(57)【要約】【課題】起動直後から電子部品の正確な温度補償を可能にする温度情報生成回路等を提供すること。【解決手段】温度情報生成回路２００は、温度センサー６０（第１の温度検出部）と、温度センサー６０よりも検出感度が高い高感度温度センサー７０（第２の温度検出部）と、出力選択回路８０及び制御部９０と、を含む。出力選択回路８０及び制御部９０は、電源電圧が供給されると高感度温度センサー７０の検出信号を選択し、所与のタイミングで温度センサー６０の検出信号を選択するように切り替える。【選択図】図２
2013243606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の温度検出部と、
前記第１の温度検出部よりも検出感度が高い第２の温度検出部と、
電源電圧が供給されると前記第２の温度検出部の検出信号を選択し、所与のタイミングで前記第１の温度検出部の検出信号を選択するように切り替える選択部と、を含む、温度情報生成回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記選択部は、
電源電圧が供給されてから所定時間が経過するまでは前記第２の温度検出部の検出信号を選択し、前記所定時間の経過後は前記第１の温度検出部の検出信号を選択する、温度情報生成回路。
【請求項３】
請求項１において、
前記選択部は、
電源電圧が供給された後、前記第２の温度検出部の検出信号の変化量が所定時間継続して所定の範囲内になるまで前記第２の温度検出部の検出信号を選択し、前記第２の温度検出部の検出信号の変化量が所定時間継続して所定の範囲内になれば前記第１の温度検出部の検出信号を選択する、温度情報生成回路。
【請求項４】
請求項１において、
前記選択部は、
電源電圧が供給された後、前記第１の温度検出部の検出信号と前記第２の温度検出部の検出信号との差の変化量が所定時間継続して所定の範囲内になるまで前記第２の温度検出部の検出信号を選択し、前記第１の温度検出部の検出信号と前記第２の温度検出部の検出信号との差の変化量が所定時間継続して所定の範囲内になれば前記第１の温度検出部の検出信号を選択する、温度情報生成回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
検出可能な温度範囲が互いに異なる複数の前記第２の温度検出部を含む、温度情報生成回路。
【請求項６】
請求項５において、
前記選択部は、
電源電圧が供給された後前記第１の温度検出部の検出信号を選択するまでの間、前記第１の温度検出部の検出信号に応じて、前記複数の第２の温度検出部の検出信号から１つの検出信号を選択する、温度情報生成回路。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の温度情報生成回路と、
発振素子と、を含む、発振器。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温度情報生成回路を含む、電子機器。
【請求項９】
電子部品と、
制御装置と、を含み、
前記電子部品は、
第１の温度検出部と、
前記第１の温度検出部よりも検出感度が高い第２の温度検出部と、を含み、
前記制御装置は、
前記電子部品に電源電圧が供給されてから所与のタイミングまで、前記第２の温度検出部の検出信号に基づいて前記電子部品の温度補償を行い、
前記所与のタイミングの後、前記第１の温度検出部の検出信号に基づいて前記電子部品の温度補償を行う、温度補償システム。
【請求項１０】
電子部品の温度補償方法であって、
制御装置が、
前記電子部品に電源電圧が供給されてから所与のタイミングまで、前記電子部品に含まれる第１の温度検出部よりも検出感度が高い第２の温度検出部の検出信号に基づいて前記電子部品の温度補償を行うステップと、
前記所与のタイミングの後、前記発振器に含まれる前記第１の温度検出部の検出信号に基づいて前記電子部品の温度補償を行うステップと、を行う、電子部品の温度補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度情報生成回路、発振器、電子機器、温度補償システム及び電子部品の温度補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated X'tal Oscillator）は、所定の温度範囲で水晶振動子の発振周波数の所望の周波数（公称周波数）からのずれ（周波数偏差）をキャンセルすることにより高い周波数安定度が得られるため、携帯電話の端末や基地局、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機等の高精度のタイミング信号を必要とする機器やシステムに広く使用されている。
