(57)【要約】【課題】広い温度領域で基本周波数変動誤差±０．５ｐｐｍ以下の高精度ＴＣＸＯを実現することが可能な関数生成回路を提供する。【解決手段】１次関数生成回路（４）は、温度センサ回路（２）の出力信号を受けて周囲温度に依存する１次関数制御信号Ｖ１を生成する。近似４次５次関数生成回路（７）は、温度センサ（２）からの出力信号を受けて近似３次関数生成回路（３）で生成された出力信号を受けて周囲温度に依存する近似４次５次関数制御信号Ｖ４５を生成する。変極点調整回路（６）は、前記近似３次関数生成回路（３）と前記１次温度特性回路（４）と前記近似４次５次温度特性回路（７）の変極点温度Ｔｉの値を調整するための出力信号を出力する。上記制御信号Ｖ０、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４５を加算することによって、温度補償回路（９）の制御信号Ｖｃが出力される。【選択図】図１
2007325033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶発振装置の温度補償を行なうための関数生成回路であって、
周囲温度に依存しない所定のアナログ信号を生成して出力する第１のアナログ信号生成回路と、
周囲温度に依存する1次関数に近似されるアナログ信号を生成して出力する第２のアナログ信号生成回路と、
前記第１のアナログ信号生成回路からの出力信号と前記第２のアナログ信号生成回路からの出力信号とを受け、周囲温度のとり得る範囲が低温側から高温側にかけて連続するｍ個（ｍは３以上の整数）の温度領域に順次分割されてなるｍ個の温度領域のそれぞれに対応する制御信号を生成して出力する近似３次関数生成回路と、
前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存する１次関数制御信号を生成する１次関数生成回路と、
前記第１のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存しない０次関数制御信号を生成する０次関数生成回路と、
前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、変極点温度を調整し、前記近似３次関数生成回路及び前記１次関数生成回路に出力する変極点調整回路と、
第ｇ（ｇは１以上ｍ以下の整数）の温度領域において前記近似３次関数生成回路から出力される前記第ｇの制御信号と第ｈ（ｈはｇ以外の１以上ｍ以下の整数）の温度領域において前記近似３次関数生成回路から出力される第ｈの制御信号を用いて４次関数および５次関数に近似される制御信号を生成する近似４次５次関数生成回路と、
前記近似３次関数生成回路の出力信号と前記１次関数生成回路の出力信号と前記０次関数生成回路の出力信号と前記近似４次５次関数生成回路の出力信号を合成して出力する加算器とを備えることを特徴とする関数生成回路。
【請求項２】
請求項１記載の関数生成回路であって、
前記第２のアナログ信号生成回路から出力される第２のアナログ信号をダイオードの順方向電圧を使用して生成することを特徴とする関数生成回路。
【請求項３】
請求項１記載の関数生成回路であって、
前記第２のアナログ信号生成回路から出力される第２のアナログ信号を抵抗の第１の抵抗群と第２の抵抗群の温度係数の差を使用して生成することを特徴とする関数生成回路。
【請求項４】
水晶発振装置の温度補償を行なうための関数生成回路であって、
周囲温度に依存しない所定のアナログ信号を生成して出力する第１のアナログ信号生成回路と、
周囲温度に依存する1次関数に近似されるアナログ信号を生成して出力する第２のアナログ信号生成回路を備え、
前記第１のアナログ信号生成回路からの出力信号と前記第２のアナログ信号生成回路からの出力信号とを受けて出力する近似３次関数生成回路と、
前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存する１次関数制御信号を生成する１次関数生成回路と、
前記第１のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存しない０次関数制御信号を生成する０次関数生成回路と、
前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、変極点温度を調整し、前記近似３次関数生成回路及び前記１次関数生成回路に出力する第１の変極点調整回路と、
前記第２のアナログ信号生成回路の出力信号を受け、低温領域に対応する低温領域制御信号を出力する低温領域制御回路の動作温度領域を調整する低温動作領域調整回路と、
高温領域に対応する高温領域制御信号を出力する高温領域制御回路の動作温度領域を調整する高温動作領域調整回路と、
前記低温動作領域調整回路の出力信号と前記高温動作領域調整回路の出力信号と前記第２のアナログ信号生成回路からの出力信号とを受け、低温領域に対応する前記低温領域制御信号と高温領域に対応する前記高温領域制御信号を生成して出力する近似ｎ次関数生成回路と、
前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、変極点温度を調整し、前記近似ｎ次関数生成回路に出力する第２の変極点調整回路を備え、
前記近似３次関数生成回路と前記１次関数生成回路の出力信号と前記０次関数生成回路の出力信号と前記近似ｎ次関数生成回路の出力信号を合成して出力する加算器とを備えることを特徴とする関数生成回路。
【請求項５】
請求項４記載の関数生成回路であって、
前記第２のアナログ信号生成回路から出力される第２のアナログ信号をダイオードの順方向電圧を使用して生成することを特徴とする関数生成回路。
【請求項６】
請求項４記載の関数生成回路であって、
前記第２のアナログ信号生成回路から出力される第２のアナログ信号を抵抗の第１の抵抗群と第２の抵抗群の温度係数の差を使用して生成することを特徴とする関数生成回路。
【請求項７】
請求項４記載の関数生成回路であって、
前記近似３次関数生成回路は、前記第１のアナログ信号生成回路からの出力信号と前記第２のアナログ信号生成回路からの出力信号とを受け、周囲温度のとり得る範囲が低温側から高温側にかけて連続するｍ個の温度領域に順次分割されてなるｍ個の温度領域のそれぞれに対応する制御信号を生成して出力することを特徴とする関数生成回路。
【請求項８】
水晶発振装置の温度補償を行なうための関数生成回路であって、
周囲温度に依存しない所定のアナログ信号を生成して出力する第１のアナログ信号生成回路と、
周囲温度に依存する1次関数に近似されるアナログ信号を生成して出力する第２のアナログ信号生成回路を備え、
前記第１のアナログ信号生成回路からの出力信号と前記第２のアナログ信号生成回路からの出力信号とを受けて出力する近似３次関数生成回路と、
前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存する１次関数制御信号を生成する１次関数生成回路と、
前記第１のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存しない０次関数制御信号を生成する０次関数生成回路と、
前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、変極点温度を調整し、前記近似３次関数生成回路及び前記１次関数生成回路に出力する第１の変極点調整回路と、
