(57)【要約】【課題】圧電発振器、圧電発振器の温度補償方法を提供する。【解決手段】圧電振動子１２と、前記圧電振動子１２を発振させ発振信号を出力する発振回路１４と、前記発振回路１４を構成し、前記発振信号の周波数を調整する負荷容量２０と、前記発振回路１４に組み込まれたＭＯＳＦＥＴ２２と、を有し、前記ＭＯＳＦＥＴ２２は、前記ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン端子２４と前記ＭＯＳＦＥＴ２２のソース端子２６とを結ぶ前記ＭＯＳＦＥＴ２２中の経路を前記負荷容量２０に直列に接続することにより前記発振回路１４に組み込まれ、前記ＭＯＳＦＥＴ２２のゲート端子２８には、前記経路を半導通状態にするゲート電圧Ｖｂが印加され、前記半導通状態時の前記経路のオン抵抗の温度特性により発生する前記発振回路１４から見た前記負荷容量２０の増加分の温度特性により前記発振信号の温度補償を可能とすることを特徴とする。【選択図】図１
2011250006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、
前記発振回路を構成し、前記発振信号の周波数を調整する負荷容量と、
前記発振回路に組み込まれたＭＯＳＦＥＴと、を有し、
前記ＭＯＳＦＥＴは、
前記ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と前記ＭＯＳＦＥＴのソース端子とを結ぶ前記ＭＯＳＦＥＴ中の経路を前記負荷容量に直列に接続することにより前記発振回路に組み込まれ、
前記ＭＯＳＦＥＴのゲート端子には、
前記経路を半導通状態にするゲート電圧が印加され、
前記半導通状態時の前記経路のオン抵抗の温度特性により発生する前記発振回路から見た前記負荷容量の増加分の温度特性により前記発振信号の温度補償を可能とすることを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
前記ゲート端子には、前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が増加するとともに、低容量側に弧を張り出した態様の曲線となるゲート電圧が印加されたことを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。
【請求項３】
前記ゲート端子には、前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が直線的に増加するゲート電圧が印加されたことを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。
【請求項４】
前記ゲート端子には、前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が増加するとともに、高容量側に弧を張り出した態様の曲線となるゲート電圧が印加されたことを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。
【請求項５】
圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、
前記発振回路を構成し、前記発振信号の周波数を調整する負荷容量と、
前記発振回路に組み込まれたＭＯＳＦＥＴと、を有する圧電発振器の温度補償方法であって、
前記ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と前記ＭＯＳＦＥＴのソース端子とを結ぶ前記ＭＯＳＦＥＴ中の経路を、前記負荷容量に直列に接続することにより前記ＭＯＳＦＥＴを前記発振回路に組み込み、
前記ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に、前記経路を半導通状態にするゲート電圧を印加し、
前記半導通状態時の前記経路のオン抵抗の温度特性により発生する前記発振回路から見た前記負荷容量の増加分の温度特性により前記発振信号の温度補償を行うことを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。
【請求項６】
前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が増加するとともに、低容量側に弧を張り出した態様の曲線となるゲート電圧を前記ゲート電圧に印加することを特徴とする請求項５に記載の圧電発振器の温度補償方法。
【請求項７】
前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が直線的に増加するゲート電圧を前記ゲート端子に印加することを特徴とする請求項５に記載の圧電発振器の温度補償方法。
【請求項８】
