(57)【要約】【課題】発熱素子の影響を軽減する。【解決手段】圧電振動子１０と、制御電圧ＶＣに基づき圧電振動子１０の発振周波数を制御する発振回路１５０と、温度を検出し第１の電圧Ｖ１を出力する第１の温度検出器Ｔ１と、温度を検出し第２の電圧Ｖ２を出力する第２の温度検出器Ｔ２と、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との差の電圧である第３の電圧Ｖ３を出力する差分回路１２０と、第１の電圧Ｖ１と第３の電圧Ｖ３との和の電圧である第４の電圧Ｖ４を出力する加算回路１３０と、第４の電圧Ｖ４に基づき制御電圧ＶＣを発生する制御電圧発生回路１４０と、を含む温度補償型圧電発振器１。【選択図】図１
2010193134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子と、
制御電圧に基づき前記圧電振動子の発振周波数を制御する発振回路と、
温度を検出し第１の電圧を出力する第１の温度検出器と、
温度を検出し第２の電圧を出力する第２の温度検出器と、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との差の電圧である第３の電圧を出力する差分回路と
、
前記第１の電圧と前記第３の電圧との和の電圧である第４の電圧を出力する加算回路と
、
前記第４の電圧に基づき前記制御電圧を発生する制御電圧発生回路と、
を含む、
ことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の温度補償型圧電発振器において、前記第１の温度検出器と前記第２の
温度検出器とは、電圧−温度特性が略同一であることを特徴とする温度補償型圧電発振器
。
【請求項３】
請求項１または２に記載の温度補償型圧電発振器において、前記第１の温度検出器と前
記第２の温度検出器とは、離れて配置されていることを特徴とする温度補償型圧電発振器
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度補償型圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの小型電子機器は、実装基板上に間欠的に動作する素子が配置されており
、このような素子の中には動作し始めると急激に発熱するものがある。このような発熱す
る素子のそばに温度補償型圧電発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Xtal Oscil
lator）が配置されている場合、温度補償型圧電発振器を構成している温度検出器が素子
の急激な温度変化に追従した電圧値を出力するため、本来検出しなければならない環境温
度の変化とは無関係な制御電圧が発生し、発振周波数に影響が出てしまうという課題があ
った。
【０００３】
この問題を解決するために、例えば特許文献１には、温度検出器（温度センサー）の出
力を積分回路（ローパスフィルター）に挿入し、熱衝撃が加わったとき、両者の差電圧を
利用し、急激な温度変化に対する周波数補償を行う方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１４５３３９号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の方法では、急激な温度変化に対応するためには大容量のコンデン
サーと抵抗からなる積分回路が必要になり、集積回路の小型化には不向きであり、デジタ
ル処理が入るのでノイズが大きいという課題がある。また、近傍に発熱する素子が置かれ
た場合の影響を免れることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
圧電振動子と、制御電圧に基づき前記圧電振動子の発振周波数を制御する発振回路と、
温度を検出し第１の電圧を出力する第１の温度検出器と、温度を検出し第２の電圧を出力
する第２の温度検出器と、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差の電圧である第３の電
圧を出力する差分回路と、前記第１の電圧と前記第３の電圧との和の電圧である第４の電
圧を出力する加算回路と、前記第４の電圧に基づき前記制御電圧を発生する制御電圧発生
回路と、を含む、ことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【０００８】
