(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度検出部の温度検出結果に基づき、振動子の発振周波数を制御する第１制御信号を生成する第１制御部と、
フィードバック信号を生成するエンコーダと、
前記温度検出部の前記温度検出結果と、外部から入力する外部入力信号と、前記フィードバック信号とに基づき、前記振動子の発振周波数を制御する第２制御信号を生成する第２制御部と、
前記第１制御信号および前記第２制御信号に基づき、前記振動子の発振周波数を設定する発振回路と、
基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
を備え、
前記エンコーダは、前記第２制御信号と前記基準電圧とを比較することにより、前記フィードバック信号を生成し、
前記第２制御部は、
前記外部入力信号を増幅する増幅部を有し、
前記温度検出結果と、前記第２制御信号および前記基準電圧の比較結果とに基づき、前記増幅部の増幅率を切り換える、
発振制御装置。
【請求項２】
前記エンコーダは、前記基準電圧および前記第２制御信号の差分を示すデジタルデータを出力し、
前記第２制御部は、前記デジタルデータが前記フィードバック信号として入力される、請求項１に記載の発振制御装置。
【請求項３】
前記エンコーダは、前記基準電圧および前記第２制御信号の差分と、閾値との比較結果に基づき、前記デジタルデータに変換し、
前記閾値のレベルは、ヒステリシスを有する、請求項２に記載の発振制御装置。
【請求項４】
前記エンコーダは、ヒステリシスコンパレータを有する、請求項３に記載の発振制御装置。
【請求項５】
前記発振回路は、
前記第１制御信号に基づき、容量値を変更する第１可変容量部と、
前記第２制御信号に基づき、容量値を変更する第２可変容量部と、
を有し、
前記第１可変容量部および前記第２可変容量部の容量に基づき、前記振動子の発振周波数を設定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の発振制御装置。
【請求項６】
前記増幅部は、増幅した前記外部入力信号を前記第２制御信号として出力する、請求項１から５のいずれか一項に記載の発振制御装置。
【請求項７】
前記第２制御部は、前記温度検出結果と、前記第２制御信号および前記基準電圧の前記比較結果とに対応する、基準温度を原点としたｎ次の温度電圧特性と、を加算する第２加算部を有し、
前記第２加算部の加算結果に応じて、前記増幅部の増幅率を切り換える、請求項１から６のいずれか一項に記載の発振制御装置。
【請求項８】
前記第１制御部は、
前記温度検出結果に応じて、前記基準温度を原点としたｎ次の温度電圧特性を加算する第１加算部を有し、
前記第１加算部の加算結果を前記第１制御信号とする、請求項７に記載の発振制御装置。
【請求項９】
前記温度電圧の次数ｎは、１以上の自然数である請求項７または８に記載の発振制御装置。
【請求項１０】
前記振動子と、
前記振動子の温度を検出する温度検出部と、
外部からの前記外部入力信号が入力する入力端子と、
請求項１から９のいずれか一項に記載の発振制御装置と、
を備える
発振装置。
【請求項１１】
前記振動子は、水晶振動子である請求項１０に記載の発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振制御装置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において、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。また、このような温度補償動作を実行しつつ、外部から入力する制御信号に応じて振動子の発振周波数を調整することも知られていた（例えば、特許文献１および２参照）。
特許文献１  特開２０１０−２１９９８０号公報
特許文献２  特開２０１０−２７８６２２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、このように振動子の発振周波数を調整しても、調整用の回路等にオフセット等の誤差が含まれてしまうと、発振周波数を正確に調整することが困難になる場合があった。また、外部からの入力電圧等の制御信号と基準電圧等とを比較して発振周波数を調整する場合、当該制御信号が基準電圧と略同一の電圧になると、制御動作の不要な切り換えが発生し、発振動作が不安定になってしまうことがあった。
【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、温度検出部の温度検出結果に基づき、振動子の発振周波数を制御する第１制御信号を生成する第１制御部と、フィードバック信号を生成するエンコーダと、温度検出部の温度検出結果と、外部から入力する外部入力信号と、フィードバック信号とに基づき、振動子の発振周波数を制御する第２制御信号を生成する第２制御部と、第１制御信号および第２制御信号に基づき、振動子の発振周波数を設定する発振回路と、基準電圧を生成する基準電圧生成部と、を備え、エンコーダは、第２制御信号と基準電圧を比較することにより、フィードバック信号を生成する、発振制御装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、振動子と、振動子の温度を検出する温度検出部と、外部からの外部入力信号が入力する入力端子と、第１の態様の発振制御装置と、を備える発振装置を提供する。
【０００６】
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】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る発振装置１０００の第１構成例を示す。
【図２】振動子１０の発振周波数の温度特性の第１例を示す。
【図３】振動子１０の発振周波数の温度特性の第２例を示す。
【図４】振動子１０の発振周波数の温度特性の第３例を示す。
【図５】本実施形態に係る発振装置１０００の第２構成例を示す。
【図６】本実施形態に係る第２構成例の発振装置１０００による発振周波数の補償結果の一例を示す。
【図７】本実施形態に係る第２構成例の発振装置１０００にオフセット誤差が生じた場合の一例を示す。
【図８】本実施形態に係る発振装置１０００が出力する発振周波数の一例を示す。
【図９】本実施形態に係る発振装置２０００の構成例を示す。
【図１０】本実施形態に係る第１制御部３１０、第２制御部３２０、およびエンコーダ３４０の構成例を示す。
