the crystal oscillator circuit, the processing unit CPU receives the information from the temperature sensor and calculates a cubic equation (A 0 + A 1 T + A 2 T 2 + A 3 T 3 ) to calculate the frequency deviation. To reduce the measurement time required for the calculation, each coefficient is multiplied by 10 n , and the result is rounded to the first decimal place to convert the coefficient to an integer value. This integer coefficient is stored in advance in the storage device. When the frequency deviation is calculated, the processing unit (CPU) divides the integer coefficient by 10 n to prevent an error in the calculation result. By doing so, the measurement time can be reduced to 1/15 in the case of floating point calculation, and the processing time can be reduced considerably.
본 실시예에서, 측정된 데이타의 항수는 일부의 n 계수에 대한 평균값을 사용하여 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 4개의 측정점에서 측정된 데이타가 3차, 2차, 1차계수와 상수를 구하기 위해 필요하고, 그로 인해 발진 주파수 편차값을 계산하여야 하지만, 평균값이 3차계수로서 사용될 경우에, 충분히 높은 정확도로 3개의 측정점에서 측정된 데이타로부터 각 계수를 구하여 주파수 편차값을 계산할 수 있다.In this embodiment, the constants of the measured data can be reduced using an average value for some of the n coefficients. For example, data measured at four measurement points are required to obtain the third order, second order, first order coefficients and constants, and thereby the oscillation frequency deviation values are calculated. However, when the mean value is used as the third order coefficient, It is possible to calculate the frequency deviation value by obtaining each coefficient from the data measured at three measurement points with sufficiently high accuracy.
평균값이 3차, 2차계수로 각각 사용되는 경우에, 두 측정점에서 측정된 데이타로부터 각 계수를 구하여 충분히 높은 정확도로 주파수 편차값을 계산할 수 있다. 따라서, 데이타 측정점 수의 감소의 결과로서 인시의 수와 비용을 절감할 수 있다.When the mean value is used as the third and the second coefficient respectively, the frequency deviation value can be calculated with sufficiently high accuracy by obtaining each coefficient from the data measured at the two measurement points. Thus, the number and cost of the insights can be reduced as a result of the reduction of the number of data measurement points.
다음에, 본 발명에 의한 휴대용 전화기의 디지탈 제어형 발진회로의 주파수 보정방법을 설명한다.Next, a frequency correction method of the digital controlled oscillation circuit of the portable telephone according to the present invention will be described.
제 9 도는 수정 진동자의 온도특성을 도시한다. 도면으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 수정 진동자는 온도 특성에 있어서 서로 다르다. 제 9 도는 온도가 중앙값이 25℃ 인 -30℃ 부터 75℃ 까지의 범위에서 변화하는 경우에 공진 주파수가 기준 주파수에 대한 최대값에서 -12 ppm 으로부터 +7 ppm 까지의 범위로 변화하는 수정 진동자의 온도 특성을 도시한다. 수정 진동자의 주파수 편차를 보정하기 위해서, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 인가된 제어전압은 제 2 도에 있는 발진회로에 의해 조절된다.FIG. 9 shows the temperature characteristic of the quartz crystal. As can be understood from the drawings, the quartz vibrator is different in temperature characteristics. FIG. 9 is a graphical representation of a quartz crystal resonator in which the resonance frequency varies from -12 ppm to +7 ppm at the maximum value with respect to the reference frequency when the temperature varies between -30 ° C. and 75 ° C., Lt; / RTI > In order to correct the frequency deviation of the quartz oscillator, the control voltage applied to the variable capacitance diode 42 is regulated by the oscillation circuit in Fig.
가변 커패시턴스 다이오드의 제어전압 (Vcont) 대 주파수 편차 특성은 제 3 도에 도시된 바와 같이 제어 전압에 대한 근사식으로서 선형방정식으로 표시된다. 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 제어전압 대 주파수 편차 특성 기울기는 K 로 추정할 수 있다.The control voltage ( Vcont ) versus the frequency deviation characteristic of the variable capacitance diode is represented by a linear equation as an approximation to the control voltage as shown in FIG. The slope of the control voltage versus the frequency deviation characteristic of the variable capacitance diode 42 can be estimated as K. [
따라서, 주파수 편차는, V0가 주파수 편차가 0 인 경우의 제어전압이며, △fi는 각 온도에서의 주파수 편차이며, Vi는 특정 온도에서 적용된 제어전압이며, K 는 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 기울기인 점에서Thus, the frequency deviation is a control voltage when V 0 is a frequency deviation of 0,? F i is a frequency deviation at each temperature, V i is a control voltage applied at a specific temperature, and K is a variable capacitance diode ) ≪ / RTI >
Vi= V0- △fi·K ‥‥‥ (4)V i = V 0 -? F i K (4)
으로 주어지는 제어전압(보정전압) Vi를 적용하여 보정할 수 있다.Can be corrected by applying a control voltage (correction voltage) V i given by?
종래 주파수 보정방법은 다음과 같이 수행되어 왔다. 제 1 도 및 제 2 도에서 도시된 바와 같이, 기억장치 (67) 는 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 기울기 K 값과 함께 수정 진동자 (45) 의 온도 특성 (온도 변화와 주파수 편차 △fi사이의 관계 또는 온도 특성에 관계된 기준표)을 미리 기억할 수 있다. CPU (64) 는 온도센서 (62) 에 의해 감지된 온도에 의한 선형식에 의해 제어전압 (보정전압) Vi를 계산하며, 계산된 제어전압 Vi를 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 인가하여, 출력 주파수의 편차를 보정한다.The conventional frequency correction method has been performed as follows. 1 and 2, the memory device 67 stores the temperature characteristic of the crystal oscillator 45 (temperature difference between the temperature change and the frequency deviation? F i ) with the slope K value of the variable capacitance diode 42 Or a reference table related to temperature characteristics) can be stored in advance. The CPU 64 calculates the control voltage (correction voltage) V i by a linear form based on the temperature sensed by the temperature sensor 62 and applies the calculated control voltage V i to the variable capacitance diode 42, Correct the deviation of the output frequency.
