(57)【要約】【課題】電圧制御型発振器の温度変化に対する特性を補償する温度補償データを正確に設定することができる温度補償型発振器を提供することを目的とする。【解決手段】電圧制御発振部と温度検出部を備えた温度補償型発振器において、外部から電圧制御発振部に制御電圧を入力する入力部と、温度検出部が検出した温度及び該温度のとき電圧制御発振部が基準周波数の出力信号を出力するように入力部から入力された制御電圧を記憶する記憶部と、温度検出部が検出した温度に応じて記憶部に記憶された制御電圧を読み出し該制御電圧を電圧制御発振部に入力する制御をする制御部を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した制御電圧に応じた周波数の出力信号を出力する電圧制御発振部を備えた温度補償型発振器において、
前記温度補償型発振器の周辺の温度を検出する温度検出部と、
前記電圧制御発振部に制御電圧を入力する入力部と、
各温度毎に前記電圧制御発振部が一定の周波数の出力信号を出力したとき、前記入力部から入力された制御電圧を記憶する記憶部と、
前記温度検出部が検出した温度に応じて前記記憶部に記憶された制御電圧を読み出し該制御電圧を前記電圧制御発振部に入力する制御をする制御部を備えることを特徴とする温度補償型発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧制御発振器が出力する出力信号の発振周波数の温度変化に対する特性を補償する温度補償型発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水晶振動子を用いた発振器は、入力された電圧に応じた周波数の信号を安定して出力することできるため、電子機器の基準周波数発振器として使用されている。水晶振動子には、温度により発振周波数が変動する特性があるので、水晶振動子を用いた発振器は、安定して一定の周波数（以下、基準周波数という。）の信号を出力するために、水晶振動子の温度変化に対する特性を補償する必要がある。
【０００３】
水晶振動子の温度変化に対する特性を補償する温度補償型発振器は、水晶振動子の発振周波数が負荷容量に応じて変動するため、水晶振動子の周辺の温度に応じて負荷容量を変化させることによって、発振周波数を安定化させている。図４は、従来の温度補償型発振器の構成を示すブロック図である。
【０００４】
図４に示すように、温度補償型発振器は、この温度補償型発振器の周辺の温度を検出する温度検出部１１を備えている。温度検出部１１が検出した温度の情報を示すアナログ信号は、ＡＤ変換器１２により温度情報を示すデジタル信号に変換される。補償データ記憶部１３には、温度変化に応じて、後述する電圧制御発振部１５から基準周波数の信号が出力されるように、電圧制御発振部１５に入力する電圧を示すデジタル信号の温度補償データが予め記憶されている。補償データ記憶部１３は、図示しない制御部等により入力された温度情報を示すデジタル信号に対応した温度補償データを読み出し、ＤＡ変換器１４に入力する。ＤＡ変換器１４は、温度補償データを制御電圧を示すアナログ信号に変換し電圧制御発振部１５に出力する。電圧制御発振部１５は、周辺の温度に応じた制御電圧が入力されるので、水晶振動子の温度に対する特性が補正され、基準周波数の信号を出力することができる。（例えば、特許文献１参照。及び、非特許文献１参照。）
【０００５】
つぎに、補償データ記憶部に記憶する温度補償データの測定について説明する。図５は、従来の温度補償型発振器の電圧制御型発振部の温度特性の測定を説明する図である。
図５に示すように、温度補償型発振器の電圧制御型発振部１５は、水晶振動子等の圧電素子２１を発振させる発振部２２、容量が変化する可変容量素子２３、トリマコンデンサ２４、抵抗素子２５等を備えている。可変容量素子２３は、印加される電圧に応じて容量（負荷容量）が変化するため、発振部２２から出力される信号の周波数は、負荷容量により変動する。
【０００６】
