(57)【要約】【課題】クローズドループコントロールで発生する温度制御偏差（オフセット）を制御利得を大きくして改善しようとすると、コントロールループ内でハンチング（低周波発振）が発生し易い。さらに、クローズドループコントロール用のサーミスタに直列にオープンループコントロール用のセンサとしてダイオードを接続すると、低温度側ではダイオードの抵抗が高くなってサーミスタの温度に対する感度が低下し、逆に高温度側ではサーミスタの温度に対する感度が上昇しすぎる。【解決手段】差動増幅器ＩＣ１のプラス（＋）入力にオープンループコントロール用のセンサ（サーミスタＴＨ１）回路を、また、差動増幅器ＩＣ１のマイナス（−）入力にクローズドループコントロール用のセンサ（サーミスタＴＨ２、ＴＨ３）回路を設けて、クローズドループコントロールで発生する温度制御偏差（オフセット）を、オープンループコントロールで補正する。【選択図】図１
2005165630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒーターと該ヒーターに電力を供給するトランジスタ増幅回路を含むヒーター回路部と、前記ヒーターによる前記被加熱物の温度変化を検出する感熱素子と該感熱素子の検出結果に基づいて前記トランジスタ増幅回路の入力電圧を制御する差動増幅器とを含む制御部とで構成される温度制御回路であって、
前記差動増幅器の２つの入力回路の一方にクローズドループコントロール用の感熱素子による温度変化の検出電圧を印加し、他方にオープンループコントロール用の感熱素子による温度変化の検出電圧を印加して温度制御を行うよう構成したことを特徴とする温度制御回路。
【請求項２】
ヒーターと該ヒーターに電力を供給するトランジスタ増幅回路を含むヒーター回路部と、前記ヒーターによる前記被加熱物の温度変化を検出する感熱素子と該感熱素子の検出結果に基づいて前記トランジスタ増幅回路の入力電圧を制御する差動増幅器とを含む制御部とで構成される温度制御回路であって、
前記制御部を２つ備え、一方をクローズドループコントロール用の温度制御ブロックとし、他方をオープンループコントロール用の温度制御ブロックとし、両制御ブロックの基準電圧は共通としたことを特徴とする温度制御回路。
【請求項３】
前記クローズドループコントロール用の感熱素子は前記ヒーターに近接した位置に設置し、前記オープンループコントロール用の感熱素子は前記ヒーターから離れた位置に設置したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の温度制御回路。
【請求項４】
前記感熱素子に正特性温度補償用抵抗を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の温度制御回路。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の温度制御回路を用いて構成したことを特徴とする恒温槽型圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御回路に関し、特に恒温槽型圧電発振器に用いられる温度制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器あるいは測定器等の基準の周波数信号源に用いられる水晶発振器は、温度変化に対して高い精度で出力周波数が安定していることが求められている。
一般に水晶発振器の中でも極めて高い周波数安定度が得られるものとしては、電気的特性が温度の影響を受け易い水晶振動子等の電子部品を一定温度に保たれた槽内に収納した恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）が知られており、これにより、例えば1×10−7〜5×10−１０ｐｐｍ／0〜＋60℃と極めて高い周波数安定度が得られている。
【０００３】
図８は、従来の恒温槽型水晶発振器の温度制御回路の一例を示す電気回路図である。同図に示すように、本温度制御回路は、水晶振動子（図示しない）等の温度を検知し、この情報に基づいた電流を出力する制御部２１と、該制御部２１からの電流値に基づいて水晶振動子を加熱するためのヒーター回路部２２と定電圧回路２３とを備えている。
