(57)【要約】【課題】適度な短期安定性及び精度の低位相ノイズ高速タイムベースを提供すること。【解決手段】百から数百ＭＨｚの所望高周波数にて直に作動する水晶共振器を使用する。逆メサ型ＡＴカット石英水晶はこの基準を満たす。周波数安定性を促進するため、水晶とその発振器回路は、緩やかに調整するだけでよい好都合な温度、例えばおよそ室温に、熱的に固定される。供給側が２６℃、±．５℃である水流熱除去システムをすでに提供する代表的ＡＴＥ設定において、４００ＭＨｚ逆メサ型ＡＴカット水晶には単純にその水供給においてそれ自身のループが与えられる。【選択図】図１
2007256282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号を生成する回路であって、前記回路は、
逆メサ型ＡＴカット石英水晶共振器、及び
前記逆メサ型ＡＴカット石英水晶共振器の基本周波数にて振動し、前記逆メサ型ＡＴカット石英水晶共振器の基本周波数にてクロック信号を生成する出力ステージを有する、前記逆メサ型ＡＴカット石英水晶共振器に結合される発振器回路を備え、
前記逆メサ型ＡＴカット石英水晶共振器及び前記発振器回路は、緩やかに制御された温度を有し且つ前記回路を包含する外部周囲環境とは異なる環境へ熱的に結合されること、
を特徴とする回路。
【請求項２】
前記クロック信号は少なくとも１００ＭＨｚであることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
緩やかに制御された温度を有する前記環境は水流熱除去システムを備えることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記水流熱除去システムはＡＴＥシステムの部分であり、またＤＵＴから熱を除去することを特徴とする、請求項３に記載の回路。
【請求項５】
緩やかに制御された温度を有する前記環境は少なくとも１つのペルチェセルを備えることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【請求項６】
前記緩やかに制御された温度は約２６℃であることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【請求項７】
前記外部周囲環境は約４０°Ｆの範囲で変化できることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【請求項８】
前記緩やかに制御された温度の関数としてのクロック信号周波数の変化は約±２０ｐｐｍから±１０ｐｐｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【請求項９】
前記回路はさらに、前記回路と前記回路を包含する外部周囲環境との間に配置された断熱材を備えることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安価な低位相ノイズ高速安定化タイムベースに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の電子試験装置は、安定したクロック信号またはタイムベースを必要とする。これは、内部構造が対象信号のサンプリングに依存し、そのデジタル化された値を後続の処理のためメモリに格納する装置に特に当てはまる。かかるタイムベースが高速クロック信号（例えば百から数百メガヘルツの内の１つ）を提供する必要があることには少なくとも２つの理由がある。第一に、ＡＴＥ（自動試験装置）業界には「テスターの時間は金なり．．．」という格言がある。これは、もしＤＵＴ（テスト対象デバイス）のテストをより速やかに終わらせることができるなら、より少ない（高価な）テスターでより多くの部品をテストでき、経済的節約が実現することを意味している。そのようなＡＴＥのいくつかの実例は、いくつかの尺度（「占有面積」または物理的サイズ、キロワット単位の電力消費、所要床強度の平方フィート当たりのポンド数、その他現場環境要件等）のいずれにおいても、真に大規模なシステムであり、そのコストは言うまでもない（メモリデバイスをテストするための一部のＡＴＥシステムは拡張可能であり、オプションをフル装備した場合の費用は百万米ドルを優に超える）。