(57)【要約】【課題】周波数温度特性の精度を十分高めることができる温度補償型圧電発振器を提供する。【解決手段】ＳＡＷ共振子２、発振回路３、及び周波数温度補償回路４により構成され、周波数温度補償回路４は、補償電圧発生回路５と、第１及び第２のＭＯＳ容量素子Ｍ１、ｍ２と、コンデンサＣ１と、を備え、第１のＭＯＳ容量素子Ｍ１のアノード端子とコンデンサＣ１の一方の端子とを接続し、第２のＭＯＳ容量素子Ｍ２のゲート端子と第１のＭＯＳ容量素子Ｍ１のゲート端子、及び第２のＭＯＳ容量素子Ｍ２のアノード端子とコンデンサＣ１の他方の端子とを接続し、第１のＭＯＳ容量素子Ｍ１のゲート端子と第２のＭＯＳ容量素子Ｍ２のゲート端子との接続点に補償電圧発生回路５から基準電圧Ｖｒｅｆを出力すると共に、第１のＭＯＳ容量素子Ｍ１のアノード端子に低温補償用電圧を出力し、第２のＭＯＳ容量素子Ｍ２のアノード端子に高温補償用電圧を出力するようにした。【選択図】図１
2008227893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次の周波数温度特性を有する圧電振動子、発振回路、及び周波数温度補償回路により構成される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、補償電圧発生回路と、第１及び第２のＭＯＳ容量素子と、固定容量素子と、を備え、
前記第１のＭＯＳ容量素子のアノード端子と前記固定容量素子の一方の端子を接続し、
前記第２のＭＯＳ容量素子のゲート端子と前記第１のＭＯＳ容量素子のゲート端子を接続し、
第２のＭＯＳ容量素子のアノード端子と前記固定容量素子の他方の端子を接続し、
前記補償電圧発生回路は、前記第１のＭＯＳ容量素子のゲート端子と前記第２のＭＯＳ容量素子のゲート端子との接続点に所定の基準電圧を出力し、前記第１のＭＯＳ容量素子のアノード端子に低温補償用電圧を出力し、前記第２のＭＯＳ容量素子のアノード端子に高温補償用電圧を出力することを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【請求項２】
前記補償電圧発生回路は、
温度を検出する温度検出回路と、
前記温度検出回路により周囲温度が所定温度より低いと検出されたときに、低温側から前記所定温度にかけて直線的に変化する低温補償用電圧を発生させる低温補償用電圧発生回路と、
前記温度検出回路により周囲温度が所定温度より高いと検出されたときに、前記所定温度から高温側にかけて直線的に変化する高温補償用電圧を発生させる高温補償用電圧発生回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の温度補償型圧電発振器。
【請求項３】
前記補償電圧発生回路は、
温度を検出する温度検出回路と、
前記温度検出回路により周囲温度が所定温度より低いと検出されたときに、低温側から前記所定温度にかけて直線的に変化する低温補償用電流を発生させる低温側電流源回路と、
前記温度検出回路により周囲温度が所定温度より高いと検出されたときに、前記所定温度から高温側にかけて直線的に変化する高温補償用電流を発生させる高温側電流源回路と、
前記低温補償用電流に基づいて前記圧電振動子の周波数温度特性に対応した低温補償用電圧を発生させる低温補償用電圧発生回路と、
前記高温補償用電流に基づいて前記圧電振動子の周波数温度特性に対応した高温補償用電圧を発生させる高温補償用電圧発生回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１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】
本発明は温度補償型圧電発振器に関わり、特に音叉型圧電振動子やＳＡＷ共振子などの２次の周波数温度特性を補償するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電発振器は周波数安定度、小型軽量、低価格等により通信機器や電子機器の多くの分野で用いられおり、中でも圧電振動子の周波数温度特性を補償した所謂温度補償型圧電発振器は、周波数の安定度を必要とする携帯電話等には不可欠のものとなっている。