【０００４】
前記制御部２１は、前記定電圧回路２３に接続された抵抗Ｒ５１、Ｒ５２の直列回路の前記抵抗Ｒ５１、Ｒ５２の接続中点が差動増幅器ＩＣ１１のプラス（＋）入力と接続され、また、定電圧回路２３に接続された温度センサとしてのサーミスタＴＨ１１、ＴＨ１２の並列回路と、抵抗Ｒ５３との直列接続中点が前記差動増幅器ＩＣ１１のマイナス（−）入力に接続されると共に、該差動増幅器ＩＣ１１の出力が帰還抵抗５４を介して前記差動増幅器ＩＣ１１のマイナス（−）入力に接続されるよう構成したものである。
前記抵抗Ｒ５２は温度設定を行うための調整用抵抗である。
【０００５】
前記ヒーター回路部２２は、電源Ｖｃｃに接続された電力用ＭＯＳ ＦＥＴ（以下、ＦＥＴという）Ｑ１１とヒーターＨ１１、Ｈ１２とで構成され、ヒーターＨ１１は電源ＶｃｃとＦＥＴＱ１１のドレインＤとの間に接続され、また、ヒーターＨ１２はＦＥＴＱ１１のソースＳと接地間に接続される。
前記差動増幅器ＩＣ１１の出力は、抵抗Ｒ５５を介してＦＥＴＱ１１のゲートＧに接続される。コンデンサＣ２１Ｃ、２２、Ｃ２３は交流ノイズ除去用のコンデンサである。
【０００６】
図９は、図８の従来の温度制御回路を備えた恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）の構造例を示した縦断面図である。本恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）は、サーミスタＴＨ１１、ＴＨ１２とヒーターＨ１ｌ、Ｈ１２と水晶振動子３を収容したオーブン４と、その他の温度制御回路用及び発振回路用の部品５とを装着した印刷配線基板６、７で構成され、これらの構成部品はケース８に密封されて、端子９によって外部と接続される。
そして、前記サーミスタＴＨ１１、ＴＨ１２は発熱体のヒーターＨ１ｌ、Ｈ５２や加熱対象のオーブン４に近接配置され、前記ヒーターＨ１ｌ、Ｈ１２の発熱量を検出する。
クローズドループコントロールは、温度センサとしてのサーミスタを熱源に密接配置して熱的結合を高め、その発熱量に応じてヒーター電流を制御する方式である。
【０００７】
上記構成の温度制御回路は、前記サーミスタＴＨ１１、ＴＨ１２の抵抗値が周囲温度に従って変化するために差動増幅器ＩＣ１１の（＋）入力と（−）入力との電位差が変化し、これに伴いＦＥＴＱ１１のゲートＧに加わる電圧が制御される。これによって、ＦＥＴＱ１１のドレイン電流、即ちヒーターＨ１１、Ｈ１２の発熱温度が制御されて水晶振動子を収容したオーブン４の周囲温度を所定の温度に維持することを可能にしている。
例えば、温度が上昇した場合、前記サーミスタＴＨ１１、ＴＨ１２の抵抗値が小さくなり、これに伴って差動増幅器ＩＣ１１の（−）入力の電位があがり、そのため差動増幅器ＩＣ１１の（＋）と（−）入力端子間の電位差が小さくなって、該差動増幅器ＩＣ１１の出力電圧が減少する。
これによって、ＦＥＴＱ１１のゲート・ソース間の電位差が減少してヒーターＨ１１、Ｈ１２を流れるＦＥＴＱ１１のドレイン電流が減少する。その結果、ヒーターＨ１１、Ｈ１２の発熱量が少なくなって温度が低下する。
一方、温度が低下するとサーミスタＴＨ１１、ＴＨ１２の抵抗値が大きくなり上記の説明とは逆に前記ヒーターＨ１１、Ｈ１２の発熱量が増加して温度が上昇する。
【０００８】
図１０は、図８の温度制御回路で制御された従来のＴＣＸＯのオーブン４の温度制御特性図である。同図に示されるように、オーブン４の温度は、周囲温度−４０〜８５℃に対して制御目標温度より＋１.２ 〜−０.７ ℃の温度偏差を有している。
【０００９】
図１１は、従来の恒温槽型水晶発振器の温度制御回路の他の例を示す電気回路図である。同図に示すように、本温度制御回路は、水晶振動子（図示しない）等の温度を検知し、この情報に基づいた電流を出力する制御部２４と、該制御部２４からの電流値に基づいて水晶振動子を加熱するためのヒーター回路部２５と定電圧回路２６とを備えている。
【００１０】
