TW201349754A - 溫度資訊產生電路、振盪器、電子機器、溫度補償系統及電子零件 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於提供一種可自啟動後立即進行電子零件之準確之溫度補償的溫度資訊產生電路等。溫度資訊產生電路200包括溫度感測器60(第1溫度檢測部)、檢測感度高於溫度感測器60之高感度溫度感測器70(第2溫度檢測部)、輸出選擇電路80及控制部90。輸出選擇電路80及控制部90係以如下方式進行切換:若被供給電源電壓,則選擇高感度溫度感測器70之檢測信號,並在所賦予之時序選擇溫度感測器60之檢測信號。
Description
本發明係關於一種溫度資訊產生電路、振盪器、電子機器、溫度補償系統及電子零件之溫度補償方法。
溫度補償型晶體振盪器(TCXO:Temperature Compensated X'tal Oscillator)因藉由在特定之溫度範圍內消除晶體振動器之振盪頻率自所需之頻率(標稱頻率)的偏差(頻率偏差)而可獲得較高之頻率穩定度,故而被廣泛使用於行動電話之終端或基地台、GPS(Global Positioning System,全球定位系統)接收機等必需高精度之時序信號之機器或系統中。
TCXO中,一般而言,如圖20(A)所示,使用頻率溫度特性呈3次函數近似之AT切割(AT-cut)晶體振動器,但該3次函數於各個AT切割晶體振動器中不同。因此,於TCXO之最終檢查中,設置有如下步驟(溫度補償步驟),即,求出4點以上之溫度與振盪頻率之關係而算出該3次函數之各係數,並將其作為溫度補償資料寫入至TCXO內部之記憶體。而且,於TCXO進行動作時,基於該溫度補償資料,相對於
溫度變化於內部產生使如圖20(B)所示之頻率變化產生之溫度補償電壓,從而使所輸出之振盪信號之頻率溫度特性接近於平坦。
然而,於振盪器啟動時,振盪用之IC(Integrated Circuit,積體電路)會發熱,故而IC之溫度上升,且該熱傳遞至晶體振動器,而使晶體振動器之溫度略微緩慢地上升。因此,於振盪器啟動後至晶體振動器之溫度穩定為止期間,IC之溫度與晶體振動器之溫度會產生差。其結果,內置於IC之溫度感測器之檢測溫度與晶體振動器之溫度會產生偏差,例如,如圖21所示,於振盪器啟動時,在數秒期間,振盪器之振盪頻率瞬間相對於標稱頻率(F)具有較大之誤差(dF/F)。因此,例如,於如GPS般必需高精度之時序信號之應用中,存在如下問題:啟動後至振盪頻率穩定為止之數秒間無法進行使用振盪器之振盪信號之運算處理,從而產生時間損失。
針對該問題,於專利文獻1中提出有如下方法:以調整將晶體振動器之頻率溫度特性之3次函數反轉後之3次函數之1次成分,而使溫度補償型振盪器之頻率變化量隨著溫度升高而降低之方式進行溫度補償,藉此縮短振盪器啟動後至振盪頻率穩定為止之時間。
[專利文獻1]日本專利特開2008-252812號公報
然而,於專利文獻1之方法中,雖然可縮短振盪器啟動後至振盪頻率穩定為止之時間,但難以自振盪器啟動後立即獲得準確之頻率之振盪信號,而亦存在對某些應用而言無效之情形。
又,亦考慮有如下方法,即,輸出內置於振盪用IC之溫度感測器之檢測值,自振盪器啟動後立即於外部進行溫度補償,但由於啟動
時之溫度變化微小,故而於溫度補償範圍較廣之情形時,亦存在溫度感測器之感度不充分,而無法達成滿意之溫度補償之情形。
本發明係鑒於如上問題而完成者,根據本發明之若干個態樣,可提供一種能夠自啟動後立即進行電子零件之準確之溫度補償的溫度資訊產生電路、振盪器、電子機器、溫度補償系統及電子零件之溫度補償方法。
本發明係為了解決上述課題中之至少一部分而完成者,可作為以下態樣或應用例而實現。
本應用例之溫度資訊產生電路包括:第1溫度檢測部;第2溫度檢測部,其檢測感度高於上述第1溫度檢測部;及選擇部,其以如下方式進行切換:若被供給電源電壓,則選擇上述第2溫度檢測部之檢測信號,並以所賦予之時序選擇上述第1溫度檢測部之檢測信號。
根據本應用例之溫度資訊產生電路,若供給電源電壓,則輸出檢測感度較高之第2溫度檢測部之檢測信號,故而藉由監視該檢測信號,而可準確地獲取包含該溫度資訊產生電路之電子零件之因發熱而引起的略微之溫度變化。因此,藉由使用本應用例之溫度資訊產生電路,可自啟動後立即進行電子零件之準確之溫度補償。
又,根據本應用例之溫度資訊產生電路,於供給電源電壓後之所賦予之時序以後,輸出檢測感度低於第2溫度檢測部之第1溫度檢測部之檢測信號,故而藉由監視該檢測信號,可於更廣泛之溫度範圍內獲得溫度資訊。
於上述應用例之溫度資訊產生電路中,亦可使上述選擇部自被供給上述電源電壓起經過特定時間為止選擇上述第2溫度檢測部之檢
測信號,於經過上述特定時間後選擇上述第1溫度檢測部之檢測信號。
根據本應用例之溫度資訊產生電路,藉由適當地設定特定時間,而可於供給電源電壓後因發熱而導致溫度瞬間變化期間輸出檢測感度較高之第2溫度檢測部之檢測信號,故而藉由監視該檢測信號,可準確地獲取包含該溫度資訊產生電路之電子零件之因發熱而引起之略微之溫度變化。
於上述應用例之溫度資訊產生電路中,亦可使上述選擇部於被供給電源電壓後至上述第2溫度檢測部之檢測信號之變化量繼續特定時間而成為特定範圍內為止,選擇上述第2溫度檢測部之檢測信號,若上述第2溫度檢測部之檢測信號之變化量繼續特定時間而成為特定範圍內,則選擇上述第1溫度檢測部之檢測信號。
由於在供給電源電壓後,因發熱而導致溫度瞬間變化,故而第2溫度檢測部之檢測信號會產生變化,但若該變化量變為特定範圍內(大致為0),則可判斷為溫度已穩定。因此,根據本應用例之溫度資訊產生電路,藉由適當地設定特定時間,而可於供給電源電壓後因發熱而導致溫度瞬間變化期間輸出檢測感度較高之第2溫度檢測部之檢測信號,故而藉由監視該檢測信號,可準確地獲取包含該溫度資訊產生電路之電子零件之因發熱而引起的略微之溫度變化。
於上述應用例之溫度資訊產生電路中,亦可使上述選擇部於被供給電源電壓後至上述第1溫度檢測部之檢測信號與上述第2溫度檢測部之檢測信號之差的變化量繼續特定時間而成為特定範圍內為止,選擇上述第2溫度檢測部之檢測信號,若上述第1溫度檢測部之檢測信號與上述第2溫度檢測部之檢測信號之差的變化量繼續特定時間而變為
特定範圍內,則選擇上述第1溫度檢測部之檢測信號。
由於在供給電源電壓後,因發熱而導致溫度瞬間變化,故而第1溫度檢測部之檢測信號與上述第2溫度檢測部之檢測信號之差會產生變化,但若該變化量變為特定範圍內(大致固定),則可判斷為溫度已穩定。因此,根據本應用例之溫度資訊產生電路,藉由適當地設定特定時間,而可於供給電源電壓後因發熱而導致溫度瞬間變化期間輸出檢測感度較高之第2溫度檢測部之檢測信號,故而藉由監視該檢測信號,可準確地獲取包含該溫度資訊產生電路之電子零件之因發熱而引起的略微之溫度變化。
上述應用例之溫度資訊產生電路亦可包含可檢測之溫度範圍互不相同之複數個上述第2溫度檢測部。
根據本應用例之溫度資訊產生電路,藉由使用檢測溫度範圍互不相同之複數個第2溫度檢測部,可覆蓋第1溫度檢測部之檢測溫度範圍。
於上述應用例之溫度資訊產生電路中,亦可使上述選擇部於被供給電源電壓後至選擇上述第1溫度檢測部之檢測信號為止之期間,根據上述第1溫度檢測部之檢測信號,自上述複數個第2溫度檢測部之檢測信號中選擇1個檢測信號。
