(57)【要約】【課題】温度補償型発振回路の製造方法、温度補償型発振回路を提供する。【解決手段】圧電振動子１２を発振させて発振信号４８を出力する発振回路１４と、前記圧電振動子１２の温度に対応した検出電圧５６を出力する温度検出手段（温度センサー１６）と、前記検出電圧５６と前記発振信号４８の周波数の温度特性に係る電圧温度情報５２に基づいて前記発振信号４８の周波数を温度補償するための温度補償電圧５８を前記発振回路１４に出力する温度補償電圧発生回路１８と、を有する温度補償型発振回路１０の製造方法であって、前記電圧温度情報５２は、前記圧電振動子１２の温度を上昇させたときの前記発振周波数の温度補償を行う昇温電圧温度情報６０と、前記圧電振動子１２の温度を下降させたときの前記発振周波数の温度補償を行う降温電圧温度情報６４と、の中間値として算出したことを特徴とする。【選択図】図１
2011160038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子を発振させて発振信号を出力する発振回路と、前記圧電振動子の温度に対応
した検出電圧を出力する温度検出手段と、前記検出電圧と前記発振信号の周波数の温度特
性に係る電圧温度情報に基づいて前記発振信号の周波数を温度補償するための温度補償電
圧を前記発振回路に出力する温度補償電圧発生回路と、を有する温度補償型発振回路の製
造方法であって、
前記電圧温度情報は、
前記圧電振動子の温度を上昇させたときの前記発振周波数の温度補償を行う昇温電圧温
度情報と、
前記圧電振動子の温度を下降させたときの前記発振周波数の温度補償を行う降温電圧温
度情報と、の中間値として算出したことを特徴とする温度補償型発振回路の製造方法。
【請求項２】
前記電圧温度情報は、前記昇温電圧温度情報に対応する第１の近似曲線情報から係数群
を抽出し、前記係数群を構成する２次以下の係数と前記昇温電圧温度情報と前記降温電圧
温度情報との基準温度における差分に基づいて算出される２次以下の係数との中間値を算
出し、前記中間値を前記係数群を構成する２次以下の係数として組み込んで算出したこと
を特徴とする請求項１に記載の温度補償型発振回路の製造方法。
【請求項３】
前記電圧温度情報は、前記降温電圧温度情報に対応する第２の近似曲線情報から係数群
を抽出し、前記係数群を構成する２次以下の係数と前記昇温電圧温度情報と前記降温電圧
温度情報との基準温度における差分に基づいて算出される２次以下の係数との中間値を算
出し、前記中間値を前記係数群を構成する２次以下の係数として組み込んで算出したこと
を特徴とする請求項１に記載の温度補償型発振回路の製造方法。
【請求項４】
前記温度補償電圧発生回路には、基準温度において基準周波数で発振可能な電圧温度情
報の初期値が入力され、前記温度補償電圧発生回路は前記初期値を係数としたべき級数の
近似曲線の情報と前記検出電圧から前記温度補償電圧を出力し、
前記昇温電圧温度情報及び前記降温電圧温度情報は、前記圧電振動子の温度に係る情報
と、前記発振周波数の温度補償を行うために前記発振回路に外部から印加する理想補償電
圧の情報と、によりそれぞれ算出し、
前記電圧温度情報は、前記昇温電圧温度情報及び前記降温電圧温度情報に基づいて算出
し、
前記圧電振動子の温度を基準温度に上昇させたときの前記温度補償電圧を用いた前記発
振回路の発振周波数と、前記圧電振動子の温度を基準温度に下降させたときの前記温度補
償電圧を用いた前記発振回路の発振周波数と、の差分に基づいて前記電圧温度情報のオフ
セット量の情報を算出して、前記温度補償電圧発生回路に前記電圧温度情報を入力するこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の温度補償型発振回路の製造方法。
【請求項５】
前記温度補償電圧発生回路には、基準温度において基準周波数で発振可能な電圧温度情
報の初期値が入力され、前記温度補償電圧発生回路は前記初期値を係数としたべき級数の
近似曲線の情報と前記検出電圧から前記温度補償電圧を出力し、
前記昇温電圧温度情報及び前記降温電圧温度情報は、前記圧電振動子の温度に係る情報
と、前記発振周波数の温度補償を行うために前記発振回路に外部から印加する理想補償電
圧の情報と、によりそれぞれ算出し、
前記電圧温度情報は、前記昇温電圧温度情報及び前記降温電圧温度情報に基づいて算出
し、
基準周波数と、前記圧電振動子の温度の上昇時及び下降時のいずれか一方における基準
温度において前記発振回路を基準周波数で発振させる理想補償電圧を前記上昇時及び下降
時の他方の基準温度において前記発振回路に印加したときの発振周波数と、の差分に基づ
いて前記電圧温度情報のオフセット量の情報を算出して、前記温度補償電圧発生回路に前
記電圧温度情報を入力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の温度
補償型発振回路の製造方法。
【請求項６】
前記温度補償電圧発生回路には基準温度において基準周波数で発振可能な電圧温度情報
の初期値が入力され、前記温度補償電圧発生回路は前記初期値を係数としたべき級数の近
似曲線の情報と前記検出電圧から前記温度補償電圧を出力し、
前記昇温電圧温度情報及び前記降温電圧温度情報は、前記圧電振動子の温度に係る情報
と、前記発振周波数の温度補償を行うために前記発振回路に外部から印加した理想補償電
圧の情報と、によりそれぞれ算出し、
前記電圧温度情報は、前記昇温電圧温度情報及び前記降温電圧温度情報に基づいて算出
し、
前記圧電振動子の温度を基準温度に上昇させたときに前記発振回路を基準周波数で発振
させる理想補償電圧と、前記圧電振動子の温度を基準温度に下降させたときに前記発振回
路を基準周波数で発振させる理想補償電圧と、の差分に基づいて前記電圧温度情報のオフ
セット量の情報を算出して、前記温度補償電圧発生回路に前記電圧温度情報を入力するこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の温度補償型発振回路の製造方法。
【請求項７】
圧電振動子と、
前記圧電振動子の温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段と、
前記検出電圧と前記圧電振動子の発振周波数の温度特性に係る電圧温度情報とに基づい
て温度補償電圧を出力する温度補償電圧発生回路と、
前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力する発振回路と、
前記電圧温度情報を記憶し、前記温度補償電圧発生回路に出力する記憶回路と、を有す
る温度補償型発振回路であって、
前記電圧温度情報は、
前記圧電振動子の温度を上昇させたときの前記発振周波数の温度補償を行う昇温電圧温
度情報と、
前記圧電振動子の温度を下降させたときの前記発振周波数の温度補償を行う降温電圧温
度情報と、の中間値として算出したものであることを特徴とする温度補償型発振回路。
【請求項８】
前記発振回路と前記温度補償電圧発生回路との間には、前記発振回路の発振周波数を基
準周波数に調整する理想補償電圧が入力される端子と、前記温度補償電圧発生回路と、の
前記発振回路への接続を相互に切り替え可能な切替回路が介装され、
前記記憶回路は、前記電圧温度情報の上書き入力が可能であることを特徴とする請求項
７に記載の温度補償型発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子を発振させる温度補償型発振回路（ＴＣＸＯ）において、特に圧
電振動子のヒステリシス特性に対応した温度補償電圧を出力可能な温度補償型発振回路に
関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から水晶振動子と増幅回路を組み合わせた水晶発振器において、温度対する発振周
波数の安定度が求められる場合には温度補償回路を付加した温度補償型水晶発振器（ＴＣ
ＸＯ）が用いられ、最近では携帯端末、携帯端末の基地局、ＧＰＳ受信機等広く利用され