더욱이, 제 3 도에 도시된 바와 같이, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 기울기 K 는 다른 것과는 다르다. 종래의 실행은 소정 기울기 K 에 근접한 기울기를 갖는 가변 커패시턴스 다이오드를 선택하여 미리 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 기울기 K 로서 기억장치 (67) 에 그 값을 저장시키는 것이다. 따라서, 종래 실행은 기울기 K 를 가지는 것 이외의 다른 가변 커패시턴스 다이오드를 사용할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 제어전압 대 주파수 편차 특성의 기울기가 정확하지않기 때문에 제어전압 (보정전압) Vi에 오차가 생기게 된다. 제 22 도에 도시된 예와 같이, 기울기 K 에 있어서의 변화는 제어전압이 약 0.15 V 의 최대 오차, 즉, 주파수 편차에 대해 약 5 ppm 의 최대오차를 가지게 한다.Moreover, as shown in FIG. 3, the slope K of the variable capacitance diode 42 is different from the other. The conventional practice is to select a variable capacitance diode having a slope close to the predetermined slope K and to store the value in the storage device 67 as slope K of the variable capacitance diode 42 in advance. Thus, the conventional implementation has the problem that a variable capacitance diode other than having a slope K can not be used. In addition, since the slope of the control voltage vs. frequency deviation characteristic is not accurate, an error occurs in the control voltage (correction voltage) V i . As in the example shown in FIG. 22, the change in slope K causes the control voltage to have a maximum error of about 0.15 V, that is, a maximum error of about 5 ppm for the frequency deviation.
또한, 제 3 도에 도시된 바와 같이, 가변 커패시턴스 다이오드의 제어전압 대 주파수 편차 특성을 나타내는 직선 기울기 K 는 전체 제어전압 범위에 대해 일정하지 않으며, 각 가변 커패시턴스 다이오드의 제어전압 대 주파수 편차 특성은 근사적인 직선식으로 주어진다. 따라서, 적절한 제어전압 범위에서 얻어진 기울기 K 를 갖는 선형방정식에 의해 주어지는 제어전압 (보정진압) Vi를 사용하여 보정을 하지 않으면 오차가 생기게 된다. 수정 진동자 (45) 의 다른 오차 요소가 함께 고려되는 이러한 오차는 1 ppm 을 초과하고, RCR-STD 로 구체화된 바와 같이, 주차수 편차가 -20℃ 부터 60℃ 까지의 온도 범위에서 ±1 ppm 이내이어야 한다는 요건을 만족하지 못한다.As shown in FIG. 3, the linear slope K representing the control voltage versus frequency deviation characteristic of the variable capacitance diodes is not constant over the entire control voltage range, and the control voltage vs. frequency deviation characteristic of each variable capacitance diode is approximate Given by a straight line. Therefore, if correction is not performed using the control voltage (correction suppressing voltage) V i given by the linear equation having the slope K obtained in an appropriate control voltage range, an error will occur. These errors, which are considered together with other error factors of the quartz crystal vibrator 45, exceed 1 ppm and the variation in the number of parking is within ± 1 ppm within a temperature range of -20 ° C to 60 ° C, as embodied by RCR-STD It does not satisfy the requirement to be.
그러므로, 본 발명에서, 주파수 편차와 제어전압 사이의 관계를 나타내는 선형방정식은 각 가변 커패시턴스 다이오드에 대해 구해져 온도 보상용으로 사용되어, 그로 인해 주파수의 정확도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the present invention, a linear equation representing the relationship between the frequency deviation and the control voltage is obtained for each variable capacitance diode and used for temperature compensation, thereby improving the accuracy of the frequency.
본 발명에 의한 주파수 보정방법이 적용되는 디지탈 온도 보상 수정 발진기의 배치와 발진회로는 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 것과 동일하며, 기재는 생략한다.The arrangement and oscillation circuit of the digital temperature compensated crystal oscillator to which the frequency correction method according to the present invention is applied are the same as those shown in FIG. 1 and FIG. 2, and description thereof is omitted.
제 10 도는 본 발명에 의한 주파수 보정방법에 사용되는 가변 커패시턴스 다이오드의 특성을 도시한다. 도면에서 측정된 값의 그래프에 의해 도시된 바와 같이, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 특성은 중앙으로부터의 거리가 증가함으로써 비선형화된다. 그러나 본 실시예에서, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 기울기 K 는 주파수 편차가 0 인점을 포함하는 직선 b 로 추정된다. 기울기 K 는 V0가 주파수 편차가 0 일 경우의 제어전압이며, △fi는 제어전압 V 에서의 주파수 편차일 때,FIG. 10 shows characteristics of a variable capacitance diode used in the frequency correction method according to the present invention. As shown by the graph of measured values in the figure, the characteristic of the variable capacitance diode 42 is nonlinear by increasing the distance from the center. However, in this embodiment, the slope K of the variable capacitance diode 42 is estimated as a straight line b including a point where the frequency deviation is zero. The slope K is a control voltage when V 0 is a frequency deviation of 0, and? F i is a frequency deviation of the control voltage V,
K = (V-V0) / △f ‥‥‥ (5)K = (VV 0 ) /? F (5)
으로 주어진다..
가변 커패시터 다이오드 (42) 에 인가될 제어전압 (보정전압) 은 상기 식 (4) (Vi= V0-△fi·K) 로 계산되며, 계산된 제어전압은 가변 커패시터 다이오드 (42) 에 인가된다.The control voltage (correction voltage) to be applied to the variable capacitor diode 42 is calculated by the equation (4) (V i = V 0 - Δf i · K), and the calculated control voltage is applied to the variable capacitor diode 42 .
