(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振器の制御電圧を調整する調整装置であって、
前記発振器の温度を検出する第１温度センサと、
前記発振器の温度を検出する第２温度センサと、
前記第１温度センサの出力の検出感度およびオフセットの少なくとも一方を調整する第１調整部と、
前記第１調整部の出力に応じて、基準温度を原点としたｎ次の温度電圧特性を有する信号を第１温度補償信号として出力する第１温度補償部と、
前記第２温度センサの出力の検出感度およびオフセットの少なくとも一方を前記第１調整部とは独立に調整する第２調整部と、
前記第２調整部の出力に応じて、前記第１温度補償部で用いる次数よりも高い次数の温度電圧特性を有する信号を第２温度補償信号として出力する第２温度補償部と、
前記第１温度補償信号および前記第２温度補償信号を加算して前記制御電圧を出力する加算部と、
を備える調整装置。
【請求項２】
発振器の制御電圧を調整する調整装置であって、
温度検出部の出力のオフセットを調整する第１調整部と、
前記第１調整部が調整した前記温度検出部の出力に応じて、基準温度を原点としたｎ次の温度電圧特性を有する信号を第１温度補償信号として出力する第１温度補償部と、
前記温度検出部の出力のオフセットを前記第１調整部とは独立に調整する第２調整部と、
前記第２調整部が調整した前記温度検出部の出力に応じて、前記第１温度補償部で用いる次数よりも高い次数の温度電圧特性を有する信号を第２温度補償信号として出力する第２温度補償部と、
前記第１温度補償信号および前記第２温度補償信号を加算して前記制御電圧を出力する加算部と、
を備える調整装置。
【請求項３】
前記温度検出部は、前記発振器の温度を検出する第１温度センサを有し、
前記第１調整部および前記第２調整部は、前記第１温度センサの出力をそれぞれ調整する、請求項２に記載の調整装置。
【請求項４】
前記温度検出部は、前記発振器の温度をそれぞれ検出する第１温度センサおよび第２温度センサを有し、
前記第１調整部は、前記第１温度センサの出力を調整し、
前記第２調整部は、前記第２温度センサの出力を調整する、請求項２に記載の調整装置。
【請求項５】
前記第１調整部は、調整量のうち少なくとも一部が外部から調整可能な請求項１から４のいずれか一項に記載の調整装置。
【請求項６】
前記第２調整部は、調整量のうち少なくとも一部が外部から調整可能な請求項１から５のいずれか一項に記載の調整装置。
【請求項７】
前記第１温度補償部は、第１温度から第２温度までの温度範囲において、前記発振器を温度補償するための前記第１温度補償信号を出力する、請求項１から６のいずれか一項に記載の調整装置。
【請求項８】
前記第１温度補償部は、３次の温度電圧特性を有する信号を生成する生成回路を有する
請求項１または２に記載の調整装置。
【請求項９】
前記第１温度補償部は、互いに異なる次数の温度電圧特性を有する信号を生成する複数の生成回路を有し、
前記複数の生成回路のうち一の生成回路は、３次の温度電圧特性を有する信号を出力する、請求項１または２に記載の調整装置。
【請求項１０】
前記第２温度補償部は、前記第１温度から前記第２温度の間の少なくとも一部の温度範囲において、前記発振器を温度補償するための前記第２温度補償信号を出力する、請求項７に記載の調整装置。
【請求項１１】
前記第２温度補償部は、
前記第１温度から前記第２温度の間において、互いに異なる温度範囲毎に、前記発振器を温度補償するための信号を出力する複数の補償回路を有し、
前記複数の補償回路がそれぞれ出力する信号を、前記第２温度補償信号として出力する、請求項１０に記載の調整装置。
【請求項１２】
発振器の制御電圧を調整する調整方法であって、
第１温度センサの出力の検出感度およびオフセットの少なくとも一方を第１調整することと、
前記第１調整した前記第１温度センサの出力に応じて、基準温度を原点としたｎ次の温度電圧特性を有する信号を第１温度補償信号として出力することと、
第２温度センサの出力の検出感度およびオフセットの少なくとも一方を前記第１調整とは独立に第２調整することと、
前記第２調整した前記第２温度センサの出力に応じて、前記第１温度補償信号で用いる次数よりも高い次数の温度電圧特性を有する信号を第２温度補償信号として出力することと、