ている。
【０００３】
図９に従来技術に係る温度補償型発振回路の回路図を示す。特許文献１においては、図
９に示すように、温度変化に対して１次関数的に出力が変化する温度検出回路１０２と、
入力された温度検出回路１０２の出力に基づいて近似３次曲線電圧を出力する近似３次曲
線発生回路１０４、近似３次曲線電圧の増幅率を調整して出力する第１のプログラマブル
ゲイン増幅器１０６、前記温度検出回路１０２から分岐して接続され、入力された温度検
出回路１０２の出力の増幅率を調整して出力する第２のプログラマブルゲイン増幅器１０
８と、定電圧発生回路１１０と、入力された前記定電圧発生回路１１０からの出力の増幅
率を調整して出力する第３のプログラマブルゲイン増幅器１１２と、前記第１、第２、第
３のプログラマブルゲイン増幅器１０６、１０８、１１２を並列に接続し、前記第１、第
２、第３のプログラマブルゲイン増幅器１０６、１０８、１１２からの出力を加算して温
度補償電圧を出力する加算回路１１４と、入力された前記温度補償電圧により発振周波数
の温度補償を行う電圧制御型水晶発振回路１１６（ＶＣＸＯ）と、を有する温度補償型発
振回路１００（ＴＣＸＯ）が開示されている。
【０００４】
ここで第１のプログラマブルゲイン増幅器１０６は３次の温度補償電圧、第２のプログ
ラマブルゲイン増幅器１０８は１次の温度補償電圧、第３のプログラマブルゲイン増幅器
１１２は０次の温度補償電圧（オフセット電圧）を出力しており、電圧制御型水晶発振回
路１１６内のＡＴカット水晶振動子の温度補償を温度変化に対して連続的に行うことがで
き、温度変化に対して安定した周波数特性を実現できる。ところで上述の第１、第２、第
３のプログラマブルゲイン増幅器１０６、１０８、１１２の増幅率は、製造検査工程時に
取得するものであり、製造時のスループットの観点から、温度上昇時、または温度下降時
のいずれか一方に温度変化した際に発振周波数数が基準周波数となるように調整されるの
が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−５５６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、水晶振動子の周波数温度特性は、ヒステリシス特性を有している。ヒステリ
シス特性を有するとは、温度上昇時と下降時において水晶振動子の温度依存性が異なるこ
とを意味する。この原因は、温度変化に対する水晶振動子の歪み応力の変化が実際の温度
変化に追従できないことや、発振器中の支持構造・接着剤・溶着合金・電極等の熱歪変化
等によるもので、水晶振動子を小型化するほど顕著に現れる。
【０００７】
さらに、上述のＧＰＳ機能を搭載した携帯電話端末などの高精度の電子機器の分野にお
いては、周波数偏差（Δｆ／ｆ０）の許容範囲が非常に狭く、例えば、−３０℃〜８５℃
の温度範囲では周波数偏差（Δｆ／ｆ０）は±０．５ｐｐｍ以内であることが要求される
。
【０００８】
そのため、従来のように、温度上昇時、または温度下降時のどちらか一方に温度変化し
た際の増幅率を取得する方法では、増幅率を取得する際と同方向に温度が変化した場合に
は温度補償を良好におこなうことができるが、増幅率を取得する際と逆方向に温度が変化
した場合、システムとして周波数補正をかけてもヒステリシス特性に起因する発振周波数
の差分についてはそのまま補正誤差として残ることになる。したがって、これが原因とな
って、測位にかかる時間が長くなり、結果的に測位誤差が生じたり、ＧＰＳ衛星との同調
が不調となる虞がある、といった問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、上記問題点に着目し、圧電振動子の発振周波数のヒステリシス特性の
影響を小さくして、安定した発振周波数で発振可能な温度補償回路、温度補償型発振回路
、及びこれらの温度補償方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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
適用例として実現することが可能である。
［適用例１］圧電振動子を発振させて発振信号を出力する発振回路と、前記圧電振動子
の温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段と、前記検出電圧と前記発振信号の周
波数の温度特性に係る電圧温度情報に基づいて前記発振信号の周波数を温度補償するため
の温度補償電圧を前記発振回路に出力する温度補償電圧発生回路と、を有する温度補償型
発振回路の製造方法であって、前記電圧温度情報は、前記圧電振動子の温度を上昇させた
ときの前記発振周波数の温度補償を行う昇温電圧温度情報と、前記圧電振動子の温度を下
降させたときの前記発振周波数の温度補償を行う降温電圧温度情報と、の中間値として算
出したことを特徴とする温度補償型発振回路の製造方法。
【００１１】
上記方法により、温度補償型発振回路においては、圧電振動子の発振周波数の温度を上
昇させた場合の昇温電圧温度情報と、温度を下降させた場合の降温電圧温度情報との中間
値となる電圧温度情報と検出電圧により温度補償電圧を生成し、これにより発振信号の温
度補償を行うことになる。よって、圧電振動子の温度が上昇している場合でも、下降して
いる場合でも圧電振動子のヒステリシス特性に起因する温度補償の誤差を一定の範囲に抑
制することができる。
【００１２】
［適用例２］前記電圧温度情報は、前記昇温電圧温度情報に対応する第１の近似曲線情
報から係数群を抽出し、前記係数群を構成する２次以下の係数と前記昇温電圧温度情報と
前記降温電圧温度情報との基準温度における差分に基づいて算出される２次以下の係数と
の中間値を算出し、前記中間値を前記係数群を構成する２次以下の係数として組み込んで
算出したことを特徴とする適用例１に記載の温度補償型発振回路の製造方法。
【００１３】
昇温電圧温度情報と降温電圧温度情報との電圧成分の差分をとると基準温度領域におい
て差分が最も大きくなり、基準温度から離れるほど小さくなる。よって電圧温度情報は、
昇温電圧温度情報と、圧電振動子の温度を基準温度領域に下降させて測定した温度と電圧
の情報と、を用いて近似的に算出することができる。したがって、温度下降時の温度と電
圧との情報は基準温度領域のみ取得すればよく、基準温度より低い低温領域まで温度を測
定する工程が不要になる。したがって降温電圧温度情報の取得時間を短縮することができ
るため、作業負担を削減してコストを抑制することができる。
【００１４】
［適用例３］前記電圧温度情報は、前記降温電圧温度情報に対応する第２の近似曲線情
報から係数群を抽出し、前記係数群を構成する２次以下の係数と前記昇温電圧温度情報と
前記降温電圧温度情報との基準温度における差分に基づいて算出される２次以下の係数と
の中間値を算出し、前記中間値を前記係数群を構成する２次以下の係数として組み込んで
算出したことを特徴とする適用例１に記載の温度補償型発振回路の製造方法。
【００１５】
適用例２と同様の理由により、電圧温度情報は降温電圧温度情報と圧電振動子の温度を
基準温度領域に上昇させて測定した温度と電圧の情報とを用いて近似的に算出することが
できる。さらに温度上昇時は基準温度領域を測定すればよく、基準温度より高い高温領域
を測定する工程が不要となる。したがって昇温電圧温度情報の取得時間を短縮することが
できるため、作業負担を削減してコストを抑制することができる。
【００１６】
［適用例４］前記温度補償電圧発生回路には、基準温度において基準周波数で発振可能
な電圧温度情報の初期値が入力され、前記温度補償電圧発生回路は前記初期値を係数とし
たべき級数の近似曲線の情報と前記検出電圧から前記温度補償電圧を出力し、前記昇温電
圧温度情報及び前記降温電圧温度情報は、前記圧電振動子の温度に係る情報と、前記発振
周波数の温度補償を行うために前記発振回路に外部から印加する理想補償電圧の情報と、