第二に、進歩するにつれ、新たに開発されるテスト対象部品そのものがなお一層高速で作動できる。部品は、それらが実際に作動すると見込まれる速度でテストすること、あるいは異なる速度で作動する適性に従いそれらを選別することが望ましいため、それらの部品をテストするＡＴＥは、それ自体がテスト対象部品に見込まれる速度に匹敵するか、またはこれより速い速度で作動できる必要がある。
【０００３】
タイムベースもまた、少なくとも、これが妥当な周波数安定性（経時精度）を、サイクルからサイクルにかけての低いジッタまたは位相ノイズとともに有するという意味において、安定的である必要がある。所与の部品は１秒の何分の１からおそらくは１分以上に及ぶ期間内にテストされるため（１日当たり１０１２または１０１４で数部品）、厳密な試験的意味においてタイムベースの実際の長期周波数安定性は必須条件ではない。部品をテストする際、最高精度のタイムベースもまた必要ではなく、例えば４００，０００，００ＸＨｚ（つまり８桁まで把握）のタイムベースは、実質的に４００，０００，０００．０ＸＸＨｚ（１０桁まで把握）の内の１つと同じくらい有効である。つまり、３５０ＭＨｚより上で不合格となるＤＵＴは両方において不合格となり、４２５ＭＨｚまで作動するＤＵＴは両方で合格となる。従って、我々は、セシウムまたはルビジウム種類の一次周波数標準を備える商業ＡＴＥを提供しない。一般的には石英水晶発振器で十分である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、特に高速作動の場合には、エッジ配置におけるジッタはしばしばＤＵＴの合否に大いに関係する。我々はデジタル信号（規定の時間における値が論理一（真）または論理ゼロ（偽）になるもの）におけるジッタを、信号の遷移にとって理想的な時間軸沿いの位置からの偏差と考えることができる。ＡＴＥ装置にはしばしば、そのようなジッタを測定できることが期待され、クロックサイクルの中で選択された特定の位置で信号のサンプリングする能力を要し、さらにかなりの分解能でこれを果たすことが期待される。そしてＡＴＥは、ＤＵＴによって生成される出力信号に対し、ジッタを測定しなければならないばかりでなく、ＤＵＴに対し、理想に満たない入力に耐えるその能力をテストするため、様々な刺激を提供することが一般的に期待される。変化する信号レベルと遷移時間（）の他に、変更できるパラメータの１つは、ＤＵＴのその入力信号におけるジッタに対する感受性をテストするそれらの刺激のエッジ配置である。また、これは、刺激信号における適用された遷移の位置としてクロックサイクル内で特定の位置を選択する能力を要する。選択された位置で何らかの必要とされる作業を遂行するため様々な方法が知られており、これらは、タイムベースにおいてエッジに対するプログラム可能遅延を参照することになる。それは仕方のないことだが、我々がそのような機構において得る信頼度は、遅延を作る精度によって制限されるばかりでなく、タイムベースそのものの短期安定性によっても制限される。つまり、もしそのようなテストを組織化するため我々が使用するタイムベースそのものが多くのジッタにより困難となる場合、ジッタに関する測定を含む正確な測定をＤＵＴで行うことはできない。
【０００５】
そこで我々は、エレクトロニクス産業に対する高品質なＡＴＥの提供者として、我々の高速タイムベースが絶対精度と試験所グレード標準の長期安定性を有さないことは気にかけないとしても、その短期ドリフトと位相ノイズ（サイクル間ジッタ）は、それらが我々のＡＴＥによって行われるテストと測定においては取るに足らないエラーの要因にしかならない程度に低いことを強く望む。
【０００６】
