WO2020067341A1 - 温度補償回路及び温度補償水晶発振器 - Google Patents

Abstract

温度補償回路は、温度センサで検知した温度信号に基づいて、第１温度で極小となり、第１温度より高い第２温度で極大となる補償信号を生成する、補償回路と、第１温度以上、且つ、第１温度と基準温度との間の第３温度以下の第１温度範囲、及び、基準温度と第２温度との間の第４温度以上、且つ、第２温度以下の第２温度範囲において補償信号を補正する補正信号を生成する、補正回路と、補正信号により補正された後の補償信号である補正後補償信号に基づいて、周波数可変型の水晶発振器に制御信号を印加する、温度補償信号回路と、を含む。

Description

温度補償回路及び温度補償水晶発振器

　本発明は、温度補償回路及び温度補償水晶発振器に関する。

　水晶発振器（Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）に含まれる水晶振動素子（Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）は、温度に応じて共振周波数が変化する。温度補償型水晶発振器（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、以下、「ＴＣＸＯ」と称する場合がある）は、温度に応じて、電圧制御水晶発振器（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｓｃｉｌａｔｏｒ、以下、「ＶＣＸＯ」と称する場合がある)に印加する電圧を生成する温度補償回路を有する。この温度補償回路により、温度が変化しても、温度補償型水晶発振器の発振周波数が一定になるよう制御できる。

　下記の特許文献１には、アナログ回路方式の、温度補償型圧電発振器が記載されている。

特開平１１－２６１３３６号公報

　第１の温度で極大値を有し、第１の温度より高い第２の温度で極小値を有する、三次曲線に類似した周波数温度特性を有する水晶振動素子を含む温度補償型水晶発振器において、水晶振動素子の周波数温度特性の理想的な波形（以下、「モデル波形」と称する場合がある）を相殺する信号を周波数可変型の水晶発振器に印加する。その結果、発振周波数が一定になるよう制御される。

　実際の水晶振動素子の周波数温度特性の波形に対するモデル波形への近似度合いを高めるために、より高次の数式を用いて近似することが考えられる。近似式の次数を高くすれば波形を原理的には近似できる。しかしながら、アナログ回路方式において、高次式を実現するためには、より多くの回路構成が必要となる。回路構成数が増加すれば、各回路の誤差が積み重なり、アナログ回路全体の誤差が拡大することが起こり得る。

　本発明は上記課題を鑑みて発明されたものであって、本発明の目的は発振周波数の温度変化を好適に抑制することを目的とする。

　本発明の一側面の温度補償回路は、第１温度で共振周波数が極大となり、第１温度より高い第２温度で共振周波数が極小となる周波数温度特性を有する水晶振動素子を含む、周波数可変型の水晶発振器の温度補償を行う回路であって、第１温度より低い温度範囲において実質的に変化する電流を、第１補償信号として出力する、低温補償回路と、第１温度以上且つ第２温度以下において実質的に変化する電流を、第２補償信号として出力する、中温補償回路と、第２温度より高い温度範囲において実質的に変化する電流を、第３補償信号として出力する、高温補償回路と、を含み、温度センサの温度信号に基づいて、第１温度で極小となり、第２温度で極大となる補償信号を生成する、補償回路と、第１温度以上、且つ、第１温度と基準温度との間の第３温度以下の第１温度範囲において第１補償信号を補正する第１補正信号を出力する第１補正回路、及び、基準温度と第２温度との間の第４温度以上、且つ、第２温度以下の第２温度範囲において第３補償信号を補正する第２補正信号を出力する第２補正回路のみから成る、補正回路と、第１補正信号及び第２補正信号により補正された後の補償信号である補正後補償信号に基づいて、周波数可変型の水晶発振器に制御信号を印加する、温度補償信号回路と、を備え、基準温度は、周波数可変型の水晶発振器の発振周波数の基準となる温度であり、第１補正回路は、ベースに第１閾値電圧が入力され、コレクタが電源電位に電気的に接続された第１トランジスタと、ベースに温度信号が入力され、エミッタが第１トランジスタのエミッタに電気的に接続され、コレクタから第１補正信号を出力する第２トランジスタと、第１トランジスタのエミッタ電流と第２トランジスタのエミッタ電流との和を一定にする定電流回路と、を含み、第２補正回路は、ベースに第２閾値電圧が入力され、コレクタが電源電位に電気的に接続された第３トランジスタと、ベースに温度信号が入力され、エミッタが第３トランジスタのエミッタに電気的に接続され、コレクタから第２補正信号を出力する第４トランジスタと、第３トランジスタのエミッタ電流と第４トランジスタのエミッタ電流との和を一定にする定電流回路と、を含む。

　本発明によれば、発振周波数の温度変化を好適に抑制することが可能となる。

実施の形態の温度補償水晶発振器の構成を示す図である。 ＡＴカット水晶の温度－周波数偏差の関係を示す図である。 実施の形態の温度補償水晶発振器の電流－電圧変換回路の構成を示す図である。 実施の形態の温度補償水晶発振器の補償回路及び補正回路の構成を示す図である。 実施の形態の温度補償水晶発振器の低温補償回路の特性を示す図である。 実施の形態の温度補償水晶発振器の中温補償回路の特性を示す図である。 実施の形態の温度補償水晶発振器の高温補償回路の特性を示す図である。 実施の形態の温度補償水晶発振器の補償回路の特性を示す図である。 実施の形態の温度補償水晶発振器の補償回路及び補正回路の特性を示す図である。 実施の形態の温度補償水晶発振器の補正原理を説明する図である。 実施の形態の温度補償水晶発振器の補正原理を説明する図である。 実施の形態の温度補償水晶発振器の補正原理を説明する図である。 実施の形態の温度補償水晶発振器の補正原理を説明する図である。

　以下に、本発明の温度補償回路及び温度補償水晶発振器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２の実施の形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

　図１は、実施の形態の温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）１の構成を示す図である。ＴＣＸＯ１は、周波数可変型の水晶発振器２と、温度センサ３と、温度補償回路４と、を含む。周波数可変型の水晶発振器２は、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２とする。

　ＶＣＸＯ２は、水晶振動素子１１と、帰還抵抗である抵抗１２と、増幅回路であるインバータ（反転）回路１３と、可変容量回路１４と、コンデンサ１５と、を含む。水晶振動素子１１は、ＡＴカットされた水晶片と、水晶片の両主面に設けられた励振電極とを含むものとする。可変容量回路１４は、可変容量ダイオード（バリキャップ）とする。本開示は可変容量ダイオードに限定されない。具体的には、可変容量回路１４は、複数のコンデンサで構成され、後述する制御電圧Ｖ_２に基づいて１つ又は複数のコンデンサの接続状態が選択されても良い。

　水晶振動素子１１、抵抗１２及びインバータ回路１３は、並列に接続されている。可変容量回路１４は、水晶振動素子１１の一端と基準電位との間に接続されている。基準電位は、接地電位が例示されるが、本開示はこれに限定されない。コンデンサ１５は、水晶振動素子１１の他端と基準電位との間に接続されている。なお、コンデンサ１５を可変容量回路に置き換えてもよい。この場合、置き換えた可変容量回路は、温度補償回路４に接続される。