また、最近、普及がめざましいリモートキーレス・エントリーシステムは、車や住居の鍵の開閉を容易にすると共に、送信信号を暗号化することでセキュリティ性も合わせ持つため、広く用いられている。このようなリモートキーレス・エントリーシステムにも送信信号の精度を向上させるため、温度補償されたＳＡＷ発振器が用いられているものがある。例えば、特許文献１には、温度補償回路の温度特性がＶ字形特性とすることで、二次の周波数温度特性を有するＳＡＷ共振子の周波数安定度を高めるようにした温度補償型ＳＡＷ発振器が開示されている。
【０００３】
また、温度補償型水晶発振器（以下、ＴＣＸＯと称す）においては、ＭＯＳ容量素子の本来有する曲線的な容量変化を利用した間接型のＴＣＸＯが開示されている。
例えば、特許文献２には、第１のＭＯＳ容量素子のアノード端子に固定容量素子の一方端子を接続した直列回路と第２のＭＯＳ容量素子とを第２のＭＯＳ容量素子のアノード端子が第１のＭＯＳ容量素子のゲート端子と接続するように並列接続した並列回路により周波数温度補償回路を構成し、第１のＭＯＳ容量素子のゲート端子と第２のＭＯＳ容量素子のアノード端子との接続点に基準電圧信号を供給し、第１のＭＯＳ容量素子のアノード端子に第１の制御電圧信号を供給し、第２のＭＯＳ容量素子のゲート端子に第２の制御電圧信号を供給することで、三次関数曲線を有するＡＴカット振動子の周波数安定度を高めるようにした温度補償発振器が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１７５６３３公報
【特許文献２】特開２００４−３４３７３３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている温度補償型ＳＡＷ発振器は、二次関数曲線を有するＳＡＷ共振子をＶ字形特性の温度補償回路によって温度補償を行っているため、補償後の温度特性の精度を十分に高めることができないという問題点があった。
また、特許文献２に開示されている温度補償発振器は、三次関数曲線を有するＡＴカット振動子の温度補償を行うための回路であるため、二次関数曲線を有するＳＡＷ共振子などの２次の周波数温度特性を有する圧電振動子を使用した圧電発振器に適用することができないものであった。
本発明はこのような点を鑑みてなされたものであり、周波数温度特性の精度を十分高めることができる温度補償型圧電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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、２次の周波数温度特性を有する圧電振動子、発振回路、及び周波数温度補償回路により構成される温度補償型圧電発振器であって、周波数温度補償回路は、補償電圧発生回路と、第１及び第２のＭＯＳ容量素子と、固定容量素子と、を備え、第１のＭＯＳ容量素子のアノード端子と固定容量素子の一方の端子を接続し、第２のＭＯＳ容量素子のゲート端子と第１のＭＯＳ容量素子のゲート端子を接続し、第２のＭＯＳ容量素子のアノード端子と固定容量素子の他方の端子を接続し、補償電圧発生回路は、第１のＭＯＳ容量素子のゲート端子と第２のＭＯＳ容量素子のゲート端子との接続点に所定の基準電圧を出力し、第１のＭＯＳ容量素子のアノード端子に低温補償用電圧を出力し、第２のＭＯＳ容量素子のアノード端子に高温補償用電圧を出力するようにした。
このような本発明によれば、周波数温度補償回路により二次関数曲線を有する圧電振動子の周波数温度特性を補償することで、周波数安定度に優れた圧電発振器を実現することができる。また圧電振動子以外の回路は、ＩＣ化を図ることができるので、発振器をより小型化することが可能になる。
【０００６】
また本発明の温度補償型圧電発振器は、補償電圧発生回路が温度を検出する温度検出回路と、温度検出回路により周囲温度が所定温度より低いと検出されたときに、低温側から所定温度にかけて直線的に変化する低温補償用電圧を発生させる低温補償用電圧発生回路と、温度検出回路により周囲温度が所定温度より高いと検出されたときに、所定温度から高温側にかけて直線的に変化する高温補償用電圧を発生させる高温補償用電圧発生回路と、を備えるようにした。