によりそれぞれ算出し、前記電圧温度情報は、前記昇温電圧温度情報及び前記降温電圧温
度情報に基づいて算出し、前記圧電振動子の温度を基準温度に上昇させたときの前記温度
補償電圧を用いた前記発振回路の発振周波数と、前記圧電振動子の温度を基準温度に下降
させたときの前記温度補償電圧を用いた前記発振回路の発振周波数と、の差分に基づいて
前記電圧温度情報のオフセット量の情報を算出して、前記温度補償電圧発生回路に前記電
圧温度情報を入力することを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の温度補償
型発振回路の製造方法。
【００１７】
外部から理想補償電圧を印加する電圧発生回路と、温度補償電圧を発生させる温度補償
電圧発生回路との出力インピーダンスが互いに異なる場合には、同一温度であっても、外
部からの理想補償電圧を基づいて生成された電圧温度情報から得られる温度補償電圧は、
電圧温度情報を生成時の理想補償電圧と一致しないことになる。また理想補償電圧の印加
時における設定電圧の誤差や測定誤差、及び電圧温度情報の算出方法によっても同一温度
における理想補償電圧と温度補償電圧とは互いに一致しないことになる。しかし電圧温度
情報が獲得した圧電振動子の発振周波数の温度特性そのものに誤差はほとんど生じていな
い。よって上記方法により温度補償電圧を印加した発振回路の温度上昇時の発振周波数と
温度下降時の発振周波数の差分（ヒステリシス量）に基づいて電圧温度情報のオフセット
量の情報を算出して両者の電圧の不一致を是正して高精度な温度補償を行うことができる
。
【００１８】
［適用例５］前記温度補償電圧発生回路には、基準温度において基準周波数で発振可能
な電圧温度情報の初期値が入力され、前記温度補償電圧発生回路は前記初期値を係数とし
たべき級数の近似曲線の情報と前記検出電圧から前記温度補償電圧を出力し、前記昇温電
圧温度情報及び前記降温電圧温度情報は、前記圧電振動子の温度に係る情報と、前記発振
周波数の温度補償を行うために前記発振回路に外部から印加する理想補償電圧の情報と、
によりそれぞれ算出し、前記電圧温度情報は、前記昇温電圧温度情報及び前記降温電圧温
度情報に基づいて算出し、基準周波数と、前記圧電振動子の温度の上昇時及び下降時のい
ずれか一方における基準温度において前記発振回路を基準周波数で発振させる理想補償電
圧を前記上昇時及び下降時の他方の基準温度において前記発振回路に印加したときの発振
周波数と、の差分に基づいて前記電圧温度情報のオフセット量の情報を算出して、前記温
度補償電圧発生回路に前記電圧温度情報を入力することを特徴とする適用例１乃至３のい
ずれか１例に記載の温度補償型発振回路の製造方法。
上記方法により、電圧温度情報の生成時に温度補償電圧を発振回路に印加する必要はな
いので、電圧温度情報を生成する工程を簡略化してコストを抑制することができる。
【００１９】
［適用例６］前記温度補償電圧発生回路には基準温度において基準周波数で発振可能な
電圧温度情報の初期値が入力され、前記温度補償電圧発生回路は前記初期値を係数とした
べき級数の近似曲線の情報と前記検出電圧から前記温度補償電圧を出力し、前記昇温電圧
温度情報及び前記降温電圧温度情報は、前記圧電振動子の温度に係る情報と、前記発振周
波数の温度補償を行うために前記発振回路に外部から印加した理想補償電圧の情報と、に
よりそれぞれ算出し、前記電圧温度情報は、前記昇温電圧温度情報及び前記降温電圧温度
情報に基づいて算出し、前記圧電振動子の温度を基準温度に上昇させたときに前記発振回
路を基準周波数で発振させる理想補償電圧と、前記圧電振動子の温度を基準温度に下降さ
せたときに前記発振回路を基準周波数で発振させる理想補償電圧と、の差分に基づいて前
記電圧温度情報のオフセット量の情報を算出して、前記温度補償電圧発生回路に前記電圧
温度情報を入力することを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の温度補償型
発振回路の製造方法。
【００２０】
上記方法により、圧電振動子の温度の上昇時及び下降時のいずれか一方における基準温
度において発振回路を基準周波数で発振させる理想補償電圧を、前記温度上昇時及び下降
時の他方の基準温度において前記発振回路に印加する工程が不要となるので、適用例５の
場合よりも工程を簡略化してコストを抑制することができる。
【００２１】
［適用例７］圧電振動子と、前記圧電振動子の温度に対応した検出電圧を出力する温度
検出手段と、前記検出電圧と前記圧電振動子の発振周波数の温度特性に係る電圧温度情報
とに基づいて温度補償電圧を出力する温度補償電圧発生回路と、前記圧電振動子を発振さ
せて発振信号を出力する発振回路と、前記電圧温度情報を記憶し、前記温度補償電圧発生
回路に出力する記憶回路と、を有する温度補償型発振回路であって、前記電圧温度情報は
、前記圧電振動子の温度を上昇させたときの前記発振周波数の温度補償を行う昇温電圧温
度情報と、前記圧電振動子の温度を下降させたときの前記発振周波数の温度補償を行う降
温電圧温度情報と、の中間値として算出したものであることを特徴とする温度補償型発振
回路。
【００２２】
上記構成により、温度補償型発振回路においては、圧電振動子の発振周波数の温度を上
昇させた場合の昇温電圧温度情報と、温度を下降させた場合の降温電圧温度情報との中間
値となる電圧温度情報により、圧電振動子の発振周波数の温度特性に対応した近似曲線を
生成し、前記近似曲線と検出電圧により温度補償電圧を生成し、これにより発振信号の温
度補償を行うことになる。よって、圧電振動子の温度が上昇している場合でも、下降して
いる場合でも圧電振動子のヒステリシス特性に起因する温度補償の誤差を一定の範囲に抑
制することが可能な温度補償型発振回路となる。
【００２３】
［適用例８］前記発振回路と前記温度補償電圧発生回路との間には、前記発振回路の発
振周波数を基準周波数に調整する理想補償電圧が入力される端子と、前記温度補償電圧発
生回路と、の前記発振回路への接続を相互に切り替え可能な切替回路が介装され、前記記
憶回路は、前記電圧温度情報の上書き入力が可能であることを特徴とする適用例７に記載
の温度補償型発振回路。
【００２４】
温度補償電圧は温度変化によってのみその値を変化させることができるため、温度変化
に関わらず任意の電圧を発振回路に印加することはできない。よって切替回路により理想
補償電圧を発振回路に印加することにより、温度補償電圧を生成するための電圧温度情報
の生成を容易に行うことができ、また新たに生成された電圧温度情報を記憶回路に上書き
入力することにより温度補償を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態の温度補償型発振回路のブロック図である。
【図２】昇温電圧温度情報と降温電圧温度情報との差分を示す図である。
【図３】電圧温度情報を算出するための第１の算出工程のフロー図である。
【図４】電圧温度情報を算出するための第２の算出工程のフロー図である。
【図５】電圧温度情報を算出するための第３の算出工程のフロー図である。
【図６】圧電振動子のヒステリシス特性を示す図である。
【図７】圧電振動子のヒステリシス特性の一方の温度特性を有する電圧温度情報を用いて温度補償を行った場合の周波数偏差を示す図である。
【図８】本実施形態の電圧温度情報を示す図である。
【図９】従来技術に係る温度補償型発振回路の回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１に本実施形態に係る温度補償型発振回路の回路図を示す。本実施形態に係る温度補
償型発振回路１０は、圧電振動子１２と、前記圧電振動子１２の温度に対応した検出電圧
５６を出力する温度検出手段（温度センサー１６）と、前記検出電圧５６と前記圧電振動
子１２の発振周波数の温度特性に係る電圧温度情報５２とに基づいて温度補償電圧５８を