前記制御部２４は、前記定電圧回路２６に接続されたサーミスタＴＨ１３とダイオードＤ１１、Ｄ１２と抵抗Ｒ５６の並列回路と、抵抗Ｒ５７との直列回路の、前記ダイオードＤ１１、Ｄ１２と抵抗Ｒ５７の接続中点が抵抗Ｒ５８を介して差動増幅器ＩＣ１２のプラス（＋）入力と接続される。
また、定電圧回路２６出力と接地間に接続された抵抗Ｒ５９、Ｒ６０との直列接続の接続中点が前記差動増幅器ＩＣ１２のマイナス（−）入力に接続されると共に、該差動増幅器ＩＣ１２の出力が帰還抵抗６１を介して差動増幅器ＩＣ１２のマイナス（−）入力に接続されるよう構成したものである。なお、抵抗Ｒ５７は温度設定を行うための調整用抵抗である。
【００１１】
前記制御部２４のサーミスタＴＨ１３は、クローズドループコントロール用として後述のヒーターＨ１３の近くに設置される。
また、前記ダイオードＤ１１、Ｄ１２はオープンループコントロール用の温度センサーとして用いるものであって、ヒーターＨ１３から離れた周囲温度を検知しやすい位置に設置される。
【００１２】
前記ヒーター回路部２５は、電源Ｖｃｃに接続された電力用ＰＯＷＭＯＳ ＦＥＴ（以下、ＦＥＴという）Ｑ１２とヒーターＨ１３とで構成され、ヒーターＨ１３は電源ＶｃｃとＦＥＴＱ１２のソースＳとの間に接続され、該ＦＥＴＱ１２のドレインＤは接地される。
前記差動増幅器ＩＣ１２の出力は、抵抗Ｒ６２、Ｒ６３を介してＦＥＴＱ１２のゲートＧに接続される。コンデンサＣ２４、Ｃ２５、Ｃ２６、Ｃ２７は交流ノイズ除去用のコンデンサである。
【００１３】
上記構成の温度制御回路において、周囲温度が上昇した場合、サーミスタＴＨ１３の抵抗値が小さくなり、これに伴って差動増幅器ＩＣ１２の（＋）入力の電位があがり、そのため該差動増幅器ＩＣ１２の（＋）と（−）入力端子間の電位差が大きくなって、差動増幅器ＩＣ１２の出力電圧が増大する。
これによって、ＦＥＴＱ１２のゲート・ソース間の電位差が減少してヒーターＨ１３を流れるＦＥＴＱ１２のドレイン電流が減少する。その結果、ヒーターＨ１３の発熱量が少なくなって温度が低下する。
一方、温度が低下するとサーミスタＴＨ１３の抵抗値が大きくなり上記の説明とは逆にＦＥＴＱ１２のドレイン電流、即ちヒーターＨ１３の発熱量が増加して温度が上昇する。
【００１４】
前記ダイオードＤ１１、Ｄ１２は、該ダイオードＤ１１、Ｄ１２のカソード・アノード間電位が温度に対して一定の割合（約−２〜−３ｍＶ／℃）で変化することを利用してオープンループコントロール用の温度センサとして用いられる。
このオープンループコントロールは、図１０のクローズドループコントロールによる温度制御特性で見られる制御温度偏差を低減する目的で、オープンループコントロール用温度センサの感度と制御対象物の熱容量との関係から周囲温度に応じたヒーターの発熱量を設定して、前記オープンループコントロール用温度センサが感知した周囲温度に対応したヒーターの発熱、即ちヒーター電流を流すものである。
【特許文献１】特開２００１―１１７６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図８の回路の温度制御方式は、ヒ−ターの発熱量を温度センサ（サーミスタ）で検出し、検出した発熱量に応じてヒーター電流を制御するクローズドループコントロール方式であって、温度制御の対象の熱容量とセンサー感度を含む制御利得によってその温度制御特性が決定される。
このクローズドループコントロール方式においては、必要とする加熱電力は、ヒーターに密着配置した温度センサとしてのサーミスタの温度変化に伴う抵抗値の変化を利用して発生させている。そのため、必然的に図１０に見られるように温度制御偏差（オフセット）が発生する。
また、ヒーターからの発熱が温度センサー（サーミスタ）に感知されるまでに時間的遅延が発生して温度変動が生じるので、制御利得を大きくして温度制御特性を改善しようとすると、コントロールループ内でハンチング（低周波発振）が発生し易い。
【００１６】
図１１の回路のダイオードＤ１１、Ｄ１２は、オープンループコントロール用のセンサとして動作しているが、クローズドループコントロール用のサーミスタＴＨ１３と直列に接続されているため、低温度側ではダイオードの抵抗が高くなってサーミスタの温度に対する感度が低下し、逆に高温度側ではサーミスタの温度に対する感度が上昇する。