このような本発明によれば、補償電圧発生回路において低温側から所定温度にかけて直線的に変化する低温補償用電圧、及び所定温度から高温側にかけて直線的に変化する高温補償用電圧を発生させるようにしているので、簡単な回路構成で周波数安定度に優れた圧電発振器を実現することができる。また圧電振動子以外の回路は、ＩＣ化を図ることができるので、発振器をより小型化することが可能になる。
【０００７】
また本発明の温度補償型圧電発振器は、補償電圧発生回路は、温度を検出する温度検出回路と、温度検出回路により周囲温度が所定温度より低いと検出されたときに、低温側から所定温度にかけて直線的に変化する低温補償用電流を発生させる低温側電流源回路と、温度検出回路により周囲温度が所定温度より高いと検出されたときに、所定温度から高温側にかけて直線的に変化する高温補償用電流を発生させる高温側電流源回路と、低温補償用電流に基づいて圧電振動子の周波数温度特性に対応した低温補償用電圧を発生させる低温補償用電圧発生回路と、高温補償用電流に基づいて圧電振動子の周波数温度特性に対応した高温補償用電圧を発生させる高温補償用電圧発生回路と、を備えるようにした。
このような本発明によれば、補償電圧発生回路において圧電振動子の周波数温度特性に対応した低温補償用電圧、及び高温補償制御電圧を発生させることができるので、より周波数安定度に優れた圧電発振器を実現することができる。また圧電振動子以外の回路は、ＩＣ化を図ることができるので、発振器をより小型化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の温度補償型ＳＡＷ発振器の実施形態を説明する。
図１は本実施形態の温度補償型ＳＡＷ発振器の構成を示した図である。
この図１に示す本実施形態の温度補償型ＳＡＷ発振器１は、ＳＡＷ共振子２、発振回路３、及び破線で囲って示した温度補償回路４により構成される。温度補償回路４は、補償電圧発生回路５、低温補償用の第１のＭＯＳ容量素子Ｍ１、高温補償用の第２のＭＯＳ容量素子Ｍ２、及び調整用のコンデンサ（固定容量素子）Ｃ１を備え、第１のＭＯＳ容量素子Ｍ１のアノード端子とコンデンサＣ１の一方の端子とを接続する。また第２のＭＯＳ容量素子Ｍ２のゲート端子と第１のＭＯＳ容量素子Ｍ１のゲート端子、及び第２のＭＯＳ容量素子Ｍ２のアノード端子とコンデンサＣ１の他方の端子とをそれぞれ接続する。つまり、温度補償回路４は、第１のＭＯＳ容量素子Ｍ１とコンデンサＣ１との直列接続回路と、第２のＭＯＳ容量素子Ｍ２との並列接続からなっており、第１のＭＯＳ容量素子Ｍ１と第２のＭＯＳ容量素子Ｍ２の極性が同一向きに接続されている。
【０００９】
補償電圧発生回路５からは、第１及び第２のＭＯＳ容量素子Ｍ１、Ｍ２のゲート端子の接続点に抵抗Ｒ１を介して所定の基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。また第１のＭＯＳ容量素子Ｍ１のアノード端子に抵抗Ｒ２を介して低温補償用電圧ＶＬ、第２のＭＯＳ容量素子Ｍ２のアノード端子に高温補償用電圧ＶＨがそれぞれ印加される。なお、補償電圧発生回路の構成は後述する。
【００１０】
図２は、発振回路３の回路構成を示した図である。
この図２に示す発振増幅用のトランジスタＴＲ１のコレクタにはコイルＬ１を介して駆動電源から駆動電圧Ｖｃｃを供給する。トランジスタＴＲ１のベースには、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２によってバイアス電圧を印加する。トランジスタＴＲ１のベース−エミッタ間にはコンデンサＣ１１を接続すると共に、エミッタ−接地（ＧＮＤ）間にはエミッタ抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ１２とを並列に接続する。発振回路３の発振出力は、トランジスタＴＲ１のコレクタから直流阻止用のコンデンサＣ１４を介して出力する。またトランジスタＴＲ１のベースは、直流阻止用のコンデンサＣ１３を介して温度補償回路４に接続する。
【００１１】
図３は本実施形態の温度補償型ＳＡＷ発振器に用いられるＳＡＷ共振子の周波数温度特性を示した図である。この図に示すようにＳＡＷ共振子は、周波数温度特性が上に凸の逆Ｕ字形の二次曲線で常温付近に零温度係数点を有する。そこで、本実施の形態では、温度補償回路４により、特許文献２と同様、ＭＯＳ容量素子が有する曲線的な容量変化を利用してＳＡＷ共振子の周波数温度特性の補償を行うことにより、温度補償型ＳＡＷ発振器の温度特性の精度を高めるようにした。