前記第２のアナログ信号生成回路の出力信号を受け、低温領域に対応する低温領域制御信号を出力する低温領域制御回路の動作温度領域を調整する低温動作領域調整回路と、
高温領域に対応する高温領域制御信号を出力する高温領域制御回路の動作温度領域を調整する高温動作領域調整回路と、
前記低温動作領域調整回路の出力信号と前記高温動作領域調整回路の出力信号と前記第２のアナログ信号生成回路からの出力信号とを受け、周囲温度のとり得る範囲が低温領域における連続するｓ（ｓは２以上の整数）個の温度領域に順次分割されてなるｓ個の温度領域のそれぞれに対応する低温領域制御信号と、周囲温度のとり得る範囲が高温領域における連続するｔ（ｔは２以上の整数）個の温度領域に順次分割されてなるｔ個の温度領域のそれぞれに対応する高温領域制御信号を生成して出力する近似ｎ次関数生成回路と、
前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、変極点温度を調整し、前記近似ｎ次関数生成回路に出力する第２の変極点調整回路を備え、
前記近似３次関数生成回路と前記１次関数生成回路の出力信号と前記０次関数生成回路の出力信号と前記近似ｎ次関数生成回路の出力信号を合成して出力する加算器とを備えることを特徴とする関数生成回路。
【請求項９】
請求項８記載の関数生成回路であって、
前記第２のアナログ信号生成回路から出力される第２のアナログ信号をダイオードの順方向電圧を使用して生成することを特徴とする関数生成回路。
【請求項１０】
請求項８記載の関数生成回路であって、
前記第２のアナログ信号生成回路から出力される第２のアナログ信号を抵抗の第１の抵抗群と第２の抵抗群の温度係数の差を使用して生成することを特徴とする関数生成回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振周波数を使用した温度補償型水晶発振回路、電子機器および通信機器に使用される関数生成回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型の電子機器の需要が飛躍的に伸びており、該電子機器には基準クロック信号を生成するための小型で且つ高精度な水晶発振装置が必須である。
【０００３】
水晶発振装置における水晶発振器の発振周波数は、水晶発振器に用いられる水晶振動子に起因する３次及び１次成分を持つ温度特性を有している。すなわち、図１７（ａ）に示すように、横軸に周囲温度Ta、縦軸に発振周波数ｆをとると、温度補償を行なわない場合の水晶発振器の発振周波数ｆは、その特性が極大値と極小値との間において10ppm〜30ppm程度のずれを有する概ね３次曲線101Aとなる。なお、本願においては、周囲温度Taを−30℃〜＋80℃程度としている。従って、図１７（ｂ）に示すように、横軸に周囲温度Ta、縦軸に制御電圧Vcをとると、理想的な制御電圧曲線102Aを生成し、水晶発振器に印加すれば、図１７（ｃ）に示すように、df/dTa＝０となって発振周波数ｆは実質的に温度に依存しなくなる。
【０００４】
温度補償方法には、例えば、水晶発振器に周波数調整素子であるバラクタダイオード（＝可変容量ダイオード）を接続し、該バラクタダイオードに水晶発振器の温度特性を補償する３次及び１次の温度特性を持つ制御電圧を印加し、発振周波数の温度特性を安定させる方法がある。
【０００５】
実際には、図１７（ｂ）に示す理想的な温度特性を持つ制御電圧Vcを発生させることは技術的に難しく、一般には、擬似的な３次の温度特性を持つ制御電圧を様々な方法で発生させ、発振周波数の温度補償を行なっている。
【０００６】
図１８は従来の温度補償機能付き水晶発振装置の機能ブロック構成を示している。この水晶発振装置の温度補償方法は、水晶発振器における３次及び１次の温度特性を、複数の温度領域に分割し、分割した温度領域ごとに温度の関数である電圧を温度直線として折れ線近似を行なっている。
【０００７】
具体的には、図１８に示すメモリ回路111Aに、分割した各温度領域と該温度領域における温度直線の温度係数（比例係数）と温度直線の常温における電圧値とを各電圧直線領域ごとに記憶させておき、温度センサ回路112Aが検出した周囲温度に対応する電圧直線データをメモリ回路111Aから選択的に読み出す。増幅回路113Aは読み出された制御電圧データに基づいて所定の制御電圧を生成し、生成した制御電圧を電圧制御水晶発振器114Aに印加することにより、発振周波数の温度補償を行なって、発振周波数を安定化させている。
【特許文献１】特開平8−288741号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の温度補償機能付き水晶発振装置は、温度補償用の制御電圧を生成するための折れ線近似にA/D変換を用いているため、量子化ノイズが発生し、周波数飛びから原理的に免れられない。また、クロック信号生成回路が必要となり、クロックノイズが混入するという問題や、サンプルホールド回路115Aの時定数により電源起動時に発振周波数が安定するまでに時間がかかるという問題を有している。
【０００９】
さらに、温度特性を測定し且つ調整する際に、離散的に周囲温度を変化させながら水晶発振装置の発振周波数の温度特性を測定し、該水晶発振装置の温度補償を行なうため、調整自体に誤差が生じることになる。この誤差を低減するには、温度領域の分割数を増やす必要があり、メモリ回路111Aのメモリ量が増大するという問題を有している。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、広い温度領域で基本周波数変動誤差±０．５ｐｐｍ以下の高精度ＴＣＸＯ（温度補償型水晶発振器）を実現することが可能な関数生成回路を提供することを目的としている。
【００１１】
また、本発明は、電圧制御発振回路の温度特性、水晶振動子の温度特性を含めた温度補償を、温度補償回路により実現することを可能にする関数生成回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１記載の関数生成回路は、水晶発振装置の温度補償を行うための関数生成回路であって、周囲温度に依存しない所定のアナログ信号を生成して出力する第１のアナログ信号生成回路と、周囲温度に依存する1次関数に近似されるアナログ信号を生成して出力する第２のアナログ信号生成回路と、前記第１のアナログ信号生成回路からの出力信号と前記第２のアナログ信号生成回路からの出力信号とを受け、周囲温度のとり得る範囲が低温側から高温側にかけて連続するｍ個（ｍは３以上の整数）の温度領域に順次分割されてなるｍ個の温度領域のそれぞれに対応する制御信号を生成して出力する近似３次関数生成回路と、前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存する１次関数制御信号を生成する１次関数生成回路と、前記第１のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存しない０次関数制御信号を生成する０次関数生成回路と、前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、変極点温度を調整し、前記近似３次関数生成回路及び前記１次関数生成回路に出力する変極点調整回路と、第ｇ（ｇは１以上ｍ以下の整数）の温度領域において前記近似３次関数生成回路から出力される前記第ｇの制御信号と第ｈ（ｈはｇ以外の１以上ｍ以下の整数）の温度領域において前記近似３次関数生成回路から出力される第ｈの制御信号を用いて４次関数および５次関数に近似される制御信号を生成する近似４次５次関数生成回路と、前記近似３次関数生成回路の出力信号と前記１次関数生成回路の出力信号と前記０次関数生成回路の出力信号と前記近似４次５次関数生成回路の出力信号を合成して出力する加算器とを備える。ｍは絶対値が３以上の整数である。
