(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子及び可変容量素子を使用した発振回路と、周囲の温度を検出する温度センサとを具備し、前記温度センサが検出した周囲の温度から、前記水晶振動子の温度変化による周波数偏差を計算し、前記周波数偏差から前記可変容量素子に印加する電圧を制御する制御部を有するディジタル制御型発振器において、
前記水晶振動子単体の温度特性を格納する第１記憶部と、水晶振動子を発振回路に組み込んで得られる発振回路の温度特性と水晶振動子単体の温度特性との差分を幾つかの水晶振動子に対して求め平均した補正データを格納する第２記憶部とを設け、
前記制御部は、前記温度センサが検出した周囲の温度から、前記第１記憶部の温度特性と前記第２記憶部の補正データに基づいて周波数偏差を計算し、算出した前記周波数偏差から前記可変容量素子に印加する電圧を制御するようにしたことを特徴とするディジタル制御型発振器。
【請求項２】
水晶振動子及び可変容量素子を使用した発振回路と、周囲の温度を検出する温度センサとを具備し、前記温度センサが検出した周囲の温度から、前記水晶振動子の温度変化による周波数偏差を計算し、前記周波数偏差から前記可変容量素子に印加する電圧を制御する制御部を有するディジタル制御型発振器において、
前記水晶振動子単体の温度特性と、水晶振動子を発振回路に組み込んで得られる発振回路の温度特性と水晶振動子単体の温度特性との差分を幾つかの水晶振動子に対して求め平均した補正データとに基づいて算出される前記発振回路の温度特性を格納している記憶部を設け、
前記制御部は、前記温度センサが検出した周囲の温度から、前記記憶部に格納している発振回路の温度特性に基づいて前記可変容量素子に印加する電圧を制御するようにしたことを特徴とするディジタル制御型発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶振動子を使用した発振回路に関するもので、周波数−温度特性の異なる水晶振動子でも容易に使用可能なディジタル制御型発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来のディジタル制御型発振器のブロック構成例を示す図である。図示するように従来のディジタル制御型発振器は、１は水晶振動子及び可変容量素子を使用した発振回路、２は近傍の発振回路１を含む周囲の温度を検出する温度センサ、３は検出した温度を符号化するＡ／Ｄ変換器、４は温度変化による周波数偏差を示す情報を格納している記憶回路、５は検出温度から記憶回路４を参照して検出温度に対する電圧制御の信号を出力するＣＰＵ（中央処理装置）、６はＣＰＵ５から出力された信号をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、７は信号を積分する積分回路を示しこれらから構成される。
【０００３】
次に、従来のディジタル制御型発振器の温度補正制御を説明する。水晶振動子は温度変化により発振周波数が変化する温度特性をもっているが、発振回路１は温度変化から計算した周波数偏差に対応する制御電圧を用いて補正することにより一定の出力周波数を保持している。
【０００４】
予め、記憶回路４に温度変化による周波数偏差を示す情報を格納しておく。温度センサ２は発振回路１の温度を検出しＡ／Ｄ変換器３でディジタル値に変換してＣＰＵ５へ出力する。ＣＰＵ５は前記記憶回路４に格納している温度変化による周波数偏差を示す情報を参照し温度に相当する制御信号（ディジタル信号）をＤ／Ａ変換器６へ出力し、Ｄ／Ａ変換器６はそれをアナログ値に変換して積分回路７を介して発振回路１へ出力し出力周波数を一定周波数に保持する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、個々の水晶振動子毎に温度変化による周波数偏差（以下温度−周波数偏差特性と呼ぶ）は異なり、更に、実際の発振回路の温度−周波数偏差特性は水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性で表せない。
【０００６】
そこで、上記従来の技術の記憶回路に格納している温度−周波数偏差特性を表すデータは、実際に水晶振動子を組み込んだ発振回路から適切な２点の温度を選び、その２点の測定値から３次式の補正曲線を求め温度−周波数偏差特性を示すデータとして記憶回路に格納していた。
【０００７】