前記第１温度補償信号および前記第２温度補償信号を加算して前記制御電圧を出力することと、
を備える調整方法。
【請求項１３】
発振器の制御電圧を調整する調整方法であって、
温度検出部の出力のオフセットを第１調整することと、
前記第１調整した前記温度検出部の出力に応じて、基準温度を原点としたｎ次の温度電圧特性を有する信号を第１温度補償信号として出力することと、
前記温度検出部の出力のオフセットを前記第１調整とは独立に第２調整することと、
前記第２調整した前記温度検出部の出力に応じて、前記第１温度補償信号で用いる次数よりも高い次数の温度電圧特性を有する信号を第２温度補償信号として出力することと、
前記第１温度補償信号および前記第２温度補償信号を加算して前記制御電圧を出力することと、
を備える調整方法。
【請求項１４】
振動子を有する発振器と、
前記振動子の温度を検出する温度検出部と、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の調整装置と、
前記調整装置が出力する制御電圧に応じた周波数で、前記発振器を発振させる発振回路と、
を備える発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整装置、調整方法、および発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動子を発振させる発振回路は、振動子の発振周波数の温度特性を補償する補償回路を用いて、発振周波数を調整していた（例えば、特許文献１および２参照）。
特許文献１  特開平１１−６８４６１号公報
特許文献２  特開２００６−７４２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、振動子は高次の周波数温特成分をもち、その周波数温特成分は素子固有にばらつくので、高精度に温度特性を補償することは困難であった。このような発振回路では、例えば、±０．１ｐｐｍ以内といった、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ：Ｏｖｅｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）と同等程度の周波数安定度に温度特性を補償することは、困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、発振器の制御電圧を調整する調整装置であって、温度検出部の出力を調整する第１調整部と、第１調整部が調整した温度検出部の出力に応じて、発振器を温度補償する第１温度補償信号を出力する第１温度補償部と、温度検出部の出力を第１調整部とは独立に調整する第２調整部と、第２調整部が調整した温度検出部の出力に応じて、発振器を温度補償する第２温度補償信号を出力する第２温度補償部と、第１温度補償信号および第２温度補償信号を加算して制御電圧を出力する加算部と、を備える調整装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、発振器の制御電圧を調整する調整方法であって、温度検出部の出力を第１調整することと、第１調整した温度検出部の出力に応じて、発振器を温度補償する第１温度補償信号を出力することと、温度検出部の出力を第１調整とは独立に第２調整することと、第２調整した温度検出部の出力に応じて、発振器を温度補償する第２温度補償信号を出力することと、第１温度補償信号および第２温度補償信号を加算して制御電圧を出力することと、を備える調整方法を提供する。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、振動子を有する発振器と、振動子の温度を検出する温度検出部と、第１の態様の調整装置と、調整装置が出力する制御電圧に応じた周波数で、発振器を発振させる発振回路と、を備える発振装置を提供する。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る発振装置１０００の構成例を示す。
【図２】本実施形態に係る振動子１０の発振周波数の温度特性の一例を示す。
【図３】変曲点のばらつきを有する振動子１０の発振周波数の温度特性の一例を示す。