【図１１】本実施形態に係る発振装置２０００が出力する発振周波数の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る発振装置１０００の第１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補償しつつ、外部から入力する入力電圧等に応じて振動子の発振周波数を調整する。発振装置１０００は、振動子１０と、温度検出部２０と、入力端子３２と、出力端子３４と、第１容量制御部１１０と、第２容量制御部１２０と、発振回路２００と、を備える。なお、第１容量制御部１１０、第２容量制御部１２０、および発振回路２００は、振動子１０の発振を制御する発振制御装置１００として機能する。
【００１０】
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、長期間の稼働に応じて経年変動する。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。
【００１１】
温度検出部２０は、振動子１０の温度を検出する。温度検出部２０は、振動子１０の周囲の温度を検出する温度センサを有してよい。温度検出部２０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。発振装置１０００は、温度検出部２０の検出結果に応じて、振動子１０の発振周波数を調整する。
【００１２】
入力端子３２は、外部からの外部入力信号が入力する。ここで、外部入力信号は、振動子１０の発振周波数を調整する制御信号である。外部入力信号は、例えば、振動子１０の長期間の稼働に伴う経年変動を補正する制御信号である。外部入力信号は電圧信号等でよい。本実施形態において、このような振動子１０の経年変動を補正する制御を、ＡＦＣ（Ａｕｔｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）とする。
【００１３】
出力端子３４は、発振装置１０００が調整した周波数信号を外部に出力する。即ち、出力端子３４から出力される周波数信号は、温度補償およびＡＦＣによって調整された周波数信号となる。
【００１４】
第１容量制御部１１０は、温度検出部２０の温度検出結果に基づき、振動子１０に接続される回路の容量を制御する。第１容量制御部１１０は、振動子１０に接続される回路の容量を制御して、振動子１０の発振周波数を調整する。第１容量制御部１１０は、振動子１０の発振周波数の温度特性を補償するように、回路の容量を制御する。第１容量制御部１１０は、温度検出部２０の温度検出結果に応じて、予め定められた関数に基づく制御信号を用いて、容量を増加または減少させてよい。
【００１５】
第２容量制御部１２０は、外部から入力する外部入力信号に基づき、振動子１０に接続される回路の容量を制御する。第２容量制御部１２０は、振動子１０に接続される回路の容量を制御して、振動子１０の発振周波数を調整する。第２容量制御部１２０は、ＡＦＣ制御に基づいて、振動子１０の発振周波数を調整するように、回路の容量を制御する。第２容量制御部１２０は、入力端子３２から入力する外部入力信号に応じて、予め定められた関数に基づく制御信号を用いて、容量を増加または減少させてよい。
【００１６】
発振回路２００は、振動子１０に接続され、振動子１０を発振周波数で発振させ、発振した周波数信号を出力する。発振回路２００は、第１可変容量部２１０、第２可変容量部２２０、第３可変容量部２３０、第４可変容量部２４０、抵抗２５０、および増幅部２６０を有する。
【００１７】
第１可変容量部２１０、第２可変容量部２２０、第３可変容量部２３０、および第４可変容量部２４０は、入力する電気信号に応じて容量を変更する素子を含む。本実施形態において、第１可変容量部２１０、第２可変容量部２２０、第３可変容量部２３０、および第４可変容量部２４０は、入力する電圧に応じて容量を変更する素子または回路を含んでよく、例えば、バラクタダイオード、強誘電体キャパシタ、トランジスタ回路、および／またはＭＥＭＳ素子等を含む。
【００１８】
第１可変容量部２１０および第２可変容量部２２０は、振動子１０の一方の端子および基準電位の間に並列接続される。ここで、基準電位は、グラウンド電位でよい。第１可変容量部２１０および第２可変容量部２２０の少なくとも一方の容量を変更することにより、振動子１０の一方の端子および基準電位の間の容量が調整される。図１は、第１容量制御部１１０が第１可変容量部２１０の容量を、第２容量制御部１２０が第２可変容量部２２０の容量を、それぞれ制御する例を示す。
【００１９】
第３可変容量部２３０および第４可変容量部２４０は、振動子１０の他方の端子および基準電位の間に並列接続される。第３可変容量部２３０および第４可変容量部２４０の少なくとも一方の容量を変更することにより、振動子１０の他方の端子および基準電位の間の容量が調整される。図１は、第１容量制御部１１０が第３可変容量部２３０の容量を、第２容量制御部１２０が第４可変容量部２４０の容量を、それぞれ制御する例を示す。
【００２０】
抵抗２５０および増幅部２６０は、振動子１０の一方の端子と他方の端子の間に並列に接続される。即ち、抵抗２５０は、増幅部２６０の入力および出力の間を接続し、帰還抵抗として動作する。増幅部２６０は、入力信号を反転増幅して出力するインバータでよい。増幅部２６０は、増幅信号の一部を当該発振回路の周波数信号として出力する。以上の第１から第４可変容量素子、抵抗２５０、および増幅部２６０は、振動子１０を発振させる発振回路として動作する。なお、発振回路２００は、電流制限用の抵抗、および周波数信号を増幅させる増幅回路等を更に有してもよい。
【００２１】
なお、振動子１０の共振周波数をｆｒとし、実際の発振周波数との差分を周波数δｆとすると、δｆ／ｆｒは、次式のように示される。ここで、ＣＡおよびＣＢは、振動子１０によって定まる等価回路に含まれる容量成分の定数であり、ＣＬは、振動子１０の両端に接続される負荷容量の定数である。即ち、負荷容量を大きくする（小さくする）ことで、振動子１０の発振周波数を低周波数側に（高周波数側に）調整することができる。
（数１）
δｆ／ｆｒ＝０．５・ＣＡ／｛ＣＢ・（１＋ＣＬ／ＣＢ）｝
【００２２】
なお、ＣＬは、例えば、振動子１０の一端に接続される容量をＣ１、他端に接続される容量をＣ２とすると、次式で示される。ここで、ＣＳは、発振回路２００の寄生容量である。
（数２）
ＣＬ＝Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）＋ＣＳ
【００２３】