【００１３】
ある動作温度領域に対応する制御信号を生成するためには、温度センサから出力されるアナログ信号は1次の温度特性をもつため、定電圧回路から出力される所定の出力レベルの設定により動作温度領域を設定するように構成される。
【００１４】
本発明の請求項１記載の構成によれば、前記近似３次関数生成回路からの出力信号は、下記３次関数に近似される温度特性を持つ。
【数１】
2007325033.tif 000003
【００１５】
上記数式（１）において、Ｖ３は前記近似３次関数生成回路の出力制御信号、Ｔは周囲温度、Ａは３次の係数、Ｂは１次の係数、Ｃは０次の係数、Ｔｉは関数Ｖ３の変極点である。さらに、前記近似３次関数生成回路は、後述する図１に示したＰＲＯＭ回路（１３）と接続されており、複数の温度補償用パラメータＡ及びＢの調整を可能としている。
【００１６】
本発明の請求項１記載の構成によれば、前記近似３次関数生成回路は第1の温度領域から第ｍの温度領域に分割して制御信号を生成することが可能なため、ｍにより温度領域の分割を多くすることで、広い温度領域で精度良く３次関数近似される制御信号を生成可能である。
【００１７】
前記近似４次５次関数生成回路からの出力信号は、下記５次関数に近似される温度特性を持つ。
【数２】
2007325033.tif 000004
【００１８】
上記数式（２）において、Ｖ４５は前記近似４次５次関数生成回路の出力制御信号、Ｔは周囲温度、Ｄは５次の係数、Ｅは４次の係数、Ｔｉは関数Ｖ４５及びＶ３の変極点である。さらに、前記近似４次５次関数生成回路は、後述する図１に示したＰＲＯＭ回路（１３）と接続されており、複数の温度補償用パラメータＤ及びＥの調整を可能としている。
【００１９】
本発明の請求項１記載の構成によれば、前記近似４次５次関数生成回路は、前記近似３次関数生成回路内の前記第ｇの温度領域において出力される前記第ｇの制御信号と前記第ｈの温度領域において出力される第ｈの制御信号を用いるため、前記近似４次５次関数生成回路の変極点を前記変極点調整回路で共通に調整可能であり、回路規模拡大を抑制することが可能である。
【００２０】
ここで、ｇは、低温領域における温度領域を意味し、１以上ｍ以下の値である。ｈは、低温領域における温度領域を意味し、１以上ｍ以下の値である。また、前記第ｇの温度領域及び前記第ｈの温度領域以外の温度領域、つまり前記第（ｇ＋１）の温度領域から前記第（ｈ−１）の温度領域までの領域では近似４次５次関数生成回路の影響はないため、前記第２の温度領域から前記第（ｍ−１）の温度領域におけるノイズは、近似４次５次関数生成回路が存在しない場合と同等である。
【００２１】
また、本発明の請求項４記載の関数生成回路は、水晶発振装置の温度補償を行うための関数生成回路であって、周囲温度に依存しない所定のアナログ信号を生成して出力する第１のアナログ信号生成回路と、周囲温度に依存する1次関数に近似されるアナログ信号を生成して出力する第２のアナログ信号生成回路を備え、前記第１のアナログ信号生成回路からの出力信号と前記第２のアナログ信号生成回路からの出力信号とを受けて出力する近似３次関数生成回路と、前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存する１次関数制御信号を生成する１次関数生成回路と、前記第１のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存しない０次関数制御信号を生成する０次関数生成回路と、前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、変極点温度を調整し、前記近似３次関数生成回路及び１次温度特性回路に出力する第１の変極点調整回路と、前記第２のアナログ信号生成回路の出力信号を受け、低温領域に対応する低温領域制御信号を出力する低温領域制御回路の動作温度領域を調整する低温動作領域調整回路と、高温領域に対応する高温領域制御信号を出力する高温領域制御回路の動作温度領域を調整する高温動作領域調整回路と、前記低温動作領域調整回路の出力信号と前記高温動作領域調整回路の出力信号と前記第２のアナログ信号生成回路からの出力信号とを受け、低温領域に対応する前記低温領域制御信号と高温領域に対応する前記高温領域制御信号を生成して出力する近似ｎ次関数生成回路と、前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、変極点温度を調整し、前記近似ｎ次関数生成回路に出力する第２の変極点調整回路を備え、前記近似３次関数生成回路と前記１次関数生成回路の出力信号と前記０次関数生成回路の出力信号と前記近似ｎ次関数生成回路の出力信号を合成して出力する加算器とを備える。
【００２２】
本発明の請求項４記載の構成によれば、前記近似３次関数生成回路からの出力信号は、数式（１）に示す温度特性を持つ。また、本発明の請求項４記載の構成によれば、前記近似ｎ次関数生成回路は低温領域の動作点と高温領域の動作点を独立に調整できるため、近似４次関数、近似５次関数のみならず、下記ｎ次関数に近似される温度特性を持つ。
【数３】
2007325033.tif 000005
【００２３】
上記数式（３）において、Ｖｎは前記近似ｎ次関数生成回路の出力制御信号、Ｔは周囲温度、Ｄｎはｎ次の係数、Ｔ２は関数Ｖｎの変極点であり、ｎは絶対値が４以上の実数である。
【００２４】
本発明の請求項４記載の構成によれば、前記近似ｎ次関数生成回路は、周囲温度に依存しない所定のアナログ信号を生成して出力する前記第１のアナログ信号生成回路とは異なる、周囲温度に依存しない所定のアナログ信号を生成して出力する前記第３のアナログ信号生成回路により制御信号を生成して出力するため、前記近似３次関数生成回路及び前記０次関数生成回路の変極点Ｔｉは前記第1の変極点調整回路と、前記近似ｎ次関数生成回路の変極点Ｔ２を前記第２の変極点調整回路とで独立に調整可能である。
【００２５】
さらに、前記近似ｎ次関数生成回路は、後述する図１３に示したＰＲＯＭ回路（１３）と接続されており、上記数式（３）の複数の温度補償用パラメータＤｎ、Ｄｎ−１、・・・及びＤ４の調整を可能としている。
【００２６】
また、近似ｎ次関数生成回路の動作温度領域以外の温度領域では近似ｎ次関数生成回路の影響はないため、関数生成回路の電圧ノイズは近似ｎ次関数生成回路が存在しない場合と同等である。
【００２７】