その結果、クローズドループコントロール用としてのサーミスタ及びオープンループコントロール用としてのダイオードそれぞれに対する必要とする制御利得を設定できず、精度の高い温度制御特性が得られないという欠点がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、クローズドループコントロールに付随して発生する温度制御偏差（オフセット）とハンチング（低周波発振）を抑えて、高い精度の制御特性が得られる温度制御回路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】
【００１７】
上記課題を解決するため、請求項１においては、ヒーターと該ヒーターに電力を供給するトランジスタ増幅回路を含むヒーター回路部と、前記ヒーターによる前記被加熱物の温度変化を検出する感熱素子と該感熱素子の検出結果に基づいて前記トランジスタ増幅回路の入力電圧を制御する差動増幅器とを含む制御部とで構成される温度制御回路であって、前記差動増幅器の２つの入力回路の一方にクローズドループコントロール用の感熱素子による温度変化の検出電圧を印加し、他方にオープンループコントロール用の感熱素子による温度変化の検出電圧を印加して温度制御を行うよう構成したことを特徴とする。
また、請求項２においては、ヒーターと該ヒーターに電力を供給するトランジスタ増幅回路を含むヒーター回路部と、前記ヒーターによる前記被加熱物の温度変化を検出する感熱素子と該感熱素子の検出結果に基づいて前記トランジスタ増幅回路の入力電圧を制御する差動増幅器とを含む制御部とで構成される温度制御回路であって、前記制御部を２つ備え、一方をクローズドループコントロール用の温度制御ブロックとし、他方をオープンループコントロール用の温度制御ブロックとし、両制御ブロックの基準電圧は共通としたことを特徴とする。
【００１８】
請求項３においては、請求項１または請求項２のいずれかに記載の温度制御回路において、前記クローズドループコントロール用の感熱素子は前記ヒーターに近接した位置に設置し、前記オープンループコントロール用の感熱素子は前記ヒーターから離れた位置に設置したことを特徴とする。
また、請求項４においては、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の温度制御回路において、前記感熱素子に正特性温度補償用抵抗を用いたことを特徴とする。
さらに、請求項５に記載の恒温槽型圧電発振器においては、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の温度制御回路を用いて構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による温度制御回路においては、クローズドループコントロール用の温度制御ブロックの感熱素子はヒーターに近接した位置に設置し、オープンループコントロール用の温度制御ブロックの感熱素子は前記ヒーターから離れた位置に設置して、クローズドループコントロールによって発生する温度制御偏差をオープンループコントロールによって補正するようにしたことによって、高い精度の温度制御回路を構成することができる。
したがって、この温度制御回路を用いることによって、周波数温度特性の優れた高安定圧電発振器を提供することが、高安定圧電発振器の性能向上に顕著な効果を発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係わる温度制御回路の実施の一形態例を示す電気回路図である。
同図に示すように、本温度制御回路は、水晶振動子（図示しない）等の温度を検知し、この情報に基づいた電流を出力する制御部１と、該制御部１からの電流値に基づいて水晶振動子等を加熱するためのヒーター回路部２とを備えている。
【００２１】
前記制御部１は、電源Ｖｃｃと接地間に、オープンループコントロール用温度センサとしてのサーミスタＴＨ１と抵抗Ｒ１との並列回路と、抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４との直列回路が接続され、前記抵抗Ｒ２、Ｒ３の直列回路の接続中点が差動増幅器ＩＣ１のプラス（＋）入力に抵抗Ｒ５を介して接続される。
