(57)【要約】【課題】回路規模や位相雑音の増加を抑えながら周波数精度を向上させることが可能な温度補償型発振回路を提供すること。【解決手段】振動子を発振させる発振回路と、前記発振回路が出力する発振信号の周波数温度特性を補正するための第１の補正回路と、前記第１の補正回路によって補正される前記発振信号の周波数温度特性をさらに補正するための第２の補正回路と、を含む、温度補償型発振回路。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子を発振させる発振回路と、
前記発振回路が出力する発振信号の周波数温度特性を補正するための第１の補正回路と、
前記第１の補正回路によって補正される前記発振信号の周波数温度特性をさらに補正するための第２の補正回路と、
を含む、温度補償型発振回路。
【請求項２】
前記第２の補正回路による補正を有効にするか無効にするかを選択可能である、請求項１に記載の温度補償型発振回路。
【請求項３】
前記第１の補正回路は、
温度に対して、目標周波数よりも低い周波数から高い周波数へと増加する単調増加と前記目標周波数よりも高い周波数から低い周波数へと減少する単調減少とを交互に繰り返す周波数温度特性となるように補正する、請求項１又は２に記載の温度補償型発振回路。
【請求項４】
前記第２の補正回路は、
第１の基準信号が入力される第１のトランジスターと、温度に応じて電圧が変化する第１の温度信号が入力される第２のトランジスターと、で構成される第１の差動対と、
前記第１の差動対に第１の電流を流すための第１の電流源と、を含み、
前記第１のトランジスター及び前記第２のトランジスターの一方の信号に基づいて、前記周波数温度特性をさらに補正するための信号を出力し、
前記第１のトランジスター及び前記第２のトランジスターの他方は基準電圧供給線と電気的に接続されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の温度補償型発振回路。
【請求項５】
前記第２の補正回路は、
前記第１の基準信号を調整するための基準信号調整回路を含む、請求項４に記載の温度補償型発振回路。
【請求項６】
前記第２の補正回路は、
前記第１の温度信号を調整するための温度信号調整回路を含む、請求項４又は５に記載の温度補償型発振回路。
【請求項７】
前記第２の補正回路は、
前記第１の電流を調整するための電流調整回路を含む、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の温度補償型発振回路。
【請求項８】
前記第２の補正回路は、
第２の基準信号が入力される第３のトランジスターと、温度に応じて電圧が変化する第２の温度信号が入力される第４のトランジスターと、で構成される第２の差動対と、
前記第２の差動対に第２の電流を流すための第２の電流源と、をさらに含み、
前記第２のトランジスターの信号及び前記第３のトランジスターの信号に基づいて、前記周波数温度特性をさらに補正するための信号を出力し、
前記第１のトランジスター及び前記第４のトランジスターは前記基準電圧供給線と電気的に接続されている、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の温度補償型発振回路。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の温度補償型発振回路と、
前記振動子と、を備えた、発振器。
【請求項１０】
請求項９に記載の発振器を備えた、電子機器。
【請求項１１】
請求項９に記載の発振器を備えた、移動体。
【請求項１２】
振動子と、温度補償型発振回路と、を備え、前記温度補償型発振回路は、記憶部と、前記振動子を発振させる発振回路と、前記記憶部に記憶されている第１の補正情報を用いて前記発振回路が出力する発振信号の周波数温度特性を補正するための第１の補正回路と、前記第１の補正回路によって補正される前記発振信号の周波数温度特性をさらに補正するための第２の補正回路と、を含む発振器を組み立てる工程と、
前記第２の補正回路による補正を無効にした状態での複数の温度における前記発振信号の周波数に基づいて、前記第１の補正情報を算出して前記記憶部に書き込む工程と、
前記第２の補正回路による補正を有効にした状態で、複数の温度における前記発振信号の周波数を検査する工程と、を含む、発振器の製造方法。
【請求項１３】
前記第２の補正回路は、前記記憶部に記憶されている第２の補正情報を用いて前記第１の補正回路によって補正される前記発振信号の周波数温度特性をさらに補正するものであり、
前記第２の補正回路による補正を無効にした状態での複数の温度における前記発振信号の周波数に基づいて、前記第２の補正情報を算出して前記記憶部に書き込む工程をさらに含む、請求項１２に記載の発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度補償型発振回路、発振器、電子機器、移動体及び発振器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated CrystalOscillator）は、水晶振動子と当該水晶振動子を発振させるための温度補償型発振回路を有し、当該温度補償型発振回路が所定の温度範囲で水晶振動子の発振周波数の所望の周波数（公称周波数）からのずれ（周波数偏差）を補償（温度補償）することにより、高い周波数精度が得られる。このような温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００４／０２５８２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、極めて高い周波数精度（極めて小さい周波数偏差）が要求される通信機器や基地局に利用される発振器は、現状では、その大半が恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ：Oven Controlled Crystal Oscillator）であり、通信機器や基地局のコストアップの要因となっているため、消費電力やサイズがより小さい温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を利用した通信機器や基地局が検討されつつある。例えば、温度補償の次数を上げることで、所望の温度範囲（例えば、−４０℃〜＋８５℃）で周波数偏差が±１００ｐｐｂ以下のような、恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）に迫る周波数温度特性を有する温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を実現することが可能である。しかしながら、温度補償の次数を上げると温度補償型発振回路の規模が大幅に増加するため温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）のコストアップにつながるとともに、消費電力も大幅に増加するためノイズが増大し、発振信号の位相雑音が大きくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、回路規模や位相雑音の増加を抑えながら周波数精度を向上させることが可能な温度補償型発振回路、発振器及び発振器の製造方法を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該発振器を用いた電子機器及び移動体を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前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、以下の態様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］
本適用例に係る温度補償型発振回路は、振動子を発振させる発振回路と、前記発振回路が出力する発振信号の周波数温度特性を補正するための第１の補正回路と、前記第１の補正回路によって補正される前記発振信号の周波数温度特性をさらに補正するための第２の補正回路と、を含む。
【０００８】
本適用例に係る温度補償型発振回路によれば、第１の補正回路による補正後の周波数偏差を第２の補正回路によってさらに補正することができるので、第１の補正回路による温度補償の次数を上げることなく、周波数精度を向上させることができる。また、第１の補正回路による温度補償の次数を上げなくてもよいので、第１の補正回路の規模や消費電流の増加（及びこれに伴う位相雑音の増加）を抑制することができる。さらに、第２の補正回路は、第１の補正回路による補正後の周波数偏差の傾向に特化した補正を行えばよいので、第２の補正回路の規模や消費電流も比較的小さく抑えることができる。従って、本適用例に係る温度補償型発振回路によれば、回路規模や位相雑音の増加を抑えながら周波数精度を向上させることができる。
【０００９】
［適用例２］
上記適用例に係る温度補償型発振回路は、前記第２の補正回路による補正を有効にするか無効にするかを選択可能であってもよい。
【００１０】
本適用例に係る温度補償型発振回路によれば、第２の補正回路を無効にした状態で、振動子の周波数温度特性に応じて第１の補正回路による補正動作を適切に設定することができる。
【００１１】
［適用例３］
上記適用例に係る温度補償型発振回路において、前記第１の補正回路は、温度に対して、目標周波数よりも低い周波数から高い周波数へと増加する単調増加と前記目標周波数よりも高い周波数から低い周波数へと減少する単調減少とを交互に繰り返す周波数温度特性となるように補正してもよい。
【００１２】
本適用例に係る温度補償型発振回路によれば、第１の補正回路による補正後の周波数偏差の傾向が特定されるので、第２の補正回路は、当該周波数偏差の傾向に特化した補正を行えばよく、第２の補正回路の規模や消費電流を比較的小さく抑えることができる。
【００１３】
［適用例４］
上記適用例に係る温度補償型発振回路において、前記第２の補正回路は、第１の基準信号が入力される第１のトランジスターと、温度に応じて電圧が変化する第１の温度信号が入力される第２のトランジスターと、で構成される第１の差動対と、前記第１の差動対に第１の電流を流すための第１の電流源と、を含み、前記第１のトランジスター及び前記第２のトランジスターの一方の信号に基づいて、前記周波数温度特性をさらに補正するための信号を出力し、前記第１のトランジスター及び前記第２のトランジスターの他方は基準電圧供給線と電気的に接続されていてもよい。
【００１４】