この構成によれば、温度補償型圧電発振器の近傍に発熱素子が配置された場合に、発熱
素子に近い第１の温度検出器と発熱素子から遠い第２の温度検出器の温度差を合成するこ
とができるので、発熱素子からの熱衝撃による周波数の変動を小さくすることができる。
【０００９】
［適用例２］
上記に記載の温度補償型圧電発振器において、前記第１の温度検出器と前記第２の温度
検出器とは、電圧−温度特性が略同一であることを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【００１０】
この構成によれば、第１の温度検出器と第２の温度検出器とが同一の電圧−温度特性で
あれば、熱衝撃がない場合にも１個の温度検出器で構成した場合と同等の検出結果を得る
ことができる。
【００１１】
［適用例３］
上記に記載の温度補償型圧電発振器において、前記第１の温度検出器と前記第２の温度
検出器とは、離れて配置されていることを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【００１２】
この構成によれば、第１の温度検出器と第２の温度検出器とを離れて配置させることに
より発熱素子からの熱衝撃を受けた場合の温度と熱衝撃を受けない場合の温度との差が大
きくなるので温度差の検出が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る温度補償型圧電発振器の構成を示す構成図。
【図２】第１実施形態に係る温度補償型圧電発振器の構成を示す回路図。
【図３】（Ａ）第１実施形態に係る温度補償型圧電発振器の基板上での配置方法を示す配置図、（Ｂ）第１実施形態に係る温度補償型圧電発振器の温度センサーの動きを示すグラフ。
【図４】変形例１に係る温度補償型圧電発振器の構成を示す構成図。
【図５】変形例２に係る温度補償型圧電発振器の構成を示す構成図。
【図６】変形例２に係る温度補償型圧電発振器の配置方法を示す配置図。
【図７】変形例３に係る温度補償型圧電発振器の構成を示す構成図。
【図８】変形例３に係る温度補償型圧電発振器の配置方法を示す配置図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、温度補償型圧電発振器の実施形態について図面に従って説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
＜温度補償型圧電発振器の構成＞
先ず、第１実施形態に係る温度補償型圧電発振器の構成について、図１〜３を参照して
説明する。図１は、第１実施形態に係る温度補償型圧電発振器の構成を示す構成図である
。図２は、第１実施形態に係る温度補償型圧電発振器の構成を示す回路図である。図３（
Ａ）は、第１実施形態に係る温度補償型圧電発振器の基板上での配置方法を示す配置図で
ある。図３（Ｂ）は、第１実施形態に係る温度補償型圧電発振器の温度センサーの動きを
示すグラフである。
【００１６】
図１に示すように、温度補償型圧電発振器１は、圧電振動子１０と、発振回路１５０と
、第１の温度検出器である温度センサーＴ１と、第２の温度検出器である温度センサーＴ
２と、差分回路１２０と、加算回路１３０と、制御電圧発生回路１４０と、ＥＥＰＲＯＭ
（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）１６０と、から構成さ
れている。なお、図３，４での説明の簡略化のために、差分回路１２０と加算回路１３０
と制御電圧発生回路１４０とを含む回路を検出回路１１０と名付ける。
【００１７】
温度センサーＴ１は、検出した温度を電圧に変換した第１の電圧である電圧Ｖ１を出力
する。温度センサーＴ２は、検出した温度を電圧に変換した第２の電圧である電圧Ｖ２を
出力する。差分回路１２０は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との差を検出し第３の電圧である電圧
Ｖ３を出力する。加算回路１３０は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ３との和を検出し第４の電圧であ
る電圧Ｖ４を出力する。制御電圧発生回路１４０は、電圧Ｖ４に基づき制御電圧ＶＣを発
生し出力する。発振回路１５０は、制御電圧ＶＣによって圧電振動子１０の発振周波数の
温度特性をうち消すように制御し出力端子ＯＵＴから発振信号を出力する。
【００１８】