即ち、発振装置１０００は、例えば、第１可変容量部２１０および／または第２可変容量部２２０の容量を調整して、Ｃ１の値を変更し、発振周波数を制御する。この場合、発振装置１０００は、第３可変容量部２３０および／または第４可変容量部２４０の容量を調整して、Ｃ２の値を変更し、発振周波数を制御する。発振装置１０００は、一例として、Ｃ１および／またはＣ２の値を小さくして、発振周波数を高周波数側に調整する。また、発振装置１０００は、一例として、Ｃ１および／またはＣ２の値を大きくして、発振周波数を低周波数側に調整する。
【００２４】
このように、発振装置１０００は、温度補償による周波数の調整およびＡＦＣによる周波数の調整を実行して、安定な発振周波数の周波数信号を出力する。ここで、振動子１０の発振周波数の温度特性について次に説明する。
【００２５】
図２は、振動子１０の発振周波数の温度特性の第１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。
【００２６】
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、発振装置１０００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。発振装置１０００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。例えば、第１容量制御部１１０は、第１可変容量部２１０および／または第３可変容量部２３０の容量を制御して、温度検出部２０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、発振装置１０００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。
【００２７】
発振装置１０００は、これに加えて、振動子１０の発振周波数をＡＦＣ制御に応じた周波数に変更する。しかしながら、振動子１０の発振周波数を変更すると、振動子１０の温度特性は、図２に示す曲線Ａとは異なる特性になるので、発振装置１０００が曲線Ｂを用いて発振周波数を変更しても、直線Ｃのように安定化させることができなくなってしまう。
【００２８】
図３は、振動子１０の発振周波数の温度特性の第２例を示す。図３の横軸は温度、縦軸は発振周波数を示す。図３は、発振装置１０００がＡＦＣ制御に応じて振動子１０の発振周波数をΔｆだけ増加させた例を示す。図３は、一例として、第２容量制御部１２０が、第２可変容量部２２０および／または第４可変容量部２４０の容量を小さくして、基準周波数ｆ０で発振していた振動子１０の発振周波数を＋Δｆだけ変更した結果を示す。この場合の振動子１０の温度特性の一例を、曲線Ａ'で示す。この場合においても、振動子１０の温度特性は、３次関数で近似でき、図２に示す曲線Ａを＋Δｆだけシフトした特性と略同一となる。
【００２９】
ここで例えば、第２容量制御部１２０が、第２可変容量部２２０の容量を小さくした場合を考える。振動子１０の一端の容量Ｃ１は、第１可変容量部２１０および第２可変容量部２２０の合成容量なので、第２可変容量部２２０が小さくなると、第１可変容量部２１０の容量の増減が容量Ｃ１の値に与える影響は大きくなる。したがって、第１容量制御部１１０が、ＡＦＣ制御する前の調整量に応じて、第１可変容量部２１０の容量を変更して振動子１０の温度特性を補償すると、周波数の調整量が過剰となってしまう。
【００３０】
振動子１０の他端の容量Ｃ２は、第３可変容量部２３０および第４可変容量部２４０の合成容量なので、第２容量制御部１２０が、第４可変容量部２４０の容量を小さくした場合も同様に、第１容量制御部１１０が、ＡＦＣ制御する前の調整量に応じて、第３可変容量部２３０の容量を変更しても、周波数の調整は過剰となってしまう。図３の曲線Ｂ'は、第１容量制御部１１０が、ＡＦＣ制御する前の調整量を用いて、第１可変容量部２１０および／または第３可変容量部２３０の容量を調整した場合の周波数調整量の一例を示す。
【００３１】
このように、第１容量制御部１１０の周波数調整量は、Ｔ０−ΔＴからＴ０＋ΔＴの温度範囲において、ｆ０＋Δｆ−ｆ２からＴ０＋Δｆ＋ｆ２となり（ｆ１＜ｆ２）、振動子１０の発振周波数の変動範囲±ｆ１よりも大きく変動する。したがって、発振装置１０００は、ＡＦＣ制御によって発振周波数を高周波数側に変更し、振動子１０を温度補償させると、曲線Ｃ'のように過剰に周波数を調整してしまい、略一定の周波数に安定化させることができなくなってしまう。
【００３２】
図４は、振動子１０の発振周波数の温度特性の第３例を示す。図４の横軸は温度、縦軸は発振周波数を示す。図４は、発振装置１０００がＡＦＣ制御に応じて振動子１０の発振周波数をΔｆだけ減少させた例を示す。図４は、一例として、第２容量制御部１２０が、第２可変容量部２２０および／または第４可変容量部２４０の容量を大きくして、基準周波数ｆ０で発振していた振動子１０の発振周波数を−Δｆだけ変更した結果を示す。この場合の振動子１０の温度特性の一例を、曲線Ａ"で示す。この場合においても、振動子１０の温度特性は、３次関数で近似でき、図２に示す曲線Ａを−Δｆだけシフトした特性と略同一となる。
【００３３】
図２で説明したように、振動子１０の一端の容量Ｃ１は、第１可変容量部２１０および第２可変容量部２２０の合成容量なので、第２可変容量部２２０が大きくなると、第１可変容量部２１０の容量の増減が容量Ｃ１の値に与える影響は小さくなる。したがって、第１容量制御部１１０が、ＡＦＣ制御する前の調整量を用いて第１可変容量部２１０の容量を変更して振動子１０の温度特性を補償すると、周波数の調整量が不足してしまう。同様に、第１容量制御部１１０が、ＡＦＣ制御する前の調整量を用いて第３可変容量部２３０の容量を変更しても、周波数の調整量は不足してしまう。
【００３４】
図４の曲線Ｂ"は、第１容量制御部１１０が、ＡＦＣ制御する前の調整量を用いて、第１可変容量部２１０および／または第３可変容量部２３０の容量を調整した場合の周波数調整量の一例を示す。このように、第１容量制御部１１０の周波数調整量は、Ｔ０−ΔＴからＴ０＋ΔＴの温度範囲において、ｆ０−Δｆ−ｆ３からＴ０−Δｆ＋ｆ３となり（ｆ１＞ｆ３）、振動子１０の発振周波数の変動範囲±ｆ１よりも小さく変動する。したがって、発振装置１０００は、ＡＦＣ制御によって発振周波数を低周波数側に変更し、振動子１０を温度補償させると、発振周波数が曲線Ｃ'のように調整が不足してしまい、略一定の周波数に安定化させることができなくなってしまう。
【００３５】
なお、ＡＦＣ制御によって、第２容量制御部１２０が、第２可変容量部２２０および／または第４可変容量部２４０の容量を小さくした場合、発振回路全体の容量は小さくなる。したがって、第１容量制御部１１０が、第１可変容量部２１０および／または第３可変容量部２３０の容量を変更すると、発振回路全体の容量の変化率は、ＡＦＣ制御前と比較して大きくなる。