수정 진동자 (45) 는 제 9 도에 도시된 바와 같은 온도 특성을 나타내며 일반적으로 온도에 관한 3차식으로 주어진다. 가변 커패시터 다이오드 (42) 의 기울기 K 와 수정 진동자 (45) 의 온도 특성 (3차식) 은 기억장치 (67) 에 미리 저장된다. CPU (64) 는 온도 센서에 감지된 온도와 수정 진동자의 온도 특성으로부터 주파수 편차를 계산한다. 그리고 나서, CPU (64) 는 가변 커패시턴스 다이오드 (42)의 기울기 K를 사용한 식 (4) 로 제어전압을 계산하며, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 계산된 제어전압을 인가한다.The quartz oscillator 45 exhibits a temperature characteristic as shown in Fig. 9 and is generally given as a cubic expression relating to temperature. The slope K of the variable capacitor diode 42 and the temperature characteristic (cubic) of the crystal oscillator 45 are stored in the storage device 67 in advance. The CPU 64 calculates the frequency deviation from the temperature sensed by the temperature sensor and the temperature characteristic of the quartz crystal. Then, the CPU 64 calculates the control voltage by the equation (4) using the slope K of the variable capacitance diode 42, and applies the calculated control voltage to the variable capacitance diode 42. [
제 11 도는 본 발명에 의한 주파수 보정방법으로 온도에 따라 제어전압(Vcont) 을 변화시키는 방법을 도시한다. 제 3 도에 도시된 바와 같이 거의 선형인 제어전압 대 주파수 편차 특성을 갖는 가변 커패시턴스 다이오드와 제 9 도에서 MIN 으로 도시된 바와 같은 온도 특성을 갖는 수정 진동자를 사용하는 경우에, 주파수 편차 (오차) 는 제 11 도에 도시된 바와 같이 온도에 따라 제어전압을 변화시킴으로서 0.6 ppm 이내로 유지될 수 있다.FIG. 11 shows a method of varying the control voltage V.sub.cont according to the temperature by the frequency correction method according to the present invention. In the case of using a variable capacitance diode having a nearly linear control voltage versus frequency deviation characteristic as shown in FIG. 3 and a crystal oscillator having a temperature characteristic as shown by MIN in FIG. 9, the frequency deviation (error) Can be maintained within 0.6 ppm by changing the control voltage according to the temperature as shown in FIG. 11.
제 12 도는 또한 본 발명에 의한 주파수 보정방법으로 온도에 대해 제어전압을 변화시키는 방법을 도시한다. 제 3 도에 도시된 바와 같은 거의 선형의 제어전압 대 주파수 편차 특정을 갖는 가변 커패시턴스 다이오드와 제 9 도에서, MAX 로 도시된 바와 같은 온도 특성을 갖는 수정 진동자를 사용하는 경우에, 주파수 편차 (오차) 는 제 11 도와 제 12 도에 도시된 바와 같이 온도에 대해 제어전압을 변화시킴으로서 0.5 ppm 이내로 유지될 수 있다.FIG. 12 also shows a method of varying the control voltage with respect to temperature with the frequency correction method according to the present invention. In the case of using a variable capacitance diode with nearly linear control voltage versus frequency deviation characteristic as shown in FIG. 3 and a quartz crystal with temperature characteristic as shown in MAX in FIG. 9, the frequency deviation May be maintained within 0.5 ppm by varying the control voltage with respect to temperature, as shown in FIGS. 11 and 12.
폭, 본 발명의 방법에 의해, 제어전압에 대한 주파수 편차 특성은 주파수 편차가 사용될 각 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 대해 0 이고, 기울기 K 는 측정값을 기초로 하여 설정되는 점을 포함하는 신형영역에 대한 선형방정식으로 표시된다. 그러므로, 종래 실행에서와 같은 편차에 의한 오차는 없으며, 정확한 주파수 제어가 가능하게 된다.Width, according to the method of the present invention, the frequency deviation characteristic for the control voltage is such that the frequency deviation is zero for each variable capacitance diode 42 to be used, and the slope K is set based on the measured value. Lt; / RTI > Therefore, there is no error due to the deviation as in the conventional execution, and accurate frequency control becomes possible.
또한, 제어전압 대 주파수 편차 특성이 전 제어 영역에서 직선 신호로 표시되기 때문에, 측정이 쉬워지고, 종래에서 요구되는 동작을 선택하지 않아도 된다. 기울기 K 를 얻기 위해 가장 좋은 최적 전압 범위는 1.8 V 내지 3.5 V 이다.In addition, since the control voltage vs. frequency deviation characteristic is displayed as a linear signal in the entire control range, the measurement becomes easy and the operation required in the past can be omitted. The best optimum voltage range for obtaining the slope K is 1.8 V to 3.5 V.
또한, 본 발명의 방법에 의해, 주파수 보정은 종래 하드웨어를 사용하는 기억장치에서 필요한 계수를 저장함에 의해 주파수 보정을 간단하게 실행할 수 있다. 그러므로, 추가 비용이 필요하지 않다. 또한, 피드백 제어가 사용되지 않기 때문에, 제어 동작은 빠르게 안정화된다. 그러므로, 본 발명은 휴대용 전화기의 주파수 보정방법으로서 사용하기에 가장 적합하다.Further, by the method of the present invention, frequency correction can easily perform frequency correction by storing necessary coefficients in a storage device using conventional hardware. Therefore, no additional cost is required. Further, since the feedback control is not used, the control operation is quickly stabilized. Therefore, the present invention is most suitable for use as a frequency correction method of a portable telephone.
다음에, 본 발명에 의한 휴대용 전화기의 디지탈 제어형 발진회로의 또다른 주파수 보정방법을 설명한다.Next, another frequency correction method of the digital controlled oscillation circuit of the portable telephone according to the present invention will be described.
상기한 바와 같이, 수정 진동자는 공진 주파수가 온도변화에 따라 변화 (±10 ppm 정도로) 하는 온도 특성을 가지며, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 는 정전 용량이 그에 인가된 제어전압에 따라 변화하는 장치이다. 따라서, 수정 진동자 (45) 의 온도가 변화할 경우에, CPU (64) (제 1 도 참조) 는 발진회로 (61) (제 2도 참조) 의 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 인가된 전압을 제어함으로써 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 정전 용량을 제어한다. 그렇게 함으로서, 일정한 수준에서 출력 주파수 (발진 주파수) 를 제어하는 것이 가능하다.As described above, the quartz crystal resonator has a temperature characteristic in which the resonance frequency varies with temperature change (about 10 ppm), and the variable capacitance diode 42 is a device in which capacitance changes in accordance with a control voltage applied thereto. Therefore, when the temperature of the crystal oscillator 45 changes, the CPU 64 (see FIG. 1) controls the voltage applied to the variable capacitance diode 42 of the oscillation circuit 61 (see FIG. 2) Thereby controlling the capacitance of the variable capacitance diode 42. By doing so, it is possible to control the output frequency (oscillation frequency) at a certain level.