しかし、この従来の技術では、１つ１つの発振回路毎に温度−周波数偏差特性を表すデータは異なってくるので、１つ１つ実際に測定してその測定値を基にデータを作成して記憶回路に記憶しなければならなかったので、データ測定等の工程数が多くコストも高くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点を解決し、発振回路１つ１つ毎にデータを測定しなくても、水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性から発振回路の温度−周波数偏差特性を求めることができ、その温度−周波数偏差特性から電圧を制御して出力周波数を一定周波数に保持するディジタル制御型発振器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明のディジタル制御型発振器は、水晶振動子及び可変容量素子を使用した発振回路と、周囲の温度を検出する温度センサとを具備し、前記温度センサが検出した周囲の温度から、前記水晶振動子の温度変化による周波数偏差を計算し、前記周波数偏差から前記可変容量素子に印加する電圧を制御する制御部を有するディジタル制御型発振器において、前記水晶振動子単体の温度特性を格納する第１記憶部と、水晶振動子を発振回路に組み込んで得られる発振回路の温度特性と水晶振動子単体の温度特性との差分を幾つかの水晶振動子に対して求め平均した補正データを格納する第２記憶部とを設け、前記制御部は、前記温度センサが検出した周囲の温度から、前記第１記憶部の温度特性と前記第２記憶部の補正データに基づいて周波数偏差を計算し、算出した前記周波数偏差から前記可変容量素子に印加する電圧を制御するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載のディジタル制御型発振器は、水晶振動子及び可変容量素子を使用した発振回路と、周囲の温度を検出する温度センサとを具備し、前記温度センサが検出した周囲の温度から、前記水晶振動子の温度変化による周波数偏差を計算し、前記周波数偏差から前記可変容量素子に印加する電圧を制御する制御部を有するディジタル制御型発振器において、前記水晶振動子単体の温度特性と、水晶振動子を発振回路に組み込んで得られる発振回路の温度特性と水晶振動子単体の温度特性との差分を幾つかの水晶振動子に対して求め平均した補正データとに基づいて算出される前記発振回路の温度特性を格納している記憶部を設け、前記制御部は、前記温度センサが検出した周囲の温度から、前記記憶部に格納している発振回路の温度特性に基づいて前記可変容量素子に印加する電圧を制御するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、従来のディジタル制御型発振器と同一の構成部は同一の番号を用いた。図１は本発明のディジタル制御型発振器のブロック構成例を示す図である。１は水晶振動子及び可変容量素子を使用した発振回路、２は近傍の発振回路１を含む周囲の温度を検出する温度センサ、３は検出した温度を符号化するＡ／Ｄ変換器、５は検出温度に対する電圧制御の信号を出力するＣＰＵ（中央処理装置）、６はＣＰＵ５から出力された信号をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、７は信号を積分する積分回路、８は水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性情報を予め格納している第１記憶回路、９は第１記憶回路８に格納している水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性情報から発振回路１の温度−周波数偏差特性を求めるための情報を格納している第２記憶回路を示す。
【００１２】
次に、動作原理を説明する。予め第１記憶回路８には水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性情報が格納されている。温度センサ２は発振回路１を含む周辺の温度を検出し、Ａ／Ｄ変換器３でディジタル値に変換してＣＰＵ５へ出力する。検出温度値を入力されたＣＰＵ５は第１記憶回路８に格納されている水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性情報と第２記憶回路９に格納している発振回路１の温度−周波数偏差特性を求めるための情報とを参照し該当する温度に相当する制御電圧値（ディジタル信号）をＤ／Ａ変換器６へ出力し、Ｄ／Ａ変換器６はアナログ値に変換して積分回路７を介して発振回路１へ出力し、出力周波数を一定の周波数に保持する。
【００１３】
次に、実際のデータの一例を基に説明する。