【０００３】
ＴＣＸＯには、一般に、図２０（Ａ）に示すように、周波数温度特性が３次関数で近似されるＡＴカット水晶振動子が用いられるが、個々のＡＴカット水晶振動子でこの３次関数が異なる。そのため、ＴＣＸＯの最終検査において、４点以上の温度と発振周波数との関係を求めてこの３次関数の各係数を算出し、温度補償データとしてＴＣＸＯ内部のメモリーに書き込む工程（温度補償工程）が設けられる。そして、ＴＣＸＯが動作する際には、この温度補償データに基づいて、温度変化に対して図２０（Ｂ）に示すような周波数変化を生じさせる温度補償電圧を内部で発生させて、出力される発振信号の周波数温度特性がフラットに近づくようにしている。
【０００４】
ところで、発振器の起動時は、発振用のＩＣが発熱するためＩＣの温度が上昇し、この熱が水晶振動子に伝わり、水晶振動子の温度がわずかに遅れて上昇する。そのため、発振器の起動後、水晶振動子の温度が安定するまでの間、ＩＣの温度と水晶振動子の温度に差が生じる。その結果、ＩＣに内蔵された温度センサーの検出温度と水晶振動子の温度にずれが生じ、例えば図２１に示すように、発振器の起動時は、数秒の間、過渡的に発振器の発振周波数が公称周波数（Ｆ）に対して大きな誤差（ｄＦ／Ｆ）を有することになる。従って、例えば、ＧＰＳのように高精度なタイミング信号を必要とするアプリケーションでは、起動後、発振周波数が安定するまでの数秒間は発振器の発振信号を用いた演算処理を行うことができず、時間ロスが発生するという問題がある。
【０００５】
この問題に対して、特許文献１では、水晶振動子の周波数温度特性の３次関数を反転した３次関数の１次成分を調整し、温度が高くなるにつれて温度補償型発振器の周波数変化量が下がるように温度補償を行うことで、発振器の起動後、発振周波数が安定するまでの時間を短縮する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５２８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の手法では、発振器の起動後、発振周波数が安定するまでの時間を短縮することができるものの、発振器の起動直後から正確な周波数の発振信号を得ることは難しく、アプリケーションによっては有効でない場合もある。
【０００８】
また、発振用のＩＣに内蔵された温度センサーの検出値を出力し、発振器の起動直後か
ら外部で温度補償を行う手法も考えられるが、起動時の温度変化はわずかであるため、温度補償範囲が広い場合には、温度センサーの感度が不十分であり、満足な温度補償を達成できない場合もある。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、起動直後から電子部品の正確な温度補償を可能にする温度情報生成回路、発振器、電子機器、温度補償システム及び電子部品の温度補償方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前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、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
【００１１】
［適用例１］
本適用例に係る温度情報生成回路は、第１の温度検出部と、前記第１の温度検出部よりも検出感度が高い第２の温度検出部と、電源電圧が供給されると前記第２の温度検出部の検出信号を選択し、所与のタイミングで前記第１の温度検出部の検出信号を選択するように切り替える選択部と、を含む。
【００１２】
本適用例に係る温度情報生成回路によれば、電源電圧が供給されると検出感度が高い第２の温度検出部の検出信号が出力されるので、この検出信号をモニターすることで、当該温度情報生成回路を含む電子部品の発熱によるわずかな温度変化を正確に捉えることができる。従って、本適用例に係る温度情報生成回路を用いることで、起動直後から電子部品の正確な温度補償を行うことができる。