　水晶振動素子１１は、温度に応じ共振周波数が変化する特性を有する。周波数温度特性の示す理想的な波形１００を以下、「モデル波形」と称する場合がある。ＶＣＸＯ２に用いられる水晶振動素子１１の周波数温度特性、具体的には図２に示すように、ＡＴカットの水晶振動素子１１の温度変化に対する共振周波数偏差の変化を示す波形は、極大を示す温度Ｔ_１と、温度Ｔ_１より高く極小を示す温度Ｔ_５と、が存在する三次曲線に類似した波形である。

　そこで、温度補償回路４は、水晶振動素子１１の周波数温度特性の変化を相殺して、周波数温度特性を安定化させる制御電圧Ｖ_２をＶＣＸＯ２に印加する。制御電圧Ｖ_２は、極小を示す温度Ｔ_１と、極大を示す温度Ｔ_５と、が存在する三次曲線に類似した入出力の波形を有する。なお、温度補償回路４において周波数温度特性を一定に制御するため、共振周波数の増加に対してＶＣＸＯ２に印加する制御電圧Ｖ_２を減少させている。制御電圧Ｖ_２の制御波形は、図２に示したモデル波形と比較して、縦軸方向に波形を反転して図示している。温度Ｔ_１が、本開示の「第１温度」に対応し、温度Ｔ_５が、本開示の「第２温度」に対応する。温度Ｔ_１は、－２０℃以上－１０℃以下の温度、例えば－１５℃が例示されるが、本開示はこれに限定されない。温度Ｔ_５は、６５℃以上７５℃以下の温度、例えば７０℃が例示されるが、本開示はこれに限定されない。

　可変容量回路１４は、静電容量が変化する。可変容量回路１４の静電容量が変化すると、ＶＣＸＯ２の時定数が変化するので、ＶＣＸＯ２の発振周波数が変化する。温度補償回路４は、ＶＣＸＯ２の発振周波数の温度変化を、ＶＣＸＯ２の時定数の変化により打ち消す。温度補償回路４は、水晶振動素子１１における温度の変化に対する共振周波数の変化の理想波形を再現したアナログ回路を含み、この理想波形に基づきＶＣＸＯ２の発振周波数の温度変化を抑制する信号を生成する。温度補償回路４によって、ＶＣＸＯ２の発振周波数が一定になるよう制御することができる。

　温度センサ３は、水晶振動素子１１の近傍に配置されて温度を検出し、温度状態を表す電圧Ｖｔｅｍｐを温度補償回路４に出力する。電圧Ｖｔｅｍｐが、本開示の「温度信号」に対応する。

　温度補償回路４は、補償回路５と、補正回路６と、温度補償信号回路７と、を含む。なお、温度補償回路４は、アナログ素子により構成されている。

　補償回路５は、低温補償回路２１と、中温補償回路２２と、高温補償回路２３と、を含む。本開示において、低温とは、温度Ｔ_１よりも低い温度範囲とする。中温とは、温度Ｔ_１以上且つ温度Ｔ_５以下の温度範囲とし、基準温度Ｔ_３を含むものとする。基準温度Ｔ_３は、ＶＣＸＯ２の発振周波数の基準となる温度であり、２５℃以上３０℃以下の温度が例示されるが、本開示はこれに限定されない。例えば、基準温度Ｔ_３は、２７℃（３００ケルビン）であっても良い。基準温度Ｔ_３は、温度Ｔ_１以上且つ温度Ｔ_５以下の温度範囲の中央の温度であっても良い。本開示において、高温とは、温度Ｔ_５よりも高い温度範囲とする。なお、基準温度Ｔ_３は、図２で示した波形１００の変曲点の温度に対応する。

　低温補償回路２１は、低温でのＶＣＸＯ２の温度補償を行う信号である電流Ｉ_１を出力する。電流Ｉ_１が、本開示の「第１補償信号」に対応する。

　中温補償回路２２は、中温でのＶＣＸＯ２の温度補償を行う信号である電流Ｉ_２を出力する。電流Ｉ_２が、本開示の「第２補償信号」に対応する。

　高温補償回路２３は、高温でのＶＣＸＯ２の温度補償を行う信号である電流Ｉ_３を出力する。電流Ｉ_３が、本開示の「第３補償信号」に対応する。

　低温補償回路２１、中温補償回路２２及び高温補償回路２３の出力端子は、配線接続されている。従って、電流Ｉ_１、電流Ｉ_２及び電流Ｉ_３は、加算されて、電流Ｉ_ＳＵＭ１となる。電流Ｉ_ＳＵＭ１が、本開示の「補償信号」に対応する。

　補正回路６は、第１補正回路３１と、第２補正回路３２と、のみから成る。

　第１補正回路３１は、温度Ｔ_１以上且つ温度Ｔ_２以下の温度の範囲で、電流Ｉ_ＳＵＭ１を補正する信号である電流Ｉ_４を出力する。ここで、温度Ｔ_２は、温度Ｔ_１より高く且つ基準温度Ｔ_３より低い温度である。温度Ｔ_２については、後で説明する。温度Ｔ_２が、本開示の「第３温度」に対応する。電流Ｉ_４が、本開示の「第１補正信号」に対応する。

　第２補正回路３２は、温度Ｔ_４以上且つ温度Ｔ_５以下の温度の範囲で、電流Ｉ_ＳＵＭ１を補正する信号である電流Ｉ_５を出力する。ここで、温度Ｔ_４は、基準温度Ｔ_３より高く且つ温度Ｔ_５より低い温度である。温度Ｔ_４については、後で説明する。温度Ｔ_４が、本開示の「第４温度」に対応する。電流Ｉ_５が、本開示の「第２補正信号」に対応する。

　第１補正回路３１及び第２補正回路３２の出力端子は、配線接続されている。従って、電流Ｉ_４及び電流Ｉ_５は、加算されて、電流Ｉ_ＳＵＭ２となる。電流Ｉ_ＳＵＭ２が、本開示の「補正信号」に対応する。電流Ｉ_ＳＵＭ１及び電流Ｉ_ＳＵＭ２は、配線接続により加算されて、電流Ｉ_ＳＵＭ３となる。電流Ｉ_ＳＵＭ３は、温度補償信号回路７に入力される。電流Ｉ_ＳＵＭ３が、本開示の「補正後補償信号」に対応する。

　なお、実施の形態では、理解の容易のために、電流Ｉ_１、電流Ｉ_２及び電流Ｉ_３が加算されて電流Ｉ_ＳＵＭ１となり、電流Ｉ_４及び電流Ｉ_５が加算されて電流Ｉ_ＳＵＭ２となり、電流Ｉ_ＳＵＭ１及び電流Ｉ_ＳＵＭ２が加算されて電流Ｉ_ＳＵＭ３となることとしたが、本開示はこれに限定されない。例えば、低温補償回路２１、中温補償回路２２、高温補償回路２３、第１補正回路３１及び第２補正回路３２の出力端子が、配線接続されても良い。つまり、電流Ｉ_１、電流Ｉ_２、電流Ｉ_３、電流Ｉ_４及び電流Ｉ_５が、一度に加算されて、電流Ｉ_ＳＵＭ３となっても良い。

　温度補償信号回路７は、電流－電圧変換回路４１と、調整回路４２と、を含む。

　図３は、実施の形態の温度補償水晶発振器の電流－電圧変換回路の構成を示す図である。電流－電圧変換回路４１は、オペアンプ４１ａと、定電圧源４１ｂと、抵抗４１ｃ及び４１ｄと、を含む。