根據本應用例之溫度資訊產生電路,由於根據第1溫度檢測部之檢測信號獲知溫度,故而藉由選擇將該溫度包含於檢測溫度範圍內之第2溫度檢測部之檢測信號,而無論包含該溫度資訊產生電路之電子零件之啟動時之溫度如何,均可自啟動後立即進行準確之溫度補償。
本應用例之振盪器包括上述任一應用例之溫度資訊產生電路及
振盪元件。
根據本應用例之振盪器,於啟動後,溫度資訊產生電路輸出檢測感度較高之第2溫度檢測部之檢測信號,直至振盪元件之溫度與溫度資訊產生電路之溫度一致而穩定為止,故而藉由監視該檢測信號,可自啟動後立即進行電子零件之準確之溫度補償。
又,根據本應用例之振盪器,於振盪元件之溫度與溫度資訊產生電路之溫度一致而穩定後,溫度資訊產生電路輸出檢測感度低於第2溫度檢測部之第1溫度檢測部之檢測信號,故而藉由監視該檢測信號,而對於遍及廣範圍之周圍溫度之變化亦可進行溫度補償。
本應用例之電子機器包括上述任一應用例之溫度資訊產生電路。
本應用例之溫度補償系統包括電子零件及控制裝置,上述電子零件包括第1溫度檢測部、及檢測感度高於上述第1溫度檢測部之第2溫度檢測部,上述控制裝置係自上述電子零件被供給電源電壓起至所賦予之時序為止,基於上述第2溫度檢測部之檢測信號進行上述電子零件之溫度補償,且於上述所賦予之時序後,基於上述第1溫度檢測部之檢測信號進行上述電子零件之溫度補償。
根據本應用例之溫度補償系統,控制裝置於電子零件啟動後至所賦予之時序為止,藉由檢測感度較高之第2溫度檢測部之檢測信號準確地獲取電子零件之因發熱而引起的略微之溫度變化,從而可自啟動後立即進行電子零件之準確之溫度補償。
又,根據本應用例之溫度補償系統,控制裝置於電子零件啟動後至所賦予之時序以後,使用第1溫度檢測部之檢測信號對於遍及廣範圍之周圍溫度之變化亦可進行電子零件之溫度補償。
於本應用例之電子零件之溫度補償方法中,控制裝置進行如下步驟:自上述電子零件被供給電源電壓起至所賦予之時序為止,基於檢測感度高於上述電子零件中所包含之第1溫度檢測部之第2溫度檢測部的檢測信號進行上述電子零件之溫度補償;以及於上述所賦予之時序後,基於上述振盪器中所包含之上述第1溫度檢測部之檢測信號進行上述電子零件之溫度補償。
1‧‧‧溫度補償系統
2‧‧‧振盪器
3‧‧‧控制裝置
10‧‧‧IC
11、12、13、14、15、15-1~15-m、16、17‧‧‧外部端子
20‧‧‧晶體振動器
30‧‧‧電壓控制振盪電路
32‧‧‧可變電容元件
40‧‧‧溫度補償電壓產生電路
50‧‧‧記憶部
52‧‧‧溫度補償資訊
60‧‧‧溫度感測器
70、70-1~70-n‧‧‧高感度溫度感測器
80‧‧‧輸出選擇電路
90‧‧‧控制部
92‧‧‧計時器
100‧‧‧頻率轉換部
110‧‧‧控制部
112‧‧‧計時器
120‧‧‧記憶部
122‧‧‧第1溫度補償資訊
124‧‧‧第2溫度補償資訊
124-1~124-n‧‧‧第2~第n+1溫度補償資訊
200‧‧‧溫度資訊產生電路
300‧‧‧電子機器
310‧‧‧振盪器
312‧‧‧溫度資訊產生電路
320‧‧‧CPU
330‧‧‧操作部
340‧‧‧ROM
350‧‧‧RAM
360‧‧‧通信部
370‧‧‧顯示部
380‧‧‧聲音輸出部
t‧‧‧特定時間
t1~t5‧‧‧時刻
FREQ、GND、STAT、STAT1~STATm、TSENS、TSENS1、TSENS2、
TSENS2-1、VDD‧‧‧端子
G1、G2、G3‧‧‧檢測感度
T0、T1、TA~TD、Tmin、Tmax‧‧‧溫度
V0~V2、VA~VD‧‧‧電壓
圖1係表示第1實施形態之頻率溫度補償系統之構成例之圖。
圖2係表示第1實施形態中之振盪器之構成例之圖。
圖3之圖3(A)係表示溫度感測器之檢測感度之一例之圖,圖3(B)係表示高感度溫度感測器之檢測感度之一例之圖。
圖4之圖4(A)係表示利用控制裝置之控制部所進行之處理之流程圖之一例的圖,圖4(B)係表示利用振盪器之IC之控制部所進行之處理之流程圖之一例的圖。
圖5係表示振盪器之各節點之信號波形之一例的圖。
圖6(A)、(B)係表示第1實施形態之頻率溫度補償系統之另一構成例之圖。
圖7係表示第2實施形態中之振盪器之構成例之圖。
圖8係表示利用第2實施形態中之振盪器之IC之控制部所進行之處理之流程圖之一例的圖。
圖9係表示第2實施形態中之振盪器之各節點之信號波形之一例的圖。
圖10係表示第3實施形態中之振盪器之構成例之圖。
圖11係表示利用第3實施形態中之振盪器之IC之控制部所進行之處理之流程圖之一例的圖。
圖12係表示第4實施形態之頻率溫度補償系統之構成例之圖。
圖13係表示第4實施形態中之振盪器之構成例之圖。
圖14之圖14(A)係表示第4實施形態中之溫度感測器之檢測感度之一例的圖,圖14(B)係表示第4實施形態中之高感度溫度感測器之檢測感度之一例的圖。
圖15係表示利用第4實施形態中之輸出選擇電路之檢測信號之選擇邏輯之一例的圖。
圖16之圖16(A)係表示利用第4實施形態中之控制裝置之控制部所進行之處理之流程圖之一例的圖,圖16(B)係表示利用第4實施形態中之振盪器之IC之控制部所進行之處理之流程圖之一例的圖。
圖17係表示第4實施形態中之振盪器之各節點之信號波形之一例的圖。
圖18係本實施形態之電子機器之功能方塊圖。
圖19係表示本實施形態之電子機器之外觀之一例的圖。
圖20之圖20(A)係表示晶體振動器之頻率溫度特性之一例之圖,圖20(B)係溫度補償電壓所致之頻率變化之一例之圖。
圖21係於振盪器啟動時所產生之溫度補償誤差之說明圖。
以下,使用圖式對本發明之較佳之實施形態進行詳細說明。再者,以下所說明之實施形態並非不當地限定申請專利範圍中所記載之本發明之內容者。又,以下所說明之全部構成未必為本發明之必需構成要件。
圖1係表示第1實施形態之頻率溫度補償系統之構成例之圖。如圖1所示,第1實施形態之頻率溫度補償系統係包含振盪器2(電子零件
之一例)與控制裝置3而構成,進行振盪器2之溫度補償。
圖2係表示第1實施形態中之振盪器2之構成例之圖。如圖2所示,第1實施形態中之振盪器2包含晶體振動器20及配置於晶體振動器20之附近之IC10,且作為溫度補償型晶體振盪器(TCXO)而構成。於IC10中,外部端子17經由振盪器2之GND端子而接地,且藉由經由振盪器2之VDD端子自外部端子16供給之電源電壓而進行振盪動作。於本實施形態中,IC10係包含電壓控制振盪電路30、溫度補償電壓產生電路40、記憶部50、溫度感測器60、高感度溫度感測器70、輸出選擇電路80、及控制部90而構成。本實施形態之振盪器2亦可設為省略或變更圖2之構成要素(各部)之一部分、或者附加有其他構成要素之構成。
晶體振動器20(本發明中之振盪元件之一例)之一端與IC10之外部端子11連接,另一端與IC10之外部端子12連接。
電壓控制振盪電路30經由外部端子11及外部端子12與晶體振動器20之兩端連接。電壓控制振盪電路30具備可變電容元件32,使晶體振動器20以與可變電容元件32之電容值相對應之頻率振盪。藉由晶體振動器20之振盪而產生之振盪信號自IC10之外部端子13經由振盪器2之FREQ端子而被輸出至外部。
溫度感測器60(本發明中之第1溫度檢測部之一例)檢測IC10之內部溫度,並輸出與溫度相對應之檢測信號(檢測電壓)。