【００３６】
これに対し、ＡＦＣ制御によって、第２容量制御部１２０が、第２可変容量部２２０および／または第４可変容量部２４０の容量を大きくした場合、発振回路全体の容量は大きくなる。したがって、第１容量制御部１１０が、第１可変容量部２１０および／または第３可変容量部２３０の容量を変更すると、発振回路全体の容量の変化率は、ＡＦＣ制御前と比較して小さくなる。
【００３７】
即ち、発振装置１０００の温度補償による容量の変更量が同じでも、ＡＦＣ制御による発振周波数の変更方向によって、当該温度補償による周波数の変動量は異なることになる。例えば、ＡＦＣ制御によって振動子１０の発振周波数を＋Δｆ変更した場合の温度補償結果（即ち、曲線Ｃ'）の振幅値は、振動子１０の発振周波数を−Δｆ変更した場合の温度補償結果（即ち、曲線Ｃ"）の振幅値よりも大きくなる。したがって、ＡＦＣ制御を実行した上で、温度補償によって発振周波数を略一定の周波数に安定化させるには、ＡＦＣ制御の発振周波数の変更方向に応じて、異なる周波数の補償値を用いなければならない。このような補償動作を実行する発振装置について、次に説明する。
【００３８】
図５は、本実施形態に係る発振装置１０００の第２構成例を示す。第２構成例の発振装置１０００において、図１に示された第１構成例の発振装置１０００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。第２構成例の発振装置１０００は、基準電圧入力端子３６と、比較部１３０と、第３容量制御部１４０を更に備える。なお、第１容量制御部１１０、第２容量制御部１２０、比較部１３０、第３容量制御部１４０、および発振回路２００は、振動子１０の発振を制御する発振制御装置１００として機能する。
【００３９】
基準電圧入力端子３６は、予め定められた基準電圧が入力される。基準電圧は、振動子１０の温度変動が補償された場合（または考慮しない場合）において、第２容量制御部１２０が振動子１０の発振周波数を基準周波数ｆ０にする外部入力信号と略等しくてよい。
【００４０】
即ち、例えば、温度変動が補償された場合において、外部入力信号が基準電圧よりも大きい場合、第２容量制御部１２０は、第２可変容量部２２０および／または第４可変容量部２４０の容量を小さくして、振動子１０の発振周波数を基準周波数ｆ０よりも大きい周波数に変更する。また、外部入力信号が基準電圧よりも小さい場合、第２容量制御部１２０は、第２可変容量部２２０および／または第４可変容量部２４０の容量を大きくして、振動子１０の発振周波数を基準周波数ｆ０よりも小さい周波数に変更する。なお、発振装置１０００が内部で基準電圧を発生させてもよく、この場合、基準電圧入力端子３６はなくてもよい。
【００４１】
比較部１３０は、外部入力信号および基準電圧を比較する。比較部１３０は、例えば、外部入力信号が基準電圧以上の場合にハイ電圧を出力し、外部入力信号が基準電圧未満の場合にロー電圧を出力する。比較部１３０は、外部入力信号および基準電圧に応じて、予め定められたハイ電圧およびロー電圧の一方を出力するエンコーダでよい。比較部１３０は、一例として、コンパレータを含む。
【００４２】
第３容量制御部１４０は、外部入力信号および基準電圧の比較結果と、第１容量制御部１１０が出力する制御信号とに基づき、振動子１０に接続される回路の容量を制御する。第３容量制御部１４０は、振動子１０に接続される回路の容量を制御して、振動子１０の発振周波数を調整する。第３容量制御部１４０は、例えば、第１容量制御部１１０が振動子１０の発振周波数の温度特性を補償しきれなかった特性を更に補償するように、第１可変容量部２１０および／または第３可変容量部２３０を制御する。これに代えて、第３容量制御部１４０は、第２可変容量部２２０および／または第４可変容量部２４０を制御してもよい。
【００４３】
第３容量制御部１４０は、例えば、外部入力信号および基準電圧の比較結果に応じて、容量を増加または減少させる制御回路または制御動作を切り換える。この場合、第３容量制御部１４０の制御回路は、予め定められた増幅率（ゲイン）で増幅した制御信号を用いて、容量を増加または減少させる制御信号を生成してよい。第３容量制御部１４０は、一例として、外部入力信号が基準電圧以上の場合、正側調整用ゲインで増幅した制御信号を出力し、外部入力信号が基準電圧未満の場合、負側調整用ゲインで増幅した制御信号を出力する。
【００４４】
これに代えて、第３容量制御部１４０は、第１容量制御部１１０が出力する制御信号に予め定められた係数を乗じた制御信号を用いて、容量を増加または減少させてもよい。第３容量制御部１４０は、例えば、第１容量制御部１１０が出力する制御信号に予め定められた係数を乗じた制御信号を用いて、容量を増加または減少させる。第３容量制御部１４０が用いる係数は、第１容量制御部１１０が出力する制御信号の大きさと、外部入力信号および基準電圧の比較結果と、に対応する係数でよい。第３容量制御部１４０は、例えば、外部入力信号および基準電圧の比較結果に応じて、当該係数を切り換える。
【００４５】
第３容量制御部１４０は、生成した制御信号に応じて、第１可変容量部２１０および／または第３可変容量部２３０の容量を変更する。第２構成例の発振装置１０００は、このような第３容量制御部１４０を用いることにより、ＡＦＣ制御による発振周波数の基準周波数ｆ０からの変更方向に応じて、振動子１０の発振周波数の変更量を異ならせて補償することができる。第２構成例の発振装置１０００の補償動作について、次に説明する。
【００４６】
図６は、本実施形態に係る第２構成例の発振装置１０００による発振周波数の補償結果の一例を示す。図６は、横軸を温度、縦軸を振動子１０の発振周波数としたグラフと、当該グラフの周波数に対応する外部入力信号と、当該外部入力信号に応じた回路ゲインのグラフとを示す。図６は、基準周波数ｆ０を保持する外部入力信号を、基準電圧とした例を示す。この場合、外部入力信号が基準電圧と略同一の電圧であり、第１容量制御部１１０が振動子１０の温度特性を補償した場合、振動子１０の発振周波数は、基準周波数ｆ０と略同一となって安定化する。
【００４７】
また、ＡＦＣ制御によって外部入力信号が基準電圧よりも大きくなったことに応じて、第２容量制御部１２０は、振動子１０の発振周波数を高周波数側にシフトさせる。この場合、第１容量制御部１１０が振動子１０の温度特性を補償するが、図３で説明した様に、温度補償による周波数の変更量は過剰となる。
【００４８】