　オペアンプ４１ａの非反転入力端子には、定電圧が定電圧源４１ｂから入力される。抵抗４１ｃの一端は、オペアンプ４１ａの反転入力端子に接続されている。抵抗４１ｃの他端には、電流Ｉ_ＳＵＭ３が入力される。抵抗４１ｄは、オペアンプ４１ａの反転入力端子と出力端子との間に接続されている。つまり、電流－電圧変換回路４１は、反転増幅回路である。オペアンプ４１ａの出力端子からは、電流－電圧変換後の電圧Ｖ_１が、調整回路４２に出力される。

　調整回路４２は、予め定められたゲインＫを電圧Ｖ_１に乗じた制御電圧Ｖ_２を可変容量回路１４に出力する、増幅回路である。ゲインＫについては、後で説明する。なお、調整回路４２は、増幅回路に限定されない。調整回路４２は、ゲインＫを電圧Ｖ_１に乗じることに加えて、電圧Ｖ_１に他の処理を実施しても良い。

　例えば、調整回路４２は、基準温度Ｔ_３での電圧Ｖ_１の値を中心として、電圧Ｖ_１の波形を回転させても良い。これは、調整回路４２が、ＶＣＸＯ２の温度が基準温度Ｔ_３から離れるほど大きなゲインを電圧Ｖ_１に乗じることで、実現可能である。また、例えば、調整回路４２は、電圧Ｖ_１の波形を周波数方向にオフセットさせたり、電圧Ｖ_１の波形を温度方向にオフセットさせたりしても良い。調整回路４２は、少なくとも、ゲインＫを電圧Ｖ_１に乗じることができれば良い。調整回路４２は、これらの処理を実施することにより、ＶＣＸＯ２に個体差（例えば、ＡＴカットのカット角度の製造ばらつき）があっても、共振周波数の変動を好適に制御できる。

　図４は、実施の形態の温度補償水晶発振器の補償回路及び補正回路の構成を示す図である。低温補償回路２１は、Ｎチャネル型のトランジスタＴｒ１及びＴｒ２と、回路５１と、を含む。

　トランジスタＴｒ１のコレクタは、電源電位ＶＤＤに接続されている。トランジスタＴｒ１のベースには、閾値電圧Ｖｔｈ_１が入力される。トランジスタＴｒ１のエミッタは、トランジスタＴｒ２のエミッタに接続されている。

　トランジスタＴｒ２のコレクタは、電流Ｉ_１を出力する。なお、トランジスタＴｒ２の実際のコレクタ電流は、コレクタに流入する向きである。しかし、先に説明したように、電流－電圧変換回路４１は、反転増幅回路である。そこで、理解の容易のため、電流Ｉ_１の向きは、トランジスタＴｒ２のコレクタから流出する向きとした。電流Ｉ_１の向きをトランジスタＴｒ２のコレクタから流出する向きとすると、電流－電圧変換回路４１は、非反転増幅回路に置き換えて考えることができる。

　トランジスタＴｒ２のベースには、ＶＣＸＯ２の温度を表す電圧Ｖｔｅｍｐが入力される。トランジスタＴｒ２のエミッタは、トランジスタＴｒ１のエミッタに接続されている。

　なお、本開示において、各トランジスタは、バイポーラトランジスタとしたが、本開示はこれに限定されない。各トランジスタは、電界効果トランジスタ（Field　Effect　Transistor：ＦＥＴ）であっても良い。但し、ＦＥＴは、バイポーラトランジスタよりも、位相ノイズが多い。従って、位相ノイズを抑制する観点からは、バイポーラトランジスタが好ましい。しかし、コスト、実装面積、及び、低消費電力を抑制する観点からは、ＦＥＴが好ましい。

　回路５１は、Ｎチャネル型のトランジスタ５１ａと、抵抗５１ｂと、定電圧源５１ｃと、を含む。

　トランジスタ５１ａのコレクタは、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のエミッタに接続されている。トランジスタ５１ａのベースには、定電圧が定電圧源５１ｃから入力される。抵抗５１ｂは、トランジスタ５１ａのエミッタと基準電位との間に接続されている。つまり、回路５１は、一定の電流を流す定電流回路である。従って、回路５１は、トランジスタＴｒ１のエミッタ電流と、トランジスタＴｒ２のエミッタ電流と、の和を一定に維持する。

　つまり、低温補償回路２１は、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）である。

　低温補償回路２１は、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）であるので、電流Ｉ_１は、次の式（１）で表される。式（１）において、α_Ｆは、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２の電流増幅率（ベース接地）である。Ｉ_ＥＥは、トランジスタＴｒ１のエミッタ電流と、トランジスタＴｒ２のエミッタ電流と、の和である。Ｖ_Ｔは、熱電圧である。低温補償回路２１では、Ｖｉｄ＝Ｖｔｈ_１－Ｖｔｅｍｐである。

　電流Ｉ_１は、閾値電圧Ｖｔｈ_１を中心として、Ｖｉｄが概ね－４Ｖ_Ｔから４Ｖ_Ｔの範囲内で、実質的に変化する。電流Ｉ_１は、Ｖｉｄが概ね－４Ｖ_Ｔ以下の範囲では、実質的に一定となる。電流Ｉ_１は、Ｖｉｄが概ね４Ｖ_Ｔ以上の範囲では、実質的にゼロとなる。

　図５は、実施の形態の温度補償水晶発振器の低温補償回路の特性を示す図である。波形１０１は、電流Ｉ_１を表す。電流Ｉ_１は、正規化して示している。閾値電圧Ｖｔｈ_１は、電流Ｉ_１が温度Ｔ_１以上で実質的にゼロになるように、設定されている。つまり、電流Ｉ_１は、実質的に、低温で変化し、中温及び高温では変化しない。

　再び図４を参照すると、中温補償回路２２は、Ｎチャネル型のトランジスタＴｒ３及びＴｒ４と、回路５１と、を含む。

　トランジスタＴｒ３のコレクタは、電源電位ＶＤＤに接続されている。トランジスタＴｒ３のベースには、閾値電圧Ｖｔｈ_２が入力される。トランジスタＴｒ３のエミッタは、トランジスタＴｒ４のエミッタに接続されている。

　トランジスタＴｒ４のコレクタは、電流Ｉ_２を出力する。なお、電流Ｉ_２の向きは、電流Ｉ_１と同様に、トランジスタＴｒ４のコレクタから流出する向きとした。

　トランジスタＴｒ４のベースには、ＶＣＸＯ２の温度を表す電圧Ｖｔｅｍｐが入力される。トランジスタＴｒ４のエミッタは、トランジスタＴｒ３のエミッタに接続されている。

　つまり、中温補償回路２２は、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）である。

　中温補償回路２２は、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）であるので、電流Ｉ_２は、次の式（２）で表される。中温補償回路２２では、Ｖｉｄ＝Ｖｔｈ_２－Ｖｔｅｍｐである。

　電流Ｉ_２は、閾値電圧Ｖｔｈ_２を中心として、Ｖｉｄが概ね－４Ｖ_Ｔから４Ｖ_Ｔの範囲内で、実質的に変化する。電流Ｉ_２は、Ｖｉｄが概ね－４Ｖ_Ｔ以下の範囲では、実質的にゼロとなる。電流Ｉ_２は、Ｖｉｄが概ね４Ｖ_Ｔ以上の範囲では、実質的に一定となる。