前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が増加するとともに、高容量側に弧を張り出した態様の曲線となるゲート電圧を前記ゲート端子に印加することを特徴とする請求項５に記載の圧電発振器の温度補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子を用いた圧電発振器において、発振信号の温度補償を行う圧電発振器及び圧電発振器の温度補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子はＱ値も高く、中でも厚みすべり振動を用いた水晶振動子はＭＨｚ帯の発振周波数で最も活用され、かつ温度変化に対して周波数安定度が高い。しかしながら、この水晶振動子の発振周波数にも温度特性があり、高精度な周波数精度を要求する機器をそのまま搭載することはできない。
【０００３】
厚みすべり振動を用いた水晶振動子の周波数特性は、近似的に１次成分と３次成分とを関数で表わされるが、この周波数の温度変化を補償するために、従来技術においては、水晶振動子の周波数温度特性を打ち消すための回路を備えたものがある。
【０００４】
図５に第１の従来技術に係る温度補償型水晶発振器を示す。第１の従来技術として、特許文献１においては、周波数温度特性の１次係数が負であるＡＴ水晶振動子１０２を用いる水晶発振器において、ＭＯＳ容量素子１０４を前記ＡＴ水晶振動子１０２の負荷容量となるように接続し、前記ＭＯＳ容量素子１０４にサーミスタ１０６を用いた温度依存性のバイアス電圧を加えることによって前記ＡＴ水晶振動子１０２の周波数温度特性を補償する温度補償型水晶発振器１００が開示されている。
【０００５】
図６に第２の従来技術に係る温度補償型水晶発振器を示す。第２の従来技術として、特許文献２には、温度変化に対して３次関数的に変化する温度特性を有する水晶振動子２０２を含む発振回路部２０４と、周波数調整回路２０６と、温度信号発生回路２０８と、温度３次成分補正信号発生回路２１０と、温度１次成分補正信号発生回路２１２と、を有する温度補償型水晶発振器２００であって、温度変化に対して所定の変動特性を有して温度信号を発生する複数の温度検出回路２１４、２１６と、それぞれの前記温度検出回路２１４、２１６で発生した複数の温度信号の差の電位を合成して温度信号を発生する合成回路２１８と、を備え、前記合成した温度信号を用いて前記温度３次成分補正信号発生回路２１０及び前記温度１次成分補正信号発生回路２１２を駆動して、前記発振回路部２０４の周波数調整を行う温度補償型水晶発振器２００が開示されている。
【０００６】
特許文献１の発明は、圧電振動子の温度の情報を一度バイアス電圧に変換するステップが必要であり、バイアス電圧の誤差により温度補償に誤差が生じる虞があるという問題がある。
【０００７】
また特許文献２の発明は、高精度な温度補償が期待できるが実際に圧電振動子の温度を検知する構成が必要となるためコストがかかるといった問題がある。
そこで、本発明は上記問題点に着目し、簡易な構成で良好な温度補償が可能な圧電発振器及び圧電発振器の温度補償方法を提供することを目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１２２９３５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の発明は、圧電振動子の温度の情報を一度バイアス電圧に変換するステップが必要であり、ＭＯＳ容量素子の温度特性と圧電振動子の温度特性とが不一致となる虞がある。
【００１０】
また特許文献２の発明は、高精度な温度補償が期待できるが実際に圧電振動子の温度を検知する構成が必要となるためコストがかかるといった問題がある。
そこで、本発明は上記問題点に着目し、簡易な構成で良好な温度補償が可能な圧電発振器及び圧電発振器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】
【００１１】
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］圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、前記発振回路を構成し、前記発振信号の周波数を調整する負荷容量と、前記発振回路に組み込まれたＭＯＳＦＥＴと、を有し、前記ＭＯＳＦＥＴは、前記ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と前記ＭＯＳＦＥＴのソース端子とを結ぶ前記ＭＯＳＦＥＴ中の経路を前記負荷容量に直列に接続することにより前記発振回路に組み込まれ、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート端子には、前記経路を半導通状態にするゲート電圧が印加され、前記半導通状態時の前記経路のオン抵抗の温度特性により発生する前記発振回路から見た前記負荷容量の増加分の温度特性により前記発振信号の温度補償を可能とすることを特徴とする圧電発振器。