【００１２】
以下、本発明の特徴である温度補償回路４について詳細に説明する。
図４（ａ）は、ＭＯＳ容量素子の容量（Ｃ）−電圧（Ｖ）特性を示した図であり、ＭＯＳ容量素子のアノード電圧を基準としたゲート電圧（以下、単に「ゲート電圧」と称す）と、ＭＯＳ容量素子の両端に現れる容量値との関係を示した図、図４（ｂ）は、本実施の形態の温度補償回路の容量変化特性を示した図である。また図５は本実施の形態の温度補償回路の作用を説明した図である。また図６はＳＡＷ共振子のみの周波数温度特性と、温度補償型ＳＡＷ発振器の周波数温度特性を示す図である。
図４（ａ）に示すようにＭＯＳ容量素子は、ゲート電圧が低い電圧Ｖａにおいては、容量値が高くその変化は僅少である。そして、ゲート電圧が高くなるにしたがって容量値が急減に減少して電圧Ｖｃにおいて容量値は低くその変化は僅少になるような特性を有する。そこで、本実施の形態の温度補償回路４では、図４（ａ）に示すゲート電圧Ｖａ〜Ｖｂの電圧範囲における容量変化を利用して、図４（ｂ）に示すような容量変化特性を得ることで低温側及び高温側の温度補償を行うようにした。
【００１３】
このため、本実施の形態の温度補償回路４では、周囲温度に基づいて、第１のＭＯＳ容量素子Ｍ１のアノード端子に、図５（ａ）に破線で示したような低温補償用電圧ＶＬを印加すると共に、第２のＭＯＳ容量素子Ｍ２のアノード端子に、図５（ｂ）に実線で示した高温補償用電圧ＶＨを印加するようにした。これにより、温度補償回路４において、図５（ｂ）に示すような温度−容量特性が得られることになる。これは温度補償回路４において、図５（ｃ）に示すような温度−周波数補償特性が得られることを意味している。
従って、本実施の形態の温度補償型ＳＡＷ発振器によれば、図６に曲線Ａで示した補償前のＳＡＷ共振子の周波数温度特性を、曲線Ｂで示すような周波数温度特性を有する温度補償回路４により補償することで、ＳＡＷ共振子の周波数偏差が温度補償回路４により相殺（キャンセル）され、曲線Ｃで示すような周波数安定度に優れた周波数温度特性を実現することができる。
【００１４】
次に、第１の実施の形態の温度補償回路４の補償電圧発生回路について説明する。
図７は補償電圧発生回路の回路構成の一例を示した図である。
この図７に示す補償電圧発生回路５は、温度を検出する温度検出回路１１と、温度検出回路により周囲温度が所定温度より低いと検出されたときに低温側から所定温度にかけて直線的に変化する低温補償用電圧を発生させる低温補償用電圧発生回路６と、温度検出回路により周囲温度が所定温度より高いと検出されたときに、所定温度から高温側にかけて直線的に変化する高温補償用電圧を発生させる高温補償用電圧発生回路７とを備える。
温度検出回路１１は、抵抗Ｒ２１とダイオードＤ１、Ｄ２の直列接続からなる温度検出用ダイオードＤとにより構成する。抵抗Ｒ２１の一方には電源から駆動電圧Ｖｃｃを供給すると共に、抵抗Ｒ２１の他方は、温度検出用ダイオードＤのアノードに接続する。また温度検出用ダイオードＤのカソードは接地する。
【００１５】
第１の演算増幅器Ｕ１の＋入力は、抵抗Ｒ２１と温度検出用ダイオードＤのアノードとの接続点に接続する。また第１の演算増幅器Ｕ１の−入力は抵抗Ｒ２２を介して第１の電圧源１４の＋側と接続する。第１の電圧源１４の−側は接地する。また第１の演算増幅器Ｕ１の−入力は、トランジスタＱ１及びＱ２のエミッタにそれぞれ接続する。一方、第１の演算増幅器Ｕ１の出力には、トランジスタＱ１及びＱ２のベースに接続する。またトランジスタＱ１のコレクタはトランジスタＱ３のコレクタに接続する。またトランジスタＱ２のコレクタは、トランジスタＱ５のコレクタに接続する。トランジスタＱ３のコレクタはトランジスタＱ３のベースに接続し、トランジスタＱ５のコレクタはトランジスタＱ５のベースに接続する。
一方、トランジスタＱ４のコレクタは、第２の演算増幅器Ｕ２の＋入力に接続すると共に、抵抗Ｒ２３を介して第３の演算増幅器Ｕ３の＋入力に接続する。またトランジスタＱ６のコレクタは第３の演算増幅器Ｕ２の−入力に接続する。また第３の演算増幅器Ｕ３の＋入力は第２の電圧源１５の＋側を接続する。第２の電圧源１５の−側は接地する。また第２の演算増幅器Ｕ２の出力端子は−入力に接続し、第３の演算増幅器Ｕ３の出力端子は抵抗Ｒ２４を介して−入力に接続する。なお、図示していないが第１の電圧源１４の出力電圧が基準電圧Ｖｒｅｆとして出力される。
