(57)【要約】【課題】起動時における発振信号の周波数偏差を低減することが可能な発振器を提供すること。【解決手段】振動子と、集積回路と、を備え、前記集積回路は、前記振動子を発振させる発振用回路と、温度センサーと、前記温度センサーの出力信号に基づいて前記振動子の温度特性を補償する温度補償回路と、前記発振用回路から出力される信号が入力され、発振信号を出力する出力回路と、発熱回路と、を含み、前記発熱回路は、外部からの電源電圧の供給が開始されてから第１期間において電流が流れて発熱し、前記第１期間が終了した後の第２期間において電流が流れない、発振器。【選択図】図３
2020123782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と、
集積回路と、を備え、
前記集積回路は、
前記振動子を発振させる発振用回路と、
温度センサーと、
前記温度センサーの出力信号に基づいて前記振動子の温度特性を補償する温度補償回路と、
前記発振用回路から出力される信号が入力され、発振信号を出力する出力回路と、
発熱回路と、を含み、
前記発熱回路は、
外部からの電源電圧の供給が開始されてから第１期間において電流が流れて発熱し、前記第１期間が終了した後の第２期間において電流が流れない、発振器。
【請求項２】
前記出力回路は、
前記第１期間において動作を停止し、前記第２期間において動作し、
前記第１期間において前記発熱回路が単位時間あたりに消費する電力は、前記第２期間において前記出力回路が単位時間あたりに消費する電力よりも大きい、請求項１に記載の発振器。
【請求項３】
前記第１期間において前記発熱回路に流れる電流は可変である、請求項１又は２に記載の発振器。
【請求項４】
前記第１期間の長さは可変である、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】
前記集積回路は、
前記発振用回路から出力される信号の振幅を検出し、検出信号を出力する振幅検出回路を含み、
前記第１期間は、前記検出信号に基づいて設定される、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】
前記集積回路は、前記振動子の一端と電気的に接続される第１外部接続端子及び前記振動子の他端と電気的に接続される第２外部接続端子を含む複数の外部接続端子を有し、
前記複数の外部接続端子のうち、前記第１外部接続端子又は第２外部接続端子が前記発熱回路に最も近い、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】
前記複数の外部接続端子のうち、前記第１外部接続端子又は第２外部接続端子が前記温度センサーから最も離れている、請求項６に記載の発振器。
【請求項８】
振動子と、
集積回路と、を備え、
前記集積回路は、
外部からの電源電圧の供給が開始されてから第１期間において、単位時間あたり第１の発熱量で発熱し、
前記第１期間が終了した後の第２期間において、単位時間あたり第２の発熱量で発熱し、
前記第１の発熱量は、前記第２の発熱量よりも大きい、発振器。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発振器を備えた、電子機器。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発振器を備えた、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、温度補償回路の調整時に、出力回路が動作を停止するため、通常動作時に出力回路に流れる電流と同等の電流を発熱回路に流すことにより、通常動作時に近い状態で温度補償回路の調整を行うことができる温度補償型の発振器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２６２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、温度補償型の発振器に電源電圧が印加されると、振動子を発振させる集積回路が動作することで発熱し、その熱が振動子に伝わることで集積回路の熱と振動子の熱が安定した熱平衡状態となる。特許文献１に記載の温度補償型の発振器では、このような熱平衡状態において温度補償を行うことで周波数偏差を小さくすることができる。しかしながら、発振器の起動直後は、集積回路が発熱源となるため、集積回路の温度変化に追従して振動子の温度が遅れて変化する。すなわち、発振器の起動時には、集積回路に設けられた温度センサーの温度変化に対し、遅れて振動子の温度変化が起こるために熱平衡が崩れ、発振信号の周波数が熱平衡状態の周波数に対してずれることにより周波数偏差が大きくなるおそれがある。
【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、
振動子と、
集積回路と、を備え、
前記集積回路は、
前記振動子を発振させる発振用回路と、
温度センサーと、
前記温度センサーの出力信号に基づいて前記振動子の温度特性を補償する温度補償回路と、
前記発振用回路から出力される信号が入力され、発振信号を出力する出力回路と、
発熱回路と、を含み、
前記発熱回路は、
外部からの電源電圧の供給が開始されてから第１期間において電流が流れて発熱し、前記第１期間が終了した後の第２期間において電流が流れない。
【０００６】
前記発振器の一態様において、
前記出力回路は、
前記第１期間において動作を停止し、前記第２期間において動作し、
前記第１期間において前記発熱回路が単位時間あたりに消費する電力は、前記第２期間において前記出力回路が単位時間あたりに消費する電力よりも大きくてもよい。
【０００７】
前記発振器の一態様は、
前記第１期間において前記発熱回路に流れる電流は可変であってもよい。
【０００８】
前記発振器の一態様において、
前記第１期間の長さは可変であってもよい。
【０００９】
前記発振器の一態様において、
前記集積回路は、
前記発振用回路から出力される信号の振幅を検出し、検出信号を出力する振幅検出回路を含み、
前記第１期間は、前記検出信号に基づいて設定されてもよい。
【００１０】
前記発振器の一態様において、
前記集積回路は、前記振動子の一端と電気的に接続される第１外部接続端子及び前記振動子の他端と電気的に接続される第２外部接続端子を含む複数の外部接続端子を有し、
前記複数の外部接続端子のうち、前記第１外部接続端子又は第２外部接続端子が前記発熱回路に最も近くてもよい。
【００１１】
前記発振器の一態様において、
前記複数の外部接続端子のうち、前記第１外部接続端子又は第２外部接続端子が前記温度センサーから最も離れていてもよい。
【００１２】
本発明に係る発振器の一態様は、
振動子と、
集積回路と、を備え、
前記集積回路は、
外部からの電源電圧の供給が開始されてから第１期間において、単位時間あたり第１の発熱量で発熱し、
前記第１期間が終了した後の第２期間において、単位時間あたり第２の発熱量で発熱し、
前記第１の発熱量は、前記第２の発熱量よりも大きい。