　図６は、実施の形態の温度補償水晶発振器の中温補償回路の特性を示す図である。波形１０２は、電流Ｉ_２を表す。電流Ｉ_２は、正規化して示している。電流Ｉ_２の波形１０２（右肩上がり）は、電流Ｉ_１の波形１０１（右肩下がり）と比較して、反転している。閾値電圧Ｖｔｈ_２は、電流Ｉ_２が温度Ｔ_１以下で実質的にゼロになるとともに、電流Ｉ_２が温度Ｔ_５以上で実質的に一定となるように、設定されている。つまり、電流Ｉ_２は、実質的に、中温で変化し、低温及び高温では変化しない。閾値電圧Ｖｔｈ_２で表される温度は、例えば、基準温度Ｔ_３であっても良い。

　再び図４を参照すると、高温補償回路２３は、Ｎチャネル型のトランジスタＴｒ５及びＴｒ６と、回路５１と、を含む。

　トランジスタＴｒ５のコレクタは、電源電位ＶＤＤに接続されている。トランジスタＴｒ５のベースには、閾値電圧Ｖｔｈ_３が入力される。トランジスタＴｒ５のエミッタは、トランジスタＴｒ６のエミッタに接続されている。

　トランジスタＴｒ６のコレクタは、電流Ｉ_３を出力する。なお、電流Ｉ_３の向きは、電流Ｉ_１と同様に、トランジスタＴｒ６のコレクタから流出する向きとした。

　トランジスタＴｒ６のベースには、ＶＣＸＯ２の温度を表す電圧Ｖｔｅｍｐが入力される。トランジスタＴｒ６のエミッタは、トランジスタＴｒ５のエミッタに接続されている。

　つまり、高温補償回路２３は、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）である。

　高温補償回路２３は、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）であるので、電流Ｉ_３は、前述した式（１）で表される。高温補償回路２３では、Ｖｉｄ＝Ｖｔｈ_３－Ｖｔｅｍｐである。電流Ｉ_３は、閾値電圧Ｖｔｈ_３を中心として、Ｖｉｄが概ね－４Ｖ_Ｔから４Ｖ_Ｔの範囲内で、実質的に変化する。電流Ｉ_３は、Ｖｉｄが概ね－４Ｖ_Ｔ以下の範囲では、実質的に一定となる。電流Ｉ_３は、Ｖｉｄが概ね４Ｖ_Ｔ以上の範囲では、実質的にゼロとなる。

　なお、実施の形態では、低温補償回路２１、中温補償回路２２及び高温補償回路２３の各々をエミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）としたが、本開示はこれに限定されない。低温補償回路２１、中温補償回路２２及び高温補償回路２３の各々は、他の増幅回路であっても良いし、増幅回路以外の回路であっても良い。

　図７は、実施の形態の温度補償水晶発振器の高温補償回路の特性を示す図である。波形１０３は、電流Ｉ_３を表す。電流Ｉ_３は、正規化して示している。閾値電圧Ｖｔｈ_３は、電流Ｉ_３が温度Ｔ_５以下で実質的に一定になるように、設定されている。つまり、電流Ｉ_３は、実質的に、高温で変化し、低温及び中温では変化しない。

　図８は、実施の形態の温度補償水晶発振器の補償回路の特性を示す図である。波形１０４は、電流Ｉ_ＳＵＭ１を表す。

　低温（温度Ｔ_１よりも低い温度範囲）では、電流Ｉ_２（波形１０２）は、実質的にゼロであり、電流Ｉ_３（波形１０３）は、実質的に「１」である。従って、電流Ｉ_ＳＵＭ１（波形１０４）は、電流Ｉ_１（波形１０１）を正方向に「１」だけシフトしたものとなる。

　中温（温度Ｔ_１以上且つ温度Ｔ_５以下の温度範囲）では、電流Ｉ_１（波形１０１）は、実質的にゼロであり、電流Ｉ_３（波形１０３）は、実質的に「１」である。従って、電流Ｉ_ＳＵＭ１（波形１０４）は、電流Ｉ_２（波形１０２）を正方向に「１」だけシフトしたものとなる。

　高温（温度Ｔ_５よりも高い温度範囲）では、電流Ｉ_１（波形１０１）は、実質的にゼロであり、電流Ｉ_２（波形１０２）は、実質的に「１」である。従って、電流Ｉ_ＳＵＭ１（波形１０４）は、電流Ｉ_３（波形１０３）を正方向に「１」だけシフトしたものとなる。

　つまり、電流Ｉ_ＳＵＭ１（波形１０４）は、温度Ｔ_１で極小となり、温度Ｔ_５で極大となる。

　なお、ＴＣＸＯ１の温度補償範囲は、温度Ｔ_０以上且つ温度Ｔ_６以下の範囲である。温度Ｔ_０は、温度Ｔ_１より低く、且つ、電流Ｉ_１（波形１０１）が変化している範囲とすることが例示されるが、本開示はこれに限定されない。温度Ｔ_６は、温度Ｔ_５より高く、且つ、電流Ｉ_３（波形１０３）が変化している範囲とすることが例示されるが、本開示はこれに限定されない。

　ＴＣＸＯ１の温度補償範囲を温度Ｔ_０以上且つ温度Ｔ_６以下の範囲とすることにより、以下のことが可能になる。低温補償回路２１は、温度Ｔ_０より低い温度を考慮しなくても良いので、各種の値（パラメータ、例えば、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のゲイン等）を調整することにより、低温において、波形１０４をモデル波形に高精度で合わせることができる。同様に、高温補償回路２３は、温度Ｔ_６より高い温度を考慮しなくても良いので、各種の値を調整することにより、高温において、波形１０４をモデル波形に高精度で合わせることができる。

　但し、低温及び高温において、波形１０４をモデル波形に高精度で合わせると、中温において、波形１０４とモデル波形との間に差分（誤差）が生じることが見出された。詳しくは、中温の範囲内の低温側端部、即ち、温度Ｔ_１以上且つ温度Ｔ_２以下の第１温度範囲１１１において、電流Ｉ_ＳＵＭ１の波形とモデル波形との間に差分（誤差）が生じることが見出された。同様に、中温の範囲内の高温側端部、即ち、温度Ｔ_４以上且つ温度Ｔ_５以下の第２温度範囲１１２において、電流Ｉ_ＳＵＭ１の波形とモデル波形との間に差分（誤差）が生じることが見出された。

　そこで、第１温度範囲１１１において、電流Ｉ_ＳＵＭ１を補正すべく、第１補正回路３１を設けた。同様に、第２温度範囲１１２において、電流Ｉ_ＳＵＭ１を補正すべく、第２補正回路３２を設けた。温度Ｔ_２は、電流Ｉ_ＳＵＭ１の波形とモデル波形とを比較することにより、予め定められる。また、電流Ｉ_４の大きさは、第１温度範囲１１１での、電流Ｉ_ＳＵＭ１の波形とモデル波形との差分（誤差）の大きさに応じて、予め定められる。