【００１６】
このように構成される補償電圧発生回路５の動作を説明する。
図８（ａ）は、図７に示した温度検出ダイオードＤの温度特性を示した図であり、横軸は温度、縦軸は温度検出ダイオードＤの両端電圧Ｖｄである。この図８（ａ）に示すように温度検出ダイオードＤは温度の上昇に伴い、その両端電圧Ｖｄは直線的に低下する。ここで、図３に示したＳＡＷ共振子の周波数温度特性の頂点の温度をＴｐとし、この温度Ｔｐにおける温度検出ダイオードＤの両端電圧Ｖｄの値をＶｄｐとし、第１の電圧源１４の電圧Ｖ１を電圧Ｖｄｐと等しく設定する。
【００１７】
ここで、温度補償型ＳＡＷ発振器の周囲温度Ｔが温度Ｔｐより低い場合を想定すると、温度検出ダイオードＤの両端電圧ＶｄはＶｄｐより高い値となる。すると、第１の演算増幅器Ｕ１の特性（演算増幅器の増幅度を無限大∞とすると、第１の演算増幅器Ｕ１の＋入力の入力電圧（＋Ｖ）と−入力の入力電圧（−Ｖ）が等しくなるように動作する）により、第１の演算増幅器Ｕ１の２つの入力は（＋Ｖ）＝（−Ｖ）となり、抵抗Ｒ２２、トランジスタＱ１のエミッタ及び第１の演算増幅器Ｕ１の−入力の接続点では、（−Ｖ）＞Ｖｄｐとなるので、第１のカレントミラー回路１２からトランジスタＱ１を通して電流ＩＬが流れることになる。第１のカレントミラー回路１２では、カレントミラー回路の特性より同じ電流ＩＬがトランジスタＱ４を介して流れ、第２の演算増幅器Ｕ２の＋入力に入力されることになる。これにより、第２の演算増幅器Ｕ２の出力電圧ＶＬは、電流ＩＬに応じて変化することになる。従って、第２の演算増幅器Ｕ２の出力電圧ＶＬは、図８（ｂ）に示すような波形となる。周囲温度Ｔが温度Ｔｐ以上の場合には第１のカレントミラー回路１２には電流が流れないので、第２の演算増幅器Ｕ２の出力電圧ＶＬは第２の電圧源１５の電圧値がそのまま出力されることになる。
【００１８】
次に、温度補償型ＳＡＷ発振器の周囲温度Ｔが温度Ｔｐより高い場合を想定すると、温度検出ダイオードＤの両端電圧ＶｄはＶｄｐより下降し、第１の演算増幅器Ｕ１の＋入力の電圧（＋Ｖ）＝Ｖｄ＜Ｖ１となる。第１の演算増幅器Ｕ１の−入力の入力電圧（−Ｖ）＝（＋Ｖ）＜Ｖ１となるので、第１の電圧源１４からトランジスタＱ２を介して電流ＩＨを供給する。この電流ＩＨが第２のカレントミラー回路１３のトランジスタＱ５に流れると、第２のカレントミラー回路１３のトランジスタＱ６を介して電流ＩＨが流れることになる。トランジスタＱ６に流れる電流ＩＨは、抵抗Ｒ２４を介してトランジスタＱ６に供給される。この電流を供給すべく第３の演算増幅器Ｕ３の出力電圧ＶＨが上昇することになる。周囲温度Ｔが温度Ｔｐ以下の場合には第２のカレントミラー回路１３には電流が流れないので、第３の演算増幅器Ｕ２の出力電圧ＶＨは第２の電圧源１５の電圧値がそのまま出力されることになる。従って、第３の演算増幅器Ｕ３の出力電圧ＶＨは、図８（ｃ）に示すような波形となる。
このように本実施の形態の補償電圧発生回路５では、低温側から所定温度にかけて直線的に変化する低温補償用電圧、及び所定温度から高温側にかけて直線的に変化する高温補償用電圧を発生させるようにしているので、簡単な回路構成で周波数安定度に優れたＳＡＷ発振器を実現することができる。またＳＡＷ共振子以外の回路は、ＩＣ化を図ることができるので、発振器をより小型化することが可能になる。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る温度補償型ＳＡＷ発振器について説明する。
上記第１の実施の形態に係る温度補償型ＳＡＷ発振器においては、周囲温度の変化に応じて直線的に変化する第１及び第２の制御電圧ＶＬ、ＶＨを発生させて第１及び第２のＭＯＳ容量素子Ｍ１、Ｍ２の容量を変化させることにより、ＳＡＷ発振器の温度補償を行っていた。これに対して、第２の実施の形態に係る温度補償型ＳＡＷ発振器においては、周囲温度の変化に応じて曲線的に変化する第１及び第２の制御電圧ＶＬ、ＶＨを発生させて第１及び第２のＭＯＳ容量素子Ｍ１、Ｍ２の容量を変化させるようにしたものである。