【図４】検出感度のばらつきを有する温度センサの制御電圧ＶＣの一例を示す。
【図５】本実施形態に係る調整装置１００の構成例を、温度検出部４０および参照電圧発生部５０と共に示す。
【図６】本実施形態に係る調整装置１００の変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る発振装置１０００の構成例を示す。発振装置１０００は、振動子の発振周波数の温度特性を、恒温槽付水晶発振器と同等程度に補償する。発振装置１０００は、振動子１０と、発振回路２０と、温度検出部４０と、調整装置１００と、を備える。
【００１１】
振動子１０は、電界の印加によって変形が生じる圧電効果によって、発振動作する素子である。振動子１０は、一例として、２つの電極の間に水晶が設けられた水晶振動子である。振動子１０は、接続される回路の容量に応じて、発振周波数が調整可能でよい。振動子１０は、ＡＴと呼ばれる方位で切断されて形成されてよい。なお、振動子１０の発振周波数は、当該振動子１０の温度に応じて変動する。また、振動子１０の発振周波数は、振動子１０毎に、バラツキを有する。発振装置１０００は、このような振動子１０の発振周波数を調整する。
【００１２】
発振回路２０は、振動子１０に接続され、制御電圧に応じた周波数で当該振動子１０を発振させて、発振した周波数信号を外部に出力する。発振回路２０は、振動子１０を共振器として用いてよい。また、発振回路２０は、振動子１０に接続され、入力する制御電圧に応じて容量を変化させる可変容量素子を有してよく、容量の変化に応じて発振周波数を変化させてよい。このような、振動子１０および発振回路２０は、制御電圧に応じた周波数で発振する発振器３０として機能する。発振器３０は、一例として、ＶＣＸＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｘｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）である。
【００１３】
温度検出部４０は、振動子１０の温度を検出する。温度検出部４０は、振動子１０の周囲の温度を検出する１または複数の温度センサを有してよい。温度センサは、振動子１０に接触して振動子１０の温度を検出してもよく、これに代えて、非接触で振動子１０の温度を検出してもよい。
【００１４】
調整装置１００は、温度検出部４０の検出結果に応じて、発振器３０の制御電圧を調整する。調整装置１００は、振動子１０の温度特性を補償するように、制御電圧を調整する。調整装置１００が調整する振動子１０の温度特性について、次に説明する。
【００１５】
図２は、振動子１０の発振周波数の温度特性の一例を示す。図２の横軸は温度、縦軸は発振周波数を示す。また、図２の曲線Ａは、ＡＴカットの振動子１０の温度特性の一例を示し、温度に対してＢｅｃｈｍａｎｎカーブと呼ばれる３次関数で近似できる特性を有する。例えば、基準温度Ｔ０において基準周波数ｆ０となる振動子１０は、Ｔ０−ΔＴからＴ０＋ΔＴの温度範囲において、ｆ０−ｆ１からｆ０＋ｆ１の範囲で発振周波数が変動する。即ち、基準温度Ｔ０は、温度特性の変曲点となる。振動子１０は、一例として、−４０℃から９０℃の範囲で、１５ｐｐｍ程度の変動を有する。
【００１６】
このような振動子１０の温度特性を予め測定等によって取得することにより、調整装置１００は、振動子１０の発振周波数の変動を補償することができる。調整装置１００は、例えば、曲線Ａの逆特性の曲線Ｂを用い、検出温度に対する当該曲線Ｂ上の点に対応する周波数補正値を加える。調整装置１００は、例えば、制御電圧を調整して、温度検出部４０が検出した温度Ｔに対する曲線Ｂ上の周波数ｆＢ（Ｔ）と、曲線Ａ上の周波数ｆＡ（Ｔ）の差分の周波数だけ発振周波数を変更する。これによって、調整装置１００は、振動子１０の発振周波数を直線Ｃのように略一定の周波数に安定化させることができる。
【００１７】
このような振動子１０の周波数温度特性は、一例として、次式のように示すことができる。なお、振動子１０の周波数をｆ、周波数変動幅をΔｆ（＝ｆ−ｆ０）であり、Ａ３、Ａ１、およびＡ０は係数である。また、（数１）式は、温度Ｔの３次関数で周波数温度特性を示す例であるが、より近似の精度を高める場合、更に高次の成分を追加してよい。
