TW201347398A

TW201347398A - 振盪裝置

Info

Publication number: TW201347398A
Application number: TW102115480A
Authority: TW
Inventors: Tomoya Yorita
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co
Priority date: 2012-05-01
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2013-11-16
Also published as: CN103384150A; TWI545888B; US20130293312A1; CN103384150B; US9019023B2; JP2013232836A

Abstract

一種振盪裝置，將與第1振盪電路的振盪輸出f1及第2振盪電路的振盪輸出f2的差值相對應的差值信號視作溫度檢測值，基於該差值信號，輸出用於抑制f1的溫度特性造成的影響的控制信號，將所述f1設為振盪輸出，其中，相互切換第1狀態與第2狀態，所述第1狀態是為了從外部電腦存取記憶參數的記憶部，而將用於連接所述外部電腦的第1連接端及第2輸入端連接到該記憶部的狀態，所述第2狀態是將第1連接端及第2連接端連接於所述第1信號路徑及第2信號路徑，以從第1連接端、第2連接端分別將f1、f2取出至外部的頻率測定部的狀態。

Description

振盪裝置

本發明是有關於一種振盪裝置，該振盪裝置將與第1振盪電路的振盪輸出f1及第2振盪電路的振盪輸出f2的差值相對應的信號視作溫度檢測值，而抑制因f1的溫度特性造成的影響。

圖18表示作為振盪裝置的溫度補償水晶振盪器 (Temperature Compensated Crystal Oscillator，TCXO)的一般性構成。90是水晶振子，91是振盪電路，通過改變從控制電壓產生部93提供給電壓可變電容元件92的控制電壓，來控制電壓可變電容元件92的電容，以調整振盪頻率(輸出頻率)。

水晶振子90的頻率會根據溫度發生變化，因此，控制電壓產生部93根據由溫度檢測器94檢測出的溫度，來修正控制電壓。具體來說，在記憶體(memory)95內記憶以基準溫度對水晶振子90的頻率溫度特性進行標準化的函數、例如3次函數，基於所述函數(頻率溫度特性)，讀出與溫度檢測值相對應的頻率。即，讀出此時的溫度中的頻率相對於基準溫度時的頻率來說偏移了何種程度，將與所述頻率的偏移量相對應的控制電壓作為溫度補償量，從對應於基準溫度時的頻率的控制電壓中減去該溫度補償量。除了這裡列舉的例子以外，正研究使用下述振盪裝置，該振盪裝置將與第1振盪電路的振盪輸出f1及第2振盪電路的振盪輸出f2的差值相對應的信號視作溫度檢測值，從而獲得更高精度的輸出，詳細情況將通過實施方式予以說明。

但是，振盪裝置若要獲得穩定的振盪輸出，則必須進行調整。在使用所述TCXO的例子中，是設定函數，該函數用於決定與所述溫度檢測值相對應的控制電壓。但是，要求加以應對，以免為了這樣調整而採用例如能夠連接測定頻率的設備等以用於調整的結構，而導致振盪裝置的構成複雜化。

在專利文獻1的圖2及圖3中，記載了：將2對電極設置在共用的水晶片而構成2個水晶振子(水晶共振器)。此外，在段落0018中記載了：由於2個水晶振子之間會根據溫度變化而出現頻率差，因此等同於通過測量該頻率差來測量溫度。並且，將所述頻率差△f與應修正的頻率的量的關係記憶至唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)，基於△f來讀出頻率修正量。但是，該裝置並不能夠解決上述的問題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2001-292030號

本發明是鑒於此種情況而完成，其目的在於提供一種振盪裝置，可輸出能夠高精度地抑制溫度特性造成的影響的控制信號，並且可以簡化其構成。

本發明是一種振盪裝置，將與第1振盪電路的振盪輸出 f1及第2振盪電路的振盪輸出f2的差值相對應的差值信號視作溫度檢測值，基於該差值信號，輸出用於抑制f1的溫度特性造成的影響的控制信號，將所述f1設為振盪輸出，該振盪裝置的特徵在於包括：記憶部，記憶用於輸出所述控制信號的參數；信號處理部，連接於分別用於取入所述f1、f2的第1信號路徑(signal pathway)及第2信號路徑，根據取入的所述f1、f2求出所述差值信號，並基於該差值信號及所述參數而輸出所述控制信號；第1連接端及第2連接端，用於連接外部電腦(computer)；以及切換部，用於相互切換第1狀態與第2狀態，所述第1狀態是為了從所述外部電腦存取(access)所述記憶部，而將所述第1連接端及第2連接單端連接於該記憶部的狀態，所述第2狀態是將所述第1連接端及第2連接端連接於所述第1信號路徑及第2信號路徑，以從第1連接端、第2連接端分別將f1、f2取出至外部的頻率測定部的狀態。

本發明的具體形態例如為如下所示。

(1)所述切換部基於所述記憶部內設置的連接狀態切換用記憶區域中記憶的邏輯值，來切換所述第1狀態、第2狀態，所述切換用記憶區域中，選擇用於將所述切換部設為第1狀態的第1邏輯值、與用於將所述切換部設為第2狀態的第2邏輯值中的一個而予以記憶，獨立於所述外部電腦而設有重置部，該重置部將所述切換用記憶區域的邏輯值重置為第1邏輯值。

