(57)【要約】【課題】温度に依存しないＡＦＣ特性を得る。【解決手段】圧電振動子１００の一方の端子に第１の容量素子Ｃ１を介して一方の端子が接続された第１の可変容量素子ＶＣ１と、圧電振動子１００の他方の端子に一方の端子が接続された第３の可変容量素子ＶＣ３と、第３の可変容量素子ＶＣ３の他方の端子に一方の端子が接続された第２の可変容量素子ＶＣ２と、を含む発振回路２００と、温度補償電圧Ｖｔを発生する温度補償電圧発生回路３００と、外部から印加する電圧ＶＣＯＮＴに基づいて圧電振動子１００の発振周波数を可変にするための周波数制御電圧Ｖｃを発生する自動周波数制御回路４００と、を含み、第１の可変容量素子ＶＣ１の一方の端子に温度補償電圧Ｖｔが印加され、第２の可変容量素子ＶＣ２の一方の端子に周波数制御電圧Ｖｃが印加され、第３の可変容量素子ＶＣ３の一方の端子に温度補償電圧Ｖｔが印加される温度補償型圧電発振器１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子と、
少なくとも前記圧電振動子と直列に接続した第１の可変容量素子ないし第３の可変容量素子と、を含む発振回路と、
前記圧電振動子の周波数温度特性に応答した温度補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路と、
外部から印加する電圧に基づいて前記圧電振動子の発振周波数を可変するための周波数制御電圧を発生する自動周波数制御回路と、
を含み、
前記第１の可変容量素子の一方の端子に前記温度補償電圧が印加され、
前記第２の可変容量素子の一方の端子に前記周波数制御電圧が印加され、
前記第３の可変容量素子の一方の端子に前記温度補償電圧に基づく電圧が印加され、
前記第３の可変容量素子の他方の端子に前記周波数制御電圧に基づく電圧が印加される、
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３の可変容量素子の一方の端子に前記温度補償電圧を増幅して印加する第１の増幅回路をさらに含む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２の可変容量素子の一方の端子と前記第３の可変容量素子の他方の端子との間に接続される第２の容量素子と、前記第３の可変容量素子の他方の端子に前記周波数制御電圧を増幅して印加する第２の増幅回路と、をさらに含む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、温度補償機能とＡＦＣ機能とを備えた温度補償型圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度補償型水晶発振器においては、例えば特許文献１に示すように、水晶発振器の発振周波数を温度に対して安定するための温度補償機能と、顧客が周波数を可変するためのＡＦＣ（Auto Frequency Control）機能と、を有している。特許文献１に示す温度補償型水晶発振器は、発振回路に備えた可変容量素子を電圧制御で容量可変させることで発振周波数を可変している。
【０００３】
温度補償機能は、水晶振動子自身が持つ本来の周波数温度特性を打ち消すように可変容量素子の容量値を温度補償電圧（回路内で生成）にて制御し容量を変化させる機能を有する。これにより、発振回路の可変容量素子の容量値を制御して、発振回路容量を変化させ発振周波数を補正する。この容量変化は可変容量素子に温度補償電圧（回路内で生成）を印加し、水晶振動子の周波数温度特性を打ち消すように容量変化させて、発振回路の周波数を安定化（一定の偏差に収まるように）している。一方、ＡＦＣ機能は、顧客が使用する機能であり、外部から印加する制御電圧に対して所望の周波数可変が求められる。ＡＦＣ機能は、顧客の仕様要求に基づき外部から印加する制御電圧の範囲や必要とする周波数可変幅が異なるので、制御電圧の範囲や必要とする周波数可変幅が得られるようにＡＦＣ回路にてゲインコントロールされ、要求に合うように設計を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７６１９８号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、温度補償機能とＡＦＣ機能とを共存する従来の方法では、常温においてＡＦＣ機能によるゲインコントロールを最適に設計しても、常温以外の温度になった場合温度補償による回路容量の変化の影響を受け、ＡＦＣの周波数可変量が変化してしまうという課題がある。これは、温度補償用の可変容量素子が温度（つまり温度補償電圧）によって容量変化しているため、この容量変化がＡＦＣ用の可変容量素子の感度に影響を及ぼしてしまうためである。図５（Ａ）は、従来の温度補償型水晶発振器の構成であり、図５（Ｂ）は、可変容量素子ＶＣ１の温度に対する容量変化のグラフであり、図５（Ｃ）は、可変容量素子ＶＣ２のＡＦＣ電圧Ｖｃによる周波数変化を示したグラフであるが、可変容量素子ＶＣ１の容量変化つまり温度に対して影響を受けてしまうことを示すグラフである。