比較部１３０は、外部入力信号および基準電圧を比較して、外部入力信号が高いことを示すハイ電圧を出力する。第３容量制御部１４０は、比較結果のハイ電圧に応じて、正側調整ゲインを用いて振動子１０の発振周波数を調整する。第３容量制御部１４０は、一例として、第１容量制御部１１０が出力する制御信号を、正側調整ゲインで増幅する。図３の曲線Ｃ'で示す温度特性は、第１容量制御部１１０が予め定められた関数を用いて過剰に補償した結果なので、過剰に補償した分を修正するように、第１容量制御部１１０が出力する制御信号の逆特性となるように正側調整ゲインは、予め定められてよい。
【００４９】
これにより、第３容量制御部１４０は、図３の曲線Ｃ'で示す温度特性を略一定の温度特性となるように第１可変容量部２１０および／または第３可変容量部２３０を調整することができる。即ち、本実施形態に係る発振装置１０００は、ＡＦＣ制御によって、第２容量制御部１２０が振動子１０の発振周波数を変更しても、第３容量制御部１４０が変更によって生じる温度特性を補償して、振動子１０の発振周波数を略一定の温度特性に補償することができる。
【００５０】
図６は、第２容量制御部１２０が発振周波数を＋Δｆ１、＋Δｆ２、および＋Δｆ３だけシフトさせた場合に、第３容量制御部１４０が正側調整用ゲインを用いて、発振周波数をｆ０＋Δｆ１、ｆ０＋Δｆ２、およびｆ０＋Δｆ３にそれぞれ安定化させる例を「第１正側調整」、「第２正側調整」、および「第３正側調整」として示す。なお、第１容量制御部１１０が過剰に補償した結果を点線の曲線で示し、第３容量制御部１４０の周波数調整量を一点鎖線の曲線で示し、これらの合成、即ち調整結果を実線の直線でそれぞれ示す。
【００５１】
例えば、「第３正側調整」の例は、第２容量制御部１２０が振動子１０の発振周波数を＋Δｆ３だけシフトした結果を示す。即ち、第１容量制御部１１０が過剰に補償した結果が曲線Ｄであり、曲線Ｄの温度特性を補償する第３容量制御部１４０の周波数調整量が曲線Ｅであり、補償結果が直線Ｆである。
【００５２】
同様に、ＡＦＣ制御によって外部入力信号が基準電圧よりも小さくなったことに応じて、第２容量制御部１２０は、振動子１０の発振周波数を低周波数側にシフトさせる。この場合、第１容量制御部１１０が振動子１０の温度特性を補償するが、図４で説明した様に、温度補償による周波数の変更量は不足する。
【００５３】
比較部１３０は、外部入力信号および基準電圧を比較して、外部入力信号が低いことを示すロー電圧を出力する。第３容量制御部１４０は、比較結果のロー電圧に応じて、負側調整ゲインを用いて振動子１０の発振周波数を調整する。第３容量制御部１４０は、一例として、第１容量制御部１１０が出力する制御信号を、負側調整ゲインで増幅する。これにより、発振装置１０００は、ＡＦＣ制御によって、第２容量制御部１２０が振動子１０の発振周波数を変更しても、第３容量制御部１４０が変更によって生じる温度特性を補償して、振動子１０の発振周波数を略一定の温度特性に補償することができる。
【００５４】
図６は、第２容量制御部１２０が発振周波数を−Δｆ１、−Δｆ２、および−Δｆ３だけシフトさせた場合に、第３容量制御部１４０が負側調整用ゲインを用いて、発振周波数をｆ０−Δｆ１、ｆ０−Δｆ２、およびｆ０−Δｆ３にそれぞれ安定化させる例を「第１負側調整」、「第２負側調整」、および「第３負側調整」として示す。なお、第１容量制御部１１０による補償不足の結果を点線の曲線で示し、第３容量制御部１４０の周波数調整量を一点鎖線の曲線で示し、これらの合成、即ち調整結果を実線の直線でそれぞれ示す。
【００５５】
例えば、「第３負側調整」の例は、第２容量制御部１２０が振動子１０の発振周波数を−Δｆ３だけシフトした結果を示す。即ち、第１容量制御部１１０の補償が不足した結果が曲線Ｄであり、曲線Ｄの温度特性を補償する第３容量制御部１４０の周波数調整量が曲線Ｅであり、補償結果が直線Ｆである。以上のように、第２構成例の発振装置１０００は、ＡＦＣ制御による周波数の変動方向に応じて、適切な補償動作を実行することができる。
【００５６】
しかしながら、このような発振装置１０００を実際に電子回路等で形成すると、第２容量制御部１２０および第３容量制御部１４０等に、オフセット誤差が発生し、発振回路２００の容量を制御する制御信号に当該オフセット誤差が重畳してしまうことがある。そこで、オフセット誤差を相殺するように、外部入力信号を調整することが考えられる。しかしながら、第２構成例の発振装置１０００は、外部入力信号と基準電圧とを比較した結果に応じて、温度補償動作を切り換えるので、オフセット誤差の大きさによっては、振動子１０の発振周波数を安定化できない場合が生じてしまう。
【００５７】
一例として、発振装置１０００の内部で発生するオフセット誤差に対応する周波数シフト量をΔｆ４とすると、外部のシステムは、当該シフト量をΔｆ４に対応する信号成分を差し引いた外部入力信号を発振装置１０００に供給する。したがって、外部入力信号がオフセット誤差に応じてシフトするので、温度補償動作の切り換え動作が正常に実行されない場合が生じることがある。
【００５８】
図７は、本実施形態に係る第２構成例の発振装置１０００にオフセット誤差が生じた場合の一例を示す。図７は、図６と同様に、横軸を温度、縦軸を振動子１０の発振周波数としたグラフと、当該グラフの周波数に対応する外部入力信号と、当該外部入力信号に応じた回路ゲインのグラフとを示す。
【００５９】
なお、図７は、第２容量制御部１２０および／または第３容量制御部１４０のオフセット誤差の発生に応じて、当該オフセット誤差を相殺する外部入力信号が供給された例を示す。即ち、発振回路２００の容量の制御にはオフセット誤差の影響は無く、振動子１０の発振周波数は、外部入力信号に応じた周波数のシフト量に対応する周波数に変更される。
【００６０】
例えば、周波数のシフト量が＋Δｆ１であり、オフセット誤差に対応する周波数シフト量が＋Δｆ４の場合、外部入力信号は、周波数ｆ０＋Δｆ１−Δｆ４に対応する信号となる。これにより、オフセット誤差が重畳すると、周波数シフト量は、＋Δｆ１となるので、発振回路２００は、振動子１０の発振周波数を高周波数側（正側）にシフトさせることになる。ここで、Δｆ１−Δｆ４＞０の場合、比較部１３０の出力はハイ電圧となって、第３容量制御部１４０は、正側調整用ゲインを用いるので、発振装置１０００は、振動子１０の発振周波数をｆ０＋Δｆ１に安定化させることができる。
【００６１】