図２は、水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性を示す図である。縦軸は基準周波数からの偏差を表したもので、この特性は一般に略３次式で表すことが出来る。このデータは第１記憶回路８に格納している。図３は、水晶振動子を組み込んだ発振回路から温度毎に周波数偏差を測定した測定値を基に作成した温度−周波数偏差特性を示す図である。図４は、水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性と発振回路の温度−周波数偏差特性との差分を示す図である。ここにある発振回路の温度−周波数偏差特性は図３に示している測定によって得られた特性である。この特性を幾つかの水晶振動子単体から求めて得られた特性を平均して水晶振動子単体の補正データとして第２記憶回路９に格納している。図５は図４の補正データを図２の水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性に加味して求めた予測される発振回路の温度−周波数偏差特性を示す図である。
【００１４】
水晶振動子は図２に示す温度−周波数偏差特性を個々に持っている。しかし、この水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性では発振回路としての温度−周波数偏差特性は表せない。そこで、水晶振動子を組み込んだ発振回路を実際に測定して図３に示す発振回路の温度−周波数偏差特性を求める。また、この発振回路の温度−周波数偏差特性は１つの水晶振動子だけでなくその他にも幾つか求めておく。次に、測定から得られた発振回路としての温度−周波数偏差特性と、その発振回路に使用した水晶振動子の温度−周波数偏差特性との差分データを採る。この差分データは複数用意され、その結果の平均値を採る。その結果が図４に示した特性を示し、これを水晶振動子が持つ温度−周波数偏差特性から発振回路の温度−周波数偏差特性に加工する為の補正データとする。そして、この補正データを水晶振動子の温度−周波数偏差特性に加味して得られた予測される発振回路の温度−周波数偏差特性が図５に示す特性である。
【００１５】
この様にして、本発明では水晶振動子の温度−周波数偏差特性から発振回路の温度−周波数偏差特性に加工する為の平均的な補正データを用いることで、水晶振動子とその水晶振動子が示す温度−周波数偏差特性データがあれば発振回路を測定しなくても、発振回路の温度−周波数偏差特性が予測され、このデータを用いて周波数を一定に出来、低温から高温までの温度毎のデータ測定等の時間とコストが多くかかる工程数が削減できると共に、例えば水晶振動子に不良か起こっても部品とデータの交換だけで修正が行えるというメリットがある。
【００１６】
また、本発明の一実施例においては、水晶振動子単体の温度特性を格納する第１記憶回路と、発振回路に水晶振動子を組み込んだ時に予測される温度特性のずれを補正する補正データを格納した第２記憶回路とを２つの記憶回路に分けて記載してあるが１つの記憶回路に２つのデータを格納しても構わない。
【００１７】
また、第２発明は、水晶振動子単体の温度特性と、水晶振動子単体の温度特性を発振回路の温度特性として使用する為に必要な補正データとを用いて予測される発振回路の温度特性を予め計算しておく。そして、この予測される発振回路の温度特性だけを記憶回路に格納して、後は同様に、温度センサが検出した温度を基に記憶回路に格納している発振回路の温度特性から印加する電圧を制御部で制御するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の効果】
以上の構成により、本発明のディジタル制御型発振器の様に、記憶部に格納している水晶振動子単体の温度特性と、発振回路に水晶振動子を組み込んだ時に予測される温度特性のずれを補正する補正データとを用いて、温度変化による出力周波数の制御を行えば、発振回路の温度特性を１つ１つ測定して求め、記憶回路に記憶させるといった時間とコストのかかる工程を行わずに済み、従来のディジタル制御型発振器と比べても精度に影響はない。また、従来の構成部をそのまま共用できるといったメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディジタル制御型発振器のブロック構成例を示す図
【図２】水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性を示す図
【図３】測定値を基に作成した発振回路の温度−周波数偏差特性を示す図
【図４】水晶振動子単体の温度−周波数偏差特性と発振回路の温度−周波数偏差特性との差分を示す図
【図５】予測される発振回路の温度−周波数偏差特性を示す図
【図６】従来のディジタル制御型発振器のブロック構成例を示す図
【符号の説明】
１：発振回路
２：温度センサ
３：Ａ／Ｄ変換器
４：記憶回路
５：ＣＰＵ（中央処理装置）
６：Ｄ／Ａ変換器
７：積分回路
８：第１記憶回路
９：第２記憶回路
【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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