溫度補償電壓產生電路40基於記憶部50中所記憶之溫度補償資訊52,產生用以根據溫度感測器60之檢測信號對晶體振動器20之振盪頻率進行溫度補償之溫度補償電壓。溫度補償資訊52既可為近似於晶體振動器20之頻率溫度特性之函數(例如3次函數)之資訊(系數值等資訊),亦可為溫度與用以補償晶體振動器20之頻率溫度特性之溫度補償電壓的對應資訊。該溫度補償資訊52係例如根據於振盪器2之檢查
步驟中所取得之特定數之溫度下之振盪頻率之資訊利用最小平方近似等方法而計算,並寫入至記憶部50。
溫度補償電壓產生電路40所產生之溫度補償電壓被施加至可變電容元件32之一端,而控制可變電容元件32之電容值。藉此,控制晶體振動器20之振盪頻率,從而進行溫度補償。
高感度溫度感測器70(本發明中之第2溫度檢測部之一例)檢測IC10之內部溫度,並輸出與溫度相對應之檢測信號(檢測電壓)。該高感度溫度感測器70之檢測感度高於溫度感測器60。
控制部90具備計時器92,該計時器92係利用藉由晶體振動器20之振盪而產生之振盪信號計測對外部端子16被供給電源電壓起之時間(啟動後之經過時間),且控制部90產生於經過特定時間t時切換極性(於本實施形態中,自低位準切換為高位準)之控制信號(選擇信號)。控制部90所產生之控制信號(選擇信號)係自IC10之外部端子15經由振盪器2之STAT端子而被輸出至外部。
輸出選擇電路80根據控制部90之控制信號(選擇信號),排他性地選擇並輸出溫度感測器60之檢測信號與高感度溫度感測器70之檢測信號中之任一者。具體而言,輸出選擇電路80自IC10被供給電源電壓起經過特定時間t為止選擇高感度溫度感測器70之檢測信號,於經過特定時間t後選擇溫度感測器60之檢測信號。輸出選擇電路80之輸出信號係自IC10之外部端子14經由振盪器2之TSENS端子而被輸出至外部。
再者,包含溫度感測器60、高感度溫度感測器70、輸出選擇電路80、及控制部90之電路相當於本發明之溫度資訊產生電路200。又,輸出選擇電路80與輸出選擇電路80相當於本發明中之選擇部。
返回至圖1,本實施形態之控制裝置3具備頻率轉換部100、控制部110、及記憶部120,亦可為例如微電腦。本實施形態之控制裝置3
亦可設為省略或變更圖1之構成要素(各部)之一部分、或者附加有其他構成要素之構成。
頻率轉換部100以與控制部110所產生之控制信號(設定值)相對應之轉換比,對自振盪器2之FREQ端子輸出之振盪信號進行頻率轉換。頻率轉換部100例如可藉由PLL(Phase Locked Loop,鎖相迴路)合成器(synthesizer)而實現。
於本實施形態中,於記憶部120中預先記憶有第1溫度補償資訊122與第2溫度補償資訊124。第1溫度補償資訊122係用以對自振盪器2啟動起經過特定時間t後之振盪器2之振盪頻率進一步進行溫度補償的資訊,例如,亦可為振盪器2之IC10中所含之溫度感測器60之檢測信號(檢測電壓)與設定於頻率轉換部100之轉換比率的對應資訊。第2溫度補償資訊124係用以對自振盪器2啟動起經過特定時間t為止之振盪器2之振盪頻率進行溫度補償的資訊,例如,亦可為振盪器2之IC10中所含之高感度溫度感測器70之檢測信號(檢測電壓)與設定於頻率轉換部100之轉換比率的對應資訊。
控制部110對振盪器2之VDD端子供給電源電壓,並且基於自振盪器2之TSENS端子輸出之檢測信號與自STAT端子輸出之選擇信號,產生控制頻率轉換部100之轉換比之控制信號。具體而言,若STAT端子為低位準,則控制部110基於記憶部120中所記憶之第2溫度補償資訊124,利用線性補充等計算與自TSENS端子輸出之檢測信號(高感度溫度感測器70之檢測信號)相對應之轉換比率,並產生用以對頻率轉換部100設定該轉換比率之控制信號。又,若STAT端子為高位準,則控制部110基於記憶部120中所記憶之第1溫度補償資訊122,利用線性補充等計算與自TSENS端子輸出之檢測信號(溫度感測器60之檢測信號)相對應之轉換比率,並產生用以對頻率轉換部100設定該轉換比率之控制信號。
圖3(A)係表示溫度感測器60之檢測感度之一例之圖,圖3(B)係表示高感度溫度感測器70之檢測感度之一例之圖。於圖3(A)及圖3(B)中,橫軸為溫度,縱軸為檢測電壓。
如圖3(A)及圖3(B)所示,於本實施形態中,溫度感測器60與高感度溫度感測器70均具有溫度越高則檢測電壓越低之特性。
溫度感測器60之檢測信號被輸入至溫度補償電壓產生電路40,用於要求之所需溫度範圍(TA~TB)內之溫度補償。因此,如圖3(A)所示,溫度感測器60必須使檢測電壓相對於TA~TB之溫度範圍在包含於0 V~電源電壓VDD之特定電壓範圍內變化,故而檢測感度降低。
相對於此,由於高感度溫度感測器70之檢測信號僅於振盪器2啟動時使用,故而只要可檢測啟動時所假定之一部分之溫度範圍即可。因此,如圖3(B)所示,高感度溫度感測器70例如只要使檢測電壓相對於以基準溫度T0(例如,晶體振動器20之頻率溫度特性(3次函數)之反曲點溫度)為中心之一部分溫度範圍在0 V~電源電壓VDD之範圍內變化即可,故而檢測感度高於溫度感測器60。
再者,於圖3(A)及圖3(B)之例中,在基準溫度T0時,使溫度感測器60之檢測電壓與高感度溫度感測器70之檢測電壓均對應於V0,但亦可為彼此不同之電壓值。
圖4(A)及圖4(B)係表示本實施形態之頻率溫度補償系統1之溫度補償處理之流程圖之一例的圖。圖4(A)係表示利用控制裝置3之控制部110所進行之處理之流程圖之一例的圖,圖4(B)係表示利用振盪器2之IC10之控制部90所進行之處理之流程圖之一例的圖。
如圖4(A)所示,控制裝置3之控制部110對振盪器2供給電源電壓(S10),並監視振盪器2之STAT端子之電壓位準(S12)。若STAT端子為高位準(S12之是),則控制裝置3之控制部110使用第1溫度補償資訊122對振盪器2之振盪頻率進行溫度補償(S14)。另一方面,若STAT端
子為低位準(S12之否),則控制裝置3之控制部110使用第2溫度補償資訊124對振盪器2之振盪頻率進行溫度補償(S16)。控制裝置3之控制部110重複進行步驟S12及其以後之處理。
如圖4(B)所示,若供給電源電壓(S50之是),則IC10之控制部90選擇高感度溫度感測器70之檢測信號並將其自TSENS端子輸出,且開始計時器92之計測(S52)。
其次,IC10之控制部90根據計時器92之計測值判定是否已經過特定時間t(S54)。繼而,若經過特定時間t(S54之是),則IC10之控制部90停止計時器92之計測,選擇溫度感測器60之檢測信號並將其自TSENS端子輸出(S56),從而結束處理。
圖5係表示振盪器2之各節點之信號波形之一例的圖。於圖5之例中,表示將溫度感測器60與高感度溫度感測器70設為分別具有圖3(A)及圖3(B)所示之感度特性者,且於IC10之內部溫度與基準溫度T0一致之狀態下供給電源電壓之情形時之信號波形。
如圖5所示,若於時刻t1時對VDD端子供給電源電壓,則晶體振動器20開始振盪,且自FREQ端子輸出振盪信號。
又,若對VDD端子供給電源電壓,則IC10會發熱,故而在時刻t1~t3期間,IC10之內部溫度自T0逐漸上升至T1。隨著IC10之內部溫度上升,於時刻t1~t3期間,溫度感測器60之輸出節點TSENS1之電壓自V0逐漸下降至V1,高感度溫度感測器70之輸出節點TSENS2之電壓自V0逐漸下降至V2。
晶體振動器20之溫度至時刻t2為止維持為T0,但由於IC10之熱傳遞至晶體振動器20,故而在時刻t2~t4期間,晶體振動器20之溫度自T0逐漸上升至T1。