제 13 도는 수정 진동자의 공진 주파수 특성의 일예를 도시한다. 세로축은 기준 주파수로부터의 공진 주파수의 편차를 나타낸다. 일반적으로, 공진 주파수 대 온도 특성은 3차식으로 근사적으로 나타낼 수 있다. 제 14 도는 온도변화에 의해 생기는 주파수 편차를 보정하는 보정곡선을 도시한다. 가로축은 온도를 나타내고, 세로축은 기준 제어 전압으로부터 가변 커패시터 다이오드 (42) 에 인가된 제어전압의 편차를 나타낸다. 제 14 도의 그래프는, 온도에 대응하는 제어전압이 입력 단자 Tin(제 2 도 참조) 에 입력되어 출력 단자 Tout에서 출력주파수를 보정함으로써, 일정 수준에서 출력 주파수를 유지한다는 것을 나타낸다.FIG. 13 shows an example of resonance frequency characteristics of a quartz crystal resonator. And the vertical axis represents the deviation of the resonance frequency from the reference frequency. In general, the resonant frequency versus temperature characteristics can be approximated by a cubic equation. FIG. 14 shows a correction curve for correcting the frequency deviation caused by the temperature change. The abscissa represents the temperature and the ordinate represents the deviation of the control voltage applied to the variable capacitor diode 42 from the reference control voltage. The graph of FIG. 14 shows that the control voltage corresponding to the temperature is input to the input terminal T in (see FIG. 2) to maintain the output frequency at a certain level by correcting the output frequency at the output terminal T out .
제 2 도에서 수정 진동자 (45) 로서 사용될 수 있는 수정 진동자는 온도 특성에 있어서 각각에 대해 서로 다르다. 그러므로, 주파수 편차는 각 수정 진동자에 대해 보정되어야 한다. 제 15 도는 3개의 점에서 측정된 값으로부터 추정된 값을 얻음으로써 결정되는 3차 보정곡선의 일예를 도시한다. 주파수 보정방법은 제 15 도를 참조하여 이하에 설명한다.In FIG. 2, the quartz oscillator which can be used as the quartz oscillator 45 is different for each of the temperature characteristics. Therefore, the frequency deviation must be corrected for each crystal oscillator. FIG. 15 shows an example of a cubic calibration curve determined by obtaining an estimated value from the measured values at three points. The frequency correction method is described below with reference to FIG.
(1) 소정의 출력 주파수가 얻어지는 입력 단자 전압 (가변 커패시턴스 다이오드 42 에 인가된 제어전압)이 -20℃, 실온 (10℃ 내지 35℃), 및 60℃ 의 각 온도를 측정하는 점에서 측정된다. 측정된 입력 단자 전압은 각각 V-20, VNT, 및 V60으로 추정된다. 계속적으로, 단계 (2) 내지 (4) 가 수행된다. 이들 단계 (2) 내지 (4) 에 대해, 세가지 다른 방법이 유용하며, 다음 단락 A, B, 및 C 에서 도시된다.(1) An input terminal voltage (control voltage applied to the variable capacitance diode 42) from which a predetermined output frequency is obtained is measured at a point measuring each temperature of -20 占 폚, room temperature (10 占 폚 to 35 占 폚), and 60 占 폚 . The measured input terminal voltages are estimated to be V- 20 , V NT , and V 60 , respectively. Subsequently, steps (2) to (4) are carried out. For these steps (2) to (4), three different methods are useful and are shown in the following paragraphs A, B,
A. (2) V-20-NT와 V60-NT의 차이를 결정한다.A. (2) Determine the difference between V -20-NT and V 60-NT .
V-20-NT= V-20- VNT‥‥‥ ①V -20-NT = V -20 -V NT
V60-NT= V60- VNT‥‥‥ ②V 60-NT = V 60 -V NT?
(3) 방정식 ① 과 ②로부터 얻어진 차이 V-20-NT와 V60-NT를 사용하여 선형 다항 회기 모델에 따라 V-30-NT와 V75-NT의 값이 추정된다.3 equations ① and ②, the value of the difference between V and V -20-NT using the NT-60 in accordance with the linear polynomial regression model V -30-NT and NT-75 V is estimated from the resultant.
(4) (3)에서 추정된 V-30-NT와 V75-NT에 VNT를 더하여 V-30과 V75에 대한 값을얻는다 (제 15 도에 도시된 추정값 참조).(4) V NT is added to V - 30-NT and V 75-NT estimated in (3) to obtain values for V- 30 and V 75 (see the estimates shown in FIG. 15).
V-30= V-30-NT+ VNT‥‥‥ ③V -30 = V -30-NT + V NT?
V75= V75-NT+ VNT‥‥‥ ④V 75 = V 75-NT + V NT ④
B. (2) V-20/NT와 V60/NT의 비율을 결정한다.B. (2) Determine the ratio of V- 20 / NT to V 60 / NT .
V-20/NT= V-20/ VNT‥‥‥ ①V -20 / NT = V -20 / V NT ‥‥‥
V60/NT= V60/ VNT‥‥‥ ②V 60 / NT = V 60 / V NT?
(3) 방정식 ① 과 ② 로부터 얻어진 V-20/NT와 V60/NT의 비율을 사용하여 선형 다항 회기 모델에 따라 V-30/NT와 V75/NT의 값을 추정한다.(3) Estimate the values of V- 30 / NT and V 75 / NT according to the linear polynomial regression model using the ratio of V- 20 / NT to V 60 / NT obtained from equations (1) and (2).
(4) (3) 에서 추정된 V-30/NT와 V75/NT의 값을 VNT로 곱하여 V-30과 V75의 값을 구한다(제 15 도에 도시된 추정값 참조).(4) The values of V- 30 / NT and V 75 / NT estimated in (3) are multiplied by V NT to obtain values of V -30 and V 75 (see the estimated values shown in FIG. 15).
V-30= V-30/NT× VNT‥‥‥ ③ V -30 = V -30 / NT × V NT ‥‥‥ ③
V75= V75/NT× VNT‥‥‥ ④V 75 = V 75 / NT × V NT ④
C. (2) 변수로서 V-20, VNT및 V60을 사용하여 선형 다항 회기모델에 따라 V-30/NT와 V75/NT의 값을 결정한다.C. (2) Determine the values of V- 30 / NT and V 75 / NT according to the linear polynomial regression model using V- 20 , V NT and V 60 as variables.
