(57)【要約】      （修正有）【課題】外気温度の変動に対して従来よりも高精度に振動素子の温度制御を行うことが可能な発振器を提供すること。【解決手段】発振器１は、振動素子２と、振動素子を発振させる発振回路２３０と、第１の温度センサー１２０と、第１の温度センサーよりも振動素子から離れた位置に設けられた第２の温度センサー２４０と、振動素子の温度を調整する温度調整素子１１０と、振動素子の温度設定値と、第１の温度センサーが検出した第１の温度検出値と、第２の温度センサーが検出した第２の温度検出値に対して非線形の温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路２１０と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第１の温度センサーと、
前記第１の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第２の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第１の温度センサーが検出した第１の温度検出値と、第２の温度センサーが検出した第２の温度検出値に対して非線形の温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備えた、発振器。
【請求項２】
前記温度制御回路は、
前記温度設定値と前記温度制御補正値とを加算した値と、前記第１の温度検出値とを比較して、前記温度制御信号を生成する、請求項１に記載の発振器。
【請求項３】
前記温度制御回路は、
前記第１の温度検出値と前記温度制御補正値とを加算した値と、前記温度設定値とを比較して、前記温度制御信号を生成する、請求項１に記載の発振器。
【請求項４】
前記温度制御補正値は、
前記第２の温度検出値の第１の範囲において前記第２の温度検出値に対して非線形であり、前記第１の範囲の下限以下、及び前記第１の範囲の上限以上の少なくとも一方において、前記第２の温度検出値によらず固定値である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項５】
前記第２の温度検出値に基づいて前記発振回路の周波数を温度補償する温度補償回路を備えた、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項６】
第１の回路装置及び第２の回路装置を含み、
前記発振回路及び前記温度制御回路は前記第１の回路装置に設けられており、
前記第１の温度センサー及び前記温度調整素子は前記第２の回路装置に設けられている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項７】
前記振動素子は、前記第２の回路装置に接合されている、請求項６に記載の発振器。
【請求項８】
前記振動素子、前記第１の回路装置及び前記第２の回路装置を収容する容器を含み、
前記第２の温度センサーは、前記第１の回路装置に設けられている、請求項６又は７に記載の発振器。
【請求項９】
前記振動素子、前記第１の回路装置及び前記第２の回路装置を収容する容器を含み、
前記第２の温度センサーは、前記容器の外部に設けられている、請求項６又は７に記載の発振器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発振器と、
前記発振器からの出力信号に基づいて動作する処理回路と、を備えた、電子機器。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発振器と、
前記発振器からの出力信号に基づいて動作する処理回路と、を備えた、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振器、電子機器及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、設定温度と実測温度との温度差に所定の帰還係数を掛けた帰還量を、水晶振動子の目標温度に加算して新たな設定温度とすることにより、外気温に基づいて実測温度が変化しても、水晶振動子の温度を傾きゼロの特性にすることができる恒温槽型水晶発振装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２０８６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の恒温槽型水晶発振装置は、実測温度が外気温に対して１次式の関係となることが想定された上で水晶振動子の温度を傾きゼロの特性にするための温度制御を行っているが、装置内部の配線抵抗などの複合的な要因により、実測温度は外気温に対してより複雑に変動する場合があり、特許文献１に記載の温度制御では必ずしも十分ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る発振器の一態様は、
振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第１の温度センサーと、
前記第１の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第２の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第１の温度センサーが検出した第１の温度検出値と、第２の温度センサーが検出した第２の温度検出値に対して非線形の温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備えている。
【０００６】
前記発振器の一態様において、
前記温度制御回路は、
前記温度設定値と前記温度制御補正値とを加算した値と、前記第１の温度検出値とを比較して、前記温度制御信号を生成してもよい。
【０００７】
前記発振器の一態様において、
前記温度制御回路は、
前記第１の温度検出値と前記温度制御補正値とを加算した値と、前記温度設定値とを比較して、前記温度制御信号を生成してもよい。
【０００８】
前記発振器の一態様において、
前記温度制御補正値は、
前記第２の温度検出値の第１の範囲において前記第２の温度検出値に対して非線形であ
り、前記第１の範囲の下限以下、及び前記第１の範囲の上限以上の少なくとも一方において、前記第２の温度検出値によらず固定値であってもよい。
【０００９】
前記発振器の一態様は、
前記第２の温度検出値に基づいて前記発振回路の周波数を温度補償する温度補償回路を備えていてもよい。
【００１０】
前記発振器の一態様は、
第１の回路装置及び第２の回路装置を含み、
前記発振回路及び前記温度制御回路は前記第１の回路装置に設けられており、
前記第１の温度センサー及び前記温度調整素子は前記第２の回路装置に設けられていてもよい。
【００１１】
前記発振器の一態様において、
前記振動素子は、前記第２の回路装置に接合されていてもよい。
【００１２】
前記発振器の一態様は、
前記振動素子、前記第１の回路装置及び前記第２の回路装置を収容する容器を含み、
前記第２の温度センサーは、前記第１の回路装置に設けられていてもよい。
【００１３】
前記発振器の一態様は、
前記振動素子、前記第１の回路装置及び前記第２の回路装置を収容する容器を含み、
前記第２の温度センサーは、前記容器の外部に設けられていてもよい。
【００１４】
本発明に係る電子機器の一態様は、
前記発振器の一態様と、
前記発振器からの出力信号に基づいて動作する処理回路と、を備えている。
【００１５】
本発明に係る移動体の一態様は、
前記発振器の一態様と、
前記発振器からの出力信号に基づいて動作する処理回路と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る発振器の平面図。
