(57)【要約】      （修正有）【課題】  ＭＯＳ型バラクタの非線型性な容量変化を利用して温度補償回路の補償容量曲線を理想的な３次関数に近づけることで、補償精度を向上させる。【解決手段】  温度センサ８１と、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する高温１次電圧調整回路８２と、この調整回路８２により生成された電圧の高温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する高次電圧調整回路８３と、１次電圧調整回路８２及び高次電圧調整回路８３により生成される電圧を合成する合成回路８６と、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する低温１次電圧調整回路８４と、この調整回路８４により生成された電圧の低温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する高次電圧調整回路８５と、低温１次電圧調整回路８４及び高次電圧調整回路８５により生成される電圧を合成する合成回路８７とを備えて構成される。【選択図】  図１
2006253974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子に電流を流して励振させる発振回路と、直流阻止用固定容量素子と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、を直列に接続した温度補償型圧電発振器であって、
前記周波数温度補償回路は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部により変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部を備え、
前記温度補償用電圧発生部は、前記圧電素子の温度特性の常温を中心として低温側の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、高温側の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部とを備え、
前記低温制御電圧発生部は、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する低温１次電圧生成手段と、該低温１次電圧生成手段により生成された電圧の低温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する低温高次電圧生成手段と、前記低温１次電圧生成手段及び低温高次電圧生成手段により生成される電圧を合成する低温電圧合成手段とを備え、
前記高温制御電圧発生部は、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する高温１次電圧生成手段と、該高温１次電圧生成手段により生成された電圧の高温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する高温高次電圧生成手段と、前記高温１次電圧生成手段及び高温高次電圧生成手段により生成される電圧を合成する高温電圧合成手段とを備えたことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【請求項２】
圧電素子に電流を流して励振させる発振回路と、直流阻止用固定容量素子と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、を直列に接続した温度補償型圧電発振器であって、
前記周波数温度補償回路は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部により変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部を備え、
前記温度補償用電圧発生部は、前記圧電素子の温度特性の常温を中心として低温側の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、高温側の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部とを備え、
前記低温制御電圧発生部は、温度に対して第１の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第１の低温１次電圧生成手段と、温度に対して第２の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第２の低温１次電圧生成手段と、前記第１の低温１次電圧生成手段及び第２の低温１次電圧生成手段から生成される電圧を合成する低温電圧合成手段とを備え、
前記高温制御電圧発生部は、温度に対して第１の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第１の高温１次電圧生成手段と、温度に対して第２の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第２の高温１次電圧生成手段と、前記第１の高温１次電圧生成手段及び第２の高温１次電圧生成手段から生成される電圧を合成する高温電圧合成手段とを備えたことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【請求項３】
圧電素子に電流を流して励振させる発振回路と、直流阻止用固定容量素子と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、を直列に接続した温度補償型圧電発振器であって、
前記周波数温度補償回路は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部により変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部を備え、
前記温度検出部は、低温から温度が上昇するに従って直線的に上昇する電圧を発生する第１のセンサ電圧発生回路と、低温から温度が上昇するに従って直線的に下降する電圧を発生する第２のセンサ電圧発生回路と、前記第１のセンサ電圧発生回路から発生した電圧と同一の勾配を有し所定のクリップ電圧が加算された電圧を発生する第３のセンサ電圧発生回路と、を備え、
前記温度補償用電圧発生部は、前記圧電素子の温度特性の常温を中心として低温側の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、高温側の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部とを備え、
前記低温制御電圧発生部は、前記第２のセンサ電圧に基づいて直線的に変化する電圧を生成する低温１次電圧生成手段と、前記第２のセンサ電圧及び前記第３のセンサ電圧に基づいて前記低温１次電圧生成手段により生成された電圧の低温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する低温高次電圧生成手段と、前記低温１次電圧生成手段及び低温高次電圧生成手段から生成される電圧を合成する低温電圧合成手段とを備え、
前記高温制御電圧発生部は、前記第２のセンサ電圧に基づいて直線的に変化する電圧を生成する高温１次電圧生成手段と、前記第１のセンサ電圧及び前記第２のセンサ電圧に基づいて前記高温１次電圧生成手段により生成された電圧の高温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する高温高次電圧生成手段と、前記高温１次電圧生成手段及び高温高次電圧生成手段から生成される電圧を合成する高温電圧合成手段とを備えたことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【請求項４】
前記低温高次電圧生成手段及び高温高次電圧生成手段は、高次の次数を持つ電圧の次数を変更可能としたことを特徴とする請求項３に記載の温度補償型圧電発振器。
【請求項５】
前記低温制御電圧発生部は、常温付近より高温部において電圧を一定にした電圧を生成し、前記高温制御電圧発生部は、常温付近より低温部において電圧を一定にした電圧を生成することを特徴とする請求項１、２または３に記載の温度補償型圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶等の圧電素子を使用した発振器に関し、特に簡単な回路構成によって周波数の温度補償が可能で、且つＩＣ化に適した温度補償型圧電発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電素子、例えば水晶振動子を使用した発振器では周波数安定度は勿論のこと、小型化、低価格化等の要求が厳しく、更には、通信方式のデジタル化が進むにつれて、従来問題とならなかった雑音比特性（Ｃ／Ｎ特性）の向上が望まれている。発振器の出力周波数は種々の要因で変化するが、比較的周波数の安定度が高い水晶発振器においても、周囲温度、電源電圧及び出力負荷等の条件変化による周波数変動があり、これ等に対応する手段は種々のものが講じられている。例えば温度変化に関しては水晶発振器に温度補償回路を付加し、発振ループ中の負荷容量を変化させて、水晶振動子固有の温度−周波数特性を相殺するように前記負荷容量を温度変化に対して制御した温度補償水晶発振器（以下、ＴＣＸＯと称す）がある。