また、電源Ｖｃｃと接地間に、抵抗Ｒ６と、クローズドループコントロール用温度センサとしてのサーミスタＴＨ２、ＴＨ３の並列回路との直列回路が接続され、前記前記直列回路の接続中点が前記差動増幅器ＩＣ５１のマイナス（−）入力に接続される。
前記抵抗Ｒ３、Ｒ４は温度設定を行うための調整用抵抗であり、コンデンサＣ１は交流ノイズ除去用のコンデンサである。
【００２２】
前記ヒーター回路部２は、ヒーターＨ１と電力用のＪタイプのＰＯＷＭＯＳ ＦＥＴ（以下、ＪタイプＦＥＴという）Ｑ１とで構成され、前記ヒーターＨ１は電源ＶｃｃとＪタイプＦＥＴＱ１のソースＳ間に接続され、前記ＪタイプＦＥＴＱ１のドレインＤは接地される。
そして、前記差動増幅器ＩＣ１の出力は、抵抗Ｒ７、Ｒ８とコンデンサＣ２とで構成されるローパスフィルタを介して前記ＪタイプＦＥＴＱ１のゲートＧに入力される。また、ＪタイプＦＥＴＱ１のソースＳと差動増幅器ＩＣ１の（−）入力間に接続された帰還抵抗９によって、差動増幅器ＩＣ１の利得が調整されると共に、抵抗Ｒ９に並列接続されたコンデンサＣ３による積分回路によってＪタイプＦＥＴＱ１のドレイン電流、即ちヒーターＨ１電流の急激な変化を抑えている。
コンデンサＣ４、Ｃ５は交流ノイズ除去用のコンデンサである。
【００２３】
図２は、図１の温度制御回路を用いた恒温槽型水晶発振器の構造例を模式的に示した縦断面図である。
同図に示すように、本恒温槽型水晶発振器は、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３と、ヒーターＨｌと、水晶振動子３を収容しＪタイプＦＥＴＱ１を装着したオーブン４と、その他の温度制御回路用及び発振回路用の部品５とを装着した印刷配線基板６、７で構成され、これらの構成部品はケース８に密封されて、端子９によって外部と接続される。
そして、クローズドループコントロール用の前記サーミスタＴＨ２、ＴＨ３は発熱体のヒーターＨ１や加熱対象のオーブン４に近接配置され、一方、オープンループコントロール用の前記サーミスタＴＨ１はオーブン４から離れて、周囲温度を検出し易い位置に配置される。
【００２４】
本発明に係わる図１に示された温度制御回路の動作は次のとおりである。
温度が上昇して前記サーミスタＴＨ２、ＴＨ３の抵抗値が小さくなると、差動増幅器ＩＣ１の（−）入力の電位が下がり、そのため差動増幅器の（＋）入力と（−）入力端子間の電位差が大きくなって、該差動増幅器ＩＣ１の出力電圧が増大する。これによって、ＪタイプＦＥＴＱ１のゲート・ソース間の電位差が減少してヒーターＨ１を流れるＪタイプＦＥＴＱ１のドレイン電流が減少する。その結果、ヒーターＨ１の発熱量が少なくなって温度が低下する。
一方、温度が低下するとサーミスタＴＨ２、ＴＨ３の抵抗値が大きくなり上記の説明とは逆に前記ヒーターＨ１の発熱量が増加して温度が上昇する。
【００２５】
オープンループコントロール用のサーミスタＴＨ１は、感知した周囲温度に応じた抵抗値によって、あらかじめ設定された周囲温度に対応したヒーター電流を流すような電位を、抵抗Ｒ５を介して差動増幅器ＩＣ１の（＋）入力に供給する。
【００２６】
図３は、図１の温度制御回路の変形実施例を示す電気回路図である。
同図に示すように、本温度制御回路は、図１の温度制御回路の制御部１を次のような回路の制御部10に置き換えた回路構成を有する。即ち、前記制御部１におけるサーミスタＴＨ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の回路を抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２の直列回路に置き換えたものである。そして、前記抵抗Ｒ１０、Ｒ１１の接続中点を抵抗Ｒ１３を介して差動増幅器ＩＣ１の（＋）入力に接続した回路構成とすると共に、前記抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、それぞれオープンループコントロール用の温度センサーとして正特性温度補償用抵抗を用いている。
【００２７】