【００１３】
また、本適用例に係る温度情報生成回路によれば、電源電圧が供給された後の所与のタイミング以降は、第２の温度検出部よりも検出感度が低い第１の温度検出部の検出信号が出力されるようになるので、この検出信号をモニターすることでより広い温度範囲で温度情報を得ることができる。
【００１４】
［適用例２］
上記適用例に係る温度情報生成回路において、前記選択部は、電源電圧が供給されてから所定時間が経過するまでは前記第２の温度検出部の検出信号を選択し、前記所定時間の経過後は前記第１の温度検出部の検出信号を選択するようにしてもよい。
【００１５】
本適用例に係る温度情報生成回路によれば、所定時間を適切に設定することで、電源電圧が供給されてから発熱により温度が過渡的に変化する期間は検出感度の高い第２の温度検出部の検出信号が出力されるようにすることができるので、この検出信号をモニターすることで、当該温度情報生成回路を含む電子部品の発熱によるわずかな温度変化を正確に捉えることができる。
【００１６】
［適用例３］
上記適用例に係る温度情報生成回路において、前記選択部は、電源電圧が供給された後、前記第２の温度検出部の検出信号の変化量が所定時間継続して所定の範囲内になるまで前記第２の温度検出部の検出信号を選択し、前記第２の温度検出部の検出信号の変化量が所定時間継続して所定の範囲内になれば前記第１の温度検出部の検出信号を選択するようにしてもよい。
【００１７】
電源電圧が供給された後、発熱により温度が過渡的に変化するため、第２の温度検出部の検出信号が変化するが、この変化量が所定範囲内（ほぼ０）になれば温度が安定したと判断することができる。従って、本適用例に係る温度情報生成回路によれば、所定時間を
適切に設定することで、電源電圧が供給されてから発熱により温度が過渡的に変化する期間は検出感度の高い第２の温度検出部の検出信号が出力されるようにすることができるので、この検出信号をモニターすることで、当該温度情報生成回路を含む電子部品の発熱によるわずかな温度変化を正確に捉えることができる。
【００１８】
［適用例４］
上記適用例に係る温度情報生成回路において、前記選択部は、電源電圧が供給された後、前記第１の温度検出部の検出信号と前記第２の温度検出部の検出信号との差の変化量が所定時間継続して所定の範囲内になるまで前記第２の温度検出部の検出信号を選択し、前記第１の温度検出部の検出信号と前記第２の温度検出部の検出信号との差の変化量が所定時間継続して所定の範囲内になれば前記第１の温度検出部の検出信号を選択するようにしてもよい。
【００１９】
電源電圧が供給された後、発熱により温度が過渡的に変化するため、第１の温度検出部の検出信号と前記第２の温度検出部の検出信号との差が変化するが、この変化量が所定範囲内（ほぼ一定）になれば温度が安定したと判断することができる。従って、本適用例に係る温度情報生成回路によれば、所定時間を適切に設定することで、電源電圧が供給されてから発熱により温度が過渡的に変化する期間は検出感度の高い第２の温度検出部の検出信号が出力されるようにすることができるので、この検出信号をモニターすることで、当該温度情報生成回路を含む電子部品の発熱によるわずかな温度変化を正確に捉えることができる。
【００２０】
［適用例５］
上記適用例に係る温度情報生成回路は、検出可能な温度範囲が互いに異なる複数の前記第２の温度検出部を含むようにしてもよい。
【００２１】
本適用例に係る温度情報生成回路によれば、検出温度範囲が互いに異なる複数の第２の温度検出部を用いることで、第１の温度検出部の検出温度範囲をカバーすることができる。
【００２２】
［適用例６］
上記適用例に係る温度情報生成回路において、前記選択部は、電源電圧が供給された後前記第１の温度検出部の検出信号を選択するまでの間、前記第１の温度検出部の検出信号に応じて、前記複数の第２の温度検出部の検出信号から１つの検出信号を選択するようにしてもよい。
【００２３】
本適用例に係る温度情報生成回路によれば、第１の温度検出部の検出信号によって温度がわかるので、当該温度を検出温度範囲に含む第２の温度検出部の検出信号を選択することで、当該温度情報生成回路を含む電子部品の起動時の温度によらず、起動直後から正確な温度補償を行うことができる。