図１５（ａ）は、同一出願人により特許文献１として出願されたＴＣＸＯの回路図である。この例に示すＴＣＸＯは、コルピッツ発振回路６０に、直流阻止用固定容量素子Ｃ３と、温度補償回路６１と、水晶振動子Ｘとを直列に接続したものである。この温度補償回路６１は、低温部補償用ＭＯＳ容量素子ＭＬと感度調整用固定容量素子Ｃ４との直列接続回路と、高温部補償用ＭＯＳ容量素子ＭＨとの並列接続からなっており、低温用ＭＯＳ容量素子ＭＬと高温用ＭＯＳ容量素子ＭＨが互いに異なる極性の向きとなっている。また、低温用ＭＯＳ容量素子ＭＬのアノード端子側と固定容量素子Ｃ４との接続中点には、低温部制御電圧信号ＶＬが入力抵抗Ｒ４を介して供給されていて、高温用ＭＯＳ容量素子ＭＨのゲート端子側には入力抵抗Ｒ５を介して高温部制御電圧信号ＶＨが供給されている。そして、この低温用ＭＯＳ容量素子ＭＬのゲート端子側と高温用ＭＯＳ容量素子ＭＨのアノード端子側には基準電圧信号ＶＲＥＦが入力抵抗Ｒ６を介して供給されている。
図１５（ｂ）はＴＣＸＯの温度補償電圧の図である。本発明のＴＣＸＯの温度補償はＭＯＳバラクタを利用して振動子Ｘの周波数温度補償を行っている。ＭＯＳ型バラクタの温度変化に対する容量変化が３次関数に近いため、ＭＯＳ型バラクタに加える電圧が温度変化に対して１次関数的に変化するもののみで温度補償を実現できる。しかし、水晶振動子の周波数温度特性は固体間でバラツキがあるためＭＯＳ容量変化が温度補償を行うと必ずしも理想的な補償カーブでなく、温度補償精度はあまり良くなかったため高い周波数安定度をもつ基準発振源を必要とする、例えばＧＰＳ受信機用の基準発振器としては十分な性能ではなかった。
図１６は図１５のＴＣＸＯの温度特性を示す図である。実線６２は水晶振動子Ｘの温度特性を示し、破線６３は温度補償回路６１を図１５（ｂ）に示す制御電圧にて制御した場合の温度変化に対する周波数可変特性を示す。この図から明らかな通り、図１５（ｂ）に示すような制御電圧にて温度補償回路６１を制御した場合、周波数の曲線的な変化を必要とする部分における曲率を微調整することができなかったので、水晶振動子Ｘの温度特性６２を補償するには理想的な補償制御ができなく（補償カーブが得られなく）、温度補償後の温度特性の精度は±２ｐｐｍしか得られなかった。
【特許文献１】特願２００３−１２２４２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示されている従来技術は、ＭＯＳ型バラクタの非線型性な容量変化が３次関数に近いため、ＭＯＳ型バラクタに加える電圧が単純な１次関数のみで温度補償を実現できるが、理想的な補償カーブでないため、温度補償精度はあまり良くなかった。
また高温部のＭＯＳバラクタＭＨは低温では周波数感度がないことが理想的であるが、実際はわずかに周波数感度を持っており、高温の制御電圧ＶＨは低温部でも影響を与える。従って、高精度な周波数安定度が要求される製品の場合、特定の周波数温度特性を持つ水晶振動子を選別しなければならないなど周波数の調整が複雑になるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、ＭＯＳ型バラクタの非線型性な容量変化を利用して温度補償回路の補償容量カーブを理想的なものに近づけるため、直線的な制御電圧の特性に高次関数特性を合成して温度補償精度を向上したＴＣＸＯを提供することを目的とする。
また他の目的は、低温部と高温部の制御電圧が影響し合わないようにするために、低温部の制御電圧を常温以上で一定値にし、高温部の制御電圧を常温以下で一定値にして高精度製品の場合であっても周波数の調整を容易とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、圧電素子に電流を流して励振させる発振回路と、直流阻止用固定容量素子と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、を直列に接続した温度補償型圧電発振器であって、前記周波数温度補償回路は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部により変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部を備え、前記温度補償用電圧発生部は、前記圧電素子の温度特性の常温を中心として低温側の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、高温側の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部とを備え、前記低温制御電圧発生部は、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する低温１次電圧生成手段と、該低温１次電圧生成手段により生成された電圧の低温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する低温高次電圧生成手段と、前記低温１次電圧生成手段及び低温高次電圧生成手段により生成される電圧を合成する低温電圧合成手段とを備え、前記高温制御電圧発生部は、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する高温１次電圧生成手段と、該高温１次電圧生成手段により生成された電圧の高温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する高温高次電圧生成手段と、前記高温１次電圧生成手段及び高温高次電圧生成手段により生成される電圧を合成する高温電圧合成手段とを備えたことを特徴とする。
本発明は直線的な制御電圧を用いて温度補償を行っていた従来の方式に対して、可能な限りＭＯＳ型バラクタの特性を水晶振動子の特性に近づけるために、直線的な制御電圧と高次の次数を持つ電圧を合成するものである。即ち、低温側に対しては低温側の温度で高次の次数を持つ電圧を生成するようにし、高温側に対しては高温側の温度で高次の次数を持つ電圧を生成するようにした高次電圧生成手段をそれぞれ備え、直線的な制御電圧と合成することにより低温側と高温側の制御電圧を生成して温度補償回路に印加するものである。
【０００５】
請求項２は、圧電素子に電流を流して励振させる発振回路と、直流阻止用固定容量素子と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、を直列に接続した温度補償型圧電発振器であって、前記周波数温度補償回路は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部により変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部を備え、前記温度補償用電圧発生部は、前記圧電素子の温度特性の常温を中心として低温側の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、高温側の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部とを備え、前記低温制御電圧発生部は、温度に対して第１の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第１の低温１次電圧生成手段と、温度に対して第２の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第２の低温１次電圧生成手段と、前記第１の低温１次電圧生成手段及び第２の低温１次電圧生成手段から生成される電圧を合成する低温電圧合成手段とを備え、前記高温制御電圧発生部は、温度に対して第１の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第１の高温１次電圧生成手段と、温度に対して第２の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第２の高温１次電圧生成手段と、前記第１の高温１次電圧生成手段及び第２の高温１次電圧生成手段から生成される電圧を合成する高温電圧合成手段とを備えたことを特徴とする。
本発明は直線的な制御電圧を用いて温度補償を行っていた従来の方式に対して、可能な限りＭＯＳ型バラクタの特性を水晶振動子の特性に近づけるために、２種類の直線的な制御電圧を合成するものである。即ち、低温側に対しては勾配が異なる２種類の直線的な制御電圧を生成するようにし、高温側に対しては勾配が異なる２種類の直線的な制御電圧を生成するようにし、これらの２種類の直線的な制御電圧をそれぞれ合成することにより、低温側と高温側の制御電圧を生成して温度補償回路に印加するものである。
【０００６】
請求項３は、圧電素子に電流を流して励振させる発振回路と、直流阻止用固定容量素子と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、を直列に接続した温度補償型圧電発振器であって、前記周波数温度補償回路は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部により変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部を備え、前記温度検出部は、低温から温度が上昇するに従って直線的に上昇する電圧を発生する第１のセンサ電圧発生回路と、低温から温度が上昇するに従って直線的に下降する電圧を発生する第２のセンサ電圧発生回路と、前記第１のセンサ電圧発生回路から発生した電圧と同一の勾配を有し所定のクリップ電圧が加算された電圧を発生する第３のセンサ電圧発生回路と、を備え、前記温度補償用電圧発生部は、前記圧電素子の温度特性の常温を中心として低温側の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、高温側の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部とを備え、前記低温制御電圧発生部は、前記第２のセンサ電圧に基づいて直線的に変化する電圧を生成する低温１次電圧生成手段と、前記第２のセンサ電圧及び前記第３のセンサ電圧に基づいて前記低温１次電圧生成手段により生成された電圧の低温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する低温高次電圧生成手段と、前記低温１次電圧生成手段及び低温高次電圧生成手段から生成される電圧を合成する低温電圧合成手段とを備え、前記高温制御電圧発生部は、前記第２のセンサ電圧に基づいて直線的に変化する電圧を生成する高温１次電圧生成手段と、前記第１のセンサ電圧及び前記第２のセンサ電圧に基づいて前記高温１次電圧生成手段により生成された電圧の高温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する高温高次電圧生成手段と、前記高温１次電圧生成手段及び高温高次電圧生成手段から生成される電圧を合成する高温電圧合成手段とを備えたことを特徴とする。