従って、第２の実施の形態の温度補償型ＳＡＷ発振器のほうが、第１の実施の形態の温度補償型ＳＡＷ発振器に比べて、ＳＡＷ共振子の周波数温度特性に応じた温度補償回路を実現することが可能になるため、図９に示すように、温度補償型ＳＡＷ発振器の周波数温度特性（補償後の特性）が平坦になり、より周波数安定度に優れた温度補償型ＳＡＷ発振器を実現することができる。
【００２０】
以下、第２の実施の形態に係る温度補償型ＳＡＷ発振器の温度補償回路の補償電圧発生回路について説明する。
第２の実施の形態に係る補償電圧発生回路は、温度補償用電流源回路、低温側の補償電圧発生回路、及び高温側の補償電圧発生回路により構成される。なお、後述するように低温側の補償電圧発生回路と高温側の補償電圧発生回路は一つの補償電圧発生回路により構成することができる。
図１０は温度補償用電流源回路の一例を示した図である。なお、図７に示す補償電圧発生回路５と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
この図１０に示す温度補償用の電流源回路２０は、温度を検出する温度検出回路１１と、第１の演算増幅器Ｕ１と、第１及び第２のカレントミラー回路１２と、トランジスタＱ７、Ｑ８からなる第３のカレントミラー回路１６と、第１の電圧源１４とを備えている。
温度検出回路１１は、図７と同様、抵抗Ｒ２１とダイオードＤ１、Ｄ２の直列接続からなる温度検出用ダイオードＤとにより構成する。抵抗Ｒ２１の一方には、電源から駆動電圧Ｖｃｃを供給すると共に、抵抗Ｒ２１の他方は、温度検出用ダイオードＤのアノードに接続する。また温度検出用ダイオードＤのカソードは接地する。
【００２１】
第１の演算増幅器Ｕ１の＋入力は、抵抗Ｒ２１と温度検出用ダイオードＤのアノードとの接続点に接続する。また第１の演算増幅器Ｕ１の−入力は抵抗Ｒ２２を介して第１の電圧源１４の＋側と接続する。第１の電圧源１４の−側は接地する。また第１の演算増幅器Ｕ１の−入力は、トランジスタＱ１及びＱ２のエミッタにそれぞれ接続する。一方、第１の演算増幅器Ｕ１の出力には、トランジスタＱ１及びＱ２のベースに接続する。またトランジスタＱ１のコレクタはトランジスタＱ３のコレクタに接続する。またトランジスタＱ２のコレクタは、トランジスタＱ５のコレクタに接続する。トランジスタＱ３のコレクタはトランジスタＱ３のベースに接続し、トランジスタＱ５のコレクタはトランジスタＱ５のベースに接続する。そして、トランジスタＱ４のコレクタから低温側の補償電流を出力するようにしている。
またトランジスタＱ６のコレクタはトランジスタＱ７のコレクタに接続し、トランジスタＱ７のコレクタはトランジスタＱ７のベースに接続する。トランジスタＱ７のベースはトランジスタＱ８のベースに接続し、トランジスタＱ８のコレクタから高温側の補償電流を出力するようにしている。なお、図示していないが第１の電圧源１４の出力電圧が基準電圧Ｖｒｅｆとして出力される。
【００２２】
このように構成される温度補償用の電流源回路２０の動作を説明する。
図１１（ａ）は、上記図７に示した温度検出ダイオードＤの温度特性を示した図であり、温度補償型ＳＡＷ発振器の周囲温度Ｔが温度Ｔｐより低い場合を想定すると、温度検出ダイオードＤの両端電圧ＶｄはＶｄｐより高い値となる。すると、第１の演算増幅器Ｕ１の特性により、第１の演算増幅器Ｕ１の２つの入力端子は（＋Ｖ）＝（−Ｖ）となり、抵抗Ｒ２２、トランジスタＱ１のエミッタ及び第１の演算増幅器Ｕ１の−入力の接続点では、（−Ｖ）＞Ｖｄｐとなるので、第１のカレントミラー回路１２からトランジスタＱ１を通して電流ＩＬが流れることになる。第１のカレントミラー回路１２では、カレントミラー回路の特性より同じ電流ＩＬがトランジスタＱ４を介して流れるので、トランジスタＱ４のコレクタに低温側の出力端子を設けるようにすれば、図１１（ｂ）に示すような波形の低温側補償用電流ＩｉＬを得ることができる。
【００２３】