【図２】本実施形態に係る発振器の断面図。
【図３】発振器を構成する容器の平面図。
【図４】発振器を構成する容器の断面図。
【図５】本実施形態の発振器の機能ブロック図。
【図６】第２の回路装置の具体的な構成例を示す図。
【図７】第１実施形態における温度制御回路の機能的な構成の一例を示す図。
【図８】発振器の外気温度と振動素子の温度との関係の一例を示す図。
【図９】第２の温度検出値と温度制御補正値との関係の一例を示す図。
【図１０】第２実施形態における温度制御回路の機能的な構成の一例を示す図。
【図１１】変形例に係る発振器の断面図。
【図１２】本実施形態の電子機器の機能ブロック図。
【図１３】本実施形態の電子機器の外観の一例を示す図。
【図１４】本実施形態の移動体の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説
明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１８】
１．発振器
１−１．第１実施形態
図１及び図２は、本実施形態に係る発振器１の構造の一例を示す図である。図１は発振器１の平面図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ線の断面図である。また、図３及び図４は、発振器１を構成する容器４０の概略構成図である。図３は発振器１を構成する容器４０の平面図であり、図４は図３に示すＢ−Ｂ線の断面図である。なお、図１及び図３において、発振器１と容器４０の内部の構成を説明する便宜上、カバー６４と蓋部材４４を取り外した状態を図示している。また、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。更に、説明の便宜上、Ｙ軸方向から視たときの平面視において、＋Ｙ軸方向の面を上面、−Ｙ軸方向の面を下面として説明する。なお、ベース基板６２の上面に形成された配線パターンや電極パッド、容器４０の外面に形成された接続端子および容器４０の内部に形成された配線パターンや電極パッドは図示を省略してある。
【００１９】
発振器１は、図１及び図２に示すように、振動素子２、発振回路を含む第１の回路装置３及び温度調整素子を含む第２の回路装置４を内部に収納する容器４０と、容器４０の外部でベース基板６２の上面に配置された回路素子１６と、を含む。振動素子２は、例えば、ＳＣカット水晶振動素子であってもよい。ＳＣカット水晶振動素子は、外部応力感度が小さいため、周波数安定性に優れている。
【００２０】
また、発振器１のベース基板６２の上面には、リードフレーム６６を介して容器４０がベース基板６２と遊離して配置され、複数の容量や抵抗等の回路部品２０，２２，２４が配置されている。更に、容器４０や回路素子１６は、カバー６４で覆われ、容器６０の内部に収納されている。なお、容器６０の内部は真空等の減圧雰囲気、又は窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性気体雰囲気に気密封止されている。
【００２１】
振動素子２又は第１の回路装置３に含まれる発振回路等を調整するための回路素子１６や回路部品２０，２２，２４が第２の回路装置４を収納した容器４０の外部に配置されている。そのため、第２の回路装置４に含まれる温度調整素子の熱によって、回路素子１６を構成する樹脂部材や回路素子１６や回路部品２０，２２，２４と容器４０との接続部材である半田や導電性接着剤等からガスを発生することがなくなる。また、例えガスが発生したとしても振動素子２が容器４０に収納されているため、ガスの影響を受けることなく、振動素子２の安定な周波数特性を維持し、高い周波数安定性を有する発振器１を得ることができる。
【００２２】
容器４０の内部には、図３及び図４に示すように、第１の回路装置３、第２の回路装置４および第２の回路装置４の上面に配置された振動素子２が収納されている。なお、容器４０の内部は真空等の減圧雰囲気、又は窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性気体雰囲気に気密封止されている。
【００２３】
容器４０は、パッケージ本体４２と蓋部材４４とで構成されている。パッケージ本体４２は、図４に示すように、第１の基板４６、第２の基板４８、第３の基板５０、第４の基板５２および第５の基板５４を積層して形成されている。第２の基板４８、第３の基板５０、第４の基板５２および第５の基板５４は中央部が除去された環状体であり、第５の基板５４の上面の周縁にシールリングや低融点ガラス等の封止部材５６が形成されている。
【００２４】
第２の基板４８と第３の基板５０とにより、第１の回路装置３を収容する凹部が形成さ
れ、第４の基板５２と第５の基板５４とにより、第２の回路装置４と振動素子２を収容する凹部が形成されている。
【００２５】
第１の基板４６の上面の所定の位置には接合部材３６により第１の回路装置３が接合され、第１の回路装置３はボンディングワイヤー３０により第２の基板４８の上面に配置された不図示の電極パッドと電気的に接続されている。
【００２６】
第３の基板５０の上面の所定の位置には接合部材３４により第２の回路装置４が接合され、第２の回路装置４の上面である能動面１５に形成された電極パッド２６はボンディングワイヤー３０により第４の基板５２の上面に配置された不図示の電極パッドと電気的に接続されている。
【００２７】
したがって、第１の回路装置３と第２の回路装置４とは容器４０の内部で離間して配置されているため、振動素子２を加熱する第２の回路装置４の熱が、第１の回路装置３へ直接伝わり難い。そのため、加熱し過ぎによる、第１の回路装置３に含まれる発振回路の特性劣化を制御することができる。
【００２８】
振動素子２は、第２の回路装置４の能動面１５に配置されている。また、振動素子２は、能動面１５に形成された電極パッド２６と、振動素子２の下面に形成された不図示の電極パッドと、を金属性バンプや導電性接着剤等の接合部材３２を介して第２の回路装置４に接合されている。これにより、振動素子２は、第２の回路装置４によって支持されている。なお、振動素子２の上下面に形成された不図示の励振電極と、振動素子２の下面に形成された不図示の電極パッドとはそれぞれ電気的に接続されている。なお、振動素子２と第２の回路装置４とは、第２の回路装置４で発生した熱が振動素子２に伝わるように接続されていれば良い。そのため、例えば、振動素子２と第２の回路装置４とが非導電性の接合部材で接続され、振動素子２と第２の回路装置４又はパッケージ本体４２とがボンディングワイヤー等の導電性部材を用いて電気的に接続されていても良い。
【００２９】
したがって、振動素子２が第２の回路装置４上に配置されているため、第２の回路装置４の熱を損失することなく振動素子２へ伝えることができ、低消費で振動素子２の温度制御をより安定化させることができる。
【００３０】
なお、図１では、振動素子２は、Ｙ軸方向から視たときの平面視において矩形状であるが、振動素子２の形状は矩形状に限定されず、例えば円形状であっても良い。また、振動素子２は、ＳＣカット水晶振動素子に限定されず、ＡＴカット水晶振動素子でも良いし、音叉型水晶振動素子、弾性表面波共振片その他の圧電振動素子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）共振素子でも構わない。なお、振動素子２としてＡＴカット水晶振動素子を用いた場合には、Ｂモード抑圧回路が不要となるため、発振器１の小型化が図れる。
【００３１】
図５は、本実施形態の発振器１の機能ブロック図である。図５に示すように、本実施形態の発振器１は、振動素子２と、第１の回路装置３と、第１の回路装置３とは異なる第２の回路装置４とを含む。
【００３２】
第２の回路装置４は、温度調整素子１１０と、第１の温度センサーである温度センサー１２０とを含む。