本発明は更に正確な高次の電圧を生成するために、３種類のセンサ電圧を高次電圧生成手段（差動増幅器）に入力して高次電流を生成し、その電流を電圧に変換し、１次電圧生成手段による電圧と合成することにより制御電圧を発生させるものである。
【０００７】
請求項４は、前記低温高次電圧生成手段及び高温高次電圧生成手段は、高次の次数を持つ電圧の次数を変更可能としたことを特徴とする。
低温、高温の高次電圧生成手段は、差動増幅器により構成する場合、差動増幅器に挿入された抵抗器の値を変更することで増幅率が変化する。その結果、電流の増幅率カーブが変化して、結果的に温度に対する電流特性が変化して、見かけ上高次の次数を変化させることができる。
請求項５は、前記低温制御電圧発生部は、常温付近より高温部において電圧を一定にした電圧を生成し、前記高温制御電圧発生部は、常温付近より低温部において電圧を一定にした電圧を生成することを特徴とする。
高温部のＭＯＳバラクタは低温では周波数感度がないため、制御電圧が変動しても問題ないとしているが、実際はわずかに周波数感度を持っており、高温の制御電圧ＶＨは低温部でも影響を与える。従って、低温部と高温部の制御電圧が影響し合わないようにするために、低温部の制御電圧を常温以上で一定値にし、高温部の制御電圧を常温以下で一定値にするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、低温と高温時のそれぞれの１次制御電圧に高次の次数の制御電圧を合成して低温制御電圧、高温制御電圧を生成するので、ＭＯＳ型バラクタの特性を水晶振動子の特性に近づけることができる。
また請求項２では、１次の制御電圧を２種類用意して、それらを合成して低温制御電圧、高温制御電圧を生成するので、制御が簡略化されると共に、ＭＯＳ型バラクタの特性を水晶振動子の特性に近づけることができる。
また請求項３では、温度センサから発生するセンサ電圧を３種類用意し、それらの組み合わせに基づいて低温、高温時の１次制御電圧と高次の次数の電圧を生成して合成することにより、低温部と高温部の制御電圧を生成するので、ＭＯＳ型バラクタの特性を水晶振動子の特性に更に近づけることができる。
また請求項４では、低温高次電圧生成手段及び高温高次電圧生成手段は、高次の次数を持つ電圧の次数を変更可能としたので、次数を外部から調整することができ、ＭＯＳ型バラクタの特性を水晶振動子の特性に微調整することができる。
また請求項５では、低温部の制御電圧を常温以上で一定値にし、高温部の制御電圧を常温以下で一定値にするので、低温部と高温部の制御電圧の影響度を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の一部を構成する温度補償電圧発生回路の機能ブロック図である。この温度補償電圧発生回路１１０は、周囲温度によりパラメータが変化する温度センサ（温度検出部）８１と、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する高温１次電圧ゲイン調整回路（高温１次電圧生成手段）８２と、この高温１次電圧ゲイン調整回路８２により生成された電圧の高温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する高温高次電圧ゲイン調整回路（高温高次電圧生成手段）８３と、高温１次電圧ゲイン調整回路８２及び高温高次電圧ゲイン調整回路８３により生成される電圧を合成する合成回路（高温電圧合成手段）８６と、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する低温１次電圧ゲイン調整回路（低温１次電圧生成手段）８４と、この低温１次電圧ゲイン調整回路８４により生成された電圧の低温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する低温高次電圧ゲイン調整回路（低温高次電圧生成手段）８５と、低温１次電圧ゲイン調整回路８４及び低温高次電圧ゲイン調整回路８５により生成される電圧を合成する合成回路（低温電圧合成手段）８７と、を備えて構成される。
【００１０】
図２は温度（ｔｅｍｐ）と制御電圧（Ｖ）の関係を示す図である。尚、本発明の制御電圧は図１６に示すような構成の周波数温度補償回路６１を制御するためのものであり、以下、同様である。図２（ａ）、（ｅ）は従来技術による高温側制御電圧と低温側制御電圧であり、図２（ｂ）、（ｆ）は本発明のよる高温側制御電圧と低温側制御電圧である。即ち、高温側の制御電圧ＶＨとして、高温１次電圧ゲイン調整回路８２により図２（ｄ）の１次電圧（温度上昇に対して、一次関数的な上昇を呈する電圧）を生成し、高温高次電圧ゲイン調整回路８３により図２（ｃ）の高次電圧（温度上昇に対して指数関数的な上昇を呈する電圧）を生成し、これらの電圧を合成回路８６により合成して図２（ｂ）に示すごとく、ＶＨは温度が高温側で１次電圧に（ｉ）のような高次電圧（温度上昇に対して一次関数＋指数関数的な上昇を呈する電圧）となる。また、低温側の制御電圧ＶＬとして、低温１次電圧ゲイン調整回路８４により図２（ｈ）の１次電圧（温度上昇に対して一次関数的な上昇を呈する電圧）を生成し、低温高次電圧ゲイン調整回路８５により図２（ｇ）の高次電圧（温度上昇に対して指数関数的な上昇を呈する電圧）を生成し、これらの電圧を合成回路８７により合成して図２（ｆ）に示すごとく、ＶＬは温度が低温側で１次電圧に（ｊ）のような高次電圧（温度低下に対して一次関数＋指数関数的な上昇を呈する関数）が合成されることになる。
【００１１】
図３はＶＨ、ＶＬの発生源として図１の温度補償電圧発生回路１１０を備えた図１６に示す温度補償型水晶発振器の温度特性を説明した図である。同図（ａ）に示す実線１３は水晶振動子Ｘの周波数温度特性を示し、破線１２は温度補償電圧発生回路１１０による周波数制御の特性を表す。この図から明らかな通り、水晶振動子Ｘの周波数温度特性の曲線部分を厳密に温度補償するに際してＭＯＳバラクタの容量−一次電圧特性に基づく周波数制御量では周波数制御量に不足分が生じてしまうところを温度補償電圧発生回路１１０では、上述した高次電圧を利用して補償電圧の可変量を制御することによりその不足分を補うことができたので同図（ａ）に示すように水晶振動子Ｘの周波数温度特性１３を相殺するに十分な周波数制御特性１２が得られ、シミュレーションによる結果によれば、温度補償後の温度特性の精度は±０．５ｐｐｍ範囲内となり、周波数安定度が高いＴＣＸＯが得られた。
尚、図１に示す周波数温度補償回路の場合では、図２（ｂ）、（ｆ）に示すように全温度範囲に於いて高温側の制御電圧ＶＨと低温側の制御電圧ＶＬが可変するものである為、例えば２５℃以下の低温側の温度範囲に於いても、高温側ＭＯＳバラクタＭＨの可変容量特性が電圧変化に対して僅かに感度特性を有することで高温側の制御電圧ＶＨの電圧の変化による影響が僅かながら生じてしまうが、当該高温側の制御電圧ＶＨの可変により生じた周波数変動を加味して低温高次電圧ゲイン調整回路を設定すれば水晶振動子Ｘ以外の影響による周波数温度特性に対しても低温側の制御電圧ＶＬによる周波数制御によって補償することができる。
即ち、高温側の制御電圧ＶＨによる周波数制御を必要とする温度範囲が常温以上であり、図２（ｂ）に示すように常温時の高温側の制御電圧ＶＨの値がＶ１’＝Ｖ１＋Ｖｒｅｆである場合、図３（ｃ）に示す高温側補償用のＭＯＳバラクタＭＨの電圧―容量特性が電圧Ｖ１以下の範囲に於いて一定値である理想的なものであれば、常温以下の温度範囲に於いて高温側の制御電圧ＶＨが変動するようなものであっても、ＭＯＳバラクタＭＨの容量は電圧Ｖ１以下の電圧範囲（電圧Ｖ１以下となる温度範囲）に於いて変化しないので低温時に於ける高温側の温度補償電圧ＶＨの可変による影響は無いが、実際のＭＯＳバラクタの電圧―容量特性では、電圧Ｖ１の近辺に於いても僅かながらの容量変化特性（図３（ｃ）に示すΔｃ）をもつので低温時に於いても高温側の制御電圧ＶＨの電圧変化による周波数の可変が僅かに起こる。
従って、この場合、低温時であれば水晶振動子Ｘの周波数温度特性以外に、高温側の制御電圧ＶＨの可変により生じた周波数変動をも補償することを加味して低温高次電圧ゲイン調整回路を設定し、また、高温時に於いては低温側の制御電圧ＶＬの可変により生じた周波数変動を補償することを加味して高温高次電圧ゲイン調整回路を設定することによりＴＣＸＯの周波数温度特性を高安定なものとすることができる。
【００１２】
図４は本発明の他の実施例の周波数温度補償回路の機能ブロック図２であり図４（ｋ）（ｍ）は図４（Ａ）に示す温度補償電圧発生回路１００の合成回路６、７の出力特性として温度（ｔｅｍｐ）と制御電圧（Ｖ）の関係を示す図である。図４（ｂ）、（ｆ）は図２（ｂ）、（ｆ）に示した合成回路６、７の出力特性を示すものであり、図４（ｋ）は高温クリップ電圧８とダイオード１０により常温付近から低温側をクリップした制御電圧の特性を示し、図４（ｍ）は低温クリップ電圧９とダイオード１１により常温付近から高温側をクリップした制御電圧の特性を示す図である。