これらの問題に対する通常の解決策は、オーブンにより、または水晶の温度を感知することに基づく他の代償的なメカニズムにより安定化される、中周波数から低周波数水晶発振器（例えば１０−２０ＭＨｚの範囲）を使用することである。これらの手法は、適切に遂行されると、水晶の周波数において、適度に正確な周波数と妥当な低い位相ノイズレベルを提供する。残念ながら、ほとんどの水晶は、現代のＡＴＥ装置にとってしばしば望ましい、より高い周波数（例えば４００ＭＨｚ以上）で作動しない。最近まで、基本周波数がその程度に高い水晶は薄くなければならなかったため、ワイヤボンディング工程に耐えることができないか、または作動中に亀裂が生じていた。
【０００７】
約１００ＭＨｚを上回る作動の場合、通常の解決策は、所望の周波数でタイムベースを得るため周波数逓倍方式の一部としてＰＬＬ（位相ロックループ）を使用することである。これには２つの不利な点がある。第一に、逓倍は発振器にある位相ノイズをも逓倍する。第二に、ＰＬＬはそれ自体、その作動中に不規則に動くサーボ機構である。さらに、電力供給リップルはサーボ機構の作動を混乱させる。つまり、ＰＬＬはそれ自体の寄与を位相ノイズへ加え、その寄与は非常に重要である。実際、ジッタは専用のテスト装置で分析でき、逓倍／ＰＬＬ戦略がランダムジッタとパターン依存ジッタの両方を導入する傾向にあることが判明している。この種の回路には、百ピコ秒ピーク間のタイミングジッタを呈することが見込まれる。結果的に、逓倍／ＰＬＬ手法にとって、ＡＴＥ構成において安定した低位相ノイズ（低タイミングジッタ）高速タイムベース（例えば４００ＭＨｚ）を提供することは非常に困難である。しかし、我々が適度に低い位相ノイズを提供しなければ、我々のＡＴＥ装置にはＤＵＴのジッタを正確に測定することは期待できず、タイムベースにおいてジッタから生じる他の測定の精度に課せられる制約は言うまでもない。
【０００８】
最近開発された逆メサ型ＡＴカット（非常に薄い）石英水晶は、所望の発振周波数にて直に発生する振動呈示モードを有してもよく、また、優れた少量位相ノイズ、またはタイミングジッタを呈する。残念ながら、ＡＴカットは温度の変化に関し特に安定的であるわけではない。これらの水晶の内１つを使用する典型的な低コスト商業発振器ユニットは、表面実装設置のため金属缶の中に入れられ、０°から７０℃に至る程度の外部の周囲温度程度で内部的に作動することが期待される。その範囲にわたって、優れたタイミングジッタは影響を受けないが、作動周波数は±１００ｐｐｍ（百万分率）で変化する。それは高価なＡＴＥにとって、電子試験装置のためタイムベースを含む他の特定の用途において、実に好ましくない変化である。
【０００９】
我々は、主要標準、または「単なる試験所グレード」のものに関する費用と苦情（広さ及びメンテナンス要求は言うまでもない）がない、適度な短期安定性及び精度の低位相ノイズ高速タイムベースを必要とする。そのために何をすべきか。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
適度な短期安定性及び精度の低位相ノイズ高速タイムベースを作る問題に対する解決策は、所望の高周波数にて、例えば百から７百ＭＨｚの範囲で、直に作動する水晶を使用することである。最近開発された逆メサ型ＡＴカット石英水晶はこの基準を満たしている。外部周囲環境の温度の周波数に対する影響を約±２０ｐｐｍまで減らすため、水晶とその発振器回路は、例えば、７９°Ｆ前後である、２６℃、±０．５℃の「室温」あたりで、緩やかに調整するだけでよい、好都合な温度に熱的に固定される（高安定性オーブン安定化水晶発振器に精通する者なら、これが、１度の数千分の１までの温度調整を伴う７０°−８０℃での作動とかなりの違いであることに気付くであろう）。供給側（１つまたは複数のＤＵＴの熱環境への進入時）が２６℃、±．５℃である「冷」水流熱除去システムをすでに提供するＡＴＥ構成においては、４００ＭＨｚ逆メサ型ＡＴカット水晶発振器ユニットには単にその水供給においてそれ自身のループが与えられる。ペルチェセル等、温度を緩やかに調整するための他の温度安定化手法もまた好適なメカニズムとして思い浮かぶが、これは依然として精密制御高温オーブンの使用に及ばない。