一方、温度補償型ＳＡＷ発振器の周囲温度Ｔが温度Ｔｐより高い場合を想定すると、温度検出ダイオードＤの両端電圧ＶｄはＶｄｐより下降し、第１の演算増幅器Ｕ１の＋入力の電圧（＋Ｖ）＝（Ｖｄ）＜（Ｖ１）となる。第１の演算増幅器Ｕ１の−入力の入力電圧（−Ｖ）＝（＋Ｖ）＜（Ｖ１）となるので、第１の電圧源１４からトランジスタＱ２を介して電流ＩＨが流れる。この電流ＩＨが第２のカレントミラー回路１３のトランジスタＱ５に流れると、トランジスタＱ６を介して電流ＩＨが流れることになる。トランジスタＱ６に電流ＩＨが流れると、第３のカレントミラー回路１６のトランジスタＱ７に電流ＩＨが流れるので、トランジスタＱ８にも電流ＩＨが流れることになる。従って、トランジスタＱ８のコレクタに高温側の出力端子を設けるようにすれば、図１１（ｃ）に示すような波形の高温側補償用電流を得ることができる。
【００２４】
次に補償電圧発生回路について説明する。
図１２は補償電圧発生回路の回路構成を示した図である。
この図１２に示す補償電圧発生回路は、カレントミラー回路３１、２／３乗変換回路３２、演算増幅器Ｕ１１、第１及び第２の電流源３３、３４、及び電圧源３５により構成される。カレントミラー回路３１は、トランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３により構成し、トランジスタＱ１１のコレクタに第１の電流源３３を接続する。トランジスタＱ１１のコレクタはベースに接続し、そのエミッタは接地する。トランジスタＱ１２のベースは、トランジスタＱ１１、Ｑ１３のベースに接続する。トランジスタＱ１２のコレクタは２／３乗変換回路３２を構成するトランジスタＱ１３のエミッタ及びトランジスタＱ１４のベースに接続する。またトランジスタＱ１５のコレクタは、トランジスタＱ１４のエミッタ及びトランジスタＱ１６のベースに接続する。トランジスタＱ１２、Ｑ１５のエミッタは、それぞれ接地する。トランジスタＱ１３のエミッタは、トランジスタＱ１４のベースに接続し、トランジスタＱ１４のエミッタはトランジスタＱ１６のベースに接続し、トランジスタＱ１６のエミッタは接地する。トランジスタＱ１３及びＱ１４のコレクタには電源から駆動電圧Ｖｃｃを供給し、トランジスタＱ１６のコレクタは第２の電流源３４に接続する。さらにトランジスタＱ１３のベースは、トランジスタＱ１７のベース及び第２の電流源３４に接続する。トランジスタＱ１７のエミッタはトランジスタＱ１８のコレクタに接続し、トランジスタＱ１８のエミッタはトランジスタＱ１９のコレクタに接続し、トランジスタＱ１９のエミッタは接地する。トランジスタＱ１８、Ｑ１９のベースは、それぞれのコレクタに接続する。トランジスタＱ１７のエミッタは演算増幅器Ｕ１１の−入力に接続する。演算増幅器Ｕ１１の−入力には電圧源３５の＋側を接続する。電圧源３５の−側は接地する。また演算増幅器Ｕ１１の出力端子は抵抗Ｒ３１を介して−入力に接続する。
【００２５】
このように構成される補償電圧発生回路を、低温補償用電圧発生回路として機能させる場合は、第１の電流源３３に、図１０に示した温度補償用の電流源回路２０の低温側補償用電流を用いるようにする。また、高温補償用電圧発生回路として機能させる場合は、第１の電流源３３に、図１０に示した温度補償用の電流源回路２０の高温側補償用電流を用いるようにする。この場合、第１の電流源３３からカレントミラー回路３１のトランジスタＱ１１に電流ＩｉＬが流れると、カレントミラー回路の特性によりトランジスタＱ１２、Ｑ１５にも電流ＩｉＬが流れる。よって、２／３乗変換回路３２のトランジスタＱ１３、Ｑ１４にもそれぞれ電流ＩｉＬが流れる。またトランジスタＱ１６はトランジスタＱ１４がオンすることにより、第２の電流源３４から電流ＩＬが流れる。２／３乗変換回路３２では、所謂トランスリニア原理によりトランジスタＱ１３、Ｑ１４、Ｑ１６を流れるコレクタ電流の積と、トランジスタＱ１７、Ｑ１８、Ｑ１９を流れるコレクタ電流の積が等しくなる。従って、従って、トランジスタＱ１７〜Ｑ１９のコレクタ電流をＩｏＬとすると、
ＩｉＬ2×ＩＬ＝ＩｏＬ3・・・（１）
となる。
ここで、第１の電流源３３から２／３乗変換回路３２へ供給される電流Ｉｉｎは、温度ＴＰ以下では周囲温度Ｔに比例した入力電流、付帯的には図１１（ｂ）に示したような補償用電流ＩｉＬとなる。一方、トランジスタＱ１６のコレクタ電流ＩＬは定電流となる。  よって、
ＩｏＬ＝（ＩＬ×ＩｉＬ2）1/3∝Ｔ2/3・・（２）
と表すことができる。
【００２６】
上記（数式２）では、コレクタ電流ＩＬは定数であり、周囲温度Ｔによって変化するのはトランジスタＱ１３、Ｑ１４のコレクタ電流ＩｉＬなので、コレクタ電流ＩｏＬは、コレクタ電流ＩｉＬは２／３乗に比例する。またコレクタ電流ＩｉＬは温度の一次関数であるのでＩｉＬ∝Ｔとなる。