しかしながら、Δｆ１−Δｆ４＜０の場合、比較部１３０の出力はロー電圧となるので、発振回路２００は、振動子１０の発振周波数を高周波数側（正側）にシフトさせるにもかかわらず、第３容量制御部１４０は、外部入力信号に応じて負側調整用ゲインを用いることになる。したがって、発振装置１０００は、振動子１０の温度特性を補償することができなくなってしまう。また、第３容量制御部１４０は、補正すべき温度特性と相似の特性を用いて振動子１０の発振周波数を変更させるので、第１容量制御部１１０による不十分な補償結果の特性を、更に悪化させてしまうことがある。
【００６２】
図７は、オフセット誤差に対応する周波数シフト量が＋Δｆ４であり、かつ、絶対値が＋Δｆ１よりも大きい（Δｆ１＜Δｆ４）場合の例を示す。この場合、外部入力信号に対応する周波数シフト量が０より大きく、かつ、Δｆ４未満の場合、第３容量制御部１４０は負側調整用ゲインを用いる一方で、発振回路２００は、振動子１０の発振周波数を高周波数側（正側）にシフトさせることになる。したがって、発振装置１０００は、基準周波数ｆ０よりも大きく、かつ、＋Δｆ４未満の周波数範囲において、振動子１０の発振周波数を安定化することができなくなってしまう。
【００６３】
これに加えて、発振装置１０００を実際に電子回路等で形成すると、外部入力信号が基準電圧に近い値となった場合に、発振装置１０００は、振動子１０の発振周波数を変動させてしまうことがある。即ち、比較部１３０は、略同一の２つの電位を比較することになるので、ハイ電圧およびロー電圧のいずれかを不安定に出力させてしまい、発振回路２００は、振動子１０の発振周波数を変動させるチャタリングが生じることになる。
【００６４】
図８は、本実施形態に係る発振装置１０００が出力する発振周波数の一例を示す。図８の横軸は時間、縦軸は外部入力信号と対応する発振周波数を示す。図８は、時間の経過に応じて、外部入力信号が変化し、当該外部入力信号の変化に対応する発振周波数を、発振装置１０００が出力する例を示す。発振装置１０００は、図１から図６で説明した様に、外部入力信号に応じた発振周波数で振動子１０を発振させることができる。
【００６５】
しかしながら、外部入力信号が基準電圧と略同一の値になると、発振装置１０００は、発振周波数を変動させてしまう。特に、外部入力信号にノイズ等が重畳した場合、発振周波数はノイズの変動に敏感に反応してしまうことがある。例えば、時刻ｔ３からｔ４の期間、および時刻ｔ５からｔ６の期間において、発振装置１０００は発振周波数のチャタリングを発生させる。以上のように、第２構成例の発振装置１０００は、外部入力信号の大きさによっては、温度特性を補償できない場合と、出力周波数が変動してしまう場合と、がある。
【００６６】
そこで、本実施形態に係る発振装置２０００は、外部入力信号の大きさに関わらず、温度特性を補償し、また、出力周波数の変動を防止する。図９は、本実施形態に係る発振装置２０００の構成例を示す。発振装置２０００において、図１に示された第１構成例の発振装置１０００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。
【００６７】
発振装置２０００は、振動子１０と、温度検出部２０と、入力端子３２と、出力端子３４と、発振回路２００と、第１制御部３１０と、第２制御部３２０と、基準電圧生成部３３０と、エンコーダ３４０と、を備える。振動子１０、温度検出部２０、入力端子３２、および出力端子３４については、図１で説明したので、ここでは説明を省略する。なお、発振回路２００、第１制御部３１０、第２制御部３２０、基準電圧生成部３３０、およびエンコーダ３４０は、振動子１０の発振を制御する発振制御装置３００として機能する。
【００６８】
第１制御部３１０は、振動子１０の温度検出結果に基づき、振動子１０の発振周波数を制御する第１制御信号を生成する。第１制御部３１０は、振動子１０に接続される回路の容量を制御して、振動子１０の発振周波数を調整する。第１制御部３１０は、一例として、第１容量可変部および／または第３容量可変部に第１制御信号を送信し、振動子１０の発振周波数の温度特性を補償するように、それぞれの容量を変更して発振周波数を制御する。第１制御部３１０は、図１で説明した第１容量制御部１１０の動作と略同一の動作を実行してよい。
【００６９】
第２制御部３２０は、振動子１０の温度検出結果と、外部から入力する外部入力信号と、エンコーダ３４０からのフィードバック信号とに基づき、振動子１０の発振周波数を制御する第２制御信号を生成する。また、第２制御部３２０は、出力した第２制御信号と基準電圧との比較結果のフィードバックを受けて、出力する第２制御信号を温度検出結果に応じて調整する。第２制御部３２０は、ＡＦＣ制御に基づく発振周波数で、振動子１０を安定に発振させるように、第２制御信号を生成する。
【００７０】
第２制御部３２０は、一例として、第２容量可変部および／または第４容量可変部に第２制御信号を送信し、それぞれの容量を変更して、振動子１０の発振周波数の温度特性を補償しつつ、発振周波数を制御する。第２制御部３２０は、図６で説明した様に、正側調整用ゲインおよび負側調整用ゲインのいずれかを選択し、選択したゲインで外部入力信号を増幅して第２制御信号を生成してよい。
【００７１】
基準電圧生成部３３０は、基準電圧を生成する。基準電圧生成部３３０は、図５および図６で説明した基準電圧を生成してよい。即ち、図５は、基準電圧入力端子３６から基準電圧が入力される例を示し、図９は、発振装置２０００の内部で基準電圧を発生させる例を示す。ここで、第１制御部３１０が振動子１０の温度特性を補償して、振動子１０の発振周波数を基準周波数ｆ０と略同一にして安定化させた場合において、振動子１０の当該発振周波数を保持する電圧を、基準電圧とする。
【００７２】
エンコーダ３４０は、フィードバック信号を生成する。エンコーダ３４０は、第２制御信号と基準電圧とを比較することにより、フィードバック信号を生成する。エンコーダ３４０は、基準電圧および第２制御信号の差分を示すデジタルデータを出力する。エンコーダ３４０は、基準電圧および第２制御信号の差分と、閾値との比較結果に基づき、デジタルデータに変換してよい。エンコーダ３４０は、例えば、外部入力信号および基準電圧の差分が０以上の場合にハイ電圧を出力し、当該差分が０未満の場合にハイ電圧を出力する。この場合、エンコーダ３４０は、図５に示す比較部１３０と略同一の動作を実行してよい。エンコーダ３４０は、一例として、コンパレータを有する。また、エンコーダ３４０の閾値のレベルは、ヒステリシスを有してよい。閾値レベルがヒステリシスを有する例については、後述する。
【００７３】
発振回路２００は、第１制御信号および第２制御信号に基づき、振動子１０の発振周波数を設定する。発振回路２００は、第１可変容量部２１０、第２可変容量部２２０、第３可変容量部２３０、第４可変容量部２４０、抵抗２５０、および増幅部２６０を有する。発振回路２００は、第１可変容量部２１０、第２可変容量部２２０、第３可変容量部２３０、および第４可変容量部２４０の容量に基づき、振動子１０の発振周波数を設定する。