また、本発明の請求項８記載の関数生成回路は、水晶発振装置の温度補償を行うための関数生成回路であって、周囲温度に依存しない所定のアナログ信号を生成して出力する第１のアナログ信号生成回路と、周囲温度に依存する1次関数に近似されるアナログ信号を生成して出力する第２のアナログ信号生成回路を備え、前記第１のアナログ信号生成回路からの出力信号と前記第２のアナログ信号生成回路からの出力信号とを受けて出力する近似３次関数生成回路と、前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存する１次関数制御信号を生成する１次関数生成回路と、前記第１のアナログ信号生成回路の出力を受け、周囲温度に依存しない０次関数制御信号を生成する０次関数生成回路と、前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、変極点温度を調整し、前記近似３次関数生成回路及び１次関数生成回路に出力する第１の変極点調整回路と、前記第２のアナログ信号生成回路の出力信号を受け、低温領域に対応する低温領域制御信号を出力する低温領域制御回路の動作温度領域を調整する低温動作領域調整回路と、高温領域に対応する高温領域制御信号を出力する高温領域制御回路の動作温度領域を調整する高温動作領域調整回路と、前記低温動作領域調整回路の出力信号と前記高温動作領域調整回路の出力信号と前記第２のアナログ信号生成回路からの出力信号とを受け、周囲温度のとり得る範囲が低温領域における連続するｓ（ｓは２以上の整数）個の温度領域に順次分割されてなるｓ個の温度領域のそれぞれに対応する低温領域制御信号と、周囲温度のとり得る範囲が高温領域における連続するｔ（ｔは２以上の整数）個の温度領域に順次分割されてなるｔ個の温度領域のそれぞれに対応する高温領域制御信号を生成して出力する近似ｎ次関数生成回路と、前記第２のアナログ信号生成回路の出力を受け、変極点温度を調整し、前記近似ｎ次関数生成回路に出力する第２の変極点調整回路を備え、前記近似３次関数生成回路と前記１次関数生成回路の出力信号と前記０次関数生成回路の出力信号と前記近似ｎ次関数生成回路の出力信号を合成して出力する加算器とを備える。
【００２８】
本発明の請求項８記載の構成によれば、前記近似３次関数生成回路からの出力信号は、数式（１）に示す温度特性を持ち、前記近似ｎ次関数生成回路からの出力信号は、数式（３）に示す温度特性を持つ。
【００２９】
本発明の請求項８記載の構成によれば、前記近似ｎ次関数生成回路は、周囲温度に依存しない所定のアナログ信号を生成して出力する前記第１のアナログ信号生成回路とは異なる、周囲温度に依存しない所定のアナログ信号を生成して出力する前記第３のアナログ信号生成回路により制御信号を生成して出力するため、前記近似３次関数生成回路及び前記０次関数生成回路の変極点Ｔｉは前記第1の変極点調整回路と、前記近似４次５次関数生成回路の変極点Ｔ２を前記第２の変極点調整回路とで独立に調整可能である。
【００３０】
さらに、前記近似ｎ次関数生成回路は、後述する図１３に示したＰＲＯＭ回路（１３）と接続されており、上記数式（３）の複数の温度補償用パラメータＤｎ、Ｄｎ−１、・・・及びＤ４の調整を可能としている。
【００３１】
本発明の請求項８記載の構成によれば、前記近似ｎ次関数生成回路は、周囲温度のとり得る範囲が低温領域における連続するｓ個の温度領域に順次分割されてなるｓ個の温度領域のそれぞれに対応する制御信号と周囲温度のとり得る範囲が高温領域における連続するｔ個の温度領域に順次分割されてなるｔ個の温度領域のそれぞれに対応する制御信号を生成するため、ｓ及びｔにより温度領域の分割を多くすることで精度良く近似ｎ次関数近似される制御信号を生成可能である。
【００３２】
また、近似ｎ次関数生成回路の動作温度領域以外の温度領域では近似ｎ次関数生成回路の影響はないため、関数生成回路の電圧ノイズは近似ｎ次関数生成回路が存在しない場合と同等である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る関数生成回路によれば、広い温度領域で基本周波数変動誤差±０．５ｐｐｍ以下の高精度ＴＣＸＯを実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態に係る関数生成回路の具体例について、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る関数生成回路の第１の実施形態を説明するための図である。本実施形態において関数生成回路は、点線で示すブロック（９）の温度補償回路として実装される。図１において、定電圧回路（１）はレギュレータ回路（８）から出力される制御信号を受けて周囲温度に依存しないアナログ信号を生成する。温度センサ回路（２）は周囲温度に依存するアナログ信号を出力する。
【００３６】
近似３次関数生成回路（３）は、定電圧回路（１）と温度センサ回路（２）の出力信号を受けて３次の温度特性パラメータに対応する近似３次関数制御信号Ｖ３を生成する。１次関数生成回路（４）は、温度センサ回路（２）の出力信号を受けて周囲温度に依存する１次関数制御信号Ｖ１を生成する。
【００３７】
０次関数生成回路（５）は定電圧回路（１）の出力信号を受けて周囲温度に依存しない０次制御信号Ｖ０を生成する。近似４次５次関数生成回路（７）は、温度センサ（２）からの出力信号を受けて近似３次関数生成回路（３）で生成された出力信号を受けて周囲温度に依存する近似４次５次関数制御信号Ｖ４５を生成する。
【００３８】
変極点調整回路（６）は、前記近似３次関数生成回路（３）と前記１次温度特性回路（４）と前記近似４次５次温度特性回路（７）の変極点温度Ｔｉの値を調整するための出力信号を出力する。上記制御信号Ｖ０、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４５を加算することによって、温度補償回路（９）の制御信号Ｖｃが出力される。
【００３９】
ＰＲＯＭ回路（１３）は、温度補償回路（９）が出力する制御信号Ｖcに対して、水晶振動子を備えた電圧制御発振回路（１２）が出力する発振周波数の温度特性を最適化するために制御信号Ｖcの温度特性を補償する温度補償用パラメータを記憶する。出力周波数は、温度補償回路（９）から出力される制御信号Ｖｃを水晶振動子（１５）と電圧制御発振回路（１２）によって周波数変換される。
【００４０】
図２は、本実施形態の関数生成回路が組み込まれる温度補償型発振器（以下ＴＣＸＯ）の概略構成を示している。本実施形態の関数生成回路は、温度補償回路（９）に適用される。同図に示すように、ＴＣＸＯ（１４）は電子機器内の基準となる周波数として多用されており、水晶振動子（１５）と可変容量素子（１１）を備えた電圧制御発振回路（１２）と水晶の発振周波数の温度補償回路（９）と水晶の温度補償データを記憶するＰＲＯＭ回路（１３）で構成される温度補償型水晶発振器で構成される。
【００４１】
電圧制御発振回路（１２）は可変容量素子（１１）と増幅器（１０）から構成され、温度補償回路（９）から出力される制御信号Ｖｃは可変容量素子（１１）に入力される。制御信号Ｖｃを受けた可変容量素子（１１）は制御信号Ｖｃを増幅器（１０）の負荷容量に変換し、制御信号Ｖｃで増幅器（１０）の負荷容量を変化させることで電圧制御発振回路（１２）の出力周波数を変化させる。
【００４２】
水晶振動子は、下記３次関数に近似される温度特性を持つ。
【数４】
2007325033.tif 000006
【００４３】
上記数式（４）において、Ｆｃは水晶振動子の出力周波数、Ｔは周囲温度、ａは３次の係数、ｂは１次の係数、ｃは０次の係数、Ｔ０は関数Ｆｃの変極点である。
【００４４】
また、可変容量素子を備えた電圧制御発振回路は、下記１次関数に近似される温度特性を持つ。
【数５】
2007325033.tif 000007
【００４５】
