【手続補正書】
【提出日】平成26年5月9日(2014.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に対応した検出温度電圧を出力する温度センサーと、
前記検出温度電圧に基づいて温度補償電圧を出力する温度補償回路と、
入力された前記温度補償電圧に基づいて温度補償された発振信号を出力する電圧制御発振回路と、を有する温度補償型発振回路において、
前記検出温度電圧の所望時間における電圧変化量の大きさと基準電圧とを比較して切替信号を発生させるとともに前記切替信号に基づく信号を出力する出力回路と、
前記切替信号に基づく信号が入力されて前記温度補償回路への電力の供給を切替制御するスイッチ回路と、
前記切替信号に基づく信号が入力されて、前記温度補償回路から出力された前記温度補償電圧を保持するとともに前記温度補償電圧を前記電圧制御発振回路に出力する状態と、前記保持された前記温度補償電圧を前記電圧制御発振回路に出力する状態と、を切替制御される第１サンプルホールド回路と、
を備えたことを特徴とする温度補償型発振回路。
【請求項２】
前記出力回路は、
前記検出温度電圧が入力されるローパスフィルターと、
前記温度センサーの出力電圧と前記ローパスフィルターの出力電圧とを差動増幅することにより前記電圧変化量に対応する電圧を出力する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力電圧が入力され、前記差動増幅回路の出力電圧の絶対値となる電圧を出力する絶対値回路と、
前記絶対値回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較した信号を前記切替信号として出力するコンパレーターと、を有することを特徴とする請求項１に記載の温度補償型発振回路。
【請求項３】
前記出力回路は、
一定周期で駆動信号を出力するタイマーと、
前記駆動信号を受けて、前記温度センサーと接続し前記検出温度電圧を保持しつつ前記検出温度電圧を出力する状態と、前記温度センサーとの接続を遮断しつつ保持された前記検出温度電圧を出力する状態と、を切替制御される第２サンプルホールド回路と、
前記温度センサーの出力電圧と前記第２サンプルホールド回路の出力電圧とを差動増幅することにより前記電圧変化量に対応する電圧を出力する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力電圧が入力され、前記差動増幅回路の絶対値となる電圧を出力する絶対値回路と、
前記絶対値回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較した信号を前記切替信号として出力するコンパレーターと、を有することを特徴とする請求項１に記載の温度補償型発振回路。
【請求項４】
前記出力回路は、
前記検出温度電圧が、予め設定された第１の閾値電圧と、予め設定され前記第１の閾値電圧より高い値の第２の閾値電圧との間の値である場合に前記切替信号を遮断する遮断回路を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の温度補償型発振回路。
【請求項５】
前記出力回路は、
前記切替信号が入力され、前記切替信号を遅延させた遅延信号を出力する遅延回路と、
前記切替信号と前記遅延信号とのＯＲ解となる信号を前記スイッチ回路に出力するＯＲ回路と、
前記切替信号と前記遅延信号とのＡＮＤ解となる信号を前記第１サンプルホールド回路に出力するＡＮＤ回路と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の温度補償型発振回路。
【請求項６】
前記温度補償回路と前記第１サンプルホールド回路との間、または、前記第１サンプルホールド回路と前記電圧制御発振回路との間には第２ローパスフィルターが配置されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の温度補償型発振回路。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度補償型発振回路を搭載したことを特徴とする電子機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】温度補償型発振回路、電子機器
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は高精度な温度補償を維持しつつ省電力化が可能な温度補償型発振回路、及びこれを搭載した電子機器に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
さらに特許文献１、３、４では温度補償電圧の出力の時間周期は変更して省電力化が測られているが、温度補償回路が常時駆動しているため消費電力の低減には限界があるといった問題がある。