本適用例に係る温度補償型発振回路では、第２の補正回路において、第１の温度信号の電圧が第１の基準信号の電圧に近い所望の温度範囲では、温度の上昇とともに、第１の差動対を構成する第１のトランジスター及び第２のトランジスターのうち、一方を流れる電流が増加し、かつ、他方を流れる電流が減少する。これにより、第２の補正回路は、当該所望の温度範囲では、温度の上昇とともに電圧が増加又は減少する信号を発生させることができる。従って、本適用例に係る温度補償型発振回路によれば、このような温度特性を有する信号を発生させる簡単な構成の第２の補正回路によって、第１の補正回路による補正後の周波数偏差の少なくとも一部を補正することができるので、回路規模や位相雑音の増加を抑えながら周波数精度をより向上させることができる。
【００１５】
［適用例５］
上記適用例に係る温度補償型発振回路において、前記第２の補正回路は、前記第１の基準信号を調整するための基準信号調整回路を含んでもよい。
【００１６】
本適用例に係る温度補償型発振回路によれば、第１の補正回路による補正後の周波数偏差に応じて第２の補正回路が発生させる信号の電圧が温度変化によって増加又は減少する温度範囲を調整可能であるので、第２の補正回路による補正精度が向上し、周波数精度をより向上させることができる。
【００１７】
［適用例６］
上記適用例に係る温度補償型発振回路において、前記第２の補正回路は、前記第１の温度信号を調整するための温度信号調整回路を含んでもよい。
【００１８】
本適用例に係る温度補償型発振回路によれば、第１の補正回路による補正後の周波数偏差に応じて第２の補正回路が発生させる信号の電圧が温度変化によって増加又は減少する傾きを調整可能であるので、第２の補正回路による補正精度が向上し、周波数精度をより向上させることができる。
【００１９】
［適用例７］
上記適用例に係る温度補償型発振回路において、前記第２の補正回路は、前記第１の電流を調整するための電流調整回路を含んでもよい。
【００２０】
本適用例に係る温度補償型発振回路によれば、第１の補正回路による補正後の周波数偏差に応じて第２の補正回路が発生させる信号の電圧が温度変化によって増加又は減少するピーク値を調整可能であるので、第２の補正回路による補正精度が向上し、周波数精度をより向上させることができる。
【００２１】
［適用例８］
上記適用例に係る温度補償型発振回路において、前記第２の補正回路は、第２の基準信号が入力される第３のトランジスターと、温度に応じて電圧が変化する第２の温度信号が入力される第４のトランジスターと、で構成される第２の差動対と、前記第２の差動対に第２の電流を流すための第２の電流源と、をさらに含み、前記第２のトランジスターの信号及び前記第３のトランジスターの信号に基づいて、前記周波数温度特性をさらに補正するための信号を出力し、前記第１のトランジスター及び前記第４のトランジスターは前記基準電圧供給線と電気的に接続されていてもよい。
【００２２】
本適用例に係る温度補償型発振回路によれば、第２の補正回路において、第１の温度信号の電圧が第１の基準信号の電圧に近い第１の温度範囲では、温度の上昇とともに、第１の差動対を構成する第１のトランジスター及び第２のトランジスターのうち、一方を流れる電流が増加し、かつ、他方を流れる電流が減少する。さらに、第２の温度信号の電圧が第２の基準信号の電圧に近い第２の温度範囲では、温度の上昇とともに、第２の差動対を構成する第３のトランジスター及び第４のトランジスターのうち、一方を流れる電流が減少し、かつ、他方を流れる電流が増加する。これにより、第２の補正回路は、第１の温度範囲では温度の上昇とともに電圧が増加し、かつ、第２の温度範囲では温度の上昇とともに電圧が減少する信号を発生させ、あるいは、第１の温度範囲では温度の上昇とともに電圧が減少し、かつ、第２の温度範囲では温度の上昇とともに電圧が増加する信号を発生させることができる。従って、本適用例に係る温度補償型発振回路によれば、このような温度特性を有する信号を発生させる簡単な構成の第２の補正回路によって、第１の補正回路による補正後の周波数偏差の少なくとも一部を補正することができるので、回路規模や位相雑音の増加を抑えながら周波数精度をより向上させることができる。
【００２３】
［適用例９］
本適用例に係る発振器は、上記のいずれかの温度補償型発振回路と、前記振動子と、を備えている。
【００２４】
本適用例によれば、回路規模や位相雑音の増加を抑えながら周波数精度を向上させた発振器を実現することができる。
【００２５】
［適用例１０］
本適用例に係る電子機器は、上記の発振器を備えている。
【００２６】
［適用例１１］
本適用例に係る移動体は、上記の発振器を備えている。
【００２７】
これらの適用例によれば、回路規模や位相雑音の増加を抑えながら周波数精度を向上させた発振器を備えた、より信頼性の高い電子機器及び移動体を実現することができる。
【００２８】
［適用例１２］
本適用例に係る発振器の製造方法は、振動子と、温度補償型発振回路と、を備え、前記温度補償型発振回路は、記憶部と、前記振動子を発振させる発振回路と、前記記憶部に記憶されている第１の補正情報を用いて前記発振回路が出力する発振信号の周波数温度特性を補正するための第１の補正回路と、前記第１の補正回路によって補正される前記発振信号の周波数温度特性をさらに補正するための第２の補正回路と、を含む発振器を組み立てる工程と、前記第２の補正回路による補正を無効にした状態での複数の温度における前記発振信号の周波数に基づいて、前記第１の補正情報を算出して前記記憶部に書き込む工程と、前記第２の補正回路による補正を有効にした状態で、複数の温度における前記発振信号の周波数を検査する工程と、を含む。
【００２９】
本適用例に係る発振器の製造方法によれば、第２の補正回路を無効にした状態で、振動子の周波数温度特性に応じて第１の補正情報を算出して第１の補正回路による補正動作を適切に設定することができる。また、本適用例に係る発振器の製造方法によれば、第２の補正回路による補正を有効にした状態で発振器の周波数温度特性を検査するので、製造された発振器は、第２の補正回路が第１の補正回路による補正後の周波数偏差を適切に補正し、所望の周波数特性が満たされることを保証することができる。そして、本適用例により製造される発振器によれば、第１の補正回路による補正後の周波数偏差を第２の補正回路によってさらに補正することができるので、第１の補正回路による温度補償の次数を上げることなく、周波数精度を向上させることができる。また、第１の補正回路による温度補償の次数を上げなくてもよいので、第１の補正回路の規模や消費電流の増加（及びこれに伴う位相雑音の増加）を抑制することができる。さらに、第２の補正回路は、第１の補正回路による補正後の周波数偏差の傾向に特化した補正を行えばよいので、第２の補正回路の規模や消費電流も比較的小さく抑えることができる。従って、本適用例に係る発振器の製造方法によれば、回路規模や位相雑音の増加を抑えながら周波数精度を向上させることが可能な発振器を実現することができる。
【００３０】
［適用例１３］
上記適用例に係る発振器の製造方法において、前記第２の補正回路は、前記記憶部に記憶されている第２の補正情報を用いて前記第１の補正回路によって補正される前記発振信号の周波数温度特性をさらに補正するものであり、前記第２の補正回路による補正を無効にした状態での複数の温度における前記発振信号の周波数に基づいて、前記第２の補正情報を算出して前記記憶部に書き込む工程をさらに含んでもよい。
【００３１】
本適用例に係る発振器の製造方法によれば、第１の補正回路によって補正された周波数温度特性に基づいて第２の補正情報を算出して第２の補正回路による補正動作を適切に設定することができる。従って、本適用例に係る発振器の製造方法によれば、第２の補正回路による補正精度を向上さて周波数精度をより向上させることが可能な発振器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態の発振器の機能ブロック図。
【図２】補償残差補正回路による補正が無効のときの温度補償電圧の温度特性の一例を示す図。
【図３】補償残差補正回路による補正が無効のときの発振器の出力信号（発振信号）の周波数温度特性の一例を示す図。
【図４】第１実施形態における補償残差補正回路の構成例を示す図。
【図５】温度検出信号の温度特性の一例を示す図。
【図６】第１実施形態における補償残差補正回路に流れる電流の温度特性の一例を示す図。
【図７】第１実施形態における補償残差補正回路の出力電圧（残差補正電圧）の温度特性の一例を示す図。
【図８】第１実施形態における補償残差補正回路による補正が有効のときの発振器の出力信号（発振信号）の周波数温度特性の一例を示す図。
【図９】第１実施形態の発振器の製造方法の一例を示すフローチャート図。
【図１０】第２実施形態における補償残差補正回路の構成例を示す図。
【図１１】第２実施形態における補償残差補正回路に流れる電流の温度特性の一例を示す図。
【図１２】第２実施形態における補償残差補正回路に流れる電流の温度特性の一例を示す図。
【図１３】第２実施形態における補償残差補正回路に流れる電流の温度特性の一例を示す図。
【図１４】第２実施形態の発振器の製造方法の一例を示すフローチャート図。
【図１５】第２実施形態の発振器の製造方法の他の一例を示すフローチャート図。
【図１６】第３実施形態における補償残差補正回路に流れる電流の温度特性の一例を示す図。
【図１７】第３実施形態における補償残差補正回路の出力電圧（残差補正電圧）の温度特性の一例を示す図。
【図１８】第３実施形態における補償残差補正回路による補正が有効のときの発振器の出力信号（発振信号）の周波数温度特性の一例を示す図。
【図１９】第４実施形態における補償残差補正回路に流れる電流の温度特性の一例を示す図。
【図２０】第４実施形態における補償残差補正回路の出力電圧（残差補正電圧）の温度特性の一例を示す図。
【図２１】第４実施形態における補償残差補正回路による補正が有効のときの発振器の出力信号（発振信号）の周波数温度特性の一例を示す図。
【図２２】本実施形態の電子機器の機能ブロック図。
【図２３】本実施形態の電子機器の外観の一例を示す図。
【図２４】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】
【００３３】
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。
【００３４】
１．発振器
１−１．第１実施形態
［発振器の構成］
図１は第１実施形態の発振器の機能ブロック図である。図１に示すように、第１実施形態の発振器１は、温度補償型発振回路２と振動子３とを含んで構成されており、温度補償型発振回路２と振動子３は不図示のパッケージに収容されている。
【００３５】