　同様に、温度Ｔ_４は、電流Ｉ_ＳＵＭ１の波形とモデル波形とを比較することにより、予め定められる。また、電流Ｉ_５の大きさ、即ち、トランジスタＴｒ９及びＴｒ１０のサイズは、第２温度範囲１１２での、電流Ｉ_ＳＵＭ１の波形とモデル波形との差分（誤差）の大きさに応じて、予め定められる。

　なお、実施の形態では、補正回路６が、第１補正回路３１及び第２補正回路３２の両方を含むこととしたが、本開示はこれに限定されない。例えば、ＴＣＸＯ１の温度補償範囲の上限が温度Ｔ_４よりも低い場合には、第２温度範囲１１２で電流Ｉ_ＳＵＭ１を補正する必要がないので、第２補正回路３２は不要である。また、例えば、ＴＣＸＯ１の温度補償範囲の下限が温度Ｔ_２よりも高い場合には、第１温度範囲１１１で電流Ｉ_ＳＵＭ１を補正する必要がないので、第１補正回路３１は不要である。即ち、補正回路６は、第１補正回路３１及び第２補正回路３２の内の少なくとも一方を含んでいれば良い。

　再び図４を参照すると、第１補正回路３１は、Ｎチャネル型のトランジスタＴｒ７及びＴｒ８と、回路５１と、を含む。

　トランジスタＴｒ７のコレクタは、電源電位ＶＤＤに接続されている。トランジスタＴｒ７のベースには、閾値電圧Ｖｔｈ_４が入力される。トランジスタＴｒ７のエミッタは、トランジスタＴｒ８のエミッタに接続されている。

　トランジスタＴｒ８のコレクタは、電流Ｉ_４を出力する。なお、電流Ｉ_４の向きは、電流Ｉ_１と同様に、トランジスタＴｒ８のコレクタから流出する向きとした。

　トランジスタＴｒ８のベースには、ＶＣＸＯ２の温度を表す電圧Ｖｔｅｍｐが入力される。トランジスタＴｒ８のエミッタは、トランジスタＴｒ７のエミッタに接続されている。

　つまり、第１補正回路３１は、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）である。

　トランジスタＴｒ７が、本開示の「第１トランジスタ」に対応する。トランジスタＴｒ８が、本開示の「第２トランジスタ」に対応する。閾値電圧Ｖｔｈ_４が、本開示の「第１閾値電圧」に対応する。

　第１補正回路３１は、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）であるので、電流Ｉ_４は、上記した式（２）で表される。第１補正回路３１では、Ｖｉｄ＝Ｖｔｈ_４－Ｖｔｅｍｐである。電流Ｉ_４は、閾値電圧Ｖｔｈ_４を中心として、Ｖｉｄが概ね－４Ｖ_Ｔから４Ｖ_Ｔの範囲内で、実質的に変化する。電流Ｉ_４は、Ｖｉｄが概ね－４Ｖ_Ｔ以下の範囲では、実質的にゼロとなる。電流Ｉ_４は、Ｖｉｄが概ね４Ｖ_Ｔ以上の範囲では、実質的に一定となる。

　第２補正回路３２は、Ｎチャネル型のトランジスタＴｒ９及びＴｒ１０と、回路５１と、を含む。

　トランジスタＴｒ９のコレクタは、電源電位ＶＤＤに接続されている。トランジスタＴｒ９のベースには、閾値電圧Ｖｔｈ_５が入力される。トランジスタＴｒ９のエミッタは、トランジスタＴｒ１０のエミッタに接続されている。

　トランジスタＴｒ１０のコレクタは、電流Ｉ_５を出力する。なお、電流Ｉ_５の向きは、電流Ｉ_１と同様に、トランジスタＴｒ１０のコレクタから流出する向きとした。

　トランジスタＴｒ１０のベースには、ＶＣＸＯ２の温度を表す電圧Ｖｔｅｍｐが入力される。トランジスタＴｒ１０のエミッタは、トランジスタＴｒ９のエミッタに接続されている。

　つまり、第２補正回路３２は、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）である。

　トランジスタＴｒ９が、本開示の「第３トランジスタ」に対応する。トランジスタＴｒ１０が、本開示の「第４トランジスタ」に対応する。閾値電圧Ｖｔｈ_５が、本開示の「第２閾値電圧」に対応する。

　第２補正回路３２は、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）であるので、電流Ｉ_５は、前述した式（１）で表される。第２補正回路３２では、Ｖｉｄ＝Ｖｔｈ_５－Ｖｔｅｍｐである。電流Ｉ_５は、閾値電圧Ｖｔｈ_５を中心として、Ｖｉｄが概ね－４Ｖ_Ｔから４Ｖ_Ｔの範囲内で、実質的に変化する。電流Ｉ_５は、Ｖｉｄが概ね－４Ｖ_Ｔ以下の範囲では、実質的に一定となる。電流Ｉ_５は、Ｖｉｄが概ね４Ｖ_Ｔ以上の範囲では、実質的にゼロとなる。

　なお、トランジスタＴｒ７からＴｒ１０は、トランジスタＴｒ１からＴｒ６と比較して、サイズが小さい。つまり、電流Ｉ_４及びＩ_５の各々は、電流Ｉ_１からＩ_３の各々と比較して、小さい。各トランジスタのサイズは、例えば、フィンガー数を変えることで調整できる。

　トランジスタＴｒ７及びＴｒ８のサイズ、即ち、電流Ｉ_４の大きさは、第１温度範囲１１１での、電流Ｉ_ＳＵＭ１の波形とモデル波形との差分（誤差）の大きさに応じて、予め定められる。

　トランジスタＴｒ９及びＴｒ１０のサイズ、即ち、電流Ｉ_５の大きさは、第２温度範囲１１２での、電流Ｉ_ＳＵＭ１の波形とモデル波形との差分（誤差）の大きさに応じて、予め定められる。

　なお、実施の形態では、第１補正回路３１及び第２補正回路３２の各々をエミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）としたが、本開示はこれに限定されない。第１補正回路３１及び第２補正回路３２の各々は、他の増幅回路であっても良いし、増幅回路以外の回路であっても良い。

　以下においては、第１補正回路３１が、第１温度範囲１１１において、電流Ｉ_ＳＵＭ１を補正する場合について、説明する。第２補正回路３２が、第２温度範囲１１２において、電流Ｉ_ＳＵＭ１を補正する場合は、第１補正回路３１が第１温度範囲１１１において電流Ｉ_ＳＵＭ１を補正する場合と同様であるので、図示及び説明を省略する。

　図９は、実施の形態の温度補償水晶発振器の補償回路及び補正回路の特性を示す図である。波形１０５は、電流Ｉ_４を表す。波形１０８は、電流Ｉ_ＳＵＭ３を表す。先に説明したように、第１補正回路３１は、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路）であるので、電流Ｉ_４の波形１０５は、右肩上がりとなる。

　電流Ｉ_４は、温度Ｔ_１より低い温度範囲（低温）では、実質的にゼロとなる。電流Ｉ_４は、温度Ｔ_２より高い温度範囲では、実質的に一定となる。つまり、閾値電圧Ｖｔｈ_４は、第１温度範囲１１１の中央に、設定されている。

　電流Ｉ_４は、温度Ｔ_１より低い温度範囲（低温）では、実質的にゼロであるので、電流Ｉ_ＳＵＭ１の波形の形状に影響を与えない。つまり、低温では、波形１０８（電流Ｉ_ＳＵＭ３）は、波形１０４（電流Ｉ_ＳＵＭ１）と一致する。