上記数式（５）において、Ｆｏは温度特性を持たない振動子を備えた電圧制御発振回路の出力周波数、Ｔは周囲温度、ｄは１次の係数、ｅは０次の係数、Ｔ１は関数Ｆｏの変極点である。
【００４６】
上記の数式（４）及び（５）より、水晶振動子と可変容量素子を備えた電圧制御発振回路全体の温度特性は、下記３次関数に近似される温度特性を持つことになる。
【数６】
2007325033.tif 000008
【００４７】
上記数式（６）において、Ｆは水晶振動子を備えた電圧制御発振回路の出力周波数、Ｔは周囲温度、αは３次の係数、βは１次の係数、γは０次の係数であり、Ｆ＝Ｆｃ＋Ｆｏ、α＝ａ、β＝ｂ＋ｄ、γ＝ｃ＋ｄ（Ｔ０−Ｔ１）＋ｅである。
【００４８】
ＴＣＸＯは、水晶振動子と可変容量素子を備えた電圧制御発振回路全体の温度特性を温度補償回路で補償することにより、いかなる環境においても一定の発振周波数を出力するように構成される。
【００４９】
温度補償回路は、外部環境の周囲温度を感知するために、バンドギャップリファレンスのＶｔに比例した電流を使用したものや、抵抗の温度特性を使用したもの、ダイオードの温度特性を使用したものが主に使用されている。
【００５０】
これ等の温度センサを使用して、近似３次関数生成回路を構成し、バラクタにその制御電圧を印加して、水晶振動子を備えた電圧制御発振回路と組み合わせることにより、水晶振動子が持つ温度特性の温度補償を行っている。
【００５１】
温度補償回路（９）によって生成された制御信号は、電圧制御発振回路（１２）内の可変容量素子（１１）に入力される。温度補償回路（９）によって生成された制御信号が可変容量素子（１１）により容量値に変換され、その容量値が水晶振動子（１５）と電圧制御発振回路（１２）により周波数に変換され、出力される。
【００５２】
温度補償回路（９）によって生成された制御信号と出力周波数との関係は、比例定数Ｋの１次関数に近似されるため、温度補償回路（９）によって生成された制御信号と比例定数Ｋの積が出力周波数として、出力されることとなる。
【００５３】
図３は、本出願人が先に出願（特願平１１−５０８４４１）した温度補償回路（Ａ）の概略構成を示す。本実施形態の関数生成回路は、先の出願の温度補償回路における出力信号に４次以上の温度特性パラメータを盛り込むことを特徴としているが、まず、先の出願の温度補償回路について説明する。
【００５４】
図３において、定電圧回路（１７）と温度センサ回路（１８）によって、周囲温度のとり得る範囲が低温側から高温側にかけて連続する第１の温度領域、第２の温度領域、第３の温度領域、第４の温度領域及び第５の温度領域に順次分割されてなる５つの温度領域のそれぞれに対応する制御信号ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５が生成される。その制御信号ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５をＭＡＸ回路（１９ａ）、及びＭＩＮ回路（１９ｂ）から構成される信号合成回路（１９）へ入力することにより、周囲温度に依存した３次関数に近似される制御信号ｙ７が生成される。
【００５５】
このように、温度補償機能付き水晶発振装置（１６）には、周囲温度に依存しない所定の電圧値を生成して出力する第１のアナログ信号生成回路としての定電圧回路（１７）と、周囲温度に比例した電圧値を生成して出力する第２のアナログ信号生成回路としての温度センサ回路（１８）と、定電圧回路（１７）からの定電圧出力と温度センサ回路（１８）からの温度に比例した電圧出力を受け、周囲温度の全温度領域にわたって水晶振動子の温度特性を補償するための負の３次曲線を連続した直線を用いて折れ線近似を行なう制御電圧Ｖcを生成する制御回路（１９）と、制御回路（１９）からの制御電圧Ｖcを受け、該制御電圧Ｖcにより発振周波数が所定値に制御される電圧制御水晶発振回路（以下、ＶＣＸＯと略称する。）（２０）と、制御回路（１９）が出力する制御電圧Ｖcに対して、ＶＣＸＯ（２０）が出力する発振周波数を最適化するために該制御電圧Ｖcの温度特性を補償する温度補償用パラメータを記憶するＲＯＭ／ＲＡＭ回路（２１）とを備えている。ここで、周囲温度は、ＶＣＸＯ（２０）の温度でもよく、さらに、水晶発振装置（１６）の温度でもよい。
【００５６】
図３で示した回路構成では温度に比例した電圧出力ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５を生成する回路においてＲＯＭ／ＲＡＭ回路に温度補償用パラメータ調整する構成となっている。この回路構成の場合、ＲＯＭ／ＲＡＭ回路により温度補償用パラメータ調整を行われた電圧出力ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５を生成した後、ＭＡＸ回路及びＭＩＮ回路を経由して出力されるため、ＭＡＸ回路及びＭＩＮ回路の特性から、電圧出力ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５の温度特性における比例係数によっては温度補償回路の出力に温度補償用パラメータを精度良く反映できない可能性があるという課題がある。
【００５７】
図４は、先の出願（特願平１１−５０８４４１）の温度補償回路（Ｂ）の概略構成を示す。図４に示す温度補償回路（４０）は、図３の制御回路（１９）と同一構成であって、定電圧回路（１７）及び温度センサ回路（１８）の出力を受け、温度補償用の制御電圧Ｖcにおいて所定温度範囲内で３次の温度特性パラメータαに対応する３次制御電圧αＶcを生成するＭＡＸ／ＭＩＮ回路（２５）と、温度センサ回路（１８）の出力を受け、温度補償用の制御電圧Ｖcにおいて所定温度範囲内で１次の温度特性パラメータβに対応した１次制御電圧βＶcを生成する１次温度特性生成回路（２２）と、定電圧回路（１７）の出力を受け、温度補償用の制御電圧Ｖcにおいて所定温度範囲内で０次の温度特性パラメータγに対応した、すなわち、所定温度範囲内で温度に依存しない０次制御電圧γＶcを生成する０次温度特性生成回路（２３）と、温度センサ回路（１８）の出力を受け、変極点温度Ｔiの値を調整し、ＭＡＸ／ＭＩＮ回路（２５）及び１次温度特性回路（２２）に出力するＴi調整回路（２４）とから構成されている。
【００５８】
図４の温度補償回路（Ｂ）は、図３での温度補償回路（Ａ）における課題を改善すべく構成されている。図４に示す構成は、前記電圧出力ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５をＭＡＸ回路／ＭＩＮ回路において３次の温度特性パラメータ調整及び変極点パラメータ調整を行われた電圧出力αＶｃを生成する。
【００５９】
また、１次特性回路で１次の温度特性パラメータ調整を行われたβＶｃを出力し、０次特性回路で０次の温度特性パラメータ調整を行われたγＶｃを出力する。それらの出力αＶｃ、βＶｃ、γＶｃを加算することにより、温度補償用パラメータを精度良く反映された制御信号Ｖｃを出力することが可能である。
【００６０】
しかし、上記構成にて、温度補償用パラメータを精度良く反映された制御信号Ｖｃにおいても、電圧制御発振回路の温度特性の影響、及び、水晶振動子の温度特性に３次以上の温度特性パラメータが存在するため、基本周波数変動誤差±０．５ｐｐｍ以内という精度を満足できないのが現状である。
【００６１】