【数１】
0006680615.tif 000002
【００１８】
ここで、発振器３０の制御電圧をＶＣとし、制御電圧−発振周波数特性が（数２）式で近似できる場合を考える。この場合、調整装置１００が制御電圧ＶＣを（数３）式のように調整できれば、図２で説明したように、発振周波数の温度特性を相殺して補償することができる。
【数２】
0006680615.tif 000003
【数３】
0006680615.tif 000004
【００１９】
なお、Ｂ３、Ｂ１、およびＢ０は係数であり、この場合、調整装置１００は、Ａ３＝−α・Ｂ３、Ａ１＝−α・Ｂ１、およびＡ０＝−α・Ｂ０となるように、制御電圧ＶＣを調整する。
【００２０】
このような調整装置１００の調整により、発振周波数の温度特性を向上させることができる。しかしながら、実際の発振装置１０００は、当該装置に含まれる素子に特性のばらつき等を有するので、調整装置１００が制御電圧ＶＣを（数３）式のように調整しても、更に高精度な安定動作を実現することは困難である。
【００２１】
例えば、振動子１０は変曲点のばらつきを有することがあり、また、温度検出部４０の温度センサは検出感度のばらつきを有することがある。これらの素子固有のばらつきは、発振周波数の安定度を悪化させる要因となっていた。
【００２２】
例えば、温度センサの感度は、温度Ｔに対して１次の温度特性を有するので、温度センサの出力Ｖｔｓｅｎｓ（Ｔ）は、（数４）式のように示すことができる。なお、ａおよびｂは、温度センサに固有の係数である。この場合、（数３）式の制御電圧ＶＣは、（数５）式のように示される。
【数４】
0006680615.tif 000005
【数５】
0006680615.tif 000006
【００２３】
一方、振動子１０の変曲点Ｔ０にばらつきが生じた場合、当該ばらつきの温度をΔＴ０とすると、（数１）式は（数６）式のように示すことができる。また、（数６）式の振動子１０の周波数温度特性に対応する制御電圧ＶＣは、（数７）式のように示すことができる。
【数６】
0006680615.tif 000007
【数７】
0006680615.tif 000008
【００２４】
図３は、（数６）式で示されるような、変曲点のばらつきを有する振動子１０の発振周波数の温度特性の一例を示す。図３の横軸は温度、縦軸は発振周波数の変動率Δｆ／ｆを示す。図３の実線は、変曲点Ｔ０が２８℃の場合の温度特性の一例を示し、点線は、変曲点Ｔ０が３３℃の場合の温度特性の一例を示す。このような振動子１０の変曲点Ｔ０のばらつきは、図３のような温度−発振周波数のグラフで考えた場合、横軸方向のずれ（シフト）に相当する。
【００２５】
図３の例のように、変曲点Ｔ０の５℃のずれに対して、発振周波数は数ｐｐｍ変動することがわかる。このような変曲点Ｔ０のずれが生じると、調整装置１００が（数３）式に示す制御電圧ＶＣを出力しても、当該変動を高精度に温度補償をすることが困難になってしまう。即ち、調整装置１００は、（数３）式に代えて、（数７）式に示す制御電圧ＶＣを出力することが望ましい。
【００２６】
なお、このように振動子１０の変曲点Ｔ０がばらついた場合、（数４）式の温度センサの出力Ｖｔｓｅｎｓ（Ｔ）は、（数８）式のように示すことができる。したがって、（数７）式の制御電圧ＶＣは、（数９）式のように示される。
【数８】
0006680615.tif 000009
【数９】
0006680615.tif 000010
【００２７】
ここで、（数８）式は、次式のように展開して変形できる。
【数１０】
0006680615.tif 000011
【００２８】
（数１０）式と（数４）式とを比較することにより、変曲点Ｔ０のずれが、温度センサの出力Ｖｔｓｅｎｓ（Ｔ）に−ａ・ΔＴ０の項を生じさせることがわかる。即ち、振動子１０の変曲点Ｔ０のずれは、温度センサの出力Ｖｔｓｅｎｓ（Ｔ）にＤＣオフセット電圧を発生させることになる。したがって、調整装置１００は、温度センサのＤＣオフセット電圧を調整することで、振動子１０の変曲点Ｔ０のずれの影響を低減させることができる。
【００２９】
なお、温度センサは、一次温度特性傾き、即ち、温度検出感度がばらつくこともある。温度センサの感度は、（数４）式の傾きａなので、当該傾きａにばらつきΔａが発生した場合、（数４）式は次式のように示される。