図４（Ａ）は本発明の第２の実施形態に係る温度補償型圧電発振器へ供給する補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路の変形機能ブロック図である。この温度補償電圧発生回路１００は、周囲温度によりパラメータが変化する温度センサ（温度検出部）１と、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する高温１次電圧ゲイン調整回路（高温１次電圧生成手段）２と、この高温１次電圧ゲイン調整回路２により生成された電圧の高温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する高温高次電圧ゲイン調整回路（高温高次電圧生成手段）３と、高温１次電圧ゲイン調整回路（高温電圧構成手段）６と、合成回路６の出力を所定のレベルでクリップする高温クリップ電圧（発生回路）８と、ダイオード１０と、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する低温１次電圧ゲイン調整回路（低温１次電圧生成手段）４と、この低温１次電圧ゲイン調整回路４により生成された電圧の低温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する低温高次電圧ゲイン調整回路（低温高次電圧生成手段）５と、低温１次電圧ゲイン調整回路４及び低温高次電圧ゲイン調整回路５により出力される電圧を合成する合成回路（低温電圧合成手段）７と、合成回路７の出力を所定のレベルでクリップする低温クリップ電圧（発生回路）９と、ダイオード１１と、を備えて構成される。
【００１３】
次に図４（Ａ）に示す温度補償電圧発生回路１００の動作について説明する。
図４（Ａ）に示す温度補償電圧発生回路１００に於ける高温１次電圧ゲイン調整回路２は、温度センサ１の温度情報を受けて図２（ｄ）に示す１次関数電圧を出力し、また高温高次電圧ゲイン調整回路３は、温度センサ１の温度情報を受けて図２（ｃ）に示す高温用高次関数電圧を出力する。
更に、合成回路６は、高温１次電圧ゲイン調整回路２の出力電圧と高温高次電圧ゲイン調整回路の出力電圧を合成し、図４（ｂ）に示す出力電圧ＶＨ’を出力する。
このとき出力電圧ＶＨ’は、常温にて電圧値がＶ１’であり、常温以下では温度の低下に伴い１次関数的に電圧値が低下し、また、常温以上では、温度の上昇に伴い指数関数的に上昇する部分を有する変化特性を呈するものである。
そして高温クリップ電圧（発生回路）８の出力電圧の値をＶ１’の値に設定することにより、合成回路６の出力電圧の値がＶ１’より低い状態（常温より低温の条件）に於いては、ダイオード１０の端子間が順バイアスであるから高温クリップ電圧（発生回路）８の出力電圧の値Ｖ１’が高温側の制御電圧ＶＨの値となる。
従って、高温側の制御電圧ＶＨの値は、図４（ｋ）に示すように常温以下の温度範囲に於いてはＶ１であり、常温以上の温度範囲では、常温から所望の温度まで１次関数的に上昇し、且つ、所望の温度から更に高温にかけて指数関数的な電圧上昇特性を呈するものとなる。
【００１４】
一方、図４（Ａ）に示す温度補償電圧発生回路１００に於ける低温１次電圧ゲイン調整回路４は、温度センサ１の温度情報を受けて図２（ｈ）に示す１次関数電圧を出力し、また低温高次電圧ゲイン調整回路５は、温度センサ１の温度情報を受けて図２（ｇ）に示す高温用高次関数電圧を出力する。
更に、合成回路７は、低温１次電圧ゲイン調整回路２の出力電圧と低温高次電圧ゲイン調整回路の出力電圧を合成し、図４（ｆ）に示す出力電圧ＶＬ’を出力する。
このとき出力電圧ＶＬ’は、常温にて電圧値がＶ２’であり、常温以上では温度の上昇に伴い１次関数的に電圧値が低下しまた、常温以下では、温度の低下に伴い指数関数的に上昇する部分を有する変化特性を示すものである。
そして低温クリップ電圧（発生回路）９の出力電圧の値をＶ２’の値に設定することにより、合成回路７の出力電圧の値がＶ２’より高い状態（常温より高温の条件）に於いては、ダイオード１１の端子間が順バイアスであるから低温クリッフプ電圧（発生回路）９の出力電圧の値Ｖ２’が高温側の制御電圧ＶＬの値となる。
従って、低温側の制御電圧ＶＬの値は、図４（ｍ）に示すように常温以上の温度範囲に於いてはＶ２’であり、常温以下の温度範囲では、常温から所望の温度まで１次関数的に上昇し、且つ、所望の温度から更に低温にかけて指数関数的な電圧上昇特性を呈するものとなる。
これは上述したように例えば低温状態ではＭＯＳバラクタＭＨによる温度補償を必要としないので、ＭＯＳバラクタＭＨの端子間電圧Ｖ１＝ＶＨ−Ｖｒｅｆを図４（Ｂ）に示すようにＭＯＳバラクタの電圧−容量特性が安定したポイントになるよう設定するが、この電圧−容量特性が安定したポイントであっても実際はわずかな電圧感度特性を持っている。
そこで、図１に示す実施例では、このようなＭＯＳバラクタＭＨの好まざる電圧感度特性による周波数変動と、低温側の温度補償機能にて対応したが、図４（Ａ）に示す実施例では、高温部の制御電圧ＶＨを常温以下で一定値にすることで、低温における高温部の制御電圧の影響度を減少させることができるので、低温時では低温側の温度制御に調整工程等を、また高温時で有れば高温側の温度制御における調整工程等を簡略化できる。
【００１５】
図５（ｄ）は図４（Ａ）に示す温度補償電圧発生回路１００を備えたＴＣＸＯの補償特性をコンピュータシミュレーションした結果を表す図であり、図５（ｂ）は、従来の温度補償回路を備えたＴＣＸＯの周波数温度特性をコンピュータシミュレーションした結果である。この図から明らかなように、図５（ｂ）の従来の温度補償回路によるものでは、−３０℃〜＋８５℃の範囲で±２ｐｐｍ内で変動するのに対して、本発明では図５（ｄ）のように同温度範囲内において、±０．５ｐｐｍ内に周波数偏差量が収まっており、高い周波数安定度が得られることがわかる。
尚、図５（ａ）、（ｃ）は、温度補償すべき水晶振動子Ｘの周波数温度特性である。
【００１６】
図６は本発明の第３の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の一部を構成する温度補償電圧発生回路の機能ブロック図である。この周波数温度補償回路２００は、周囲温度の変化に対応した電気的信号を出力する温度センサ（温度検出部）２１と、温度センサ２１の温度検知情報に基づき温度に対して比例関係となるように直線的に変化する電圧を生成する第１の高温１次電圧ゲイン調整回路（第１の高温１次電圧生成手段）２４と、温度センサ２１の温度検知情報に基づき温度上昇に対して比例関係となるように直線的に変化する電圧を生成する第２の高温１次電圧ゲイン調整回路（第２の高温１次電圧生成手段）２３と、第２の高温１次電圧ゲイン調整回路２３の所定の温度以下の範囲の電圧をダイオード２８介してクリップする第２の高温電圧ゲインクリップ電圧（第２の高温１次電圧生成手段）２２と、第１の高温１次電圧ゲイン調整回路２４の出力電圧を第２の高温１次電圧生成手段２２により制御された第２の高温１次電圧ゲイン調整回路２３の出力電圧を合成する高温合成回路（高温電圧合成手段）３１と、所望の温度以下の範囲にて高温合成回路３１の出力をダイオード３４を介して所定のレベルでクリップする高温クリップ電圧発生部３０と、温度上昇に対して反比例関係となるように直線的に変化する電圧を生成する第１の低温１次電圧ゲイン調整回路（第１の低温１次電圧生成手段）２５と、温度上昇に対して反比例関係となるように直線的に変化する電圧を生成する第２の低温１次電圧ゲイン調整回路（第２の低温１次電圧生成手段）２６と、第２の低温１次電圧ゲイン調整回路２５の所定の温度以上の範囲の電圧をダイオード２９を介してクリップする第２の低温電圧ゲインクリップ電圧（第２の低温１次電圧生成手段）２７と、第１の低温１次電圧ゲイン調整回路２５の出力電圧と第２の低温１次電圧生成手段２７により制御された第２の低温１次電圧ゲイン調整回路２６の出力電圧とを合成する低温合成回路（低温電圧合成手段）３２と、ダイオード３５を介して低温合成回路３２の出力を所定のレベルでクリップする低温クリップ電圧３３と、を備えた構成である。
【００１７】
図７は図６の機能ブロック図の第１高温１次電圧ゲイン調整回路２４の出力電圧Ａと、第２の高温１次電圧生成手段２２により制御された第２の高温１次電圧ゲイン調整回路２３の出力電圧Ｂと、高温合成回路３１の出力電圧ｖｈと、高温クリップ電圧発生部３０により制御された高温合成回路３１の出力電圧ＶＨの各温度変化に対する電圧特性波形を示す図である。図７（ａ）の電圧Ａは、上述した通り、温度上昇に対して比例関係となるように直線的に増加する電圧である。出力電圧Ｂは、第２の高温１次電圧ゲイン調整回路２３からの全使用温度にわたって１次関数の上昇特性を呈する出力電圧を、第２の高温電圧ゲインクリップ電圧２２とダイオード２８によりＴＡ℃（ＴＡ＞２５）以下の範囲において、第２の高温１次電圧生成手段２２の出力電圧値にクリップした電圧特性である。図７（ｂ）に示す出力電圧ｖｈは図７（ａ）に示す出力電圧ＡとＢを合成した電力特性であるからＴＡ℃までは出力電圧Ａの１次関数特性と電圧Ｂの１次関数特性との和の電圧特性であり、ＴＡ℃以下では、電圧Ａの１次関数特性と電圧Ｂの０次関数特性との和の電圧特性である。図７（ｃ）に示す電圧ＶＨは電圧ｖｈの、２５℃以下の範囲における電圧を高温クリップ電圧発生部３０の出力電圧値にクリップしたものである。尚、低温部は、第２の低温１次電圧生成手段２７によるクリップ制御２５℃未満の温度点（ＴＢ）以下の範囲であり、電圧Ｖｌは図７（ｄ）に示すような電圧ＶＬは図７（ｅ）に示すような電圧特性を呈するので説明を省略する。