【００１３】
本発明に係る電子機器の一態様は、
前記発振器の一態様を備えている。
【００１４】
本発明に係る移動体の一態様は、
前記発振器の一態様を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の発振器の斜視図。
【図２】本実施形態の発振器の断面図。
【図３】第１実施形態の発振器の機能ブロック図。
【図４】発振用回路の構成例を示す図。
【図５】出力回路の構成例を示す図。
【図６】振幅制御回路の構成例を示す図。
【図７】比較例の発振器の動作の一例を示す図。
【図８】第１実施形態の発振器の動作の一例を示す図。
【図９】集積回路の半導体基板を平面視した図。
【図１０】第２実施形態の発振器の機能ブロック図。
【図１１】振幅制御回路の構成例を示す図。
【図１２】第２実施形態の発振器の動作の一例を示す図。
【図１３】第３実施形態の発振器の機能ブロック図。
【図１４】第３実施形態の発振器の動作の一例を示す図。
【図１５】本実施形態の電子機器の機能ブロック図。
【図１６】本実施形態の電子機器の外観の一例を示す図。
【図１７】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】
【００１６】
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。
【００１７】
１．発振器
１−１．第１実施形態
図１及び図２は、本実施形態の発振器１の構造の一例を示す図である。図１は、発振器１の斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
本実施形態の発振器１は、温度補償型の発振器であり、図１及び図２に示すように、集積回路２、振動子３、パッケージ４、リッド５及び複数の外部端子６を含む。本実施形態では、振動子３は、基板材料として水晶を用いた水晶振動子であり、例えば、ＡＴカット水晶振動子や音叉型水晶振動子等である。振動子３は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動子であってもよい。また、振動子３の基板材料としては、水晶の他、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックス等の圧電材料、又はシリコン半導体材料等を用いることができる。振動子３の励振手段としては、圧電効果によるものを用いてもよいし、クーロン力による静電駆動を用いてもよい。集積回路２は、振動子３を発振させて発振信号を出力する回路である。
【００１９】
パッケージ４は、集積回路２と振動子３とを同一空間内に収容する。具体的には、パッケージ４には、凹部が設けられており、リッド５で凹部を覆うことによって収容室７となる。パッケージ４の内部又は凹部の表面には、集積回路２の２つの端子、具体的には、後述する図３のＸＩ端子及びＸＯ端子と、振動子３の２つの励振電極３ａ，３ｂとをそれぞれ電気的に接続するための不図示の配線が設けられている。また、パッケージ４の内部又は凹部の表面には、集積回路２の各端子とパッケージ４の底面に設けられた各外部端子６とを電気的に接続するための不図示の配線が設けられている。なお、パッケージ４は、集積回路２と振動子３とを同一空間内に収容する構成には限られない。例えば、集積回路２がパッケージの基板の一方の面に搭載され、振動子３が他方の面に搭載される、いわゆるＨ型のパッケージであってもよい。
【００２０】
振動子３は、その表面及び裏面にそれぞれ金属の励振電極３ａ，３ｂを有しており、励振電極３ａ，３ｂを含む振動子３の形状や質量に応じた所望の周波数で発振する。
【００２１】
図３は、第１実施形態の発振器１の機能ブロック図である。図３に示すように、第１実施形態の発振器１は、集積回路２と振動子３とを含む。集積回路２は、外部接続端子としてＶＤＤ端子、ＧＮＤ端子、ＯＵＴ端子、ＶＣ端子、ＸＩ端子及びＸＯ端子を有している。ＶＤＤ端子、ＧＮＤ端子、ＯＵＴ端子及びＶＣ端子は、図２に示した発振器１の複数の外部端子６であるＴ１端子〜Ｔ４端子とそれぞれ電気的に接続されている。ＸＩ端子は振動子３の一端と電気的に接続され、端子ＸＯ端子は振動子３の他端と電気的に接続される。
【００２２】
本実施形態では、集積回路２は、発振用回路１０、振幅制御回路２０、出力回路３０、温度補償回路４０、温度センサー４２、レギュレーター回路５０、メモリー６０、スイッ
チ回路７０、シリアルインターフェース回路８０、振幅検出回路９０及び発熱期間制御回路９２を含む。なお、本実施形態の集積回路２は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。
【００２３】
発振用回路１０は、振動子３を発振させる回路であり、振動子３の出力信号を増幅して振動子３にフィードバックする。発振用回路１０は、振動子３の発振に基づく発振信号ＶＯＳＣを出力する。
【００２４】
温度センサー４２は、集積回路２の温度を検出し、温度に応じた電圧の温度信号を出力するものであり、例えば、バンドギャップリファレンス回路の温度特性を利用した回路等で実現される。
【００２５】
温度補償回路４０は、温度センサー４２の出力信号に基づいて振動子３の温度特性を補償する回路である。本実施形態では、温度補償回路４０は、温度センサー４２から出力される温度信号と、メモリー６０に記憶されている、振動子３の周波数温度特性に応じた係数値とに基づいて、温度補償電圧ＶＣＯＭＰを生成する。この温度補償電圧ＶＣＯＭＰは、発振用回路１０の負荷容量として機能する不図示の可変容量素子の一端に印加され、発振周波数が制御される。なお、温度補償回路４０は、振動子３の温度特性に応じて、発振用回路１０から出力される発振信号ＶＯＳＣの周波数を変換することにより、振動子３の温度特性を補償する回路であってもよい。このような回路は、例えば、フラクショナルＮ−ＰＬＬ回路によって実現される。
【００２６】
出力回路３０は、発振用回路１０から出力される信号である発振信号ＶＯＳＣが入力され、発振信号ＶＯＵＴを出力する。例えば、発振器１をセルラー等に使用されるＧＰＳ用途の発振器として使用する場合、例えば±０．５ｐｐｍといった高い周波数温度補償精度が要求される。そこで、本実施形態では、レギュレーター回路５０で出力回路３０の出力電圧振幅を安定化させるとともに、低消費電流化の観点から、出力回路３０は出力振幅を抑えたクリップド・サイン波形の発振信号ＶＯＵＴを出力する。
【００２７】
振幅制御回路２０は、出力回路３０が出力する発振信号ＶＯＵＴの振幅を制御するための回路である。
【００２８】
レギュレーター回路５０は、ＶＤＤ端子から供給される電源電圧に基づき、発振用回路１０、温度補償回路４０及び出力回路３０などの電源電圧または基準電圧となる一定電圧Ｖｒｅｇを生成する。
【００２９】