【００７４】
第１可変容量部２１０および／または第３可変容量部２３０は、第１制御信号に基づき、容量値を変更する。第２可変容量部２２０および／または第４可変容量部２４０は、第２制御信号に基づき、容量値を変更する。なお、第１可変容量部２１０、第２可変容量部２２０、第３可変容量部２３０、第４可変容量部２４０、抵抗２５０、および増幅部２６０の動作は、図１で説明したので、ここでは説明を省略する。
【００７５】
以上の本実施形態に係る発振装置２０００は、図５に示す発振装置１０００と同様に、第１制御部３１０が生成する第１制御信号を用いて、振動子１０の発振周波数を変更する。そして、第２制御部３２０が生成する第２制御信号を用いて、振動子１０の発振周波数を更に変更し、第１制御部３１０が振動子１０の温度変動を補償しきれなかった成分を補償して安定化させる。
【００７６】
以上の本実施形態に係る第２制御部３２０は、フィードバック動作して、第２制御信号を生成する。第２制御部３２０は、例えば、ＡＦＣ制御による外部入力信号に応じて、第２制御信号を生成する。そして、第２制御部３２０は、エンコーダ３４０が出力する基準電圧および第２制御信号の差分を示すデジタルデータが、フィードバック信号として入力される。即ち、第２制御部３２０は、エンコーダ３４０の比較結果に応じて、正側調整用ゲインおよび負側調整用ゲインのいずれかを用いて、次の第２制御信号を生成する。このような第１制御部３１０および第２制御部３２０について、次に説明する。
【００７７】
図１０は、本実施形態に係る第１制御部３１０、第２制御部３２０、およびエンコーダ３４０の構成例を示す。第１制御部３１０は、予め定められた関数に基づく第１制御信号を発生させる。第１制御信号は、基準温度を原点とし、主に３次関数となる温度特性を補償するので、基準温度を原点とした３次関数の温度電圧特性を有してよい。即ち、第１制御部３１０は、基準温度を原点とした３次関数に基づく第１制御信号を発生してよい。また、第１制御部３１０は、基準温度を原点とした１次関数、５次関数、７次関数といった、奇数次の関数の和に基づく第１制御信号を発生してよい。これにより、第１制御部３１０は、より精密に振動子１０の温度特性を補償することができる。
【００７８】
図１０は、第１制御部３１０が、１次成分発生部３５１、２次成分発生部３５２、３次成分発生部３５３を含むｎ次成分発生部３５０を有し、振動子１０の温度検出結果に応じて、基準温度を原点としたｎ次の温度電圧特性を発生させる例を示す。なお、温度電圧特性の次数ｎは、１以上の自然数であることが望ましい。また、ｎ次成分発生部３５０は、４次以上の温度電圧特性の成分を発生させる発生部を更に備えてよい。これに代えて、温度電圧特性の次数ｎは、１以上の奇数であってもよい。
【００７９】
また、第１制御部３１０は、ｎ次の温度電圧特性を加算する第１加算部３６０を有し、第１加算部３６０の加算結果を第１制御信号とする。なお、第１制御信号は、振動子１０の温度特性の逆特性であることが望ましい。このように、第１制御部３１０は、より多くの次数の温度電圧特性を加算して第１制御信号を生成することで、より精密に振動子１０の温度特性を補償することができる。
【００８０】
第２制御部３２０は、第１制御部３１０と同様に、１次成分発生部３７１、２次成分発生部３７２、３次成分発生部３７３、・・・等を含むｎ次成分発生部３７０を有する。また、第２制御部３２０は、第２加算部３８０と、増幅部３９０とを有する。ｎ次成分発生部３７０は、温度検出部２０の温度検出結果およびエンコーダ３４０の比較結果に応じた温度電圧特性をそれぞれ出力する。なお、温度電圧の次数ｎは、１以上の自然数であることが望ましい。
【００８１】
このように、第２制御部３２０は、より多くの次数の温度電圧特性を加算して第２制御信号を生成することで、より精密に振動子１０の温度特性を補償することができる。また、第１制御部３１０が振動子１０の温度特性を補償したことによって、微小な非線形成分等が発生した場合でも、第２制御部３２０は、より多くの次数の温度電圧特性を用いることで、精密に振動子１０の温度特性を補償することができる。このような微小な非線形成分等は、次数が偶数の特性を有することがあり、第２制御部３２０は、奇数次の温度電圧特性に加えて、偶数次の温度電圧特性を用いて、第２制御信号を生成することが望ましい。
【００８２】
例えば、第２制御部３２０は、温度検出結果がＴｘであり、エンコーダ３４０の比較結果がハイ電圧の場合、図３に示す曲線Ｃ'のように第１制御部３１０が過剰に補償した温度特性の成分を補償する。ｎ次成分発生部３７０は、第１制御部３１０が過剰に補償した温度特性の成分を補償する温度電圧特性における、温度Ｔｘに対応する値をそれぞれ出力する。ここで、曲線Ｃ'の温度特性を補償する温度電圧特性をＦ１ｎ（Ｔ）とすると、第２制御部３２０は、Ｆ１ｎ（Ｔｘ）を発生させる。
【００８３】
また、第２制御部３２０は、エンコーダ３４０の比較結果がロー電圧の場合、図４に示す曲線Ｃ"のように、第１制御部３１０の補償が不足した温度特性の成分を補償する。ｎ次成分発生部３７０は、第１制御部３１０が不足した補償結果の成分を補償する温度電圧特性における、温度Ｔｘに対応する値をそれぞれ出力する。ここで、曲線Ｃ"の温度特性を補償する温度電圧特性をＦ２ｎ（Ｔ）とすると、第２制御部３２０は、Ｆ２ｎ（Ｔｘ）を発生させる。
【００８４】
第２加算部３８０は、振動子１０の温度検出結果と、第２制御信号および基準電圧の比較結果とに対応する、基準温度を原点としたｎ次の温度電圧特性と、を加算する。第２加算部３８０は、加算結果を増幅部３９０に供給する。即ち、第２加算部３８０は、エンコーダ３４０の比較結果がハイ電圧の場合、Σｎ｛Ｆ１ｎ（Ｔｘ）｝を、ロー電圧の場合、Σｎ｛Ｆ２ｎ（Ｔｘ）｝を、増幅部３９０に供給する。
【００８５】
増幅部３９０は、第２加算部３８０の加算結果に応じた増幅率で、外部入力信号を増幅する。増幅部３９０は、増幅した外部入力信号を、第２制御信号として出力する。即ち、第２制御部３２０は、振動子１０の温度検出結果と、第２制御信号および基準電圧の比較結果とに基づき、当該増幅部３９０の増幅率を切り換える。増幅部３９０は、例えば、エンコーダ３４０の比較結果がハイ電圧の場合、正側調整用ゲインΣｎ｛Ｆ１ｎ（Ｔｘ）｝を、エンコーダ３４０の比較結果がロー電圧の場合、負側調整用ゲインΣｎ｛Ｆ２ｎ（Ｔｘ）｝を用いて、外部入力信号を増幅する。このように、増幅部３９０は、第２加算部３８０の加算結果に応じて、増幅率を切り換える。
