(57)【要約】      （修正有）【課題】オペアンプの出力を分岐し、一方を通常の発熱制御を行い、他方を温度変化に対応して発熱感度を変化させることで、安定した温度制御を実現しつつ、立ち上がりを早く、安定時にハンチングがしにくい恒温槽付発振器の温度制御回路及び恒温槽付発振器を提供する。【解決手段】オペアンプＯｐ１からの出力を分岐して、一方が第１の発熱制御部で第１のトランジスタＱ１とそれに接続するヒータ抵抗Ｒ１，Ｒ２が温度変化に対して発熱感度が変化することなく発熱量を制御し、他方が第２の発熱制御部で第２のサーミスタＴＨ２と、第２のトランジスタＱ２とそれに接続するヒータ抵抗Ｒ３，Ｒ４が温度変化に対応して発熱感度を変化させて発熱量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
恒温槽付発振器の恒温槽内の温度を制御する温度制御回路であって、
前記恒温槽内の温度を検出して、検出した温度に対応した電圧を出力する第１の感応素子と、
前記第１の感応素子からの電圧を入力し、増幅して出力する増幅器と、
第１の発熱体と、第２の発熱体と、
前記増幅器からの出力を分岐して入力し、接続する前記第１の発熱体を発熱制御する第１のトランジスタと、
前記増幅器からの出力を分岐して入力し、接続する前記第２の発熱体を発熱制御する第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタの入力段に設けられた第２の感応素子とを有することを特徴とする温度制御回路。
【請求項２】
第１の発熱体は、並列接続のヒータ抵抗で構成され、
第２の発熱体は、並列接続のヒータ抵抗で構成されていることを特徴とする請求項１記載の温度制御回路。
【請求項３】
第１の感応素子に第１のサーミスタを用い、第２の感応素子に第２のサーミスタを用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の温度制御回路。
【請求項４】
第３の発熱体と、
増幅器からの出力を分岐して入力し、接続する前記第３の発熱体を発熱制御する第３のトランジスタと、
前記第３のトランジスタの入力段に設けられた第３の感応素子とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の温度制御回路。
【請求項５】
恒温槽内に設けられ、発振動作を行う振動子と、
前記恒温槽内の温度制御を行う請求項１乃至４のいずれか記載の温度制御回路とを備えることを特徴とする恒温槽付発振器。
【請求項６】
基板上において、振動子の周囲に第２の発熱体と第２のトランジスタが配置され、
第１の感応素子は、前記第２の発熱体より前記振動子の近くに配置され、
第２の感応素子は、前記第２のトランジスタの近辺に配置され、
第１の発熱体及び第１のトランジスタは、前記第２の発熱体及び第２のトランジスタの外側に配置されていることを特徴とする請求項５記載の恒温槽付発振器。
【請求項７】
振動子、第１の感応素子、第２の発熱体、第２のトランジスタ及び第２の感応素子と、第１の発熱体及び第１のトランジスタとの間であって、基板上にスリットを形成したことを特徴とする請求項６記載の恒温槽付発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、恒温槽付発振器の温度制御回路に係り、特に、安定した温度制御を実現しつつ、立ち上がりが早く、安定時にはハンチングがしにくい恒温槽付発振器の温度制御回路及び恒温槽付発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来の恒温槽付発振器は、恒温槽内に設置された発振回路を一定の温度に維持するため、恒温槽内の温度を制御する温度制御回路が設けられている。
従来の恒温槽付発振器の温度制御回路は、恒温槽内の温度を検出して電流に変換するサーミスタの一端をオペアンプに入力段に入力し、オペアンプの出力がトランジスタのベースに入力されると共に帰還抵抗を介してオペアンプの入力段にフィードバックしている。
【０００３】
そして、トランジスタのコレクタには、ヒータ抵抗の発熱体が接続され、トランジスタのベースへの入力電圧を制御することにより、ヒータ抵抗の発熱を制御するようになっている。