メモリー６０は、不図示のレジスターと、ＭＯＮＯＳ（Metal Oxide Nitride Oxide Silicon）型メモリーやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性メモリーとを有しており、発振器１の外部端子６から、シリアルインターフェース回路８０を介して、不揮発性メモリー又はレジスターに対するリード／ライトが可能に構成されている。本実施形態では、発振器１の外部端子６と接続される集積回路２の端子はＶＤＤ，ＧＮＤ，ＯＵＴ，ＶＣの４つしかないため、シリアルインターフェース回路８０は、例えば、ＶＤＤ端子の電圧が閾値よりも高い時に、ＶＣ端子から外部入力されるクロック信号とＯＵＴ端子から外部入力されるデータ信号を受け付け、不図示の不揮発性メモリーあるいは内部レジスターに対してデータのリード／ライトを行うようにしてもよい。なお、シリアルインターフェース回路８０は、例えば、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バス等の２線式バスのインターフェース回路であってもよいし、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）バス等の３線式バスあるいは４線式バスのインターフェース回路であってもよい。
【００３０】
スイッチ回路７０は、温度補償回路４０と、出力回路３０の出力側と電気に接続されているＯＵＴ端子との電気的な接続を切り替えるための回路である。
【００３１】
本実施形態では、発振器１の出荷前の検査工程では、ＶＣ端子にローレベル又はハイレベルのテスト信号ＴＰを入力可能であり、検査工程が終了した後にＶＣ端子が接地され、テスト信号ＴＰがローレベルに固定される。ＶＣ端子に入力されるテスト信号ＴＰがローレベルのとき、スイッチ回路７０は温度補償回路４０とＯＵＴ端子とを電気的に接続せず、出力回路３０から出力される発振信号ＶＯＵＴがＯＵＴ端子に出力される。また、テスト信号ＴＰがハイレベルのとき、スイッチ回路７０は温度補償回路４０とＯＵＴ端子とを電気的に接続し、出力回路３０からの発振信号ＶＯＵＴの出力が停止され、温度補償電圧ＶＣＯＭＰがＯＵＴ端子に出力される。
【００３２】
メモリー６０には、振動子３の周波数に応じて発振用回路１０の発振段電流を調整・選択するための発振段電流調整データＩＡＤＪが記憶されている。また、メモリー６０には、出力回路３０の内部に設けられた分周回路により発振信号ＶＯＳＣを分周して出力するか否かを選択するための分周切替データＤＩＶが記憶されている。また、メモリー６０には、出力回路３０が出力するクリップド・サイン波の発振信号ＶＯＵＴの振幅レベルを調整するための出力レベル調整データＶＡＤＪが記憶されている。
【００３３】
なお、これらのデータは、発振器１の製造工程において、メモリー６０が有する不揮発性メモリーに記憶される。また、発振器１の製造工程において、不揮発性メモリーには、振動子３の周波数温度特性に応じた、不図示の０次、１次、３次等の係数値も記憶される。不揮発性メモリーに記憶されている各データは、発振器１の起動直後、すなわち、ＶＤＤ端子への電源電圧の供給が開始した直後に不揮発性メモリーから各レジスターに書き込まれる。
【００３４】
振幅検出回路９０は、発振用回路１０から出力される信号である発振信号ＶＯＳＣの振幅を検出し、検出信号ＶＤＥＴを出力する。本実施形態では、検出信号ＶＤＥＴは、発振信号ＶＯＳＣの振幅が所定の閾値よりも小さいときはローレベルであり、発振信号ＶＯＳＣの振幅が当該閾値よりも大きいときはハイレベルとなる。
【００３５】
発熱期間制御回路９２は、振幅検出回路９０から出力される検出信号ＶＤＥＴに基づいて、発熱制御信号ＨＴＣＴＬを出力する。本実施形態では、検出信号ＶＤＥＴがローレベルのときは、発熱制御信号ＨＴＣＴＬはローレベルである。また、検出信号ＶＤＥＴがローレベルからハイレベルに変化したタイミングと同期して、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルからハイレベルに変化する。すなわち、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルの期間は、検出信号ＶＤＥＴに基づいて設定される。例えば、検出信号ＶＤＥＴがローレベルからハイレベルに変化した直後に、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルからハイレベルに変化してもよいし、検出信号ＶＤＥＴがローレベルからハイレベルに変化したタイミングから所定時間が経過したときに、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルからハイレベルに変化してもよい。発振器１の起動直後は、発振信号ＶＯＳＣの振幅が閾値よりも小さいため、検出信号ＶＤＥＴはローレベルであり、発熱制御信号ＨＴＣＴＬもローレベルである。その後、発振信号ＶＯＳＣの振幅が閾値よりも大きくなると、検出信号ＶＤＥＴがローレベルからハイレベルに変化し、その結果、発熱制御信号ＨＴＣＴＬもローレベルからハイレベルに変化する。
【００３６】
後述するように、振幅制御回路２０は発熱回路を有しており、発熱制御信号ＨＴＣＴＬ及びテスト信号ＴＰに基づいて当該発熱回路の発熱が制御される。本実施形態では、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルのとき又はテスト信号がハイレベルのときに当該発熱回路が発熱するように制御される。
【００３７】
［発振用回路の構成］
図４は、図３の発振用回路１０の構成例を示す図である。なお、図４では、発振段電流調整データＩＡＤＪは４ビットであるが、２ビット以下でもよいし、５ビット以上でもよい。図４に示すように、発振用回路１０は、発振部１１と電流源回路１２とを備えている。発振部１１は振動子３と接続されることでピアース型の発振回路を構成する。発振部１１では、振動子３と並列に可変容量素子であるバリキャップ・ダイオードＶＣＤ１，ＶＣＤ２が直列接続されており、バリキャップ・ダイオードＶＣＤ１，ＶＣＤ２に温度補償電圧ＶＣＯＭＰが印加されることで温度に対して発振部１１の容量値が変化し、振動子３の周波数温度特性が補償された発振信号ＶＯＳＣが出力される。
【００３８】
電流源回路１２は、差動増幅器ＡＭＰ１、ＰＭＯＳトランジスターＭ２、バイポーラトランジスターＱ２、及び、抵抗Ｒ１と複数の抵抗Ｒ２が並列接続された電流調整部により、発振段電流Ｉｏｓｃの基準となる電流Ｉｒｅｆを生成する。基準電流Ｉｒｅｆは、発振段電流調整データＩＡＤＪにより調整される。ＰＭＯＳトランジスターＭ１のゲート幅のサイズとＰＭＯＳトランジスターＭ２のゲート幅のサイズは、例えば１０；１の比率を有している。ＰＭＯＳトランジスターＭ３のゲート幅のサイズとＰＭＯＳトランジスターＭ４のゲート幅のサイズも同様のサイズ比を有する。例えば、Ｉｒｅｆ＝２０μＡとすると、１０倍の２００μＡが発振段電流Ｉｏｓｃとして発振部１１に供給される。差動増幅器ＡＭＰ２、ＰＭＯＳトランジスターＭ４、バイアス電流Ｉｂｉａｓを流す電流源、及びＰＭＯＳトランジスターＭ５，Ｍ６で構成される回路は、カスコード接続されたＰＭＯＳトランジスターＭ１，Ｍ３に流れる発振段電流Ｉｏｓｃの電源依存をさらに抑えるための回路である。この回路は、高い周波数精度が要求されるＴＣＸＯにおいて、電流源が出力する電流の電源依存をカスコード回路よりもさらに低減する、利得増強型のカスコード回路である。このカスコード回路は、基準側のＰＭＯＳトランジスターＭ４のソース電圧をモニターし、ＶＤＤ端子から供給される電源電圧が変動した場合に、ＰＭＯＳトランジスターＭ３，Ｍ４のゲート電圧を差動増幅器ＡＭＰ２により制御して、ＰＭＯＳトランジスターＭ１，Ｍ２のソース・ドレイン間の電位差の変化をさらに抑制する。電流源回路１２の出力抵抗は、差動増幅器ＡＭＰ２のゲイン倍だけさらに上がる。電源電圧の変動に対して発振段電流Ｉｏｓｃが安定化し、発振部１１の発振周波数変動を抑えられる。