その結果は、十分な周波数精度及び安定性を有するが（それは水晶制御される！）、１ピコ秒ピーク間のタイミングジッタを伴う（ＰＬＬからラトルなし）、安価な高速タイムベースである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照すると、安価な低位相ノイズ高速安定化タイムベースの簡略ブロック図１が示されている。これは、周波数逓倍回路及び／又は位相ロックループを必要とせず、高速タイムベースのための周波数にて直に作動する高周波数発振器ユニット２を備える。発振器ユニット２は、タイムベース／クロック信号生成器・分配回路８に結合される差分出力信号７を有してよく、そのタイムベース／クロック信号生成器・分配回路からデバイスまたは回路（図示せず）を使用するものへ、タイミング信号９が適用される。
【００１２】
発振器ユニット２はそれ自体、フロリダ州フォートマイヤーズのＣｒｙｓｔｅｋ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ等の供給業者からの商業アセンブリであってよい。これは例えば、同社のモデルＣＶＰＤ−９４０またはＣＶＰＤ−９７０  ３．３ボルトＬＶＰＥＣＬ差動ＶＣＸＯの内一方に類似してよく、作動周波数に対する標準的な提供は７８ＭＨｚ前後から約６６９ＭＨｚに及ぶ。これらの電圧制御発振器は、表面実装応用を目的とする密封された小さな（９×１４ｍｍ、高さ５ｍｍ）金属缶である。これらの発振器は、それらを取り巻く周囲環境の温度で作動することが見込まれ、その作動温度を設定する、または調整するためのメカニズムを含まない。そのため、例えばこれらのＣｒｙｓｔｅｋ部品はわずか６つの電気端子：電力（３．３Ｖ）、電力復帰、周波数制御電圧、有効／無効の入力、及び２つの差分出力信号を有する。その作動温度範囲は０℃から７℃と言われ（−４０℃から８５℃の範囲が利用可能）、最大入力電流は８０ｍＡである。その優れた特性にもかかわらず、この発振器ユニットファミリーのメンバーは内蔵ヒーターを有するミニチュアオーブン発振器ではない！さらに、それを取り巻く周囲環境のため０℃から７０℃の作動範囲にわたり±１００ｐｐｍの周波数変動を呈することが期待できる。
【００１３】
それにもかかわらず、そのような部品は、非常に低い位相ノイズ、またはタイミングジッタを有し（例えば約１ピコ秒）対象周波数にて直に作動する水晶発振器でもあるため、我々の目的にとって良好な部品である。図１の例において、その周波数は４００ＭＨｚであり、選択される水晶とその関連する発振器回路に依存して、対象周波数がより高く、またはより低くなることは容易に理解されよう。序文と背景技術で述べたとおり、我々が求めるのは優れた短期安定性と非常に低い位相ノイズ（タイミングジッタ）であり、一方、我々には、絶対周波数精度と長期安定性について（「周波数標準」の専門家がそれらをどう見なすかに比べて）より寛容になるつもりである。しかし、我々は、０℃から７０℃の作動範囲にわたり±１００ｐｐｍの周波数変動を大幅に抑えたい。我々はこれを、±２０ｐｐｍまで、あるいは±１０ｐｐｍまで落としたいが、ただし本格的な精密調整高温熱オーブンの費用と重大化を伴うことなく、それを実施したい。
【００１４】
適切に設計され作動する良質な水晶発振器には、我々が求めるような低タイミングジッタと良好位相ノイズを呈することが期待でき、我々はその関連でＣｒｙｓｔｅｋ部品に言及した。他の供給業者もまた同様な働きの適切な同等製品を提供することは間違いないであろう。発振器ユニット２は所望の対象周波数にて直に作動し、周波数逓倍器と位相ロックループを必要としないため（すなわち、そしてしかも、付随ラトルがない！）、低タイミングジッタ／良好位相ノイズ挙動が保たれる。我々はまた、自作発振器設計／組み立ての可能性を認めるが、信頼性が高い良質の水晶とその発振器の設計はそれ自体ひとつの技術であり、控えめな価格の適切な商業部品を購入できることが認められることを指摘しておく。
【００１５】