(2)根據第二發明所述的振盪裝置，其特徵在於：所述重置部在振盪裝置接通電源時，將邏輯值記憶區域重置為第1邏輯值。

(3)用於抑制f1的溫度特性造成的影響的控制信號是：基於f1的從基準溫度時的f1的值算起的變化量、及與f1及f2的差值相對應的信號的關係，相當於對基準溫度時的f1的頻率修正值的信號。

(4)本發明的振盪裝置包括：溫度調整部，該溫度調整部用於將連接於所述第1振盪電路及第2振盪電路的第1水晶振子及第2水晶振子的溫度維持為固定，用於抑制f1的溫度特性造成的影響的控制信號，是用於控制所述溫度調整部的發熱量的信號。

本發明的振盪裝置構成為：基於與第1振盪電路的振盪輸出f1及第2振盪電路的振盪輸出f2的差值相對應的差值信號，輸出用於抑制f1的溫度特性造成的影響的控制信號，且使連接外部電腦的第1連接端及第2連接端，在連接於記憶部的狀態與連接於信號路徑的狀態之間相互切換，所述記憶部記憶用於信號處理部的參數，所述信號處理部用於輸出所述控制信號，所述信號路徑向信號處理部提供f1、f2。由此，可高精度地抑制溫度所致的頻率變動，且無需設置用於取出f1、f2的專用端子，因此能夠簡化裝置構成。

1‧‧‧第1振盪電路

1A‧‧‧振盪裝置

2‧‧‧第2振盪電路

3‧‧‧頻率差檢測部

4‧‧‧修正值運算部(修正值獲取部)

5‧‧‧信號處理部

7‧‧‧微控制器

10‧‧‧第1水晶振子

11、12、21、22‧‧‧電極

20‧‧‧第2水晶振子

31‧‧‧正反電路

32‧‧‧單觸發電路

33‧‧‧鎖存電路

34‧‧‧回路濾波器

35‧‧‧加法部

36‧‧‧DDS電路部

37‧‧‧平均化電路

50‧‧‧加熱器電路

51‧‧‧加法部

52‧‧‧加熱器控制電路

56‧‧‧容器

57‧‧‧印刷電路板

58‧‧‧第1連接端子

59‧‧‧第2連接端子

60‧‧‧外部電腦

61‧‧‧電源

62、601、602、607、608‧‧‧開關

63‧‧‧連接切換部

64‧‧‧工具

65‧‧‧緩衝器電路

66、67‧‧‧頻率計數器

70‧‧‧總線

71‧‧‧加法部

72‧‧‧第1寄存器

73‧‧‧第2寄存器

74‧‧‧第3寄存器

75、76‧‧‧乘法部

77‧‧‧第4寄存器

78‧‧‧第5寄存器

79‧‧‧通電重置電路

81‧‧‧介面電路

82‧‧‧外部記憶體

83‧‧‧程式

90‧‧‧水晶振子

91‧‧‧振盪電路

92‧‧‧電壓可變電容元件

93‧‧‧控制電壓產生部

94‧‧‧溫度檢測器

95‧‧‧記憶體

100‧‧‧電壓控制振盪器

200‧‧‧控制電路部

201‧‧‧直接數位合成器(DDS)

204‧‧‧分頻器

205‧‧‧相位頻率比較部

206‧‧‧電荷泵

300‧‧‧加熱器電路

400‧‧‧加法部

401~409‧‧‧運算部

410‧‧‧圓滑處理電路

603、604、605、606‧‧‧信號路徑

621、622‧‧‧端子

623、624‧‧‧跳線

f1、f2‧‧‧頻率

P1~P9‧‧‧多項近似式係數

Xb‧‧‧水晶片

圖1是表示本發明的振盪裝置的整體構成的方塊圖。

圖2是表示所述振盪裝置的一部分的方塊圖。

圖3是圖2所示的一部分的輸出的波形圖。

圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)是示意性表示圖2所示的包含DDS電路部的回路中未鎖定的狀態的各部分的波形圖。

圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)是示意性表示圖2所示的包含DDS電路部的回路中已鎖定的狀態的各部分的波形圖。

圖6是表示第1振盪電路的頻率f1及第2振盪電路的頻率f2與溫度的關係的頻率溫度特性圖。

圖7是表示將f1、f2各自標準化的值與溫度的關係的頻率溫度特性圖。

圖8是表示將f1標準化的值與溫度的關係、及將f1標準化的值和將f2標準化的值的差值△F與溫度的關係的頻率溫度特性圖。

圖9是表示將圖8的縱軸標準化的值與頻率修正值的關係的特性圖。

圖10是表示修正值運算部的方塊圖。

圖11是構成所述振盪裝置的微控制器(micro controller)的方塊圖。

圖12是振盪裝置的概略縱剖面側視圖。

圖13是表示開關的切換動作的作用圖。

圖14是表示開關的切換動作的作用圖。

圖15是表示開關的切換動作的作用圖。

圖16是表示開關的切換動作的作用圖。

圖17是比較例的振盪裝置的方塊圖。

圖18是現有的振盪裝置的電路圖。

圖1是表示應用本發明的實施方式的水晶振盪器而構成的振盪裝置1A的整體的方塊圖。該振盪裝置1A是構成為將所設定的頻率的頻率信號予以輸出的頻率合成器(synthesizer)，且該振盪裝置1A包括：電壓控制振盪器100，使用水晶振子；控制電路部200，構成該電壓控制振盪器100中的鎖相回路(Phase locked loop，PLL)；水晶振盪器(未標注符號)，生成時鐘(clock)信號，該時鐘信號用於使直接數位合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)201動作，該DDS 201用於生成所述PLL的參照信號；以及加熱器(heater)電路50，用於對所述水晶振盪器的水晶振子10、水晶振子20所處環境的溫度進行調整。因此，所述水晶振盪器為恒溫槽控制水晶振盪器(Oven ControlledCrystal Oscillator，OCXO)。