단계 (3) 및 (4) 는 없다.There are no steps (3) and (4).
(5) 측정된 입력 단자 전압 (가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 인가된 제어전압) V-20, VNT,및 V60과 선형 다항 회기 모델을 사용하여 추정함으로써 얻어진 입력 단자 전압 V-30과 V75로부터 최소자승법(method of least square) 을 사용하여 3차식으로 나타나는 보정곡선이 작성된다. 제 15 도에 도시된 그래프의 세로축은 제어 전압 편차를 나타낸다. 또한, 4개 이상의 측정점에서 측정된 값이 사용될 경우에, 상기한 추정값을 구하는 단계는 생략된다.(5) The input terminal voltages V- 30 and V (obtained by estimation using the measured input terminal voltage V- 20 , V NT , and V 60) and the linear polynomial model with the control voltage applied to the variable capacitance diode 42 75 , a calibration curve that is expressed in cubic form is created using the method of least squares. The vertical axis of the graph shown in FIG. 15 shows the control voltage deviation. In addition, when the measured values at four or more measurement points are used, the step of obtaining the estimated values is omitted.
상기 방법에 의해 구해진 3차 보정곡선의 각 계수 (온도 계수) 는 제 1 도에 도시된 기억회로 (67) 에 미리 저장된다. CPU (64) 는 온도센서 (62) 로 감지된 온도에 기초한 3차식을 계산하며, 거기에 A/D 변환기 (63) 을 통해 입력하여 제어전압 편차를 구하며, 출력신호로서 계산된 제어전압 편차를 제공한다. 출력신호는 D/A 변환기 (65) 에서 아날로그 값으로 변환되며, 발진회로 (61) 에 입력된다. 입력전압은 발진회로 (61) 에 있는 가변 커패시터 다이오드 (42) 에 인가되어 출력 주파수 (제 2 도 참조) 를 제어한다.The respective coefficients (temperature coefficients) of the cubic calibration curve obtained by the above method are stored in advance in the storage circuit 67 shown in Fig. The CPU 64 calculates a cubic equation based on the temperature sensed by the temperature sensor 62, inputs it through the A / D converter 63 to obtain a control voltage deviation, and outputs the calculated control voltage deviation as an output signal to provide. The output signal is converted into an analog value by the D / A converter 65, and is input to the oscillation circuit 61. The input voltage is applied to the variable capacitor diode 42 in the oscillator circuit 61 to control the output frequency (see FIG. 2).
제 16 도는 본 발명에 의한 제어 방법에 의해 만들어진 보정 전과 후의 주파수 대 온도 특성을 도시한다. 도면에서, 곡선 A (연속선) 는 보정후의 주파수 대 온도 특성을 나타내며, 곡선 B (점선) 는 보정 전의 주파수 대 온도 특성을 나타낸다. 도면으로부터 명백해진 바와 같이, 본 실시예에 의한 제어 방법은 넓은 온도 범위에서 거의 일정한 수준에서 출력 주파수를 제어할 수 있다.FIG. 16 shows frequency vs. temperature characteristics before and after correction made by the control method according to the present invention. In the figure, the curve A (continuous line) represents the frequency-to-temperature characteristic after correction, and the curve B (dotted line) represents the frequency vs. temperature characteristic before correction. As apparent from the figure, the control method according to the present embodiment can control the output frequency at a substantially constant level in a wide temperature range.
상기한 바와 같이, 본 실시예에 의한 제어방법에서, 보정곡선은 각 발진회로 (61) 에 대해 복수 점 특히 3개의 점에서, 데이타를 측정하여 간단하게 구할 수 있으며, 각 발진 회로에 보정곡선의 계수 (온도 계수) 가 구해지며 기억회로에 저장된다. 그러므로, 요구되는 저장 용량은 최소화며, 또한 인시의 수는 감소된다. 따라서, 감소된 비용으로 정확한 온도 보상을 실현할 수 있다.As described above, in the control method according to the present embodiment, the calibration curve can be obtained simply by measuring data at a plurality of points, particularly three points, with respect to each oscillation circuit 61, The coefficient (temperature coefficient) is obtained and stored in the memory circuit. Therefore, the required storage capacity is minimized, and the number of insights is also reduced. Therefore, accurate temperature compensation can be realized at a reduced cost.
본 실시예에서, 데이타가 -20℃, 실온 (10℃ 내지 35℃), 및 60℃ 의 3개의 짐에서 측정되지만, 다른 온도가 선택될 수도 있다. 더욱이, 두 점은 특히 큰 편차가 관측되는, -30℃ 내지 -10℃ 와 50℃ 내지 75℃ 의 온도 범위 내에서 선택되는 게 바람직하다.In this embodiment, the data is measured at three loads of -20 DEG C, room temperature (10 DEG C to 35 DEG C), and 60 DEG C, but other temperatures may be selected. Moreover, it is preferable that the two points are selected within a temperature range of -30 캜 to -10 캜 and 50 캜 - 75 캜, in particular, in which large deviations are observed.
본 실시예에 의한 제어방법에서, 주파수 편차 곡선 (보정곡선) 이 다수 점, 특히 3개의 점에서 계산된 데이타로부터 계산되고, 보정곡선의 계수 (온도 계수) 는 기억회로에 저장된다. 그러므로, 필요한 기억 용량은 최소화되고, 인시의 수도 또한 감소한다. 따라서, 절감된 비용으로 정확한 온도 보상을 할 수 있는 발진회로를 만들 수 있다.In the control method according to the present embodiment, a frequency deviation curve (correction curve) is calculated from data calculated at a plurality of points, particularly three points, and the coefficient (temperature coefficient) of the correction curve is stored in the memory circuit. Therefore, the required storage capacity is minimized, and the number of inches also decreases. Therefore, it is possible to make an oscillation circuit capable of accurate temperature compensation at a reduced cost.