【００８６】
ここで、エンコーダ３４０は、第２制御部３２０が出力した第２制御信号と、基準電圧とを比較するので、第２制御部３２０よりも前段の回路にオフセットが発生して第２制御信号に重畳しても、当該オフセットが重畳した第２制御信号と基準電圧とを比較することになる。即ち、第２制御部３２０は、発生したオフセットを含めた制御信号に基づいて、正側調整用ゲインおよび負側調整用ゲインのいずれかを選択する。
【００８７】
一例として、周波数のシフト量が＋Δｆ１であり、オフセット誤差に対応する周波数シフト量が＋Δｆ４の場合、外部入力信号は、周波数ｆ０＋Δｆ１−Δｆ４に対応する信号となる。これにより、オフセット誤差が重畳すると、制御信号の周波数シフト量は、＋Δｆ１となるので、発振回路２００は、振動子１０の発振周波数を高周波数側（正側）にシフトさせる。また、エンコーダ３４０は、当該制御信号と基準電圧を比較するので、外部入力信号が基準周波数ｆ０以下の周波数（ｆ０＋Δｆ１−Δｆ４）に対応する信号電圧であったとしても、比較結果は、ｆ０＋Δｆ１＞ｆ０なので、ハイ電圧を出力する。即ち、増幅部３９０は、正側調整用ゲインを用いて外部入力信号を増幅する。
【００８８】
このように、本実施形態に係る発振装置２０００は、増幅部３９０のゲインと、発振回路２００が発振周波数を変更する方向とを、外部入力信号の値にかかわらず対応させて、振動子１０の温度特性を適切に補償することができる。また、発振装置２０００は、オフセット誤差を低減させる外部入力信号に応じて、振動子１０の発振周波数を調整するので、外部入力信号のシフト量に対応する発振周波数で振動子１０を発振させることができる。
【００８９】
また、本実施形態のエンコーダ３４０は、ヒステリシスコンパレータを有する例を示す。エンコーダ３４０は、コンパレータ３４２と、入力抵抗３４４と、帰還抵抗３４６と、インバータ３４８と、を有する。コンパレータ３４２、入力抵抗３４４、および帰還抵抗３４６は、閾値にヒステリシスを有するヒステリシスコンパレータとして動作する。
【００９０】
例えば、当該ヒステリシスコンパレータが第１閾値ＴｈＨおよび第２閾値ＴｈＬを有し、ＴｈＨ＞ＴｈＬの場合、入力電圧および基準電圧の差分が、第１閾値ＴｈＨを超えると、出力はロー電圧となる。この場合、入力電圧および基準電圧の差分が、第１閾値ＴｈＨ以下になっても出力はロー電圧を保持し、第２閾値ＴｈＬ以下になってから出力はハイ電圧に切り換わる。また、この場合、入力電圧および基準電圧の差分が、第２閾値ＴｈＬを超えても出力はハイ電圧を保持し、第１閾値ＴｈＨを超えてから出力はロー電圧に切り換わる。
【００９１】
なお、第１閾値ＴｈＨおよび第２閾値ＴｈＬは、入力抵抗３４４、帰還抵抗３４６、基準電圧、およびコンパレータ３４２の電源電圧等によって定めることができる。また、出力フルスケールに対する閾値電圧の差（ヒステリシス）は、入力抵抗３４４および帰還抵抗３４６の比率で定めることができる。インバータ３４８は、このようなヒステリシスコンパレータの論理を反転する。
【００９２】
以上のエンコーダ３４０は、外部入力信号が基準電圧と略同一の値において、当該外部入力信号がノイズ等を含んで変動しても、当該変動が第１閾値ＴｈＨおよび第２閾値ＴｈＬの差分の範囲内であれば、ノイズの変動を反映させずに安定な論理値を出力できる。このように、エンコーダ３４０は、外部入力信号が変動してもチャタリングが発生することを防止するので、発振装置２０００は、発振周波数のチャタリング発生を防止できる。
【００９３】
図１１は、本実施形態に係る発振装置２０００が出力する発振周波数の一例を示す。図１１の横軸は時間、縦軸は外部入力信号と対応する発振周波数を示す。図１１は、時間の経過に応じて、外部入力信号が変化し、当該変化した外部入力信号に対応する発振周波数を、発振装置２０００が出力する例を示す。発振装置２０００は、図９および図１０で説明した様に、振動子１０の温度特性を補償しつつ、外部入力信号に応じた発振周波数で振動子１０を発振させることができる。
【００９４】
また、外部入力信号が基準電圧と略同一の値になっても、発振装置２０００は、発振周波数を変動させることなく、安定に動作させることができる。例えば、時刻ｔ３からｔ４の期間、および時刻ｔ５からｔ６の期間においても、発振装置２０００は発振周波数のチャタリングの発生を防止できる。以上のように、本実施形態に係る発振装置２０００は、外部入力信号の大きさによらず、温度特性を補償しつつ、出力周波数を安定にして振動子１０を発振させることができる。
【００９５】
以上の本実施形態に係る発振装置２０００は、第１制御部３１０および第２制御部３２０が、それぞれｎ次成分発生部を有する例を説明したが、これに限定されることはない。第１制御部３１０および／または第２制御部３２０は、少なくとも３次成分発生部を有し、少なくとも３次の温度電圧特性を発生させてよい。
【００９６】
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。
【００９７】
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】
【００９８】
１０  振動子、２０  温度検出部、３２  入力端子、３４  出力端子、３６  基準電圧入力端子、１００  発振制御装置、１１０  第１容量制御部、１２０  第２容量制御部、１３０  比較部、１４０  第３容量制御部、２００  発振回路、２１０  第１可変容量部、２２０  第２可変容量部、２３０  第３可変容量部、２４０  第４可変容量部、２５０  抵抗、２６０  増幅部、３００  発振制御装置、３１０  第１制御部、３２０  第２制御部、３３０  基準電圧生成部、３４０  エンコーダ、３４２  コンパレータ、３４４  入力抵抗、３４６  帰還抵抗、３４８  インバータ、３５０  ｎ次成分発生部、３５１  １次成分発生部、３５２  ２次成分発生部、３５３  ３次成分発生部、３６０  第１加算部、３７０  ｎ次成分発生部、３７１  １次成分発生部、３７２  ２次成分発生部、３７３  ３次成分発生部、３８０  第２加算部、３９０  増幅部、１０００  発振装置、２０００  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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【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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