【００２４】
［適用例７］
本適用例に係る発振器は、上記のいずれかの適用例に係る温度情報生成回路と、発振素子と、を含む。
【００２５】
本適用例に係る発振器によれば、起動後、発振素子の温度が温度情報生成回路の温度と一致して安定するまで、温度情報生成回路が検出感度の高い第２の温度検出部の検出信号が出力するので、この検出信号をモニターすることで、起動直後から電子部品の正確な温度補償を行うことができる。
【００２６】
また、本適用例に係る発振器によれば、発振素子の温度が温度情報生成回路の温度と一致して安定した後は、温度情報生成回路が第２の温度検出部よりも検出感度の低い第１の温度検出部の検出信号が出力するようになるので、この検出信号をモニターすることで広範囲にわたる周囲温度の変化に対しても温度補償を行うことができる。
【００２７】
［適用例８］
本適用例に係る電子機器は、上記のいずれかの適用例に係る温度情報生成回路を含む。
【００２８】
［適用例９］
本適用例に係る温度補償システムは、電子部品と、制御装置と、を含み、前記電子部品は、第１の温度検出部と、前記第１の温度検出部よりも検出感度が高い第２の温度検出部と、を含み、前記制御装置は、前記電子部品に電源電圧が供給されてから所与のタイミングまで、前記第２の温度検出部の検出信号に基づいて前記電子部品の温度補償を行い、前記所与のタイミングの後、前記第１の温度検出部の検出信号に基づいて前記電子部品の温度補償を行う。
【００２９】
本適用例に係る温度補償システムによれば、制御装置は、電子部品の起動後所与のタイミングまでは、検出感度の高い第２の温度検出部の検出信号により電子部品の発熱によるわずかな温度変化を正確に捉え、起動直後から電子部品の正確な温度補償を行うことができる。
【００３０】
また、本適用例に係る温度補償システムによれば、制御装置は、電子部品の起動後所与のタイミング以降は、第１の温度検出部の検出信号を用いて広範囲にわたる周囲温度の変化に対しても電子部品の温度補償を行うことができる。
【００３１】
［適用例１０］
本適用例に係る電子部品の温度補償方法は、制御装置が、前記電子部品に電源電圧が供給されてから所与のタイミングまで、前記電子部品に含まれる第１の温度検出部よりも検出感度が高い第２の温度検出部の検出信号に基づいて前記電子部品の温度補償を行うステップと、前記所与のタイミングの後、前記発振器に含まれる前記第１の温度検出部の検出信号に基づいて前記電子部品の温度補償を行うステップと、を行う。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態の周波数温度補償システムの構成例を示す図。
【図２】第１実施形態における発振器の構成例を示す図。
【図３】図３（Ａ）は温度センサーの検出感度の一例を示す図であり、図３（Ｂ）は高感度温度センサーの検出感度の一例を示す図。
【図４】図４（Ａ）は制御装置の制御部による処理のフローチャートの一例を示す図であり、図４（Ｂ）は発振器のＩＣの制御部による処理のフローチャートの一例を示す図。
【図５】発振器の各ノードの信号波形の一例を示す図。
【図６】第１実施形態の周波数温度補償システムの他の構成例を示す図。
【図７】第２実施形態における発振器の構成例を示す図。
【図８】第２実施形態における発振器のＩＣの制御部による処理のフローチャートの一例を示す図。
【図９】第２実施形態における発振器の各ノードの信号波形の一例を示す図。
【図１０】第３実施形態における発振器の構成例を示す図。
【図１１】第３実施形態における発振器のＩＣの制御部による処理のフローチャートの一例を示す図。
【図１２】第４実施形態の周波数温度補償システムの構成例を示す図。
【図１３】第４実施形態における発振器の構成例を示す図。
【図１４】図１４（Ａ）は第４実施形態における温度センサーの検出感度の一例を示す図であり、図１４（Ｂ）は第４実施形態における高感度温度センサーの検出感度の一例を示す図。
【図１５】第４実施形態における出力選択回路による検出信号の選択論理の一例を示す図。
【図１６】図１６（Ａ）は第４実施形態における制御装置の制御部による処理のフローチャートの一例を示す図であり、図１６（Ｂ）は第４実施形態における発振器のＩＣの制御部による処理のフローチャートの一例を示す図。