또한, 종래 기술에서는 기준 특성과 상당히 크게 다른 주파수 대 온도 특성을 갖는 수정 진동자를 사용한다는 어려움이 있었으나, 본 발명은 각 수정 진동자에 대한 보정곡선이 직접적으로 구해지기 때문에 기준 특성과 상당히 크게 다른 주파수 대 온도 특성을 갖는 수정 진동자를 쉽게 사용할 수 있게 한다. 즉, 주파수 제어 방법은 종래 기술에 대해 융통성면에 있어서 아주 우수하다.In addition, in the prior art, it has been difficult to use a quartz crystal having a frequency-to-temperature characteristic which is significantly different from the reference characteristic. However, since a calibration curve for each quartz crystal is directly obtained, So that a quartz crystal having temperature characteristics can be easily used. That is, the frequency control method is excellent in flexibility from the prior art.
심지어 수정 진동자만이 다른 것에 대체될 경우에도, 보정곡선은 쉽게 보정될 수 있다.Even if only the crystal oscillator is replaced with another, the calibration curve can be easily corrected.
다음에, 본 발명에 의한 또다른 휴대용 전화기의 디지탈 제어형 주파수 보정방법을 설명한다.Next, a digital control type frequency correction method of another portable telephone according to the present invention will be described.
제 3 도에 도시된 바와 같이, 가변 커패시턴스 다이오드는 기울기 K 에서 변화하며, 종래 실행은 소정 기울기 K 에 접근하는 기울기를 갖는 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 를 선택하게 하며, 미리 기억장치 (67) 에 기울기 K 를 저장시켜둔다. 따라서, 적당한 가변 커패시턴스 다이오드를 선택하는데 많은 시간이 걸리게 된다. 또한, 제어전압 대 주파수 편차 특성의 기울기가 정확하기 않기 때문에 제어전압 (보정전압) Vi에 대한 오차가 생기게 된다.As shown in FIG. 3, the variable capacitance diode changes at slope K, and the conventional practice allows the variable capacitance diode 42 having a slope approaching the predetermined slope K to be selected, K is stored. Thus, it takes a lot of time to select an appropriate variable capacitance diode. Further, since the slope of the control voltage versus frequency characteristic variation not to correct the errors of the control voltage (correction voltage) V i is causing.
또한, 제 3 도에 도시된 직선의 기울기 K 는 전 제어전압 범위에 걸쳐 균일하지 않다. 즉, 각 가변 커패시턴스 다이오드의 제어전압 대 주파수 편차특성은 근사적인 직선식으로 주어진다. 따라서, 보정이 비선형 전압값 부분과는 다른 기울기 K 를 가진 선형방정식 (1) 로 주어지는 제어전압 (보정전압) Vi을 사용하게 되면, 오차가 증가하게 된다. 예를 들면, 제 9 도에서 MIN 으로 도시된 바와 같은 온도 특성을 갖는 수정진동자의 경우에, 주파수 보정에 따라 제 17 도에 도시된 바와 같은 결과가 나온다. 즉, 최대 오차 (e1) 는 출력 주파수에 대해 0.6 ppm 이다. 제 9 도에서 MAX 로 도시된 바와 같은 온도 특성을 갖는 수정 진동자의 경우에, 주파수 보정은 제 18 도에 도시된 바와 같다. 즉, 최대 오차 (e3) 는 출력 주파수에 대해 0.5 ppm 이다. 이들 오차는, 수정 진동자의 다른 오차 요소를 함께 고려하여, 1 ppm 을 초과하며 RCR-STD (RCR 표준) 에 의해 구체화된 바와 같이, 주파수 편차는 -20℃ 내지 60℃ 의 온도 범위에서 士1 ppm 내에서 있어야 한다는 요건을 만족하지못한다.Also, the slope K of the straight line shown in FIG. 3 is not uniform over the entire control voltage range. That is, the control voltage vs. frequency deviation characteristic of each variable capacitance diode is given by an approximate linear expression. Therefore, when the correction uses the control voltage (correction voltage) V i given by the linear equation (1) having the slope K different from the nonlinear voltage value portion, the error increases. For example, in the case of a crystal oscillator having a temperature characteristic as shown by MIN in FIG. 9, results as shown in FIG. 17 are obtained according to the frequency correction. That is, the maximum error e 1 is 0.6 ppm with respect to the output frequency. In the case of a quartz crystal having a temperature characteristic as shown by MAX in FIG. 9, the frequency correction is as shown in FIG. 18. That is, the maximum error e 3 is 0.5 ppm with respect to the output frequency. These errors, taking into account the different error factors of the quartz oscillator, exceeded 1 ppm and the frequency deviation, as specified by RCR-STD (RCR standard), was 1 ppm in the temperature range of -20 캜 to 60 캜 It does not satisfy the requirement to be within.
그러므로, 본 실시예에서, 온도 보상을 위해 사용되는 가변 커패시턴스 다이오드에 인가되는 제어전압은 다수의 제어영역로 나누어지는 다이오드의 제어전압 대 주파수 편차 특성에 의해 제어되어, 주파수 정확도를 향상시킨다.Therefore, in the present embodiment, the control voltage applied to the variable capacitance diodes used for temperature compensation is controlled by the control voltage vs. frequency deviation characteristic of the diodes divided into a plurality of control regions, thereby improving the frequency accuracy.
본 실시예에 따른 주파수 보정방법이 적응되는 디지탈 온도 보상 수정 진동자의 블럭 배치와 발진회로는 제 1 도와 제 2 도에 도시된 것과 동일하며, 그의 기재는 생략한다.The block arrangement and the oscillation circuit of the digital temperature-compensated quartz oscillator to which the frequency correction method according to the present embodiment is applied are the same as those shown in Figs. 1 and 2, and the description thereof is omitted.
제 19 도는 본 발명에 의한 주파수 보정방법에 사용되는 가변 커패시턴스 다이오드의 특성을 도시한다. 도면에 도해된 바와 같이, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 기울기 K 는 중앙부보다는 양단부에서 약간의 차이가 있다. 예를 들면, 주파수 편차가 0 부터 ±4 ppm 까지인 제어영역 b 에서, K 는 0.057 이나, 제어영역 a 및 c 에서 K 는 0.06 이다. 기울기 K 는 식 (5) 로 표시된다. 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 인가된 제어전압 (보정전압) 은 상기 식 (4) (Vi= V0- △fi· K) 에 의해 계산되며, 계산된 제어전압은 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 인가된다.FIG. 19 shows characteristics of a variable capacitance diode used in the frequency correction method according to the present invention. As illustrated in the figure, the slope K of the variable capacitance diode 42 is slightly different at both ends than at the center. For example, in the control region b where the frequency deviation is from 0 to 4 ppm, K is 0.057, while K in the control regions a and c is 0.06. The slope K is expressed by equation (5). The control voltage (correction voltage) applied to the variable capacitance diode 42 is calculated by the above equation (4) (V i = V 0 -? F i · K), and the calculated control voltage is applied to the variable capacitance diode 42 .