そこで本発明は、上記問題点に着目し、高精度な温度補償を維持しつつ簡易な構成で省電力化が可能な温度補償型発振回路、及びこれを搭載した電子機器を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態、または適用例として実現することが可能である。
第１の形態に係る温度補償型発振回路は、温度に対応した検出温度電圧を出力する温度センサーと、前記検出温度電圧に基づいて温度補償電圧を出力する温度補償回路と、入力された前記温度補償電圧に基づいて温度補償された発振信号を出力する電圧制御発振回路と、を有する温度補償型発振回路において、前記検出温度電圧の所望時間における電圧変化量の大きさと基準電圧とを比較して切替信号を発生させるとともに前記切替信号に基づく信号を出力する出力回路と、前記切替信号に基づく信号が入力されて前記温度補償回路への電力の供給を切替制御するスイッチ回路と、前記切替信号に基づく信号が入力されて、前記温度補償回路から出力された前記温度補償電圧を保持するとともに前記温度補償電圧を前記電圧制御発振回路に出力する状態と、前記保持された前記温度補償電圧を前記電圧制御発振回路に出力する状態と、を切替制御される第１サンプルホールド回路と、を備えたことを特徴とする。
上記構成により、温度補償を行なうか否かを温度センサーが検知した検出温度電圧の電圧変化量の大きさに基づいて判断し、電圧変化量の大きさが基準電圧より大きい場合には、温度補償回路を駆動して温度補償電圧を電圧制御発振回路に出力するとともに温度補償電圧を第１サンプルホールド回路において保持し、電圧変化量の大きさが基準電圧より小さい場合には、温度補償電圧の駆動を停止し第１サンプルホールド回路で保持された温度補償電圧を電圧制御発振回路に出力することができる。したがって、高精度な温度補償を維持しつつ簡易な構成で省電力化が可能な温度補償型発振回路となる。
第２の形態に係る温度補償型発振回路は、第１の形態に係る温度補償型発振回路において、前記出力回路は、前記検出温度電圧が入力されるローパスフィルターと、前記温度センサーの出力電圧と前記ローパスフィルターの出力電圧とを差動増幅することにより前記電圧変化量に対応する電圧を出力する差動増幅回路と、前記差動増幅回路の出力電圧が入力され、前記差動増幅回路の出力電圧の絶対値となる電圧を出力する絶対値回路と、前記絶対値回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較した信号を前記切替信号として出力するコンパレーターと、を有することを特徴とする。
上記構成により、ローパスフィルターは、現在より一定時間前の検出温度電圧を出力することになるので、絶対値回路では現在の検出温度電圧と現在より一定時間前の検出温度電圧との差分の大きさ、すなわち検出温度電圧の電圧変化量の大きさを算出することができる。したがって、簡易な構成で検出温度電圧の電圧変化量の大きさを算出しつつオンオフ信号を出力することができる。
第３の形態に係る温度補償型発振回路は、第１の形態に係る温度補償型発振回路において、前記出力回路は、一定周期で駆動信号を出力するタイマーと、前記駆動信号を受けて、前記温度センサーと接続し前記検出温度電圧を保持しつつ前記検出温度電圧を出力する状態と、前記温度センサーとの接続を遮断しつつ保持された前記検出温度電圧を出力する状態と、を切替制御される第２サンプルホールド回路と、前記温度センサーの出力電圧と前記第２サンプルホールド回路の出力電圧とを差動増幅することにより前記電圧変化量に対応する電圧を出力する差動増幅回路と、前記差動増幅回路の出力電圧が入力され、前記差動増幅回路の絶対値となる電圧を出力する絶対値回路と、前記絶対値回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較した信号を前記切替信号として出力するコンパレーターと、を有することを特徴とする。
上記構成により、タイマーの周期を変更することにより、検出温度電圧の電圧変化量の大きさの算出間隔を任意に設定することができる。
第４の形態に係る温度補償型発振回路は、第１の形態乃至第３の形態のいずれか１の形態に係る温度補償型発振回路において、前記出力回路は、前記検出温度電圧が、予め設定された第１の閾値電圧と、予め設定され前記第１の閾値電圧より高い値の第２の閾値電圧との間の値である場合に前記切替信号を遮断する遮断回路を有することを特徴とする。
上記構成において、例えば、第１の閾値電圧に対応する温度と第２の閾値電圧に対応する温度の間が、電圧制御発振回路の発振周波数の温度特性が殆どフラットな特性を有する領域（周波数温度特性の曲線の極値とその極値近傍の温度範囲であり、その間の周波数温度特性の変化幅が温度補償型発振器に求められる周波数温度特性の安定度以内である領域）となるように設定することにより、その温度領域においては温度補償電圧の更新は不要であるため、温度補償回路の駆動が不要となる。したがって、温度センサーが検知する温度が、その温度領域にある場合は温度補償回路の駆動を停止させ、消費電力を大幅に削減することができる。