本実施形態の発振器１は、温度補償型発振器であり、電源端子であるＶＣＣ端子，接地端子であるＶＳＳ端子、内部信号のモニター用の端子であるＭＯＮ端子及び出力端子であるＯＵＴ端子の４個の外部端子が設けられている。ＶＣＣ端子には電源電圧が供給され、ＶＳＳ端子は接地される。ＭＯＮ端子からは後述する温度センサー２１の出力信号（出力電圧）が出力され、ＯＵＴ端子からは温度補償された発振信号が出力される。
【００３６】
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カットやＳＣカットの水晶振動子が用いられる。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。
【００３７】
温度補償型発振回路２は、６個の端子Ｐ１〜Ｐ６を有しており、Ｐ１端子はＶＣ端子と電気的に接続され、Ｐ２端子はＯＵＴ端子と電気的に接続され、Ｐ３端子はＶＣＣ端子と電気的に接続され、Ｐ４端子はＶＳＳ端子と電気的に接続されている。また、Ｐ５端子は振動子３の一方の端子と電気的に接続され、Ｐ６端子は振動子３の他方の端子と電気的に接続されている。
【００３８】
本実施形態では、温度補償型発振回路２は、温度センサー２１、基準温度調整回路２２、ｎ次近似温度補償回路２３（「第１の補正回路」の一例）、補償残差補正回路２４（「第２の補正回路」の一例）、スイッチ回路２５、発振回路２６、出力バッファー２７、記憶部２８及びシリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２９を含んで構成されている。なお、本実施形態の温度補償型発振回路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。温度補償型発振回路２は、例えば、１チップの集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）で実現されていてもよい。
【００３９】
温度センサー２１は、その周辺の温度に応じて電圧が変化する温度検出信号ＴＳＥＮを出力する。温度センサー２１は、温度が高いほど出力電圧が高い正極性のものであってもよいし、温度が高いほど出力電圧が低い負極性のものであってもよい。温度センサー２１は、発振器１の動作が保証される所望の温度範囲（例えば、−４０℃〜＋８５℃）において、温度変化に対して出力電圧ができるだけ線形に変化するものが望ましく、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温度センサーであってもよい。
【００４０】
基準温度調整回路２２は、記憶部２８に記憶されているデータ（基準温度調整値）に基づいて、基準温度ＴＯ（例えば、＋２５℃）における温度検出信号ＴＳＥＮの電圧を所望の電圧値に近づけるように調整するための回路である。
【００４１】
ｎ次近似温度補償回路２３は、発振回路２６が出力する発振信号の周波数温度特性を補正（温度補償）するための回路であり、温度検出信号ＴＳＥＮに基づいて温度補償電圧ＶＣＯＭＰを発生させる。
【００４２】
補償残差補正回路２４は、ｎ次近似温度補償回路２３によって補正（温度補償）される発振信号の周波数温度特性をさらに補正するための回路であり、温度センサー２１が出力する温度検出信号ＴＳＥＮに基づいて残差補正電圧Ｖｚａｎを発生させる。
【００４３】
本実施形態では、ｎ次近似温度補償回路２３は、０次成分発生回路２３１−０、１次成分発生回路２３１−１、３次成分発生回路２３１−３、・・・、ｎ次成分発生回路２３１−ｎ、１次ゲイン調整回路２３２−１、３次ゲイン調整回路２３２−３、・・・、ｎ次ゲイン調整回路２３２−ｎ及び加算器２３３を含んで構成されている。
【００４４】
０次成分発生回路２３１−０は、記憶部２８に記憶されている０次係数値（オフセット値）Ａ０に基づいて、振動子３の周波数温度特性の０次成分を近似する０次電圧ＶＳ０を出力する。例えば、ＶＳ０＝Ａ０であってもよい。
【００４５】
１次成分発生回路２３１−１は、温度検出信号ＴＳＥＮ（温度Ｔ）の１次関数に相当する電流を出力し、１次ゲイン調整回路２３２−１は、１次成分発生回路２３１−１が出力する電流と記憶部２８に記憶されている１次係数値Ａ１とに基づいて、振動子３の周波数温度特性の１次成分に起因する発振信号の周波数偏差を補正（温度補償）するための１次電圧ＶＳ１を出力する。例えば、任意の温度Ｔに対して、ＶＳ１＝Ａ１（Ｔ−ＴＯ）であってもよい。
【００４６】
３次成分発生回路２３１−３は、温度検出信号ＴＳＥＮ（温度Ｔ）の３次関数に相当する電流を出力し、３次ゲイン調整回路２３２−３は、３次成分発生回路２３１−３が出力する電流と記憶部２８に記憶されている３次係数値Ａ３とに基づいて、振動子３の周波数温度特性の３次成分に起因する発振信号の周波数偏差を補正（温度補償）するための３次電圧ＶＳ３を出力する。例えば、任意の温度Ｔに対して、ＶＳ３＝Ａ３（Ｔ−ＴＯ）３であってもよい。
【００４７】
ｎ次成分発生回路２３１−ｎは、温度検出信号ＴＳＥＮ（温度Ｔ）のｎ次関数に相当する電流を出力し、ｎ次ゲイン調整回路２３２−ｎは、ｎ次成分発生回路２３１−ｎが出力する電流と記憶部２８に記憶されているｎ次係数値Ａｎとに基づいて、振動子３の周波数温度特性のｎ次成分に起因する発振信号の周波数偏差を補正（温度補償）するためのｎ次電圧ＶＳｎを出力する。例えば、任意の温度Ｔに対して、ＶＳｎ＝Ａｎ（Ｔ−ＴＯ）ｎであってもよい。
【００４８】
加算器２３３は、０次電圧ＶＳ０、１次電圧ＶＳ１、３次電圧ＶＳ３、・・・、ｎ次電圧ＶＳｎを加算し、スイッチ回路２５がオン状態（スイッチ回路２５の両端が導通している状態）のときはさらに残差補正電圧Ｖｚａｎを加算し、温度補償電圧ＶＣＯＭＰを出力する。
【００４９】
スイッチ回路２５のオン／オフは、記憶部２８に記憶されているデータ（補償残差補正有効／無効選択ビット値）によって制御される。
【００５０】
スイッチ回路２５がオフ状態（スイッチ回路２５の両端が非導通の状態）のときは、任意の温度Ｔに対して、温度補償電圧ＶＣＯＭＰは、例えば、次式（１）で表される。
【００５１】
【数１】
2018007165.tif 000003
【００５２】
また、スイッチ回路２５がオン状態のときは、任意の温度Ｔに対して、温度補償電圧ＶＣＯＭＰは、例えば、次式（２）で表される。
【００５３】
【数２】
2018007165.tif 000004
【００５４】
このように、本実施形態では、スイッチ回路２５がオフ状態のときは温度補償電圧ＶＣＯＭＰに残差補正電圧Ｖｚａｎが含まれず、スイッチ回路２５がオン状態のときは温度補償電圧ＶＣＯＭＰに残差補正電圧Ｖｚａｎが含まれる。すなわち、本実施形態では、温度補償型発振回路２は、記憶部２８に記憶される補償残差補正有効／無効選択ビット値により、補償残差補正回路２４による補正を有効にするか無効にするかを選択可能である。
【００５５】
記憶部２８は、不揮発性メモリー２８１とレジスター２８２とを有し、不揮発性メモリー２８１には、前述した０次係数値Ａ０、１次係数値Ａ１、３次係数値Ａ３、・・・、ｎ次係数値Ａｎ（「第１の補正情報」の一例）、基準温度調整値及び補償残差補正有効／無効選択ビット値が記憶されている。そして、発振器１の外部端子ＶＣＣ（温度補償型発振回路２のＰ３端子）に所望の電源電圧が供給されると、不揮発性メモリー２８１に記憶されている係数値Ａ０〜Ａｎ、基準温度調整値及び補償残差補正有効／無効選択ビット値がレジスター２８２に転送され、ｎ次近似温度補償回路２３、基準温度調整回路２２あるいはスイッチ回路２５に供給される。０次係数値Ａ０、１次係数値Ａ１、３次係数値Ａ３、・・・、ｎ次係数値Ａｎは、例えば、振動子３の周波数温度特性を近似するｎ次関数の各次数の係数値であり、振動子３の周波数温度特性に基づいて算出され、不揮発性メモリー２８１に書き込まれる。なお、不揮発性メモリー２８１としては、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリーなどを適用することできる。
【００５６】
シリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２９は、温度補償型発振回路２のＰ１端子、Ｐ２端子、Ｐ３端子及びＰ４端子（発振器１の４つの外部端子）のいずれかを用いて、シリアルクロック信号とシリアルデータ信号を受け付け、記憶部２８が有する不揮発性メモリー２８１あるいはレジスター２８２に対してデータの読み書きを行う。例えば、シリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２９は、Ｐ３端子（ＶＣＣ端子）の電圧が閾値よりも高いか低いかを判定し、Ｐ３端子（ＶＣＣ端子）の電圧が閾値よりも高い時に、Ｐ１端子（ＭＯＮ端子）から入力されるシリアルクロック信号とＰ２端子（ＯＵＴ端子）から入力されるシリアルデータ信号を受け付けてもよい。
【００５７】
発振回路２６は、Ｐ５端子及びＰ６端子と接続され、振動子３を発振させる。図１の例では、発振回路２６は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスター２６１、抵抗２６２，２６３、コンデンサー２６４，２６５、バラクター（可変容量ダイオード）２６６，２６７、抵抗２６８及び抵抗２６９を含んで構成されている。
【００５８】
バイポーラトランジスター２６１は、ベース端子がＰ６端子と接続され、コレクター端子がＰ５端子と接続され、エミッター端子が接地されている。
【００５９】
抵抗２６２は、バイポーラトランジスター２６１のベース端子とコレクター端子との間に接続されており、抵抗２６３は、電源とバイポーラトランジスター２６１のコレクター端子との間に接続されている。
【００６０】
コンデンサー２６４は、バイポーラトランジスター２６１のコレクター端子とバラクター２６６のカソード端子との間に接続されており、コンデンサー２６５は、バイポーラトランジスター２６１のベース端子とバラクター２６７のカソード端子との間に接続されている。
【００６１】
バラクター２６６のアノード端子及びバラクター２６７のアノード端子は接地されている。
【００６２】
抵抗２６８は、加算器２３３の出力端子とバラクター２６６のカソード端子との間に接続されており、抵抗２６９は、加算器２３３の出力端子とバラクター２６７のカソード端子との間に接続されている。
【００６３】
発振回路２６の出力信号である、バイポーラトランジスター２６１のコレクター端子の信号は出力バッファー２７に入力され、出力バッファー２７の出力信号はＰ２端子を介してＯＵＴ端子から発振器１の外部に出力される。
【００６４】
このように構成されている発振回路２６は、バイポーラトランジスター２６１を増幅素子として、Ｐ６端子から入力される振動子３の出力信号を増幅し、Ｐ５端子を介してこの増幅した信号を振動子３の入力信号として供給する。そして、コンデンサー２６４，２６５とともに発振回路２６の負荷容量を構成するバラクター２６６，２６７は、その容量値が温度補償電圧ＶＣＯＭＰに応じて変化し、その結果、負荷容量値が変化するため、発振回路２６の出力信号の周波数が変化する。本実施形態では、温度補償電圧ＶＣＯＭＰは、振動子３の周波数温度特性に応じた式（１）又は式（２）で表されるため、発振回路２６は所望の温度範囲において温度補償された周波数偏差の小さい（周波数精度の高い）発振信号となる。