図８は図６に示す温度補償電圧発生回路２００を備えたＴＣＸＯの周波数温度特性を示す図である。実線４１は水晶振動子Ｘの周波数温度特性を示し、破線４２は温度補償電圧発生回路２００とＭＯＳバラクタによる周波数可変特性を示す。この図から明らかな通り、温度補償電圧発生回路２００は出力電圧特性を複数の温度範囲に区切り調整出来るので、水晶振動子Ｘの周波数温度特性を補償するための破線４２に示す周波数可変特性を効率的に調整することが可能であり、この結果、温度補償後の温度特性の精度を±０．５ｐｐｍ以内に安定させることができる。
尚、図１０（ｄ）は本発明の第２の実施形態による温度補償電圧発生回路２００を備えたＴＣＸＯの補償特性のコンピュータシミュレーションの結果を表す図であり、図１０（ｄ）は従来の温度補償電圧により周波数温度補正したＴＣＸＯの周波数温度特性のコンピュータシミュレーションの結果を示す図である。この図から明らかなように、図１０（ｂ）の温度補償結果は、±２ｐｐｍ内で変動するのに対して、本発明では図１０（ｄ）のように周波数偏差が±０．５ｐｐｍ内に収まっており改善されていることがわかる。
【００１８】
図１１は本発明の第４の実施形態に係る温度補償型圧電発振器へ供給する制御電圧を発生するための温度補償電圧発生回路の機能ブロック図である。この温度補償電圧発生回路３００は、周囲温度によりパラメータが変化することにより第１〜第３のセンサ電圧（Ａ、Ｂ、Ｃ）を発生する温度センサ（温度検出部）５１と、第２のセンサ電圧Ｂに基づいて温度上昇に対して比例関係となるような直線的に変化する電圧を生成する高温１次電圧ゲイン調整回路（高温１次電圧生成手段）５４と、第１のセンサ電圧Ａ及び第２のセンサ電圧Ｂを入力電圧として高温側における温度上昇に対して高次の次数を持つ（指数関数的な増加特性を呈する）電流を出力する高温高次電流発生回路（高温高次電流生成手段）５２と、この出力電流を電圧に変換するゲイン調整回路（高温高次電圧生成手段）５３と、高温１次電圧ゲイン調整回路５４及びゲイン調整回路５３の出力電圧を合成する高温合成回路（高温電圧合成手段）５８と、高温合成回路５８の出力電圧をダイオード６１を介して、所定のレベルでクリップする高温クリップ電圧発生回路６０と、第２のセンサ電圧Ｂに基づいて温度上昇に対して反比例関係となるような直線的に変化する電圧を生成する低温１次電圧ゲイン調整回路（低温１次電圧生成手段）５５と、第３のセンサ電圧Ｃ及び第２のセンサ電圧Ｂを入力電圧として低温側における温度降下に対して高次の次数を持つ（指数関数的には増加特性を呈する）電流を出力する低温高次電流発生回路（低温高次電流生成手段）５６と、この出力電流を電圧に変換するゲイン調整回路（低温高次電圧生成手段）５７と、低温１次電圧ゲイン調整回路５５及びゲイン調整回路５７の出力電圧を合成する低温合成回路（低温電圧合成手段）５９と、低温合成回路５９の出力電圧を所定のレベルでダイオード６３を介してクリップする低温クリップ電圧６２と、を備えた構成である。
【００１９】
図１２（ａ）は温度センサ５１の温度に対するセンサ電圧Ａ、Ｂ、Ｃの一例を示す図であり、図１３（ｂ）は各センサ電圧を発生する温度センサ（温度検出部）５１の一例を示す回路図である。
温度センサ５１は、センサ６５としてのダイオード素子のアノード端を抵抗を介してオペアンプ（増幅器）６６の反転入力端子に接続すると共に、当該ダイオード素子のカソード端を接地し、増幅器６６の非反転入力端に基準電圧発生回路７０の出力端を接続し、増幅器６６の出力端と反転入力端とを帰還抵抗を介して接続すると共に、増幅回路６６の出力端にダイオードＤ２のアノード端を接続し、ダイオードＤ２のカソード端を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とから成る直列回路を介して接地し、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点を第１のセンサ電圧Ａの出力端子Ａとし、更に、増幅回路６６の出力端に抵抗３の一端を接続し、抵抗３の他端と接地との間に２つのダイオードＤ３の順方向接続となるよう直列接続し、ダイオードＤと抵抗Ｒ３との接続点を第２のセンサ電圧Ｂの出力端子Ｂとし、更にまた、増幅器６６の出力端に抵抗４の一端を接続し、抵抗４の他端に抵抗５の一端を接続し、抵抗５の他端と接地との間にダイオードＤ１を順方向接続し、抵抗４と抵抗５との接続点を第３のセンサ電圧Ｃの出力端子Ｃとするよう構成したものである。
【００２０】
以下、温度センサ５１の動作について説明する。
図１２に示すセンサ６５は、ダイオード素子であるから、センサ６５に流れる電流が温度の上昇に伴い反比例関係となるような一次関数的に低下するよう動作するので、増幅器６６の反転入力端には温度の上昇に伴い反比例関係となるような一次関数的に降下する電圧（少なくとも使用温度範囲内においては反転入力端に印加される電圧の絶対値は基準電圧値より小さい）が印加され、これに伴い増幅器６６の出力端には温度の上昇に伴い比例関係となるような一次関数的に上昇する特性を呈する出力電圧が発生する。
そして、端子ＡにはダイオードＤ２と抵抗Ｒ１との直列回路と抵抗Ｒ２との分圧比に基づく電圧が発生し、端子Ｂには抵抗Ｒ３とダイオードＤ３との分圧比に基づく電圧が発生し、端子Ｃには抵抗５とダイオードＤ１との直列回路と抵抗４との分圧比に基づく電圧が発生する。
このときダイオードＤ２、Ｄ１については、温度上昇に伴い端子間電流が減少するよう動作する（ダイオードＤ２、Ｄ１の端子間のインピーダンスが大きくなる）というダイオード素子特有の温度特性を利用することにより、例えば温度変化に伴いダイオードＤ２と抵抗Ｒ１との直列回路と抵抗Ｒ２との抵抗比を温度変化に伴い変動させて、これに伴い増幅器６６の出力電圧（センサ電圧Ａ）の変動特性（変動率）を微調整しようとする為に備えたものであるが、抵抗の設定条件のみで調整可能な場合は、特に必要としなくても構わない。
一方、ダイオードＤ３については、温度上昇に伴い端子Ｂの電位を急激に降下させるよう例えば複数のダイオードを直列接続したものであるからそのダイオードの接続数を適切に設定することにより図１２（ａ）に示す温度上昇に対して電圧変化率が負の傾きを有するセンサ電圧Ｂを出力端子Ｂから得ることができる。
そして、抵抗Ｒ１〜Ｒ５とダイオードＤ１〜Ｄ３及びその他回路素子を適切に設定すれば、図１２（ａ）に示すように２５℃未満の温度ＴＬにてセンサ電圧ＢとＣとの値が一致し、２５℃より高温の温度ＴＨにてセンサ電圧ＡとＢとの値が一致するようセンサ電圧Ａ、Ｂ、Ｃを得ることができる。
【００２１】
図１３は図１１の高温高次電流発生回路５２と低温高次電流発生回路５６の回路図である。図１２（ａ）を参照して説明する。高温高次電流発生回路５２は、高温側ではＡ、Ｂのセンサ電圧を利用する。常温より低温部ではＡよりＢの電圧がはるかに大きいため抵抗Ｒ４側には電流が流れず、出力電流１５ｔｈＨはゼロである。温度が上昇するにつれてセンサＡ、Ｂ間の電位差はなくなり、Ｒ４側に電流が流れ始め、高温高次電流発生回路５２の出力電流１５ｔｈＨが発生する。こおとき発生する電流は常温付近を中心として高次の関数として近似できる。またセンサＡ、Ｂの電圧が同じになる温度ＴＨが温度補償範囲の高温側の端になるように調整を行う。低温側についても高温側と同様に動作し、センサＢ、Ｃの交点ＴＬは温度補償範囲の低温側の端になるように調整を行う。ここで抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を変化させることで、温度に対する電流特性が変化し、見かけ上関数の次数が変化したように見えるので、この抵抗変化により高次次数を調整することができる。これにより、ＭＯＳ型バラクタの特性を水晶振動子の特性に微調整することができる。
図１４は高温高次電流の次数調整後の特性例を示す図である。この図から分かるとおりで抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を変化させることで、温度に対する電流特性７１が変化し、見かけ上関数の次数が変化したように見える。この図では矢印の方向に変化すると見かけ上次数が小さくなることを表している。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の一部を構成する温度補償電圧発生回路の機能ブロック図である。
【図２】（ａ）〜（ｈ）は温度（ｔｅｍｐ）と制御電圧（Ｖ）の関係を表す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図２の温度補償電圧発生回路１００の温度特性を示す図である。
【図４】（ｂ）（ｆ）（ｋ）（ｍ）は図３の合成回路６、７の出力を更に改善した温度（ｔｅｍｐ）と制御電圧（Ｖ）の関係を表す図、（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の一部を構成する周波数温度補償回路の変形機能ブロック図、（Ｂ）はＭＯＳバラクタの電圧−容量特性を表す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態による温度補償電圧発生回路１００の補償特性をコンピュータシミュレーションにより計算した結果を表す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の一部を構成する温度補償電圧発生回路の機能ブロック図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は図６の機能ブロック図の電圧Ａ、Ｂ、ｖｈ、ＶＨの各波形を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は図６の温度補償型圧電発振器２００の温度特性を示す図である。
【図９】図６の合成回路３１、３２の出力を更に改善した温度（ｔｅｍｐ）と制御電圧（Ｖ）の関係を表す図である。