【数１１】
0006680615.tif 000012
【００３０】
（数１１）式からＶｔｓｅｎｓ（Ｔ）−ｂを計算して（数９）式に代入することにより、次式を算出する。即ち、温度センサの検出感度ａにばらつきΔａが発生すると、制御電圧ＶＣにΔａに応じた変動が生じてしまうことがわかる。
【数１２】
0006680615.tif 000013
【００３１】
図４は、検出感度のばらつきを有する温度センサの制御電圧ＶＣの一例を示す。図３の横軸は温度、縦軸は制御電圧ＶＣを示す。図４の実線は、検出感度のばらつきΔａが０の場合（（ａ＋Δａ）／ａ：１００％）の制御電圧ＶＣの一例を示す。また、点線は、検出感度のばらつきΔａが０．０５ａの場合（（ａ＋Δａ）／ａ：１０５％）の制御電圧ＶＣの一例を示す。温度センサの検出感度ａに５％程度のばらつきΔａが発生すると、制御電圧ＶＣは、３０％に至る変動が生じることがあることがわかる。
【００３２】
そこで、本実施形態に係る調整装置１００は、このような素子固有のばらつきを含めて補償し、発振器３０の周波数安定度を高精度に安定化させるように制御電圧ＶＣを調整する。このような調整装置１００について、次に説明する。
【００３３】
図５は、本実施形態に係る調整装置１００の構成例を、温度検出部４０および参照電圧発生部５０と共に示す。図５は、温度検出部４０が発振器３０の温度を検出する１つの第１温度センサ４２を有する例を示す。また、予め定められた参照電圧を出力する参照電圧発生部５０が調整装置１００の外部に設けられる例を示す。調整装置１００は、第１温度センサ４２の温度検出結果および参照電圧発生部５０の参照電圧に基づき、発振器３０を高精度に安定化させる制御電圧ＶＣを出力する。調整装置１００は、第１調整部１１０と、第１温度補償部１２０と、第２調整部１３０と、第２温度補償部１４０と、加算部１５０と、を備える。
【００３４】
第１調整部１１０は、温度検出部４０の出力を調整する。第１調整部１１０は、第１温度センサ４２の検出感度およびオフセットの少なくとも一方を調整する。本実施形態において、第１調整部１１０は、第１温度センサ４２のオフセット電圧を調整する例を説明する。即ち、第１調整部１１０は、（数１０）式で示すような第１温度センサ４２のオフセット電圧−ａ・ΔＴ０を調整することにより、振動子１０の変曲点のばらつきΔＴ０を調整する。
【００３５】
第１調整部１１０は、調整量のうち少なくとも一部が外部から調整可能でよい。第１調整部１１０は、第１温度センサ４２の検出感度およびオフセット電圧の少なくとも一方の調整量を、外部から調整可能であることが望ましい。例えば、第１調整部１１０は、外部からの制御信号に応じて、検出感度およびオフセット電圧の少なくとも一方の調整量を調節する調節回路を有する。これに代えて、第１調整部１１０は、予め複数の調節量を記憶する記憶部を有し、外部からの制御信号に応じて、一の調整量を選択して調節量として採用する選択回路を有してよい。
【００３６】
第１温度補償部１２０は、第１調整部１１０が調整した温度検出部４０の出力に応じて、発振器３０を温度補償する第１温度補償信号を出力する。第１温度補償部１２０は、変曲点のばらつきΔＴ０を調整した第１調整部１１０の出力に基づき、当該振動子１０の温度特性を補償する第１温度補償信号を生成して出力する。第１温度補償部１２０は、第１温度から第２温度までの温度範囲において、発振器３０を温度補償するための第１温度補償信号を出力する。一例として、第１温度は−４０℃、第２温度は＋９０℃である。
【００３７】
第１温度補償部１２０は、基準温度を原点としたｎ次の温度電圧特性を有する信号を第１温度補償信号として出力する。例えば、第１温度補償部１２０は、互いに異なる次数の温度電圧特性を有する信号を生成する複数の生成回路を有し、複数の生成回路のうち一の生成回路は、３次の温度電圧特性を有する信号を出力する。第１温度補償部１２０は、少なくとも、３次の温度電圧特性を有する信号を生成して出力し、図２で説明したような、振動子１０の温度特性を相殺する。また、第１温度補償部１２０は、３次以外の複数の次数の温度電圧特性を有する信号を生成して出力することが望ましい。
【００３８】