　電流Ｉ_４は、温度Ｔ_１以上且つ温度Ｔ_２以下の第１温度範囲１１１では、実質的に変化するので、電流Ｉ_ＳＵＭ１の波形の形状に影響を与える。つまり、第１温度範囲１１１では、波形１０８（電流Ｉ_ＳＵＭ３）の形状は、波形１０４（電流Ｉ_ＳＵＭ１）の形状と異なる。

　電流Ｉ_４は、温度Ｔ_２以上の温度範囲では、実質的に一定である。つまり、温度Ｔ_２以上の温度範囲では、波形１０８（電流Ｉ_ＳＵＭ３）の形状は、波形１０４（電流Ｉ_ＳＵＭ１）の形状と同じである。但し、波形１０８は、波形１０４を正方向にオフセット量１２１だけオフセットしたものとなる。オフセット量１２１は、電流Ｉ_４と同じである。

　なお、理解の容易のため、電流Ｉ_４は強調して、大きく図示している。電流Ｉ_４の実際の値は、図示した値よりも小さい。

　温度Ｔ_２以上の温度範囲では、波形１０８（電流Ｉ_ＳＵＭ３）は、波形１０４（電流Ｉ_ＳＵＭ１）を正方向にオフセット量１２１だけ、オフセットしたものとなる。本発明者は、調整回路４２で電圧Ｖ_１（電流Ｉ_ＳＵＭ３）にゲインＫを乗じることにより、オフセット量１２１の影響を抑制できることを見出した。

　以下、電圧Ｖ_１（電流Ｉ_ＳＵＭ３）にゲインＫを乗ずることにより、オフセット量１２１の影響を抑制できる原理を説明する。

　図１０から図１３は、実施の形態の温度補償水晶発振器の補正原理を簡略化して説明する図である。図１０において、モデル波形１３１は、水晶振動素子１１の周波数温度特性を簡略化した波形の一例である。補償波形１３２は、補償回路の波形の一例である。図１０において、ｘ_０は、温度Ｔ_１に対応し、ｘ_２は、温度Ｔ_２に対応する。

　モデル波形１３１の関数を、次の式（３）で表す。
　　ｙ＝ｆ（ｘ）　［ｘ_０≦ｘ≦ｘ_２］　・・・（３）
　補償波形１３２の関数を、簡略化のため１次関数として、次の式（４）で表す。
　　ｙ＝ｇ（ｘ）＝ｘ　［ｘ_０≦ｘ≦ｘ_２］　・・・（４）
　モデル波形１３１と補償波形１３２との差分をΔｙとする。

　ｙ_０＝ｇ（ｘ_０）＝ｘ_０であり、ｙ_１＝ｇ（ｘ_１）＝ｘ_１であり、ｙ_２＝ｇ（ｘ_２）＝ｘ_２である。

　図１１において、差分波形１３３は、モデル波形１３１と補償波形１３２との差分Δｙである。Δｙは、ｘ_０において、０であり、ｘ_１の近傍（ｘ_１よりも若干正方向）において、極大であり、ｘ_２において、０である。

　図１１において、補正波形１３４は、補正回路の波形の一例である。補正波形１３４の関数を、次の式（５）で表す。
　　ｙ＝Δｇ（ｘ）　［ｘ_０≦ｘ≦ｘ_２］　・・・（５）
　ここで、Δｇ（ｘ）を、次の式（６）及び式（７）で、簡略化する。
　　ｙ＝Δｇ（ｘ）＝ｘ　［ｘ_０≦ｘ＜ｘ_１］　・・・（６）
　　ｙ＝Δｇ（ｘ）＝ｘ_１　［ｘ_１≦ｘ≦ｘ_２］　・・・（７）

　図１２において、合成波形１３５は、補償波形１３２に補正波形１３４を加えた合成波形の一例である。
　合成波形１３５の関数は、次の式（８）で表される。
　　ｙ＝ｇ（ｘ）＋Δｇ（ｘ）　［ｘ_０≦ｘ≦ｘ_２］　・・・（８）

　ｙ＝ｇ（ｘ）＋Δｇ（ｘ）は、次の式（９）及び式（１０）で表される。
　　ｙ＝ｇ（ｘ）＋Δｇ（ｘ）＝２ｘ　［ｘ_０≦ｘ＜ｘ_１］　・・・（９）
　　ｙ＝ｇ（ｘ）＋Δｇ（ｘ）＝ｘ＋ｘ_１　［ｘ_１≦ｘ≦ｘ_２］　・・・（１０）

　ここで、合成波形１３５とモデル波形１３１とのｘ_２における偏差をなくすため、合成波形１３５に、ゲインＫを乗じて、制御信号Ｒｅｆを得る。つまり、制御信号Ｒｅｆは、次の式（１１）で表される。
　　Ｒｅｆ＝Ｋ（ｇ（ｘ）＋Δｇ（ｘ））　・・・（１１）

　ここで、任意の座標ｘ_３（ｘ_３≧ｘ_２）において、ｆ（ｘ_３）＝Ｋ（ｇ（ｘ_３）＋Δｇ（ｘ_３））となるように、ゲインＫが予め定められる。つまり、ゲインＫは、次の式（１２）で予め定められる。
　　Ｋ＝ｆ（ｘ_３）／（ｇ（ｘ_３）＋Δｇ（ｘ_３））　・・・（１２）

　例えば、ｆ（ｘ_３）＝ｘ_３である。また、ｇ（ｘ_３）＋Δｇ（ｘ_３）＝ｘ_３＋ｘ_１である。従って、ゲインＫは、次の式（１３）の値となる。
　　Ｋ＝ｘ_３／（ｘ_３＋ｘ_１）　・・・（１３）

　例えば、ｆ（ｘ１）＝２ｘ_１・Ｋ＝２ｘ_３ｘ_１／（ｘ_３＋ｘ_１）である。

　図１３において、制御波形１３６は、制御信号Ｒｅｆの波形の原理を説明する波形の一例である。つまり、制御波形１３６は、合成波形１３５にゲインＫを乗じた後の制御信号Ｒｅｆの波形生成の原理を説明する波形の一例である。つまり、補償波形１３２に補正波形１３４を加えた合成波形１３５にゲインＫを乗じた制御波形１３６が得られる。図１３に示されるように、制御波形１３６とモデル波形１３１との差分は、補償波形１３２とモデル波形１３１との差分より、小さくなることが分かる。すなわち、制御波形１３６の形状が、補償波形１３２の形状よりも、モデル波形１３１に近似していることが分かる。

　以上簡略化して説明した温度補償に用いる制御信号の生成原理を適応すれば、第１補正回路３１が、電流Ｉ_４（図１１の補正波形１３４で原理を説明）を出力し、調整回路４２が、電流Ｉ_ＳＵＭ３の電流－電圧変換後の値にゲインＫを乗じる。これにより、温度補償回路４は、図１３に示すように、第１温度範囲１１１において、制御電圧Ｖ_２の原理を簡略化して説明した波形の一例である制御波形１３６と水晶振動素子１１における周波数温度特性を簡略化して説明した波形の一例であるモデル波形１３１との間の差分（誤差）を好適に低減し、水晶振動素子１１の共振周波数の変化を好適に抑制することができる。また、第１補正回路３１は、エミッタ結合増幅回路（図４参照）という簡易な回路構成で、電流Ｉ_４を出力することができる。