引き続き、発振器ユニット２は発振器回路４に結合された逆メサ型ＡＴカットストリップ水晶３を使用できるか、次にその発振器回路は、前述の（差分）出力信号７を提供するためにバッファ増幅器５を駆動する。我々はこの詳細な説明の最後で、発振器ユニット２の内部機構についてのさらなる情報を提供する。その際、我々はこれをただ単に、ブロック図１中の一体型コンポーネント（２）として扱う。（結局、自作のものとは対照的に、単に外出して購入できよう。）その考えを踏まえ、我々は発振器ユニット２が緩やかに制御された温度環境６の中に（これの内側に、あるいはこれに囲まれ、またはただ単に「これの上に、ただしこれにしっかりと接続され」）置かれることを指摘する。さらに、緩やかに制御された温度環境６そのものが外部周囲環境３２（試験所の作業台の上、または工場の床の上に置かれたキャビネットに囲まれた大量のものの中の筐体上にあるかもしれない）中に置かれることは理解されよう。そして我々は、外部周囲環境３２の温度が地球上のその位置で天然元素と同様に制御されないということはないことは認めるが（つまり、我々の装置はおそらく人間も同居する建物やその他構造物の中に置かれる）、外部周囲環境３２（筐体上）の温度はそれ自体「調整」または「制御」されない（ただし加熱から守るため排気ファンはあるかもしれない．．．）。
【００１６】
緩やかに制御された温度環境６中に、いかに発振器ユニット２を置くことができるかについて、いくつかの具体例を以下で紹介する。ただしその際、我々は、用語「緩やかに制御された温度環境」の意味を定める必要がある。「調整される」はそれだけで使用される場合に強い意味の言葉であるが、我々が「緩やかに制御された温度」で意図するものは、専ら大まかに制御されるもの、あるいは、既存の、そして概して安定した他の何らかの媒体の温度と同じにされるものである。後者の場合には、発振器の実際の温度に応じたさらなる調節もない。つまり、「開ループ」制御（フィードバック無しのサーボ機構の意味で）は、我々が意図する意味における「緩やかな調整」の一形態である。
【００１７】
この考えを暫く詳述するため、我々は、発振器の温度が何度であれ、例えば摂氏１または２度以内でほぼその温度にとどまる限り、さほど気にかけないと言えよう。プラスまたはマイナス摂氏１／２度は、さらなる適切な範囲である。これらは実際のところ、認め得るほどの電力を消散しないデバイス（発振器ユニット２）にとってはかなり広い範囲であり、もしある者が温度を制御するため真のサーボループを形成するならば、そのような仕様は数通りの方法で容易に満たすことができよう。実際、温度の感知と是正制御信号の決定は特に煩わしい作業ではなく、それを行うのは、サーミスタ、基準電圧及びヒーターを駆動する数段の増幅と同様に簡単であろう。しかし全体的な問題はそれほど簡単ではない。製品開発の架空の話が、その説明に役立つであろう。
【００１８】
我々は、これまで説明してきた特質、すなわち、低い位相ノイズ、良好な短期安定性及び適当な実周波数精度、とともに高周波数タイムベースを有する小型携帯装置を構築することを望むと仮定する。これはある好都合な温度で作動する逆メサ型ストリップ水晶発振器により容易に実現される。我々はその物が作動中に暖まることに気付き、発振器ユニットのためほぼ一定のある温度に達するよう、必要に応じて大なり小なりの量で加えることができる小さな補助熱源を、発振器ユニットに提供したいという誘惑にかられる。夏季研修生は室温のちょうど上を選ぶ。これは、空調された試験所の中では上手くいくが、その後の夏の砂漠での現地試験では「好都合な温度」を、ある不都合な高い値にする必要性が明らかになる。我々は残念そうに、熱というものは、これを除去、あるいはそれを避けるよりも、それを供給するほうが簡単であることを、その研修生に気付かせる。もし我々が最初と同じ計画を実行し続けるなら（これは架空の話であるが）、ヒーターが装置の他の部分を加熱するのを防ぎ（フロントパネルはあまりにも熱くて触れないとは、どういう意味であろうか．．．？）、不必要な電力損失（及び電源のサイズ）を最低限に抑えるという理由だけで、我々は発振器ユニットとそのヒーターを絶縁されたオーブンに入れる必要があろう。