自時刻t0起至經過特定時間t之時刻t5為止,STAT端子為低位準,TSENS端子之電壓與TSENS2節點之電壓一致。由於在時刻t5時STAT
端子切換為高位準,且於時刻t5以後,STAT端子為高位準,故而TSENS端子之電壓與TSENS1節點之電壓一致。
由圖5明確可知,於時刻t1~t4期間,IC10之內部溫度與晶體振動器20之溫度不一致。其結果,於時刻t1~t4期間,振盪器2中之溫度補償產生誤差,從而自FREQ端子輸出之振盪信號之頻率精度瞬間下降。
因此,於本實施形態中,設定較晶體振動器20之溫度與IC10之內部溫度一致而穩定所需之時間(t4-t0)足夠長的時間作為特定時間t,且於振盪器2啟動後經過特定時間t為止,振盪器2輸出甚至能夠檢測略微之溫度變化之高感度溫度感測器70之檢測信號。因此,控制裝置3可藉由使用高感度溫度感測器70之檢測信號而準確地修正振盪器2啟動時之溫度補償誤差。
又,於本實施形態中,在振盪器2啟動後經過特定時間t之後,由於IC10之內部溫度與晶體振動器20之溫度一致,故而振盪器2輸出雖感度較低但可檢測廣範圍之溫度之溫度感測器60之檢測信號。因此,控制裝置3藉由在IC10之內部溫度與晶體振動器20之溫度一致之狀態下使用溫度感測器60之檢測信號,而對於遍及廣範圍之溫度變化亦可進行高精度之溫度補償。
再者,本實施形態之溫度補償系統1之構成亦可為其他構成。圖6(A)及圖6(B)係表示第1實施形態之頻率溫度補償系統之另一構成例之圖。於圖6(A)及圖6(B)中,對與圖1相同之構成要素標註相同符號,並省略其說明。
於圖6(A)之例中,振盪器2係自IC10中刪除輸出選擇電路80與TSENS端子並且設置TSENS1端子與TSENS2端子,將溫度感測器60之檢測信號與高感度溫度感測器70之檢測信號分別自TSENS1端子與TSENS2端子向外部輸出。又,控制裝置3之控制部110與圖2所示之
IC10之輸出選擇電路80同樣地,根據STAT端子之電壓位準選擇自TSENS1端子輸出之檢測信號與自TSENS1端子輸出之檢測信號中之其中一者,如上所述般控制頻率轉換部100之轉換比率。
又,於圖6(B)之例中,振盪器2係自IC10中刪除控制部90、輸出選擇電路80、TSENS端子及STAT端子並且設置TSENS1端子與TSENS2端子,將溫度感測器60之檢測信號與高感度溫度感測器70之檢測信號分別自TSENS1端子與TSENS2端子向外部輸出。又,控制裝置3之控制部110包含計時器112,與圖2所示之IC10之控制部90同樣地,藉由計時器112計測對振盪器2供給電源電壓後之經過時間。而且,控制裝置3之控制部110選擇自TSENS2端子輸出之檢測信號直至經過特定時間t為止,於經過特定時間t後選擇自TSENS1端子輸出之檢測信號,如上所述般控制頻率轉換部100之轉換比率。
由於第2實施形態之頻率溫度補償系統之整體構成及控制裝置3之構成與第1實施形態(圖1)相同,故而省略其圖示及說明。
圖7係表示第2實施形態中之振盪器2之構成例之圖。於圖7中,對與圖2相同之構成標註相同符號。如圖7所示,第2實施形態中之振盪器2與第1實施形態同樣地,包含晶體振動器20與IC10,且作為溫度補償型晶體振盪器(TCXO)而構成。於本實施形態中,IC10係與第1實施形態同樣地包含電壓控制振盪電路30、溫度補償電壓產生電路40、記憶部50、溫度感測器60、高感度溫度感測器70、輸出選擇電路80、及控制部90而構成,由於除控制部90以外之各構成要素之功能與第1實施形態相同,故而省略其等之說明。
於本實施形態中,控制部90包含計時器92,該計時器92係以藉由晶體振動器20之振盪而產生之振盪信號計測時間,且控制部90產生控制信號(選擇信號),該控制信號(選擇信號)係於供給電源電壓後(啟
動後),若高感度溫度感測器70之檢測電壓值之變化量在特定時間t期間繼續而進入特定之範圍內,則切換極性(於本實施形態中,自低位準切換為高位準)。控制部90所產生之控制信號(選擇信號)係自IC10之外部端子15經由振盪器2之STAT端子而被輸出至外部。
輸出選擇電路80根據該控制信號(選擇信號),於啟動後選擇高感度溫度感測器70之檢測信號直至高感度溫度感測器70之檢測電壓值之變化量在特定時間t期間繼續而進入特定之範圍內為止,若於特定時間t期間繼續而進入特定之範圍內,則其後選擇溫度感測器60之檢測信號。
圖8係表示利用本實施形態中之振盪器2之IC10之控制部90所進行之處理之流程圖之一例的圖。再者,由於利用本實施形態中之控制裝置3之控制部110所進行之處理之流程圖與圖4(A)相同,故而省略其圖示及說明。
如圖8所示,若供給電源電壓(S100之是),則IC10之控制部90選擇高感度溫度感測器70之檢測信號並將其自TSENS端子輸出,且開始計時器92之計測(S102)。
其次,IC10之控制部90取得高感度溫度感測器70之檢測電壓值(S104)。
其次,IC10之控制部90再次取得高感度溫度感測器70之檢測電壓值,並計算本次所取得之檢測電壓值與上次所取得之檢測電壓值之差(變化量)(S106)。
繼之,IC10之控制部90判定步驟S106之計算值(本次所取得之檢測電壓值與上次所取得之檢測電壓值之差(變化量))是否為特定範圍內(S108)。較理想為IC10之控制部90只要判定本次所取得之檢測電壓值與上次所取得之檢測電壓值之差(變化量)是否為0即可,但實際上考慮到重疊於高感度溫度感測器70之檢測信號之雜訊,而判定本次所取
得之檢測電壓值與上次所取得之檢測電壓值之差(變化量)是否為特定範圍內。
若步驟S106之計算值並非特定範圍內,則IC10之控制部90重設計時器92,而再次開始計時器92之計測(S110),且再次進行步驟S106及其以後之處理。
另一方面,若步驟S106之計算值為特定範圍內,則IC10之控制部90基於計時器92之計測值判定是否已經過特定時間t(S112)。繼而,若未經過特定時間t(S112之否),則IC10之控制部90再次進行步驟S106及其以後之處理,若經過特定時間t(S112之是),則IC10之控制部90停止計時器92之計測,選擇溫度感測器60之檢測信號並將其自TSENS端子輸出(S114),從而結束處理。
圖9係表示振盪器2之各節點之信號波形之一例的圖。於圖9之例中,表示將溫度感測器60與高感度溫度感測器70設為分別具有圖3(A)及圖3(B)所示之感度特性者,且於IC10之內部溫度與基準溫度T0一致之狀態下供給電源電壓之情形時之信號波形。
如圖9所示,若於時刻t1時對VDD端子供給電源電壓,則晶體振動器20開始振盪,並自FREQ端子輸出振盪信號。
又,若對VDD端子供給電源電壓,則IC10會發熱,故而於時刻t1~t3期間,IC10之內部溫度自T0逐漸上升至T1。隨著IC10之內部溫度上升,於時刻t1~t3期間,溫度感測器60之輸出節點TSENS1之電壓自V0逐漸下降至V1,且高感度溫度感測器70之輸出節點TSENS2之電壓自V0逐漸下降至V2。
晶體振動器20之溫度至時刻t2為止維持於T0,但由於IC10之熱傳遞至晶體振動器20,故而在時刻t2~t4期間,晶體振動器20之溫度自T0逐漸上升至T1。
在時刻t1~t3期間,由於高感度溫度感測器70之檢測電壓