【００１２】
ＭＯＳＦＥＴは、印加されるゲート電圧の値を上昇させると、非導通状態から半導通状態を経て導通状態となる。またゲート電圧の閾値電圧の温度特性により半導通状態時のドレイン端子とソース端子とのオン抵抗は温度特性を有することになる。よって、ゲート電圧を上述の半導通状態となる所定の値に固定しても温度変化に伴いオン抵抗が曲線的に変化するゲート電圧、または直線的に変化するゲート電圧が存在することになる。
【００１３】
よって、上記構成において、ＭＯＳＦＥＴを半導通状態にするゲート電圧を印加してドレイン端子とソース端子とを結ぶ経路のオン抵抗に温度特性を与えることにより、ＭＯＳＦＥＴに直列に接続した負荷容量の発振回路から見た見かけ上の大きさに温度特性を与え、負荷容量の発振回路に対する感度に温度特性を与えることができる。したがって、使用する温度領域において、圧電振動子の発振周波数の温度特性を相殺するように負荷容量の発振回路に対する感度の温度特性を足し合わせることにより、発振信号の温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。また上記構成において、ＭＯＳＦＥＴそのものが温度特性を有するので、温度を測定する構成を用いることなく高精度な温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００１４】
［適用例２］前記ゲート端子には、前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が増加するとともに、低容量側に弧を張り出した態様の曲線となるゲート電圧が印加されたことを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器。
【００１５】
上記構成により、圧電振動子の基準温度より高温側において、圧電振動子の温度特性を発振回路から見た負荷容量の増加分の温度特性により相殺することができる。したがって圧電振動子の基準温度より高温側において良好な温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００１６】
［適用例３］前記ゲート端子には、前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が直線的に増加するゲート電圧が印加されたことを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器。
【００１７】
上記構成により、圧電振動子の基準温度付近の温度において、圧電振動子の温度特性を発振回路から見た負荷容量の増加分の温度特性により相殺することができる。したがって圧電振動子の基準温度付近の温度において良好な温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００１８】
［適用例４］前記ゲート端子には、前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が増加するとともに、高容量側に弧を張り出した態様の曲線となるゲート電圧が印加されたことを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器。
【００１９】
上記構成により、圧電振動子の基準温度より低温側において、圧電振動子の温度特性を発振回路から見た負荷容量の増加分の温度特性により相殺することができる。したがって圧電振動子の基準温度より低温側において良好な温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００２０】
［適用例５］圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、前記発振回路を構成し、前記発振信号の周波数を調整する負荷容量と、前記発振回路に組み込まれたＭＯＳＦＥＴと、を有する圧電発振器の温度補償方法であって、前記ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と前記ＭＯＳＦＥＴのソース端子とを結ぶ前記ＭＯＳＦＥＴ中の経路を、前記負荷容量に直列に接続することにより前記ＭＯＳＦＥＴを前記発振回路に組み込み、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に、前記経路を半導通状態にするゲート電圧を印加し、前記半導通状態時の前記経路のオン抵抗の温度特性により発生する前記発振回路から見た前記負荷容量の増加分の温度特性により前記発振信号の温度補償を行うことを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。
【００２１】