図５は、先の出願（特願平１１−５０８４４１）の温度補償回路（Ｂ）における温度補償用パラメータ変化に対するＶｃの特性変化である。この温度補償回路の出力Ｖｃは、下記３次関数に近似される温度特性を持つ。
【数７】
2007325033.tif 000009
【００６２】
上記数式（７）において、Ｖｃは温度補償回路の出力信号、Ｔは周囲温度、ａｃは３次の係数、βｃは１次の係数、γｃは０次の係数、Ｔｃは関数Ｖｃの変極点である。
【００６３】
図５（ａ）は、数式（７）における３次の温度補償用パラメータαｃ変化によるＶｃの特性変化である。図５（ｂ）は、数式（７）における１次の温度補償用パラメータβｃ変化によるＶｃの特性変化である。図５（ｃ）は、数式（７）における０次の温度補償用パラメータγｃ変化によるＶｃの特性変化である。図５（ｄ）は、数式（７）における変極点の温度補償用パラメータＴｃ変化によるＶｃの特性変化である。
【００６４】
図４に示した先の出願（特願平１１−５０８４４１）の温度補償回路（Ｂ）における特性を図６に示す。図６（ａ）は、図５のＶｃの特性であり、図６（ｂ）は、ＶｃとＶｃを近似した時の理想３次曲線との差ΔＶｃの特性である。
【００６５】
Ｖｃは近似３次関数生成を目的とした温度補償回路の出力信号であるが、理想３次曲線と比較すると多少の誤差が生じる。この要因としては、半導体ＩＣ製造工程における拡散バラツキやＩＣチップ内のレイアウトによる誤差等が考えられる。図６（ｃ）は、温度補償後の出力周波数のｆ０との周波数誤差Δｆを示している。上記制御信号における誤差ΔＶｃ、電圧制御発振回路における理想１次近似からの誤差、水晶振動子における理想３次近似からの誤差により、Δｆは約±１ｐｐｍの誤差を生じる。
【００６６】
このように、図４に示した温度補償回路（４０）の制御信号Ｖｃの特性は、図６（ａ）に示す特性となり、制御信号Ｖｃを３次関数により近似し、３次関数との誤差を求めたものを図６（ｂ）に、図６（ｂ）に示される誤差を周波数変換したものを図６（ｃ）示す。図４に示した温度補償回路では、温度補償後の基本周波数変動誤差は±１．０ｐｐｍ程度である。
【００６７】
情報化の流れが進むにつれ、電子機器の用途は多様化されており、ＧＰＳ機能の普及等に伴い、ＴＣＸＯの高精度化が進み、基本周波数変動誤差±０．５ｐｐｍ以内の精度が必要とされる。
【００６８】
また、電子機器内で用いられるＴＣＸＯは、電子機器内でさまざまな機器と混在して用いられるため、ＴＣＸＯから発生するノイズが他の機器に影響し、電子機器の特性の劣化および誤動作の原因となる。
【００６９】
このように、先の出願（特願平１１−５０８４４１）の温度補償回路（図３及び図４）を用いた場合、温度補償回路の出力電圧は３次以下の関数に近似されているため、電圧制御発振回路に用いられる水晶振動子の温度特性を温度補償回路により補償した後の発振出力周波数は、基本周波数変動誤差±１．０ｐｐｍ程度であった。
【００７０】
水晶振動子の温度特性は一般的に上記数式（４）の３次関数に近似されるが、より精度良く関数近似するためには、さらに大きい次数を考慮して近似する必要がある。また、可変容量素子を備えた電圧制御発振回路の温度特性も１次関数で近似しているが、１次関数との誤差が無視できない精度となるため、同様により精度良く関数近似する必要がある。すなわち、電圧制御発振回路の温度特性、水晶振動子の温度特性を含めた温度特性温度補償を温度補償回路により実現する必要がある。
【００７１】
先の温度補償回路のように３次以下の関数生成回路を用いて水晶振動子の温度特性を近似してしまうと基本周波数変動誤差±０．５ｐｐｍ以内という精度を満足できないのが現状である。また、電圧制御発振回路の温度特性も無視できない精度になっている。
【００７２】
そのため、温度補償回路は、３次以下の関数制御電圧生成ではなく、４次関数、５次関数、ｋ次関数成分近似される制御電圧生成を、電源電流特性、ノイズ特性等の他の諸特性を悪化させることなく実現することが必要となっている。ここで、ｋは絶対値が１以上の実数である。
【００７３】
図７は、本発明に係る関数生成回路の温度センサ回路の実施例を示す。図７（ａ）は、ダイオードの温度特性を使用した温度センサの回路例である。ダイオードは１ダイオード当たり約−４ｍＶ／℃の１次の温度特性を持ち、ダイオードの個数により温度センサの出力バイアス、及び１次の温度特性の傾きが変化する。図７（ｂ）は、２種類の抵抗の温度特性を使用した温度センサの回路例である。カレントミラー回路のミラー比を抵抗の温度特性により変化させる。
【００７４】
図８は、本発明に係る関数生成回路の定電圧回路の実施例を示す。レギュレータ回路（８）によって生成された定電圧ＶＲＥＧを抵抗により所望の定電圧値への設定を可能とする。また、所望の定電圧値を得るためにＰＲＯＭ回路（１３）による調整を可能とする。
【００７５】
図９は、本発明に係る関数生成回路の第１の実施形態における近似３次関数生成回路の実施例である。図９（ａ）は、図４における定電圧回路（１７）と温度センサ回路（１８）とからなり、周囲温度Ｔａの上昇に比例して電圧値が減少する第１の制御電圧ｙ1又は第５の制御電圧ｙ５を生成して出力する単調減少電圧生成回路（９０ａ）の回路構成例を示している。
【００７６】
図９に示すように、単調減少電圧生成回路（９０ａ）は、定電圧回路（９１）と温度センサ回路としてのバンドギャップレファレンス回路（９２）とカレントミラー回路（９３）とから構成されており、バンドギャップレファレンス回路（９２）において周囲温度Ｔａに依存しない約１．２５Ｖの基準電圧Ｖ０を発生させ、該基準電圧Ｖ０に基づき、定電圧回路（９１）において定電流Ｉ０を生成する。
【００７７】
また、バンドギャップレファレンス回路（９２）において周囲温度Ｔａに依存する電流ＩＴ０を生成すると共に、カレントミラー回路９３において周囲温度Ｔａに比例する電流ＩＴを生成し、定電圧回路（９１）とカレントミラー回路（９３）との接続部から、定電流Ｉ０と、周囲温度Ｔａに比例する電流ＩＴとの差分電流Ｉ０―ＩＴを取り出し、抵抗（９４）を用いて電流電圧変換を行ない、周囲温度Ｔａの上昇に連れて減少する電圧である第１の制御電圧ｙ１又は第５の制御電圧ｙ５を生成する。
【００７８】
ここで、第１の制御電圧ｙ１又は第５の制御電圧ｙ５の絶対値は、定電圧回路（９１）における電源電圧Ｖｃｃが印加される抵抗（９１ａ）の抵抗値をそれぞれ調整して設定される。
【００７９】
図９（ｂ）は、図４における定電圧回路（１７）と温度センサ回路（１８）とからなり、周囲温度Ｔａの上昇に比例して電圧値が増加する第３の制御電圧ｙ３を生成して出力する単調増加電圧生成回路（９１ｂ）の回路構成例を示している。
【００８０】
図９に示すように、単調増加電圧生成回路（９１ｂ）は、定電圧回路（９５）と温度センサ回路としてのバンドギャップレファレンス回路（９６）とカレントミラー回路８７とから構成されており、バンドギャップレファレンス回路（９６）において周囲温度Ｔａに依存しない約１．２５Ｖの基準電圧Ｖ０を発生させ、該基準電圧Ｖ０に基づき、定電圧回路（９５）において定電流Ｉ０を生成する。
【００８１】
また、バンドギャッブレファレンス回路（９６）において周囲温度Ｔａに依存する電流ＩＴ０を生成すると共に、カレントミラー回路（９７）において周囲温度Ｔａに比例する電流ＩＴを生成し、定電圧回路（８５）とカレントミラー回路（９７）との間から周囲温度Ｔａに比例する電流ＩＴと定電流Ｉ０との差分電流ＩＴ―Ｉ０を取り出し、抵抗（９８）を用いて電流電圧変換を行ない、周囲温度Ｔａに比例する電圧である第３の制御電圧ｙ３を生成する。