【００６５】
なお、発振回路２６は、増幅素子として、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスター、電界効果トランジスター（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）、金属酸化膜型電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、サイリスター等を用いて実現されてもよい。
【００６６】
図２は、補償残差補正回路２４による補正が無効（スイッチ回路２５がオフ状態）のときの温度補償電圧ＶＣＯＭＰ（式（１）で表される）の温度特性の一例を示す図であり、横軸は温度、縦軸は電圧である。また、図３は、補償残差補正回路２４による補正が無効（スイッチ回路２５がオフ状態）のときの発振器１の出力信号（発振信号）の周波数温度特性の一例を示す図であり、横軸は温度、縦軸は周波数偏差（目標周波数に対する誤差）である。
【００６７】
図３に示すように、ｎ次近似温度補償回路２３は、温度に対して、目標周波数（周波数偏差が０ｐｐｂ）よりも低い周波数から高い周波数へと増加する単調増加と目標周波数よりも高い周波数から低い周波数へと減少する単調減少とを交互に繰り返す周波数温度特性となるように補正する。このように、振動子３の周波数温度特性をｎ次関数で近似して温度補償しても、補償しきれずに周波数偏差（補償残差）が残っている。例えば、−４０℃〜＋８５℃の温度範囲において、ｎ次近似温度補償回路２３による補正後の周波数偏差（補償残差）は１００ｐｐｂ程度である。補償残差補正回路２４は、この補償残差をさらに補正するための残差補正電圧Ｖｚａｎを出力するものである。さらに、本件発明者は、発振器１の多数の試作品を用いてこの補償残差の傾向を調べたところ、残差パターンは調整方法などをさまざまに工夫することで、うねるようなパターン（うねりの数やピークの位置など）を制御できることを発見し、簡易な構成で補償残差補正回路２４を実現可能であることに想到した。なお、発振回路２６が出力する発振信号の周波数偏差は、−４０℃〜＋８５℃の温度範囲において２０ｐｐｍ程度以下であることが望ましい。例えば、振動子３がＡＴカットの水晶振動子であれば２０ｐｐｍ程度以下の周波数偏差を満たす。また、−４０℃〜＋８５℃の温度範囲において、うねりの数は周波数の高い方のピーク数で３〜８個程度が望ましい。
【００６８】
［補償残差補正回路の構成］
図４は、第１実施形態における補償残差補正回路２４の構成例を示す図である。図４の例では、補償残差補正回路２４は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスター２４１−１〜２４１−７、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスター２４２−１〜２４２−７、抵抗２４３−１〜２４３−７、抵抗２４４−１〜２４４−７、定電流源２４５−１〜２４５−７、演算増幅器２４６、抵抗２４７及び電圧発生回路２４８を含んで構成されている。
【００６９】
電圧発生回路２４８は、第１基準電圧ＶＲ１、第２基準電圧ＶＲ２、第３基準電圧ＶＲ３、第４基準電圧ＶＲ４、第５基準電圧ＶＲ５、第６基準電圧ＶＲ６及び第７基準電圧ＶＲ７を発生させる。例えば、電圧発生回路２４８は、第１基準電圧ＶＲ１〜第７基準電圧ＶＲ７を発生させてもよい。
【００７０】
バイポーラトランジスター２４１−１（「第１のトランジスター」の一例）とバイポーラトランジスター２４２−１（「第２のトランジスター」の一例）とで差動対（「第１の差動対」の一例）が構成されている。バイポーラトランジスター２４１−１は、ベース端子に第１基準電圧ＶＲ１（「第１の基準信号」の一例）が入力され、コレクター端子が基準電圧ＶＲＥＧを供給する基準電圧供給線２４０と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４３−１を介して定電流源２４５−１と電気的に接続されている。バイポーラトランジスター２４２−１は、ベース端子に温度検出信号ＴＳＥＮ（「第１の温度信号」の一例）が入力され、コレクター端子が演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４４−１を介して定電流源２４５−１と電気的に接続されている。定電流源２４５−１（「第１の電流源」の一例）は、抵抗２４３−１，２４４−１を介して、バイポーラトランジスター２４１−１とバイポーラトランジスター２４２−１とで構成される差動対に一定電流Ｉｏ１（「第１の電流」の一例）を流す。
【００７１】
同様に、バイポーラトランジスター２４１−３とバイポーラトランジスター２４２−３とで差動対が構成されている。バイポーラトランジスター２４１−３は、ベース端子に第３基準電圧ＶＲ３が入力され、コレクター端子が基準電圧供給線２４０と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４３−３を介して定電流源２４５−３と電気的に接続されている。バイポーラトランジスター２４２−３は、ベース端子に温度検出信号ＴＳＥＮが入力され、コレクター端子が演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４４−３を介して定電流源２４５−３と電気的に接続されている。定電流源２４５−３は、抵抗２４３−３，２４４−３を介して、バイポーラトランジスター２４１−３とバイポーラトランジスター２４２−３とで構成される差動対に一定電流Ｉｏ３を流す。
【００７２】
同様に、バイポーラトランジスター２４１−５とバイポーラトランジスター２４２−５とで差動対が構成されている。バイポーラトランジスター２４１−５は、ベース端子に第５基準電圧ＶＲ５が入力され、コレクター端子が基準電圧供給線２４０と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４３−５を介して定電流源２４５−５と電気的に接続されている。バイポーラトランジスター２４２−５は、ベース端子に温度検出信号ＴＳＥＮが入力され、コレクター端子が演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４４−５を介して定電流源２４５−５と電気的に接続されている。定電流源２４５−５は、抵抗２４３−５，２４４−５を介して、バイポーラトランジスター２４１−５とバイポーラトランジスター２４２−５とで構成される差動対に一定電流Ｉｏ５を流す。
【００７３】
同様に、バイポーラトランジスター２４１−７とバイポーラトランジスター２４２−７とで差動対が構成されている。バイポーラトランジスター２４１−７は、ベース端子に第７基準電圧ＶＲ７が入力され、コレクター端子が基準電圧供給線２４０と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４３−７を介して定電流源２４５−７と電気的に接続されている。バイポーラトランジスター２４２−７は、ベース端子に温度検出信号ＴＳＥＮが入力され、コレクター端子が演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４４−７を介して定電流源２４５−７と電気的に接続されている。定電流源２４５−７は、抵抗２４３−７，２４４−７を介して、バイポーラトランジスター２４１−７とバイポーラトランジスター２４２−７とで構成される差動対に一定電流Ｉｏ７を流す。
【００７４】
また、バイポーラトランジスター２４１−２（「第３のトランジスター」の一例）とバイポーラトランジスター２４２−２（「第４のトランジスター」の一例）とで差動対（「第２の差動対」の一例）が構成されている。バイポーラトランジスター２４１−２は、ベース端子に第２基準電圧ＶＲ２（「第２の基準信号」の一例）が入力され、コレクター端子が演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４３−２を介して定電流源２４５−２と電気的に接続されている。バイポーラトランジスター２４２−２は、ベース端子に温度検出信号ＴＳＥＮ（「第２の温度信号」の一例）が入力され、コレクター端子が基準電圧供給線２４０と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４４−２を介して定電流源２４５−２と電気的に接続されている。定電流源２４５−２（「第２の電流源」の一例）は、抵抗２４３−２，２４４−２を介して、バイポーラトランジスター２４１−２とバイポーラトランジスター２４２−２とで構成される差動対に一定電流Ｉｏ２（「第２の電流」の一例）を流す。
【００７５】
同様に、バイポーラトランジスター２４１−４とバイポーラトランジスター２４２−４とで差動対が構成されている。バイポーラトランジスター２４１−４は、ベース端子に第４基準電圧ＶＲ４が入力され、コレクター端子が演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４３−４を介して定電流源２４５−４と電気的に接続されている。バイポーラトランジスター２４２−４は、ベース端子に温度検出信号ＴＳＥＮが入力され、コレクター端子が基準電圧供給線２４０と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４４−４を介して定電流源２４５−４と電気的に接続されている。定電流源２４５−４は、抵抗２４３−４，２４４−４を介して、バイポーラトランジスター２４１−４とバイポーラトランジスター２４２−４とで構成される差動対に一定電流Ｉｏ４を流す。
【００７６】
同様に、バイポーラトランジスター２４１−６とバイポーラトランジスター２４２−６とで差動対が構成されている。バイポーラトランジスター２４１−６は、ベース端子に第６基準電圧ＶＲ６が入力され、コレクター端子が演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４３−６を介して定電流源２４５−６と電気的に接続されている。バイポーラトランジスター２４２−６は、ベース端子に温度検出信号ＴＳＥＮが入力され、コレクター端子が基準電圧供給線２４０と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４４−６を介して定電流源２４５−６と電気的に接続されている。定電流源２４５−６は、抵抗２４３−６，２４４−６を介して、バイポーラトランジスター２４１−６とバイポーラトランジスター２４２−６とで構成される差動対に一定電流Ｉｏ６を流す。