【００３９】
［出力回路の構成］
図５は、図３の出力回路３０の構成例を示す図である。図５に示すように、出力回路３０は、レギュレーター回路５０の出力電圧Ｖｒｅｇと、振幅制御回路２０で生成されたクリップド・サイン波出力を得るためのクリップ電圧Ｖｃｌｉｐとが供給される。出力回路３０は、分周回路を備えており、当該分周回路により、分周切替データＤＩＶの値に基づいて、発振用回路１０から出力される発振信号ＶＯＳＣを２分周するか否かを選択可能に構成されている。本実施形態では、分周切替データＤＩＶの値が０のときは、発振信号ＶＯＳＣは、分周されず、ＭＯＳトランジスターＭ１〜Ｍ４から成るインバーターで極性が反転され、ノードＶＢＵＦ１の信号がＮＯＲ回路ＮＯＲ１に伝達する。一方、分周切替データＤＩＶの値が１のときは、発振信号ＶＯＳＣは、分周回路で１／２に分周され、ノードＶＢＵＦ１の信号がＮＯＲ回路ＮＯＲ１に伝達する。
【００４０】
前述の通り、発振器１の起動直後は発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルであるから、ＭＯＳトランジスターＭ２，Ｍ３がオフして、ＮＯＲ回路ＮＯＲ１の出力ノードＶＢＵＦ２及びＮＯＲ回路ＮＯＲ２の出力ノードＶＢＵＦ３がともに接地電位になり、ＮＭＯＳトランジスターＭ５，Ｍ６がともにオフ状態となる。その結果、出力回路３０は動作停止状態になる。その後、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルからハイレベルに変化すると、出力回路３０は動作可能状態となり、発振信号ＶＯＳＣはクリップ電圧Ｖｃｌｉｐで決まる電圧振幅レベルでクリップされ、発振信号ＶＯＵＴとして出力される。
【００４１】
また、発振器１の製造工程において、図３の温度補償回路４０を調整するときは、テスト信号ＴＰがハイレベルに設定される。これにより、ＭＯＳトランジスターＭ２，Ｍ３がオフして、ＮＯＲ回路ＮＯＲ１の出力ノードＶＢＵＦ２及びＮＯＲ回路ＮＯＲ２の出力ノードＶＢＵＦ３がともに接地電位になり、ＮＭＯＳトランジスターＭ５，Ｍ６がともにオフ状態となる。その結果、出力回路３０は動作停止状態になる。
【００４２】
［振幅制御回路の構成］
図６は、図３の振幅制御回路２０の構成例を示す図である。図６に示すように、振幅制御回路２０は、発熱回路２１、レプリカ回路２２及びデコーダー２３を含む。図６において、ＮＭＯＳトランジスターＭ１，Ｍ２，Ｍ３はデプレッション型のＭＯＳトランジスターであり、その他のＭＯＳトランジスターはエンハンスメント型のＭＯＳトランジスターである。
【００４３】
次式（１）に示すように、出力回路３０の出力振幅レベルを決めるクリップ電圧Ｖｃｌｉｐは、レプリカ回路２２が有する差動増幅器ＡＭＰの出力電圧ＶｇからＭＯＳトランジスターＭ２のゲート・ソース間電圧ＶｇｓＭ２を差し引いた電圧となる。
【００４４】
【数１】
2020123782.tif 000003
【００４５】
差動増幅器ＡＭＰの出力電圧Ｖｇは、出力レベル調整データＶＡＤＪで与えられたデータを基にＤ／ＡコンバーターＤＡＣでＤ／Ａ変換されたアナログ電圧Ｖｄａｃから、次式（２）によって得られる。
【００４６】
【数２】
2020123782.tif 000004
【００４７】
式（２）を式（１）に代入することにより、次式（３）の関係が成り立つ。すなわち、Ｄ／ＡコンバーターＤＡＣの出力電圧Ｖｄａｃを差動増幅器ＡＭＰで増幅した電圧であるＶｄａｃ・（Ｒ１／Ｒ２＋１）により、クリップ電圧Ｖｃｌｉｐが決まる。
【００４８】
【数３】
2020123782.tif 000005
【００４９】
前述の通り、出力回路３０が出力する発振信号ＶＯＵＴの波形はクリップド・サイン波であり、出力周波数が高いほどクリップド・サイン波のピーク値は下がるので、出力周波数に合わせた値の出力レベル調整データＶＡＤＪがメモリー６０に記憶される。
【００５０】
出荷された発振器１ではテスト信号ＴＰがローレベルに固定されているので、スイッチ回路ＳＷ１はオン状態であり、ＮＭＯＳスイッチＳＷ２はオフ状態である。これにより、振幅制御回路２０が動作状態となり、式（１）で示されるクリップ電圧Ｖｃｌｉｐを出力する。
【００５１】
また、発振器１の起動直後は、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルであるので、発熱回路２１が有するＭＯＳトランジスターＭ３Ｂがオン状態となり、発熱回路２１が動作状態となる。これにより、発熱回路２１に直流電流Ｉｈｔが流れて発熱する。その後、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルからハイレベルに変化すると、ＭＯＳトランジスターＭ
３Ｂがオン状態からオフ状態に変化し、発熱回路２１が動作停止状態となる。このように、本実施形態では、発振器１の起動直後に発熱回路２１が発熱し、この熱がＸＩ端子及びＸＯ端子を介して振動子３に伝わることにより、振動子３の温度上昇が速められ、その後、発熱回路２１が発熱を停止して振動子３の温度上昇が抑えられる。これにより、集積回路２の温度と振動子３の温度が一致する状態である熱平衡状態に達する時間を短縮することができる。
【００５２】
一方、発振器１の製造工程において、温度補償回路４０の調整時には、テスト信号ＴＰがハイレベルに設定される。そのため、スイッチ回路ＳＷ１がオフ状態になり、ＮＭＯＳスイッチＳＷ２がオン状態になり、ＮＭＯＳトランジスターＭ２が遮断状態となる。また、ＭＯＳトランジスターＭ３Ｂがオン状態となり、発熱回路２１が動作状態となる。
【００５３】
デコーダー２３は、テスト信号ＴＰ、発振段電流調整データＩＡＤＪ及び分周切替データＤＩＶに基づいて、発熱回路２１に流れる直流電流Ｉｈｔを制御する。具体的には、デコーダー２３は、テスト信号ＴＰがハイレベルであるとき、発振段電流調整データＩＡＤＪ及び分周切替データＤＩＶに応じて可変抵抗ＶＲの抵抗値を制御する。これにより、テスト信号ＴＰがハイレベルのときに発熱回路２１を流れる電流Ｉｈｔは、発振段電流調整データＩＡＤＪの値、分周切替データＤＩＶの値、及び、出力レベル調整データＶＡＤＪの値と連動して変化し、テスト信号ＴＰがローレベルであるときに出力回路３０で消費される電流に相当する電流に近づくようになっている。その結果、テスト信号ＴＰがローレベルであるときの集積回路２の消費電流とテスト信号ＴＰがハイレベルであるときの集積回路２の消費電流との差を小さくしている。すなわち、出力回路３０が動作状態にあるときの集積回路２の消費電流と停止状態にあるときの集積回路２の消費電流との差を小さくしている。