【図１７】第４実施形態における発振器の各ノードの信号波形の一例を示す図。
【図１８】本実施形態の電子機器の機能ブロック図。
【図１９】本実施形態の電子機器の外観の一例を示す図。
【図２０】図２０（Ａ）は水晶振動子の周波数温度特性の一例を示す図であり、図２０（Ｂ）は温度補償電圧による周波数変化の一例を示す図。
【図２１】発振器の起動時に発生する温度補償誤差の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３４】
１．周波数温度補償システム
１−１．第１実施形態
図１は、第１実施形態の周波数温度補償システムの構成例を示す図である。図１に示すように、第１実施形態の周波数温度補償システムは、発振器２（電子部品の一例）と制御装置３を含んで構成されており、発振器２の温度補償を行う。
【００３５】
図２は、第１実施形態における発振器２の構成例を示す図である。図２に示すように、第１実施形態における発振器２は、水晶振動子２０と、水晶振動子２０の近傍に配置されているＩＣ１０とを含み、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）として構成されている。ＩＣ１０は、発振器２のＧＮＤ端子を介して外部端子１７が接地され、発振器２のＶＤＤ端子を介して外部端子１６から供給される電源電圧により、発振動作を行う。本実施形態では、ＩＣ１０は、電圧制御発振回路３０、温度補償電圧発生回路４０、記憶部５０、温度センサー６０、高感度温度センサー７０、出力選択回路８０、制御部９０を含んで構成されている。本実施形態の発振器２は、図２の構成要素（各部）の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【００３６】
水晶振動子２０（本発明における発振素子の一例）は、一端がＩＣ１０の外部端子１１と接続されており、他端がＩＣ１０の外部端子１２と接続されている。
【００３７】
電圧制御発振回路３０は、外部端子１１及び外部端子１２を介して水晶振動子２０の両端と接続されている。電圧制御発振回路３０は、可変容量素子３２を備えており、可変容量素子３２の容量値に応じた周波数で水晶振動子２０を発振させる。水晶振動子２０の発振により発生する発振信号は、ＩＣ１０の外部端子１３から発振器２のＦＲＥＱ端子を介して外部に出力される。
【００３８】
温度センサー６０（本発明における第１の温度検出部の一例）は、ＩＣ１０の内部温度を検出し、温度に応じた検出信号（検出電圧）を出力する。
【００３９】
温度補償電圧発生回路４０は、記憶部５０に記憶されている温度補償情報５２に基づい
て、温度センサー６０の検出信号に応じて水晶振動子２０の発振周波数を温度補償するための温度補償電圧を生成する。温度補償情報５２は、水晶振動子２０の周波数温度特性を近似する関数（例えば３次関数）の情報（係数値等の情報）であってもよいし、温度と、水晶振動子２０の周波数温度特性を補償するための温度補償電圧との対応情報であってもよい。この温度補償情報５２は、例えば、発振器２の検査工程において取得された所定数の温度における発振周波数の情報から最小２乗近似などの手法を用いて計算され、記憶部５０に書き込まれる。
【００４０】
温度補償電圧発生回路４０が生成した温度補償電圧は、可変容量素子３２の一端に印加され、可変容量素子３２の容量値が制御される。これにより、水晶振動子２０の発振周波数が制御され、温度補償が行われる。
【００４１】
高感度温度センサー７０（本発明における第２の温度検出部の一例）は、ＩＣ１０の内部温度を検出し、温度に応じた検出信号（検出電圧）を出力する。この高感度温度センサー７０は、温度センサー６０よりも検出感度が高い。
【００４２】
制御部９０は、外部端子１６に電源電圧が供給されてからの時間（起動後の経過時間）を、水晶振動子２０の発振により発生する発振信号で計測するタイマー９２を備え、所定時間ｔが経過した時に極性が切り替わる（本実施形態では、ローレベルからハイレベルに切り替わる）制御信号（選択信号）を生成する。制御部９０が生成した制御信号（選択信号）は、ＩＣ１０の外部端子１５から発振器２のＳＴＡＴ端子を介して外部に出力される。
【００４３】