【００７７】
演算増幅器２４６の非反転入力端子（＋端子）にはリファレンス電圧Ｖｒｅｆ（演算増幅器２４６の動作の基準となる電圧）が入力される。また、演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と出力端子とは抵抗２４７を介して接続されており、この演算増幅器２４６の出力電圧が残差補正電圧Ｖｚａｎとして補償残差補正回路２４から出力される。
【００７８】
ここで、図５に示すように、温度検出信号ＴＳＥＮの電圧値は、温度Ｔに対してほぼ線形に減少し、温度ＴがＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５＜Ｔ６＜Ｔ７）のときに、それぞれＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３，ＶＲ４，ＶＲ５，ＶＲ６，ＶＲ７と一致するものとする。
【００７９】
このとき、演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続されているバイポーラトランジスター２４２−１，２４１−２，２４２−３，２４１−４，２４２−５，２４１−６，２４２−７の各々のコレクター−エミッター間に流れる電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７の和をＩｚａｎとすると、電流Ｉｚａｎの温度特性は図６のようになる。
【００８０】
温度ＴがＴ１よりも十分に低いときは、温度検出信号ＴＳＥＮの電圧値はＶＲ１〜ＶＲ７よりも十分に高いので（図５参照）、Ｉ１≒Ｉｏ１，Ｉ２≒０，Ｉ３≒Ｉｏ３，Ｉ４≒０，Ｉ５≒Ｉｏ５，Ｉ６≒０，Ｉ７≒Ｉｏ７となり、Ｉｚａｎ≒Ｉｏ１＋Ｉｏ３＋Ｉｏ５＋Ｉｏ７である。
【００８１】
また、温度ＴがＴ１に近い範囲では、電流Ｉ２〜Ｉ７はほとんど変化せず、電流Ｉ１のみが温度Ｔに対してほぼ線形に減少する。そして、Ｉ１≒０となると、Ｉｚａｎ≒Ｉｏ３＋Ｉｏ５＋Ｉｏ７となる。
【００８２】
また、温度ＴがＴ２に近い範囲では、電流Ｉ１，Ｉ３〜Ｉ７はほとんど変化せず、電流Ｉ２のみが温度Ｔに対してほぼ線形に増加する。そして、Ｉ２≒Ｉｏ２となると、Ｉｚａｎ≒Ｉｏ２＋Ｉｏ３＋Ｉｏ５＋Ｉｏ７となる。
【００８３】
また、温度ＴがＴ３に近い範囲では、電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ４〜Ｉ７はほとんど変化せず、電流Ｉ３のみが温度Ｔに対してほぼ線形に減少する。そして、Ｉ３≒０となると、Ｉｚａｎ≒Ｉｏ２＋Ｉｏ５＋Ｉｏ７となる。
【００８４】
また、温度ＴがＴ４に近い範囲では、電流Ｉ１〜Ｉ３，Ｉ５〜Ｉ７はほとんど変化せず、電流Ｉ４のみが温度Ｔに対してほぼ線形に増加する。そして、Ｉ４≒Ｉｏ４となると、Ｉｚａｎ≒Ｉｏ２＋Ｉｏ４＋Ｉｏ５＋Ｉｏ７となる。
【００８５】
また、温度ＴがＴ５に近い範囲では、電流Ｉ１〜Ｉ４，Ｉ６，Ｉ７はほとんど変化せず、電流Ｉ５のみが温度Ｔに対してほぼ線形に減少する。そして、Ｉ５≒０となると、Ｉｚａｎ≒Ｉｏ２＋Ｉｏ４＋Ｉｏ７となる。
【００８６】
また、温度ＴがＴ６に近い範囲では、電流Ｉ１〜Ｉ５，Ｉ７はほとんど変化せず、電流Ｉ６のみが温度Ｔに対してほぼ線形に増加する。そして、Ｉ６≒Ｉｏ６となると、Ｉｚａｎ≒Ｉｏ２＋Ｉｏ４＋Ｉｏ６＋Ｉｏ７となる。
【００８７】
また、温度ＴがＴ７に近い範囲では、電流Ｉ１〜Ｉ６はほとんど変化せず、電流Ｉ７のみが温度Ｔに対してほぼ線形に減少する。そして、Ｉ７≒０となると、Ｉｚａｎ≒Ｉｏ２＋Ｉｏ４＋Ｉｏ６となる。
【００８８】
そして、抵抗２４７の抵抗値をＲとすると、残差補正電圧Ｖｚａｎは次式（３）で表されるため、残差補正電圧Ｖｚａｎの温度特性は図７のようになる。
【００８９】
【数３】
2018007165.tif 000005
【００９０】
補償残差補正回路２４による補正が無効のときの発振器１の出力信号（発振信号）の周波数温度特性は、図３に示したように、概ね一定のうねりのパターンを有する。従って、補償残差補正回路２４による補正を有効にして、加算器２３３（図１参照）によって図７に示すような温度特性を有する残差補正電圧Ｖｚａｎが加算された温度補償電圧ＶＣＯＭＰを発生させることで、所望の温度範囲（例えば、−４０℃〜＋８５℃）において、発振器１の出力信号（発振信号）の周波数偏差を小さくする（周波数精度を高くする）ことが可能となる。図８に、補償残差補正回路２４による補正が有効（スイッチ回路２５がオン状態）のときの発振器１の出力信号（発振信号）の周波数温度特性の一例を示す。図８において、横軸は温度、縦軸は周波数偏差（目標周波数に対する誤差）である。このように、第１実施形態における補償残差補正回路２４は、バイポーラトランジスター２４２−１，２４１−２，２４２−３，２４１−４，２４２−５，２４１−６，２４２−７の各信号（電流Ｉ１〜Ｉ７）に基づいて、ｎ次近似温度補償回路２３によって補正（温度補償）される発振信号の周波数温度特性をさらに補正するための信号（残差補正電圧Ｖｚａｎ）を出力する。例えば、−４０℃〜＋８５℃の温度範囲において、補償残差補正回路２４による補正後の周波数偏差は５０ｐｐｂ以下である。
【００９１】
［発振器の製造方法］
図９は、第１実施形態の発振器の製造方法の一例を示すフローチャート図である。本実施形態の発振器の製造方法は、図９に示す工程Ｓ１０〜Ｓ４０を含む。ただし、本実施形態の発振器の製造方法は、工程Ｓ１０〜Ｓ４０の一部を省略又は変更し、あるいは、他の工程を追加してもよい。
【００９２】
図９に示すように、本実施形態では、まず、振動子３の周波数温度特性を取得する（工程Ｓ１０）。この工程Ｓ１０では、例えば、振動子３を恒温槽に収容し、恒温槽の温度を所望の温度範囲（例えば、−４０℃〜＋８５℃）で変えながら基準温度Ｔｏ（例えば、＋２５℃）を含む５点（４点でもよい）の温度で振動子３の特性を測定し、当該測定結果より周波数温度特性を取得する。
【００９３】
次に、振動子３と温度補償型発振回路２とを含む発振器１を組み立てる（工程Ｓ２０）。
【００９４】
次に、補償残差補正回路２４による補正を無効にした状態での複数の温度における発振信号の周波数に基づいて、０次〜ｎ次の各係数値Ａ０〜Ａｎと基準温度調整値を算出して記憶部２８に書き込む（工程Ｓ３０）。この工程Ｓ３０では、例えば、発振器１を恒温槽に収容し、恒温槽の温度を所望の温度範囲（例えば、−４０℃〜＋８５℃）で変えながら基準温度Ｔｏ（例えば、＋２５℃）を含むｎ＋１点以上の温度で発振器１のＯＵＴ端子から出力される発振信号の周波数を測定し、当該測定結果より各係数値Ａ０〜Ａｎを算出する。また、恒温槽の温度が基準温度ＴＯのときに発振器１のＭＯＮ端子から出力される温度検出信号ＴＳＥＮの電圧値を測定し、当該測定結果より基準温度調整値を算出する。
【００９５】
最後に、補償残差補正回路２４による補正を有効にした状態で、発振器１の周波数温度特性を測定する（複数の温度における発振信号の周波数を検査する）（工程Ｓ４０）。この工程Ｓ４０では、例えば、発振器１を恒温槽に収容し、恒温槽の温度を所望の温度範囲（例えば、−４０℃〜＋８５℃）で変えながら基準温度Ｔｏ（例えば、＋２５℃）を含むｎ＋１点以上の温度で発振器１のＯＵＴ端子から出力される発振信号の周波数を測定し、周波数偏差が仕様を満たすか否かを検査する。発振器１が周波数偏差の仕様を満たさない場合は、不合格品として破棄してもよいし、各係数値Ａ０〜Ａｎを変更して工程Ｓ４０の検査を再度行ってもよい。
【００９６】
なお、工程Ｓ３０において、各係数値Ａ０〜Ａｎと基準温度調整値を記憶部２８の不揮発性メモリー２８１に書き込んでもよいし、レジスター２８２に書き込んでもよい。後者の場合は、例えば、工程Ｓ４０の後に、各係数値Ａ０〜Ａｎと基準温度調整値を不揮発性メモリー２８１に書き込めばよい。
【００９７】
［作用効果］
以上に説明したように、第１実施形態によれば、発振器１の製造工程において、補償残差補正回路２４を無効にした状態で、振動子３の周波数温度特性を近似するｎ次関数の各次数の係数値Ａ０〜Ａｎを算出してｎ次近似温度補償回路２３による温度補償動作を適切に設定することができる。また、補償残差補正回路２４による補正を有効にした状態で発振器１の周波数温度特性を検査するので、製造された発振器１は、補償残差補正回路２４がｎ次近似温度補償回路２３による補正後の発振信号の周波数偏差を適切に補正し、所望の周波数特性が満たされることを保証することができる。
【００９８】
そして、第１実施形態によれば、ｎ次近似温度補償回路２３による補正後の発振信号の周波数偏差を補償残差補正回路２４によってさらに補正することができるので、ｎ次近似温度補償回路２３による温度補償の次数ｎを上げることなく、周波数精度を向上させることが可能な温度補償型発振回路２及び発振器１を実現することができる。また、温度補償の次数ｎを上げなくてもよいので、ｎ次近似温度補償回路２３の規模や消費電流の増加（及びこれに伴う位相雑音の増加）を抑制することができる。さらに、補償残差補正回路２４は、ｎ次近似温度補償回路２３による補正後の周波数偏差の傾向に特化した補正を行えばよいので、補償残差補正回路２４の規模や消費電流も比較的小さく抑えることができる。従って、第１実施形態によれば、回路規模や位相雑音の増加を抑えながら周波数精度を向上させることが可能な温度補償型発振回路２及び発振器１できる。
【００９９】
特に、補償残差補正回路２４は、温度検出信号ＴＳＥＮの電圧が第１基準電圧ＶＲ１，第３基準電圧ＶＲ３，第５基準電圧ＶＲ５，第７基準電圧ＶＲ７のいずれかに近い温度範囲では、温度の上昇とともにほぼ線形に減少し、温度検出信号ＴＳＥＮの電圧が第２基準電圧ＶＲ２，第４基準電圧ＶＲ４，第６基準電圧ＶＲ６のいずれかに近い温度範囲では、温度の上昇とともにほぼ線形に増加する残差補正電圧Ｖｚａｎを発生させることができる。従って、第１実施形態の温度補償型発振回路２及び発振器１によれば、このようなうねりのパターンを有する温度特性の残差補正電圧Ｖｚａｎによって、ｎ次近似温度補償回路２３による補正後の周波数偏差を補正することができるので、回路規模や位相雑音の増加を抑えながら周波数精度をより向上させることができる。
【０１００】
なお、例えば、ｎ次近似温度補償回路２３による振動子３の周波数温度特性を近似するｎ次関数の次数ｎが５の場合と６以上の場合とで発振信号の周波数偏差が大きく変化しないのであれば、周波数精度の向上と回路面積の増加（コストアップ）とのトレードオフを考慮して、次数ｎ＝５としてもよい。
【０１０１】
１−２．第２実施形態
発振信号の周波数偏差をより小さくして周波数精度をより高くするために、第２実施形態では、発振器１毎に残差補正電圧Ｖｚａｎの温度特性を調整可能な構成にする。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。