【００３３】
温度調整素子１１０は、振動素子２の温度を調整する素子であり、本実施形態では発熱素子である。温度調整素子１１０が発生させる熱は、第１の回路装置３から供給される温度制御信号ＶＨＣに応じて制御される。前述の通り、振動素子２は第２の回路装置４に接
合されているため、温度調整素子１１０が発生させる熱が振動素子２に伝わり、振動素子２の温度が所望の一定温度に近づくように調整される。
【００３４】
温度センサー１２０は、温度を検出し、検出した温度に応じた電圧レベルを有する第１の温度検出信号ＶＴ１を出力する。前述の通り、振動素子２は第２の回路装置４に接合されており、温度センサー１２０は、振動素子２の近傍に位置するため、振動素子２の周囲の温度を検出することになる。また、温度センサー１２０は、温度調整素子１１０の近傍に位置するため、温度調整素子１１０の温度を検出するともいえる。温度センサー１２０から出力される第１の温度検出信号ＶＴ１は、第１の回路装置３に供給される。
【００３５】
図６は、第２の回路装置４の具体的な構成例を示す図である。図６の例では、温度調整素子１１０は、電源とグラウンドとの間に抵抗１１１とＭＯＳトランジスター１１２とが直列に接続されて構成されており、ＭＯＳトランジスター１１２のゲートには、温度制御信号ＶＨＣが入力される。この温度制御信号ＶＨＣにより、抵抗１１１を流れる電流が制御され、これにより抵抗１１１の発熱量が制御される。
【００３６】
また、温度センサー１２０は、電源とグラウンドとの間に１又は複数のダイオード１２１が順方向に直列に接続されて構成されている。この温度センサー１２０には、定電流源１３０により一定の電流が供給され、これにより、ダイオード１２１に一定の順方向電流が流れる。ダイオード１２１に一定の順方向電流が流れると、ダイオード１２１の両端の電圧は温度変化に対してほぼ線形に変化するため、例えば、ダイオード１２１のアノードの電圧は温度に対して線形な電圧となる。したがって、ダイオード１２１のアノードに発生する信号を第１の温度検出信号ＶＴ１として利用することができる。
【００３７】
図５に戻り、第１の回路装置３は、温度制御回路２１０、温度補償回路２２０、Ｄ／Ａ変換回路２２２、発振回路２３０、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路２３１、分周回路２３２、出力バッファー２３３、第２の温度センサーである温度センサー２４０、レベルシフター２４１、セレクター２４２、Ａ／Ｄ変換回路２４３、ローパスフィルター２４４、インターフェース回路２５０、記憶部２６０及びレギュレーター２７０を含む。
【００３８】
温度制御回路２１０は、振動素子２の温度設定値ＤＴＳと、温度センサー１２０が検出した第１の温度検出値と、温度センサー２４０が検出した第２の温度検出値ＤＴ２に対して非線形の温度制御補正値ＤＴＣと、に基づいて、温度調整素子１１０を制御する温度制御信号ＶＨＣを生成する。本実施形態では、温度設定値ＤＴＳは、振動素子２の目標温度の設定値であり、記憶部２６０のＲＯＭ（Read Only Memory）２６１に記憶されている。そして、発振器１の電源が投入されると、温度設定値ＤＴＳは、ＲＯＭ２６１からレジスター群２６２に含まれる所定のレジスターに転送されて保持され、当該レジスターに保持された温度設定値ＤＴＳが温度制御補正値生成部２１１に供給される。
【００３９】
また、本実施形態では、第１の温度検出値は、温度センサー１２０から出力される第１の温度検出信号ＶＴ１の電圧値である。また、第２の温度検出値ＤＴ２は、セレクター２４２、Ａ／Ｄ変換回路２４３及びローパスフィルター２４４によって、温度センサー２４０の出力信号に基づいて生成される。また、図５では不図示の温度制御補正値ＤＴＣは、温度制御回路２１０によって、第２の温度検出値ＤＴ２に基づいて生成される。なお、温度制御回路２１０の具体的な構成例については後述する。
【００４０】
温度補償回路２２０は、第２の温度検出値ＤＴ２に基づいて発振回路２３０の周波数を温度補償する。本実施形態では、温度補償回路２２０は、第２の温度検出値ＤＴ２に基づいて、発振回路２３０の周波数が周波数制御値ＤＶＣに応じた所望の周波数になるように温度補償するためのデジタル信号である温度補償値を生成する。例えば、発振器１の製造
時の検査工程において、温度補償回路２２０が、振動素子２の周波数温度特性に対して概ね逆の特性となる温度補償値を生成するための温度補償データが生成され、記憶部２６０のＲＯＭ２６１に記憶される。そして、発振器１に電源が投入されると、当該温度補償データは、ＲＯＭ２６１からレジスター群２６２に含まれる所定のレジスターに転送されて保持され、温度補償回路２２０は、当該レジスターに保持された温度補償データ、第２の温度検出値ＤＴ２及び周波数制御値ＤＶＣに基づいて、温度補償値を生成する。
【００４１】
Ｄ／Ａ変換回路２２２は、温度補償回路２２０が生成した温度補償値をアナログ信号である温度補償電圧に変換し、発振回路２３０に供給する。
【００４２】
発振回路２３０は、振動素子２の両端と電気的に接続されており、振動素子２の出力信号を増幅して振動素子２にフィードバックすることにより、振動素子２を発振させる回路である。例えば、発振回路２３０は、増幅素子としてインバーターを用いた発振回路であってもよいし、増幅素子としてバイポーラトランジスターを用いた発振回路であってもよい。本実施形態では、発振回路２３０は、Ｄ／Ａ変換回路２２２から供給される温度補償電圧に応じた周波数で振動素子２を発振させる。具体的には、発振回路２３０は、振動素子２の負荷容量となる不図示の可変容量素子を有し、当該可変容量素子に温度補償電圧が印加されて当該温度補償電圧に応じた負荷容量値となることにより、発振回路２３０から出力される発振信号の周波数が温度補償される。
【００４３】
ＰＬＬ回路２３１は、発振回路２３０から出力される発振信号の周波数を逓倍する。
【００４４】
分周回路２３２は、ＰＬＬ回路２３１から出力される発振信号を分周する。
【００４５】
出力バッファー２３３は、分周回路２３２から出力される発振信号をバッファリングし、発振信号ＣＫＯとして第１の回路装置３の外部に出力する。この発振信号ＣＫＯは、発振器１の出力信号となる。
【００４６】
温度センサー２４０は、温度を検出し、検出した温度に応じた電圧レベルを有する第２の温度検出信号ＶＴ２を出力する。前述の通り、第１の回路装置３は第１の基板４６の上面に接合されており、温度センサー２４０は、温度センサー１２０よりも振動素子２や温度調整素子１１０から離れた位置に設けられている。そのため、温度センサー１２０は、振動素子２や温度調整素子１１０から離れた位置における容器４０の内部温度を検出することになる。また、外気の熱はリードフレーム６６を介して容器４０に伝わる。したがって、温度は発振器１の外気温度が所定の範囲で変化した場合、温度調整素子１１０の近傍に設けられている温度センサー１２０が検出する温度はほとんど変化しないのに対して、温度センサー２４０が検出する温度は所定の範囲で変化する。
【００４７】
レベルシフター２４１は、発振器１の外部から供給される周波数制御信号ＶＣを所望の電圧レベルに変換する。
【００４８】
セレクター２４２は、レベルシフター２４１から出力される周波数制御信号ＶＣと、温度センサー２４０から出力される第２の温度検出信号ＶＴ２のいずれか一方を選択して出力する。本実施形態では、セレクター２４２は、周波数制御信号ＶＣと第２の温度検出信号ＶＴ２とを時分割に選択して出力する。ただし、例えば、発振器１の製造時の検査工程において、発振器１の仕様に応じて、周波数制御信号ＶＣと第２の温度検出信号ＶＴ２のいずれか一方を選択するための選択値が記憶部２６０のＲＯＭ２６１に記憶され、発振器１に電源が投入されると、当該選択値がＲＯＭ２６１からレジスター群２６２に含まれる所定のレジスターに転送されて保持され、当該レジスターに保持された選択値がセレクター２４２に供給されてもよい。