所述控制電路部200是鎖相回路(Phase locked loop,PLL)，利用相位頻率比較部205對從直接數位合成器(Direct Digital Synthesizer,DDS)電路部201輸出的參考(reference)(參照用)時鐘、與由分頻器204對電壓控制振盪器100的輸出進行分頻所得的時鐘的相位進行比較，並利用電荷泵(charge pump)206對其比較結果即相位差進行類比(analog)化。將經類比化的信號輸入至回路濾波器(loop filter)來進行控制，以使PLL穩定。DDS電路部201將從後述的第1振盪電路1輸出的頻率信號用作基準時鐘，並輸入頻率數據(data)(數位值)，該頻率數據用於輸出目標頻率的信號。

但是，由於所述基準時鐘的頻率具有溫度特性，因此，為了消除(cancel)該溫度特性，將輸入至DDS電路部201的所述頻率數據，加上後述的與頻率修正值對應的信號。通過對輸入至DDS電路部201的頻率數據進行修正，基於基準時鐘的溫度特性變動量而引起的DDS電路部201的輸出頻率的溫度變動量得以消除，結果，相對於溫度變動，參照用時鐘的頻率穩定，從而使得來自電壓控制振盪器100的輸出頻率變得穩定。即，所述水晶振盪器也構成為TCXO，振盪裝置1A構成為能夠進行所謂的雙重的溫度應對、且能夠以高精度使輸出穩定的裝置。

所述水晶振盪器具備：第1水晶振子10及第2水晶振子20，所述第1水晶振子10及第2水晶振子20是使用共用的水晶片Xb而構成。例如在長度方向上將短條狀的水晶片Xb的區域一分為二，在各分割區域(振動區域)的表背兩面設置激振用電極。並且，由一方的分割區域和一對電極11、12構成第1水晶振子10，由另一方的分割區域和一對電極21、22構成第2水晶振子20。

在第1水晶振子10及第2水晶振子20上，分別連接著第1振盪電路1及第2振盪電路2。此處，若為方便起見，設為：從第1振盪電路1輸出頻率f1的頻率信號，且從第2振盪電路2輸出頻率f2的頻率信號，則將頻率f1的頻率信號作為基準時鐘而提供給所述控制電路部200。

3是頻率差檢測部，概略而言，該頻率差檢測部3是用於取出 f2-f1-△fr的電路部，該f2-f1-△fr是：f1和f2的差值與△fr之間的差值。△fr是基準溫度例如25℃時的f1(f1r)與f2(f2r)的差值。若列舉f1與f2的差值的一例，則例如為數MHz。本發明是通過頻率差檢測部3計算△F而成立，該△F是：f1與f2的差值所對應的值、與基準溫度例如25℃時的f1與f2的差值所對應的值的差值。更詳細來說，由頻率差檢測部3獲得的值是{(f2-f1)/f1}-{(f2r-f1r)/f1r}。

圖2表示頻率差檢測部3的具體例。31是正反電路(flip-flop circuit)(F/F電路)，來自第1振盪電路1的頻率f1的頻率信號被輸入至所述正反電路31的一方的輸入端，來自第2振盪電路2的頻率f2的頻率信號被輸入至所述正反電路31的另一方的輸入端，通過來自第1振盪電路1的頻率f1的頻率信號，對來自第2振盪電路2的頻率f2的頻率信號進行鎖存(latch)。以下，為了避免記載的冗長，f1、f2視為表示頻率或頻率信號本身。正反電路31輸出了信號，該信號具備：與f1和f2的頻率差對應的值、即(f2-f1)/f1的頻率。

在正反電路31的後段，設置著單觸發電路(one-shot circuit)32，單觸發電路32中，根據從正反電路31獲得的脈衝(pulse)信號中的上升，而輸出單觸發的脈衝。圖3是表示至此為止的一系列信號的時間圖(time chart)。在單觸發電路32的後段設置著PLL，該PLL包括：鎖存電路33、具有積分功能的回路濾波器34、加法部35及DDS電路部36。鎖存電路33是用於通過從單觸發電路32輸出的脈衝，而對從DDS電路部36輸出的鋸齒波進行鎖存。鎖存電路33的輸出是：輸出所述脈衝的時序(timing)中的所述鋸齒波的信號準位(signal level)。回路濾波器34對該信號準位的直流電壓進行積分，加法部35將該直流電壓與對應於△fr(基準溫度例如25℃時的f1與f2的差值)的直流電壓相加。

從加法部35運算出的直流電壓、即對應於△fr的直流電壓減去回路濾波器34的輸出電壓所得的電壓，被輸入至DDS電路部36，該DDS電路部36輸出與該電壓值相對應的頻率的鋸齒波。為了易於理解PLL的動作，圖4(a)~圖4(c)中極為示意性地表示了各部分的輸出狀況，且為了能夠直覺地掌握，而進行極為示意性的說明。在裝置的上升時，對應於△fr的直流電壓通過加法部35而輸入至DDS電路部36，例如若設△fr為5 MHz，則會從DDL36輸出與該頻率相對應的頻率的鋸齒波。