【０１０２】
図１０は、第２実施形態の発振器１における補償残差補正回路２４の構成例を示す図である。図１０の例では、図４に示した構成に対して、さらに、電圧調整回路２４９、ゲイン調整回路２５０及び電流調整回路２５１が付加されている。
【０１０３】
電圧調整回路２４９（「基準信号調整回路」の一例）は、第１基準電圧ＶＲ１〜第７基準電圧ＶＲ７を調整するための回路である。例えば、電圧調整回路２４９は、記憶部２８に記憶されている電圧調整値ＶＡＤＪに基づいて、電圧発生回路２４８が出力する７種類の電圧をそれぞれ増減させて調整された第１基準電圧ＶＲ１〜第７基準電圧ＶＲ７を出力してもよい。この第１基準電圧ＶＲ１〜第７基準電圧ＶＲ７は、それぞれ、バイポーラトランジスター２４１−１〜２４１−７のベース端子に入力される。例えば、第１基準電圧ＶＲ１を調整することにより、図１１に示すように、電流Ｉｚａｎに含まれる電流Ｉ１がほぼ線形に変化する温度Ｔの範囲を変更することができる。図示を省略するが、同様に、第２基準電圧ＶＲ２〜第７基準電圧ＶＲ７をそれぞれ調整することにより、電流Ｉ２〜Ｉ７がほぼ線形に変化する温度Ｔの範囲をそれぞれ変更することができる。従って、第１基準電圧ＶＲ１〜第７基準電圧ＶＲ７をそれぞれ調整することにより、残差補正電圧Ｖｚａｎが温度変化によってほぼ線形に変化する温度範囲を変更することができる。
【０１０４】
ゲイン調整回路２５０（「温度信号調整回路」の一例）は、第１温度検出信号ＴＳＥＮ１〜第７温度検出信号ＴＳＥＮ７を調整するための回路である。例えば、ゲイン調整回路２５０は、記憶部２８に記憶されているゲイン調整値ＧＡＤＪに基づいて、温度検出信号ＴＳＥＮの電圧をそれぞれＧ１倍〜Ｇ７倍にすることにより調整された第１温度検出信号ＴＳＥＮ１〜第７温度検出信号ＴＳＥＮ７を出力してもよい。第１温度検出信号ＴＳＥＮ１（「第１の温度信号」の一例）は、バイポーラトランジスター２４２−１〜２４２−７のベース端子に入力される。第２温度検出信号ＴＳＥＮ２（「第２の温度信号」の一例）は、バイポーラトランジスター２４２−２のベース端子に入力される。同様に、第３温度検出信号ＴＳＥＮ３〜第７温度検出信号ＴＳＥＮ７は、それぞれ、バイポーラトランジスター２４２−３〜２４２−７のベース端子に入力される。例えば、第１温度検出信号ＴＳＥＮ１を調整することにより、図１２に示すように、電流Ｉｚａｎに含まれる電流Ｉ１がほぼ線形に変化する傾きを変更することができる。図示を省略するが、同様に、第２温度検出信号ＴＳＥＮ２〜第７温度検出信号ＴＳＥＮ７をそれぞれ調整することにより、電流Ｉ２〜Ｉ７がほぼ線形に変化する傾きをそれぞれ変更することができる。従って、第１温度検出信号ＴＳＥＮ１〜第７温度検出信号ＴＳＥＮ７をそれぞれ調整することにより、残差補正電圧Ｖｚａｎが温度変化によってほぼ線形に変化する傾きを変更することができる。
【０１０５】
電流調整回路２５１（「電流調整回路」の一例）は、一定電流Ｉｏ１〜Ｉｏ７を調整するための回路である。例えば、電流調整回路２５１は、記憶部２８に記憶されている電流調整値ＩＡＤＪに基づいて、定電流源２４５−１〜２４５−７をそれぞれ制御して、一定電流Ｉｏ１〜Ｉｏ７を調整してもよい。例えば、電流Ｉｏ１を調整することにより、図１３に示すように、電流Ｉｚａｎに含まれる電流Ｉ１の最大値を変更することができる。図示を省略するが、同様に、電流Ｉｏ２〜Ｉｏ７をそれぞれ調整することにより、電流Ｉ２〜Ｉ７の最大値をそれぞれ変更することができる。従って、電流Ｉｏ１〜Ｉｏ７をそれぞれ調整することにより、残差補正電圧Ｖｚａｎが温度変化によってほぼ線形に変化するピーク値を変更することができる。
【０１０６】
第２実施形態の発振器１では、記憶部２８（不揮発性メモリー２８１）には、前述した０次係数値Ａ０、１次係数値Ａ１、３次係数値Ａ３、・・・、ｎ次係数値Ａｎ、基準温度調整値及び補償残差補正有効／無効選択ビット値とともに、補償残差補正回路２４の調整値（電圧調整値ＶＡＤＪ、ゲイン調整値ＧＡＤＪ及び電流調整値ＩＡＤＪ）（「第２の補正情報」の一例）が記憶されている。そして、発振器１の外部端子ＶＣＣ（温度補償型発振回路２のＰ３端子）に所望の電源電圧が供給されると、不揮発性メモリー２８１に記憶されている係数値Ａ０〜Ａｎ、基準温度調整値、補償残差補正有効／無効選択ビット値、電圧調整値ＶＡＤＪ、ゲイン調整値ＧＡＤＪ及び電流調整値ＩＡＤＪがレジスター２８２に転送され、ｎ次近似温度補償回路２３、基準温度調整回路２２、スイッチ回路２５あるいは補償残差補正回路２４に供給される。電圧調整値ＶＡＤＪ、ゲイン調整値ＧＡＤＪ及び電流調整値ＩＡＤＪは、例えば、補償残差補正回路２４による補正が無効のときの発振器１の発振信号の周波数温度特性に基づいて算出され、不揮発性メモリー２８１に書き込まれる。
【０１０７】
図１４は、第２実施形態の発振器の製造方法の一例を示すフローチャート図である。図１４において、図９と同様の工程には同じ符号を付している。本実施形態の発振器の製造方法は、図１４に示す工程Ｓ１０〜Ｓ６０を含む。ただし、本実施形態の発振器の製造方法は、工程Ｓ１０〜Ｓ６０の一部を省略又は変更し、あるいは、他の工程を追加してもよい。
【０１０８】
図１４に示すように、本実施形態では、まず、第１実施形態（図９）と同様、工程Ｓ１０〜工程Ｓ３０を行う。
【０１０９】
次に、補償残差補正回路２４による補正を無効にした状態で、発振器１の周波数温度特性を測定する（複数の温度における発振信号の周波数を検査する）（工程Ｓ３２）。この工程Ｓ３２では、例えば、発振器１を恒温槽に収容し、恒温槽の温度を所望の温度範囲（例えば、−４０℃〜＋８５℃）で変えながら基準温度Ｔｏ（例えば、＋２５℃）を含むｎ＋１点以上の温度で発振器１のＯＵＴ端子から出力される発振信号の周波数を測定し、補償残差補正回路２４による補正を有効にした場合に周波数偏差が仕様を満たす見込みがあるか否かを検査する。補償残差補正回路２４による補正を有効にしても周波数偏差が仕様を満たす見込みがない場合は、後続の工程Ｓ３４以降を行わずに、発振器１を不合格品として破棄してもよい。
【０１１０】
次に、工程Ｓ３２における発振器１の周波数温度特性の測定結果に基づいて、補償残差補正回路２４の調整値（電圧調整値ＶＡＤＪ、ゲイン調整値ＧＡＤＪ及び電流調整値ＩＡＤＪ）を算出して記憶部２８に書き込む（工程Ｓ３４）。
【０１１１】
次に、第１実施形態（図９）と同様、補償残差補正回路２４による補正を有効にした状態で、発振器１の周波数温度特性を測定する（複数の温度における発振信号の周波数を検査する）（工程Ｓ４０）。
【０１１２】
そして、発振器１が工程Ｓ４０の検査に不合格の場合（発振器１が周波数偏差の仕様を満たさない場合）（工程Ｓ５０のＮ）、工程Ｓ４０の検査の実施が所定回数未満であれば（工程Ｓ６０のＮ）、工程Ｓ４０における発振器１の周波数温度特性の測定結果に基づいて、工程Ｓ３４以降を再び行う。工程Ｓ４０の検査が所定回数実施されても発振器１が合格しなければ、不合格品として破棄してもよい。
【０１１３】
なお、工程Ｓ３４において、補償残差補正回路２４の調整値（電圧調整値ＶＡＤＪ、ゲイン調整値ＧＡＤＪ及び電流調整値ＩＡＤＪ）を記憶部２８の不揮発性メモリー２８１に書き込んでもよいし、レジスター２８２に書き込んでもよい。後者の場合は、例えば、発振器１が工程Ｓ４０の検査に合格した後に、補償残差補正回路２４の調整値（電圧調整値ＶＡＤＪ、ゲイン調整値ＧＡＤＪ及び電流調整値ＩＡＤＪ）を不揮発性メモリー２８１に書き込めばよい。
【０１１４】
図１５は、第２実施形態の発振器の製造方法の他の一例を示すフローチャート図である。図１５において、図１４と同様の工程には同じ符号を付している。本実施形態の発振器の製造方法は、図１５に示す工程Ｓ１０〜Ｓ７０を含む。ただし、本実施形態の発振器の製造方法は、工程Ｓ１０〜Ｓ７０の一部を省略又は変更し、あるいは、他の工程を追加してもよい。
【０１１５】
図１５の例では、まず、図１４の例と同様、工程Ｓ１０〜工程Ｓ３０を行う。
【０１１６】
次に、工程Ｓ３０における０次〜ｎ次の各係数値Ａ０〜Ａｎの算出結果に基づいて、補償残差補正回路２４の調整値（電圧調整値ＶＡＤＪ、ゲイン調整値ＧＡＤＪ及び電流調整値ＩＡＤＪ）を算出（予測）して記憶部２８に書き込む（工程Ｓ３６）。この工程Ｓ３６では、例えば、プログラムにより、補償残差補正回路２４による補正を無効にした場合の発振器１の周波数温度特性を算出し、当該算出結果に基づき、補償残差補正回路２４による補正を有効にした場合に周波数偏差が仕様を満たすための調整値（電圧調整値ＶＡＤＪ、ゲイン調整値ＧＡＤＪ及び電流調整値ＩＡＤＪ）を予測する。補償残差補正回路２４による補正を有効にしても周波数偏差が仕様を満たす見込みがない場合は、後続の工程Ｓ４０以降を行わずに、発振器１を不合格品として破棄してもよい。
【０１１７】
次に、図１４の例と同様、工程Ｓ４０の検査を行い、発振器１が工程Ｓ４０の検査に不合格の場合（発振器１が周波数偏差の仕様を満たさない場合）（工程Ｓ５０のＮ）、工程Ｓ４０の検査の実施が所定回数未満であれば（工程Ｓ６０のＮ）、工程Ｓ４０における発振器１の周波数温度特性の測定結果に基づいて、補償残差補正回路２４の調整値（電圧調整値ＶＡＤＪ、ゲイン調整値ＧＡＤＪ及び電流調整値ＩＡＤＪ）を算出して記憶部２８に書き込む（工程Ｓ７０）。そして、工程Ｓ４０以降を再び行う。工程Ｓ４０の検査が所定回数実施されても発振器１が合格しなければ、不合格品として破棄してもよい。
【０１１８】
なお、工程Ｓ３６及び工程Ｓ７０において、補償残差補正回路２４の調整値（電圧調整値ＶＡＤＪ、ゲイン調整値ＧＡＤＪ及び電流調整値ＩＡＤＪ）を記憶部２８の不揮発性メモリー２８１に書き込んでもよいし、レジスター２８２に書き込んでもよい。後者の場合は、例えば、発振器１が工程Ｓ４０の検査に合格した後に、補償残差補正回路２４の調整値（電圧調整値ＶＡＤＪ、ゲイン調整値ＧＡＤＪ及び電流調整値ＩＡＤＪ）を不揮発性メモリー２８１に書き込めばよい。
【０１１９】
図１４の例の発振器１の製造方法の場合、必ず工程Ｓ３２の測定が必要であるが、初回の補償残差補正回路２４の調整値は、工程Ｓ３２における実測結果に基づいて算出されるので、工程Ｓ４０の検査の繰り返し回数を減らすことができる。一方、図１４の例の発振器１の製造方法の場合、初回の補償残差補正回路２４の調整値を予測によって算出するので、図１４の例と比較すると工程Ｓ４０の検査の繰り返し回数が増えやすいが、図１４の工程Ｓ３２の測定を省くことができる。
【０１２０】