【００４９】
Ａ／Ｄ変換回路２４３は、セレクター２４２から時分割に出力されるアナログ信号である周波数制御信号ＶＣ及び第２の温度検出信号ＶＴ２を、それぞれデジタル信号である周波数制御値ＤＶＣ及び第２の温度検出値ＤＴ２に変換する。
【００５０】
ローパスフィルター２４４は、Ａ／Ｄ変換回路２４３から時分割に出力される周波数制御値ＤＶＣ及び第２の温度検出値ＤＴ２に対してローパス処理を行い、高周波ノイズ信号の強度を低減させるデジタルフィルターである。
【００５１】
インターフェース回路２５０は、発振器１と接続される不図示の外部装置との間でデータ通信を行うための回路である。インターフェース回路２５０は、例えば、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バスに対応したインターフェース回路であってもよいし、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）バスに対応したインターフェース回路であってもよい。
【００５２】
記憶部２６０は、不揮発性メモリーであるＲＯＭ２６１と、揮発性メモリーであるレジスター群２６２とを有する。発振器１の製造時の検査工程において、外部装置は、インターフェース回路２５０を介して、発振器１が有する各回路の動作を制御するための各種のデータをレジスター群２６２に含まれる各種のレジスターに書き込んで各回路を調整する。そして、外部装置は、インターフェース回路２５０を介して、決定した各種の最適なデータをＲＯＭ２６１に記憶させる。発振器１に電源が投入されると、ＲＯＭ２６１に記憶されている各種のデータは、レジスター群２６２に含まれる各種のレジスターに転送されて保持され、当該各種のレジスターに保持された各種のデータが各回路に供給される。
【００５３】
レギュレーター２７０は、第１の回路装置３の外部から供給される電源電圧に基づいて、第１の回路装置３が有する各回路の電源電圧や基準電圧を生成する。
【００５４】
図７は、温度制御回路２１０の機能的な構成の一例を示す図である。図７に示すように、温度制御回路２１０は、温度制御補正値生成部２１１、加算部２１２、Ｄ／Ａ変換部２１３、比較部２１４及び利得設定部２１５を含む。
【００５５】
温度制御補正値生成部２１１は、第２の温度検出値ＤＴ２に対して非線形の温度制御補正値ＤＴＣを生成する。
【００５６】
加算部２１２は、記憶部２６０のレジスター群２６２に含まれる所定のレジスターに保持された温度設定値ＤＴＳと、温度制御補正値生成部２１１が生成した温度制御補正値ＤＴＣとを加算する。
【００５７】
Ｄ／Ａ変換部２１３は、加算部２１２による加算結果の値をアナログ信号に変換し、比較部２１４に供給する。
【００５８】
比較部２１４は、Ｄ／Ａ変換部２１３から供給されるアナログ信号の電圧と、温度センサー１２０から出力される第１の温度検出信号ＶＴ１の電圧とを比較し、比較結果の信号を出力する。本実施形態では、比較部２１４は、第１の温度検出信号ＶＴ１の電圧がＤ／Ａ変換部２１３から供給されるアナログ信号の電圧よりも高いときはローレベルの信号を出力する。また、比較部２１４は、第１の温度検出信号ＶＴ１の電圧がＤ／Ａ変換部２１３から供給されるアナログ信号の電圧よりも低いときはハイレベルの信号を出力する。
【００５９】
利得設定部２１５は、比較部２１４の出力信号の電圧を所定倍して温度制御信号ＶＨＣを生成する。この温度制御信号ＶＨＣは、第２の回路装置４の温度調整素子１１０に供給
される。
【００６０】
このように、本実施形態では、温度制御回路２１０は、温度設定値ＤＴＳと温度制御補正値ＤＴＣとを加算した値と、第１の温度検出値とを比較して、温度制御信号ＶＨＣを生成する。そして、温度制御信号ＶＨＣがハイレベルのとき、すなわち、温度センサー１２０によって検出される温度が目標温度よりも低いときは、例えば、図６の抵抗１１１に電流が流れて発熱し、振動素子２の温度が上昇する。一方、温度制御信号ＶＨＣがローレベルのとき、すなわち、温度センサー１２０によって検出される温度が目標温度よりも高いときは、例えば、図６の抵抗１１１に電流が流れず発熱が停止し、振動素子２の温度が低下する。これにより、振動素子２の温度が目標温度に近づくように制御される。
【００６１】
ここで、本実施形態では、前述の通り、温度調整素子１１０と温度センサー１２０がともに第２の回路装置４に設けられている。そのため、温度調整素子１１０に大きな電流が流れることで、第２の回路装置４のグランド電位が場所によって不均一に変動し、温度センサー１２０から出力される第１の温度検出信号ＶＴ１の電圧値や、温度制御信号ＶＨＣの電圧値が変動してしまう。その結果、仮に、第２の温度検出値ＤＴ２にかかわらず温度制御補正値ＤＴＣが常にゼロであるものとした場合、振動素子２の温度は外気温度に対して非線形に変化することになる。
【００６２】
図８は、仮に、第２の温度検出値ＤＴ２にかかわらず温度制御補正値ＤＴＣが常にゼロであるものとした場合の発振器１の外気温度と振動素子２の温度との関係の一例を示す図である。図８に示すように、振動素子２の温度は、外気温度に対して非線形に変化し、外気温度を変数として２次以上の多項式で近似可能である。換言すれば、振動素子２の温度特性と逆の特性を近似した２次以上の多項式を用いて、外気温度により変動する振動素子２の温度を補正することが可能である。
【００６３】
そこで、本実施形態では、温度制御補正値生成部２１１は、次式（１）のように、外気温度に応じて変化する第２の温度検出値ＤＴ２を変数とする２次以上の多項式で表される温度制御補正値ＤＴＣを生成する。式（１）において、ｎは１以上の整数であり、ａｎ〜ａ０は、ｎ次〜０次の項の係数値である。
【００６４】
【数１】
2020137092.tif 000003
【００６５】
例えば、係数値ａｎ〜ａ０は、発振器１の製造時の検査工程において算出され、記憶部２６０のＲＯＭ２６１に記憶される。そして、発振器１に電源が投入されると、係数値ａｎ〜ａ０は、ＲＯＭ２６１からレジスター群２６２に含まれる所定のレジスターに転送されて保持され、当該レジスターに保持された係数値ａｎ〜ａ０が温度制御補正値生成部２１１に供給されてもよい。
【００６６】
ここで、発振器１に電源が投入された後、温度調整素子１１０が発熱して振動素子２の温度が目標温度付近に到達する。振動素子２の温度が目標温度付近に到達した後は、温度センサー２４０が検出する温度は外気温度に対して第１の範囲で線形に変化し、振動素子２の温度は外気温度に応じて非線形に変動する。そのため、振動素子２の温度は、式（１）に示す温度制御補正値ＤＴＣを用いて効果的に補正される。これに対して、発振器１に電源が投入されてから振動素子２の温度が目標温度付近に到達するまでの期間は、外気温度が一定であっても、温度センサー２４０が検出する温度は、上記の第１の範囲に向かって上昇又は低下する。したがって、当該期間において、式（１）に示す温度制御補正値ＤＴＣを用いて振動素子２の温度を補正すると、過剰な補正が行われ、振動素子２の温度が
目標温度付近で安定するまでに要する時間が長くなるおそれがある。
【００６７】
そのため、温度制御補正値ＤＴＣは、第２の温度検出値ＤＴ２の第１の範囲において第２の温度検出値ＤＴ２に対して非線形であり、第２の温度検出値ＤＴ２の第１の範囲の下限以下、及び第１の範囲の上限以上の少なくとも一方において、第２の温度検出値ＤＴ２によらず固定値であることが好ましい。
【００６８】