수정 진동자 (45) 는 일반적으로 온도에 대한 3차식으로 주어지는 제 9 도에 도시된 바와 같은 온도 특성을 나타낸다. 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 기울기 K 와 수정 진동자의 온도특성 (3차식) 은 미리 기억장치 (67) 에 저장된다. CPU (64) 는 3개의 제어영역 a, b, c 중 해당 제어영역에서 가변 커패시턴스 다이오드(42) 의 기울기 K 를 사용하여 식 (1) 에 의해 제어전압을 계산하며, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 계산된 제어전압을 인가한다.The quartz oscillator 45 generally exhibits a temperature characteristic as shown in Fig. 9 given by a cubic equation for temperature. The slope K of the variable capacitance diode 42 and the temperature characteristic (cubic) of the crystal oscillator are stored in advance in the storage device 67. [ The CPU 64 calculates the control voltage according to the equation (1) using the slope K of the variable capacitance diode 42 in the corresponding control region among the three control regions a, b and c, and outputs the control voltage to the variable capacitance diode 42 And the calculated control voltage is applied.
제 20 도는 제어전압(Vcont) 이 본 발명에 의한 주파수 보정방법에 의해 온도에 비례하여 변화되는 방법을 도시한다. 이 경우에, 제 9 도에서 MIN 으로 도시된 바와 같은 온도 특성을 갖는 수정진동자가 사용된다. 즉, 온도 편차 (오차) 는, 제 20 도에 도시된 바와 같이 온도에 관련하여 제어전압을 변화시킴으로써 0.1 ppm 내로 유지될 수 있다. 제 21 도도 또한 제어전압(Vcont) 이 본 발명에 의한 주파수 보정방법에 의해 온도에 관련하여 변화되는 방법을 도시한다. 이 경우에, 제 9 도에서 MAX 로 도시되는 것과 같은 온도 특성을 갖는 수정 진동자가 사용된다. 즉, 주파수 편차 (오차) 는, 또한 제 20 도와 제 21 도에서 도시된 바와같이 온도에 관련하여 제어전압을 변화시켜 0.1 ppm 이내로 유지될 수 있다.20 shows how the control voltage V cont varies in proportion to the temperature by the frequency correction method according to the present invention. In this case, a crystal oscillator having a temperature characteristic as shown by MIN in FIG. 9 is used. That is, the temperature deviation (error) can be kept within 0.1 ppm by changing the control voltage with respect to temperature as shown in FIG. 20. FIG. 21 also shows how the control voltage Vcont is varied with respect to temperature by the frequency correction method according to the invention. In this case, a crystal oscillator having a temperature characteristic as shown in MAX in FIG. 9 is used. That is, the frequency deviation (error) can also be kept within 0.1 ppm by varying the control voltage in relation to the temperature, as shown in FIGS. 20 and 21.
상기한 실시예에서 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 에 인가된 제어전압은 3개의 제어영역로 나누어지는 다이오드 (42) 의 제어전압대 주파수 편차 특성에 따라 제어되며, 제어영역의 수가 증가한다면 주파수 제어는 더욱 정확해진다.In the above embodiment, the control voltage applied to the variable capacitance diode 42 is controlled according to the control voltage versus frequency deviation characteristic of the diode 42 divided into three control regions. If the number of control regions increases, It is correct.
상기한 바와 같이, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 제어전압 대 주파수 편차 특성은 제 19 도에 도시된 바와 같이, 3개의 제어영역 a, b, c 로 분할되며, 가변 커패시턴스 다이오드 (42) 의 기울기 K (K = (V-V0) /△f); 상기 식 (5) 참조)는 측정값을 기초로 하여 각 제어영역에 대해 설정된다. 그러므로, 모든 제어영역에서 주파수 편차 (오차) 는 감소하며, 종래 실행에서 보다 정확한 주파수 제어가가능하게 된다.As described above, the control voltage versus frequency deviation characteristic of the variable capacitance diode 42 is divided into three control regions a, b, and c as shown in FIG. 19, and the slope K of the variable capacitance diode 42 (K = (VV 0 ) /? F); (See equation (5) above) is set for each control area based on the measured value. Therefore, the frequency deviation (error) is reduced in all the control regions, and more accurate frequency control becomes possible in the conventional execution.
즉, 주파수 보정방법에 의해, 온도 보상을 위해 사용되는 가변 커패시턴스 다이오드의 제어전압 대 주파수 편차 특성은 다수의 제어영역로 분할되며, 가변 커패시턴스 다이오드의 기울기 K 는 측정값을 기초로 하여 각 제어영역에 대해 설정된다. 그러므로, 모든 제어영역에서 주파수 편차 (오차) 는 감소하며, 종래 기술에서 보다 더 정확한 주파수 제어가 가능하게 된다.That is, by the frequency correction method, the control voltage versus frequency deviation characteristic of the variable capacitance diodes used for temperature compensation is divided into a plurality of control areas, and the slope K of the variable capacitance diodes is divided into control areas . Therefore, the frequency deviation (error) is reduced in all the control regions, and more accurate frequency control is possible than in the prior art.
또한, 본 발명의 방법에 의해, 종래 하드웨어를 사용하는 기억장치에 필요한 계수를 저장함으로써 주파수 보정을 간단하게 실행할 수 있다. 그러므로, 추가적인 비용이 필요하지 않게 된다. 또한, 피이트백 제어가 사용되지 않기 때문에, 제어 동작이 빠르게 안정화된다. 그러므로, 본 발명은 휴대용 전화기에서 사용하기에 아주 적당하다.Further, by the method of the present invention, frequency correction can be easily performed by storing coefficients necessary for a storage device using conventional hardware. Therefore, no additional cost is required. In addition, since the fetish back control is not used, the control operation is quickly stabilized. Therefore, the present invention is very suitable for use in a portable telephone.