よって、
ＩｉＬ2/3∝Ｔ2/3・・・（３）
となる。
温度補償回路の周波数変化は、ＭＯＳ容量素子の印加電圧に対して三次特性なので、
ｆ＝∝（Ｔ2/3）3＝Ｔ2・・・（４）
となる。
よって、第２の実施の形態に係る温度補償回路の周波数変化は、温度の２乗に比例して変化する。これは、ＳＡＷ共振子の温度特性と同じため、第２の実施の形態に係る温度補償回路のほうが、第１の実施の形態の温度補償回路より良好な温度周波数特性を得ることが可能になる。
【００２７】
このように第２の本実施の形態の補償電圧発生回路５においては、温度を検出する温度検出回路１１、温度検出回路１１により周囲温度が所定温度Ｔｐより低いと検出されたときに低温側から所定温度にかけて直線的に変化する低温補償用電流と、温度検出回路１１により周囲温度が所定温度Ｔｐより高いと検出されたときに、所定温度Ｔｐから高温側にかけて直線的に変化する高温補償用電流とを発生させる電流源回路２０と、電流源回路２０からの低温補償用電流に基づいてＳＡＷ共振子の周波数温度特性に対応した低温補償用電圧を発生させる低温補償用の制御電圧発生回路３０と、電流源回路２０からの高温補償用電流に基づいてＳＡＷ共振子の周波数温度特性に対応した高温補償用電圧を発生させる高温補償用の制御電圧発生回路３０とを備えるようにした。
【００２８】
このような本発明によれば、補償電圧発生回路においてＳＡＷ共振子の周波数温度特性に対応した低温補償用電圧、及び高温補償制御電圧を発生させることができるので、より周波数安定度に優れたＳＡＷ発振器を実現することができる。またＳＡＷ共振子以外の回路は、ＩＣ化を図ることができるので、発振器をより小型化することが可能になる。
なお、上述の各実施形態では、圧電振動子としてＳＡＷ共振子を用いているが、それ以外にも音叉型振動子などの周波数温度特性が二次曲線を有する圧電振動子であればよく、例えば音叉型圧電振動子を用いた圧電発振器にも本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態の温度補償型ＳＡＷ発振器の構成を示した図である。
【図２】発振回路の回路構成を示した図である。
【図３】本実施形態の温度補償型ＳＡＷ発振器に用いられるＳＡＷ共振子の周波数温度特性を示した図である。
【図４】（ａ）はＭＯＳ容量素子の容量−電圧特性を示した図、（ｂ）は本実施の形態の温度補償回路の容量変化特性を示した図である。
【図５】（ａ）乃至（ｃ）は本実施の形態の温度補償回路の作用を説明した図である。
【図６】ＳＡＷ共振子のみの周波数温度特性と、第１の実施の形態の温度補償型ＳＡＷ発振器の周波数温度特性を示す図である。
【図７】補償電圧発生回路の回路構成の一例を示した図である。
【図８】（ａ）は温度検出ダイオードの温度特性を示した図、（ｂ）は第２の演算増幅器Ｕ２の出力電圧波形図、（ｃ）は第３の演算増幅器Ｕ３の出力電圧波形図である。
【図９】ＳＡＷ共振子のみの周波数温度特性と、第２の実施の形態の温度補償型ＳＡＷ発振器の周波数温度特性を示す図である。
【図１０】温度補償用電流源回路の一例を示した図である。
【図１１】（ａ）は温度検出ダイオードの温度特性を示した図、（ｂ）は低温側補償用電流波形図、（ｃ）は高温側補償用電流波形図である。
【図１２】補償電圧発生回路の回路構成を示した図である。
【図１３】（ａ）は低温側補償用電圧波形図、（ｂ）は高温側補償用電圧波形図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…温度補償型ＳＡＷ発振器、２…ＳＡＷ共振子、３…発振回路、４…温度補償回路、５…補償電圧発生回路、６…低温補償用電圧発生回路、７…高温補償用電圧発生回路、１１…温度検出回路、１２、１３、１６、３１…カレントミラー回路、１４…第１の電圧源、１５…第２の電圧源、２０…電流源回路、３０…制御電圧発生回路、３２…２／３乗変換回路、３３…第１の電流源、３４…第２の電流源、３５…電圧源
【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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