所述鋸齒波由鎖存電路33以對應於(f2-f1)的頻率的脈衝予以鎖存，若設(f2-f1)例如為6 MHz，則由於鎖存用的脈衝的週期比鋸齒波更短，因此，如圖4(a)所示，鋸齒波的鎖存點(latch point)逐漸降低，如圖4(b)、圖4(c)所示，鎖存電路33的輸出及回路濾波器34的輸出朝負(-)側逐漸降低。由於加法部35中的回路濾波器34的輸出側的符號為“-”，因此，從加法部35輸入至DDS電路部36的直流電壓上升。因此，當從DDS電路部36輸出的鋸齒波的頻率升高，對應於6 MHz的直流電壓被輸入至DDS電路部36時，鋸齒波的頻率將達到6 MHz，如圖5(a)~圖5(c)所示，PLL被鎖定(lock)。此時，從回路濾波器34輸出的直流電壓達到與△fr-(f2-f1)=-1 MHz對應的值。即，可以說，回路濾波器34的積分值是：相當於鋸齒波從5 MHz變為6 MHz時的1 MHz的變化量的積分值。

與該例相反地，當△fr為6 MHz、(f2-f1)為5 MHz時，鎖存用的脈衝的週期比鋸齒波更長，因此，圖4(a)所示的鎖存點逐漸升高，隨之而來的，鎖存電路33的輸出及回路濾波器34的輸出也上升。因此，在加法部35中，要被減去的值變大，因此鋸齒波的頻率逐漸降低，不久，當該鋸齒波的頻率達到與(f2-f1)相同的5 MHz時，PLL被鎖定。此時，從回路濾波器34輸出的直流電壓達到與△fr-(f2-f1)=1 MHz對應的值。

然而，如上所述，實際上，頻率差檢測部3的輸出、即圖2所示的平均化電路37的輸出是：利用34位元(bit)的數位值，來表示{(f2-f1)/f1}-{(f2r-f1r)/f1r}的值所得的值。若將從-50℃附近至100℃附近為止的該值的集合設為(f1-f1r)/f1=OSC1(單位為ppm或ppb)、(f2-f2r)/f2r=OSC2(單位為ppm或ppb)，則相對於溫度的變化成為與OSC2-OSC1實質上相同的曲線(curve)。因此，頻率差檢測部3的輸出可視作OSC2-OSC1=溫度數據。

此外，在正反電路31中，通過f1對f2進行鎖存的動作並不同步，因此，也有可能會產生亞穩定(metastable)(當在時鐘的邊緣(edge)對輸入數據進行鎖存時，鎖存的邊緣的前後固定時間必須保持輸入數據，但因時鐘與輸入數據大致同時發生變化，而導致輸出變得不穩定的狀態)等不穩定區間，在回路濾波器34的輸出中有可能會包含瞬間誤差。因此，在回路濾波器34的輸出側，設置平均化電路37，即便產生所述瞬間誤差也能夠予以消除，該平均化電路37求出預先設定的時間內的輸入值的移動平均值(moving average)。

此處，參照圖6至圖8，對由PLL的回路濾波器34所獲得的變動溫度量的頻率偏移資訊、即OSC2-OSC1進行說明。圖6是表示以基準溫度將f1及f2標準化，溫度與頻率的關係的特性圖。此處，所謂標準化是指：例如將25℃設為基準溫度，對於溫度與頻率的關係，將基準溫度時的頻率設為零，求出從基準溫度時的頻率算起的頻率的偏移量與溫度的關係。若將第1振盪電路1在25℃時的頻率設為f1r，將第2振盪電路2在25℃時的頻率設為f2r，則圖7的縱軸的值為(f1-f1r)及(f2-f2r)。

此外，圖7是針對圖6所示的各溫度的頻率，表示相對於基準溫度(25℃)時的頻率的變化率。因此，圖7的縱軸的值為(f1-f1r)/f1r及(f2-f2r)/f2r(單位ppm)，即，如上所述為OSC1及OSC2。圖8表示OSC1與溫度的關係及(OSC2-OSC1)與溫度的關係，可知的是，(OSC2-OSC1)相對於溫度而存在線性關係。因此，可知的是，(OSC2-OSC1)對應於從基準溫度算起的溫度變動偏移量。

返回圖1進行說明，頻率差檢測部3的輸出值實質上為 (OSC2-OSC1)，可視作水晶振子10、20所處的環境的溫度檢測值。因此，在頻率差檢測部3的後段設置加法部(偏差量取出電路)51，以取出作為數位信號的溫度設定值(設定溫度時的OSC2-OSC1的34位元的數位值)與頻率差檢測部3的輸出即OSC2-OSC1的差值。溫度設定值是：以OSC1的值不易因溫度變化而發生變動的方式，而選擇50℃，該50℃例如在圖8所示的OSC1與溫度的關係曲線中、對應於例如底(bottom)部分。

並且，在加法部51的後段設置有加熱器控制電路52。加熱器控制電路52將從加法部51輸出的數位信號，轉換成對應的直流電壓，並提供給加熱器電路50。加熱器電路50具備發熱電阻，對應於所提供的直流電壓而發熱。也就是說，對應於所述的溫度數據與溫度設定值的差值，來控制該加熱器電路50的發熱溫度。在圖1中，將頻率差檢測部3、修正值運算部4、加法部51及加熱器控制電路52表示為信號處理部5。