前記正特性温度補償用抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、温度変化に対するその抵抗値の変化（温度係数）が正の特性を持ち、且つ広い範囲にわたってリニアであることを利用して、オープンループコントロール用の温度センサとして用いられるものである。
この正特性温度補償用抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、その温度係数が正の特性をもつので、電源Ｖｃｃに接続された抵抗Ｒ１０に直列に該正特性温度補償用抵抗Ｒ１１、Ｒ１２が接続され、抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１の接続中点が差動増幅器ＩＣ１の（＋）入力に接続される。
温度が上昇したとき、正特性温度補償用抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の抵抗値が高くなって抵抗Ｒ１０と正特性温度補償用抵抗Ｒ１１の卒族中点の電位が高くなることを除いて、この回路の動作原理は図１と同じであるので、説明は省略する。
【００２８】
図４は、本発明に係わる温度制御回路の実施の他の形態例を示す電気回路図である。
同図に示すように、本温度制御回路は、制御部１１と、ヒーター回路部１２と定電圧回路１３とを備えている。
前記制御部１１は、前記定電圧回路１３出力と接地間に、抵抗Ｒ２１と、抵抗Ｒ２２と、抵抗Ｒ２３とオープンループコントロール用のサーミスタＴＨ４の並列回路とが直列に接続され、前記抵抗Ｒ２１、Ｒ２２の直列回路の接続中点が差動増幅器ＩＣ２のプラス（＋）入力に抵抗Ｒ２４を介して接続される。
また、定電圧回路１３出力に接続されたクローズドループコントロール用のサーミスタＴＨ５、ＴＨ６の並列回路と抵抗Ｒ２５と抵抗Ｒ２６の直列回路の、前記サーミスタ並列回路とＲ２５の接続中点が差動増幅器ＩＣ２のマイナス（−）入力に接続され、前記Ｒ２６の他端は接地される。
前記差動増幅器ＩＣ２の出力は帰還抵抗２７を介して前記差動増幅器ＩＣ２の（−）入力に接続され、同差動増幅器ＩＣ２の利得が決定される。
前記抵抗Ｒ２５、Ｒ２６は温度設定を行うための調整用抵抗である。
【００２９】
前記ヒーター回路部１２は、電源Ｖｃｃと接地間に接続されたヒーターＨ２、Ｈ３と電力用ＰＯＷＭＯＳ ＦＥＴ（以下、電力用ＦＥＴという）Ｑ２とで構成され、ヒーターＨ２は電源Ｖｃｃと電力用ＦＥＴＱ２のドレインＤとの間に接続され、また、ヒーターＨ３は電力用ＦＥＴＱ２のソースＳと接地間に接続される。
前記差動増幅器ＩＣ２の出力は、抵抗Ｒ２８、Ｒ２９を介して電力用ＦＥＴＱ２のゲートＧに接続され、該出力信号は、前記抵抗Ｒ２８、Ｒ２９とコンデンサＣ６とで構成されるローパスフィルタで高周波ノイズが除去される。
また、電力用ＦＥＴＱ２のドレインＤと差動増幅器ＩＣ２のプラス（＋）入力間にコンデンサＣ７が接続され、該コンデンサＣ７による積分回路によって電力用ＦＥＴＱ２のドレイン電流（ヒーターＨ２、Ｈ３の電流）の急激な変化が抑えられる。
コンデンサＣ８、Ｃ９は交流ノイズ除去用のコンデンサである。
【００３０】
上記回路において、例えば、温度が上昇して前記サーミスタＴＨ５、ＴＨ６の抵抗値が小さくなると、差動増幅器ＩＣ２の（−）側入力の電位が上がり、そのため差動増幅器ＩＣ２の（＋）と（−）入力端子間の電位差が小さくなって該差動増幅器ＩＣ２の出力電圧が減少する。これによって、電力用ＦＥＴＱ２のゲート・ソース間電位が低下してヒーターＨ２、Ｈ３を流れる該電力用ＦＥＴＱ２のドレイン電流が減少する。その結果、ヒーターＨ２、Ｈ３の発熱量が少なくなって温度が低下する。
一方、温度が低下するとサーミスタＴＨ５、ＴＨ６の抵抗値が大きくなり上記の説明とは逆に前記ヒーターＨ２、Ｈ３の発熱量が増加して温度が上昇する。
【００３１】
オープンループコントロール用のサーミスタＴＨ４は、感知した周囲温度に応じた抵抗値によって、あらかじめ設定された周囲温度に対応したヒーター電流を流すような抵抗Ｒ２１、Ｒ２２接続中点の電位を、抵抗Ｒ２４を介して差動増幅器ＩＣ２の（＋）入力に供給する。
【００３２】