(TSENS2節點之電壓)逐漸下降,故而對計時器92重複進行重設。繼而,於時刻t3以後高感度溫度感測器70之檢測電壓穩定(大致固定),故而不對計時器92進行重設,而於自時刻t3起經過特定時間t之時刻t5時STAT端子自低位準切換為高位準。因此,自時刻t0起至時刻t5為止,由於STAT端子為低位準,故而TSENS端子之電壓與TSENS2節點之電壓一致,於時刻t5以後,由於STAT端子為高位準,故而TSENS端子之電壓與TSENS1節點之電壓一致。
於本實施形態中,設定較IC10之內部溫度穩定後至晶體振動器20之溫度與IC10之內部溫度一致而穩定為止所需之時間(t4-t3)足夠長的時間作為特定時間t,且於振盪器2啟動後,至高感度溫度感測器70之檢測電壓之變化量繼續特定時間t以上而變為特定範圍內為止,振盪器2輸出甚至能夠檢測出略微之溫度變化之高感度溫度感測器70之檢測信號。因此,控制裝置3可藉由使用高感度溫度感測器70之檢測信號而準確地修正振盪器2啟動時之溫度補償誤差。
又,於本實施形態中,若高感度溫度感測器70之檢測電壓之變化量繼續特定時間t以上而變為特定範圍內,則由於IC10之內部溫度與晶體振動器20之溫度一致,故而振盪器2輸出雖感度較低但可檢測廣範圍之溫度之溫度感測器60之檢測信號。因此,控制裝置3藉由在IC10之內部溫度與晶體振動器20之溫度一致之狀態下使用溫度感測器60之檢測信號,而對於遍及廣範圍之溫度變化亦可進行高精度之溫度補償。
再者,於本實施形態中,在振盪器2啟動後,判定高感度溫度感測器70之檢測電壓之變化量是否繼續特定時間後變為特定範圍內而切換輸出選擇電路80之輸出信號,但亦可判定溫度感測器60之檢測電壓之變化量是否繼續特定時間後變為特定範圍內而切換輸出選擇電路80之輸出信號。然而,由於高感度溫度感測器70之檢測電壓之變化量大
於溫度感測器60之檢測電壓之變化量,故而判定高感度溫度感測器70之檢測電壓之變化量是否繼續特定時間而變為特定範圍內能以更適當之時序切換輸出選擇電路80之輸出信號。
再者,本實施形態之溫度補償系統1之構成亦可為其他構成,例如,亦可為如圖6(A)或圖6(B)所示之構成。
由於第3實施形態之頻率溫度補償系統之整體構成及控制裝置3之構成與第1實施形態(圖1)及第2實施形態相同,故而省略其圖示及說明。
圖10係表示第3實施形態中之振盪器2之構成例之圖。於圖10中,對與圖2相同之構成標註相同符號。如圖10所示,第3實施形態中之振盪器2與第1實施形態及第2實施形態同樣地,包含晶體振動器20與IC10,且作為溫度補償型晶體振盪器(TCXO)而構成。於本實施形態中,IC10係與第1實施形態同樣地包含電壓控制振盪電路30、溫度補償電壓產生電路40、記憶部50、溫度感測器60、高感度溫度感測器70、輸出選擇電路80、及控制部90而構成,由於除控制部90以外之各構成要素之功能與第1實施形態及第2實施形態相同,故而省略其等之說明。
於本實施形態中,控制部90包含計時器92,該計時器92係以藉由晶體振動器20之振盪而產生之振盪信號計測時間,且控制部90產生控制信號(選擇信號),該控制信號(選擇信號)係於供給電源電壓後(啟動後),若溫度感測器60之檢測電壓值與高感度溫度感測器70之檢測電壓值之差的變化量於特定時間t期間繼續而進入特定範圍內,則切換極性(於本實施形態中,自低位準切換為高位準)。控制部90所產生之控制信號(選擇信號)係自IC10之外部端子15經由振盪器2之STAT端子而被輸出至外部。又,輸出選擇電路80根據該控制信號(選擇信
號),於啟動後選擇高感度溫度感測器70之檢測信號直至溫度感測器60之檢測電壓值與高感度溫度感測器70之檢測電壓值之差的變化量於特定時間t期間繼續而進入特定範圍內為止,若於特定時間t期間繼續而進入特定範圍內,則其後選擇溫度感測器60之檢測信號。
圖11係表示利用本實施形態中之振盪器2之IC10之控制部90所進行之處理之流程圖之一例的圖。再者,由於利用本實施形態中之控制裝置3之控制部110所進行之處理之流程圖與圖4(A)相同,故而省略其圖示及說明。
如圖11所示,若供給電源電壓(S200之是),則IC10之控制部90選擇高感度溫度感測器70之檢測信號並將其自TSENS端子輸出,且開始計時器92之計測(S202)。
其次,IC10之控制部90取得溫度感測器60之檢測電壓值與高感度溫度感測器70之檢測電壓值,並計算其等之差(S204)。
其次,IC10之控制部90再次取得溫度感測器60之檢測電壓值與高感度溫度感測器70之檢測電壓值並計算其等之差,且計算本次之計算值與上次之計算值之差(變化量)(S206)。
繼之,IC10之控制部90判定步驟S206之計算值(本次之計算值與上次之計算值之差(變化量))是否為特定範圍內(S208)。較理想為IC10之控制部90只要判定本次之計算值與上次之計算值之差(變化量)是否為0即可,但實際上需考慮重疊於溫度感測器60之檢測信號之雜訊與重疊於高感度溫度感測器70之檢測信號之雜訊,而判定本次之計算值與上次之計算值之差(變化量)是否為特定範圍內。
若步驟S206之計算值並非特定範圍內,則IC10之控制部90重設計時器92,再次開始計時器92之計測(S210),並再次進行步驟S206及其以後之處理。
另一方面,若步驟S206之計算值為特定範圍內,則IC10之控制
部90基於計時器92之計測值而判定是否已經過特定時間t(S212)。繼而,若未經過特定時間t(S212之否),則IC10之控制部90再次進行步驟S206及其以後之處理,若經過特定時間t(S212之是),則IC10之控制部90停止計時器92之計測,選擇溫度感測器60之檢測信號並將其自TSENS端子輸出(S214),從而結束處理。
於本實施形態中之振盪器2之各節點中,例如,產生與圖9相同之信號波形。在時刻t1~t3期間,由於溫度感測器60之檢測電壓(TSENS1節點之電壓)與高感度溫度感測器70之檢測電壓(TSENS2節點之電壓)均逐漸下降,且其等之差逐漸變大,故而計時器92重複進行重設。繼而,於時刻t3以後溫度感測器60之檢測電壓與高感度溫度感測器70之檢測電壓均穩定,且其等之差大致固定,故而不對計時器92進行重設,而於自時刻t3起經過特定時間t之時刻t5使STAT端子自低位準切換為高位準。因此,自時刻T0起至時刻t5為止,由於STAT端子為低位準,故而TSENS端子之電壓與TSENS2節點之電壓一致,於時刻t5以後,由於STAT端子為高位準,故TSENS端子之電壓與TSENS1節點之電壓一致。
於本實施形態中,與第2實施形態同樣地,設定與自IC10之內部溫度穩定起至晶體振動器20之溫度與IC10之內部溫度一致而穩定為止所需之時間(t4-t3)相比更為足夠長的時間作為特定時間t,且於振盪器2啟動後,至溫度感測器60之檢測電壓與高感度溫度感測器70之檢測電壓之差的變化量繼續特定時間t以上而成為特定範圍內為止,振盪器2輸出能夠檢測出略微之溫度變化之高感度溫度感測器70之檢測信號。因此,控制裝置3可藉由使用高感度溫度感測器70之檢測信號而準確地修正振盪器2啟動時之溫度補償誤差。
又,於本實施形態中,與第2實施形態同樣地,若溫度感測器60之檢測電壓與高感度溫度感測器70之檢測電壓之差的變化量繼續特定
時間t以上而變為特定範圍內,則由於IC10之內部溫度與晶體振動器20之溫度一致,故而振盪器2輸出雖感度較低但能夠檢測廣範圍之溫度之溫度感測器60之檢測信號。因此,控制裝置3藉由在IC10之內部溫度與晶體振動器20之溫度一致之狀態下使用溫度感測器60之檢測信號,而對於遍及廣範圍之溫度變化亦可進行高精度之溫度補償。