以上に説明したように、第２実施形態によれば、発振器１の製造工程において、ｎ次近似温度補償回路２３よって補正された発振信号の周波数温度特性に基づいて補償残差補正回路２４の調整値を算出して補償残差補正回路２４による補正動作を適切に設定することができる。特に、第２実施形態の温度補償型発振回路２及び発振器１によれば、ｎ次近似温度補償回路２３による補正後の発振信号の周波数偏差に応じて、残差補正電圧Ｖｚａｎが温度変化によってほぼ線形に変化する温度範囲、傾き及びピーク値を調整することができるので、補償残差補正回路２４による補正精度が向上し、発振信号の周波数精度をより向上させることができる。
【０１２１】
１−３．第３実施形態
第１実施形態や第２実施形態では、広い温度範囲（例えば、−４０℃〜＋８５℃）で高い周波数精度を有する発振器１を実現するために、補償残差補正回路２４は図４に示すような７つの差動対を有する構成であったが、第３実施形態では、基準温度Ｔｏ（例えば、＋２５℃）に近い温度範囲（例えば、＋１０℃〜＋４５℃の範囲）でのみ高い周波数精度が要求されるものとし、補償残差補正回路２４を簡略化した構成とする。以下、第３実施形態の発振器１について、第１実施形態又は第２実施形態と同様の説明は省略又は簡略し、主として第１実施形態又は第２実施形態と異なる内容について説明する。
【０１２２】
図１６は、第３実施形態の発振器１における補償残差補正回路２４の構成例を示す図である。図１６の例では、図１０に示した構成に対して、バイポーラトランジスター２４１−１〜２４１−３，２４１−５〜２４１−７、バイポーラトランジスター２４２−１〜２４２−３，２４２−５〜２４２−７、抵抗２４３−１〜２４３−３，２４３−５〜２４３−７、抵抗２４４−１〜２４４−３，２４４−５〜２４４−７及び定電流源２４５−１〜２４５−３，２４５−５〜２４５−７が削除されている。
【０１２３】
バイポーラトランジスター２４１−４（「第１のトランジスター」の一例）とバイポーラトランジスター２４２−４（「第２のトランジスター」の一例）とで差動対（「第１の差動対」の一例）が構成されている。バイポーラトランジスター２４１−４は、ベース端子に第４基準電圧ＶＲ４（「第１の基準信号」の一例）が入力され、コレクター端子が演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４３−４を介して定電流源２４５−４と電気的に接続されている。バイポーラトランジスター２４２−４は、ベース端子に第４温度検出信号ＴＳＥＮ４（「第１の温度信号」の一例）が入力され、コレクター端子が基準電圧供給線２４０と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４４−４を介して定電流源２４５−４と電気的に接続されている。定電流源２４５−４（「第１の電流源」の一例）は、抵抗２４３−４，２４４−４を介して、バイポーラトランジスター２４１−４とバイポーラトランジスター２４２−４とで構成される差動対に一定電流Ｉｏ４（「第１の電流」の一例）を流す。
【０１２４】
演算増幅器２４６の非反転入力端子（＋端子）にはリファレンス電圧Ｖｒｅｆが入力され、演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と出力端子とは抵抗２４７を介して接続されており、この演算増幅器２４６の出力電圧が残差補正電圧Ｖｚａｎとして補償残差補正回路２４から出力される。
【０１２５】
電圧調整回路２４９（「基準信号調整回路」の一例）は、第４基準電圧ＶＲ４を調整するための回路であり、例えば、記憶部２８に記憶されている電圧調整値ＶＡＤＪに基づいて、電圧発生回路２４８が出力する電圧を増減させて調整された第４基準電圧ＶＲ４を出力してもよい。
【０１２６】
ゲイン調整回路２５０（「温度信号調整回路」の一例）は、第４温度検出信号ＴＳＥＮ４を調整するための回路であり、例えば、記憶部２８に記憶されているゲイン調整値ＧＡＤＪに基づいて、温度検出信号ＴＳＥＮの電圧をＧ４倍にすることにより調整された第４温度検出信号ＴＳＥＮ４を出力してもよい。
【０１２７】
電流調整回路２５１（「電流調整回路」の一例）は、一定電流Ｉｏ４を調整するための回路であり、例えば、記憶部２８に記憶されている電流調整値ＩＡＤＪに基づいて、定電流源２４５−４を制御して、一定電流Ｉｏ４を調整してもよい。
【０１２８】
本実施形態では、基準温度ＴＯ（例えば、＋２５℃）に近い温度Ｔ４のときに第４温度検出信号ＴＳＥＮ４の電圧値が第４基準電圧ＶＲ４と一致するように構成されており、残差補正電圧Ｖｚａｎは、Ｉｚａｎ＝Ｉ４として前出の式（３）で表されるため、残差補正電圧Ｖｚａｎの温度特性は図１７のようになる。
【０１２９】
本実施形態でも、補償残差補正回路２４による補正が無効のときの発振器１の出力信号（発振信号）の周波数温度特性が図３に示したようなうねりのパターンを有する。従って、補償残差補正回路２４による補正を有効にして、加算器２３３（図１参照）によって図１７に示すような温度特性を有する残差補正電圧Ｖｚａｎが加算された温度補償電圧ＶＣＯＭＰを発生させることで、基準温度ＴＯ（例えば、＋２５℃）に近い所望の温度範囲（例えば、＋１０℃〜＋４５℃の範囲）において、発振器１の出力信号（発振信号）の周波数偏差を小さくする（周波数精度を高くする）ことが可能となる。図１８に、補償残差補正回路２４による補正が有効のときの発振器１の出力信号（発振信号）の周波数温度特性の一例を示す。図１８において、横軸は温度、縦軸は周波数偏差である。このように、第３実施形態における補償残差補正回路２４は、バイポーラトランジスター２４１−４の信号（電流Ｉ４）に基づいて、ｎ次近似温度補償回路２３によって補正（温度補償）される発振信号の周波数温度特性をさらに補正するための信号（残差補正電圧Ｖｚａｎ）を出力する。
【０１３０】
なお、第３実施形態の発振器１の製造方法は、図１４あるいは図１５に示したのと同様の手順で実現される。
【０１３１】
以上に説明したように、第３実施形態によれば、補償残差補正回路２４の構成を簡略化することでコストを削減しながら、基準温度ＴＯ（例えば、＋２５℃）に近い所望の温度範囲（例えば、＋１０℃〜＋４５℃の範囲）において発振信号の周波数精度を向上させることが可能な温度補償型発振回路２及び発振器１を実現することができる。
【０１３２】
１−４．第４実施形態
第１実施形態や第２実施形態では、広い温度範囲（例えば、−４０℃〜＋８５℃）で高い周波数精度を有する発振器１を実現するために、補償残差補正回路２４は図４に示すような７つの差動対を有する構成であったが、第４実施形態では、基準温度Ｔｏ（例えば、２５℃）を含むより狭い温度範囲（例えば、−１０℃〜＋６０℃）でのみ高い周波数精度が要求されるものとし、補償残差補正回路２４を簡略化した構成とする。以下、第４実施形態の発振器１について、第１実施形態又は第２実施形態と同様の説明は省略又は簡略し、主として第１実施形態又は第２実施形態と異なる内容について説明する。
【０１３３】
図１９は、第４実施形態の発振器１における補償残差補正回路２４の構成例を示す図である。図１９の例では、図１０に示した構成に対して、バイポーラトランジスター２４１−１，２４１−２，２４１−６，２４１−７、バイポーラトランジスター２４２−１，２４２−２，２４２−６，２４２−７、抵抗２４３−１，２４３−２，２４３−６，２４３−７、抵抗２４４−１，２４４−２，２４４−６，２４４−７及び定電流源２４５−１，２４５−２，２４５−６，２４５−７が削除されている。
【０１３４】
バイポーラトランジスター２４１−３（「第１のトランジスター」の一例）とバイポーラトランジスター２４２−３（「第２のトランジスター」の一例）とで差動対（「第１の差動対」の一例）が構成されている。バイポーラトランジスター２４１−３は、ベース端子に第３基準電圧ＶＲ３（「第１の基準信号」の一例）が入力され、コレクター端子が基準電圧供給線２４０と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４３−３を介して定電流源２４５−３と電気的に接続されている。バイポーラトランジスター２４２−３は、ベース端子に第３温度検出信号ＴＳＥＮ３（「第１の温度信号」の一例）が入力され、コレクター端子が演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４４−３を介して定電流源２４５−３と電気的に接続されている。定電流源２４５−３（「第１の電流源」の一例）は、抵抗２４３−３，２４４−３を介して、バイポーラトランジスター２４１−３とバイポーラトランジスター２４２−３とで構成される差動対に一定電流Ｉｏ３（「第１の電流」の一例）を流す。
【０１３５】
また、バイポーラトランジスター２４１−４（「第３のトランジスター」の一例）とバイポーラトランジスター２４２−４（「第４のトランジスター」の一例）とで差動対（「第２の差動対」の一例）が構成されている。バイポーラトランジスター２４１−４は、ベース端子に第４基準電圧ＶＲ４（「第２の基準信号」の一例）が入力され、コレクター端子が演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４３−４を介して定電流源２４５−４と電気的に接続されている。バイポーラトランジスター２４２−４は、ベース端子に第４温度検出信号ＴＳＥＮ４（「第２の温度信号」の一例）が入力され、コレクター端子が基準電圧供給線２４０と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４４−４を介して定電流源２４５−４と電気的に接続されている。定電流源２４５−４（「第２の電流源」の一例）は、抵抗２４３−４，２４４−４を介して、バイポーラトランジスター２４１−４とバイポーラトランジスター２４２−４とで構成される差動対に一定電流Ｉｏ４（「第２の電流」の一例）を流す。
【０１３６】
また、バイポーラトランジスター２４１−５とバイポーラトランジスター２４２−５とで差動対が構成されている。バイポーラトランジスター２４１−５は、ベース端子に第５基準電圧ＶＲ５が入力され、コレクター端子が基準電圧供給線２４０と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４３−５を介して定電流源２４５−５と電気的に接続されている。バイポーラトランジスター２４２−５は、ベース端子に第５温度検出信号ＴＳＥＮ５が入力され、コレクター端子が演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と電気的に接続され、エミッター端子が抵抗２４４−５を介して定電流源２４５−５と電気的に接続されている。定電流源２４５−５は、抵抗２４３−５，２４４−５を介して、バイポーラトランジスター２４１−５とバイポーラトランジスター２４２−５とで構成される差動対に一定電流Ｉｏ５を流す。
【０１３７】
演算増幅器２４６の非反転入力端子（＋端子）にはリファレンス電圧Ｖｒｅｆが入力され、演算増幅器２４６の反転入力端子（−端子）と出力端子とは抵抗２４７を介して接続されており、この演算増幅器２４６の出力電圧が残差補正電圧Ｖｚａｎとして補償残差補正回路２４から出力される。