【図１０】（ｂ）（ｅ）（ｄ）（ｆ）は本発明の第２の実施形態による周波数温度補償回路２００の補償特性をコンピュータシミュレーションにより計算した結果を表す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の一部を構成する温度補償電圧発生回路の機能ブロック図である。
【図１２】（ａ）は温度センサ５１のセンサ出力電圧の一例を示す図、（ｂ）は各センサ電圧を発生する回路の一例を示す図である。
【図１３】図１１の高温高次電流発生回路５２と低温高次電流発生回路５６の動作を説明する図である。
【図１４】高温高次電流の次数調整後の特性例を示す図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は同一出願人により特許文献１として出願された温度補償型圧電発振器の回路図である。
【図１６】図１５の温度補償型圧電発振器の温度特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  温度センサ、２  高温１次電圧ゲイン調整回路、３  高温高次電圧ゲイン調整回路、４  低温１次電圧ゲイン調整回路、５  低温高次電圧ゲイン調整回路、６  合成回路、７  合成回路、８  高温クリップ電圧、９  低温クリップ電圧、１０  ダイオード、１１  ダイオード、８１  温度センサ（温度検出部）、８２  高温１次電圧ゲイン調整回路（高温１次電圧生成手段）、８３  高温高次電圧ゲイン調整回路（高温高次電圧生成手段）、８４  低温１次電圧ゲイン調整回路（低温１次電圧生成手段）、８５  低温高次電圧ゲイン調整回路（低温高次電圧生成手段）、８６  合成回路（高温電圧合成手段）、８７  合成回路（低温電圧合成手段）、１００  温度補償電圧発生回路、１１０  温度補償電圧発生回路
【図１】
2006253974.tif 000003
【図２】
2006253974.tif 000004
【図３】
2006253974.tif 000005
【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】
2006253974.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年5月2日(2006.5.2)
【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】
圧電素子に電流を流して励振させる発振回路と、直流阻止用固定容量素子と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、を直列に接続した温度補償型圧電発振器であって、
前記周波数温度補償回路は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部により変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部を備え、
前記温度補償用電圧発生部は、前記圧電素子の温度特性の常温を中心として低温側の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、高温側の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部とを備え、
前記低温制御電圧発生部は、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する低温１次電圧生成手段と、該低温１次電圧生成手段により生成された電圧の低温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する低温高次電圧生成手段と、前記低温１次電圧生成手段及び低温高次電圧生成手段により生成される電圧を合成する低温電圧合成手段とを備え、
前記高温制御電圧発生部は、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する高温１次電圧生成手段と、該高温１次電圧生成手段により生成された電圧の高温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する高温高次電圧生成手段と、前記高温１次電圧生成手段及び高温高次電圧生成手段により生成される電圧を合成する高温電圧合成手段とを備えたことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【請求項２】
圧電素子に電流を流して励振させる発振回路と、直流阻止用固定容量素子と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、を直列に接続した温度補償型圧電発振器であって、
前記周波数温度補償回路は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部により変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部を備え、
前記温度補償用電圧発生部は、前記圧電素子の温度特性の常温を中心として低温側の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、高温側の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部とを備え、
前記低温制御電圧発生部は、温度に対して第１の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第１の低温１次電圧生成手段と、温度に対して第２の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第２の低温１次電圧生成手段と、前記第１の低温１次電圧生成手段及び第２の低温１次電圧生成手段から生成される電圧を合成する低温電圧合成手段とを備え、
前記高温制御電圧発生部は、温度に対して第１の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第１の高温１次電圧生成手段と、温度に対して第２の勾配により直線的に変化する電圧を生成する第２の高温１次電圧生成手段と、前記第１の高温１次電圧生成手段及び第２の高温１次電圧生成手段から生成される電圧を合成する高温電圧合成手段とを備えたことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【請求項３】
圧電素子に電流を流して励振させる発振回路と、直流阻止用固定容量素子と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、を直列に接続した温度補償型圧電発振器であって、
前記周波数温度補償回路は、周囲温度によりパラメータが変化する温度検出部により変化したパラメータに基づいて電圧を発生する温度補償用電圧発生部を備え、
前記温度検出部は、低温から温度が上昇するに従って直線的に上昇する電圧を発生する第１のセンサ電圧発生回路と、低温から温度が上昇するに従って直線的に下降する電圧を発生する第２のセンサ電圧発生回路と、前記第１のセンサ電圧発生回路から発生した電圧と同一の勾配を有し所定のクリップ電圧が加算された電圧を発生する第３のセンサ電圧発生回路と、を備え、
前記温度補償用電圧発生部は、前記圧電素子の温度特性の常温を中心として低温側の温度特性を補償する電圧を発生する低温制御電圧発生部と、高温側の温度特性を補償する電圧を発生する高温制御電圧発生部とを備え、
前記低温制御電圧発生部は、前記第２のセンサ電圧に基づいて直線的に変化する電圧を生成する低温１次電圧生成手段と、前記第２のセンサ電圧及び前記第３のセンサ電圧に基づいて前記低温１次電圧生成手段により生成された電圧の低温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する低温高次電圧生成手段と、前記低温１次電圧生成手段及び低温高次電圧生成手段から生成される電圧を合成する低温電圧合成手段とを備え、
前記高温制御電圧発生部は、前記第２のセンサ電圧に基づいて直線的に変化する電圧を生成する高温１次電圧生成手段と、前記第１のセンサ電圧及び前記第２のセンサ電圧に基づいて前記高温１次電圧生成手段により生成された電圧の高温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する高温高次電圧生成手段と、前記高温１次電圧生成手段及び高温高次電圧生成手段から生成される電圧を合成する高温電圧合成手段とを備えたことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【請求項４】
前記低温高次電圧生成手段及び高温高次電圧生成手段は、高次の次数を持つ電圧の次数を変更可能としたことを特徴とする請求項３に記載の温度補償型圧電発振器。
【請求項５】
前記低温制御電圧発生部は、常温付近より高温部において電圧を一定にした電圧を生成し、前記高温制御電圧発生部は、常温付近より低温部において電圧を一定にした電圧を生成することを特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載の温度補償型圧電発振器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
近年、圧電素子、例えば水晶振動子を使用した発振器では周波数安定度は勿論のこと、小型化、低価格化等の要求が厳しく、更には、通信方式のデジタル化が進むにつれて、従来問題とならなかった雑音比特性（Ｃ／Ｎ特性）の向上が望まれている。発振器の出力周波数は種々の要因で変化するが、比較的周波数の安定度が高い水晶発振器においても、周囲温度、電源電圧及び出力負荷等の条件変化による周波数変動があり、これ等に対応する手段は種々のものが講じられている。例えば温度変化に関しては水晶発振器に温度補償回路を付加し、発振ループ中の負荷容量を変化させて、水晶振動子固有の温度−周波数特性を相殺するように前記負荷容量を温度変化に対して制御した温度補償水晶発振器（以下、ＴＣＸＯと称す）がある。