【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、少なくとも前記圧電振動子と直列に接続した第１の可変容量素子ないし第３の可変容量素子と、を含む発振回路と、前記圧電振動子の周波数温度特性に応答した温度補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路と、外部から印加する電圧に基づいて前記圧電振動子の発振周波数を可変するための周波数制御電圧を発生する自動周波数制御回路と、を含み、前記第１の可変容量素子の一方の端子に前記温度補償電圧が印加され、前記第２の可変容量素子の一方の端子に前記周波数制御電圧が印加され、前記第３の可変容量素子の一方の端子に前記温度補償電圧に基づく電圧が印加され、前記第３の可変容量素子の他方の端子に前記周波数制御電圧に基づく電圧が印加される、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、周波数制御電圧により制御される第２の可変容量素子が温度補償電圧により制御される第１の可変容量素子から受ける影響を、温度補償電圧により制御される第３の可変容量素子で補正することができるので、自動周波数制御回路による圧電振動子の発振周波数の制御を安定して行うことができる。
【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３の可変容量素子の一方の端子に前記温度補償電圧を増幅して印加する第１の増幅回路をさらに含む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の増幅回路により温度補償電圧を調整することにより第３の可変容量素子の容量の変化量を調整することができるので、自動周波数制御回路による圧電振動子の発振周波数の制御を精度よく行うことができる。
【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２の可変容量素子の一方の端子と前記第３の可変容量素子の他方の端子との間に接続される第２の容量素子と、前記第３の可変容量素子の他方の端子に前記周波数制御電圧を増幅して印加する第２の増幅回路と、をさらに含む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の増幅回路により温度補償電圧を調整し、さらに第２の増幅回路により周波数制御電圧を調整し、第３の可変容量素子を一方の端子側と他方の端子側との両方から制御することにより、第３の可変容量素子の容量の変化量をより細かく調整することができ、自動周波数制御回路による圧電振動子の発振周波数の制御をより精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（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を参照して説明する。図１（Ａ）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り、図１（Ｂ）は、第１実施形態に係る温度補償型圧電発振器の動作を示すグラフである。
【００１５】
図１（Ａ）に示すように、温度補償型圧電発振器１は、圧電振動子１００と、発振回路２００と、温度補償電圧発生回路３００と、温度センサー３１０と、自動周波数制御（ＡＦＣ：Auto Frequency Control）回路４００と、出力バッファ５００と、から構成されている。
【００１６】
発振回路２００は、第１の可変容量素子である可変容量素子ＶＣ１と、第２の可変容量素子である可変容量素子ＶＣ２と、第３の可変容量素子である可変容量素子ＶＣ３と、第１の容量素子であるコンデンサＣ１と、増幅器ＩＮＶと、抵抗Ｒ０と、から構成されている。可変容量素子ＶＣ１の一方の端子は、コンデンサＣ１を介して圧電振動子１００の一方の端子である端子ｘ１に接続されている。可変容量素子ＶＣ３の一方の端子は、圧電振動子１００の他方の端子である端子ｘ２に接続されている。可変容量素子ＶＣ２の一方の端子は、可変容量素子ＶＣ３の他方の端子に接続されている。可変容量素子ＶＣ１，ＶＣ２の他方の端子は、接地電位線に接続されている。
【００１７】
増幅器ＩＮＶ及び抵抗Ｒ０は、圧電振動子１００の端子ｘ１，ｘ２間に並列に接続されている。圧電振動子１００の端子ｘ２は、出力バッファ５００と接続され、出力バッファ５００は、外部端子５０１と接続され、発振信号ＯＵＴを出力する。温度補償電圧発生回路３００は、温度センサー３１０から出力される温度データに基づき圧電振動子１００の周波数温度特性を補正するための温度補償電圧Ｖｔを出力する。ＡＦＣ回路４００は、外部端子４０１と接続され、外部端子４０１から印加される電圧ＶＣＯＮＴに基づいて圧電振動子１００の発振周波数を可変にするための周波数制御電圧Ｖｃを出力する。
【００１８】
温度補償電圧Ｖｔは、抵抗Ｒ１を介して可変容量素子ＶＣ１の一方の端子に印加される。また、温度補償電圧Ｖｔは、抵抗Ｒ３を介して可変容量素子ＶＣ３の一方の端子にも印加される。周波数制御電圧Ｖｃは、抵抗Ｒ２を介して可変容量素子ＶＣ２の一方の端子に印加される。
【００１９】
図１（Ｂ）は、温度補償型圧電発振器１の動作を示すグラフである。圧電振動子１００の端子ｘ２と可変容量素子ＶＣ２の一方の端子との間に接続された可変容量素子ＶＣ３を温度補償電圧Ｖｔで制御することにより、従来の図５（Ｃ）に示すグラフに比べて可変容量素子ＶＣ１が温度によって受ける影響が少なくなっているのがわかる。