【０１３８】
電圧調整回路２４９（「基準信号調整回路」の一例）は、第３基準電圧ＶＲ３〜第５基準電圧ＶＲ５を調整するための回路であり、例えば、記憶部２８に記憶されている電圧調整値ＶＡＤＪに基づいて、電圧発生回路２４８が出力する３種類の電圧をそれぞれ増減させて調整された第３基準電圧ＶＲ３〜第５基準電圧ＶＲ５を出力してもよい。
【０１３９】
ゲイン調整回路２５０（「温度信号調整回路」の一例）は、第３温度検出信号ＴＳＥＮ３〜第５温度検出信号ＴＳＥＮ５を調整するための回路であり、例えば、記憶部２８に記憶されているゲイン調整値ＧＡＤＪに基づいて、温度検出信号ＴＳＥＮの電圧をそれぞれＧ３倍〜Ｇ５倍にすることにより調整された第３温度検出信号ＴＳＥＮ３〜第５温度検出信号ＴＳＥＮ５を出力してもよい。
【０１４０】
電流調整回路２５１（「電流調整回路」の一例）は、一定電流Ｉｏ３〜Ｉｏ５を調整するための回路であり、例えば、記憶部２８に記憶されている電流調整値ＩＡＤＪに基づいて、定電流源２４５−３〜２４５−５をそれぞれ制御して、一定電流Ｉｏ３〜Ｉｏ５を調整してもよい。
【０１４１】
本実施形態では、温度Ｔ３のときに第３温度検出信号ＴＳＥＮ３の電圧値が第３基準電圧ＶＲ３と一致し、基準温度ＴＯ（例えば、＋２５℃）に近い温度Ｔ４（＞Ｔ３）のときに第４温度検出信号ＴＳＥＮ４の電圧値が第４基準電圧ＶＲ４と一致し、温度Ｔ５（＞Ｔ４）のときに第５温度検出信号ＴＳＥＮ５の電圧値が第３基準電圧ＶＲ３と一致するように構成されている。残差補正電圧Ｖｚａｎは、Ｉｚａｎ＝Ｉ３＋Ｉ４＋Ｉ５として前出の式（３）で表されるため、残差補正電圧Ｖｚａｎの温度特性は図２０のようになる。
【０１４２】
本実施形態でも、補償残差補正回路２４による補正が無効のときの発振器１の出力信号（発振信号）の周波数温度特性が図３に示したようなうねりのパターンを有する。従って、補償残差補正回路２４による補正を有効にして、加算器２３３（図１参照）によって図２０に示すような温度特性を有する残差補正電圧Ｖｚａｎが加算された温度補償電圧ＶＣＯＭＰを発生させることで、基準温度ＴＯ（例えば、＋２５℃）を含む所望の温度範囲（例えば、−１０℃〜＋６０℃）において、発振器１の出力信号（発振信号）の周波数偏差を小さくする（周波数精度を高くする）ことが可能となる。図２１に、補償残差補正回路２４による補正が有効のときの発振器１の出力信号（発振信号）の周波数温度特性の一例を示す。図２１において、横軸は温度、縦軸は周波数偏差である。このように、第４実施形態における補償残差補正回路２４は、バイポーラトランジスター２４２−３，２４１−４，２４２−５の各信号（電流Ｉ３〜Ｉ５）に基づいて、ｎ次近似温度補償回路２３によって補正（温度補償）される発振信号の周波数温度特性をさらに補正するための信号（残差補正電圧Ｖｚａｎ）を出力する。
【０１４３】
なお、第４実施形態の発振器１の製造方法は、図１４あるいは図１５に示したのと同様の手順で実現される。
【０１４４】
以上に説明したように、第４実施形態によれば、補償残差補正回路２４の構成を簡略化することでコストを削減しながら、基準温度ＴＯ（例えば、＋２５℃）を含む所望の温度範囲（例えば、−１０℃〜＋６０℃）において発振信号の周波数精度を向上させることが可能な温度補償型発振回路２及び発振器１を実現することができる。
【０１４５】
１−５．変形例
第１実施形態〜第４実施形態の発振器１において、加算器２３３において残差補正電圧Ｖｚａｎが加算されず、温度補償電圧ＶＣＯＭＰがバラクター２６６，２６７の一方のカソードに印加され、残差補正電圧Ｖｚａｎがスイッチ回路２５を介してバラクター２６６，２６７の他方のカソードに印加される構成に変形してもよい。このようにすれば、残差補正電圧Ｖｚａｎが印加されるバラクターの周波数−電圧ゲインを小さくすることができるため、補償残差補正回路２４の電圧ゲインを大きく取ることができるので、設計の容易化や低ノイズ化が可能となる。
【０１４６】
また、第２実施形態〜第４実施形態の発振器１において、補償残差補正回路２４を、電圧調整回路２４９、ゲイン調整回路２５０及び電流調整回路２５１の一部のみを有する構成に変形してもよい。
【０１４７】
また、第１実施形態〜第４実施形態の発振器１において、補償残差補正回路２４は、演算増幅器２４６を備えていなくてもよい（抵抗２４７のみでも電流電圧変換は可能である）。
【０１４８】
２．電子機器
図２２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２３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。
【０１４９】
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２２の構成要素（各部）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。
【０１５０】
発振器３１０は、温度補償型発振回路３１２と振動子３１３とを備えている。温度補償型発振回路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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
発振器３１０として例えば上述した各実施形態の発振器１を適用し、あるいは、温度補償型発振回路３１２として上述した各実施形態における温度補償型発振回路２を適用することにより、ＣＰＵ３２０は周波数偏差の小さい（周波数精度の高い）発振信号に基づいて各種の処理を行うことができるので、信頼性の高い電子機器を実現することができる。
【０１５８】
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、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型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、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、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（通信機能付も含む）、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、医療機器（例えば電子体温計、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）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、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、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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（処理部）が、当該外部クロック信号と発振器３１０の出力信号（内部クロック信号）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。
【０１６１】
３．移動体
図２４は、本実施形態の移動体の一例を示す図（上面図）である。図２４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２４の構成要素（各部）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。
【０１６２】
発振器４１０は、不図示の温度補償型発振回路と振動子とを備えており、温度補償型発振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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
発振器４１０として例えば上述した各実施形態の発振器１を適用し、あるいは、発振器４１０が備える温度補償型発振回路として上述した各実施形態における温度補償型発振回路２を適用することにより、コントローラー４２０，４３０，４４０は周波数偏差の小さい（周波数精度の高い）発振信号に基づいて各種の制御を行うことができるので、信頼性の高い移動体を実現することができる。
【０１６５】
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、自動車（電気自動車も含む）、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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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】
【０１６９】
１…発振器、２…温度補償型発振回路、２１…温度センサー、２２…基準温度調整回路、２３…ｎ次近似温度補償回路、２４…補償残差補正回路、２５…スイッチ回路、２６…発振回路、２７…出力バッファー、２８…記憶部、２９…シリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路、２３１−０…０次成分発生回路、２３１−１…１次成分発生回路、２３１−３…３次成分発生回路、２３１−ｎ…ｎ次成分発生回路、２３２−１…１次ゲイン調整回路、２３２−３…３次ゲイン調整回路、２３２−ｎ…ｎ次ゲイン調整回路、２３３…加算器、２４０…基準電圧供給線、２４１−１〜２４１−７…バイポーラトランジスター、２４２−１〜２４２−７…バイポーラトランジスター、２４３−１〜２４３−７…抵抗、２４４−１〜２４４−７…抵抗、２４５−１〜２４５−７…定電流源、２４６…演算増幅器、２４７…抵抗、２４８…電圧発生回路、２４９…電圧調整回路、２５０…ゲイン調整回路、２５１…電流調整回路、２６１…バイポーラトランジスター、２６２…抵抗、２６３…抵抗、２６４…コンデンサー、２６５…コンデンサー、２６６…バラクター、２６７…バラクター、２６８…抵抗、２６９…抵抗、２８１…不揮発性メモリー、２８２…レジスター、３００…電子機器、３１０…発振器、３１２…温度補償型発振回路、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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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