此外，如上所述，振盪裝置1A對輸入至控制電路部200的基準時鐘進行溫度補償。將由PLL的回路濾波器34獲得的變動溫度量的頻率偏移資訊輸入至圖1所示的修正值運算部4，並在該修正值運算部4中運算出頻率的修正值。如圖8所示，(OSC2-OSC1)相對於溫度存在線性關係，(OSC2-OSC1)對應於從基準溫度算起的溫度變動偏移量。並且，一般來說，只要求出：抵消水晶振子的頻率溫度特性所致的頻率變動量的頻率修正值與(OSC2-OSC1)的關係，便可基於(OSC2-OSC1)的檢測值而求出頻率修正值。

如上所述，本實施方式的振盪裝置1A使用從第1振盪電路1獲得的頻率信號(f1)，作為圖1所示的控制電路部200的基準時鐘，由於所述基準時鐘存在頻率溫度特性，因此，對基準時鐘的頻率進行溫度修正。為此，首先求出表示以基準溫度標準化的溫度與f1的關係的函數，並如圖 9所示般，求出用於抵消該函數所致的f1的頻率變動量的函數。另外，詳細來說，所述函數的f1是基準溫度時的頻率的變動率、即(f1-f1r)/f1r=OSC1。因此，圖9的縱軸為-OSC1。圖9的橫軸是標準化的OSC2-OSC1的值。在該例子中，以將(OSC2-OSC1)為-30 ppm時視作+1、將(OSC2-OSC1)為+30 ppm時視作-1的方式，而進行標準化。另外，本實施方式中，在圖7至圖9的說明中，頻率的變化量是以“ppm”單位表示，但在實際的數位電路中，全部是以2進制數進行操作，因此，DDS電路36的頻率設定精度是以構成位元數進行計算，例如為34位元。

水晶振子相對於溫度的頻率特性是：在該例子中，視作9次的多項近似式。修正值運算部4使用所述多個多項近似式係數，進行(1)式的運算處理。

Y=P1．X⁹+P2．X⁸+P3．X⁷+P4．X⁶+P5．X⁵+P6．X⁴+P7．X³+P8．X²+P9．X...(1)

(1)式中，X是頻率差檢測資訊，Y是修正數據，P1~P9是多項近似式係數。此處，X是由圖1所示的頻率差檢測部3獲得的值，即，由圖2所示的平均化電路37獲得的值(OSC2-OSC1)。圖10是修正值運算部4的方塊圖，圖中，401~409是進行(1)式的各項的運算的運算部，400是加法部，410是進行圓滑處理的電路。

接著，對振盪裝置1A的通常運行時的動作進行總結。若著眼於該振盪裝置1A的水晶振盪器，則水晶振盪器的輸出相當於從第1振盪電路1輸出的頻率信號。而且，通過加熱器電路50，以水晶振子10、水晶振子20所處的環境達到設定溫度的方式進行加熱。第1水晶振子10及第1振盪電路1是生成水晶振盪器的輸出即頻率信號，與第2水晶振子20及第2振盪電路2一起作為溫度檢測部發揮作用。如上所述，與從所述振盪電路1、振盪電路2分別獲得的頻率信號的頻率差對應的值OSC2-OSC1是：對應於如上所述的溫度，由加法部51取出與溫度設定值的差值。

該差值被轉換成直流電壓，以調整加熱器電路50的控制電力。若將例如50℃時的OSC1的值設為-1.5×10⁵，則加法部51的輸出在溫度低於50℃時為正的值，且隨著溫度下降，該加法部51的輸出逐漸變大。因此，以下述方式發揮作用，即，水晶振子10、水晶振子20所處的環境溫度越低於50℃，則加熱器電路50的控制電力變得越大。此外，當環境溫度高於50℃時，所述加法部51的輸出為負的值，且隨著溫度上升，所述加法部51的輸出的絕對值逐漸變大。因此，以下述方式發揮作用，即，溫度越高於50℃，則加熱器的提供電力變得越小。因此，水晶振子10、水晶振子20所處的環境的溫度將被維持為設定溫度即50℃，故而振盪輸出即來自第1振盪電路1的輸出頻率為穩定。其結果，在使用來自第1振盪電路1的輸出作為時鐘信號的控制電路部200中，供給至相位頻率比較部205的參照信號的頻率為穩定，因此，振盪裝置1A(頻率合成器)的輸出、即來自電壓控制振盪器100的輸出頻率也為穩定。

另一方面，來自頻率差檢測部3的輸出(OSC2-OSC1)被輸入至修正值運算部4，執行所述(1)式的運算，而獲得溫度修正數據即頻率修正量。在圖9所示的特性圖中，(1)式的運算是如下處理，即，求出：與基於頻率差檢測部3的輸出值所獲得的值相對應的修正頻率曲線的縱軸的值。

由於第1水晶振子10及第2水晶振子20是使用共用的水晶片 Xb而構成，因此振盪電路1、振盪電路2的頻率差是準確地對應於環境溫度的值，所以，頻率差檢測部3的輸出是環境溫度與基準溫度(所述例子中為25℃)的溫度差資訊。從第1振盪電路1輸出的頻率信號f1被用作控制電路部200的主時鐘(main clock)，因此，由修正值運算部4獲得的修正值被用作如下信號，該信號用於補償控制電路部200的動作，以抵消因溫度從25℃偏移引起的f1的頻率偏移量所致的控制電路部200的動作的影響。