再者,本實施形態之溫度補償系統1之構成亦可為其他構成,例如,亦可為如圖6(A)或圖6(B)所示之構成。
圖12係表示第4實施形態之頻率溫度補償系統之構成例之圖。於圖12中,對與圖1相同之構成標註相同符號。又,圖13係表示第4實施形態中之振盪器2之構成例之圖。於圖13中,對與圖2相同之構成標註相同符號。
如圖13所示,第4實施形態中之振盪器2與第1實施形態同樣地,包含晶體振動器20與IC10,且作為溫度補償型晶體振盪器(TCXO)而構成。於本實施形態中,IC10係包含電壓控制振盪電路30、溫度補償電壓產生電路40、記憶部50、溫度感測器60、n個高感度溫度感測器70-1~70-n、輸出選擇電路80、及控制部90而構成。本實施形態之振盪器2亦可設為省略或變更圖13之構成要素(各部)之一部分、或者附加有其他構成要素之構成。
由於電壓控制振盪電路30、溫度補償電壓產生電路40、記憶部50、溫度感測器60之各功能與第1實施形態相同,故而省略其等之說明。
n個高感度溫度感測器70-1~70-n(本發明中之複數個第2溫度檢測部之一例)分別檢測IC10之內部溫度,並輸出與溫度相對應之檢測信號(檢測電壓),但可檢測之溫度範圍互不相同。該n個高感度溫度感測器70-1~70-n中之任一者之檢測感度均高於溫度感測器60。n個
高感度溫度感測器70-1~70-n既可為互相相同之檢測感度,亦可為不同之檢測感度。
控制部90包含計時器92,該計時器92以藉由晶體振動器20之振盪而產生之振盪信號計測對外部端子16供給電源電壓後之時間(啟動後之經過時間),且控制部90產生m位元之控制信號(選擇信號),該控制信號(選擇信號)係於經過特定時間t之前各位元變為藉由溫度感測器60之檢測電壓值而決定之值,於已經過特定時間t時各位元變為特定之值(於本實施形態中,全部為高位準)。m係滿足2m-1<n+1≦2m之整數。控制部90所產生之m位元之控制信號(選擇信號)係自IC10之m個外部端子15-1~15-m經由振盪器2之STAT1~STATm之m個外部端子而被輸出至外部。
輸出選擇電路80根據來自控制部90之m位元之控制信號(選擇信號),排他性地選擇並輸出溫度感測器60之檢測信號及n個高感度溫度感測器70-1~70-n之各檢測信號中之任一個。例如,於n=3之情形時(於IC10包含3個高感度溫度感測器70-1~70-3之情形時)m=2,輸出選擇電路80根據2位元之控制信號,自溫度感測器60之檢測信號及高感度溫度感測器70-1~70-3之各檢測信號之4個檢測信號中排他性地選擇並輸出1個。
具體而言,輸出選擇電路80於對IC10供給電源電壓後經過特定時間t為止,根據m位元之控制信號(選擇信號)選擇可適當地檢測IC10之內部溫度之1個高感度溫度感測器70之檢測信號,於經過特定時間t後選擇溫度感測器60之檢測信號。輸出選擇電路80之輸出信號係自IC10之外部端子14經由振盪器2之TSENS端子而被輸出至外部。
如圖12所示,本實施形態之控制裝置3包括頻率轉換部100、控制部110及記憶部120,例如,亦可為微電腦。本實施形態之控制裝置3亦可設為省略或變更圖12之構成要素(各部)之一部分、或者附加有
其他構成要素之構成。
由於頻率轉換部100之功能與第1實施形態相同,故而省略其說明。
於本實施形態中,於記憶部120中預先記憶有第1溫度補償資訊122及第2~第n+1溫度補償資訊124-1~124-n。由於第1溫度補償資訊122與第1實施形態相同,故而省略其說明。第2~第n+1溫度補償資訊124-1~124-n分別係用以使用包含於振盪器2之IC10中之高感度溫度感測器70-1~70-n之各檢測信號,對振盪器2啟動後經過特定時間t為止之振盪器2之振盪頻率進行溫度補償的資訊。例如,第2~第n+1溫度補償資訊124-1~124-n亦可分別為高感度溫度感測器70-1~70-n之各檢測信號(檢測電壓)與設定於頻率轉換部100之轉換比率的對應資訊。
控制部110對振盪器2之VDD端子供給電源電壓,並且基於自振盪器2之TSENS端子輸出之檢測信號與自STAT1~STATm端子輸出之m位元之選擇信號,產生控制頻率轉換部100之轉換比之控制信號。具體而言,若STAT1~STATm端子中之至少1個為低位準,則控制部110根據其值選擇記憶部120中所記憶之第2~第n+1溫度補償資訊124-1~124-n中之任一者,並基於所選擇之溫度補償資訊,利用線性補充等計算與自TSENS端子輸出之檢測信號(高感度溫度感測器70-1~70-n中之任一者之檢測信號)相對應之轉換比率,且產生用以對頻率轉換部100設定該轉換比率之控制信號。又,若STAT1~STATm端子全部為高位準,則控制部110基於記憶部120中所記憶之第1溫度補償資訊122,利用線性補充等計算與自TSENS端子輸出之檢測信號(溫度感測器60之檢測信號)相對應之轉換比率,並產生用以對頻率轉換部100設定該轉換比率之控制信號。
圖14(A)係表示溫度感測器60之檢測感度之一例之圖,圖14(B)係
表示n=3之情形時之3個高感度溫度感測器70-1~70-3之檢測感度之一例的圖。於圖14(A)及圖14(B)中,橫軸為溫度,縱軸為檢測電壓。又,於圖14(B)中,G1、G2、G3分別表示高感度溫度感測器70-1之檢測感度、高感度溫度感測器70-2之檢測感度、高感度溫度感測器70-3之檢測感度。
如圖14(A)及圖14(B)所示,於本實施形態中,溫度感測器60與高感度溫度感測器70-1~70-3均具有溫度越高則檢測電壓越低之特性。
如圖14(A)所示,溫度感測器60使檢測電壓相對於要求之所需溫度範圍TA~TB在包含於0 V~電源電壓VDD之特定電壓範圍內變化。
如圖14(B)所示,高感度溫度感測器70-1可檢測之溫度範圍與高感度溫度感測器70-2可檢測之溫度範圍於溫度Tc前後重複。同樣地,高感度溫度感測器70-1可檢測之溫度範圍與高感度溫度感測器70-3可檢測之溫度範圍於溫度TD前後重複。
再者,於圖14(A)及圖14(B)之例中,在基準溫度T0時,使溫度感測器60之檢測電壓與高感度溫度感測器70-1之檢測電壓均對應於V0,但亦可為彼此不同之電壓值。
圖15係表示於溫度感測器60具有圖14(A)所示之檢測感度、3個高感度溫度感測器70-1~70-3具有圖14(B)所示之檢測感度之情形時,利用輸出選擇電路80之檢測信號之選擇邏輯之一例的圖。
於圖15之例中,於振盪器2啟動後,至經過特定時間t為止,若IC10之內部溫度為TC~TD之範圍,即,溫度感測器60之檢測電壓值為VD~VC之範圍,則IC10之控制部90產生用以選擇高感度溫度感測器70-1之檢測信號之2位元之控制信號(例如,2位元為"00"之控制信號)。
又,於振盪器2啟動後,至經過特定時間t為止,若IC10之內部溫度為TA~TC之範圍,即,溫度感測器60之檢測電壓值為VC~VA之範
圍,則IC10之控制部90產生用以選擇高感度溫度感測器70-2之檢測信號之2位元之控制信號(例如,2位元為"01"之控制信號)。
又,於振盪器2啟動後,至經過特定時間t為止,若IC10之內部溫度為TD~TB之範圍,即,溫度感測器60之檢測電壓值為VB~VD之範圍,則IC10之控制部90產生用以選擇高感度溫度感測器70-3之檢測信號之2位元之控制信號(例如,2位元為"10"之控制信號)。