제 1 도는 종래 디지탈 온도 보상 수정 발진기의 배치도.FIG. 1 is a layout diagram of a conventional digital temperature compensated crystal oscillator; FIG.
제 2 도는 수정 진동자를 사용하는 발진회로의 배치도.FIG. 2 is a layout diagram of an oscillation circuit using a crystal oscillator. FIG.
제 3 도는 다양한 가변 커패시턴스 다이오드의 제어 전압대 주파수 편차 특성도.Figure 3 also shows control voltage versus frequency deviation characteristics of various variable capacitance diodes.
제 4 도는 본 발명에 따른 디지탈 제어형 발진회로를 사용하는 휴대용 전화기의 배치도.FIG. 4 is a layout diagram of a portable telephone using a digital controlled oscillation circuit according to the present invention; FIG.
제 5 도는 AT 판 수정판의 구조도.Figure 5 is a structural view of an AT plate quartz plate.
제 6 도는 본 발명에 관계된 AT 판 수정진동자의 주파수 편차 대온도 특성 곡선.FIG. 6 is a frequency deviation versus temperature characteristic curve of a crystal vibrator of an AT plate according to the present invention.
제 7 도는 측정값과 함께, 고정된 계수 A3으로 3개의 측정점에서 측정된 데이타로부터 얻어진 특성 곡선.7 shows the characteristic curves obtained from the data measured at three measuring points with fixed coefficients A 3 , together with the measured values.
제 8 도는 계수 A3이 -8 % 변화할 때 얻어지는 계산값과 측정값 곡선.FIG. 8 shows the calculated values and measured value curves obtained when the coefficient A 3 changes by -8%.
제 9 도는 수정 진동자의 온도 특성 곡선.9 is a temperature characteristic curve of the quartz crystal.
제 10 도는 본 발명에 의한 주파수 보정방법에서 사용되는 가변 커패시턴스다이오드의 특성 곡선.10 is a characteristic curve of a variable capacitance diode used in the frequency correction method according to the present invention.
제 11 도는 본발명에 의한 주파수 보정방법으로 얻어진 온도와 제어전압의 관계를 도시하는 곡선.FIG. 11 is a curve showing the relationship between the temperature and the control voltage obtained by the frequency correction method according to the present invention; FIG.
제 12 도는 본 발명에 의한 주파수 보정방법으로 얻어진 온도와 제어전압의 관계를 도시하는 곡선.12 is a curve showing the relationship between the temperature and the control voltage obtained by the frequency correction method according to the present invention;
제 13 도는 수정 진동자의 온도 특성 곡선.13 is a temperature characteristic curve of the quartz crystal.
제 14 도는 온도 변화에 의해 생기는 주파수 편차를 보정하기 위한 보정곡선.14 is a calibration curve for correcting a frequency deviation caused by a temperature change;
제 15 도는 추정값을 3개의 측정점에서 측정된 값으로 얻어지며, 이들 값으로부터 3차 보정곡선이 얻어지는 일예의 도시도.FIG. 15 is an example of an example in which an estimated value is obtained from measured values at three measurement points, and a cubic calibration curve is obtained from these values. FIG.
제 16 도는 본 발명에 의한 제어방법으로 만들어진 주파수 보정전 및 후의 주파수 대 온도 특성도.FIG. 16 is a frequency vs. temperature characteristic diagram before and after frequency correction made by the control method according to the present invention; FIG.
제 17 도는 종래 주파수 보정방법으로 얻어진 제어전압과 온도의 관계를 도시하는 곡선.FIG. 17 is a curve showing the relationship between the control voltage and the temperature obtained by the conventional frequency correction method; FIG.
제 18 도는 종래 주파수 보정방법으로 얻어진 제어전압과 온도의 관계를 도시하는 곡선.FIG. 18 is a curve showing the relationship between control voltage and temperature obtained by the conventional frequency correction method; FIG.
제 19 도는 본 발명에 의한 주파수 보정방법에서 사용된 가변 커패시턴스 다이오드의 특성도.19 is a characteristic diagram of a variable capacitance diode used in the frequency correction method according to the present invention.
제 20 도는 본 발명에 의한 주파수 보정방법으로 얻어진 제어전압과 온도의 관계를 도시하는 곡선.20 is a curve showing the relationship between control voltage and temperature obtained by the frequency correction method according to the present invention.
제 21 도는 본 발명에 의한 주파수 보정방법으로 얻어진 제어전압과 온도의 관계를 도시하는 곡선.FIG. 21 is a curve showing the relationship between control voltage and temperature obtained by the frequency correction method according to the present invention; FIG.
제 22 도는 종래 주파수 보정방법으로 얻어진 온도 특성도.FIG. 22 is a temperature characteristic diagram obtained by a conventional frequency correction method; FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]
1 : CPU 2 : 데이타 신호 처리장치1: CPU 2: Data signal processing device
3 : 전송 및 수신 처리용 베이스밴드부3: Baseband unit for transmission and reception processing
4 : 변조기 5, 11, 13 : 혼합기4: Modulator 5, 11, 13: Mixer
6, 10, 12 : 증폭기 7 : 출력 제어부6, 10, 12: amplifier 7: output control section
8 : 안테나 멀티플렉서 9 : 안테나8: Antenna multiplexer 9: Antenna
14 : 복조기 15, 17 : PLL14: Demodulator 15, 17: PLL
16, 18 : VCO 19 : 자동 출력제어기16, 18: VCO 19: Automatic output controller
20 : 기억장치 21 : D/A 변환기20: memory device 21: D / A converter
22 : 발진회로 23 : 온도센서22: oscillation circuit 23: temperature sensor
24 : A/D 변환기 30 : 디스플레이 장치24: A / D converter 30: Display device
31 : 키패드 32 : 인터페이스31: Keypad 32: Interface
33 : 전화 송신기 34 : 전화 수신기33: telephone transmitter 34: telephone receiver
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KR100411208B1 (en) * | 1997-03-28 | 2005-05-09 | 산요덴키가부시키가이샤 | A radio receiver |
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