図５は、第１温度補償部１２０が、第０成分生成回路１２１、第１成分生成回路１２２、第３成分生成回路１２３、第４成分生成回路１２４、および第５成分生成回路１２５を有する例を示す。第０成分生成回路１２１は、０次の温度電圧特性を有する信号成分を生成して出力する。第１成分生成回路１２２は、１次の温度電圧特性を有する信号成分を生成して出力する。同様に、第３成分生成回路１２３、第４成分生成回路１２４、および第５成分生成回路１２５は、３次、４次、および５次の温度電圧特性を有する信号成分をそれぞれ生成して出力する。なお、第１温度補償部１２０は、６次以上の温度電圧特性を有する信号成分を生成して出力する回路を備えてもよい。
【００３９】
第０成分生成回路１２１から第５成分生成回路１２５は、参照電圧発生部５０からの参照電圧に基づき、それぞれの次数の信号成分を生成してよい。また、第０成分生成回路１２１から第５成分生成回路１２５は、第１温度から第２温度までの温度範囲において、対応する次数に応じた信号成分をそれぞれ出力する。
【００４０】
なお、図５に示す第１温度補償部１２０は、２次の温度電圧特性を有する信号成分を生成して出力する生成回路を有さない例を示す。当該２次の成分は、第１調整部１１０の調整によって低減される成分なので、当該第１調整部１１０による調整が十分の場合は、２次の温度電圧特性の信号成分を生成する生成回路は省いてよい。第１温度補償部１２０は、第０成分生成回路１２１から第５成分生成回路１２５がそれぞれ出力する複数の信号成分を、第１温度補償信号として出力してよい。
【００４１】
第２調整部１３０は、温度検出部４０の出力を第１調整部１１０とは独立に調整する。第２調整部１３０は、第１温度センサ４２の出力を調整する。第２調整部１３０は、第１調整部１１０と略同一の調整を実行してよく、これに代えて、第１調整部１１０とは異なる調整を実行してもよい。第２調整部１３０は、第１温度センサ４２の検出感度およびオフセットの少なくとも一方を調整する。
【００４２】
本実施形態において、第２調整部１３０は、第１温度センサ４２の検出感度およびオフセット電圧を調整する例を示す。即ち、第２調整部１３０は、（数１０）式で示すような第１温度センサ４２のオフセット電圧−ａ・ΔＴ０を調整して、振動子１０の変曲点のばらつきΔＴ０を調整する。また、第２調整部１３０は、（数１１）式で示すような第１温度センサ４２の検出感度Δａを更に調整する。
【００４３】
第２調整部１３０は、調整量のうち少なくとも一部が外部から調整可能でよい。第２調整部１３０は、第１温度センサ４２の検出感度およびオフセット電圧の少なくとも一方の調整量を、外部から調整可能であることが望ましい。第２調整部１３０は、例えば、第１調整部１１０と同様に、外部からの制御信号に応じて調整量を調節する調節回路、または、予め複数の調節量を記憶する記憶部と、外部からの制御信号に応じて一の調整量を選択する選択回路とを有する。
【００４４】
第２温度補償部１４０は、第２調整部１３０が調整した温度検出部４０の出力に応じて、発振器３０を温度補償する第２温度補償信号を出力する。第２温度補償部１４０は、変曲点のばらつきΔＴ０および第１温度センサ４２の検出感度のばらつきΔａが調整された振動子１０の温度検出結果を受け取る。第２温度補償部１４０は、第１調整部１１０および第１温度補償部１２０で補償しきれない成分を補償する、第２温度補償信号を生成して出力する。即ち、第２温度補償部１４０は、第１温度補償信号とは異なる第２温度補償信号を生成して出力する。
【００４５】
第２温度補償部１４０は、第１温度補償部１２０とは異なる次数の温度電圧特性を用いて、第２温度補償信号を生成して出力する。例えば、第２温度補償部１４０は、第１温度補償部１２０で用いる次数よりも高い次数の温度電圧特性を有する信号を第２温度補償信号として出力する。例えば、第１温度補償部１２０が５次までの次数の温度電圧特性を有する信号を用いて第１温度補償信号を生成する場合、第２温度補償部１４０は、６次以上の温度電圧特性を有する信号を用いて第２温度補償信号を生成して出力する。
【００４６】
また、第２温度補償部１４０は、第１温度から第２温度の間の少なくとも一部の温度範囲において、発振器３０を温度補償するための第２温度補償信号を出力する。例えば、第２温度補償部１４０は、第１温度から第２温度の間において、互いに異なる温度範囲毎に、発振器３０を温度補償するための信号を出力する複数の補償回路を有する。