【０００４】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２００１−２５１１４１号公報「恒温槽を用いた発振器」（日本電波工業株式会社）［特許文献１］がある。
特許文献１には、オペアンプの出力段から入力段へのフィードバックに帰還抵抗に加えてサーミスタを接続した構成が示されている。当該サーミスタは、温度上昇と共に抵抗値が小さくなるもので、電源投入時にはオペアンプの増幅率を大きくし、時間の経過と共に増幅率を小さくものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２５１１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の恒温槽付発振器の温度制御回路では、オペアンプの利得が小さい場合に、発振器の立ち上がり時間が長くなってしまうという問題点があり、また、オペアンプの利得が大きい場合に、設定温度に制御する際に、構内温度が上昇・下降を繰り返すハンチングが起こるという問題点があった。
【０００７】
更に、オペアンプの利得が大きい場合には、制御が過敏になって、構内温度が上下し、発振周波数が変化してしまうこと（オーバシュート）が起こるという問題点があった。
【０００８】
尚、特許文献１には、立ち上がりを良好にして発振周波数を安定化する構成が記載されているが、発熱体を温度変化に対応するものと、温度変化に対応しないものとに分けて、両者の協働によって、安定した温度制御を実現しつつ、更に温度が低いときは発熱感度が高く、温度が高くなると発熱感度を低くなるようにして、立ち上がりを早く、安定時にハンチングがしにくい構成については記載がない。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、オペアンプの出力を分岐し、一方を通常の発熱制御を行い、他方を温度変化に対応して発熱感度を変化させることで、安定した温度制御を実現しつつ、立ち上がりを早く、安定時にハンチングがしにくい恒温槽付発振器の温度制御回路及び恒温槽付発振器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】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、恒温槽付発振器の恒温槽内の温度を制御する温度制御回路であって、恒温槽内の温度を検出して、検出した温度に対応した電圧を出力する第１の感応素子と、第１の感応素子からの電圧を入力し、増幅して出力する増幅器と、第１の発熱体と、第２の発熱体と、増幅器からの出力を分岐して入力し、接続する第１の発熱体を発熱制御する第１のトランジスタと、増幅器からの出力を分岐して入力し、接続する第２の発熱体を発熱制御する第２のトランジスタと、第２のトランジスタの入力段に設けられた第２の感応素子とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明は、上記温度制御回路において、第１の発熱体が、並列接続のヒータ抵抗で構成され、第２の発熱体が、並列接続のヒータ抵抗で構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、上記温度制御回路において、第３の発熱体と、増幅器からの出力を分岐して入力し、接続する第３の発熱体を発熱制御する第３のトランジスタと、第３のトランジスタの入力段に設けられた第３の感応素子とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記温度制御回路において、第１の感応素子に第１のサーミスタを用い、第２の感応素子に第２のサーミスタを用いたことを特徴とする。
【００１４】