図５は、本発明に係わる温度制御回路の実施の他の形態例を示す電気回路図である。
本実施例は、クローズドループコントロール用とオープンループコントロール用の温度制御回路を別々のブロックに構成したものであって、温度制御の基準電圧回路は共通としている。
同図に示すように、本温度制御回路は、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、コンデンサＣ１０とから成る共通の基準電圧回路１４と、抵抗Ｒ３４、Ｒ３５、差動増幅器ＩＣ３、サーミスタＴＨ７、ＴＨ８とから成るクローズドループコントロール用の制御部１５と、ヒーターＨ４と電力用のＪタイプのＰＯＷＭＯＳ ＦＥＴ（以下、ＪタイプＦＥＴという）Ｑ３とから成るクローズドループコントロール用のヒーター回路１６と、抵抗Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３、差動増幅器ＩＣ４、サーミスタＴＨ９とから成るオープンループコントロール用の制御部１７と、ヒーターＨ５とＪタイプＦＥＴＱ４とから成るオープンループコントロール用のヒーター回路１８とを備えている。
【００３３】
前記クローズドループコントロール用の制御部１５とヒーター回路１６とは、抵抗Ｒ３６、Ｒ３７とコンデンサＣ１１とで構成されるローパスフィルタを介して接続され、また、ＪタイプＦＥＴＱ３のソースＳの電位は抵抗Ｒ３８とコンデンサＣ１２を介して前記差動増幅器ＩＣ３の（−）入力に帰還される。
同様に、オープンループコントロール用の制御部１７とヒーター回路１８とは、抵抗Ｒ４４、Ｒ４５とコンデンサＣ１３とで構成されるローパスフィルタを介して接続され、また、ＪタイプＦＥＴＱ４のソースＳの電位は抵抗Ｒ４６を介して前記差動増幅器ＩＣ４の（−）入力に帰還される。
【００３４】
共通の基準電圧回路１４は電源Ｖｃｃと接地間に接続された抵抗Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３の直列回路とコンデンサＣ１０とで構成され、前記抵抗Ｒ３１、Ｒ３２の接続中点が前記制御部１５のＲ３４および制御部１７のＲ４１とそれぞれ接続され、該接続中点の電位が共通の基準電圧として供給される。
前記抵抗Ｒ３２、Ｒ３３は、温度設定を行うための調整用抵抗である。
【００３５】
本回路における、クローズドループコントロール及びオープンループコントロールの動作原理は、それぞれ図１及び図４のクローズドループコントロール及びオープンループコントロールと同じであるので、動作説明は省略する。
上記のように、オープンループコントロール用とクローズドループコントロール用の専用の温度制御回路もつことによって、それぞれの制御利得をより厳密な値に設定できる。これにより、精度の高い温度制御か可能となる。
【００３６】
同図の回路は、基準電圧の発生回路を共通として、温度センサとしてのサーミスタ、差動増幅器及びＦＥＴとヒーターとから成るヒーター回路を、クローズドループコントロール用とオープンループコントロール用にそれぞれ別個に構成した回路となっているが、サーミスタと差動増幅器の部分のみクローズドループコントロール用とオープンループコントロール用と別個に構成し、基準電圧の発生回路とヒーター回路は共通の回路構成とすることは容易に可能のことである。
【００３７】
図１に示す温度制御回路において、以下に示す部品仕様のもとに、電源電圧（Ｖｃｃ）３.３Ｖ、周囲温度−４０℃ のときＦＥＴＱ１の最大電流１.２Ａ、オーブンの制御目標温度８０℃、このときのＦＥＴＱ１の電流０Ａとする温度制御回路を構成し、シミュレーションによる回路の性能評価を行った。
Ｈｌ・・１.４Ω、        Ｑｌ・・IRLM6702（ＰＯＷＭＯＳＦＥＴ）
ＩＣ１・・TC75S57FE (ＭＯＳ ＦＥＴ Type)
ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３・・Ｂ＝4400、Ｒ(25℃)＝２００kΩ、
Ｒｌ、Ｒ２・・１０ｋΩ、    Ｒ３・・２２０ｋΩ、    Ｒ４・・８ｋΩ、
Ｒ５・・０.６ｋΩ、Ｒ６・・７.２ｋΩ、Ｒ７・・１００ｋΩ、Ｒ８・・６.２ｋΩ、  Ｒ９・・１.５ｋΩ、