出力する温度補償電圧発生回路１８と、前記圧電振動子１２を発振させて発振信号４８を
出力するとともに、前記温度補償電圧５８により前記発振信号４８の発振周波数の温度補
償を行う発振回路１４と、前記電圧温度情報５２を記憶し、前記温度補償電圧発生回路１
８に出力する記憶回路３２と、を有する温度補償型発振回路１０であって、前記電圧温度
情報５２は、前記圧電振動子１２の温度を上昇させたときの前記発振周波数の温度補償を
行う昇温電圧温度情報６０と、前記圧電振動子１２の温度を下降させたときの前記発振周
波数の温度補償を行う降温電圧温度情報６４と、の中間値として算出したものである。
【００２８】
また、前記発振回路１４と前記温度補償電圧発生回路１８との間には、前記発振回路１
４の発振周波数を基準周波数に調整する理想補償電圧５０が入力される端子（電圧）入力
端子４４（第１の端子、ＳＷ１）と、前記温度補償電圧発生回路１８（第２の端子、ＳＷ
２）と、の前記発振回路１４（第３の端子、ＳＷ３）への接続を相互に切り替え可能な切
替回路３４が介装され、更に前記記憶回路３２は、前記電圧温度情報５２の上書き入力が
可能であるものである。
【００２９】
したがって本実施形態の温度補償型発振回路１０の製造方法は、圧電振動子１２を発振
させて発振信号４８を出力する発振回路１４と、前記圧電振動子１２の温度に対応した検
出電圧５６を出力する温度検出手段（温度センサー１６）と、前記検出電圧５６と前記発
振信号４８の周波数の温度特性に係る電圧温度情報５２に基づいて前記発振信号４８の周
波数を温度補償するための温度補償電圧５８を前記発振回路１４に出力する温度補償電圧
発生回路１８と、を有する温度補償型発振回路１０の製造方法であって、前記電圧温度情
報５２は、前記圧電振動子１２の温度を上昇させたときの前記発振周波数の温度補償を行
う昇温電圧温度情報６０と、前記圧電振動子１２の温度を下降させたときの前記発振周波
数の温度補償を行う降温電圧温度情報６４と、の中間値として算出したものである。
【００３０】
また、前記温度補償電圧発生回路には、基準温度において基準周波数で発振可能な電圧
温度情報５２の初期値が入力され、前記温度補償電圧発生回路１８は前記初期値を係数と
したべき級数の近似曲線の情報と前記検出電圧５６から前記温度補償電圧５８を出力し、
前記昇温電圧温度情報６０及び前記降温電圧温度情報６４は、前記圧電振動子１２の温度
に係る情報と、前記発振周波数の温度補償を行うために前記発振回路１４に外部から印加
する理想補償電圧５０の情報と、によりそれぞれ算出し、前記電圧温度情報５２は、前記
昇温電圧温度情報６０及び前記降温電圧温度情報６４に基づいて算出し、前記圧電振動子
１２の温度を基準温度に上昇させたときの前記温度補償電圧５８を用いた前記発振回路１
４の発振周波数と、前記圧電振動子１２の温度を基準温度に下降させたときの前記温度補
償電圧５８を用いた前記発振回路１４の発振周波数と、の差分に基づいて前記電圧温度情
報５２のオフセット量（Ｖｃ０’）の情報を算出して、前記温度補償電圧発生回路１８に
前記電圧温度情報５２を入力するものである。
【００３１】
図１に示すように温度補償型発振回路１０は、半導体基板（不図示）上にパターニング
により、発振回路１４、温度検出手段でなる温度センサー１６、温度補償電圧発生回路１
８、記憶回路３２、切替回路３４、シリアルインターフェース回路３６、電源端子３８、
グランド端子４０等の各端子が形成された半導体回路基板を備え、発振回路１４と圧電振
動子１２が接続された構造を有している。
【００３２】
圧電振動子１２は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料から形
成され、水晶であれば周波数温度特性に優れるＡＴカット振動子が望ましい。このような
ＡＴカット水晶振動子は、発振回路１４から交流電圧を受けて、厚みすべり振動により所
定の発振周波数で発振することができる。このＡＴカットによる厚みすべり振動を用いた
圧電振動子の発振周波数は、基準温度（２５℃近辺）を中心として３次曲線となる温度特
性を有している。
【００３３】
発振回路１４は、圧電振動子１２を発振源とする例えばコルピッツ型の発振回路である
とともに、発振回路１４には可変容量素子が内蔵され、この可変容量素子に印加する温度
補償電圧５８または外部からの理想補償電圧５０を入力して圧電振動子１２の発振周波数
の温度補償を行い、発振信号４８を発振信号出力端子４２に出力する。ここで温度補償電
圧５８及び理想補償電圧５０は発振回路１４の発振周波数の変化がリニアに応答する範囲
（線形応答する範囲）で用いるものとする。
【００３４】
温度センサー１６は、ダイオード構造を有しており、順方向電流を流し、温度によって
変化するダイオードの端子間電位であるアナログの検出電圧５６を温度補償電圧発生回路
１８に出力することができる。また温度センサー１６は電源電圧が供給される限り常時検
出電圧５６を出力するものとする。ここで検出電圧５６は温度上昇とともに１次関数的に
減少し、出力される検出電圧５６は測定される温度に対応したものとなっている。なお、
温度センサー１６は圧電振動子１２に隣接して配置することが望ましい。これにより圧電
振動子１２の温度を測定誤差を抑制して測定することができ、温度補償電圧５８の出力誤
差を抑制することができる。
【００３５】
温度補償電圧発生回路１８は、４次電圧発生回路２０、３次電圧発生回路２２、２次電
圧発生回路２４、１次電圧発生回路２６、０次電圧発生回路２８、加算回路３０により構
成されている。
【００３６】
本実施形態のように圧電振動子がＡＴカット水晶振動子である場合、圧電振動子１２の
発振周波数の温度特性Δｆ／ｆ０は以下の温度Ｔに関する４次の近似曲線より表わすこと
ができる。
【数１】
2011160038.tif 000003
【００３７】
ここでｆ０は基準温度（２５℃）における発振周波数（基準周波数）、Ｔ０は基準温度
、Ａは４次の温度係数、Ｂは３次の温度係数、Ｃは２次の温度係数、Ｄは１次の温度係数
、Ｅは０次の温度係数（オフセット係数）である。よってこのような温度特性を有する発
振回路１４（圧電振動子１２）の温度補償を行うために、温度補償電圧（理想補償電圧）
Ｖｈは、以下のような温度Ｔに関する４次の近似曲線で表わした温度特性を有する必要が
ある。
【数２】
2011160038.tif 000004
ここで、Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２、Ｖｃ１、Ｖｃ０は、それぞれ数式１の−Ａ、−Ｂ、
−Ｃ、−Ｄ、−Ｅに対応する。
【００３８】
記憶回路３２は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成され、シリアルインターフェース回路３６を介
して入力される電圧温度情報５２を記憶するとともに、電圧温度情報５２を温度補償電圧
発生回路１８に出力するものである。電圧温度情報５２は、圧電振動子１２の所定の温度
点において、発振回路の発振周波数が基準周波数となるにように印加された理想補償電圧
５０の情報と、前記理想補償電圧５０を印加時の圧電振動子１２の温度の情報（検出電圧
５６）を用いて数式２に代入して、その係数（Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２、Ｖｃ１、Ｖｃ０
）を算出したものである。よって記憶回路３２は、係数（Ｖｃ４）の情報を４次電圧発生
回路２０に出力し、係数（Ｖｃ３）の情報を３次電圧発生回路２２に出力し、係数（Ｖｃ
２）の情報を２次電圧発生回路２４に出力し、係数（Ｖｃ１）の情報を１次電圧発生回路
２６に出力し、係数（Ｖｃ０）（オフセット量）の情報を０次電圧発生回路２８に出力す
る。これらの係数、すなわち電圧温度情報５２は後述のＰＣ７６において算出される。
【００３９】
これにより４次電圧発生回路２０は、圧電振動子１２の温度（検出電圧５６と基準温度
における検出電圧との差分）の４乗と係数（Ｖｃ４）の情報との積に対応する電圧を出力