図９は、図８の例において、第２の温度検出値ＤＴ２と温度制御補正値ＤＴＣとの関係の一例を示す図である。図９の例では、Ｐ１以上Ｐ２以下の範囲が第１の範囲であり、振動素子２の温度が目標温度付近である状態において、第２の温度検出値ＤＴ２は、外気温度がＴｍｉｎのときは概ねＰ１であり、外気温度がＴｍａｘのときは概ねＰ２である。すなわち、振動素子２の温度が目標温度付近である状態において、外気温度がＴｍｉｎ以上Ｔｍａｘ以下の範囲で変化したとき、第２の温度検出値ＤＴ２はＰ１以上Ｐ２以下である第１の範囲で変化する。
【００６９】
第２の温度検出値ＤＴ２の第１の範囲において、温度制御補正値ＤＴＣは、図８に示した外気温度がＴｍｉｎ〜Ｔｍａｘの範囲で変化したときの振動素子２の温度変化の曲線と逆向きの曲線、例えば、第２の温度検出値ＤＴ２の２次以上の多項式で近似された曲線Ｘで変化する。これにより、振動素子２の温度が目標温度付近である状態において、外気温度がＴｍｉｎ〜Ｔｍａｘの範囲で変化したときに、振動素子２の温度が目標温度付近の温度に維持されるように補正される。
【００７０】
一方、第２の温度検出値ＤＴ２の第１の範囲の下限値Ｐ１以下において、温度制御補正値ＤＴＣは、第２の温度検出値ＤＴ２によらず固定値Ｑ１である。また、第２の温度検出値ＤＴ２の第１の範囲の上限値Ｐ２以上において、温度制御補正値ＤＴＣは、第２の温度検出値ＤＴ２によらず固定値Ｑ２である。例えば、第１の範囲の下限値Ｐ１及び上限値Ｐ２において温度制御補正値ＤＴＣが不連続にならないように、Ｑ１は第１の範囲の下限値Ｐ１における温度制御補正値ＤＴＣの値であり、Ｑ２は第１の範囲の上限値Ｐ２における温度制御補正値ＤＴＣの値であってもよい。
【００７１】
このように、温度制御補正値ＤＴＣは、第１の範囲の下限値Ｐ１以下において固定値Ｑ１であり、第１の範囲の上限値Ｐ２以上において固定値Ｑ２であり、図９において一点鎖線で示す曲線、すなわち曲線Ｘが延長された曲線で変化しない。これにより、振動素子２の温度が目標温度付近に達するまでの間に、過剰な補正が行われなくなり、振動素子２の温度が目標温度付近の温度で安定するまでに要する時間を短くすることができる。
【００７２】
なお、図９の例では、温度制御補正値ＤＴＣは、第２の温度検出値ＤＴ２の第１の範囲の下限値Ｐ１以下及び上限値Ｐ２以上の両方において固定値であるが、振動素子２の目標温度と外気温度との関係に応じて、いずれか一方のみにおいて固定値であってもよい。例えば、第１の範囲の上限値Ｐ２がＴｍａｘに近い場合は上限値Ｐ２以上においてのみ温度制御補正値ＤＴＣを固定値Ｑ２としてもよいし、第１の範囲の下限値Ｐ１がＴｍｉｎに近い場合は第１の範囲の下限値Ｐ１以下においてのみ温度制御補正値ＤＴＣを固定値Ｑ１としてもよい。
【００７３】
以上に説明したように、第１実施形態の発振器１では、第１の回路装置３において、温度制御回路２１０は、振動素子２の温度設定値ＤＴＳと、温度センサー１２０が検出した第１の温度検出値である第１の温度検出信号ＶＴ１の電圧値と、温度センサー２４０が検出した第２の温度検出値ＤＴ２に対して非線形の温度制御補正値ＤＴＣと、に基づいて、温度調整素子１１０を制御する温度制御信号ＶＨＣを生成する。具体的には、温度制御回路２１０は、温度設定値ＤＴＳと温度制御補正値ＤＴＣとを加算した値と、第１の温度検
出値とを比較して、温度制御信号ＶＨＣを生成する。すなわち、温度制御補正値ＤＴＣが、外気温度の変化に追従して変化する第２の温度検出値ＤＴ２に対して非線形であるので、振動素子２の温度が外気温度の変化に対して非線形に変化しても、振動素子２の温度を目標温度に近づけることができる。したがって、第１実施形態における回路装置３によれば、外気温度の変動に対して従来よりも高精度に振動素子２の温度制御を行うことができる。また、第１実施形態の発振器１によれば、外気温度の変動に対して従来よりも高い周波数精度の発振信号ＣＫＯを生成することができる。
【００７４】
また、第１実施形態の発振器１では、温度制御補正値ＤＴＣは、第２の温度検出値ＤＴ２の第１の範囲において第２の温度検出値ＤＴ２に対して非線形であり、第２の温度検出値ＤＴ２の第１の範囲の下限以下、及び第１の範囲の上限以上の少なくとも一方において、第２の温度検出値ＤＴ２によらず固定値である。したがって、第１実施形態における回路装置３又は第１実施形態の発振器１によれば、振動素子２の温度が目標温度付近に達するまでの間に、過剰な補正が行われなくなり、振動素子２の温度が目標温度付近の温度で安定するまでに要する時間を短くすることができる。
【００７５】
また、第１実施形態の発振器１では、第１の回路装置３において、温度補償回路２２０は、第２の温度検出値ＤＴ２に基づいて発振回路２３０の周波数を温度補償する。すなわち、第２の温度検出値ＤＴ２は、振動素子２の温度制御と発振信号ＣＫＯの温度補償の両方に用いられる。したがって、第１実施形態における回路装置３又は第１実施形態の発振器１によれば、振動素子２の温度制御及び発振信号ＣＫＯの温度補償に温度センサー２４０を兼用することにより、回路サイズを低減させることができる。
【００７６】
また、第１実施形態の発振器１では、温度センサー１２０と温度調整素子１１０は第２の回路装置４に設けられており、振動素子２は、第２の回路装置４に接合されている。したがって、第１実施形態の発振器１によれば、振動素子２の周囲の温度を検出する温度センサー１２０と振動素子２の温度を調整する温度調整素子１１０が振動素子２に非常に近い位置に設けられているので、高精度に振動素子２の温度制御を行うことができ、また、振動素子２の温度が目標温度付近の温度で安定するまでに要する時間を短くすることができる。また、温度センサー１２０と温度調整素子１１０が一体化されているので、発振器１の小型化にも有利である。
【００７７】
また、第１実施形態の発振器１では、振動素子２、第１の回路装置３及び第２の回路装置４が容器４０に収容されており、温度センサー２４０は第１の回路装置３に設けられている。したがって、第１実施形態の発振器１によれば、温度センサー２４０は外気温度の急激な変化の影響を受けにくく、外気温度の急激な変化により振動素子２の温度制御の精度が低下するおそれが低減される。
【００７８】
１−２．第２実施形態
以下、第２実施形態の発振器１について、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、第１実施形態と同様の説明は省略又は簡略し、主として第１実施形態と異なる内容について説明する。第２実施形態の発振器１でも、第１実施形態の発振器１と同様、第１の回路装置３に含まれる温度制御回路２１０は、振動素子２の温度設定値と、温度センサー１２０が検出した第１の温度検出値と、温度センサー２４０が検出した第２の温度検出値に対して非線形の温度制御補正値と、に基づいて、温度調整素子１１０を制御する温度制御信号ＶＨＣを生成する。ただし、温度制御回路２１０の構成が第１実施形態と異なる。
【００７９】
図１０は、第２実施形態における温度制御回路２１０の機能的な構成の一例を示す図である。図１０に示すように、温度制御回路２１０は、温度制御補正値生成部２８１、Ｄ／
Ａ変換部２８２、加算部２８３、Ｄ／Ａ変換部２８４、比較部２８５及び利得設定部２８６を含む。
【００８０】
温度制御補正値生成部２８１は、第２の温度検出値ＤＴ２に対して非線形の温度制御補正値ＤＴＣを生成する。
【００８１】
Ｄ／Ａ変換部２８２は、温度制御補正値生成部２１１が生成した温度制御補正値ＤＴＣをアナログ信号に変換し、加算部２８３に供給する。
【００８２】
加算部２８３は、Ｄ／Ａ変換部２８２から供給されるアナログ信号の電圧と、温度センサー１２０から出力される第１の温度検出信号ＶＴ１の電圧とを加算し、加算した電圧を比較部２８５に供給する。
【００８３】
Ｄ／Ａ変換部２８４は、記憶部２６０のレジスター群２６２に含まれる所定のレジスターに保持された温度設定値ＤＴＳをアナログ信号に変換し、比較部２８５に供給する。
【００８４】