図１５（ａ）は、同一出願人により考え出されたＴＣＸＯの回路図である。この例に示すＴＣＸＯは、コルピッツ発振回路６０に、直流阻止用固定容量素子Ｃ３と、温度補償回路６１と、水晶振動子Ｘとを直列に接続したものである。この温度補償回路６１は、低温部補償用ＭＯＳ容量素子ＭＬと感度調整用固定容量素子Ｃ４との直列接続回路と、高温部補償用ＭＯＳ容量素子ＭＨとの並列接続からなっており、低温用ＭＯＳ容量素子ＭＬと高温用ＭＯＳ容量素子ＭＨが互いに異なる極性の向きとなっている。また、低温用ＭＯＳ容量素子ＭＬのアノード端子側と固定容量素子Ｃ４との接続中点には、低温部制御電圧信号ＶＬが入力抵抗Ｒ４を介して供給されていて、高温用ＭＯＳ容量素子ＭＨのゲート端子側には入力抵抗Ｒ５を介して高温部制御電圧信号ＶＨが供給されている。そして、この低温用ＭＯＳ容量素子ＭＬのゲート端子側と高温用ＭＯＳ容量素子ＭＨのアノード端子側には基準電圧信号ＶＲＥＦが入力抵抗Ｒ６を介して供給されている。
図１５（ｂ）はＴＣＸＯの温度補償電圧の図である。本発明のＴＣＸＯの温度補償はＭＯＳバラクタを利用して振動子Ｘの周波数温度補償を行っている。ＭＯＳ型バラクタの温度変化に対する容量変化が３次関数に近いため、ＭＯＳ型バラクタに加える電圧が温度変化に対して１次関数的に変化するもののみで温度補償を実現できる。しかし、水晶振動子の周波数温度特性は固体間でバラツキがあるためＭＯＳ容量変化が温度補償を行うと必ずしも理想的な補償カーブでなく、温度補償精度はあまり良くなかったため高い周波数安定度をもつ基準発振源を必要とする、例えばＧＰＳ受信機用の基準発振器としては十分な性能ではなかった。
図１６（ｂ）は図１５のＴＣＸＯの温度特性を示す図である。図１６（ａ）の実線６２は水晶振動子Ｘの温度特性を示し、破線６３は温度補償回路６１を図１５（ｂ）に示す制御電圧にて制御した場合の温度変化に対する周波数可変特性を示す。この図から明らかな通り、図１５（ｂ）に示すような制御電圧にて温度補償回路６１を制御した場合、周波数の曲線的な変化を必要とする部分における曲率を微調整することができなかったので、水晶振動子Ｘの温度特性６２を補償するには理想的な補償制御ができなく（補償カーブが得られなく）、温度補償後の温度特性の精度は±２ｐｐｍしか得られなかった。
【特許文献１】特願２００３−１２２４２０
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図２は温度（ｔｅｍｐ）と制御電圧（Ｖ）の関係を示す図である。尚、本発明の制御電圧は図１５に示すような構成の周波数温度補償回路６１を制御するためのものであり、以下、同様である。図２（ａ）、（ｅ）は従来技術による高温側制御電圧と低温側制御電圧であり、図２（ｂ）、（ｆ）は本発明のよる高温側制御電圧と低温側制御電圧である。即ち、高温側の制御電圧ＶＨとして、高温１次電圧ゲイン調整回路８２により図２（ｄ）の１次電圧（温度上昇に対して、一次関数的な上昇を呈する電圧）を生成し、高温高次電圧ゲイン調整回路８３により図２（ｃ）の高次電圧（温度上昇に対して指数関数的な上昇を呈する電圧）を生成し、これらの電圧を合成回路８６により合成して図２（ｂ）に示すごとく、ＶＨは温度が高温側で１次電圧に（ｉ）のような高次電圧（温度上昇に対して一次関数＋指数関数的な上昇を呈する電圧）となる。また、低温側の制御電圧ＶＬとして、低温１次電圧ゲイン調整回路８４により図２（ｈ）の１次電圧（温度下降に対して一次関数的な上昇を呈する電圧）を生成し、低温高次電圧ゲイン調整回路８５により図２（ｇ）の高次電圧（温度下降に対して指数関数的な上昇を呈する電圧）を生成し、これらの電圧を合成回路８７により合成して図２（ｆ）に示すごとく、ＶＬは温度が低温側で１次電圧に（ｊ）のような高次電圧（温度下降に対して一次関数＋指数関数的な上昇を呈する関数）が合成されることになる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図４（Ａ）は本発明の他の実施例の周波数温度補償回路の機能ブロックであり図４（ｋ）（ｍ）は図４（Ａ）に示す温度補償電圧発生回路１００の合成回路６、７の出力特性として温度（ｔｅｍｐ）と制御電圧（Ｖ）の関係を示す図である。図４（ｂ）、（ｆ）は図２（ｂ）、（ｆ）に示した合成回路６、７の出力特性を示すものであり、図４（ｋ）は高温クリップ電圧８とダイオード１０により常温付近から低温側をクリップした制御電圧の特性を示し、図４（ｍ）は低温クリップ電圧９とダイオード１１により常温付近から高温側をクリップした制御電圧の特性を示す図である。
図４（Ａ）は本発明の第２の実施形態に係る温度補償型圧電発振器へ供給する補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路の変形機能ブロック図である。この温度補償電圧発生回路１００は、周囲温度によりパラメータが変化する温度センサ（温度検出部）１と、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する高温１次電圧ゲイン調整回路（高温１次電圧生成手段）２と、この高温１次電圧ゲイン調整回路２により生成された電圧の高温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する高温高次電圧ゲイン調整回路（高温高次電圧生成手段）３と、高温１次電圧ゲイン調整回路（高温電圧合成手段）６と、合成回路６の出力を所定のレベルでクリップする高温クリップ電圧（発生回路）８と、ダイオード１０と、温度に対して直線的に変化する電圧を生成する低温１次電圧ゲイン調整回路（低温１次電圧生成手段）４と、この低温１次電圧ゲイン調整回路４により生成された電圧の低温側の温度に対して高次の次数を持つ電圧を生成する低温高次電圧ゲイン調整回路（低温高次電圧生成手段）５と、低温１次電圧ゲイン調整回路４及び低温高次電圧ゲイン調整回路５により出力される電圧を合成する合成回路（低温電圧合成手段）７と、合成回路７の出力を所定のレベルでクリップする低温クリップ電圧（発生回路）９と、ダイオード１１と、を備えて構成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
一方、図４（Ａ）に示す温度補償電圧発生回路１００に於ける低温１次電圧ゲイン調整回路４は、温度センサ１の温度情報を受けて図２（ｈ）に示す１次関数電圧を出力し、また低温高次電圧ゲイン調整回路５は、温度センサ１の温度情報を受けて図２（ｇ）に示す低温用高次関数電圧を出力する。
更に、合成回路７は、低温１次電圧ゲイン調整回路４の出力電圧と低温高次電圧ゲイン調整回路５の出力電圧を合成し、図４（ｆ）に示す出力電圧ＶＬ’を出力する。
このとき出力電圧ＶＬ’は、常温にて電圧値がＶ２’であり、常温以上では温度の上昇に伴い１次関数的に電圧値が低下しまた、常温以下では、温度の低下に伴い指数関数的に上昇する部分を有する変化特性を示すものである。
そして低温クリップ電圧（発生回路）９の出力電圧の値をＶ２’の値に設定することにより、合成回路７の出力電圧の値がＶ２’より高い状態（常温より高温の条件）に於いては、ダイオード１１の端子間が順バイアスであるから低温クリップ電圧（発生回路）９の出力電圧の値Ｖ２’が高温側の制御電圧ＶＬの値となる。
従って、低温側の制御電圧ＶＬの値は、図４（ｍ）に示すように常温以上の温度範囲に於いてはＶ２’であり、常温以下の温度範囲では、常温から所望の温度まで１次関数的に上昇し、且つ、所望の温度から更に低温にかけて指数関数的な電圧上昇特性を呈するものとなる。
これは上述したように例えば低温状態ではＭＯＳバラクタＭＨによる温度補償を必要としないので、ＭＯＳバラクタＭＨの端子間電圧Ｖ１＝ＶＨ−Ｖｒｅｆを図４（Ｂ）に示すようにＭＯＳバラクタの電圧−容量特性が安定したポイントになるよう設定するが、この電圧−容量特性が安定したポイントであっても実際はわずかな電圧感度特性を持っている。
そこで、図１に示す実施例では、このようなＭＯＳバラクタＭＨの好まざる電圧感度特性による周波数変動と、低温側の温度補償機能にて対応したが、図４（Ａ）に示す実施例では、高温部の制御電圧ＶＨを常温以下で一定値にすることで、低温における高温部の制御電圧の影響度を減少させることができるので、低温時では低温側の温度制御に調整工程等を、また高温時で有れば高温側の温度制御における調整工程等を簡略化できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図６は本発明の第３の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の一部を構成する温度補償電圧発生回路の機能ブロック図である。