し、３次電圧発生回路２２は、圧電振動子１２の温度の３乗と係数（Ｖｃ３）の情報の積
に対応する電圧を出力し、２次電圧発生回路２４は圧電振動子１２の温度の２乗と係数（
Ｖｃ２）の積に対応する電圧を出力し、１次電圧発生回路２６は、圧電振動子１２の温度
と係数（Ｖｃ１）の積を出力し、０次電圧発生回路２８は、係数（Ｖｃ１）の値に対応す
る電圧を出力する。さらにこれらの電圧は加算回路３０において加算され温度補償電圧Ｖ
ｈが生成される。なお記憶回路３２は新たな電圧温度情報５２が入力されるとその電圧温
度情報５２に上書きする形で記憶するとともに、新たな電圧温度情報５２を温度補償電圧
発生回路１８に出力する。
【００４０】
ここで、本実施形態における電圧温度情報５２は、後述のように圧電振動子１２の温度
を上昇させたときの発振周波数の温度補償を行う昇温電圧温度情報６０と、圧電振動子１
２の温度を下降させたときの発振周波数の温度補償を行う降温電圧温度情報６４と、の中
間値として算出したものである。仮に電圧温度情報５２として、数式２に昇温電圧温度情
報６０を代入して算出した第１の近似曲線情報６２（図６参照）から抽出した係数を記憶
回路３２に入力した場合は、温度補償電圧発生回路１８において昇温電圧温度情報６０に
対応した温度補償電圧を出力し、数式２に降温電圧温度情報６４を代入して算出した第２
の近似曲線情報６６（図６参照）から抽出した係数を記憶回路３２に入力した場合は、温
度補償電圧発生回路１８において降温電圧温度情報６４に対応した温度補償電圧を出力す
ることになる。
【００４１】
切替回路３４は、温度補償電圧発生回路１８と発振回路１４との間に介装されている。
切替回路３４は、第３の端子（ＳＷ３）が発振回路１４に接続され、第２の端子（ＳＷ２
）が温度補償電圧発生回路１８に接続され、第１の端子（ＳＷ１）が電圧入力端子４４に
接続されている。切替回路３４はシリアルインターフェース回路３６から入力される切替
信号５４により、第３の端子（ＳＷ３）を温度補償電圧発生回路１８側（第２の端子側＝
ＳＷ２側）或いは電圧入力端子４４側（第１の端子側＝ＳＷ１側）に切替接続することが
できる。
【００４２】
シリアルインターフェース回路３６は、信号入力端子４６に接続され、外部からのシリ
アルデータ（電圧温度情報５２、切替信号５４）をデコードし、デコードした情報が電圧
温度情報５２である場合は、電圧温度情報５２を記憶回路３２に出力し、デコードした情
報が切替信号５４の情報である場合は切替信号５４を切替回路３４に出力する。
【００４３】
本実施形態における電圧温度情報５２の算出過程においては、温度補償型発振回路１０
を測定器６８に接続する。測定器６８は、周波数カウンター７０、電圧発生回路７２、電
圧マルチメーター７４、ＰＣ７６（パーソナルコンピューター）により構成されている。
周波数カウンター７０は、発振信号出力端子４２に接続され、発振回路１４から出力され
る発振信号４８の発振周波数の情報を所定時間ごとに測定してＰＣ７６に出力するもので
ある。電圧発生回路７２は電圧入力端子４４に接続され、任意に電圧値を調整可能な理想
補償電圧５０を、切替回路３４を介して発振回路１４に出力するものである。電圧マルチ
メーター７４は、電圧発生回路７２が出力する理想補償電圧５０の電圧値を測定し、理想
補償電圧５０の情報をＰＣ７６に出力するものである。ＰＣ７６は信号入力端子４６に接
続され、切替信号５４の情報、及び上述の工程により電圧温度情報５２を算出するととも
に、これらの情報をシリアルデータ化してシリアルインターフェース回路３６に出力する
ものである。
【００４４】
理想補償電圧５０の電圧値の調整は、例えば作業者がＰＣ７６のディスプレイ上に表示
される発振周波数の値を見ながら手動で調整し、ＰＣ７６のキー操作により理想補償電圧
５０の電圧値の情報と圧電振動子の温度に係る情報（例えば、周囲温度の情報）を入力し
てもよい。また電圧発生回路７２をＰＣ７６に接続し、ＰＣ７６にインストールされたプ
ログラム等にしたがって発振周波数が基準周波数となるように電圧発生回路７２の出力を
調整し、理想補償電圧５０の情報と圧電振動子１２の温度の情報を入力する構成としても
よい。いずれの場合でもＰＣ７６においては、温度の情報を温度センサーから出力される
検出電圧５６に換算する構成を有するものとする。
【００４５】
本実施形態における電圧温度情報５２の算出工程について説明する。まず、第１の算出
工程について説明する。本実施形態においては温度補償型発振回路１０を測定器６８に接
続した状態で温度調整が可能なチャンバー（不図示）内に収めた後、圧電振動子１２の温
度を設定最低温度（−３０℃）から設定最高温度（＋８５℃）まで上昇させつつ、各温度
点において発振回路１４から出力される発振信号４８の発振周波数が基準周波数（Ｆ０）
となるように理想補償電圧の値Ｖｈを調整する。そして本実施形態においては第１温度点
（−３０℃、設定最低温度）、第２温度点（０℃）、第３温度点（＋２５℃、基準温度）
、第４温度点（＋５５℃）、第５温度点（＋８５℃、設定最高温度）において発振周波数
が基準周波数となるように理想補償電圧の値Ｖｈを調整する。ここでチャンバー（不図示
）の温度設定は高精度に行なわれていることを前提とし、ＰＣ７６には各温度点における
温度の情報が記憶されているものとする。よって各温度点における温度の情報と、理想補
償電圧５０（Ｖｈ）の情報により数式２に従って昇温電圧情報６０または降温温度情報６
４を生成することができる。
【００４６】
図２に昇温電圧温度情報と降温電圧温度情報との差分を示す。図２（ａ）は、７つの温
度点における理想補償電圧のヒステリシス量をプロットしたものであり、実線はこれら７
つのプロットを通るように温度Ｔの２次関数で近似したものである。図２（ｂ）は設定最
低温度（−３０℃）と設定最高温度（＋８５℃）において差分をゼロとした２つのプロッ
ト（７８）と、低温から基準温度（＋２５℃）に上昇させた場合の理想補償電圧と高温か
ら基準温度（＋２５℃）に下降させた場合の理想補償電圧との差分のプロット（８０）と
を示し、実線８２はこれら３点のプロットを通るように温度Ｔの２次関数で近似したもの
である。
【００４７】
本実施形態において、電圧温度情報５２は、圧電振動子１２の温度を上昇させた場合の
所定の温度点における理想補償電圧５０の情報と、その温度点の温度の情報からなる昇温
電圧温度情報６０と、圧電振動子１２の温度を下降させた場合の所定の温度点における理
想補償電圧５０の情報と、その温度点の温度の情報からなる降温電圧温度情報６４と、を
生成し、これらの中間値として算出する必要がある。しかし昇温電圧温度情報６０を数式
２に代入して生成した第１の近似曲線情報６２（図６参照）と、降温電圧温度情報６４を
数式２に代入して生成した第２の近似曲線情報６６（図６参照）との差分をとると、２次
関数的な曲線を有しており、差分は基準温度において最も大きくなり、設定最低温度（−
３０℃）及び設定最高温度（＋８５℃）においてほぼゼロとなっていることが分かった。
【００４８】
よって、電圧温度情報５２は、昇温電圧温度情報６０に対応する第１の近似曲線情報６
２から係数群（Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２、Ｖｃ１、Ｖｃ０）を抽出し、前記係数群を構成
する０次の係数（Ｖｃ０）、１次の係数（Ｖｃ１）、２次の係数（Ｖｃ２）のそれぞれと
、昇温電圧温度情報６０と降温電圧温度情報６４との基準温度における差分に基づいて算
出される０次の係数、１次の係数、２次の係数のそれぞれの中間値（Ｖｃ０’、Ｖｃ１’
、Ｖｃ２’）を算出し、前記中間値を前記係数群を構成する２次の係数として組み込んで
算出することができる。すなわち、圧電振動子１２の温度を上昇させた場合の設定最低温
度（−３０℃）と設定最高温度（＋８５℃）において差分をゼロとしたプロット７８と、
基準温度（＋２５℃）に上昇させた場合の理想補償電圧５０（Ｖｈ）と基準温度に下降さ