比較部２８５は、Ｄ／Ａ変換部２８４から供給されるアナログ信号の電圧と、加算部２８３から供給される電圧とを比較し、比較結果の信号を出力する。本実施形態では、比較部２８５は、加算部２８３から供給される電圧がＤ／Ａ変換部２８４から供給されるアナログ信号の電圧よりも高いときはローレベルの信号を出力する。また、比較部２８５は、加算部２８３から供給される電圧がＤ／Ａ変換部２８４から供給されるアナログ信号の電圧よりも低いときはハイレベルの信号を出力する。
【００８５】
利得設定部２８６は、比較部２８５の出力信号の電圧を所定倍して温度制御信号ＶＨＣを生成する。この温度制御信号ＶＨＣは、第２の回路装置４の温度調整素子１１０に供給される。
【００８６】
このように、本実施形態では、温度制御回路２１０は、第１の温度検出値と温度制御補正値とを加算した値と、温度設定値とを比較して、温度制御信号ＶＨＣを生成する。ここで、第１の温度検出値は、温度センサー１２０から出力される第１の温度検出信号ＶＴ１の電圧値である。また、温度制御補正値は、温度制御補正値ＤＴＣがＤ／Ａ変換部２８２によって変換されたアナログ信号の電圧値である。また、温度設定値は、温度設定値ＤＴＳがＤ／Ａ変換部２８４によって変換されたアナログ信号の電圧値である。
【００８７】
そして、温度制御信号ＶＨＣがハイレベルのとき、すなわち、温度センサー１２０によって検出される温度が目標温度よりも低いときは、例えば、図６の抵抗１１１に電流が流れて発熱し、振動素子２の温度が上昇する。一方、温度制御信号ＶＨＣがローレベルのとき、すなわち、温度センサー１２０によって検出される温度が目標温度よりも高いときは、例えば、図６の抵抗１１１に電流が流れず発熱が停止し、振動素子２の温度が低下する。これにより、振動素子２の温度が目標温度に近づくように制御される。
【００８８】
なお、第２実施形態の発振器１のその他の構成は、第１実施形態の発振器１と同様であるため、その説明を省略する。
【００８９】
以上に説明したように、第２実施形態の発振器１では、温度制御補正値ＤＴＣが、外気温度の変化に追従して変化する第２の温度検出値ＤＴ２に対して非線形であるので、振動素子２の温度が外気温度の変化に対して非線形に変化しても、振動素子２の温度を目標温度に近づけることができる。したがって、第２実施形態における回路装置３によれば、外気温度の変動に対して従来よりも高精度に振動素子２の温度制御を行うことができる。また、第２実施形態の発振器１によれば、外気温度の変動に対して従来よりも高い周波数精
度の発振信号ＣＫＯを生成することができる。
【００９０】
その他、第２実施形態における回路装置３及び第２実施形態の発振器１は、第１実施形態における回路装置３及び第１実施形態の発振器１とそれぞれ同様の効果を奏することができる。
【００９１】
１−３．変形例
上記の各実施形態では、振動素子２の温度を目標温度付近に維持するための温度調整素子１１０は、容器４０に収容された第２の回路装置４に含まれているが、容器４０の内部において第２の回路装置４の外部の振動素子２に近い位置に設けられていてもよい。あるいは、温度調整素子１１０は、容器４０の外部に設けられてもよく、例えば容器４０の下面等に設けられたパワートランジスター等の素子であってもよい。
【００９２】
また、上記の各実施形態では、振動素子２の周囲の温度を検出する温度センサー１２０は、容器４０に収容された第２の回路装置４に含まれているが、容器４０の内部において第２の回路装置４の外部の振動素子２に近い位置に設けられていてもよい。
【００９３】
また、上記の各実施形態では、発振器１の外気温度の変化に対して検出する温度が変化する温度センサー２４０は、容器４０に収容された第１の回路装置３に含まれているが、第１の回路装置３の外部であって、温度センサー１２０よりも振動素子２や温度調整素子１１０から離れた位置に設けられていてもよい。例えば、温度センサー２４０は、容器４０の内部において第１の回路装置３の外部に設けられていてもよいし、容器４０の外部に設けられていてもよい。図１１は、温度センサー２４０が第１の回路装置３の外部に設けられた一例を示す図である。図１１は、図１に示すＡ−Ａ線の断面図に対応する図である。図１１の例では、温度センサー２４０は、容器４０の下面のリードフレーム６６の近くに設けられている。外気の熱はリードフレーム６６を介して容器４０に伝わるため、リードフレーム６６の周囲の温度は外気温度の影響を受けやすい。したがって、温度センサー２４０が検出する温度の範囲であるダイナミックレンジがより広くなり、振動素子２の温度制御の精度を向上させることができる。一般的に、温度センサー２４０が温度調整素子１１０から遠く、外気に近いほど、温度センサー２４０のダイナミックレンジが広くなるが、温度センサー２４０が外気に近すぎると、強風や降雪などの外気の瞬間的な影響も捉えて、振動素子２の温度制御の精度が低下するおそれがある。したがって、温度センサー２４０は、外気に対してある程度の熱抵抗を持つ位置に設けられるのが好ましい。
【００９４】
また、上記の各実施形態では、温度制御補正値ＤＴＣが第２の温度検出値ＤＴ２を変数とする２次以上の多項式で表され、発振器１の製造時の検査工程において、当該多項式の係数値が算出されるが、発振器１毎の特性のばらつきが小さい場合は、設計段階で当該係数値を決定してもよい。この場合、検査工程において当該係数値を算出する必要がないので、発振器１のコストを低減させることができる。
【００９５】
また、上記の各実施形態では、温度制御補正値ＤＴＣが第２の温度検出値ＤＴ２を変数とする２次以上の多項式で表されるが、温度制御補正値ＤＴＣは第２の温度検出値ＤＴ２に対して非線形であれば、第２の温度検出値ＤＴ２を変数とする２次以上の多項式で表されなくてもよい。例えば、記憶部２６０のＲＯＭ２６１に、第２の温度検出値ＤＴ２と温度制御補正値ＤＴＣとの対応関係を規定したテーブル情報が記憶され、温度制御補正値生成部２１１が、当該テーブル情報に基づいて、第２の温度検出値ＤＴ２に対して非線形の温度制御補正値ＤＴＣを生成してもよい。
【００９６】
また、上記の各実施形態では、温度制御回路２１０は、温度センサー２４０から出力される第２の温度検出信号ＶＴ２から生成された第２の温度検出値ＤＴ２に基づいて温度制
御補正値ＤＴＣを生成しているが、温度制御補正値ＤＴＣの生成方法はこれに限られない。例えば、発振器１は、図６に示した温度調整素子１１０の抵抗１１１を流れる電流値に基づいて第２の温度検出値ＤＴ２を生成し、温度制御回路２１０が、当該第２の温度検出値ＤＴ２に基づいて温度制御補正値ＤＴＣを生成してもよい。
【００９７】
また、上記の各実施形態では、Ｄ／Ａ変換回路２２２から供給される温度補償電圧に応じて、発振回路２３０が有する可変容量素子の容量値を調整することで、発振信号ＣＫＯの周波数が温度補償されるが、温度補償の方式はこれに限定されない。例えば、発振回路２３０が容量アレイを有し、温度補償回路２２０が生成した温度補償値に基づいて容量アレイの容量値を選択することで、発振信号ＣＫＯの周波数が温度補償されるようにしてもよい。また、例えば、ＰＬＬ回路２３１をフラクショナルＮ型のＰＬＬ回路に置き換えて、温度補償回路２２０が生成した温度補償値に基づいて当該フラクショナルＮ型のＰＬＬ回路の分周比を調整することで、発振信号ＣＫＯの周波数が温度補償されるようにしてもよい。これらの変形例においては、Ｄ／Ａ変換回路２２２が不要となる。
【００９８】
また、上記の各実施形態では、温度調整素子１１０は、抵抗１１１とＭＯＳトランジスター１１２で構成される発熱素子であるが、例えば、パワートランジスター等の発熱素子であってもよい。また、温度調整素子１１０は、振動素子２の温度を調整することが可能な素子であればよく、振動素子２の目標温度と外気温度との関係によっては、ペルチェ素子等の吸熱素子であってもよい。
【００９９】