本発明は、恒温槽付発振器において、恒温槽内に設けられ、発振動作を行う振動子と、恒温槽内の温度制御を行う上記の温度制御回路とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上記恒温槽付発振器において、基板上において、振動子の周囲に第２の発熱体と第２のトランジスタが配置され、第１の感応素子が、第２の発熱体より振動子の近くに配置され、第２の感応素子が、第２のトランジスタの近辺に配置され、第１の発熱体及び第１のトランジスタが、第２の発熱体及び第２のトランジスタの外側に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、上記恒温槽付発振器において、振動子、第１の感応素子、第２の発熱体、第２のトランジスタ及び第２の感応素子と、第１の発熱体及び第１のトランジスタとの間であって、基板上にスリットを形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、恒温槽内の温度を検出して、検出した温度に対応した電圧を出力する第１の感応素子と、第１の感応素子からの電圧を入力し、増幅して出力する増幅器と、第１の発熱体と、第２の発熱体と、増幅器からの出力を分岐して入力し、接続する第１の発熱体を発熱制御する第１のトランジスタと、増幅器からの出力を分岐して入力し、接続する第２の発熱体を発熱制御する第２のトランジスタと、第２のトランジスタの入力段に設けられた第２の感応素子とを有する恒温槽付発振器の温度制御回路としているので、安定した温度制御を実現しつつ、立ち上がりを早く、安定時にハンチングがしにくくできる効果がある。
【００１８】
本発明によれば、恒温槽内に設けられ、発振動作を行う振動子と、恒温槽内の温度制御を行う上記の温度制御回路とを備える恒温槽付発振器としているので、安定した温度制御を実現しつつ、立ち上がりを早く、安定時にハンチングがしにくくできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る恒温槽付発振器の温度制御回路の回路図である。
【図２】本発振器の基板上の配置例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る恒温槽付発振器の温度制御回路は、恒温槽内の温度を検出するサーミスタの一端が入力段に接続するオペアンプの出力を分岐させ、オペアンプの出力の一方を第１のトランジスタのベースに接続し、その第１のトランジスタのコレクタにはヒータ抵抗が接続し、オペアンプの出力の他方を、感応素子を介して第２のトランジスタのベースに接続し、その第２のトランジスタのコレクタにはヒータ抵抗が接続するようにしているものであり、第１のトランジスタとそれに接続するヒータ抵抗は、温度変化に対して発熱感度が変化することなく発熱量を制御し、更に、感応素子と、第２のトランジスタとそれに接続するヒータ抵抗は、温度変化に対応して発熱感度を変化させて発熱量を制御し、これにより、一定の温度制御を行いつつ、更に、立ち上がりを早く、安定時にハンチングがしにくくできるものである。
【００２１】
また、本発明の実施の形態に係る恒温槽付発振器は、上記温度制御回路を備えるものであり、恒温槽内の温度状態について、安定した温度制御を実現しつつ、立ち上がりを早く、安定時にハンチングがしにくくできるものである。
【００２２】
［本温度制御回路：図１］
本発明の実施の形態に係る恒温槽付発振器の温度制御回路（本温度制御回路）について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る恒温槽付発振器の温度制御回路の回路図である。
本温度制御回路は、図１に示すように、第１の感応素子である第１のサーミスタＴＨ１の一端が電源電圧Ｖccに接続され、他端が抵抗Ｒａの一端に接続し、抵抗Ｒａの他端が接地されている。また、抵抗Ｒｂの一端が電源電圧Ｖccに接続され、他端が抵抗Ｒｃの一端に接続し、抵抗Ｒｃの他端が接地されている。
【００２３】
第１のサーミスタＴＨ１と抵抗Ｒａとを接続する線から抵抗Ｒｄを介してオペアンプ（増幅器）Ｏｐ１のマイナス（−）入力端子に接続し、抵抗Ｒｂと抵抗Ｒｃとを接続する線からオペアンプＯｐ１のプラス（＋）入力端子に接続している。
オペアンプＯｐ１の出力は分岐して帰還抵抗Ｒｅを介してマイナス（−）入力端子に接続（帰還）している。
【００２４】
更に、オペアンプＯｐ１の出力は、分岐され、一方が抵抗Ｒｆを介して第１のトランジスタＱ１のベースに接続し、第１のトランジスタＱ１のコレクタにはヒータ抵抗Ｒ１，Ｒ２の並列回路の一端が接続し、その並列回路の他端には電源電圧Ｖccが接続しており、第１のトランジスタＱ１のエミッタは接地している。オペアンプＯｐ１の分岐された出力の一方側は、温度変化に対して発熱感度が変化することなく発熱制御（温度制御）を行う発熱制御部（第１の発熱制御部）である。また、ヒータ抵抗Ｒ１，Ｒ２が、請求項の第１の発熱体である。