図２は、温度センサーＴ１と温度センサーＴ２と差分回路１２０と加算回路１３０の具
体的な回路構成を示している。温度センサーＴ１は、電源線と接地線との間に抵抗１１２
と２個のダイオード１１３，１１４が直列に接続されている。抵抗１１２とダイオード１
１３との接続線から電圧Ｖ１が出力される。温度センサーＴ２は、電源線と接地線との間
に抵抗１１６と２個のダイオード１１７，１１８が直列に接続されている。抵抗１１６と
ダイオード１１７との接続線から電圧Ｖ２が出力される。
【００１９】
差分回路１２０は、差動増幅器１２２と抵抗Ｒ１と可変抵抗Ｒ２とから構成されている
。差動増幅器１２２は、＋端子に電圧Ｖ１が印加され、−端子に抵抗Ｒ１を介して電圧Ｖ
２が印加され、出力端子から電圧Ｖ３を出力する。可変抵抗Ｒ２は、差動増幅器１２２の
−端子と出力端子との間に接続され、ＥＥＰＲＯＭ１６０に記憶されたデジタル信号ＶＲ
に基づき抵抗値を調整できる。ＥＥＰＲＯＭ１６０は、制御端子ＣＳから制御信号が印加
されるとデータ端子ＤＡから可変抵抗Ｒ２を調整するデジタルデータなどのデータが書き
込まれる。
【００２０】
加算回路１３０は、差動増幅器１３２と抵抗Ｒ３，Ｒ４とから構成されている。差動増
幅器１３２は、＋端子に電圧Ｖ１が印加され、−端子に抵抗Ｒ３を介して電圧Ｖ３が印加
され、出力端子から電圧Ｖ４を出力する。抵抗Ｒ４は、差動増幅器１３２の−端子と出力
端子との間に接続されている。
【００２１】
図３（Ａ）に示すように、基板３００上に温度補償型圧電発振器１と発熱素子２０が配
置された場合、温度センサーＴ１は発熱素子２０の近傍にあるので、発熱素子２０が間欠
駆動し発熱すると発熱素子２０の温度の影響を受ける。一方、温度センサーＴ２は発熱素
子２０から離れた位置にあるので、発熱素子２０の温度の影響を受けるのは遅くなる。
【００２２】
図３（Ｂ）に示すように、時点ｔ１で発熱素子２０が間欠駆動すると、温度センサーＴ
１が出力する電圧Ｖ１は温度が上がるので急激に下降する。一方、温度センサーＴ２が出
力する電圧Ｖ２は電圧Ｖ１に比べ緩やかに下降する。これら電圧Ｖ１とＶ２とを合成した
電圧（図２のＶ４に相当する電圧）は電圧Ｖ２に比べて更に緩やかに下降することになる
。
【００２３】
以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００２４】
従来の温度補償型圧電発振器は温度センサーが１個だったので、発熱素子２０の影響を
受け、急激に制御電圧ＶＣが変化したが、本実施形態では、発熱素子２０に近い温度セン
サーＴ１と発熱素子２０から遠い温度センサーＴ２の温度差を合成することができるので
、発熱素子２０からの熱衝撃による周波数の変動を小さくすることができる。
【００２５】
以上、温度補償型圧電発振器の実施形態を説明したが、こうした実施の形態に何ら限定
されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることがで
きる。以下、変形例を挙げて説明する。
【００２６】
（変形例１）温度補償型圧電発振器の変形例１について説明する。前記第１実施形態で
は、温度補償型圧電発振器１に温度センサーＴ１と温度センサーＴ２を配置した場合を説
明したが、温度センサーＴ２を温度補償型圧電発振器１の外部に配置してもよい。図４は
、変形例１に係る温度補償型圧電発振器の構成を示す構成図である。
【００２７】
図４に示すように、温度補償型圧電発振器４は、温度センサーＴ２を含まず、外部に配
置している。温度センサーＴ２を温度補償型圧電発振器４に接続するために新たな端子を
設けず、データ端子ＤＡを兼用している。そのために、温度補償型圧電発振器４は、スイ
ッチ回路１７０を含み、制御端子ＣＳから入力される制御信号がイネーブルの時はスイッ
チ回路１７０のａ端子とｂ端子を接続状態にし、制御信号がディスエーブルの時はスイッ
チ回路１７０のａ端子とｃ端子を接続状態にするように動作する。従って、ＥＥＰＲＯＭ
１６０にデータを書き込む期間は、制御信号はイネーブルなので温度センサーＴ２は非接
続状態となり、ＥＥＰＲＯＭ１６０にデータを書き込まない期間は、制御信号はディスエ
ーブルなので温度センサーＴ２は接続状態となる。
【００２８】
図４に示すように、基板４００上に発熱素子２０と温度補償型圧電発振器４と温度セン
サーＴ２を配置することにより、温度センサーＴ２は発熱素子２０の温度の影響をさらに
受けにくくなる。
【００２９】
（変形例２）温度補償型圧電発振器の変形例２について説明する。前記第１実施形態で