各温度における温度補償データを測定するために、電圧制御型発振部１５を内蔵した温度補償型発振器は、恒温漕内で一定の温度に保持される。図５に示すように、電圧制御型発振部１５は、電源、電圧計及び周波数を測定する周波数カウンタとプローブやケーブル等により接続されている。電源から電圧制御型発振部１５に制御電圧を印加し、電圧制御型発振部１５から出力される信号の周波数を周波数カウンタで測定する。測定された周波数が基準周波数となるように電源の電圧を調整し、電圧計により測定した制御電圧を温度補償型発振器に接続された外部機器（例えば、コンピュータ）のメモリ等に記憶する。恒温漕の設定温度を変化させて、各温度毎に測定された制御電圧は、外部機器によりデジタル信号に変換され、温度補償データとして温度補償型発振器の補償データ記憶部１３に各温度毎に記憶される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３３６２３号公報
【非特許文献１】
「トランジスタ技術  ６月号」，ＣＱ出版社，１９９６年６月１日，ｐ．２１９−２２９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
調整した制御電圧の測定に用いられるプローブやケーブル等には、容量Ｃｓが発生する。この容量Ｃｓは、一定の容量ではなく、また、周囲の金属や誘電体の影響により容量Ｃｓが変化するため、温度補償型発振器から出力される信号の周波数を測定する周波数カウンタは、上述した容量Ｃｓの影響により１０〜２０ｐｐｍ変動した周波数を測定していた。したがって、補償データ記憶部１３には、容量Ｃｓの影響により変動した周波数が基準周波数となるように調整した制御電圧を示す温度補償データが記憶されていた。このため、正確な温度補償データが補償データ記憶部１３に記憶されていないので、温度補償型発振器から基準周波数の信号が出力されないという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、温度補償型発振器の温度変化に対する特性を補償する温度補償データを正確に設定することができる温度補償型発振器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願の請求項１記載の発明は、入力した制御電圧に応じた周波数の出力信号を出力する電圧制御発振部を備えた温度補償型発振器において、前記温度補償型発振器の周辺の温度を検出する温度検出部と、前記電圧制御発振部に制御電圧を入力する入力部と、各温度毎に前記電圧制御発振部が一定の周波数の出力信号を出力したとき、前記入力部から入力された制御電圧を記憶する記憶部と、前記温度検出部が検出した温度に応じて前記記憶部に記憶された制御電圧を読み出し該制御電圧を前記電圧制御発振部に入力する制御をする制御部を備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例である温度補償型発振器の構成を示すブロック図である。図１において、１は温度検出部、２はアナログデジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ（以下、ＡＤ変換器という。））、３はアドレス変換器、４は制御部、５は補償データ記憶部、６は入出力部、７は切換部、８はデジタルアナログ変換器（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ（以下、ＤＡ変換器という。））、９は電圧制御型発振部を示す。
【００１２】
また、図２は、電圧制御型発振部の構成を示すブロック図である。図２において、２１は圧電素子、２２は発振部、２３は可変容量素子、２４はトリマコンデンサ、２５は抵抗素子を示す。
【００１３】