【００２５】
オペアンプＯｐ１の分岐された出力の他方は、抵抗Ｒｇと第２の感応素子である第２のサーミスタＴＨ２が直列に接続され、第２のトランジスタＱ２のベースに接続している。第２のトランジスタＱ２のコレクタにはヒータ抵抗Ｒ３，Ｒ４の並列回路の一端が接続し、その並列回路の他端には電源電圧Ｖccが接続しており、第２のトランジスタＱ２のエミッタは接地している。オペアンプＯｐ１の分岐された出力の他方側は、温度変化に対して発熱感度を変化させて発熱制御（温度制御）を行う発熱制御部（第２の発熱制御部）である。また、ヒータ抵抗Ｒ３，Ｒ４が、請求項の第２の発熱体である。
【００２６】
つまり、オペアンプＯｐ１の分岐された出力の一方側は、通常の温度制御を行う発熱制御部（第１の発熱制御部）である。
また、オペアンプＯｐ１の分岐された出力の他方側は、第２のサーミスタＴＨ２の温度変化に対応して温度制御を行う発熱制御部（第２の発熱制御部）である。
尚、発熱体としてヒータ抵抗を並列接続としたが、発熱体を単一のヒータ抵抗で構成してもよい。
【００２７】
［本温度制御回路の動作］
次に、本温度制御回路の動作について説明する。
第１のサーミスタＴＨ１が水晶振動子の近辺に配置されて、恒温槽内の温度を検出し、その温度に対応した電流を流すことで、オペアンプＯｐ１のマイナス（−）入力端子には、恒温槽内の温度に対応した電圧が供給される。これにより、恒温槽内の温度変化に対応付けてオペアンプＯｐ１の増幅率（ゲイン）が調整される。
【００２８】
オペアンプＯｐ１のプラス入力端子には、抵抗Ｒｂと抵抗Ｒｃとの間の点の電圧が基準電圧として供給され、抵抗Ｒｄからの電圧が恒温槽内の温度によって変化してオペアンプＯｐ１のマイナス入力端子に入力され、両入力端子の電位差によってオペアンプＯｐ１のゲインが決定される。
つまり、恒温槽内の温度が低い場合には、オペアンプＯｐ１のゲインは大きくなり、恒温槽内の温度が高い場合には、オペアンプＯｐ１のゲインは小さくなる。
【００２９】
そして、オペアンプＯｐ１の出力が分岐された一方側（第１の発熱制御部）では、抵抗Ｒｆ、第１のトランジスタＱ１、ヒータ抵抗Ｒ１，Ｒ２の動作によってオペアンプＯｐ１の出力に応じて第１のトランジスタＱ１、ヒータ抵抗Ｒ１，Ｒ２の発熱温度を調整する温度制御が為される。尚、発熱は、ヒータ抵抗Ｒ１，Ｒ２と第１のトランジスタＱ１で為される。
【００３０】
オペアンプＯｐ１の出力が分岐された他方側（第２の発熱制御部）では、抵抗Ｒｇ、第２のサーミスタＴＨ２、第２のトランジスタＱ２、ヒータ抵抗Ｒ３，Ｒ４の動作によってオペアンプＯｐ１の出力と第２のサーミスタＴＨ２で検出された温度に応じて、第２のトランジスタＱ２、ヒータ抵抗Ｒ３，Ｒ４の発熱温度を調整する温度制御が為される。尚、発熱は、ヒータ抵抗Ｒ３，Ｒ４と第２のトランジスタＱ２で為される。
【００３１】
特に、第２のサーミスタＴＨ２は、温度が低い場合には、非常に抵抗値が小さく、第２のトランジスタＱ２に流れる電流は多くなり、ヒータ抵抗Ｒ３，Ｒ４と第２のトランジスタＱ２の発熱量が多くなる。
また、第２のサーミスタＴＨ２は、温度が高い場合には、抵抗値が大きく、第２のトランジスタＱ２に流れる電流が少なくなり、ヒータ抵抗Ｒ３，Ｒ４と第２のトランジスタＱ２の発熱量が少なくなる。
【００３２】
オペアンプＯｐ１からの出力に応じて第１の発熱制御部では通常の発熱動作が為され、第２の発熱制御部では第２のサーミスタＴＨ２の温度変化に応じて発熱動作が為され、第１の発熱制御部と第２の発熱制御部との協働によって、第１の発熱制御部で安定した温度制御を実現しつつ、第２の発熱制御部で立ち上がりを早く、安定時にハンチングがしにくくできる。
【００３３】
［本温度制御回路の応用例］
本温度制御回路では、オペアンプＯｐ１の出力を２つに分岐したが、３以上に分岐し、第２の発熱制御部と同様の構成を第３の発熱制御部として接続するようにしてもよい。その場合、第３の発熱制御部は、第２のサーミスタＴＨ２の代わりに異なる種類のサーミスタを第３のサーミスタ（第３の感応素子）として用いるようにしてもよい。つまり、第２のサーミスタと第３のサーミスタの特性を異なるものとすることで、発振器の立ち上がりと安定時の温度制御の特性を複雑に調整できる。尚、第３の発熱制御部には、並列接続のヒータ抵抗が第３の発熱体として設けられている。