この周波数温度補償回路２００は、周囲温度の変化に対応した電気的信号を出力する温度センサ（温度検出部）２１と、温度センサ２１の温度検知情報に基づき温度に対して比例関係となるように直線的に変化する電圧を生成する第１の高温１次電圧ゲイン調整回路（第１の高温１次電圧生成手段）２４と、温度センサ２１の温度検知情報に基づき温度上昇に対して比例関係となるように直線的に変化する電圧を生成する第２の高温１次電圧ゲイン調整回路（第２の高温１次電圧生成手段）２３と、第２の高温１次電圧ゲイン調整回路２３の所定の温度以下の範囲の電圧をダイオード２８介してクリップする第２の高温電圧ゲインクリップ電圧（第２の高温１次電圧生成手段）２２と、第１の高温１次電圧ゲイン調整回路２４の出力電圧を第２の高温１次電圧生成手段２２により制御された第２の高温１次電圧ゲイン調整回路２３の出力電圧を合成する高温合成回路（高温電圧合成手段）３１と、所望の温度以下の範囲にて高温合成回路３１の出力をダイオード３４を介して所定のレベルでクリップする高温クリップ電圧発生部３０と、温度上昇に対して反比例関係となるように直線的に変化する電圧を生成する第１の低温１次電圧ゲイン調整回路（第１の低温１次電圧生成手段）２５と、温度上昇に対して反比例関係となるように直線的に変化する電圧を生成する第２の低温１次電圧ゲイン調整回路（第２の低温１次電圧生成手段）２６と、第２の低温１次電圧ゲイン調整回路２６の所定の温度以上の範囲の電圧をダイオード２９を介してクリップする第２の低温電圧ゲインクリップ電圧（第２の低温１次電圧生成手段）２７と、第１の低温１次電圧ゲイン調整回路２５の出力電圧と第２の低温１次電圧生成手段２７により制御された第２の低温１次電圧ゲイン調整回路２６の出力電圧とを合成する低温合成回路（低温電圧合成手段）３２と、ダイオード３５を介して低温合成回路３２の出力を所定のレベルでクリップする低温クリップ電圧３３と、を備えた構成である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図７は図６の機能ブロック図の第１高温１次電圧ゲイン調整回路２４の出力電圧Ａと、第２の高温１次電圧生成手段２２により制御された第２の高温１次電圧ゲイン調整回路２３の出力電圧Ｂと、高温合成回路３１の出力電圧ｖｈと、高温クリップ電圧発生部３０により制御された高温合成回路３１の出力電圧ＶＨの各温度変化に対する電圧特性波形を示す図である。図７（ａ）の電圧Ａは、上述した通り、温度上昇に対して比例関係となるように直線的に増加する電圧である。出力電圧Ｂは、第２の高温１次電圧ゲイン調整回路２３からの全使用温度にわたって１次関数の上昇特性を呈する出力電圧を、第２の高温電圧ゲインクリップ電圧２２とダイオード２８によりＴＡ℃（ＴＡ＞２５）以下の範囲において、第２の高温１次電圧生成手段２２の出力電圧値にクリップした電圧特性である。図７（ｂ）に示す出力電圧ｖｈは図７（ａ）に示す出力電圧ＡとＢを合成した電力特性であるからＴＡ℃までは出力電圧Ａの１次関数特性と電圧Ｂの１次関数特性との和の電圧特性であり、ＴＡ℃以下では、電圧Ａの１次関数特性と電圧Ｂの０次関数特性との和の電圧特性である。図７（ｃ）に示す電圧ＶＨは電圧ｖｈの、２５℃以下の範囲における電圧を高温クリップ電圧発生部３０の出力電圧値にクリップしたものである。尚、低温部は、第２の低温１次電圧生成手段２７によるクリップ制御２５℃未満の温度点（ＴＢ）以下の範囲であり、電圧Ｖｌは図７（ｄ）に示すような電圧ＶＬは図７（ｅ）に示すような電圧特性を呈するので説明を省略する。
図９（ａ）は図６に示す温度補償電圧発生回路２００を備えたＴＣＸＯの周波数温度特性を示す図である。実線４１は水晶振動子Ｘの周波数温度特性を示し、破線４２は温度補償電圧発生回路２００とＭＯＳバラクタによる周波数可変特性を示す。この図から明らかな通り、温度補償電圧発生回路２００は出力電圧特性を複数の温度範囲に区切り調整出来るので、水晶振動子Ｘの周波数温度特性を補償するための破線４２に示す周波数可変特性を効率的に調整することが可能であり、この結果、温度補償後の温度特性の精度を±０．５ｐｐｍ以内に安定させることができる。
尚、図９（ｂ）は本発明の第２の実施形態による温度補償電圧発生回路２００を備えたＴＣＸＯの補償特性のコンピュータシミュレーションの結果を表す図であり、図１６（ｂ）は従来の温度補償電圧により周波数温度補正したＴＣＸＯの周波数温度特性のコンピュータシミュレーションの結果を示す図である。この図から明らかなように、図１６（ｂ）の温度補償結果は、±２ｐｐｍ内で変動するのに対して、本発明では図９（ｂ）のように周波数偏差が±０．５ｐｐｍ内に収まっており改善されていることがわかる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図１２（ａ）は温度センサ５１の温度に対するセンサ電圧Ａ、Ｂ、Ｃの一例を示す図であり、図１２（ｂ）は各センサ電圧を発生する温度センサ（温度検出部）５１の一例を示す回路図である。
温度センサ５１は、センサ６５としてのダイオード素子のアノード端を抵抗を介してオペアンプ（増幅器）６６の反転入力端子に接続すると共に、当該ダイオード素子のカソード端を接地し、増幅器６６の非反転入力端に基準電圧発生回路７０の出力端を接続し、増幅器６６の出力端と反転入力端とを帰還抵抗を介して接続すると共に、増幅回路６６の出力端にダイオードＤ２のアノード端を接続し、ダイオードＤ２のカソード端を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とから成る直列回路を介して接地し、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点を第１のセンサ電圧Ａの出力端子Ａとし、更に、増幅回路６６の出力端に抵抗Ｒ３の一端を接続し、抵抗Ｒ３の他端と接地との間に２つのダイオードＤ３の順方向接続となるよう直列接続し、ダイオードＤ３と抵抗Ｒ３との接続点を第２のセンサ電圧Ｂの出力端子Ｂとし、更にまた、増幅器６６の出力端に抵抗Ｒ４の一端を接続し、抵抗Ｒ４の他端に抵抗Ｒ５の一端を接続し、抵抗Ｒ５の他端と接地との間にダイオードＤ１を順方向接続し、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５との接続点を第３のセンサ電圧Ｃの出力端子Ｃとするよう構成したものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
図１３は図１１の高温高次電流発生回路５２と低温高次電流発生回路５６の回路図である。図１２（ａ）を参照して説明する。高温高次電流発生回路５２は、高温側ではＡ、Ｂのセンサ電圧を利用する。常温より低温部ではＡよりＢの電圧がはるかに大きいため抵抗Ｒ４側には電流が流れず、出力電流１５ｔｈＨはゼロである。温度が上昇するにつれてセンサＡ、Ｂ間の電位差はなくなり、Ｒ４側に電流が流れ始め、高温高次電流発生回路５２の出力電流１５ｔｈＨが発生する。このとき発生する電流は常温付近を中心として高次の関数として近似できる。またセンサＡ、Ｂの電圧が同じになる温度ＴＨが温度補償範囲の高温側の端になるように調整を行う。低温側についても高温側と同様に動作し、センサＢ、Ｃの交点ＴＬは温度補償範囲の低温側の端になるように調整を行う。ここで抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を変化させることで、温度に対する電流特性が変化し、見かけ上関数の次数が変化したように見えるので、この抵抗変化により高次次数を調整することができる。これにより、ＭＯＳ型バラクタの特性を水晶振動子の特性に微調整することができる。
図１４は高温高次電流の次数調整後の特性例を示す図である。この図から分かるとおりで抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を変化させることで、温度に対する電流特性７１が変化し、見かけ上関数の次数が変化したように見える。この図では矢印の方向に変化すると見かけ上次数が小さくなることを表している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の一部を構成する温度補償電圧発生回路の機能ブロック図である。
【図２】（ａ）〜（ｈ）は温度（ｔｅｍｐ）と制御電圧（Ｖ）の関係を表す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図２の温度補償電圧発生回路１００の温度特性を示す図である。
【図４】（ｂ）（ｆ）（ｋ）（ｍ）は図３の合成回路６、７の出力を更に改善した温度（ｔｅｍｐ）と制御電圧（Ｖ）の関係を表す図、（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の一部を構成する周波数温度補償回路の変形機能ブロック図、（Ｂ）はＭＯＳバラクタの電圧−容量特性を表す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態による温度補償電圧発生回路１００の補償特性をコンピュータシミュレーションにより計算した結果を表す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の一部を構成する温度補償電圧発生回路の機能ブロック図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は図６の機能ブロック図の電圧Ａ、Ｂ、ｖｈ、ＶＨの各波形を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は図６の温度補償型圧電発振器２００の温度特性を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による周波数温度補償回路２００の補償特性をコンピュータシミュレーションにより計算した結果を表す図である。
【図１０】（ｂ）（ｅ）（ｄ）（ｆ）は図６の合成回路３１、３２の出力を更に改善した温度（ｔｅｍｐ）と制御電圧（Ｖ）の関係を表す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の一部を構成する温度補償電圧発生回路の機能ブロック図である。
【図１２】（ａ）は温度センサ５１のセンサ出力電圧の一例を示す図、（ｂ）は各センサ電圧を発生する回路の一例を示す図である。
【図１３】図１１の高温高次電流発生回路５２と低温高次電流発生回路５６の動作を説明する図である。
【図１４】高温高次電流の次数調整後の特性例を示す図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は特許文献１の温度補償型圧電発振器の回路図である。
【図１６】図１５の温度補償型圧電発振器の温度特性を示す図である。