【００１９】
その間、別の場所にいる我々の同僚は、同じ一般的なタイムベースを有することを意図する冷蔵庫サイズのＡＴＥ製品ファミリーを開発している。控えめな装備のこのファミリーのメンバーは、１０キロワットを引き込み、１平方フィート当たり２５０ポンドを支える床を要する。それらはすでに（他の、おそらくは明白な理由から）、その熱をいかに取り除くかという問題を解決している。それらは閉ループ水循環システムを、（ａ）建物の日陰区域の外に配置されたファン及びラジエータ、または（ｂ）市の上水道等、冷水または十分に冷やされた水の供給源に接続された中間熱交換器とともに使用した。何らかによって再使用閉ループ水の温度を決定する必要があるが（基本的にはサーモスタット）、特に優れた特定の温度は思い当たらないため、様々な考察を総合し、「室温」を最良の選択肢として提案するに至る。「室温」を２６℃、±．５℃とする合意案が浮上する。
【００２０】
明らかに、その大型装置はすでにそれ独自の解決策を提供している。すなわち、再循環ループの新鮮に冷やされた水の経路における一品目として発振器ユニット２の熱環境を加える。大型装置の仕組みの中で（実際にはＡＴＥの実例−Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｖ５５００−メモリＩＣテスト用）、これを果たす出費は取るに足りない。別の目的ですでに手元にあるものを利用すればよいに過ぎない。
【００２１】
大型装置プロジェクトの人々は、小型装置のために提案されたオーブンの話しを少し皮肉まじりに面白がる。通常、オーブン安定化水晶発振器は、良好な短期安定性と良好な長期安定性の両方を有する精密タイムベースを得るために用いるかなり高価な物である。それらは、定格仕様に達するまで数時間または数日間にわたり安定化する必要がある（ダブルオーブンＨＰ  １０４ＡＲ等、初期のバージョンは２１日も要した）。しかし、「良質な」オーブン発振器は必要なく、当然その出費は望まず、そうであればプランは「粗末な」ものを作ることであろうか？小型装置チームの反論は「さほど安定的でない発振器をさほど大きくない出費で大幅に安定させる」ということである。また、小型装置の長いホース（使用しないときには掃除機のコードのようにリアパネルに巻き付けられる）の末端に小さなラジエータとファンを装備することに関するお決まりの悪口に、小型プロジェクトの人々はうんざりしつつある。
【００２２】
ただし、我々は、一方でホットオーブン、他方で小さい物体の温度を「室温」近くに保つため加熱し且つ冷却する両方の能力のどちらかを選択しなければならないようであるため、小型装置（まだ架空の話であるが、実際にありそうな）は課題を呈する。別の場所にいる我々の傑出した同僚たちは、いまいましい高温オーブンを使用しないよう我々を説得した。しかし結局は「室温」を維持するため小さい物体を加熱及び冷却するための好ましい解決策があることが分かる。
【００２３】
図２を参照すると、簡略ブロック図１０が示されており、ここで図１の安価な低位相ノイズ高速タイムベースはＡＴＥ環境の中で使用され、緩やかに制御された温度環境は、あらかじめ温度がある所望の範囲内に調整された水を流すことによって提供される。この機構において、発振器ユニット２はタイミングジェネレータ及びフォーマッタを有する回路１５を駆動し、その回路１５はドライバ及びコンパレータを有する回路１６に結合され、その回路１６のため様々な信号１８がテスト対象ＤＵＴ１９へ適用され、且つテスト対象ＤＵＴ１９から受信される。回路１６はまたＡＴＥのバランスへ送信される様々な信号１７を生成する（例えば、テスト結果の記録を作るため）。これは、ＡＴＥの様子の極めて省略された図であるが、タイムベース２によって果たされる役割を我々に概ね伝えるのには十分である。
【００２４】