図１に示す温度検出部１は、本実施例の温度補償型発振器の周辺の温度を検出し、検出した温度情報を示すアナログ信号をＡＤ変換器２に入力する。ＡＤ変換器２は、入力されたアナログ信号を８ビットのデジタル信号に変換する。変換された温度情報を示す８ビットのデジタル信号は、アドレス変換器３により、温度検出部１が検出した温度に対応する後述する補償データ記憶部５のアドレスを示すアドレスデータに変換され制御部４に入力される。制御部４は、入力されたアドレスデータに対応する補償データ記憶部５のアドレスに予め記憶された温度補償データを読み出す制御をする。補償データ記憶部５には、例えば、後述する電圧制御型発振部９に入力する制御電圧を示す８ビットのデジタル信号の温度補償データが−４０℃から＋９０℃まで１℃毎に記憶されている。
【００１４】
入出力部６は、本実施例の温度補償型発振器と外部機器（例えば、コンピュータ）間で制御信号等を入力及び出力する端子を備えている。切換部７は、外部機器からの制御により、制御部４又は入出力部６のどちらか一方と後述するＤＡ変換器８を接続するようにスイッチを切り換える。ＤＡ変換器８は、入力される制御電圧を示す８ビットのデジタル信号を制御電圧を示すアナログ信号に変換し電圧制御型発振部９に入力する。入力された制御電圧が図２に示す電圧制御型発振部９内の可変容量素子２３に印加されることにより、電圧制御型発振部９は、基準周波数の信号を出力する。
【００１５】
図２に示すように、電圧制御型発振部９は、水晶振動子等の圧電素子２１を発振させる発振部２２、容量が変化する可変容量素子２３、トリマコンデンサ２４、抵抗素子２５等を備えている。可変容量素子２３は、印加される電圧に応じて容量（負荷容量）が変化するため、発振部２２から出力される信号の周波数は、負荷容量により変動する。
【００１６】
つぎに、本実施例の温度補償型発振器の温度特性の測定及び補償データ記憶部に記憶する温度補償データの設定について説明する。
【００１７】
本実施例の温度補償型発振器は、実際に使用する回路基盤に実装され恒温漕内に設置して、入出力部９にケーブルなどによって接続されたコンピュータ等の外部機器により温度補償データを設定及び補償データ記憶部に記憶する。図３は、温度補償データの設定及び補償データ記憶部への記憶について説明するフローチャートである。
【００１８】
図３のステップ１は、恒温漕の温度を、例えば、２５℃に設定するステップである。外部機器等から恒温漕の設定温度が２５℃になるように操作する。
【００１９】
ステップ２は、外部機器が恒温漕の設定温度と温度検出部１が検出した温度の差を補正データとして補償データ記憶部５に記憶する制御をするステップである。ステップ２では、温度検出部１が検出する温度と恒温漕の設定温度が同一になるように、温度検出部１が検出する温度の誤差を補正する。外部機器は、入出力部６から温度検出部１が検出した温度情報を示すデジタル信号を入力し、恒温漕の設定温度（２５℃）と温度検出部１が検出した温度の差を算出し、算出した温度の差を示すデジタル信号の補正データを補償データ記憶部５に記憶する制御をする。
【００２０】
ステップ３は、外部機器が入出力部６及び制御部４を介して切換部７のスイッチを入出力部６側に切り換え、外部機器とＤＡ変換器８を接続する制御をするステップである。
【００２１】
ステップ４は、恒温漕の設定温度が２５℃のとき、外部機器が温度補償型発振器から出力される信号の周波数が基準周波数となるように調整するステップである。温度補償型発振器から出力される信号の周波数は、電圧制御型発振部９に接続された周波数カウンタにより測定される。外部機器は、温度補償型発振器が信号を出力するように、制御電圧Ｖｃを示すデジタル信号を入出力部６に入力する。外部機器は、制御電圧Ｖｃを一定にした状態で、トリマコンデンサ２４の容量を変化させる制御信号を入出力部６に入力して、温度補償型発振器から出力される信号の周波数が基準周波数となるようにトリマコンデンサ２４の容量を調整する。温度補償型発振器から基準周波数の信号が出力されると、外部機器は、トリマコンデンサ２４の容量を固定する。
【００２２】
ステップ５は、外部機器が制御電圧Ｖｃを示すデジタル信号を補償データ記憶部５に記憶する制御をする。外部機器は、２５℃に対応する補償データ記憶部５のアドレスに制御電圧Ｖｃを示すデジタル信号を記憶する制御をする。本実施例の温度補償型発振器の基準電圧Ｖｒｅｆ＝４Ｖが８ビットのデジタル信号である場合、１単位は、