上記方法において、ＭＯＳＦＥＴを半導通状態にするゲート電圧を印加してドレイン端子とソース端子とを結ぶ経路のオン抵抗に温度特性を与えることにより、ＭＯＳＦＥＴに直列に接続した負荷容量の発振回路から見た見かけ上の大きさに温度特性を与え、負荷容量の発振回路に対する感度に温度特性を与えることができる。したがって、使用する温度領域において、圧電振動子の発振周波数の温度特性を相殺するように負荷容量の発振回路に対する感度の温度特性を足し合わせることにより、発振信号の温度補償を行うことが可能となる。また上記方法において、ＭＯＳＦＥＴそのものが温度特性を有するので、温度を測定する構成を用いることなく高精度な温度補償を行うことが可能となる。
【００２２】
［適用例６］前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が増加するとともに、低容量側に弧を張り出した態様の曲線となるゲート電圧を前記ゲート電圧に印加することを特徴とする適用例５に記載の圧電発振器の温度補償方法。
【００２３】
上記方法により、圧電振動子の基準温度より高温側において、圧電振動子の温度特性を発振回路から見た負荷容量の増加分の温度特性により相殺することができる。したがって圧電振動子の基準温度より高温側において良好な温度補償を行うことが可能となる。
【００２４】
［適用例７］前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が直線的に増加するゲート電圧を前記ゲート端子に印加することを特徴とする適用例５に記載の圧電発振器の温度補償方法。
【００２５】
上記方法により、圧電振動子の基準温度付近の温度において、圧電振動子の温度特性を発振回路から見た負荷容量の増加分の温度特性により相殺することができる。したがって圧電振動子の基準温度付近の温度において良好な温度補償を行うことが可能となる。
【００２６】
［適用例８］前記増加分の温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が増加するとともに、高容量側に弧を張り出した態様の曲線となるゲート電圧を前記ゲート端子に印加することを特徴とする適用例５に記載の圧電発振器の温度補償方法。
【００２７】
上記方法により、圧電振動子の基準温度より低温側において、圧電振動子の温度特性を発振回路の負荷容量の増加分の温度特性により相殺することができる。したがって圧電振動子の基準温度より低温側において良好な温度補償を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態の圧電発振器の模式図である。
【図２】ゲート電圧を変化させた場合の発振回路の発振信号の周波数変化を示す図である。
【図３】本実施形態の圧電発振器において発振信号の温度補償を行った場合の温度特性を示す図である。
【図４】本実施形態の圧電発振器の変形例の模式図である。
【図５】第１の従来技術に係る温度補償型水晶発振器の模式図である。
【図６】第２の従来技術に係る温度補償型水晶発振器の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
図１に本実施形態の圧電発振器を示す。本実施形態の圧電発振器１０の温度補償方法は、圧電振動子１２と、前記圧電振動子１２を発振させ発振信号を出力する発振回路１４と、前記発振回路１４を構成し、前記発振信号の周波数を調整する負荷容量２０と、前記発振回路１４に組み込まれたＭＯＳＦＥＴ２２と、を有する圧電発振器１０の温度補償方法であって、前記ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン端子２４と前記ＭＯＳＦＥＴ２２のソース端子２６とを結ぶ前記ＭＯＳＦＥＴ２２中の経路を、前記負荷容量２０に直列に接続することにより前記ＭＯＳＦＥＴを前記発振回路１４に組み込み、前記ＭＯＳＦＥＴ２２のゲート端子２８に、前記経路を半導通状態にするゲート電圧Ｖｂを印加し、前記半導通状態時の前記経路のオン抵抗の温度特性により発生する前記発振回路１４から見た前記負荷容量２０の増加分の温度特性により前記発振信号の温度補償を行うものである。
【００３１】
よって、本実施形態に係る圧電発振器１０は、圧電振動子１２と、前記圧電振動子１２を発振させ発振信号を出力する発振回路１４と、前記発振回路１４を構成し、前記発振信号の周波数を調整する負荷容量２０と、前記発振回路１４に組み込まれたＭＯＳＦＥＴ２２と、を有し、前記ＭＯＳＦＥＴ２２は、前記ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン端子２４と前記ＭＯＳＦＥＴ２２のソース端子２６とを結ぶ前記ＭＯＳＦＥＴ２２中の経路を前記負荷容量２０に直列に接続することにより前記発振回路１４に組み込まれ、前記ＭＯＳＦＥＴ２２のゲート端子２８には、前記経路を半導通状態にするゲート電圧Ｖｂが印加され、前記半導通状態時の前記経路のオン抵抗の温度特性により発生する前記発振回路１４から見た前記負荷容量２０の増加分の温度特性により前記発振信号の温度補償を可能とするものである。