然而，雖然記載為：將頻率信號f1、與對應于由修正值運算部 4獲得的溫度修正值的信號相加，而輸入至控制電路部200，但實際上，如上所述，通過圖1所示的加法部71，將頻率信號f1、從構成振盪裝置1A的微控制器(micro controller)7輸出的信號、及對應於所述溫度修正值的信號相加，而輸出至控制電路部200。並且，構成為：通過外部電腦60來變更從微控制器7對加法部71的修正輸出信號，從而能夠使振盪裝置1A的輸出頻率相對於由製造商(maker)側決定的標稱頻率(nominal frequency)而可變。

微控制器7具有如下作用，即，發送對所述加法部71的頻率可變用的修正輸出信號、係數P1~係數P9、對應於所述△fr的電壓信號、輸出至加法部51的溫度設定值等的每個振盪裝置固有的資訊。此外，若將如上所述般從VCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillator，VCXO)100取出所需振盪輸出的模式(mode)稱為振盪裝置1A的通常運行模式，則振盪裝置1A相互切換地執行所述通常運行模式與頻率測定模式，該頻率測定模式並非為了不取出振盪輸出、而是為了測定f1、f2才將振盪輸出取出至外部。該頻率測定模式是為了設定例如所述係數P1~係數P9而進行的模式，且微控制器7也具有進行這些模式的切換控制的作用。

一邊參照圖11，一邊說明微控制器7的構成。72是相當於頻率調整量輸出部的第1寄存器(Register)，第1寄存器72具有如下作用，即，通過例如以2的補數表達的24位元的數位值，來設定頻率調整量。所述頻率調整量是為了在製造商側設定的可變寬度(variable width)中，讓用戶設定相對於標稱頻率的比率。若決定了所述頻率調整量，則從加法部71向控制電路部200輸出如下信號，該信號是：與在所述修正值運算部4經修正後的頻率f1上、加上對應於所述比率的頻率後所得的值相對應。此外，在微控制器7中設置第2寄存器73及第3寄存器74。75及76分別是乘法部。圖中，70是總線(bus)。將分別記憶於寄存器73、寄存器74的第1增益G1、第2增益G2，與第1寄存器72中設定的頻率調整量相乘，將所述頻率調整量×G1×G2的值設為可變，由此，向加法部71的輸出發生變化，且振盪頻率發生變化。第1增益G1是作為例如以2的補數而表現的8位元的數位值來表示。第2增益G2是用於對將第1增益G1與所述頻率調整量相乘所得的值進行圓滑處理(乘以2^-n的處理(n為自然數))的值。通過將頻率調整量從最小值變更為最大值，以頻率的可變寬度從製造商規定的最小值變更為最大值的方式，而設定各增益。

在微控制器7中，設置用於進行所述模式切換的第4寄存器77。所述第4寄存器77中寫入“0”或“1”作為模式切換用的邏輯值，並根據該邏輯值來控制連接切換部63的開關的切換。此外，微控制器7具備第5寄存器78，該第5寄存器78中記憶所述係數P1~係數P9、△fr、輸出至加法部51的溫度設定值等的振盪裝置1A的固有資訊，將所述各固有資訊讀出至信號處理部5。

在微控制器7中設置通電(power on)重置電路79。所述通電重置電路79具有如下作用，即，在振盪裝置1A接通電源時，將所述各寄存器的數據初始化且寫入0。所述電源的輸入端子在圖中是作為61表示，62是切換該電源的接通、斷開(on/off)的開關。此外，微控制器7具備介面電路(interface circuit)81，該介面電路81用於在所述微控制器7和連接於振盪裝置1A的外部電腦60之間進行通信。

若對微控制器7的外部構成進行說明，則振盪裝置1A具備連接切換部63，且連接切換部63包含開關601、開關602。而且，若將分別連接第1振盪電路1、第2振盪電路2與信號處理部5的信號路徑設為603、604，則設置分別連接於所述多個信號路徑603、信號路徑604的信號路徑605信號路徑606。開關601在所述介面電路81與信號路徑605之間切換連接第1連接端子58，開關602在介面電路81與信號路徑606之間切換連接第2連接端子59。這樣，對應於寫入至第4寄存器77的切換用的邏輯值，來控制該開關601、開關602的切換動作。以當所述邏輯值為0時，成為介面電路81與第1連接端子58及第2連接端子59連接的狀態，當邏輯值為1時，成為信號路徑605、信號路徑606與第1連接端子58及第2連接端子59連接的狀態的方式，來切換開關601、開關602。

對振盪裝置1A的外部進行說明。該例子中，為了快速切換頻率測定模式與通常運行模式，而設置連接切換工具64。所述外部電腦60經由I2C總線而連接於所述工具64。此外，在工具64上，經由緩衝器(buffer)電路65而連接著作為頻率測定部的頻率計數器(counter)66。連接切換工具64具備開關607、開關608，如上所述，在緩衝器電路65與外部電腦60之間切換連接第1連接端子58及第2連接端子59。工具64的各開關607、開關608是以能夠通過外部電腦60進行切換的方式構成。

如後所述，在執行通常運行模式時，以外部電腦60能夠連接於微控制器7、即連接於第1寄存器~第5寄存器，而可重寫所述各寄存器的數據的方式，來切換：連接切換部63及連接切換用工具64的各開關。也就是說，在執行所述通常運行模式時，用戶能夠通過從外部電腦60變更所述第1寄存器72的頻率調整量，從而進行從上述標稱頻率算起的變更。而且，在執行頻率測定模式時，以將第1振盪電路1及第2振盪電路2連接於頻率計數器66的方式，來切換所述各開關。