　なお、上記では、第１補正回路３１が、電流Ｉ_４を出力することにより、第１温度範囲１１１において電流Ｉ_ＳＵＭ１を補正する場合について、説明した。これと同様に、第２補正回路３２が、電流Ｉ_５を出力することにより、第２温度範囲１１２において電流Ｉ_ＳＵＭ１を補正する。電流Ｉ_５は、第２温度範囲１１２において実質的に変化し、その他の温度範囲において実質的に変化しない。つまり、閾値電圧Ｖｔｈ_５は、第２温度範囲１１２の中央に、設定されている。そして、上記と同様に、調整回路４２が、電流Ｉ_ＳＵＭ３の電流－電圧変換後の値にゲインＫを乗じる。これにより、温度補償回路４は、第２温度範囲１１２において、制御電圧Ｖ_２の波形とモデル波形との間の差分（誤差）を好適に抑制し、ＶＣＸＯ２の発振周波数の変化を好適に抑制することができる。また、第２補正回路３２は、エミッタ結合増幅回路（図４参照）という簡易な回路構成で、電流Ｉ_５を出力することができる。

　また、低温補償回路２１、中温補償回路２２、高温補償回路２３、第１補正回路３１及び第２補正回路３２の各々を同じ回路構成（実施の形態では、エミッタ結合増幅回路（ソース結合増幅回路））とすることにより、温度補償回路４を半導体集積回路装置上にアナログ回路の構成で実現することが容易となる。

　なお、上記した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

　１　温度補償水晶発振器
　２　周波数可変型の水晶発振器
　３　温度センサ
　４　温度補償回路
　５　補償回路
　６　補正回路
　７　温度補償信号回路
　１１　水晶振動素子
　１２、４１ｃ、４１ｄ、５１ｂ　抵抗
　１３　インバータ回路
　１４　可変容量回路
　１５　コンデンサ
　２１　低温補償回路
　２２　中温補償回路
　２３　高温補償回路
　３１　第１補正回路
　３２　第２補正回路
　４１　電流－電圧変換回路
　４１ａ　オペアンプ
　４１ｂ、５１ｃ　定電圧源
　４２　調整回路
　５１ａ、Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６、Ｔｒ７、Ｔｒ８、Ｔｒ９、Ｔｒ１０　トランジスタ

Claims (14)