出力選択回路８０は、制御部９０の制御信号（選択信号）に応じて、温度センサー６０の検出信号と高感度温度センサー７０の検出信号のいずれか一方を排他的に選択して出力する。具体的には、出力選択回路８０は、ＩＣ１０に電源電圧が供給されてから所定時間ｔが経過するまでは高感度温度センサー７０の検出信号を選択し、所定時間ｔの経過後は温度センサー６０の検出信号を選択する。出力選択回路８０の出力信号は、ＩＣ１０の外部端子１４から発振器２のＴＳＥＮＳ端子を介して外部に出力される。
【００４４】
なお、温度センサー６０、高感度温度センサー７０、出力選択回路８０、制御部９０を含む回路は、本発明の温度情報生成回路２００に相当する。また、出力選択回路８０と出力選択回路８０は、本発明における選択部に相当する。
【００４５】
図１に戻り、本実施形態の制御装置３は、周波数変換部１００、制御部１１０、記憶部１２０を備え、例えば、マイクロコンピューターであってもよい。本実施形態の制御装置３は、図１の構成要素（各部）の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【００４６】
周波数変換部１００は、発振器２のＦＲＥＱ端子から出力される発振信号を、制御部１１０が生成する制御信号（設定値）に応じた変換比で周波数変換する。周波数変換部１００は、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）シンセサイザーによって実現することができる。
【００４７】
本実施形態では、記憶部１２０には、あらかじめ、第１の温度補償情報１２２と第２の温度補償情報１２４が記憶されている。第１の温度補償情報１２２は、発振器２が起動してから所定時間ｔが経過した後の発振器２の発振周波数をさらに温度補償するための情報であり、例えば、発振器２のＩＣ１０に含まれる温度センサー６０の検出信号（検出電圧）と周波数変換部１００に設定する変換比率との対応情報であってもよい。第２の温度補償情報１２４は、発振器２が起動してから所定時間ｔが経過するまでの発振器２の発振周
波数を温度補償するための情報であり、例えば、発振器２のＩＣ１０に含まれる高感度温度センサー７０の検出信号（検出電圧）と周波数変換部１００に設定する変換比率との対応情報であってもよい。
【００４８】
制御部１１０は、発振器２のＶＤＤ端子に電源電圧を供給するとともに、発振器２のＴＳＥＮＳ端子から出力される検出信号とＳＴＡＴ端子から出力される選択信号に基づいて、周波数変換部１００の変換比を制御する制御信号を生成する。具体的には、制御部１１０は、ＳＴＡＴ端子がローレベルであれば、記憶部１２０に記憶されている第２の温度補償情報１２４に基づいて、ＴＳＥＮＳ端子から出力される検出信号（高感度温度センサー７０の検出信号）に応じた変換比率を線形補完などで計算し、周波数変換部１００に当該変換比率を設定するための制御信号を生成する。また、制御部１１０は、ＳＴＡＴ端子がハイレベルであれば、記憶部１２０に記憶されている第１の温度補償情報１２２に基づいて、ＴＳＥＮＳ端子から出力される検出信号（温度センサー６０の検出信号）に応じた変換比率を線形補完などで計算し、周波数変換部１００に当該変換比率を設定するための制御信号を生成する。
【００４９】
図３（Ａ）は、温度センサー６０の検出感度の一例を示す図であり、図３（Ｂ）は、高感度温度センサー７０の検出感度の一例を示す図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）において、横軸は温度、縦軸は検出電圧である。
【００５０】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、本実施形態では、温度センサー６０と高感度温度センサー７０は、ともに、温度が高いほど検出電圧が低くなる特性を有する。
【００５１】
温度センサー６０の検出信号は、温度補償電圧発生回路４０に入力され、要求される所望の温度範囲（ＴA〜ＴB）での温度補償に使用される。従って、図３（Ａ）に示すように、温度センサー６０は、ＴA〜ＴBの温度範囲に対して０Ｖ〜電源電圧ＶＤＤに含まれる所定の電圧範囲で検出電圧を変化させなければならないので、検出感度は低くなる。
【００５２】