は、２個の温度センサーＴ１，Ｔ２を配置する方法を説明したが、３個以上の温度センサ
ーを配置するようにしてもよい。図５は、変形例２に係る温度補償型圧電発振器の構成を
示す構成図である。図６は、変形例２に係る温度補償型圧電発振器の配置方法を示す配置
図である。
【００３０】
図５に示すように、温度補償型圧電発振器５は、温度センサーＴ１と温度センサーＴ２
に加えて３個目の温度センサーＴ３と、差分回路５２０と、をさらに含んで構成されてい
る。温度センサーＴ３は、検出した温度を電圧に変換した電圧Ｖ５を出力する。差分回路
５２０は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ５との差を検出し電圧Ｖ６を出力する。加算回路５３０は、
電圧Ｖ１と電圧Ｖ３と電圧Ｖ６との和を検出し電圧Ｖ４を出力する。なお、図６での説明
の簡略化のために、差分回路１２０，５２０と加算回路５３０と制御電圧発生回路１４０
とを含む回路を検出回路５１０と名付ける。
【００３１】
図６（Ａ）に示すように、基板６００上に発熱素子２０と温度補償型圧電発振器５とを
配置することにより、温度センサーＴ３は発熱素子２０の温度の影響を受けやすくなり、
温度センサーＴ１，Ｔ２は発熱素子２０の温度の影響を受けにくくなる。一方、図６（Ｂ
）に示すように、基板６００上に発熱素子２０と温度補償型圧電発振器５とを配置するこ
とにより、温度センサーＴ１，Ｔ３は発熱素子２０の温度の影響を受けやすくなり、温度
センサーＴ２は発熱素子２０の温度の影響を受けにくくなる。
【００３２】
（変形例３）温度補償型圧電発振器の変形例３について説明する。前記変形例２では、
３個の温度センサーＴ１，Ｔ２，Ｔ３と２個の差分回路１２０，５２０を配置する方法を
説明したが、１個の差分回路１２０でも構成できる。図７は、変形例３に係る温度補償型
圧電発振器の構成を示す構成図である。図８は、変形例３に係る温度補償型圧電発振器の
配置方法を示す配置図である。
【００３３】
図７に示すように、温度補償型圧電発振器７は、２個の温度センサーＴ２，Ｔ３の出力
する電圧Ｖ２，Ｖ５をスイッチ回路５７０で切り替えて差分回路１２０に入力するように
構成されている。スイッチ回路５７０は、ＥＥＰＲＯＭ１６０に書き込まれた制御信号Ｖ
Ｓに基づき、スイッチ回路５７０のｂ端子とｃ端子とが接続するか、ａ端子とｃ端子とが
接続するかを切り替えることができる。なお、図８での説明の簡略化のために、差分回路
１２０と加算回路１３０とスイッチ回路５７０と制御電圧発生回路１４０とを含む回路を
検出回路７１０と名付ける。
【００３４】
図８（Ａ）に示すように、基板８００上に発熱素子２０と温度補償型圧電発振器７とを
配置する場合は、温度センサーＴ１，Ｔ３が発熱素子２０に近く温度センサーＴ２が発熱
素子２０から遠いので、スイッチ回路５７０のｂ端子とｃ端子とが接続するように制御信
号ＶＳを設定する。一方、図８（Ｂ）に示すように、基板８００上に発熱素子２０と温度
補償型圧電発振器７とを配置する場合は、温度センサーＴ１，Ｔ２が発熱素子２０に近く
温度センサーＴ３が発熱素子２０から遠いので、スイッチ回路５７０のａ端子とｃ端子と
が接続するように制御信号ＶＳを設定する。
【符号の説明】
【００３５】
１…温度補償型圧電発振器、４…温度補償型圧電発振器、５…温度補償型圧電発振器、
７…温度補償型圧電発振器、１０…圧電振動子、２０…発熱素子、１１０…検出回路、１
１２…抵抗、１１３，１１４…ダイオード、１１６…抵抗、１１７，１１８…ダイオード
、１２０…差分回路、１２２…差動増幅器、１３０…加算回路、１３２…差動増幅器、１
４０…制御電圧発生回路、１５０…発振回路、１６０…ＥＥＰＲＯＭ、１７０…スイッチ
回路、３００，４００…基板、５１０…検出回路、５２０…差分回路、５３０…加算回路
、５７０…スイッチ回路、６００…基板、７１０…検出回路、８００…基板。
【図１】
2010193134.tif 000003
【図２】
2010193134.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010193134.tif 000008
【図７】
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【図８】
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