1. 　第１温度で共振周波数が極大となり、前記第１温度より高い第２温度で共振周波数が極小となる周波数温度特性を有する水晶振動素子を含む、周波数可変型の水晶発振器の温度補償を行う回路であって、
   　前記第１温度より低い温度範囲において実質的に変化する電流を、第１補償信号として出力する、低温補償回路と、前記第１温度以上且つ前記第２温度以下において実質的に変化する電流を、第２補償信号として出力する、中温補償回路と、前記第２温度より高い温度範囲において実質的に変化する電流を、第３補償信号として出力する、高温補償回路と、を含み、温度センサの温度信号に基づいて、前記第１温度で極小となり、前記第２温度で極大となる補償信号を生成する、補償回路と、
   　前記第１温度以上、且つ、前記第１温度と基準温度との間の第３温度以下の第１温度範囲において前記第１補償信号を補正する第１補正信号を出力する第１補正回路、及び、前記基準温度と前記第２温度との間の第４温度以上、且つ、前記第２温度以下の第２温度範囲において前記第３補償信号を補正する第２補正信号を出力する第２補正回路のみから成る、補正回路と、
   　前記第１補正信号及び前記第２補正信号により補正された後の前記補償信号である補正後補償信号に基づいて、前記周波数可変型の水晶発振器に制御信号を印加する、温度補償信号回路と、
   　を備え、
   　前記基準温度は、
   　前記周波数可変型の水晶発振器の発振周波数の基準となる温度であり、
   　前記第１補正回路は、
   　ベースに第１閾値電圧が入力され、コレクタが電源電位に電気的に接続された第１トランジスタと、
   　ベースに前記温度信号が入力され、エミッタが前記第１トランジスタのエミッタに電気的に接続され、コレクタから前記第１補正信号を出力する第２トランジスタと、
   　前記第１トランジスタのエミッタ電流と前記第２トランジスタのエミッタ電流との和を一定にする定電流回路と、
   　を含み、
   　前記第２補正回路は、
   　ベースに第２閾値電圧が入力され、コレクタが電源電位に電気的に接続された第３トランジスタと、
   　ベースに前記温度信号が入力され、エミッタが前記第３トランジスタのエミッタに電気的に接続され、コレクタから前記第２補正信号を出力する第４トランジスタと、
   　前記第３トランジスタのエミッタ電流と前記第４トランジスタのエミッタ電流との和を一定にする定電流回路と、
   　を含む、
   　温度補償回路。
2. 　請求項１に記載の温度補償回路であって、
   　前記第１補正回路は、
   　前記第１温度範囲で実質的に変化し、前記第１温度範囲の範囲外で実質的に変化しない電流を、前記第１補正信号として出力する、
   　温度補償回路。
3. 　請求項２に記載の温度補償回路であって、
   　前記第１補正回路は、
   　増幅回路である、
   　温度補償回路。
4. 　請求項３に記載の温度補償回路であって、
   　前記第１補正回路は、
   　エミッタ結合増幅回路である、
   　温度補償回路。
5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の温度補償回路であって、
   　前記第２補正回路は、
   　前記第２温度範囲で実質的に変化し、前記第２温度範囲の範囲外で実質的に変化しない電流を、前記第２補正信号として出力する、
   　温度補償回路。
6. 　請求項５に記載の温度補償回路であって、
   　前記第２補正回路は、
   　増幅回路である、
   　温度補償回路。
7. 　請求項６に記載の温度補償回路であって、
   　前記第２補正回路は、
   　エミッタ結合増幅回路である、
   　温度補償回路。
8. 　請求項１から７のいずれか１項に記載の温度補償回路であって、
   　前記低温補償回路、前記中温補償回路及び前記高温補償回路の各々は、
   　ベースに各々の閾値電圧が入力され、コレクタが電源電位に電気的に接続された第５トランジスタと、
   　ベースに前記温度信号が入力され、エミッタが前記第５トランジスタのエミッタに電気的に接続され、コレクタから補償信号を出力する第６トランジスタと、
   　前記第５トランジスタのエミッタ電流と前記第６トランジスタのエミッタ電流との和を一定にする定電流回路と、
   　を含む、
   　温度補償回路。
9. 　請求項８に記載の温度補償回路であって、
   　前記低温補償回路、前記中温補償回路及び前記高温補償回路の各々は、増幅回路である、
   　温度補償回路。
10. 　請求項９に記載の温度補償回路であって、
    　前記低温補償回路、前記中温補償回路及び前記高温補償回路の各々は、エミッタ結合増幅回路である、
    　温度補償回路。
11. 　請求項１から１０のいずれか１項に記載の温度補償回路であって、
    　前記温度補償信号回路は、
    　少なくとも、予め定められたゲインを、前記補正後補償信号に乗ずることにより、前記制御信号を出力する、調整回路を含む、
    　温度補償回路。
12. 　第１温度で共振周波数が極大となり、前記第１温度より高い第２温度で共振周波数が極小となる周波数温度特性を有するＡＴカットの水晶振動素子を含む周波数可変型の水晶発振器の温度補償を行う回路であって、
    　前記第１温度より低い温度範囲において実質的に変化する電流を、第１補償信号として出力する、低温補償回路と、前記第１温度以上且つ前記第２温度以下において実質的に変化する電流を、第２補償信号として出力する、中温補償回路と、前記第２温度より高い温度範囲において実質的に変化する電流を、第３補償信号として出力する、高温補償回路と、を含み、温度センサの温度信号に基づいて、前記第１温度で極小となり、前記第２温度で極大となる補償信号を生成する、補償回路と、
    　前記第１温度以上、且つ、前記第１温度と基準温度との間の第３温度以下の第１温度範囲において前記第１補償信号を補正する第１補正信号を出力する第１補正回路、及び、前記基準温度と前記第２温度との間の第４温度以上、且つ、前記第２温度以下の第２温度範囲において前記第３補償信号を補正する第２補正信号を出力する第２補正回路のみから成る、補正回路と、
    　前記第１補正信号及び前記第２補正信号により補正された後の前記補償信号である補正後補償信号に基づいて、前記周波数可変型の水晶発振器に制御信号を印加する、温度補償信号回路と、
    　を備え、
    　前記基準温度は、
    　前記周波数可変型の水晶発振器の発振周波数の基準となる温度であり、
    　前記第１補正回路は、
    　ベースに第１閾値電圧が入力され、コレクタが電源電位に電気的に接続された第１トランジスタと、
    　ベースに前記温度信号が入力され、エミッタが前記第１トランジスタのエミッタに電気的に接続され、コレクタから前記第１補正信号を出力する第２トランジスタと、
    　前記第１トランジスタのエミッタ電流と前記第２トランジスタのエミッタ電流との和を一定にする定電流回路と、
    　を含み、
    　前記第２補正回路は、
    　ベースに第２閾値電圧が入力され、コレクタが電源電位に電気的に接続された第３トランジスタと、
    　ベースに前記温度信号が入力され、エミッタが前記第３トランジスタのエミッタに電気的に接続され、コレクタから前記第２補正信号を出力する第４トランジスタと、
    　前記第３トランジスタのエミッタ電流と前記第４トランジスタのエミッタ電流との和を一定にする定電流回路と、
    　を含む、
    　温度補償回路。
13. 　第１温度で共振周波数が極大となり、前記第１温度より高い第２温度で共振周波数が極小となる周波数温度特性を有する水晶振動素子を含む、周波数可変型の水晶発振器と、
    　温度信号を出力する温度センサと、
    　前記第１温度より低い温度範囲において実質的に変化する電流を、第１補償信号として出力する、低温補償回路と、前記第１温度以上且つ前記第２温度以下において実質的に変化する電流を、第２補償信号として出力する、中温補償回路と、前記第２温度より高い温度範囲において実質的に変化する電流を、第３補償信号として出力する、高温補償回路と、を含み、前記温度信号に基づいて、前記第１温度で極小となり、前記第２温度で極大となる補償信号を生成する、補償回路と、
    　前記第１温度以上、且つ、前記第１温度と基準温度との間の第３温度以下の第１温度範囲において前記第１補償信号を補正する第１補正信号を出力する第１補正回路、及び、前記基準温度と前記第２温度との間の第４温度以上、且つ、前記第２温度以下の第２温度範囲において前記第３補償信号を補正する第２補正信号を出力する第２補正回路のみから成る、補正回路と、
    　前記第１補正信号及び前記第２補正信号により補正された後の前記補償信号である補正後補償信号に基づいて、前記周波数可変型の水晶発振器に制御信号を印加する、温度補償信号回路と、
    　を備え、
    　前記基準温度は、
    　前記周波数可変型の水晶発振器の発振周波数の基準となる温度であり、
    　前記第１補正回路は、
    　ベースに第１閾値電圧が入力され、コレクタが電源電位に電気的に接続された第１トランジスタと、
    　ベースに前記温度信号が入力され、エミッタが前記第１トランジスタのエミッタに電気的に接続され、コレクタから前記第１補正信号を出力する第２トランジスタと、
    　前記第１トランジスタのエミッタ電流と前記第２トランジスタのエミッタ電流との和を一定にする定電流回路と、
    　を含み、
    　前記第２補正回路は、
    　ベースに第２閾値電圧が入力され、コレクタが電源電位に電気的に接続された第３トランジスタと、
    　ベースに前記温度信号が入力され、エミッタが前記第３トランジスタのエミッタに電気的に接続され、コレクタから前記第２補正信号を出力する第４トランジスタと、
    　前記第３トランジスタのエミッタ電流と前記第４トランジスタのエミッタ電流との和を一定にする定電流回路と、
    　を含む、
    　温度補償水晶発振器。
14. 　第１温度で共振周波数が極大となり、前記第１温度より高い第２温度で共振周波数が極小となる周波数温度特性を有するＡＴカットの水晶振動素子を含む、周波数可変型の水晶発振器と、
    　温度信号を出力する温度センサと、
    　前記第１温度より低い温度範囲において実質的に変化する電流を、第１補償信号として出力する、低温補償回路と、前記第１温度以上且つ前記第２温度以下において実質的に変化する電流を、第２補償信号として出力する、中温補償回路と、前記第２温度より高い温度範囲において実質的に変化する電流を、第３補償信号として出力する、高温補償回路と、を含み、前記温度信号に基づいて、前記第１温度で極小となり、前記第２温度で極大となる補償信号を出力する、補償回路と、
    　前記第１温度以上、且つ、前記第１温度と基準温度との間の第３温度以下の第１温度範囲において前記第１補償信号を補正する第１補正信号を出力する第１補正回路、及び、前記基準温度と前記第２温度との間の第４温度以上、且つ、前記第２温度以下の第２温度範囲において前記第３補償信号を補正する第２補正信号を出力する第２補正回路のみから成る、補正回路と、
    　前記第１補正信号及び前記第２補正信号により補正された後の前記補償信号である補正後補償信号に基づいて、前記周波数可変型の水晶発振器に制御信号を印加する、温度補償信号回路と、
    　を備え、
    　前記基準温度は、
    　前記周波数可変型の水晶発振器の発振周波数の基準となる温度であり、
    　前記第１補正回路は、
    　ベースに第１閾値電圧が入力され、コレクタが電源電位に電気的に接続された第１トランジスタと、
    　ベースに前記温度信号が入力され、エミッタが前記第１トランジスタのエミッタに電気的に接続され、コレクタから前記第１補正信号を出力する第２トランジスタと、
    　前記第１トランジスタのエミッタ電流と前記第２トランジスタのエミッタ電流との和を一定にする定電流回路と、
    　を含み、
    　前記第２補正回路は、
    　ベースに第２閾値電圧が入力され、コレクタが電源電位に電気的に接続された第３トランジスタと、
    　ベースに前記温度信号が入力され、エミッタが前記第３トランジスタのエミッタに電気的に接続され、コレクタから前記第２補正信号を出力する第４トランジスタと、
    　前記第３トランジスタのエミッタ電流と前記第４トランジスタのエミッタ電流との和を一定にする定電流回路と、
    　を含む、
    　温度補償水晶発振器。

Images