せた場合の理想補償電圧５０との差分のプロット８０による３点を２次関数の曲線８２に
より近似して０次の係数、１次の係数、２次の係数を算出する。そしてこの０次の係数、
１次の係数、２次の係数のそれぞれと第１の近似曲線情報６２の０次の係数、１次の係数
、２次の係数のそれぞれとの加算平均を取って２次の係数Ｖｃ２’を算出し、加算平均さ
れた０次の係数Ｖｃ０’、１次の係数Ｖｃ１’、２次の係数Ｖｃ２’と、第１の近似曲線
情報６２の４次と３次の係数Ｖｃ４、Ｖｃ３を組み合わせることにより電圧温度情報６２
を生成することができる。以上の演算はＰＣ７６で行なうことができる。このような演算
によっても電圧温度情報５２が得られるため降温電圧温度情報６４（の一部）を生成する
際に、圧電振動子１２の温度を基準温度以下の温度領域に下降させる工程を省略すること
ができる。
【００４９】
ところで、温度補償電圧発生回路１８と電圧発生回路７２は出力インピーダンスが互い
に異なる等の理由により、算出された電圧温度情報５２に従って生成された温度補償電圧
５８が、電圧温度情報５２の生成時の同一温度における理想補償電圧５０と一致しない場
合がある。しかし電圧温度情報５２が獲得した発振信号４８の発振周波数の温度特性に誤
差は殆どなく、もっぱら温度補償電圧５８のオフセット量を調整すれば足りることを本願
発明者は見出している。そこで温度補償電圧発生回路１８には、基準温度において発振回
路１４がほぼ基準周波数（Ｆ０）で発振する温度補償電圧５８を生成する電圧温度情報５
２の初期値を予め入力しておく。ここで基準温度において数式１はＥ、数式２はＶｃ０と
なるので高次の項の影響を受けず、さらに上述のように発振回路１４の発振周波数は温度
補償電圧５８に対して線形応答する。したがって、圧電振動子１２の温度を基準温度に上
昇させたときに温度補償電圧５８の初期値を印加した場合の発振周波数Ｆ１と、基準温度
に下降させたときに温度補償電圧の初期値を印加した場合の発振周波数Ｆ２とすると、中
間値となる周波数Ｆは、
【数３】
2011160038.tif 000005
と表わすことができるが、更にこの中間値となる周波数Ｆが基準周波数Ｆ０となるように
オフセット量（Ｖｃ０’）を調整する。すなわち、周波数Ｆを発振回路１４の温度補償電
圧５８に対する線形応答に係る感度で割ることによりオフセット量（Ｖｃ０’）を容易に
算出することができる。したがってＰＣ７６はこれら２つの発振周波数の情報を取得して
電圧温度情報５２のオフセット量（Ｖｃ０’）を算出し、調整後の電圧温度情報５２（Ｖ
ｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２’、Ｖｃ１’、Ｖｃ０’）を記憶回路３２に上書きすればよい。
【００５０】
図３に電圧温度情報を算出するための第１の算出工程のフロー図を示す。以上を踏まえ
て、図３のフローにしたがって電圧温度情報５２を記憶回路３２に記憶するまでの流れを
説明すると、まずＰＣ７６は切替回路３４を電圧入力端子４４側（ＳＷ１）に接続する切
替信号５４を出力する。そしてチャンバー（不図示）が第１温度点（設定最低温度、−３
０℃）になったところで理想補償電圧５０を発振回路に印加し、発振回路１４の発振周波
数が基準周波数（Ｆ０）となるように理想補償電圧５０を調整したのち、調整後の理想補
償電圧５０の値Ｖｈ１の情報を取得する（調整ステップ１）。
【００５１】
第２温度点（０℃）になったところで、発振回路１４の発振周波数が基準周波数となる
ように理想補償電圧５０を調整したのち、調整後の理想補償電圧５０の値Ｖｈ２の情報を
取得し（調整ステップ２）、第３温度点（基準温度、＋２５℃）になったところで、発振
回路１４の発振周波数が基準周波数となるように理想補償電圧５０を調整したのち、調整
後の理想補償電圧５０の値Ｖｈ３の情報を取得する（調整ステップ３）。
【００５２】
次にＰＣ７６は、切替回路３４を温度補償電圧発生回路１８側（ＳＷ２）に接続する切
替信号５４を出力し、予め入力された電圧温度情報５２の初期値に基づいて生成された温
度補償電圧５８を発振回路１４に印加し、そのときの周波数Ｆ１の情報を取得する（調整
ステップ４）。
【００５３】
そしてＰＣ７６は切替回路３４を電圧入力端子４４側（ＳＷ１）に接続する切替信号５
４を出力し、第４温度点（＋５５℃）となったところで、上述同様に理想補償電圧５０の
値Ｖｈ４の情報を取得し（調整ステップ５）、第５温度点（設定最高温度、＋８５℃）と
なったところで、そのときの理想補償電圧５０の値Ｖｈ５の情報を取得する（調整ステッ
プ６）。
【００５４】
次に第５温度点から基準温度（第３温度点）に下降させ、そのときの理想補償電圧の値
Ｖｈ３’の情報を取得する（調整ステップ７）。さらにＰＣ７６は切替回路３４をＳＷ２
側に接続する切替信号５４を出力し、予め入力された電圧温度情報５２の初期値に基づい
て生成された温度補償電圧５８を発振回路１４に印加し、そのときの周波数Ｆ２の情報を
取得する（調整ステップ８）。
【００５５】
この段階でＰＣ７６は、数式２に従ってＶｈ１、Ｖｈ２、Ｖｈ３、Ｖｈ４、Ｖｈ５を用
いて係数（Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２、Ｖｃ１、Ｖｃ０）を算出し、Ｖｈ１、Ｖｈ３、Ｖｈ
５、Ｖｈ３’を用い上述の方法に基づいてＶｃ２’、Ｖｃ１’、Ｖｃ０’を算出する（調
整ステップ９）。
【００５６】
最後に数式３に従って周波数Ｆ１、Ｆ２の差分（Ｆ１−Ｆ２）と、発振回路１４の温度
補償電圧５８に対する感度を用いてオフセット量（Ｖｃ０’）を算出して電圧温度情報５
２（Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２’、Ｖｃ１’、Ｖｃ０’’）を生成し、得られた電圧温度情
報５２をシリアルデータ化してシリアルインターフェース回路３６を介して記憶回路３２
に上書きする（調整ステップ１０）。
【００５７】
ここで、Ｖｃ０’、Ｖｃ０’’との差が極わずかであり、Ｖｃ０’’を算出する必要が
ない場合には、上記調整ステップのうち調整ステップ４、調整ステップ８を省略し、調整
ステップ１０においては電圧温度情報５２（Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２’、Ｖｃ１’、Ｖｃ
０’）を生成し、得られた電圧温度情報５２をシリアルデータ化してシリアルインターフ
ェース回路３６を介して記憶回路３２に上書きすることになる。
【００５８】
図４に電圧温度情報を算出するための第２の算出工程のフロー図を示す。電圧温度情報
５２の第２の算出工程は、基本的には第１の算出工程と類似するが、電圧温度情報５２の
オフセット量は、基準周波数と、圧電振動子の温度の上昇時及び下降時のいずれか一方（
本実施形態で上昇時）における基準温度において発振回路１４を基準周波数で発振させる
理想補償電圧５０と同じ電圧を前記上昇時及び下降時の他方（本実施形態では下降時）の
基準温度において発振回路１４に印加したときの発振周波数（Ｆ２’）と、の差分に基づ
いて算出するものである。
【００５９】
具体的には、調整ステップ７の後に電圧発生回路７２により調整ステップ３で得られた
理想補償電圧５０（Ｖｈ３）を発振回路に印加し、ＰＣ７６はそのときの発振周波数Ｆ２
’の情報を取得する（調整ステップ８’）。このとき、中間値となる周波数Ｆは、
【数４】
2011160038.tif 000006
となるが、さらにこの中間値となる周波数Ｆが基準周波数Ｆ０となるようにオフセット量
（Ｖｃ０’’’）を調整する。すなわち、調整ステップ８’の後、得られた周波数Ｆを感
度で割ることによりＶｃ０’’’を算出し、電圧温度情報５２（Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２
’、Ｖｃ１’、Ｖｃ０’’’）を生成し、得られた電圧温度情報５２をシリアルデータ化
してシリアルインターフェース回路３６を介して記憶回路３２に上書きする（調整ステッ