第５の形態に係る温度補償型発振回路は、第１の形態乃至第４の形態のいずれか１の形態に係る温度補償型発振回路において、前記出力回路は、前記切替信号が入力され、前記切替信号を遅延させた遅延信号を出力する遅延回路と、前記切替信号と前記遅延信号とのＯＲ解となる信号を前記スイッチ回路に出力するＯＲ回路と、前記切替信号と前記遅延信号とのＡＮＤ解となる信号を前記第１サンプルホールド回路に出力するＡＮＤ回路と、を有することを特徴とする。
上記構成により、第１サンプルホールド回路の駆動の立ち上がりは、温度補償回路の駆動の立ち上がりより遅くなり、第１サンプルホールド回路の駆動の立ち下がりは、温度補償回路の駆動の立ち下りより早くなる。よって温度補償回路は第１サンプルホールド回路が立ち上がるまでの間に温度補償電圧の出力を安定させることができ、温度補償回路が立ち下がる前に第１サンプルホールド回路が立ち下がるので温度補償電圧から出力される温度補償電圧の保持を確実に行うことができる。
第６の形態に係る温度補償型発振回路は、第１の形態乃至第５の形態のいずれか１の形態に係る温度補償型発振回路において、前記温度補償回路と前記第１サンプルホールド回路との間、または、前記第１サンプルホールド回路と前記電圧制御発振回路との間には第２ローパスフィルターが配置されたことを特徴とする。
温度補償回路をオン状態にした直後は、第１サンプルホールド回路は、保持された温度補償電圧から新たに温度補償回路から入力された温度補償電圧に切り替えることになる。よって、この切り替え時に温度補償電圧が時間方向で不連続となり、電圧制御発振回路に悪影響を及ぼす虞がある。そこで、上記構成とすることにより、新たに入力される温度補償電圧の時間変化をなだらかにして、電圧制御発振回路への負担を軽減することができる。
本形態に係る電子機器は、第１の形態乃至第６の形態のいずれか１の形態に係る温度補償型発振回路を搭載したことを特徴とする。
上記構成により、高精度な温度補償を維持しつつ簡易な構成で省電力化が可能な電子機器となる。
［適用例１］温度に対応した検出温度電圧を出力する温度センサーと、前記検出温度電圧に基づいて温度補償電圧を出力する温度補償回路と、入力された前記温度補償電圧に基づいて発振周波数が温度補償された発振信号を出力する電圧制御発振回路と、を有する温度補償型発振器において、前記検出温度電圧の所望時間における電圧変化量の大きさと基準電圧との大小関係に基づいてオンオフ信号を出力する出力回路と、前記オンオフ信号を受けて前記温度補償回路への電力の供給をオンオフ制御可能なスイッチ回路と、前記オンオフ信号を受けて、前記温度補償回路と接続し前記温度補償回路から出力された前記温度補償電圧を保持しつつ前記温度補償電圧を前記電圧制御発振回路に出力する状態と、前記温度補償回路との接続を遮断しつつ保持された前記温度補償電圧を前記電圧制御発振回路に出力する状態と、に切替制御可能なサンプルホールド回路と、を備えたことを特徴とする温度補償型発振器。
上記構成により、温度補償を行なうか否かを温度センサーが検知した検出温度電圧の電圧変化量の大きさに基づいて判断し、電圧変化量の大きさが基準電圧より大きい場合には、温度補償回路を駆動して温度補償電圧を電圧制御発振回路に出力するとともに温度補償電圧をサンプルホールド回路において保持し、電圧変化量の大きさが基準電圧より小さい場合には、温度補償電圧の駆動を停止しサンプルホールド回路で保持された温度補償電圧を電圧制御発振回路に出力することができる。したがって、高精度な温度補償を維持しつつ簡易な構成で省電力化が可能な温度補償型発振器となる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図１に本実施形態の温度補償型発振器の全体ブロック図を示す。本実施形態の温度補償型発振器１０は、温度センサー２０、温度補償回路２２、サンプルホールド回路２８、電圧制御発振回路１２、バッファー１８の順に直列に接続した構成を有し、これらの構成要素と後述する出力回路３６とに一定の電圧（電力）を供給するレギュレーター（定電圧出力回路）２６を有している。さらに、レギュレーター２６と温度補償回路２２との間にはスイッチ回路２４が接続され、スイッチ回路２４に第１のオンオフ信号（ＳＷ１）を出力し、且つサンプルホールド回路２８に第２のオンオフ信号（ＳＷ２）を出力する出力回路３６を備えている。
尚、オンオフ信号（切替信号）とは、後述の通り、スイッチ回路２４の入出力間のオンとオフとの切替、サンプルホールド回路２８の入出力間のオンとオフとの切替を、それぞれ連続的に繰り返し行なうための切替制御信号である。