【００５４】
また、デコーダー２３は、テスト信号ＴＰがローレベルであるとき、発熱回路２１が有する可変抵抗ＶＲを所定の抵抗値に制御する。可変抵抗ＶＲの抵抗値が大きいほど、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルのときに発熱回路２１に流れる直流電流Ｉｈｔが大きくなる。可変抵抗ＶＲの抵抗値は、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態に達する時間ができるだけ短くなるように設定されるのが好ましい。なお、テスト信号ＴＰがローレベルであれば、発熱制御信号ＨＴＣＴＬの論理レベルに関係なく可変抵抗ＶＲが所定の抵抗値に制御されるが、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがハイレベルのときは発熱回路２１に直流電流Ｉｈｔは流れない。
【００５５】
［集積回路と振動子の温度の関係］
本実施形態の発振器１は、起動直後から発熱回路２１に直流電流Ｉｈｔを流すことにより、発熱回路２１に直流電流Ｉｈｔが流れない比較例の発振器よりも、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態に達する時間を短縮することができる。
【００５６】
図７は、比較例の発振器の動作の一例を示す図である。また、図８は、本実施形態の発振器１の動作の一例を示す図である。図７及び図８において、Ａ１はＶＤＤ端子に供給される電源電圧の変化を示し、Ａ２は発振信号ＶＯＳＣの波形を示し、Ａ３は発振信号ＶＯＵＴの波形を示す。また、Ａ４は集積回路２の消費電力を示し、Ａ５は集積回路２の温度及び振動子３の温度を示し、Ａ６は発振周波数の周波数偏差を示す。Ａ５において、実線は集積回路２の温度変化を示し、破線は振動子３の温度変化を示す。
【００５７】
図７及び図８のＡ１に示すように、時刻ｔ０において、ＶＤＤ端子への電源電圧の供給が開始されると、Ａ２に示すように、振動子３が発振して発振信号ＶＯＳＣの振幅が徐々に大きくなる。そして、発振信号ＶＯＳＣの振幅が閾値よりも大きくなると、Ａ３に示すように、時刻ｔ１において、発振信号ＶＯＵＴが発生する。その後、時刻ｔ４においてＶ
ＤＤ端子への電源電圧の供給が終了し、発振器１の動作が停止する。
【００５８】
比較例の発振器では、図７のＡ４に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの第１期間Ｐ１では、出力回路３０が動作を停止するため消費電流はＩ０であるのに対して、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの第２期間Ｐ２では、出力回路３０が動作するため消費電流はＩ０よりも大きいＩ１となる。そのため、第１期間Ｐ１における発熱量は、第２期間Ｐ２における発熱量よりも小さくなり、Ａ５に示すように、集積回路２の温度が緩やかに上昇し、振動子３の温度も集積回路２の温度に追従して緩やかに上昇する。そして、第２期間Ｐ２の時刻ｔ３において、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になり、Ａ６に示すように、発振周波数の偏差がほぼゼロになる。
【００５９】
これに対して、本実施形態の発振器１では、外部からの電源電圧の供給が開始されてから第１期間Ｐ１において、発熱回路２１に電流が流れて発熱し、第１期間Ｐ１が終了した後の第２期間Ｐ２において電流が流れない。第１期間Ｐ１は、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルの期間であり、前述の通り、振幅検出回路９０から出力される検出信号ＶＤＥＴに基づいて設定される。出力回路３０は、第１期間Ｐ１において動作を停止し、第２期間Ｐ２において動作するが、本実施形態では、第１期間Ｐ１において発熱回路２１が単位時間あたりに消費する電力は、第２期間Ｐ２において出力回路３０が単位時間あたりに消費する電力よりも大きい。したがって、図８のＡ４に示すように、第１期間Ｐ１の消費電流Ｉ２は、第２期間Ｐ２の消費電流Ｉ１よりも大きくなる。その結果、集積回路２は、第１期間Ｐ１において、単位時間あたり第１の発熱量で発熱し、第１期間Ｐ１が終了した後の第２期間Ｐ２において、単位時間あたり第２の発熱量で発熱し、第１の発熱量は、第２の発熱量よりも大きい。そのため、第１期間Ｐ１において、集積回路２の温度が急峻に上昇し、振動子３の温度も集積回路２の温度に追従して急峻に上昇する。そして、第２期間Ｐ２の時刻ｔ３よりも早い時刻ｔ２において、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になり、Ａ６に示すように、発振周波数の偏差がほぼゼロになる。このように、本実施形態の発振器１では、比較例の発振器に対して、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になるまでの時間が短縮される。
【００６０】
なお、本実施形態の発振器１において、第１期間Ｐ１において発熱回路２１が単位時間あたりに消費する電力が、第２期間Ｐ２において出力回路３０が単位時間あたりに消費する電力よりも小さくても、第１期間Ｐ１における消費電流Ｉ０は比較例の発振器よりも大きくなるので、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になるまでの時間は短縮される。
【００６１】
［集積回路のレイアウト］
本実施形態では、集積回路２が発生する熱が振動子３に伝わりやすくするために、集積回路２のレイアウトが工夫されている。図９は、集積回路２において素子が形成される半導体基板１００を平面視した図である。図９に示すように、本実施形態では、発熱回路２１とＸＩ端子との最短距離ｄ１は、発熱回路２１とＶＣ端子との最短距離ｄ３、発熱回路２１とＶＤＤ端子との最短距離ｄ４、発熱回路２１とＶＳＳ端子との最短距離ｄ５、及び発熱回路２１とＯＵＴ端子との最短距離ｄ６よりも短い。同様に、発熱回路２１とＸＯ端子との最短距離ｄ２は、発熱回路２１とＶＣ端子との最短距離ｄ３、発熱回路２１とＶＤＤ端子との最短距離ｄ４、発熱回路２１とＶＳＳ端子との最短距離ｄ５、及び発熱回路２１とＯＵＴ端子との最短距離ｄ６よりも短い。すなわち、発熱回路２１は、集積回路２の複数の外部接続端子のうち、ＸＩ端子又はＸＯ端子との距離が最も短い。換言すれば、集積回路２の複数の外部接続端子のうち、ＸＩ端子又はＸＯ端子が発熱回路２１に最も近い。したがって、発熱回路２１が発する熱は、ＸＩ端子及びＸＯ端子を介して効率よく振動子３に伝わり、振動子３の温度上昇を速め、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になるまでの時間が短縮される。