【００８２】
ここで、常温における第３の制御電圧ｙ３の、変位点温度における基準周波数を与える電圧との電圧差は、定電圧回路（８５）内の抵抗（９５ａ）の抵抗値を調整して設定される。
【００８３】
図９（ｃ）は、電圧出力ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５を合成し、出力する信号合成回路（ＭＩＮ／ＭＡＸ回路）の回路例である。まず、入力された入力電圧ｙ１、ｙ２、ｙ３の中で最大電圧（ＭＡＸ値）を選択し、ｙ６を出力する。その後、その電圧出力ｙ６と、ｙ４、ｙ５の中で最小電圧（ＭＩＮ値）を選択し、図９（ｄ）に示す電圧出力ｙ７を出力する。
【００８４】
図１０は、本発明に係る関数生成回路の第１の実施形態における近似３次関数生成回路の実施例である。図１０に示す近似３次関数生成回路は、定電圧回路（１）から出力される周囲温度に依存しない第１アナログ信号と、温度センサ回路（８）から出力される周囲温度に依存する1次関数に近似される第２アナログ信号を入力とした増幅回路（１０１）から出力されるアナログ信号ｙ１と、定電圧回路（１）から出力される周囲温度に依存しない第３アナログ信号と、温度センサ回路（８）から出力される周囲温度に依存する1次関数に近似される第２アナログ信号を入力とした増幅回路（１０２）から出力されるアナログ信号ｙ３と、定電圧回路（１）から出力される周囲温度に依存しない第４アナログ信号と、温度センサ回路（８）から出力される周囲温度に依存する1次関数に近似される第２アナログ信号を入力とした増幅回路（１０３）から出力されるアナログ信号ｙ５を信号合成回路（１０４）に入力し、信号合成することにより、３次の温度特性に近似される出力電圧Ｖ３を生成する。
【００８５】
図１１は、本発明に係る関数生成回路の第１の実施形態における近似４次５次関数生成回路の実施例を示す。図１１において、定電圧回路（１）から出力される周囲温度に依存しない第１アナログ信号と、温度センサ回路（８）から出力される周囲温度に依存する1次関数に近似される第２アナログ信号を入力とした近似３次関数生成回路（１１１）の増幅回路（１１２）から出力されるアナログ信号ｂ１１及びｂ１２と、定電圧回路（１）から出力される周囲温度に依存しない第３アナログ信号と、温度センサ回路（８）から出力される周囲温度に依存する1次関数に近似される第２アナログ信号を入力とした近似３次関数生成回路（１１１）の増幅回路（１１２）から出力されるアナログ信号ｂ５１及びｂ５２が近似３次関数生成回路（１１１）から出力される。
【００８６】
近似３次関数生成回路（１１１）の出力信号ｂ１１、ｂ１２、ｂ２１、ｂ２２を入力として、近似４次５次関数生成回路（１１４）を構成している。また、ＰＲＯＭ回路（１３）によりスイッチ群を制御することにより、近似４次５次関数生成回路（１１４）から出力される制御信号Ｖ４５の温度補償用パラメータを調整することが可能である。
【００８７】
以上、本発明に係る関数生成回路の第１の実施形態により、常温付近のノイズを悪化させることなく、また回路規模の拡大を抑制して、高精度温度補償のＴＣＸＯを実現することが可能である。
【００８８】
図１２は、本発明に係る関数生成回路の第１の実施形態における特性例である。図１２（ａ）は、近似３次関数生成回路の出力信号Ｖ３を示す。図１２（ｂ）は、近似４次５次関数生成回路の出力信号Ｖ４５を示す。図１に示すように、前記出力信号Ｖ３と前記出力信号Ｖ４５を加算することにより、図１２（ｃ）に示す温度補償回路の出力信号Ｖｃが出力される。
【００８９】
（第２の実施形態）
図１３Ａは、本発明に係る関数生成回路の第２の実施形態を説明するための図である。図１３Ａにおいて、定電圧回路（１）はレギュレータ回路（８）から出力される制御信号を受けて周囲温度に依存しないアナログ信号を生成する。温度センサ回路（２）は周囲温度に依存するアナログ信号を出力する。
【００９０】
近似３次関数生成回路（３）は、定電圧回路（１）と温度センサ回路（２）の出力信号を受けて３次の温度特性パラメータに対応する近似３次関数制御信号Ｖ３を生成する。１次関数生成回路（４）は、温度センサ回路（２）の出力信号を受けて周囲温度に依存する１次関数制御信号Ｖ１を生成する。
【００９１】
０次関数生成回路（５）は定電圧回路（１）の出力信号を受けて周囲温度に依存しない０次制御信号Ｖ０を生成する。近似ｎ次関数生成回路（２６）は、定電圧回路（１）と温度センサ回路（２）の出力信号を受けて、低温領域に対応する制御信号と高温領域に対応する制御信号を生成する。
【００９２】
変極点調整回路（６ａ，６ｂ）は、前記近似３次関数生成回路（３）と前記１次温度特性回路（４）の変極点温度Ｔｉと、前記近似ｎ次温度特性回路（２６）の変極点温度Ｔ２の値を調整するための出力信号を出力する。上記制御信号Ｖ０、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４５を加算することによって、温度補償回路（９）の制御信号Ｖｃが出力される。
動作温度領域調整回路（６ｃ）は、高温領域に対応する高温領域制御信号を出力する前記近似ｎ次関数生成回路（２６）内部の高温領域制御回路の動作温度領域と低温領域に対応する低温領域制御信号を出力する前記近似ｎ次関数生成回路（２６）内部の低温領域制御回路の動作温度領域を調整する。
【００９３】
ＰＲＯＭ回路（１３）は、温度補償回路（９）が出力する制御信号Ｖcに対して、電圧制御発振回路（１２）が出力する発振周波数を最適化するために制御信号Ｖcの温度特性を補償する温度補償用パラメータを記憶する。出力周波数は、温度補償回路（９）から出力される制御信号Ｖｃを水晶振動子（１５）と電圧制御発振回路（１２）によって周波数変換される。
【００９４】
図１３Ｂは、図１３Ａの３次関数生成回路の特性（m=9の場合）を説明するための図である。前記３次関数生成回路の出力は、前記第１のアナログ信号生成回路（定電圧回路（１））からの出力信号と、前記第２のアナログ信号生成回路（温度センサ（２））からの出力信号を受ける。そして、定電圧回路（１）の出力と、温度センサ（２）の出力を利用して、図１３Ｂに示す３次関数生成回路の特性を生成し、信号合成回路によって、前記３次関数回路の出力を生成する。
【００９５】
図１４は、本発明に係る関数生成回路の第２の実施形態における近似ｎ次関数生成回路の実施例である。図１４において、低温領域において、定電圧回路（１）から出力される周囲温度に依存しない第１アナログ信号と、温度センサ回路（８）から出力される周囲温度に依存する1次関数に近似される第２アナログ信号を受けて1次の温度特性パラメータに対応する１次関数制御信号を生成する増幅回路（１４２）と、高温領域において、定電圧回路（１）から出力される周囲温度に依存しない第３アナログ信号と、温度センサ回路（８）から出力される周囲温度に依存する1次関数に近似される第２アナログ信号を受けて1次の温度特性パラメータに対応する１次関数制御信号を生成する増幅回路（１４３）とで構成される。増幅回路（１４２）から出力される制御信号と、増幅回路（１４３）から出力される制御信号を加算することで、近似ｎ次関数に近似される制御信号Ｖｎを出力する。
【００９６】
図１５は、本出願人が先に出願した（特願平１０−３６２６８９）近似３次関数生成回路であり、本発明に係る関数生成回路の第２の実施形態における近似３次関数生成回路の実施例である。以上、本発明に係る関数生成回路の第２の実施形態により、常温付近のノイズを悪化させることなく、高精度温度補償のＴＣＸＯを実現することが可能である。