タイムベース２について検討すると、我々はこれが低熱抵抗環境の中に位置することに注目し、これは低熱抵抗を有する適切なサーマルプレート１１（例えば、銅またはアルミニウム）に発振器ユニット２を装備することによって達成できる。サーマルプレート１１は、その中を通過する、入口１３及び出口１４を有する、水密性通路を含む。あらかじめ温度が、例えばわずか２６℃、±．５℃となるよう制御された冷水は入口１３へ適用され、一方、出口１４からの排出は給水（図示せず）の戻り側へ送り返される。サーマルプレート１１を通過する水の流量は、（一旦、給水そのものがその温度になる）クーラーの周囲温度とは無関係に発振器ユニット２の温度を約２６℃まで速やかに温めるにあたり、そしてより温かい周囲温度と発振器ユニット２そのものによる電力消散とに無関係にこれを約２６℃まで冷やすために十分となるよう、意図して調整される。発振器ユニット２がかなり小さく（上で述べたＣｒｙｓｔｅｋ製品は９×４×５ｍｍ）、その電力消散がわずか４分の１ワットだとすると、再循環給水からはさほど追加的な容量は要求されない。フル装備のＡＴＥシステムから２０キロワットを取り除くことができるシステムは、余分な４分の１ワットに悩まされないであろう！
【００２５】
しかし、発振器ユニット２を容器または囲壁１２の中に取り囲むこと、そしてサーマルプレート／発振器の組み合わせの外側と囲壁の内側との間に断熱材層１９を置くことは、依然として良好な手法である。サーマルプレートと断熱材１９との間で、短い平衡期間の後に、発振器ユニット２が入口１３にて供給される水の温度で作動することを我々は確信できる。一方、発振器ユニット２のための緩やかな温度調整にとって断熱材１９と囲壁１２とが必須でないことが理解されよう。必要であれば「緩やかな調整」を維持できないことが問題となる前に、熱を加えるため、及び除去するため、サーマルプレート１１（厚み）とその再循環給水（流量）の容量を数ワットまで、または数十ワットまで、増やすことができる。さらに、囲壁１２と断熱材１１の追加の代価は実際にはかなり低く、環境の温度を変えることで発振器ユニット２に及ぼす潜在的影響がもはや大きな問題ではないことを知る安心そのものに確かな価値がある。（思慮分別のあるやり過ぎのおかげで問題は解決済みである！）
【００２６】
再循環水（別の流体であってよい）は２６℃、±．５℃の温度になるように調整され、これは産業的な温度の制御並みに言えば格段に精密というわけではない（そして選択される実際の値とその範囲はやや恣意的である）。さらに、発振器ユニット２の温度は受動的低熱抵抗経路（プレート１１）を通じて専らその値に固定され、発振器の温度を感知するサーボループの対象とならない。このように、図２に示す機構は、我々の先の「緩やかに制御された温度環境」の定義を満たし、主に再循環水の温度がどれほど良好に調整されるか次第で、およそ±２０ｐｐｍまたは±１０ｐｐｍの周波数変動をもたらすと期待できる。周囲環境の温度の変化が周波数に及ぼす影響は、特に発振器ユニットが断熱層１９によって断熱される場合には、概して重大ではない。
【００２７】
図３を参照すると、発振器ユニットの温度の緩やかな調整がペルチェセル２３の使用によって達成される点を除き、図２に類似のブロック図２０が示されている。周知のとおり、ペルチェセルは、セルを通じてＤＣ電流が送られる時に一方の側で温まりつつ、他方の側では冷える性質を呈する。電流の方向を逆転すると加熱と冷却の側が逆転する。ペルチェセル２３の一方の側はサーマルプレート２２へ（あるいは、おそらく、ただ単に発振器ユニット２のケースへ、そしてそこにサーマルプレートはない．．．）熱的に結合され、他方の側は、熱を受けることができる環境（「外側の」または「周囲の」環境）へ晒される。ペルチェセルはときとして小型ファンによって援助されるが、Ｃｒｙｓｔｅｋ部品のサイズの場合、これはおそらく不要である。温度感知素子ＲＴ２５（例えばサーミスタ）は温度コントローラ２４に通知し、同温度コントローラ２４は、囲壁２１の中にあるオプションの断熱層２６の援助を受け、センサーの温度を選択されたセットポイントの近辺で緩やかに保つため、可逆電流によりペルチェセル２３を駆動する。我々の関心は専ら緩やかな調整にあるため、温度コントローラ２４は単純な問題であり、ペルチェセルのサイズは比較的小さくてよい。