【００６２】
また、図９に示すように、本実施形態では、温度センサー４２とＸＩ端子との最短距離ｄ７は、温度センサー４２とＶＣ端子との最短距離ｄ９、温度センサー４２とＶＤＤ端子との最短距離ｄ１０、温度センサー４２とＶＳＳ端子との最短距離ｄ１１、及び温度センサー４２とＯＵＴ端子との最短距離ｄ１２よりも長い。同様に、温度センサー４２とＸＯ端子との最短距離ｄ８は、温度センサー４２とＶＣ端子との最短距離ｄ９、温度センサー４２とＶＤＤ端子との最短距離ｄ１０、温度センサー４２とＶＳＳ端子との最短距離ｄ１１、及び温度センサー４２とＯＵＴ端子との最短距離ｄ１２よりも長い。すなわち、温度センサー４２は、集積回路２の複数の外部接続端子のうち、ＸＩ端子又はＸＯ端子との距離が最も長い。換言すれば、集積回路２の複数の外部接続端子のうち、ＸＩ端子又はＸＯ端子が温度センサー４２から最も離れている。したがって、温度センサー４２は、発熱回路２１から離れているため、発熱回路２１の温度よりも低い温度を検出するので、温度センサー４２が検出する温度と振動子３の温度との差が小さくなり、発振信号ＶＯＳＣの出力が開始されるときの周波数偏差を小さくすることができる。
【００６３】
また、発熱回路２１とＸＩ端子との最短距離ｄ１は、温度センサー４２とＸＩ端子との最短距離ｄ７よりも小さい。同様に、発熱回路２１とＸＯ端子との最短距離ｄ２は、温度センサー４２とＸＯ端子との最短距離ｄ８よりも小さい。したがって、発熱回路２１が発生する熱は、温度センサー４２よりもＸＩ端子及びＸＯ端子を介して振動子３に伝わりやすいので、温度センサー４２が検出する温度と振動子３の温度との差が小さくなる。
【００６４】
なお、ＸＩ端子は「第１外部接続端子」の一例であり、ＸＯ端子は「第２外部接続端子」の一例である。
【００６５】
［作用効果］
以上に説明したように、第１実施形態の発振器１では、集積回路２において、起動時からの第１期間Ｐ１に発熱回路２１が発熱することにより、第２期間Ｐ２における集積回路２の消費電力が、第１期間Ｐ１の後の第２期間Ｐ２における集積回路２の消費電力よりも大きくなる。その結果、第１期間Ｐ１における集積回路２の発熱量が、第２期間Ｐ２における集積回路２の発熱量よりも大きくなり、集積回路２からの熱が効率よく振動子３に伝わる。そのため、振動子３の温度上昇を速め、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になるまでの時間が短縮され、発振信号ＶＯＳＣの出力が開始されるときの周波数偏差が小さくなる。したがって、第１実施形態の発振器１によれば、起動時における発振信号の周波数偏差を低減することができる。
【００６６】
また、第１実施形態の発振器１によれば、温度補償回路４０の調整時に、発熱回路２１に流れる電流を、発振段電流調整データ、出力レベル調整データＶＡＤＪ及び分周切替データＤＩＶと連動して変化させることで、通常動作時に出力回路３０で消費される電流に相当する電流を精度よく生成することができるので、差分電流が低減することで高い精度での周波数温度補償が可能になる。そして、第１実施形態の発振器１では、発熱回路２１を、第１期間Ｐ１と温度補償回路４０の調整時で兼用することにより、集積回路２の回路面積が低減される。
【００６７】
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。
【００６８】
図１０は、第２実施形態の発振器１の機能ブロック図である。図１０に示すように、第２実施形態の発振器１は、集積回路２のメモリー６０に、第１期間Ｐ１において発熱回路２１に流す電流を調整・選択するための発熱制御電流調整データＩＡＤＪ２が記憶されて
いる。発熱制御電流調整データＩＡＤＪ２は、発振器１の製造工程において、メモリー６０が有する不揮発性メモリーに記憶される。不揮発性メモリーに記憶されている発熱制御電流調整データＩＡＤＪ２は、発振器１の起動直後、すなわち、ＶＤＤ端子への電源電圧の供給が開始した直後に不揮発性メモリーからレジスターに書き込まれる。
【００６９】
振幅制御回路２０は、発熱制御電流調整データＩＡＤＪ２に基づいて、第１期間Ｐ１において発熱回路２１に流す電流を調整・選択する。
【００７０】
図１１は、図１０の振幅制御回路２０の構成例を示す図である。図１１に示すように、振幅制御回路２０において、デコーダー２３は、テスト信号ＴＰ、発振段電流調整データＩＡＤＪ、分周切替データＤＩＶ及び発熱制御電流調整データＩＡＤＪ２に基づいて、発熱回路２１に流れる直流電流Ｉｈｔを制御する。具体的には、デコーダー２３は、テスト信号ＴＰがハイレベルであるとき、第１実施形態と同様、発振段電流調整データＩＡＤＪ及び分周切替データＤＩＶに応じて可変抵抗ＶＲの抵抗値を制御する。
【００７１】
また、デコーダー２３は、テスト信号ＴＰがローレベルであるとき、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルである第１期間Ｐ１において、発熱回路２１が有する可変抵抗ＶＲを、発熱制御電流調整データＩＡＤＪ２に応じた値に制御する。そして、発熱回路２１には、可変抵抗ＶＲの抵抗値に応じた直流電流Ｉｈｔが流れる。すなわち、第２実施形態の発振器１では、第１期間Ｐ１において発熱回路２１に流れる電流は可変である。
【００７２】
図１２は、第２実施形態の発振器１の動作の一例を示す図である。図１２において、Ｂ１はＶＤＤ端子に供給される電源電圧の変化を示し、Ｂ２は発振信号ＶＯＳＣの波形を示し、Ｂ３は発振信号ＶＯＵＴの波形を示す。また、Ｂ４は集積回路２の消費電力を示し、Ｂ５は集積回路２の温度及び振動子３の温度を示し、Ｂ６は発振周波数の周波数偏差を示す。Ｂ５において、実線は集積回路２の温度変化を示し、破線は振動子３の温度変化を示す。
【００７３】
図１２のＢ１に示すように、時刻ｔ０において、ＶＤＤ端子への電源電圧の供給が開始されると、Ｂ２に示すように、振動子３が発振して発振信号ＶＯＳＣの振幅が徐々に大きくなる。そして、発振信号ＶＯＳＣの振幅が閾値よりも大きくなると、Ｂ３に示すように、時刻ｔ１において、発振信号ＶＯＵＴが発生する。その後、時刻ｔ４においてＶＤＤ端子への電源電圧の供給が終了し、発振器１の動作が停止する。
【００７４】