【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であり、水晶であればＡＴカットすることにより形成され、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共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水晶振動子の共振周波数は、常温（２５℃）を基準にして正の３次曲線となる温度特性を有しており、基準温度領域付近においては１次関数的に変化している。
【００３３】
発振回路１４は、圧電振動子１２を発振源とし、例えばＣＭＯＳインバータ回路により形成される反転増幅器１６と帰還抵抗１８とが圧電振動子１２に並列に接続された回路構成であり、圧電振動子１２の発振周波数を調整する負荷容量２０が発振回路１４に組み込まれている。なお、図１において、負荷容量２０は模式的に２つ記載されているが、実際には２以上の負荷容量２０が発振回路に組み込まれているものとする。
【００３４】
ＭＯＳＦＥＴ２２は、シリコン等で形成されたＮ型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であって発振回路１４に組み込まれている。ＭＯＳＦＥＴ２２は、ドレイン端子２４が負荷容量２０側に接続され、ソース端子２６が接地されている。これによりドレイン端子２４とソース端子２６とを結ぶＭＯＳＦＥＴ２２中の経路は負荷容量２０に直列に接続される。またゲート端子２８にはゲート電圧Ｖｂが印加される。ゲート電圧Ｖｂは、例えば発振回路１４内に形成され所定の電圧値に固定された電源１４ａにより供給される。
【００３５】
ゲート端子２８にゲート電圧Ｖｂ（ゲートとソース間の電圧）を印加しない場合は、ドレイン端子２４とソース端子２６を結ぶＭＯＳＦＥＴ２２中の経路のオン抵抗は前記経路が非導通状態となるほどの高抵抗を有している。よって前記経路と直列に接続する負荷容量２０に電流は流れないため、負荷容量２０の発振信号の周波数調整への寄与（感度）が発生しないことになる。一方、ゲート電圧Ｖｂを徐々に増加させると、上述の経路のオン抵抗が所定の値に低下するため非導通状態から半導通状態となる。ここで、上述のオン抵抗の値をＲｓ、負荷容量２０の値をＣｓとすると、圧電振動子（発振回路）から見た負荷容量２０の値の増加分Ｃｐは以下のようになる。
【数１】
2011250006.tif 000003
【００３６】
このためオン抵抗が減少すると、増加分Ｃｐは増加するため、負荷容量２０の発振回路１４に対する感度は上昇することになる。よって発振回路１４全体の等価容量が増加することになるので発振信号の周波数は低くなる。そしてゲート電圧Ｖｂを更に上昇させて上述の経路を導通状態にすると、オン抵抗は低抵抗となり、負荷容量２０の発振回路１４に対する感度は最大となり、発振信号の周波数は最も低くなる。
【００３７】
図２にゲート電圧を変化させた場合の発振回路の発振信号の周波数変化を示す。図２に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン端子２４とソース端子２６との間の経路は、ゲート電圧Ｖｂを上昇させることにより、非導通状態から半導通状態を経て導通状態に至る。また、負荷容量２０はＭＯＳＦＥＴ２２に直列に接続されるため、図２においては、増加分Ｃｐの温度特性が、そのまま図２の周波数の温度特性として現れたものであり、数式１からオン抵抗も図２に示す曲線と同様の傾向の温度特性を有するものと考えることができる。
【００３８】
よって、図２に示すように、数式１からオン抵抗が高抵抗のときは増加量Ｃｐが実質的にゼロになるため、発振回路の周波数が高い値を維持することになり、オン抵抗が有限の値であるときはオン抵抗の値の減少に伴って周波数は減少し、オン抵抗が低抵抗のときは増加量Ｃｐが実質的に最大となり周波数は低い値を維持することになる。
【００３９】
一方、このような非導通状態から導通状態へ遷移する際に必要とするゲート電圧Ｖｂの値（閾値電圧）は温度変化に伴い変化する。そして半導通状態時のドレイン端子２４とソース端子２６との間の経路のオン抵抗は、ゲート電圧Ｖｂの上昇に伴い高抵抗な値を維持する領域と、高抵抗から立下り直線的に減少する領域と、低抵抗な値に飽和する領域と、を有する。このため、ゲート電圧Ｖｂを所定の値に固定しても、温度変化に伴い、増加分Ｃｐが図２に示すように曲線的に変化するゲート電圧Ｖｂ、または直線的に変化するゲート電圧Ｖｂが存在することになる。よってゲート電圧Ｖｂは、ＭＯＳＦＥＴ２２の温度（圧電振動子１２の温度）を変化させることにより、仮想的に変化するものと考えることができる。
【００４０】