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５・・０.１μＦ
【００３８】
図６は、前記部品仕様の図１の制御回路において、オープンループコントロ−ル用のサーミスタＴＨ１を固定抵抗としてクローズドループコントロ−ルのみの温度制御回路のシミュレーション結果を示す特性図である。
同図に示すように、周囲温度−４０〜７０℃において、制御目標温度を８０℃に設定したオーブンの目標値からの温度偏差は−1〜＋１℃（−１〜０.２℃／−４０〜２５℃、０.２〜１℃／２５〜７０℃）となった。
【００３９】
また、図７は、オープンループコントロール用サーミスタＴＨ１及びクローズドループコントロ−ル用のサーミスタＴＨ２、ＴＨ３を備えた前記部品仕様による図１の制御回路において、図６の温度特性をオープンループコントロールによって補正したシミュレーション結果を示す特性図である。
同図に示すように、オープンループコントロールでは、周囲温度変化−４０〜７０℃に対してオーブン温度は６０〜８０℃となるようにサーミスタＴＨ１を設定した結果、オープンループコントロールによる制御温度偏差、即ちクローズドループコントロ−ルの補正量は、０.８〜−０.２℃／−４０〜２５℃、−０.２〜−１.１℃／２５〜７０℃を得ることができた。クローズドオープンループコントロールによる制御温度偏差は、図６に示される特性のとおりである。
その結果、周囲温度−４０〜７０℃におけるオープンループコントロールとクローズドループコントロ−ルを組み合わせた総合の制御結果は、同図に示されるように、オーブンの制御目標温度８０℃からの温度偏差は−０.２〜０℃（−０.２〜０℃／−４０〜２５℃、０〜−０.１℃／２５〜７０℃）を得ることができた。
上述のように、本発明による温度制御回路を用いれば、従来に比べて極めて高い精度の温度制御回路を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係わる温度制御回路の実施の一形態例を示す電気回路図。
【図２】本発明の温度制御回路を用いた恒温槽型水晶発振器の構造例を模式的に示した縦断面図。
【図３】図２の温度制御回路の変形実施例を示す電気回路図。
【図４】本発明に係わる温度制御回路の実施の他の形態例を示す電気回路図。
【図５】本発明に係わる温度制御回路の実施の他の形態例を示す電気回路図。
【図６】図１の温度制御回路のクローズドコントロールのみによる温度制御のシミュレーション結果を示す特性図。
【図７】図１の温度制御回路の温度制御のシミュレーション結果を示す特性図。
【図８】従来の恒温槽型水晶発振器に用いられる温度制御回路の一例を示す電気回路図。
【図９】従来の温度制御回路を備えた恒温槽型水晶発振器の構造例を示した縦断面図。
【図１０】図１０のＴＣＸＯの温度制御特性図。
【図１１】従来の恒温槽型水晶発振器の温度制御回路の他の例を示す電気回路図
【符号の説明】
【００４１】
１・・制御部、  ２・・ヒーター回路部、  ３・・水晶振動子、  ４・・オーブン、  
５・・部品、  ６、７・・印刷配線基板、  ８・・ケース、    ９・・端子、  
１０、１１・・制御部、  １２・・ヒーター回路部、  １３・・定電圧回路、
１４・・基準電圧回路、  １５・・制御部、  １６・・ヒーター回路部、  １７・・制御部、
１８・・ヒーター回路部、  ２１・・制御部、  ２２・・ヒーター回路部、
２３・・定電圧回路、  ２４・・制御部、  ２５・・ヒーター回路部、  ２６・・定電圧回路、
Ｃ１〜Ｃ１４、Ｃ２１〜Ｃ２７・・コンデンサ、  Ｄ１１、Ｄ１２・・ダイオード、
Ｈ１〜Ｈ５、Ｈ１１〜Ｈ１３・・ヒータ、ＩＣ１〜ＩＣ４、ＩＣ１１、ＩＣ１２・・差動増幅器、
Ｑ１〜Ｑ４、Ｑ１１、Ｑ１２・・ＰＯＷＭＯＳ ＦＥＴ、
Ｒ１〜Ｒ１３、Ｒ２１〜Ｒ２９、Ｒ３１〜Ｒ４６、Ｒ５１〜Ｒ６３・・抵抗、  
ＴＨ１〜ＴＨ９、ＴＨ１１〜ＴＨ１３・・サーミスタ
【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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