在振盪裝置1A的外部，連接著包含非揮發性記憶體、例如電子可抹拭唯讀記憶體(Electrically Erasable Programmable ROM，EEPROM)的外部記憶體82。在外部記憶體82中，保存著在所述第1寄存器~第3寄存器72~74、第5寄存器78中記憶的各固有資訊，在接通電源時，能夠通過對微控制器7中設置的程式(program)83，將這些固有資訊讀入到對應的各寄存器，從而運用振盪裝置1A。外部電腦60可存取該外部記憶體82，以設定各固有資訊。

圖12是表示圖1所示的振盪裝置1A的概略結構的縱剖面側視圖。56是容器，57是設置於容器56內的印刷電路板。在印刷電路板57的上表面側，設置著水晶振子10、水晶振子20、振盪電路1、振盪電路2及積體電路部300。積體電路部300包括：信號處理部5、控制電路部200、微控制器7及連接切換部64。此外，在印刷電路板57的下表面側，例如在與水晶振子10、水晶振子20相向的位置，設置著加熱器電路50。在印刷電路板57，設置著經由形成在基板57上的配線(未圖示)而連接於積體電路部300的第1連接端子58及第2連接端子59。這些連接端子58、連接端子59的前端向容器56外側突出，並經由所述連接切換用工具64而連接於頻率計數器66或外部電腦60。

繼而，一邊參照表示開關狀態的所述圖11及圖13~圖15，一邊說明通過切換振盪裝置1A的各開關的切換、來進行通常運行模式與頻率測定模式的切換的流程。該例子中，是為了在製造振盪裝置1A時進行係數P1~係數P9的設定，而進行該切換。此外，圖16是概略記載該模式的切換的圖，也適當地參照該圖16來進行說明。

圖11表示以通常運行模式進行動作中的振盪裝置1A，相當於圖16中的狀態A1。在該圖11的狀態下，第1連接端子58及第2連接端子59通過連接切換工具64的各開關607、開關608，並經由I2C總線而連接於外部電腦60。此外，在第4寄存器77中記憶有0作為切換用邏輯值，由此，連接切換部63的開關601、開關602將第1連接端子58及第2連接端子59連接於介面電路81，而可以從外部電腦60存取微控制器7。在第1寄存器~第3寄存器72~73中，記憶有從外部記憶體82讀入的頻率調整量、第1增益、第2增益，在第5寄存器78中，同樣記憶有從外部記憶體82讀入的各種固有資訊。然而，由於裝置固有的資訊並未決定，因此，對於係數P1~係數P9而設定例如規定的標準值。

例如，將所述振盪裝置1A裝入內部溫度為自由變更的恒溫槽內。並且，如圖13所示，用戶(user)從外部電腦60存取第4寄存器77，寫入“1”作為切換用邏輯值(圖16中的B1)。由此，切換連接切換部63的開關601、開關602進行切換，取代切斷第1連接端子58及第2連接端子59與微控制器7的連接，而將這些連接端子58、連接端子59分別連接於信號路徑605、信號路徑606。通過此種開關601、開關602的切換，外部電腦60與振盪裝置1A之間的借助I2C總線的通信結束，例如當外部電腦60檢測到該通信已結束時，則切換連接切換用工具64的各開關607、開關608。另外，也可以取代如此般檢測通信的結束，而在寫入所述邏輯值“1”算起經過規定時間後，由外部電腦60進行開關607、開關608的切換。這樣，通過切換各開關607、開關608，從而第1連接端子58及第2連接端子59取代連接於外部電腦60而連接於頻率計數器66，且振盪裝置1A轉變為頻率測定模式(圖16中的A2)。

如圖14所示，第1振盪電路1的輸出f1經由信號路徑605、第 1連接端子58及緩衝器電路65而輸出至頻率計數器66，通過頻率計數器 66進行該f1的測定。此外，第2振盪電路2的輸出f2經由信號路徑606、第2連接端子59及緩衝器電路65而輸出至頻率計數器66，而進行該f2的測定。並且，依次變更所述恒溫槽內的溫度，測定各溫度時的f1、f2，使用所獲取的各溫度時的f1、f2，而取得(OSC2-OSC1)與溫度的關係。並且，以能夠根據從所述實測數據而輸出所述標稱頻率的方式，導出：抵消相對於溫度的頻率變動量的、表示溫度與-OSC1的關係的修正頻率曲線，並通過最小平方法算出9次的多項近似式係數P1~係數P9。

在算出P1~P9之後，例如，用戶使裝置的電源開關62動作，將振盪裝置1A的電源斷開(圖16中的A3、B2)，從恒溫槽中取出振盪裝置1A。然後，用戶操作例如外部電腦60，以第1連接端子58及第2連接端子59連接於外部電腦60而取代頻率計數器66的方式，來切換該工具64的開關607、開關608。此外，通過將外部電腦60與外部記憶體82予以連接的未圖示的信號路徑，使用外部電腦60、且將外部記憶體82中記憶的P1~P9重寫為算出的P1~P9。

然後，當用戶使裝置的電源開關62動作而將振盪裝置1A的電源接通時(圖16中的B3)，通電重置電路79將微控制器7的第1寄存器~第5寄存器的數據初始化而設為“0”。如上所述，從外部記憶體82讀入各固有資訊，並寫入對應的各寄存器。接著，通過第4寄存器77中記憶的切換用邏輯值變成0，從而如圖15所示，連接切換部63的開關601、開關602進行切換，取代切斷第1連接端子58及第2連接端子59與信號路徑605、信號路徑606的連接，而將第1連接端子58及第2連接端子59與介面電路81之間予以連接。由此，振盪裝置1A恢復到圖16的A1的狀態、即通常運行模式，基於經變更的P1~P9而獲得振盪輸出，且能夠從外部電腦60通過各寄存器73、寄存器74的增益的變更，來進行頻率調整(圖16中的 A4、B4)。