プ１０’）。
【００６０】
図５に電圧温度情報を算出するための第３の算出工程のフロー図を示す。電圧温度情報
５２の第３の算出工程は、基本的には、第１の算出工程と類似するが、圧電振動子１２の
温度を基準温度に上昇させたときに発振回路１４を基準周波数で発振させる理想補償電圧
５０（Ｖｈ３）と、圧電振動子１２の温度を基準温度に下降させたときに発振回路１４を
基準周波数で発振させる理想補償電圧５０（Ｖｈ３’）と、の差分に基づいて電圧温度情
報のオフセット量の情報を算出するものである。
【００６１】
具体的には、調整ステップ４及び調整ステップ８を不要とするとともに、調整ステップ
３で得られたＶｈ３と、調整ステップ７で得られたＶｈ３’との差分に発振回路１４の感
度を掛け、周波数方向のヒステリシス量ΔＦを算出する。すると中間値となる周波数Ｆは
、
【数５】
2011160038.tif 000007
となるが、更にこの中間値となる周波数Ｆが基準周波数Ｆ０となるようにオフセット量（
Ｖｃ０’’’’）を調整する。すなわち、この周波数Ｆを発振回路１４の感度で割ること
によりオフセット量Ｖｃ０’’’’を算出することができる。よってこれにより電圧温度
情報５２（Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２’、Ｖｃ１’、Ｖｃ０’’’’）を生成し、得られた
電圧温度情報５２をシリアルデータ化してシリアルインターフェース回路３２を介して記
憶回路３２に上書きする（調整ステップ１０’’）。
【００６２】
第２の算出工程、第３の算出工程においては、ＰＣ７６側で切替回路３４をＳＷ２側に
切り替える工程（調整ステップ４、調整ステップ８）が不要となるため作業効率が向上す
る。しかし電圧発生回路７２からの理想補償電圧５０と、理想補償電圧５０をもとに温度
補償電圧発生回路１８において算出された温度補償電圧５８と、を直接的に比較するわけ
ではないので、第１の算出工程のほうがオフセット量の算出精度は高いものとなっている
。
【００６３】
本実施形態では、調整ステップ１から調整ステップ５に示すように、設定最低温度（−
３０℃）から設定最高温度（＋８５℃）に圧電振動子１２の温度を上昇させて昇温電圧温
度情報６０を生成していたが、逆に設定最高温度から設定最低温度に圧電振動子１２の温
度を下降させて（調整ステップ１から調整ステップ５への順番を逆転させて）降温電圧温
度情報６４を生成してもよい。このとき電圧温度情報５２は、降温電圧温度情報６４に対
応する第２の近似曲線情報６６から係数群を抽出し、係数群を構成する２次以下の係数と
昇温電圧温度情報６０と降温電圧温度情報６４との基準温度における差分に基づいて算出
される２次以下の係数との中間値を算出し、前記中間値を前記係数群を構成する２次の係
数として組み込んで算出することができる。このような演算によっても電圧温度情報５２
が得られるため昇温電圧温度情報６０（の一部）を生成する際に、圧電振動子１２の温度
を基準温度以上の温度領域に上昇させる工程を省略することができる。
【００６４】
なお、本実施形態にあっては、昇温時における各温度点の理想補償電圧と、降温時にお
ける前記各温度点と同じ温度点での理想補償電圧との中間値の電圧を算出して、算出した
中間値の電圧から温度Ｔに関する４次の近似曲線を計算しこの近似曲線の係数群を抽出す
ると共に、これを電圧温度情報５２として記憶回路３２に記憶するようにしてもよい。
【００６５】
或いは、前記第１の近似曲線情報６２から抽出した係数群（０次〜４次）と、前記第２
の近似曲線情報６６から抽出した係数群（０次〜４次）との中間値を算出し、これら係数
群の中間値を電圧温度情報５２として記憶回路３２に記憶するようにしてもよい。
【００６６】
次に、本実施形態に係る温度補償型発振回路１０の作用効果について述べる。図６は圧
電振動子のヒステリシス特性を示し、図６（ａ）はヒステリシス特性の全体図、図６（ｂ
）は図６（ａ）の部分拡大図を示す。図７は圧電振動子のヒステリシス特性の一方の温度
特性を有する電圧温度情報を用いて温度補償を行った場合の周波数偏差を示し、図７（ａ
）に温度上昇時の昇温電圧温度情報６０を用いて温度補償電圧を算出し、これにより温度
補償を行った場合の発振回路１４から出力される発振信号４８の周波数偏差（温度上昇時
、温度下降時）、図７（ｂ）に温度下降時の降温電圧温度情報６４を用いて温度補償電圧
を算出し、これにより温度補償を行った場合の発振回路１４から出力される発振信号４８
の周波数偏差（温度上昇時、温度下降時）を示す。図８は本実施形態の電圧温度情報５２
を示す図であり、図８（ａ）は本実施形態の電圧温度情報５２の全体図、図８（ｂ）は図
８（ａ）の部分拡大図、図８（ｃ）は本実施形態の電圧温度情報５２を用いて温度補償を
行った場合の発振回路１４から出力される発振信号４８の周波数偏差を示す。
【００６７】
圧電振動子１２には図６に示すように温度上昇時、温度下降時において同一の周波数温
度特性を有さずヒステリシス特性を有している。そこで、図６（ａ）、（ｂ）に示すよう
に温度上昇時の昇温電圧温度情報６０を用いた温度補償電圧（第１の近似曲線情報６２）
を算出し、これに基づいて温度補償を行うと、図７（ａ）に示すように、圧電振動子１２
の温度を上昇させたときの温度補償は良好に行われているが、逆に温度を下降させたとき
の温度補償は良好には行われず周波数偏差が０．５ｐｐｍを超えたものとなっている。
【００６８】
また図６（ａ）、（ｂ）に示すように、温度下降時の降温電圧温度情報６４を用いて温
度補償電圧（第２の近似曲線情報６６）を算出し、これに基づいて温度補償を行うと、図
７（ｂ）に示すように、圧電振動子１２の温度を下降させたときの温度補償は良好に行わ
れているが、逆に温度を上昇させたときの温度補償は良好には行われず周波数偏差が０．
５ｐｐｍとなっている。本実施形態が想定するＧＰＳ機能を有する機器にこのような周波
数偏差が生じると、従来技術で述べたように測位性能に悪影響を及ぼすことになる。
【００６９】
一方、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の電圧温度情報５２は、昇温電圧
温度情報６０と降温電圧温度情報６４の中間値に対応して算出したものであり、温度補償
電圧５８は、昇温電圧温度情報６０に対応して算出した第１の近似曲線情報６２と、降温
電圧温度情報６４に対応して算出した第２の近似曲線情報６６の中間値として算出したも
のである。よって、圧電振動子１２の温度が上昇している場合でも、下降している場合で
も圧電振動子１２のヒステリシス特性に起因する補正誤差を一定の範囲に抑制することが
できる。そして図８（ｃ）に示すように、本実施形態においては、温度上昇時、温度下降
時共に周波数偏差を０．３ｐｐｍ程度に抑えることができ、ヒステリシス特性を有する圧
電振動子１２に対して良好な温度補償を行うことができることがわかる。
【００７０】
以上述べたように本実施形態に係る温度補償型発振回路１０の製造方法によれば、第１
には、温度補償型発振回路１０においては、圧電振動子１２の発振周波数の温度を上昇さ
せた場合の昇温電圧温度情報６０と、温度を下降させた場合の降温電圧温度情報６４との
中間値となる電圧温度情報５２と検出電圧５６により温度補償電圧５８を生成し、これに
より発振信号４８の温度補償を行うことになる。よって、圧電振動子１２の温度が上昇し
ている場合でも、下降している場合でも圧電振動子１２のヒステリシス特性に起因する温
度補償の誤差を一定の範囲に抑制することができる。
【００７１】
第２には、電圧温度情報５２は、昇温電圧温度情報６０に対応する第１の近似曲線情報
６２から係数群を抽出し、前記係数群を構成する２次以下（０次、１次、２次）の係数と
昇温電圧温度情報６０と降温電圧温度情報６４との基準温度における差分に基づいて算出
される２次以下（０次、１次、２次）の係数との中間値を算出し、前記中間値を前記係数
群を構成する２次の係数として組み込んで算出することとした。