よって本実施形態においては、図２に示す曲線の第１の領域３０となるゲート電圧Ｖｂ、第２の領域３２となるゲート電圧Ｖｂ、第３の領域３４となるゲート電圧Ｖｂを設定することができる。
【００４１】
図２に示すように、第１の領域３０は、ゲート電圧Ｖｂを上昇させた場合に発振信号の周波数が減少し始める領域である。すなわち、ゲート電圧Ｖｂは、前記増加分Ｃｐの温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が増加するとともに、低容量側に弧を張り出した態様の曲線となる電圧である。
【００４２】
第２の領域３２は、ゲート電圧Ｖｂを上昇させた場合に発振信号の周波数が直線的に減少する領域である。すなわち、ゲート電圧Ｖｂは、前記増加分Ｃｐの温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が直線的に増加する電圧である。
【００４３】
第３の領域３４は、ゲート電圧Ｖｂを上昇させた場合に発振信号の周波数が飽和しつつ減少する領域である。すなわち、ゲート電圧Ｖｂは、前記増加分Ｃｐの温度特性が、前記オン抵抗の温度特性を介して、温度上昇にともなって容量が増加するとともに、高容量側に弧を張り出した態様の曲線となる電圧である。なお、ゲート電圧Ｖｂはいずれの場合であってもＭＯＳＦＥＴ２２を半導通状態にする電圧である。そして第１の状態３０、第２の状態３２、第３の状態３４の順にゲート電圧Ｖｂは高くなる。
【００４４】
第１に、圧電振動子１２及びＭＯＳＦＥＴ２２の温度が基準温度（２５℃）のときに、この第１の領域３０に対応したオン抵抗となるゲート電圧Ｖｂを所定の固定値として印加する場合を考える。この場合、図２に示すように、第１の領域３０は周波数が下がり始める領域であるから、増加量Ｃｐは高次のべき級数の近似曲線のように上昇する。このとき、オン抵抗も温度上昇とともに、高次のべき級数の近似曲線のように減少していると考えられる。これにより負荷容量２０の発振回路１４に対する感度は温度上昇とともに上述の近似曲線のように増加する温度特性を有し、温度上昇とともに発振信号の周波数を低下させる方向に作用する。
【００４５】
一方、圧電振動子１２の発振周波数は基準温度から高温側に離れるに従って３次関数的に増加する温度特性を有する。したがって圧電振動子１２の温度特性と負荷容量２０に与えられた温度特性とが、互いに相殺する方向に作用することになり、発振信号の温度補償を行うことが可能となる。このように、圧電振動子１２の基準温度より高温側において、圧電振動子１２の温度特性を負荷容量２０の感度の温度特性により相殺することができる。したがって圧電振動子１２の基準温度より高温側において良好な温度補償を行うことが可能な圧電発振器１０となる。
【００４６】
第２に、圧電振動子１２及びＭＯＳＦＥＴ２２の温度が基準温度（２５℃）のときに、この第２の領域３２に対応したオン抵抗となるゲート電圧Ｖｂを所定の固定値として印加する場合を考える。この場合、図２に示すように第２の領域は周波数が直線的に変化する領域であるから、増加量Ｃｐは温度上昇ととともに直線的に減少する。このとき、オン抵抗は温度上昇ととともに直線的に減少する、或いは低抵抗側に飽和し始める値を有していると考えられる。これにより負荷容量２０の発振回路１４に対する感度は、温度上昇とともに直線的に増加する温度特性を有し、温度上昇とともに発振信号の周波数を低下させる方向に作用する。
【００４７】
一方、圧電振動子１２の母材となる水晶等のカット角により、圧電振動子１２の発振周波数が、基準温度領域において温度上昇に伴い１次関数的に増加する温度特性を有するものがある。したがってこのような圧電振動子１２を用いた場合に、圧電振動子１２の温度特性と負荷容量２０に与えられた温度特性とが、互いに相殺する方向に作用することになり、発振信号の温度補償を行うことが可能となる。このように、圧電振動子１２の基準温度付近の温度において、圧電振動子１２の温度特性を負荷容量２０の感度の温度特性により相殺することができる。したがって圧電振動子１２の基準温度付近の温度において良好な温度補償を行うことが可能な圧電発振器１０となる。
【００４８】
第３に、圧電振動子１２及びＭＯＳＦＥＴの温度が基準温度（２５℃）のときに、この第３の領域３４に対応したオン抵抗となるゲート電圧Ｖｂを所定の固定値として印加する場合を考える。図２に示すように、第３の領域３４は周波数が低い周波数で飽和する領域であるから、増加量Ｃｐは増加しつつも高次のべき級数の近似曲線のように飽和する。このとき、オン抵抗も温度上昇とともに減少しつつ、高次のべき級数の近似曲線のように飽和していると考えられる。これにより負荷容量２０の発振回路１４に対する感度は温度の下降とともに上述の近似曲線のように低下する温度特性を有し、温度上昇とともに発振信号の周波数を発散しつつ増加させる方向に作用する。
【００４９】