又,IC10之控制部90於振盪器2啟動後經過特定時間t之後,無論IC10之內部溫度如何均產生用以選擇溫度感測器60之檢測信號之2位元之控制信號(例如,2位元為"11"之控制信號)。
圖16(A)及圖16(B)係表示本實施形態之頻率溫度補償系統1之溫度補償處理之流程圖之一例的圖。圖16(A)係表示利用控制裝置3之控制部110所進行之處理之流程圖之一例的圖,圖16(B)係表示利用振盪器2之IC10之控制部90所進行之處理之流程圖之一例的圖。
如圖16(A)所示,控制裝置3之控制部110對振盪器2供給電源電壓(S300),並監視振盪器2之STAT1~STATm端子之電壓位準(S302)。若STAT1~STATm端子全部為高位準(S302之是),則控制裝置3之控制部110使用第1溫度補償資訊122對振盪器2之振盪頻率進行溫度補償(S304)。另一方面,若STAT1~STATm端子中之至少1個為低位準(S302之否),則控制裝置3之控制部110根據STAT1~STATm端子之電壓位準選擇第2~第n+1溫度補償資訊124-1~124-n中之任一個,並使用所選擇之溫度補償資訊對振盪器2之振盪頻率進行溫度補償(S306)。控制裝置3之控制部110重複進行步驟S302及其以後之處理。
如圖16(B)所示,若供給電源電壓(S350之是),則IC10之控制部90選擇高感度溫度感測器70之檢測信號並將其自TSENS端子輸出,且開始計時器92之計測(S352)。
其次,IC10之控制部90取得溫度感測器60之檢測電壓值(S352)。
其次,IC10之控制部90根據於步驟S352中所取得之溫度感測器60之檢測電壓值選擇高感度溫度感測器70-1~70-n之檢測信號中之1個,並將其自TSENS端子輸出(S354)。
繼之,IC10之控制部90根據計時器92之計測值判定是否已經過特定時間t(S356)。IC10之控制部90重複進行步驟S354之處理直至經過特定時間t為止(S356之否),若經過特定時間t(S356之是),則停止計時器92之計測,選擇溫度感測器60之檢測信號並將其自TSENS端子輸出(S358),從而結束處理。
圖17係表示振盪器2之各節點之信號波形之一例的圖。圖17之例表示溫度感測器60具有圖14(A)所示之檢測感度,3個高感度溫度感測器70-1~70-3具有圖14(B)所示之檢測感度,且在IC10之內部溫度與基準溫度T0一致之狀態下供給電源電壓之情形時之信號波形。
如圖17所示,若於時刻t1時對VDD端子供給電源電壓,則晶體振動器20開始振盪,並自FREQ端子輸出振盪信號。
又,若對VDD端子供給電源電壓,則IC10會發熱,故而在時刻t1~t3期間,IC10之內部溫度自T0逐漸上升至T1。隨著IC10之內部溫度上升,於時刻t1~t3期間,溫度感測器60之輸出節點TSENS1之電壓自V0逐漸下降至V1,高感度溫度感測器70-1之輸出節點TSENS2-1之電壓自V0逐漸下降至V2。
晶體振動器20之溫度至時刻t2為止維持於T0,但由於IC10之熱傳遞至晶體振動器20,故而在時刻t2~t4期間,晶體振動器20之溫度自T0逐漸上升至T1。
自時刻t0起至經過特定時間t之時刻t5為止,STAT1~STAT3端子全部為低位準,TSENS端子之電壓與TSENS2-1節點之電壓一致。於時刻t5時STAT端子切換為高位準,且在時刻t5以後,STAT1~STAT3端子全部為高位準,故而TSENS端子之電壓與TSENS1節點之電壓一
致。
於本實施形態中,設定較晶體振動器20之溫度與IC10之內部溫度一致而穩定所需之時間(t4-t0)足夠長之時間作為特定時間t,且於振盪器2啟動後至經過特定時間t為止,振盪器2自甚至能夠檢測出略微之溫度變化之高感度溫度感測器70-1~70-m的檢測信號中選擇並輸出可適當地檢測IC10之內部溫度之高感度溫度感測器之檢測信號。因此,控制裝置3藉由使用根據振盪器2啟動時之IC10之內部溫度而適當地選擇之高感度溫度感測器之檢測信號,而可準確地修正振盪器2啟動時之溫度補償誤差。
又,於本實施形態中,於振盪器2啟動後經過特定時間t之後,由於IC10之內部溫度與晶體振動器20之溫度一致,故而振盪器2輸出雖感度較低但可檢測廣範圍之溫度之溫度感測器60之檢測信號。因此,控制裝置3藉由在IC10之內部溫度與晶體振動器20之溫度一致之狀態下使用溫度感測器60之檢測信號,而對於遍及廣範圍之溫度變化亦可進行高精度之溫度補償。
再者,本實施形態之溫度補償系統1之構成亦可為其他構成,例如,亦可為如圖6(A)或圖6(B)所示之構成。
圖18係本實施形態之電子機器之功能方塊圖。又,圖19係表示作為本實施形態之電子機器之一例的智慧型手機(smart phone)之外觀之一例之圖。
本實施形態之電子機器300係包含振盪器310、CPU(Central Processing Unit,中央處理單元)320、操作部330、ROM(Read Only Memory,唯讀記憶體)340、RAM(Random Access Memory,隨機存取記憶體)350、通信部360、顯示部370、及聲音輸出部380而構成。再者,本實施形態之電子機器亦可設為省略或變更圖18之構成要素(各
部)之一部分、或者附加有其他構成要素之構成。
振盪器310包含溫度資訊產生電路312,輸出振盪信號(時脈信號)與溫度資訊。振盪器310例如為上述第1~第4實施形態中之振盪器2中之任一者,溫度資訊產生電路312例如為上述第1~第4實施形態中之溫度資訊產生電路200中之任一者。
CPU320按照ROM340等中所記憶之程式,使用振盪器310輸出之振盪信號(時脈信號)而進行各種計算處理及控制處理。具體而言,CPU320進行如下處理,即,與來自操作部330之操作信號相對應之各種處理、為了與外部進行資料通信而控制通信部360之處理、發送用以使顯示部370顯示各種資訊之表示信號之處理、以及使聲音輸出部380輸出各種聲音之處理等。又,CPU320進行對振盪器310實施溫度補償之處理(與上述第1~第4實施形態之控制裝置3相同之處理)。
操作部330係包含操作鍵或按鈕開關等之輸入裝置,且將與使用者之操作相對應之操作信號輸出至CPU320。
ROM340記憶有用以使CPU320進行各種計算處理及控制處理之程式或資料等。
RAM350係用作CPU320之作業區域,暫時地記憶自ROM340讀出之程式或資料、自操作部330輸入之資料、以及CPU320按照各種程式所執行之運算結果等。
通信部360進行用以使CPU320與外部裝置之間之資料通信成立的各種控制。
顯示部370係包含LCD(Liquid Crystal Display,液晶顯示器)等之顯示裝置,基於自CPU320輸入之顯示信號而顯示各種資訊。
聲音輸出部380係輸出揚聲器等之聲音之裝置。
作為振盪器310,藉由組入本實施形態之振盪器2,而可實現性能更高之電子機器。例如,可實現如下電子機器:包含GPS接收機,
能夠自啟動後立即使用GPS接收機之輸出資料進行測位計算等。