これに対して、高感度温度センサー７０の検出信号は、発振器２の起動時にしか使用されないので、起動時に想定される一部の温度範囲を検出できればよい。従って、図３（Ｂ）に示すように、高感度温度センサー７０は、例えば、基準温度Ｔ0（例えば、水晶振動子２０の周波数温度特性（３次関数）の変曲点温度）を中心とする一部の温度範囲に対して０Ｖ〜電源電圧ＶＤＤの範囲で検出電圧を変化させればよいので、温度センサー６０よりも検出感度が高い。
【００５３】
なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の例では、基準温度Ｔ0において、温度センサー６０の検出電圧と高感度温度センサー７０の検出電圧をともにＶ0に合わせているが、互いに異なる電圧値であってもよい。
【００５４】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本実施形態の周波数温度補償システム１の温度補償処理のフローチャートの一例を示す図である。図４（Ａ）は、制御装置３の制御部１１０による処理のフローチャートの一例を示す図であり、図４（Ｂ）は、発振器２のＩＣ１０の制御部９０による処理のフローチャートの一例を示す図である。
【００５５】
図４（Ａ）に示すように、制御装置３の制御部１１０は、発振器２に電源電圧を供給し（Ｓ１０）、発振器２のＳＴＡＴ端子の電圧レベルを監視する（Ｓ１２）。ＳＴＡＴ端子がハイレベルであれば（Ｓ１２のＹ）、制御装置３の制御部１１０は、第１の温度補償情報１２２を用いて発振器２の発振周波数を温度補償する（Ｓ１４）。一方、ＳＴＡＴ端子がローレベルであれば（Ｓ１２のＮ）、制御装置３の制御部１１０は、第２の温度補償情報１２４を用いて発振器２の発振周波数を温度補償する（Ｓ１６）。制御装置３の制御部
１１０は、ステップＳ１２以降の処理を繰り返し行う。
【００５６】
図４（Ｂ）に示すように、ＩＣ１０の制御部９０は、電源電圧が供給されると（Ｓ５０のＹ）、高感度温度センサー７０の検出信号を選択してＴＳＥＮＳ端子から出力させ、タイマー９２の計測を開始する（Ｓ５２）。
【００５７】
次に、ＩＣ１０の制御部９０は、タイマー９２の計測値から所定時間ｔが経過したか否かを判定する（Ｓ５４）。そして、所定時間ｔが経過すると（Ｓ５４のＹ）、ＩＣ１０の制御部９０は、タイマー９２の計測を停止し、温度センサー６０の検出信号を選択してＴＳＥＮＳ端子から出力させ（Ｓ５６）、処理を終了する。
【００５８】
図５は、発振器２の各ノードの信号波形の一例を示す図である。図５の例は、温度センサー６０と高感度温度センサー７０が、それぞれ図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示した感度特性を有するものとし、ＩＣ１０の内部温度が基準温度Ｔ0と一致する状態で電源電圧が供給された場合における信号波形を示している。
【００５９】
図５に示すように、時刻ｔ1において、ＶＤＤ端子に電源電圧が供給されると、水晶振動子２０が発振を開始し、ＦＲＥＱ端子から発振信号が出力される。
【００６０】
また、ＶＤＤ端子に電源電圧が供給されると、ＩＣ１０が発熱するため、時刻ｔ1〜ｔ3において、ＩＣ１０の内部温度がＴ0からＴ1まで徐々に上昇する。ＩＣ１０の内部温度の上昇に伴い、時刻ｔ1〜ｔ3において、温度センサー６０の出力ノードＴＳＥＮＳ１の電圧はＶ0からＶ1まで徐々に低下し、高感度温度センサー７０の出力ノードＴＳＥＮＳ２の電圧はＶ0からＶ2まで徐々に低下する。
【００６１】
水晶振動子２０の温度は時刻ｔ2まではＴ0のままであるが、ＩＣ１０の熱が水晶振動子２０に伝わるため、時刻ｔ2〜ｔ4において、水晶振動子２０の温度がＴ0からＴ1まで徐々に上昇する。
【００６２】
時刻ｔ0から所定時間ｔが経過する時刻ｔ5までは、ＳＴＡＴ端子はローレベルであり、ＴＳＥＮＳ端子の電圧はＴＳＥＮＳ２ノードの電圧と一致する。時刻ｔ5においてＳＴＡＴ端子がハイレベルに切り替わり、時刻ｔ5以降は、ＳＴＡＴ端子がハイレベルであるので、ＴＳＥＮＳ端子の電圧はＴＳＥＮＳ１ノードの電圧と一致する。
【００６３】
図５から明らかなように、時刻ｔ1〜ｔ4では、ＩＣ１０の内部温度と水晶振動子２０の温度が一致していない。その結果、時刻ｔ1〜ｔ4では、発振器２における温度補償に誤差が生じ、ＦＲＥＱ端子から出力される発振信号の周波数精度が過渡的に低下する。
【００６４】