一方、圧電振動子１２の発振周波数は基準温度から低温側に離れるに従って３次関数的に低下する温度特性を有する。したがって圧電振動子１２の温度特性と負荷容量２０に与えられた温度特性とが、互いに相殺する方向に作用することになり、発振信号の温度補償を行うことが可能となる。このように、圧電振動子１２の基準温度より低温側において、圧電振動子１２の温度特性を負荷容量２０の感度の温度特性により相殺することができる。したがって圧電振動子１２の基準温度より低温側において良好な温度補償を行うことが可能な圧電発振器１０となる。
【００５０】
図３に、本実施形態の圧電発振器において発振信号の温度補償を行った場合の温度特性を示す。本願発明者は、本実施形態の圧電発振器１０に組み込まれたＭＯＳＦＥＴ２２のゲート電圧Ｖｂについて、図２に示す第１の領域３０となるように印加した場合の発振信号の周波数の温度特性を調査した。圧電発振器１０を構成する圧電振動子１２は、図３に示すように基準温度を中心として正の３次関数的な曲線を描く温度特性を有している（図３の温度補償前の曲線）。
【００５１】
一方、上述のようにＭＯＳＦＥＴ２２（２ＳＫ３０１８）のゲート電圧Ｖｂ（約１．３Ｖ）を印加した場合（図３の温度補償後の曲線）、基準温度より低温側では、ドレイン端子２４とソース端子２６との間の経路のオン抵抗の変動が殆どないため、温度補償が殆ど行われない。しかし、基準温度より高温側では上述のオン抵抗が高次のべき級数の近似曲線のように減少するので、負荷容量２０の感度は温度上昇とともに上述の近似曲線のように増加し、発振信号の周波数を温度上昇とともに上述の近似曲線のように減少させる温度特性を有することになる。よって図３に示すように基準温度より高温側では圧電振動子１２の温度特性と、負荷容量２０の感度の温度特性とが互いに相殺され、結果的に発振信号は良好な温度補償が行われることがわかる。これにより、ゲート電圧Ｖｂを上述の第２の領域３２に合わせることによる基準温度領域での温度補償、ゲート電圧Ｖｂを上述の第３の領域に合わせることによる基準温度より低温側での温度補償、もそれぞれ可能であるといえる。
【００５２】
以上述べたように、本実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ２２を半導通状態にするゲート電圧Ｖｂを印加している。そして前記半導通状態時のドレイン端子２４とソース端子２６とを結ぶ経路のオン抵抗の温度特性により発生する前記発振回路から見た前記負荷容量の増加分の温度特性を用いて、負荷容量２０の発振回路１４に対する感度に温度特性を与えることができる。したがって、使用する温度領域に対応するゲート電圧Ｖｂを印加し、圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を相殺するように負荷容量に対して発振回路１４に対する感度の温度特性を与えることにより、発振信号の温度補償を行うことが可能な圧電発振器１０となる。また本実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ２２そのものが温度特性を有することになるので、温度を測定する構成を用いることなく高精度な温度補償を行うことが可能な圧電発振器１０となる。
【００５３】
なお、本実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ２２を負荷容量に直列に接続する構成として述べてきたが、実際には負荷容量２０は複数あるので、各負荷容量にそれぞれ直列にＭＯＳＦＥＴ２２を接続してもよいし、一部の負荷容量にＭＯＳＦＥＴ２２を直列に接続してもよい。また図４（本実施形態の変形例）に示すように、発振回路１４に組み込まれている負荷容量２０に並列に新たな負荷容量３６を接続し、この負荷容量３６にＭＯＳＦＥＴ２２を直列に接続する構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０………圧電発振器、１２………圧電振動子、１４………発振回路、１６………反転増幅器、１８………帰還抵抗、２０………負荷容量、２２………ＭＯＳＦＥＴ、２４………ドレイン端子、２６………ソース端子、２８………ゲート端子、３０………第１の領域、３２………第２の領域、３４………第３の領域、３６………負荷容量、１００………温度補償型水晶発振器、１０２………ＡＴ水晶振動子、１０４………ＭＯＳ容量素子、１０６………サーミスタ、２００………温度補償型水晶発振器、２０２………水晶振動子、２０４………発振回路部、２０６………周波数調整回路、２０８………温度信号発生回路、２１０………温度３次成分補正信号発生回路、２１２………温度１次成分補正信号発生回路、２１４………温度検出回路、２１６………温度検出回路、２１８………合成回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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