【００４７】
図５は、第２温度補償部１４０が、第１範囲補償回路１４１、第２範囲補償回路１４２、第３範囲補償回路１４３、第４範囲補償回路１４４、第５範囲補償回路１４５、第６範囲補償回路１４６、および第７範囲補償回路１４７、を有する例を示す。第１範囲補償回路１４１から第７範囲補償回路１４７は、第１温度から第２温度の範囲の互いに異なる一部の温度範囲において、６次以上の次数の温度電圧特性を有する信号を用いた補償信号をそれぞれ生成して出力する。第１範囲補償回路１４１から第７範囲補償回路１４７のそれぞれは、複数の次数の温度電圧特性の信号を含む補償信号を生成してよい。
【００４８】
一例として、第１範囲補償回路１４１は−４０℃以上−３０℃未満の範囲、第２範囲補償回路１４２は−３０℃以上−１０℃未満の範囲、第３範囲補償回路１４３は−１０℃以上＋１０℃未満の範囲、第４範囲補償回路１４４は＋１０℃以上＋３０℃未満の範囲、第５範囲補償回路１４５は＋３０℃以上＋５０℃未満の範囲、第６範囲補償回路１４６は＋５０℃以上＋７０℃未満の範囲、第７範囲補償回路１４７は＋７０℃以上＋９０℃以下の範囲において、発振器３０を温度補償するための補償信号を出力する。第２温度補償部１４０は、複数の補償回路がそれぞれ出力する信号を、第２温度補償信号として出力する。なお、上記は第２温度補償部１４０が７つの補償回路を備える例であるが、第２温度補償部１４０は８つ以上の補償回路を備えてもよい。
【００４９】
加算部１５０は、第１温度補償信号および第２温度補償信号を加算して制御電圧ＶＣを生成し、発振器３０に出力する。加算部１５０は、第１温度補償信号および第２温度補償信号の加算結果を、制御電圧ＶＣとして発振回路２０に供給してよい。
【００５０】
以上の本実施形態に係る調整装置１００は、第１調整部１１０が第１温度センサ４２のＤＣオフセット電圧を調整して振動子１０の変曲点のばらつきΔＴ０を調整する。そして、第１温度補償部１２０は、ＤＣオフセット電圧が調整された第１温度センサ４２の出力に応じて、５次の次数以下の温度電圧特性を有する信号を用いて、振動子１０の温度特性を補償する第１温度補償信号を生成して出力する。このように、調整装置１００は、変曲点のばらつきΔＴ０の調整と、３次の次数および３次に近い低次の次数の温度電圧特性を用いた補償とを組み合わせて第１温度補償信号を出力できる。
【００５１】
また、調整装置１００は、第２調整部１３０が第１温度センサ４２のＤＣオフセット電圧および検出感度を調整する。そして、第２温度補償部１４０は、ＤＣオフセット電圧および検出感度が調整された第１温度センサ４２の出力に応じて、６次の次数以上の温度電圧特性を有する信号を用いて、振動子１０の温度特性を補償する第２温度補償信号を生成して出力する。このように、調整装置１００は、変曲点のばらつきΔＴ０および第１温度センサ４２の検出感度の調整と、６次の次数以上の高次の次数の温度電圧特性を用いた補償とを組み合わせることで、発振器３０を±０．１ｐｐｍ程度以内に安定化させる第２温度補償信号を出力できる。
【００５２】
以上のように、調整装置１００は、発振器３０の温度特性を粗調整する第１温度補償信号と、微調整する第２温度補償信号とを、それぞれ独立したブロックで発生させるので、設計自由度を増加させ、高精度な温度補償を実現することができる。例えば、調整装置１００は、第１温度から第２温度までを関数によって補償する生成回路を複数用いて第１温度補償信号を生成して、振動子１０の温度特性の主な３次の特性および低次の特性を補償する。そして、調整装置１００は、第１温度補償信号では補償しきれない振動子１０の高次の変動、温度センサの検出感度、発振器３０固有の制御電圧ＶＣに対する非線形な変動、および、複数の生成回路による関数を用いた補償の近似誤差、等を、第２温度補償信号を用いて補償する。
【００５３】
調整装置１００は、複数の温度範囲毎に高次の関数を用いて第２温度補償信号を生成するので、温度範囲毎の高次および／または非線形な微小変動を効率的に補償することができる。また、調整装置１００は、第１温度補償信号の生成とは別個独立に、第１温度補償信号とは異なる補償方法で第２温度補償信号を生成するので、高精度な補償を実現することができる。また、調整装置１００は、第１温度補償信号および第２温度補償信号の調整量を、互いに影響することなしにそれぞれ別個に調節できるので、第１温度補償信号および第２温度補償信号を容易に調節および生成させることができる。したがって、本実施形態に係る調整装置１００は、恒温槽付水晶発振器と同等程度の周波数安定度に、発振器３０の温度特性を補償することが容易にできる。