【００７２】
昇温電圧温度情報６０と降温電圧温度情報６４との電圧成分の差分をとると基準温度領
域において差分が最も大きくなり、基準温度から離れるほど小さくなる。よって電圧温度
情報５２は、昇温電圧温度情報６０と、降温電圧温度情報６４の一部となる圧電振動子１
２の温度を基準温度領域に下降させて測定した温度及び温度の情報に対応する電圧の情報
と、を用いて近似的に算出することができる。したがって、温度下降時の温度と電圧との
情報は基準温度領域のみ取得すればよく、基準温度より低い低温領域まで温度を測定する
工程が不要になる。したがって降温電圧温度情報６４の取得時間を短縮することができる
ため、作業負担を削減してコストを抑制することができる。
【００７３】
第３には、電圧温度情報５２は、降温電圧温度情報６４と、昇温電圧温度情報６０の一
部となる圧電振動子１２の温度を基準温度に上昇させたときの温度の情報及び温度の情報
に対応する電圧の情報と、により近似的に算出することとした。上述同様の理由により、
電圧温度情報５２は降温電圧温度情報６４と圧電振動子１２の温度を基準温度領域に上昇
させて測定した温度と電圧の情報（昇温電圧温度情報６０の一部）とを用いて近似的に算
出することができる。さらに温度上昇時は基準温度領域を測定すればよく、基準温度より
高い高温領域を測定する工程が不要となる。したがって昇温電圧温度情報６０の取得時間
を短縮することができるため、作業負担を削減してコストを抑制することができる。
【００７４】
第４には、温度補償電圧発生回路１８には、基準温度において基準周波数で発振可能な
電圧温度情報５２の初期値が入力され、温度補償電圧発生回路１８は前記初期値を係数と
したべき級数の近似曲線の情報と前記検出電圧から温度補償電圧５８を出力し、昇温電圧
温度情報６０及び降温電圧温度情報６４は、圧電振動子１２の温度の情報と、発振周波数
の温度補償を行うように発振回路１４に外部から印加する理想補償電圧５０の情報と、に
よりそれぞれ算出し、電圧温度情報５２は、昇温電圧温度情報６０及び前記降温電圧温度
情報６４に基づいて算出し、圧電振動子１２の温度を基準温度に上昇させたときの温度補
償電圧５８を用いた発振回路１４の発振周波数と、圧電振動子１２の温度を基準温度に下
降させたときの温度補償電圧５８を用いた発振回路１４の発振周波数と、の差分に基づい
て電圧温度情報５２のオフセット量（Ｖｃ０’）の情報を算出して、温度補償電圧発生回
路１８に電圧温度情報５２を入力することとした。
【００７５】
外部から理想補償電圧５０を印加する電圧発生回路７２と、温度補償電圧５８を発生さ
せる温度補償電圧発生回路１８との出力インピーダンスが互いに異なる場合には、同一温
度であっても、外部からの理想補償電圧５０を基づいて生成された電圧温度情報５２から
得られる温度補償電圧５８は、電圧温度情報５２を生成時の理想補償電圧５０と一致しな
いことになる。また理想補償電圧５０の印加時における設定電圧の誤差や測定誤差、及び
電圧温度情報５２の算出方法によっても同一温度における理想補償電圧５０と温度補償電
圧５８とは互いに一致しないことになる。しかし電圧温度情報５２が獲得した圧電振動子
１２の発振周波数の温度特性そのものに誤差はほとんど生じていない。よって上記方法に
より温度補償電圧５８を印加した発振回路１４の温度上昇時の発振周波数と温度下降時の
発振周波数の差分（ヒステリシス量）に基づいて電圧温度情報５２のオフセット量の情報
を算出して両者の電圧の不一致を是正して高精度な温度補償を行うことができる。
【００７６】
第５には、電圧温度情報５２を第２の算出工程により算出することにより、電圧温度情
報５２の生成時に温度補償電圧５８を発振回路に印加する工程が不用となるので、電圧温
度情報５２を生成する工程を簡略化してコストを抑制することができる。
【００７７】
第６には、電圧温度情報を第３の算出工程により算出することにより、圧電振動子１２
の温度の上昇時及び下降時のいずれか一方における基準温度において発振回路１４を基準
周波数で発振させる理想補償電圧５０を、前記温度の上昇時及び下降時の他方の基準温度
において発振回路１４に印加する工程が不要となるので、上述の場合よりも工程を簡略化
してコストを抑制することができる。
【００７８】
また本実施形態に係る温度補償型発振回路１０によれば、第１には、温度補償型発振回
路１０においては、圧電振動子１２の発振周波数の温度を上昇させた場合の昇温電圧温度
情報６０と、圧電振動子１２の温度を下降させた場合の降温電圧温度情報６４との中間値
となる電圧温度情報５２により、圧電振動子１２の発振周波数の温度特性に対応した近似
曲線の情報を生成し、前記近似曲線の情報と検出電圧５６により温度補償電圧５８を生成
し、これにより発振信号４８の温度補償を行うことになる。よって、圧電振動子１２の温
度が上昇している場合でも、下降している場合でも圧電振動子１２のヒステリシス特性に
起因する温度補償の誤差を一定の範囲に抑制することが可能な温度補償型発振回路１０と
なる。
【００７９】
第２には、発振回路１４と温度補償電圧発生回路１８との間には、発振回路１４の発振
周波数を基準周波数に調整する理想補償電圧５０が入力される端子（電圧入力端子４４）
と、温度補償電圧発生回路１８と、の発振回路１４への接続を相互に切り替え可能な切替
回路３４が介装され、さらに記憶回路３２は、電圧温度情報５２の上書き入力を可能とし
た。
【００８０】
温度補償電圧５８は温度変化によってのみその値を変化させることができるため、温度
変化に関わらず任意の電圧を発振回路１４に印加することはできない。よって切替回路３
４により理想補償電圧５０を発振回路１４に印加することにより、温度補償電圧５８を生
成するための電圧温度情報５２の生成を容易に行うことができ、また新たに生成された電
圧温度情報５２を記憶回路３２に上書き入力することにより温度補償を高精度に行うこと
ができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０………温度補償型発振回路、１２………圧電振動子、１４………発振回路、１６……
…温度センサー、１８………温度補償電圧発生回路、２０………４次電圧発生回路、２２
………３次電圧発生回路、２４………２次電圧発生回路、２６………１次電圧発生回路、
２８………０次電圧発生回路、３０………加算回路、３２………記憶回路、３４………切
替回路、３６………シリアルインターフェース回路、３８………電源端子、４０………グ
ランド端子、４２………発振信号出力端子、４４………電圧入力端子、４６………信号入
力端子、４８………発振信号、５０………理想補償電圧、５２………電圧温度情報、５４
………切替信号、５６………検出電圧、５８………温度補償電圧、６０………昇温電圧温
度情報、６２………第１の近似曲線情報、６４………降温電圧温度情報、６６………第２
の近似曲線情報、６８………測定器、７０………周波数カウンター、７２………電圧発生
回路、７４………電圧マルチメーター、７６………ＰＣ、７８………プロット、８０……
…プロット、８２………曲線、１００………温度補償型発振回路、１０２………温度検出
回路、１０４………近似３次曲線発生回路、１０６………第１のプログラマブルゲイン増
幅器、１０８………第２のプログラマブルゲイン増幅器、１１０………定電圧発生回路、
１１２………第３のプログラマブルゲイン増幅器、１１４………加算回路、１１６………
電圧制御型水晶発振回路。
【図１】
2011160038.tif 000008
【図２】
2011160038.tif 000009
【図３】
2011160038.tif 000010
【図４】
2011160038.tif 000011
【図５】
2011160038.tif 000012
【図６】
2011160038.tif 000013
【図７】
2011160038.tif 000014
【図８】
2011160038.tif 000015
【図９】
2011160038.tif 000016