第２実施形態の発振器１では、第１期間Ｐ１において、発熱回路２１に発熱制御電流調整データＩＡＤＪ２に応じた電流が流れて発熱し、第１期間Ｐ１が終了した後の第２期間Ｐ２において電流が流れない。すなわち、本実施形態では、Ｂ４に示すように、第１期間Ｐ１の消費電流Ｉ２を調整可能である。出力回路３０は、第１期間Ｐ１において動作を停止し、第２期間Ｐ２において動作するが、本実施形態では、第１期間Ｐ１において発熱回路２１が単位時間あたりに消費する電力は、第２期間Ｐ２において出力回路３０が単位時間あたりに消費する電力よりも大きい。したがって、Ｂ４に示すように、第１期間Ｐ１の消費電流Ｉ２は、第２期間Ｐ２の消費電流Ｉ１よりも大きくなる。その結果、集積回路２は、第１期間Ｐ１において、単位時間あたり第１の発熱量で発熱し、第１期間Ｐ１が終了した後の第２期間Ｐ２において、単位時間あたり第２の発熱量で発熱し、第１の発熱量は、第２の発熱量よりも大きい。そのため、第１期間Ｐ１において、集積回路２の温度が急峻に上昇し、振動子３の温度も集積回路２の温度に追従して急峻に上昇する。そして、第２期間Ｐ２の時刻ｔ２において、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になり、Ｂ６に示すように、発振周波数の偏差がほぼゼロになる。このように、第２実施形態の発振器１によれば、第１実施形態と同様、前述した比較例の発振器に対して、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になるまでの時間が短縮される。さらに、第２実施形態の発振器１によれ
ば、第１期間Ｐ１において発熱回路２１に流れる電流を、発振器１の個体差に応じて調整することができるので、発振器１の個体差があっても集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になるまでの時間を確実に短くすることができる。
【００７５】
１−３．第３実施形態
以下、第３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。
【００７６】
図１３は、第３実施形態の発振器１の機能ブロック図である。図１３に示すように、第３実施形態の発振器１は、集積回路２のメモリー６０に、発熱回路２１に電流を流す第１期間Ｐ１の長さを調整・選択するための発熱期間調整データＴＡＤＪが記憶されている。発熱期間調整データＴＡＤＪは、発振器１の製造工程において、メモリー６０が有する不揮発性メモリーに記憶される。不揮発性メモリーに記憶されている発熱期間調整データＴＡＤＪは、発振器１の起動直後、すなわち、ＶＤＤ端子への電源電圧の供給が開始した直後に不揮発性メモリーからレジスターに書き込まれる。
【００７７】
発熱期間制御回路９２は、振幅検出回路９０から出力される検出信号ＶＤＥＴ及び発熱期間調整データＴＡＤＪに基づいて、発熱制御信号ＨＴＣＴＬを出力する。本実施形態では、検出信号ＶＤＥＴがローレベルのときは、発熱制御信号ＨＴＣＴＬはローレベルである。また、検出信号ＶＤＥＴがローレベルからハイレベルに変化したタイミングから、発熱期間調整データＴＡＤＪに応じて設定された時間が経過すると、発熱制御信号ＨＴＣＴＬがローレベルからハイレベルに変化する。具体的には、発熱期間制御回路９２は、検出信号ＶＤＥＴがローレベルからハイレベルに変化したタイミングから、発振信号ＶＯＳＣのパルス数をカウントし、発熱期間調整データＴＡＤＪに応じたカウント値に達すると、発熱制御信号ＨＴＣＴＬをローレベルからハイレベルに変化させる。このように、第３実施形態の発振器１では、第１期間Ｐ１の長さは可変である。
【００７８】
図１４は、第３実施形態の発振器１の動作の一例を示す図である。図１４において、Ｃ１はＶＤＤ端子に供給される電源電圧の変化を示し、Ｃ２は発振信号ＶＯＳＣの波形を示し、Ｃ３は発振信号ＶＯＵＴの波形を示す。また、Ｃ４は集積回路２の消費電力を示し、Ｃ５は集積回路２の温度及び振動子３の温度を示し、Ｃ６は発振周波数の周波数偏差を示す。Ｃ５において、実線は集積回路２の温度変化を示し、破線は振動子３の温度変化を示す。
【００７９】
図１２のＣ１に示すように、時刻ｔ０において、ＶＤＤ端子への電源電圧の供給が開始されると、Ｃ２に示すように、振動子３が発振して発振信号ＶＯＳＣの振幅が徐々に大きくなる。そして、発振信号ＶＯＳＣの振幅が閾値よりも大きくなると、Ｃ３に示すように、時刻ｔ１において、発振信号ＶＯＵＴが発生する。その後、時刻ｔ４においてＶＤＤ端子への電源電圧の供給が終了し、発振器１の動作が停止する。
【００８０】
第２実施形態の発振器１では、第１期間Ｐ１において、発熱回路２１に電流が流れて発熱し、第１期間Ｐ１が終了した後の第２期間Ｐ２において電流が流れない。そして、本実施形態では、Ｃ４に示すように、第１期間Ｐ１の長さを調整可能である。出力回路３０は、第１期間Ｐ１において動作を停止し、第２期間Ｐ２において動作するが、本実施形態では、第１期間Ｐ１において発熱回路２１が単位時間あたりに消費する電力は、第２期間Ｐ２において出力回路３０が単位時間あたりに消費する電力よりも大きい。したがって、Ｃ４に示すように、第１期間Ｐ１の消費電流Ｉ２は、第２期間Ｐ２の消費電流Ｉ１よりも大きくなる。その結果、集積回路２は、第１期間Ｐ１において、単位時間あたり第１の発熱量で発熱し、第１期間Ｐ１が終了した後の第２期間Ｐ２において、単位時間あたり第２の
発熱量で発熱し、第１の発熱量は、第２の発熱量よりも大きい。そのため、第１期間Ｐ１において、集積回路２の温度が急峻に上昇し、振動子３の温度も集積回路２の温度に追従して急峻に上昇する。そして、第２期間Ｐ２の時刻ｔ２において、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になり、Ｃ６に示すように、発振周波数の偏差がほぼゼロになる。このように、第２実施形態の発振器１によれば、第１実施形態と同様、前述した比較例の発振器に対して、集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になるまでの時間が短縮される。さらに、第２実施形態の発振器１によれば、集積回路２の温度が急峻に上昇する第１期間Ｐ１の長さを、発振器１の個体差に応じて調整することができるので、発振器１の個体差があっても集積回路２と振動子３とが熱平衡状態になるまでの時間を確実に短くすることができる。
【００８１】
１−４．変形例
上記の第２実施形態と第３実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、発振器１は、第１期間Ｐ１の長さと第１期間Ｐ１において発熱回路２１に流れる電流の両方が可変であってもよい。
【００８２】
また、上記の第３実施形態では、検出信号ＶＤＥＴがローレベルからハイレベルに変化したタイミングから、発熱期間調整データＴＡＤＪに応じて設定された時間が経過すると、第１期間Ｐ１が終了するようにしているが、発振器１の起動直後から、発熱期間調整データＴＡＤＪに応じて設定された時間が経過すると、第１期間Ｐ１が終了するようにしてもよい。例えば、発熱期間制御回路９２は、発振器１の起動直後から、発振信号ＶＯＳＣのパルス数をカウントし、発熱期間調整データＴＡＤＪに応じたカウント値に達すると、発熱制御信号ＨＴＣＴＬをローレベルからハイレベルに変化させることで第１期間Ｐ１を終了させてもよい。
【００８３】
また、上記の各実施形態では、発熱回路２１を、第１期間Ｐ１と温度補償回路４０の調整時で兼用しているが、第１期間Ｐ１において発熱する発熱回路と、温度補償回路４０の調整時に発熱する発熱回路が別個に設けられていてもよい。
【００８４】
また、上記の各実施形態では、発熱回路２１は第１期間Ｐ１と温度補償回路４０の調整時に発熱するが、本発明は、温度補償回路４０の調整時に発熱しない発振器にも適用可能である。