另外，如圖16所示，在執行頻率測定模式時，外部電腦60與微控制器7的連接是斷開的，因此，如上所述，從頻率測定模式向通常運行模式的轉變，必須暫時將裝置1A的電源斷開。此外，儘管未圖示，但在通常運行模式的狀態下將電源斷開時，第4寄存器77的邏輯值在電源的再接通前後仍維持為0，因此，開關601、開關602仍將連接端子58、連接端子59與介面電路81予以連接。

如此般設定P1~P9、並結束振盪裝置1A的製造而出貨時，不再需要緩衝器電路65、頻率計數器66及連接切換工具64，因此將這些構件從振盪裝置1A拆除。並且，在使用時，例如外部電腦60不經由工具64地連接於連接端子58、連接端子59。當再次進行P1~P9的設定時，如上所述般連接這些緩衝器電路65、頻率計數器66及工具64。例如，也可以在執行頻率測定模式時，將頻率計數器67連接於連接端子58、連接端子59，在執行通常運行模式時，將外部電腦60連接於連接端子58、連接端子59的方式，每當切換所述模式時，切換連接端子58、連接端子59的連接目標。也就是說，也可不使用工具64而切換所述模式。

裝置的電源開關62也可不經由連接端子58、連接端子59而連接於外部電腦60，並從外部電腦60切換該電源開關62的接通、斷開。工具64的各開關也可由用戶手動切換，而取代從外部電腦60進行切換。

根據該振盪裝置1A，通過連接切換部63的開關來相互切換如下兩種狀態，即：為了從外部電腦60存取微控制器7的各寄存器，而將連接端子58、連接端子59與所述微控制器7予以連接的狀態；及為了從連接端子58、連接端子59取出振盪頻率f1、f2，而將第1振盪電路1及第2振盪電路2與該連接端子58、連接端子59予以連接的狀態，當通過借助電源接通、斷開的重置來使微控制器7的寄存器77初始化時，變成連接端子58、連接端子59與所述微控制器7連接的初始狀態。由此，不再需要設置用於取出f1、f2的專用端子，因此，能夠簡化振盪裝置的構成，從而抑制該振盪裝置的製造成本。

圖17中表示另一振盪裝置作為比較例。若列舉與振盪裝置1A的不同點，則為：設置與連接端子58、連接端子59不同的其他端子621、端子622，端子621、端子622分別連接於信號路徑605、信號路徑606。並且，構成為：通過作為導電路徑的跳線(jumper line)623、跳線624，將端子621、端子622連接於緩衝器電路66，將頻率f1、f2取入至頻率計數器67。但是，與如上所述般設置端子621、端子622及跳線623、跳線624，相應地，振盪裝置的構成將複雜化，且製造步驟數增加。此外，由於跳線623、跳線624的連接是由作業人員通過焊接來進行，因此，難以提高裝置的製造精度的可靠性。此外，由於在測定f1、f2的頻率的前後，熱會傳向跳線623、跳線624，因此，f1、f2的值有可能會因該熱發生變化。上述振盪裝置1A能夠防止引起此種不良狀況。

然而，與基於電源接通的寄存器77的初始狀態對應的切換用邏輯值，並不限於“0”。例如，即使在接通電子設備的電源後，通過接通操作開關，利用內部器件(device)向邏輯值記憶區域71中寫入邏輯值“1”，並將該邏輯值設為通常運行模式執行用的邏輯值的情況下，也包含在本發明的技術範圍內。

以上表示了對修正值運算部4中使用的P1~P9進行設定的例子，但也可對其他固有資訊進行重寫。例如，與設定P1~P9時同樣地，改變恒溫槽的溫度以測定f1、f2的溫度變化。並且，在基於該測定結果，以各溫度時的加熱器電路50的輸出變得恰當的方式，來進行該加熱器電路50 及加熱器控制電路52的電路常數的設定的情況下也有效。也就是說，振盪裝置1A也可採用下述構成，即，僅對由修正值運算部4運算的修正值或因加熱器電路50引起的周圍溫度中的其中一者進行控制，並將所獲取的振盪頻率f1輸出至控制電路部200，此情況下，本發明也是有效的。此外，也可使用隨機存取記憶體(Random Access memory，RAM)，來取代作為記憶部的微電腦7的揮發性記憶體，即各寄存器72~寄存器74、寄存器77、寄存器78。此外，作為重置電路，只要能夠獨立於外部電腦60來重置第4寄存器77即可。例如也可設置連接於微控制器7的手動開關，並將電路構成為：通過操作此開關，即便不接通、斷開電源，也能重置第4寄存器77的邏輯值。此外，在如此般設置手動開關的情況下，也可不管邏輯值地切換連接切換部的開關。另外，設為在通常運行時，外部電腦60連接於連接端子58、連接端子59而進行了說明，但外部電腦60也可在設定各寄存器的值之後，從連接端子58、連接端子59拆除。也就是說，也可在運行時不連接外部電腦60，而在必須變更寄存器或外部記憶體82的各固有資訊時，再次連接於連接端子58、連接端子59。