また、上記の各実施形態では、発振器１は、振動素子２の温度を目標温度付近に調整する温度制御機能以外に、第２の温度検出値ＤＴ２に基づく温度補償機能及び周波数制御値ＤＶＣに基づく周波数制御機能を有する発振器であるが、温度補償機能及び周波数制御機能の少なくとも一方を有さない発振器であってもよい。
【０１００】
２．電子機器
図１２は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【０１０１】
本実施形態の電子機器３００は、発振器３１０、処理回路３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０、表示部３７０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図１２の構成要素の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【０１０２】
発振器３１０は、回路装置３１２と振動素子３１３とを備えている。回路装置３１２は、振動素子３１３を発振させて発振信号を発生させる。この発振信号は発振器３１０の外部端子から処理回路３２０に出力される。
【０１０３】
処理回路３２０は、発振器３１０からの出力信号に基づいて動作する。例えば、処理回路３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、発振器３１０から入力される発振信号をクロック信号として各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、処理回路３２０は、操作部３３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部３６０を制御する処理、表示部３７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う。
【０１０４】
操作部３３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を処理回路３２０に出力する。
【０１０５】
ＲＯＭ３４０は、処理回路３２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶する記憶部である。
【０１０６】
ＲＡＭ３５０は、処理回路３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、処理回路３２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する記憶部である。
【０１０７】
通信部３６０は、処理回路３２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
【０１０８】
表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、処理回路３２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部３７０には操作部３３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
【０１０９】
発振器３１０として例えば上述した各実施形態の発振器１を適用することにより、外気温度の変動に対して従来よりも高い周波数精度の発振信号を生成することができるので、信頼性の高い電子機器を実現することができる。
【０１１０】
このような電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、例えば、モバイル型、ラップトップ型、タブレット型などのパーソナルコンピューター、スマートフォンや携帯電話機などの移動体端末、ディジタルカメラ、インクジェットプリンターなどのインクジェット式吐出装置、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、ページャー、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡等の医療機器、魚群探知機、各種測定機器、車両、航空機、船舶等の計器類、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、歩行者自立航法（ＰＤＲ：Pedestrian Dead Reckoning）装置等が挙げられる。
【０１１１】
図１３は、電子機器３００の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図である。電子機器３００であるスマートフォンは、操作部３３０としてボタンを、表示部３７０としてＬＣＤを備えている。そして、電子機器３００であるスマートフォンは、発振器３１０として、例えば上述した各実施形態の発振器１を適用することにより、外気温度の変動に対して従来よりも高い周波数精度の発振信号を生成することができるので、より信頼性の高い電子機器３００を実現できる。
【０１１２】
また、本実施形態の電子機器３００の他の一例として、上述した発振器３１０を基準信号源として用いて、例えば、端末と有線または無線で通信を行う端末基地局用装置等として機能する伝送装置が挙げられる。発振器３１０として、例えば上述した各実施形態の発振器１を適用することにより、例えば通信基地局などに利用可能な、周波数精度の高い、高性能、高信頼性を所望される電子機器３００を従来よりも低コストで実現することも可能である。
【０１１３】
また、本実施形態の電子機器３００の他の一例として、通信部３６０が外部クロック信号を受信し、処理回路３２０が、当該外部クロック信号と発振器３１０の出力信号とに基づいて、発振器３１０の周波数を制御する周波数制御部と、を含む、通信装置であってもよい。この通信装置は、例えば、ストレータム３などの基幹系ネットワーク機器やフェムトセルに使用される通信機器であってもよい。
【０１１４】
３．移動体
図１４は、本実施形態の移動体の一例を示す図である。図１４に示す移動体４００は、発振器４１０、処理回路４２０，４３０，４４０、バッテリー４５０、バックアップ用バッテリー４６０を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図１４の構成要素の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【０１１５】
発振器４１０は、不図示の回路装置と振動素子とを備えており、回路装置は振動素子を発振させて発振信号を発生させる。この発振信号は発振器４１０の外部端子から処理回路４２０，４３０，４４０に出力され、例えばクロック信号として用いられる。
【０１１６】
処理回路４２０，４３０，４４０は、発振器からの出力信号に基づいて動作し、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御処理を行う。
【０１１７】
バッテリー４５０は、発振器４１０及び処理回路４２０，４３０，４４０に電力を供給する。バックアップ用バッテリー４６０は、バッテリー４５０の出力電圧が閾値よりも低下した時、発振器４１０及び処理回路４２０，４３０，４４０に電力を供給する。
【０１１８】
発振器４１０として例えば上述した各実施形態の発振器１を適用することにより、外気温度の変動に対して従来よりも高い周波数精度の発振信号を生成することができるので、信頼性の高い移動体を実現することができる。
【０１１９】
このような移動体４００としては種々の移動体が考えられ、例えば、電気自動車等の自動車、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。
【０１２０】