【００２０】
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。
【００２１】
本実施形態では、周波数制御電圧Ｖｃにより制御される可変容量素子ＶＣ２が温度補償電圧Ｖｔにより制御される可変容量素子ＶＣ１から受ける影響を、温度補償電圧Ｖｔにより制御される可変容量素子ＶＣ３で補正することができるので、ＡＦＣ回路４００による圧電振動子１００の発振周波数の制御を安定して行うことができる。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、温度補償型圧電発振器の第２実施形態について説明する。図２は、第２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。第１実施形態の図１（Ａ）の温度補償型圧電発振器１に対し、図２に示す温度補償型圧電発振器２は、可変容量素子ＶＣ３の一方の端子に温度補償電圧Ｖｔを第１の増幅回路であるＡｍｐ（amplifier）６００で増幅し抵抗Ｒ３を介して印加している。
【００２３】
以上に述べた本第２実施形態によれば、Ａｍｐ６００により温度補償電圧Ｖｔを調整することにより可変容量素子ＶＣ３の容量の変化量を調整することができるので、ＡＦＣ回路４００による圧電振動子１００の発振周波数の制御を精度よく行うことができる。
【００２４】
（第３実施形態）
次に、温度補償型圧電発振器の第３実施形態について説明する。図３は、第３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。第１実施形態の図１（Ａ）の温度補償型圧電発振器１に対し、図３に示す温度補償型圧電発振器３は、可変容量素子ＶＣ２の一方の端子と可変容量素子ＶＣ３の他方の端子との間に第２の容量素子であるコンデンサＣ２を接続した発振回路２３０で構成されている。さらに、可変容量素子ＶＣ３の一方の端子に温度補償電圧ＶｔをＡｍｐ６００で増幅し抵抗Ｒ３を介して印加し、可変容量素子ＶＣ３の他方の端子に周波数制御電圧Ｖｃを第２の増幅回路であるＡｍｐ６１０で増幅し抵抗Ｒ４を介して印加している。
【００２５】
以上に述べた本第３実施形態によれば、Ａｍｐ６００により温度補償電圧Ｖｔを調整し、さらにＡｍｐ６１０により周波数制御電圧Ｖｃを調整し、可変容量素子ＶＣ３を一方の端子側と他方の端子側との両方から制御することにより、可変容量素子ＶＣ３の容量の変化量をより細かく調整することができ、ＡＦＣ回路４００による圧電振動子１００の発振周波数の制御をより精度よく行うことができる。
【００２６】
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。
【００２７】
（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。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回路図である。第１実施形態の温度補償型圧電発振器１に対し、図４に示す温度補償型圧電発振器４のように、可変容量素子ＶＣ３と並列にコンデンサＣ３を接続してもよい。また図示は行わないが、本説明で可変容量素子ＶＣ１と可変容量素子ＶＣ２のそれぞれの他方の端子をＧＮＤに接続しているが、この他方の端子に接地電位以外の一定の電圧を印加してもよい。更にまた、可変容量素子ＶＣ１と可変容量素子ＶＣ２および可変容量素子ＶＣ３の接続については、可変容量素子ＶＣ１と可変容量素子ＶＣ２とを並列接続にし、この並列回路と圧電振動子１００と可変容量素子ＶＣ３とを直列接続した構成であってもよく、この３つの可変容量素子が発振ループを形成するよう圧電振動子１００と直列に接続した素子であれば、その配置はどのような配置でもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（Ａ）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、（Ｂ）第１実施形態に係る温度補償型圧電発振器の動作を示すグラフ。
【図２】第２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】第３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４】変形例１に係る温度補償型圧電発振器の構成を示す回路図。
【図５】（Ａ）従来の温度補償型水晶発振器の構成、（Ｂ）可変容量素子ＶＣ１の温度に対する容量変化のグラフ、（Ｃ）可変容量素子ＶＣ１の容量変化によりＡＦＣ機能によるゲインコントロールが受ける影響を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２９】
１〜５…温度補償型圧電発振器、１００…圧電振動子、２００…発振回路、２３０…発振回路、３００…温度補償電圧発生回路、３１０…温度センサー、４００…ＡＦＣ回路、４０１…外部端子、５００…出力バッファ、５０１…外部端子、６００…Ａｍｐ、６１０…Ａｍｐ。
【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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