４÷（２８−１）＝０．０１５７  （Ｖ）
となる。制御電圧Ｖｃを示すデジタル信号が１６進数の７Ｆｈであるとき、１６進数の７Ｆｈは、１０進数では１２７となるので、制御電圧Ｖｃは、
０．０１５７×１２７＝１．９９３９  （Ｖ）
となる。したがって、制御電圧Ｖｃは、基準電圧Ｖｒｅｆの値、基準電圧Ｖｒｅｆの値のビット数及び制御電圧Ｖｃを示すデジタル信号の値から求めることができるので、プローブやケーブル等の配線を用いて制御電圧Ｖｃを測定する必要がない。
【００２３】
ステップ６は、外部機器が恒温漕の設定温度を−４０℃〜＋９０℃の範囲で１℃毎に設定する制御をするステップである。外部機器は、−４０℃から１℃毎に恒温漕の温度を設定する。
【００２４】
ステップ７は、外部機器が恒温漕の各設定温度において、外部機器が温度補償型発振器から出力される信号の周波数が基準周波数又は基準周波数との差が最小となる制御電圧Ｖｃを設定するステップである。温度補償型発振器から出力される信号の周波数は、電圧制御型発振部９に接続された周波数カウンタにより測定される。外部機器は、温度補償型発振器から出力される信号の周波数が基準周波数となるように制御電圧Ｖｃを設定する制御をする。上述したように、１６進数の制御電圧Ｖｃを示すデジタル信号の値を変化させて、温度補償型発振器から基準周波数の信号が出力するときの制御電圧Ｖｃを設定する。
【００２５】
ステップ８は、外部機器が制御電圧Ｖｃを示すデジタル信号を補償データ記憶部５に記憶する制御をする。外部機器は、恒温漕の各設定温度に対応する補償データ記憶部５のアドレスに制御電圧Ｖｃを示すデジタル信号を記憶する制御をする。
【００２６】
ステップ９は、外部機器が恒温漕の各設定温度において、制御電圧Ｖｃを示すデジタル信号を補償データ記憶部５への記憶が終了したか否かを判定するステップである。恒温漕の設定温度−４０℃〜＋９０℃の範囲で１℃毎の制御電圧Ｖｃの記憶が終了した場合は、温度補償データの測定を終了する。制御電圧Ｖｃの設定が終了していない場合はステップ６に進む。
【００２７】
恒温漕の設定温度−４０℃〜＋９０℃の範囲で１℃毎の制御電圧Ｖｃの記憶が終了した後、外部機器は、切換部７のスイッチを制御部４と接続する制御をする。恒温漕の−４０℃〜＋９０℃の範囲の各設定温度において、本実施例の温度補償型発振器から出力する信号の周波数を周波数カウンタで測定し、測定された周波数が基本周波数であることを確認する。このとき、制御部４は、補償データ記憶部５に記憶された補正データ（図３のステップ２で記憶した補正データ）を用いて、入力されたアドレスデータの補正をし、補正されたアドレスデータに対応する補償データ記憶部５のアドレスに記憶された温度補償データを読み出す制御をする。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、電圧制御型発振器の温度変化に対する特性を補償する温度補償データを正確に設定することができる温度補償型発振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である温度補償型発振器の構成を示すブロック図。
【図２】電圧制御型発振部の構成を示すブロック図。
【図３】温度補償データの設定及び記憶を説明するフローチャート。
【図４】従来の温度補償型発振器の構成を示すブロック図。
【図５】従来の温度補償型発振器の温度補償型発振器の温度特性の測定を説明する図。
【符号の説明】
１…温度検出部
２…ＡＤ変換器
３…アドレス変換器
４…制御部
５…補償データ記憶部
６…入出力部
７…切換部
８…ＤＡ変換器
９…電圧制御型発振部
１１…温度検出部
１２…ＡＤ変換器
１３…補償データ記憶部
１４…ＤＡ変換器
１５…電圧制御型発振部
２１…圧電素子
２２…発振部
２３…可変容量素子
２４…トリマコンデンサ
【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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