作為電子機器300,考慮有各種電子機器,例如,可列舉:行動電話之基地台之裝置、GPS接收機、個人電腦(例如,行動型個人電腦、膝上型個人電腦、平板型個人電腦)、行動電話機等行動終端、數位靜態相機(digital still camera)、噴墨式噴出裝置(例如,噴墨印表機)、路由器或開關等儲存區域網路(Storage Area Network)機器、區域網路(local area network)機器、電視、視訊攝影機、錄影機、汽車導航(car navigation)裝置、尋呼機、電子記事本(亦包含附有通信功能者)、電子詞典、計算器、電子遊戲機器、遊戲用控制器、文字處理器、工作站、電視電話、防盜用電視監視器、電子雙筒望遠鏡、POS(point-of-sale,銷售點)終端、醫療機器(例如電子體溫計、血壓計、血糖計、心電圖計測裝置、超音波診斷裝置、電子內視鏡)、魚群探知機、各種測定機器(頻譜分析儀之基準信號源等)、量表類(例如,車輛、航空機、船舶之量表類)、飛行模擬器(flight simulator)、頭戴式顯示器(Head Mount Display)、運動軌跡器(motion trace)、運動跟蹤器(motion tracking)、運動控制器、及PDR(Pedestrian Dead Reckoning,步行者位置方位計測)等。
本發明並不限定於本實施形態,可於本發明之主旨之範圍內實施各種變形。
於本實施形態中,作為振盪器2,舉例說明了溫度補償型晶體振盪器(TCXO),但本發明之振盪器並不限定於此,只要為輸出溫度資訊之振盪器即可。本發明之振盪器例如亦可為具有溫度補償功能之壓電振盪器、SAW(Surface Acoustic Wave,表面聲波)振盪器、電壓控制型振盪器、矽振盪器、原子振盪器等,或者亦可為一併內置有溫度感測器、及記憶有溫度資訊與振盪頻率之對應表之內部ROM且不進
行溫度補償之晶體振盪器(TSXO:Temperature Sensing X'tal Oscillator(溫度感測晶體振盪器))等。
又,於本實施形態中,使用晶體振動器作為振盪器2之振盪元件,但作為振盪元件,例如,可使用SAW(Surface Acoustic Wave)共振子、AT切割晶體振動器,SC切割晶體振動器,音叉型晶體振動器,其他壓電振動器或MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微機電系統)振動器等。又,作為振盪元件之基板材料,可使用水晶、鉭酸鋰、鈮酸鋰等壓電單晶、或鋯酸鈦酸鉛等壓電陶瓷等壓電材料、或矽半導體材料等。又,作為振盪元件之激振方法,既可使用藉由壓電效果者,亦可使用藉由庫侖力(Coulomb force)之靜電驅動。
又,於本實施形態中,作為本發明之溫度補償系統及溫度補償方法中之電子零件,舉例說明了振盪器,但本發明中之電子零件只要為成為溫度補償之對象之電子零件即可,例如,亦可為陀螺儀感測器等各種感測器。
又,於本實施形態中,將溫度資訊產生電路200作為1晶片之IC10之一部分而構成,但本發明之溫度資訊產生電路亦可不包含1晶片之IC。例如,亦可如變化例般以一部分包含於振盪器等電子零件、另一部分包含於控制裝置之方式構成。
又,於本實施形態中,使用包含於IC10之半導體之溫度感測器60作為本發明中之第1溫度檢測部,但亦可代替溫度感測器60而使用熱阻器。同樣地,於本實施形態中,使用包含於IC10之半導體之高感度溫度感測器70作為本發明中之第2溫度檢測部,但亦可代替高感度溫度感測器70而使用感度高於作為第1溫度檢測部之熱阻器的熱阻器。
又,於第2實施形態或第3實施形態中,亦可使IC10包含第4實施形態中所示之複數個高感度溫度感測器70-1~70-n。於該等情形時,
亦可與圖16(B)之步驟S354之處理同樣地,根據溫度感測器60之檢測電壓值選擇高感度溫度感測器70-1~70-n之檢測信號中之1個,並使用所選擇之檢測信號進行圖8之步驟S104及S106之處理、或圖11之步驟S204及S206之處理。
上述實施形態及變化例為一例,並不限定於其等。例如,亦可適當組合各實施形態及各變化例。
本發明包含與實施形態中所說明之構成實質上相同之構成(例如,功能、方法及結果相同之構成、或者目的及效果相同之構成)。又,本發明包含置換實施形態中所說明之構成之非本質性部分而成之構成。又,本發明包含發揮與實施形態中所說明之構成相同之作用效果的構成或可達成相同目的之構成。又,本發明包含對實施形態中所說明之構成附加有公知技術之構成。
2‧‧‧振盪器
10‧‧‧IC
11、12、13、14、15、16、17‧‧‧外部端子
20‧‧‧晶體振動器
30‧‧‧電壓控制振盪電路
32‧‧‧可變電容元件
40‧‧‧溫度補償電壓產生電路
50‧‧‧記憶部
52‧‧‧溫度補償資訊
60‧‧‧溫度感測器
70‧‧‧高感度溫度感測器
80‧‧‧輸出選擇電路
90‧‧‧控制部
92‧‧‧計時器
200‧‧‧溫度資訊產生電路
FREQ、GND、STAT、TSENS、VDD‧‧‧端子
Claims (10)
- 一種溫度資訊產生電路,其包括:第1溫度檢測部;第2溫度檢測部,其檢測感度高於上述第1溫度檢測部;及選擇部,其以如下方式進行切換:若被供給電源電壓,則選擇上述第2溫度檢測部之檢測信號,並在所賦予之時序選擇上述第1溫度檢測部之檢測信號。
- 如請求項1之溫度資訊產生電路,其中上述選擇部係自被供給上述電源電壓起至經過特定時間為止選擇上述第2溫度檢測部之檢測信號,於經過上述特定時間後選擇上述第1溫度檢測部之檢測信號。
- 如請求項1之溫度資訊產生電路,其中上述選擇部係於被供給上述電源電壓後至上述第2溫度檢測部之檢測信號之變化量繼續特定時間繼而成為特定範圍內為止,選擇上述第2溫度檢測部之檢測信號,若上述第2溫度檢測部之檢測信號之變化量繼續特定時間而成為特定範圍內,則選擇上述第1溫度檢測部之檢測信號。
- 如請求項1之溫度資訊產生電路,其中上述選擇部係於被供給上述電源電壓後至上述第1溫度檢測部之檢測信號與上述第2溫度檢測部之檢測信號之差的變化量繼續特定時間而成為特定範圍內為止,選擇上述第2溫度檢測部之檢測信號,若上述第1溫度檢測部之檢測信號與上述第2溫度檢測部之檢測信號之差的變化量繼續特定時間而變為特定範圍內,則選擇上述第1溫度檢測部之檢測信號。
- 如請求項1之溫度資訊產生電路,其包含可檢測之溫度範圍互不 相同之複數個上述第2溫度檢測部。
- 如請求項5之溫度資訊產生電路,其中上述選擇部係於被供給上述電源電壓後至選擇上述第1溫度檢測部之檢測信號為止之期間,根據上述第1溫度檢測部之檢測信號,自上述複數個第2溫度檢測部之檢測信號中選擇1個檢測信號。
- 一種振盪器,其包括:如請求項1之溫度資訊產生電路、及振盪元件。
- 一種電子機器,其包括如請求項1之溫度資訊產生電路。
- 一種溫度補償系統,其包括:電子零件、及控制裝置;且上述電子零件包括:第1溫度檢測部;及第2溫度檢測部,其檢測感度高於上述第1溫度檢測部;上述控制裝置:自上述電子零件被供給電源電壓起至所賦予之時序為止,基於上述第2溫度檢測部之檢測信號進行上述電子零件之溫度補償;且於上述所賦予之時序後,基於上述第1溫度檢測部之檢測信號進行上述電子零件之溫度補償。
- 一種電子零件之溫度補償方法,其由控制裝置進行如下步驟:自上述電子零件被供給電源電壓起至所賦予之時序為止,基於檢測感度高於上述電子零件中所含之第1溫度檢測部之第2溫度檢測部的檢測信號進行上述電子零件之溫度補償;以及 於上述所賦予之時序後,基於上述振盪器中所含之上述第1溫度檢測部之檢測信號進行上述電子零件之溫度補償。
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