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１２１】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１２２】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１２３】
１…発振器、２…振動素子、３…第１の回路装置、４…第２の回路装置、１５…能動面、２０，２２，２４…回路部品、２６，２８…電極パッド、３０…ボンディングワイヤー、３２，３４，３６…接合部材、３８…スペーサー、４０…容器、４２…パッケージ本体、４４…蓋部材、４６…第１の基板、４８…第２の基板、５０…第３の基板、５２…第４の基板、５４…第５の基板、５６…封止部材、６０…容器、６２…ベース基板、６４…カバー、６６…リードフレーム、１１０…温度調整素子、１１１…抵抗、１１２…ＭＯＳトランジスター、１２０…温度センサー、１２１…ダイオード、１３０…定電流源、２１０…温度制御回路、２１１…温度制御補正値生成部、２１２…加算部、２１３…Ｄ／Ａ変換部、２１４…比較部、２１５…利得設定部、２２０…温度補償回路、２２２…Ｄ／Ａ変換回路、２３０…発振回路、２３１…ＰＬＬ回路、２３２…分周回路、２３３…出力バッファ
ー、２４０…温度センサー、２４１…レベルシフター、２４２…セレクター、２４３…Ａ／Ｄ変換回路、２４４…ローパスフィルター、２５０…インターフェース回路、２６０…記憶部、２６１…ＲＯＭ、２６２…レジスター群、２７０…レギュレーター、２８１…温度制御補正値生成部、２８２…Ｄ／Ａ変換部、２８３…加算部、２８４…Ｄ／Ａ変換部、２８５…比較部、２８６…利得設定部、３００…電子機器、３１０…発振器、３１２…回路装置、３１３…振動素子、３２０…処理回路、３３０…操作部、３４０…ＲＯＭ、３５０…ＲＡＭ、３６０…通信部、３７０…表示部、４００…移動体、４１０…発振器、４２０，４３０，４４０…処理回路、４５０…バッテリー、４６０…バックアップ用バッテリー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月28日(2019.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第１の温度センサーと、
前記第１の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第２の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第１の温度センサーが検出した第１の温度検出値と、前記第２の温度センサーが検出した第２の温度検出値に基づく温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備え、
前記温度制御補正値は、前記第２の温度検出値を変数とする２次以上の多項式によって、前記温度制御補正値をゼロとした場合の外気温の変化に対する前記振動素子の温度変化と逆の特性を近似する、発振器。
【請求項２】
振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第１の温度センサーと、
前記第１の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第２の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第１の温度センサーが検出した第１の温度検出値と、前記第２の温度センサーが検出した第２の温度検出値に対して非線形の温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備えた、発振器。
【請求項３】
前記温度制御回路は、
前記温度設定値と前記温度制御補正値とを加算した値と、前記第１の温度検出値とを比較して、前記温度制御信号を生成する、請求項１又は２に記載の発振器。
【請求項４】
前記温度制御回路は、
前記第１の温度検出値と前記温度制御補正値とを加算した値と、前記温度設定値とを比較して、前記温度制御信号を生成する、請求項１又は２に記載の発振器。
【請求項５】
前記温度制御補正値は、前記第１の範囲の下限以下、及び前記第１の範囲の上限以上の少なくとも一方において、前記第２の温度検出値によらず固定値である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項６】
前記第２の温度検出値に基づいて前記発振回路の周波数を温度補償する温度補償回路を備えた、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項７】
第１の回路装置及び第２の回路装置を含み、
前記発振回路及び前記温度制御回路は前記第１の回路装置に設けられており、
前記第１の温度センサー及び前記温度調整素子は前記第２の回路装置に設けられている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項８】
前記振動素子は、前記第２の回路装置に接合されている、請求項７に記載の発振器。
【請求項９】
前記振動素子、前記第１の回路装置及び前記第２の回路装置を収容する容器を含み、
前記第２の温度センサーは、前記第１の回路装置に設けられている、請求項７又は８に記載の発振器。
【請求項１０】
前記振動素子、前記第１の回路装置及び前記第２の回路装置を収容する容器を含み、
前記第２の温度センサーは、前記容器の外部に設けられている、請求項７又は８に記載の発振器。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発振器と、
前記発振器からの出力信号に基づいて動作する処理回路と、を備えた、電子機器。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発振器と、
前記発振器からの出力信号に基づいて動作する処理回路と、を備えた、移動体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明に係る発振器の一態様は、
振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第１の温度センサーと、
前記第１の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第２の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第１の温度センサーが検出した第１の温度検出値と、前記第２の温度センサーが検出した第２の温度検出値に基づく温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備え、
前記温度制御補正値は、前記第２の温度検出値を変数とする２次以上の多項式によって、前記温度制御補正値をゼロとした場合の外気温の変化に対する前記振動素子の温度変化と逆の特性を近似する。
本発明に係る発振器の一態様は、
振動素子と、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
第１の温度センサーと、
前記第１の温度センサーよりも前記振動素子から離れた位置に設けられた第２の温度センサーと、
前記振動素子の温度を調整する温度調整素子と、
前記振動素子の温度設定値と、前記第１の温度センサーが検出した第１の温度検出値と、前記第２の温度センサーが検出した第２の温度検出値に対して非線形の温度制御補正値と、に基づいて、前記温度調整素子を制御する温度制御信号を生成する温度制御回路と、を備えている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
前記発振器の一態様において、
前記温度制御補正値は、前記第１の範囲の下限以下、及び前記第１の範囲の上限以上の少なくとも一方において、前記第２の温度検出値によらず固定値であってもよい。