【００３４】
［発振器の配置例：図２］
次に、本発明の実施の形態に係る発振器（本発振器）の各部の配置について図２を参照しながら説明する。図２は、本発振器の基板上の配置例を示す概略図である。
本発振器は、図２に示すように、左側中央に水晶振動子Ｘ１が配置され、その上側にヒータ抵抗Ｒ３、その下側にヒータ抵抗Ｒ４、その右側に第２のトランジスタＱ２が配置されている。
尚、水晶振動子Ｘ１とヒータ抵抗Ｒ４との間に、第１のサーミスタＴＨ１が設けられている。但し、第１のサーミスタＴＨ１は、水晶振動子Ｘ１の周囲であればよい。
【００３５】
更にヒータ抵抗Ｒ３の上側には水平方向に細長いスリット（第１のスリット）が形成され、ヒータ抵抗Ｒ４の下側にも水平方向に細長いスリット（第２のスリット）が形成され、第２のトランジスタＱ２の右側にも垂直方向に細長いスリット（第３のスリット）が形成されている。
【００３６】
そして、第２のトランジスタＱ２の上側に第２のサーミスタＴＨ２を配置している。第２のサーミスタＴＨ２は、第２のトランジスタＱ２に接続するものであるから、第１〜３のスリットで形成される略コの字の内側で、第２のトランジスタＱ２の近辺に設けるようにした方がよい。
つまり、第２の温度制御部の各部は、第１〜３のスリットで形成される略コの字の内側に配置され、第２のサーミスタＴＨ２による温度変化に応じた温度制御を行うようになっている。
【００３７】
更に、第１のスリットの外側（上側）に、ヒータ抵抗Ｒ１を、第２のスリットの外側（下側）に、ヒータ抵抗Ｒ２を、第３のスリットの外側（右側）に第１のトランジスタＱ１を配置する。
第１〜３のスリットで形成される略コの字の外側に、ヒータ抵抗Ｒ１，Ｒ２と第１のトランジスタＱ１を配置したのは、それらが第２のサーミスタＴＨ２の動作に関係なく通常の温度制御を行う第１の温度制御部を構成するためである。
【００３８】
［実施の形態の効果］
本温度制御回路によれば、水晶振動子の周囲の温度変化に応じて温度制御を行い、オペアンプＯｐ１からの出力を分岐して、一方が第１の発熱制御部で第１のトランジスタＱ１とそれに接続するヒータ抵抗Ｒ１，Ｒ２が温度変化に対して発熱感度が変化することなく発熱量を制御し、他方が第２の発熱制御部で第２のサーミスタＴＨ２と、第２のトランジスタＱ２とそれに接続するヒータ抵抗Ｒ３，Ｒ４が温度変化に対応して発熱感度を変化させて発熱量を制御するようにしているので、第１の発熱制御部で安定した温度制御を実現しつつ、第２の発熱制御部で立ち上がりを早く、安定時にハンチングがしにくくできる効果がある。
【００３９】
本発振器によれば、本温度制御回路を備えて恒温槽付発振器としているので、恒温槽内の温度状態について、安定した温度制御を実現しつつ、立ち上がりを早く、安定時にハンチングがしにくくできる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、オペアンプの出力を分岐し、一方を通常の発熱制御を行い、他方を温度変化に対応して発熱感度を変化させることで、安定した温度制御を実現しつつ、立ち上がりを早く、安定時にハンチングがしにくい恒温槽付発振器の温度制御回路及び恒温槽付発振器に好適である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｏｐ１...オペアンプ、  Ｑ１...第１のトランジスタ、  Ｑ２...第２のトランジスタ、  Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４...ヒータ抵抗、  Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄ，Ｒｅ，Ｒｆ，Ｒｇ...抵抗、  ＴＨ１...第１のサーミスタ、  ＴＨ２...第２のサーミスタ、  Ｖcc...電源電圧、  Ｘ１...水晶振動子
【図１】
2015173315.tif 000003
【図２】
2015173315.tif 000004