【００５４】
図６は、本実施形態に係る調整装置１００の変形例を示す。本変形例の調整装置１００において、図５に示された本実施形態に係る調整装置１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例の調整装置１００は、複数の温度センサを有する温度検出部４０に対応し、第１調整部１１０および第２調整部１３０が異なる温度センサの出力信号を調整する。図６は、温度検出部４０が、発振器３０の温度をそれぞれ検出する第１温度センサ４２および第２温度センサ４４を有する例を示す。
【００５５】
この場合、第１調整部１１０は、第１温度センサ４２の出力を調整する。第１調整部１１０は、第１温度センサ４２の検出感度およびオフセットの少なくとも一方を調整する。第１調整部１１０は、第１温度センサ４２の少なくともオフセットを調整することが望ましい。また、第１調整部１１０は、第１温度センサ４２の検出感度およびオフセットを調整することがより望ましい。なお、第１温度補償部１２０は、図５で説明したように、第１調整部１１０が調整して出力する信号に応じて、第１温度補償信号を出力する。
【００５６】
また、第２調整部１３０は、第２温度センサ４４の出力を調整する。第２調整部１３０は、第２温度センサ４４の検出感度およびオフセットの少なくとも一方を調整する。第２調整部１３０は、第２温度センサ４４の検出感度およびオフセットを調整することが望ましい。第２温度補償部１４０は、図５で説明したように、第２調整部１３０が調整して出力する信号に応じて、第２温度補償信号を出力する。
【００５７】
以上のように、本変形例の調整装置１００は、異なる温度センサの出力に基づき、第１温度補償信号および第２温度補償信号を生成して出力する。これにより、調整装置１００は、第１温度補償信号および第２温度補償信号の生成を独立に実行することができ、設計自由度を増加させることができる。また、調整装置１００は、温度センサの負荷を増加させることを防止するので、温度検出信号のＳ／Ｎが低減することを防止して、高精度に発振器３０の温度特性を補償することができる。
【００５８】
本実施形態に係る調整装置１００は、第１温度補償部１２０が５つの生成回路を有する例を説明したが、これに限定されることはなく、１または複数の生成回路を有してよい。同様に、調整装置１００は、第２温度補償部１４０が７つの補償回路を有する例を説明したが、これに限定されることはなく、１または複数の補償回路を有してよい。また、以上の本実施形態に係る調整装置１００は、外部の参照電圧発生部５０から参照電圧を受け取ることを説明したが、これに代えて、内部に参照電圧発生部５０が設けられてもよい。
【００５９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６０】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６１】
１０  振動子、２０  発振回路、３０  発振器、４０  温度検出部、４２  第１温度センサ、４４  第２温度センサ、５０  参照電圧発生部、１００  調整装置、１１０  第１調整部、１２０  第１温度補償部、１２１  第０成分生成回路、１２２  第１成分生成回路、１２３  第３成分生成回路、１２４  第４成分生成回路、１２５  第５成分生成回路、１３０  第２調整部、１４０  第２温度補償部、１４１  第１範囲補償回路、１４２  第２範囲補償回路、１４３  第３範囲補償回路、１４４  第４範囲補償回路、１４５  第５範囲補償回路、１４６  第６範囲補償回路、１４７  第７範囲補償回路、１５０  加算部、１０００  発振装置
【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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