【００８５】
また、上記の各実施形態では、集積回路２が発熱回路２１を有しているが、発熱回路２１に代えて、あるいは、発熱回路２１とともに、ペルチェ素子などのヒーター機能を有する素子が設けられ、第１期間Ｐ１において当該素子が発熱してもよい。
【００８６】
また、上記の各実施形態の発振器１は、ＴＣＸＯ（Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator）等の温度補償機能を有する発振器であるが、例えば、ＶＣ−ＴＣＸＯ（Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator）等の温度補償機能及び周波数制御機能を有する発振器であってもよい。
【００８７】
２．電子機器
図１５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。また、図１６は、本実施形態の電子機器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。
【００８８】
本実施形態の電子機器３００は、発振器３１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）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１５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。
【００８９】
発振器３１０は、集積回路３１２と振動子３１３とを備えている。集積回路３１２は、振動子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ＣＰＵ３２０に出力される。
【００９０】
ＣＰＵ３２０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処理部である。具体的には、ＣＰＵ３２０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。
【００９１】
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ＣＰＵ３２０に出力する。
【００９２】
ＲＯＭ３４０は、ＣＰＵ３２０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。
【００９３】
ＲＡＭ３５０は、ＣＰＵ３２０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、ＣＰＵ３２０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。
【００９４】
通信部３６０は、ＣＰＵ３２０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。
【００９５】
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、ＣＰＵ３２０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。
【００９６】
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、起動時における発振信号の周波数偏差を低減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。
【００９７】
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。
【００９８】
本実施形態の電子機器３００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。
【００９９】
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、ＣＰＵ３２０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。
【０１００】
３．移動体
図１７は、本実施形態の移動体の一例を示す図である。図１７に示す移動体４００は、発振器４１０、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を行うコントローラー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１７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。
【０１０１】
発振器４１０は、不図示の集積回路と振動子とを備えており、集積回路は振動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の外部端子からコントローラー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。
【０１０２】
バッテリー４５０は、発振器４１０及びコントローラー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及びコントローラー４２０，４３０，４４０に電力を供給する。
【０１０３】
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、起動時における発振信号の周波数偏差を低減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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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】
【０１０８】
１…発振器、２…集積回路、３…振動子、３ａ…励振電極、３ｂ…励振電極、４…パッケージ、５…リッド、６…外部端子、７…収容室、１０…発振用回路、１１…発振部、１２
…電流源回路、２０…振幅制御回路、２１…発熱回路、２２…レプリカ回路、２３…デコーダー、３０…出力回路、４０…温度補償回路、４２…温度センサー、５０…レギュレーター回路、６０…メモリー、７０…スイッチ回路、８０…シリアルインターフェース回路、９０…振幅検出回路、９２…発熱期間制御回路、３００…電子機器、３１０…発振器、３１２…集積回路、３１３…振動子、３２０…ＣＰＵ、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…コントローラー、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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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