ＲＴ２５を適切なバイメタルスプリング式サーモスタットに、そして温度コントローラ２４を、サーモスタットのコンタクトクロージャによって制御される固定電圧電源に、置き換えることすら可能である。例えば、別々の暖房装置と空調装置とを個別に選択可能なセットポイントにて作動させつつ、両方を一度に稼動させる可能性がない周知のバイメタルサーモスタットがある。ただし、そのような機械的な解決策の費用が対応する電子的な解決策のそれより実際に少ないかどうかは明らかではなく、留意すべき点として、電子的な解決策の方がより信頼できると共に、誤調整の影響をより受けにくい。
【００２８】
図４を参照すると、我々が関心を寄せる類の先行技術の発振器ユニット２の簡略化した切断側面図が示されており、同発振器ユニット２は、あらかじめ表面実装手法を用いてプリント基板２８へ取り付けられている。特に図中の２７は、前述したＣｒｙｓｔｅｋ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの部品ファミリーの全般的な性質を代表するものとして解釈でき、他の供給業者の部品を代表するものでもある。概して、発振器ユニット２は逆メサ型水晶２９を含み、これはＡＴカットのものであってよく、その圧電励起の基本モードは所望の高周波数で（例えば、約８０または１００ＭＨｚから約８００ＭＨｚの範囲内で）起こる。増幅、フィードバック、及び出力バッファリングを有する発振器回路（３０）もまた含まれる。逆メサ型水晶２９は勿論、振動の安定性と周波数を決定する主要な共振素子である。
【００２９】
逆メサ型方式の水晶に関していくつかの点を述べておくと、「厚い」ＡＴカットブランクにボンディングワイヤが適用され、基板の上に装備され、その後所望の高周波数で圧電共振を起こすため、ブランクの中央部分はアルゴンイオンビームによるエッチングで取り払われる。その結果は、さらなる取り扱いに耐えられない、非常に薄い石英中央区域である。もしそのような薄い水晶を通常の形状で試みたとすれば、それはたとえ壊れることなく順調に装備されたとしても、作動中に亀裂が生じやすい。
【００３０】
発振器回路とその石英共振器はパッケージ（典型的には金属缶）３１の中に入れられる。発振器全体は発振器ユニット２のすぐ外側にある環境内のいかなる周囲温度でも順調に作動することが見込まれるため、パッケージ３１の中に熱安定化手段は含まれない。例えば、前述したＣｒｙｓｔｅｋ部品は、±１００ｐｐｍの許容周波数変動で０°から７０℃の範囲にわたり作動することが明記されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】安価な低位相ノイズ高速安定化タイムベースの簡略ブロック図である。
【図２】水を流すことによって緩やかに制御された温度環境が提供される、ＡＴＥ環境中で使用される、図１の安価な低位相ノイズ高速安定化タイムベースの簡略ブロック図である。
【図３】ペルチェセルによって緩やかに制御された温度環境が提供される、図１の安価な低位相ノイズ高速安定化タイムベースの簡略ブロック図である。
【図４】ブロック図が図１、２、または３に類似した回路での使用に適応できる、従来技術の逆メサ型ＡＴカット石英水晶共振器発振器ユニットの簡略化した図である。
【符号の説明】
【００３２】
２  ４００ＭＨｚ逆メサ型ＡＴカットストリップ水晶発振器
６  緩やかに制御された「室温」環境
８  タイムベース／クロック信号生成及び分配
１１  サーマルプレート
１３  室温水入口
１４  水出口
１５  タイミングジェネレータ及びフォーマッタ
１６  ドライバ及びコンパレータ
１９  断熱材
２２  サーマルプレート
２３  ペルチェセル
２４  温度コントローラ
２６  断熱材
３２  外部周囲環境
【図１】
2007256282.tif 000003
【図２】
2007256282.tif 000004
【図３】
2007256282.tif 000005
【図４】
2007256282.tif 000006
【外国語明細書】
2007256282000001.pdf