【００９７】
（第３の実施形態）
図１６は、本発明に係る関数生成回路の第３の実施形態における近似ｎ次関数生成回路の実施例である。図１６に示すように、低温領域の連続する３個の温度領域に順次分割されてなる３個の温度領域ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＬ３において、ＴＬ１に対応する1次の温度特性パラメータに対応する１次関数制御信号を生成する増幅回路（１６２）と、ＴＬ２に対応する1次の温度特性パラメータに対応する１次関数制御信号を生成する増幅回路（１６２）と、ＴＬ３に対応する1次の温度特性パラメータに対応する１次関数制御信号を生成する増幅回路（１６３）から構成される。
【００９８】
増幅回路（１６２）から出力される制御信号と、増幅回路（１６３）から出力される制御信号、増幅回路（１６４）から出力される制御信号とを加算することで、近似ｎ次関数に近似される制御信号Ｖｎの低温側の制御信号ＶｎＬを得ることができる。
【００９９】
上記増幅回路（１６２）、（１６３）、（１６４）にカレントミラー比を可変するようにスイッチを追加することにより、ｎ次の温度特性パラメータを制御することが可能となる。
【０１００】
高温領域も同様に、高温領域の連続する３個の温度領域に順次分割されてなる３個の温度領域ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３において、ＴＨ１に対応する1次の温度特性パラメータに対応する１次関数制御信号を生成する第４の増幅回路と、ＴＨ２に対応する1次の温度特性パラメータに対応する１次関数制御信号を生成する第５の増幅回路と、ＴＨ３に対応する1次の温度特性パラメータに対応する１次関数制御信号を生成する第６の増幅回路から構成される。
【０１０１】
第４の増幅回路から出力される制御信号と、第５の増幅回路から出力される制御信号、第６の増幅回路から出力される制御信号とを加算することで、近似ｎ次関数に近似される制御信号Ｖｎの高温側の制御信号ＶｎＬを得ることができる。
【０１０２】
以上、本発明に係る関数生成回路の第３の実施形態により、常温付近のノイズを悪化させることなく、広い温度領域で高精度温度補償のＴＣＸＯを実現することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の関数生成回路は、ローノイズで高精度に温度補償することができる効果を有し、ＴＣＸＯの温度補償精度の向上、ローノイズに適したＴＣＸＯ等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明に係る関数生成回路の第１の実施形態を説明するための図
【図２】本発明の第１の実施形態におけるＴＣＸＯの構成例を示すブロック図
【図３】先の出願の温度補償回路（Ａ）を示すブロック図
【図４】先の出願の温度補償回路（Ｂ）を示すブロック図
【図５】先の出願の温度補償回路（Ｂ）における温度補償用パラメータ調整による特性の変化を示す特性図
【図６】先の出願の温度補償回路（Ｂ）における出力信号Ｖｃの特性と、出力信号Ｖｃと理想３次曲線との電圧誤差と、出力周波数の基本周波数変動誤差を示す特性図
【図７】本発明の第１の実施形態に係る関数生成回路の温度センサ回路を示す回路図
【図８】本発明の第１の実施形態に係る関数生成回路の定電圧回路を示す回路図
【図９Ａ】本発明の第１の実施形態に係る関数生成回路における近似３次関数生成回路（１）を示す回路図、及びその特性図
【図９Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る関数生成回路における近似３次関数生成回路（１）を示す回路図、及びその特性図
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る関数生成回路における近似３次関数生成回路（２）を示す回路図
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る関数生成回路における近似４次５次関数生成回路を示す回路図
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る関数生成回路における近似３次関数生成回路と近似４次５次関数生成回路を用いた場合の温度補償回路の特性図
【図１３Ａ】本発明に係る関数生成回路の第２の実施形態を説明するための図
【図１３Ｂ】図１３Ａの３次関数生成回路の特性を説明するための図（m=9の場合）
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る関数生成回路における近似ｎ次関数生成回路を示す回路図
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る関数生成回路における近似３次関数生成回路を示す回路図
【図１６Ａ】本発明の第３の実施形態に係る関数生成回路における近似ｎ次関数生成回路を示す回路図
【図１６Ｂ】本発明の第３の実施形態に係る関数生成回路における近似ｎ次関数生成回路を示す回路図
【図１７】水晶発振器の発振周波数の温度特性図
【図１８】従来の温度補償機能付き水晶発振装置のブロック構成図
【符号の説明】
【０１０５】
１、１７  定電圧回路
２、１８  温度センサ回路
３  近似３次関数生成回路
４  １次関数生成回路
５  ０次関数生成回路
６（ａ）（ｂ）  変極点調整回路
６（ｃ）  動作領域調整回路
７  近似４次５次関数生成回路
８  レギュレータ回路
９  温度補償回路
１０  増幅器
１１  可変容量素子
１２、２０  電圧制御発振回路
１３  ＰＲＯＭ回路
１４、１６  ＴＣＸＯ制御用ＩＣ
１５  水晶振動子
１９  信号合成回路
２１  ＲＯＭ／ＲＡＭ回路
２２  １次特性回路
２３  ０次特性回路
２４  Ｔｉ調整回路
２５  ＭＡＸ／ＭＩＮ回路
２６  近似ｎ次関数生成回路
７０ａ  温度センサ回路の実施例（１）
７０ｂ  温度センサ回路の実施例（２）
７１  ダイオード
７２  電圧変換抵抗
８０  定電圧生成回路
９０ａ  単調減少電圧生成回路
９０ｂ  単調増加電圧生成回路
９１  定電圧回路
９１ａ  抵抗
９２  温度センサ回路としてのバンドギャップレファレンス回路
９３  カレントミラー回路
９４  抵抗
９５  定電圧回路
９５ａ  抵抗
９６  温度センサ回路としてのバンドギャップレファレンス回路
９７  カレントミラー回路
９８  抵抗
１０１、１０２、１０３  増幅回路
１０４  信号合成回路
１１１  近似３次関数生成回路の一部
１１２、１１３  単調増減信号生成回路
１１４  近似４次５次関数生成回路
１１５  近似４次５次パラメータ調整回路
１４１  近似ｎ次関数生成回路
１４２、１４３  単調増減信号生成回路
１６１  近似ｎ次関数生成回路
１６２  動作開始点ＴＬ１の単調増減信号生成回路
１６３  動作開始点ＴＬ２の単調増減信号生成回路
１６４  動作開始点ＴＬ３の単調増減信号生成回路
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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