そこで、本実施形態では、所定時間ｔとして、水晶振動子２０の温度がＩＣ１０の内部温度と一致して安定するのに要する時間（ｔ4−ｔ0）よりも十分長い時間を設定し、発振器２の起動後、所定時間ｔが経過するまでは、発振器２が、わずかな温度変化も検出できる高感度温度センサー７０の検出信号を出力するようにしている。従って、制御装置３は、高感度温度センサー７０の検出信号を用いることで、発振器２の起動時における温度補償誤差を正確に補正することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、発振器２の起動後、所定時間ｔが経過した後は、ＩＣ１０の内部温度と水晶振動子２０の温度が一致するので、発振器２が、感度は低いが広範囲の温度を検出できる温度センサー６０の検出信号を出力するようにしている。従って、制御装置３は、ＩＣ１０の内部温度と水晶振動子２０の温度が一致している状態では、温度センサー６０の検出信号を用いることで、広範囲にわたる温度変化に対しても高精度な温度補償
を行うことができる。
【００６６】
なお、本実施形態の温度補償システム１の構成は他の構成であってもよい。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、第１実施形態の周波数温度補償システムの他の構成例を示す図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付しており、その説明を省略する。
【００６７】
図６（Ａ）の例では、発振器２は、ＩＣ１０から出力選択回路８０とＴＳＥＮＳ端子を削除するとともにＴＳＥＮＳ１端子とＴＳＥＮＳ２端子を設け、温度センサー６０の検出信号と高感度温度センサー７０の検出信号をそれぞれＴＳＥＮＳ１端子とＴＳＥＮＳ２端子から外部出力する。また、制御装置３の制御部１１０は、図２に示したＩＣ１０の出力選択回路８０と同様に、ＳＴＡＴ端子の電圧レベルに応じてＴＳＥＮＳ１端子から出力される検出信号とＴＳＥＮＳ１端子から出力される検出信号のいずれか一方を選択し、前記の通り、周波数変換部１００の変換比率を制御する。
【００６８】
また、図６（Ｂ）の例では、発振器２は、ＩＣ１０から制御部９０、出力選択回路８０ＴＳＥＮＳ端子、ＳＴＡＴ端子を削除するとともにＴＳＥＮＳ１端子とＴＳＥＮＳ２端子を設け、温度センサー６０の検出信号と高感度温度センサー７０の検出信号をそれぞれＴＳＥＮＳ１端子とＴＳＥＮＳ２端子から外部出力する。また、制御装置３の制御部１１０は、タイマー１１２を含み、図２に示したＩＣ１０の制御部９０と同様に、タイマー１１２により発振器２に電源電圧を供給してからの経過時間を計測する。そして、制御装置３の制御部１１０は、所定時間ｔが経過するまではＴＳＥＮＳ２端子から出力される検出信号を選択し、所定時間ｔの経過後はＴＳＥＮＳ１端子から出力される検出信号を選択し、前記の通り、周波数変換部１００の変換比率を制御する。
【００６９】
１−２．第２実施形態
第２実施形態の周波数温度補償システムの全体構成及び制御装置３の構成は、第１実施形態（図１）と同様であるため、その図示及び説明を省略する。
【００７０】
図７は、第２実施形態における発振器２の構成例を示す図である。図７において、図２と同じ構成には同じ符号を付している。図７に示すように、第２実施形態における発振器２は、第１実施形態と同様に、水晶振動子２０とＩＣ１０とを含み、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）として構成されている。本実施形態では、ＩＣ１０は、第１実施形態と同様に、電圧制御発振回路３０、温度補償電圧発生回路４０、記憶部５０、温度センサー６０、高感度温度センサー７０、出力選択回路８０、制御部９０を含んで構成されており、制御部９０を除く各構成要素の機能は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００７１】
本実施形態では、制御部９０は、水晶振動子２０の発振により発生する発振信号で時間を計測するタイマー９２を備え、電源電圧が供給された後（起動後）、高感度温度センサー７０の検出電圧値の変化量が所定時間ｔの間継続して所定の範囲内に入れば極性が切り替わる（本実施形態では、ローレベルからハイレベルに切り替わる）制御信号（選択信号）を生成する。制御部９０が生成した制御信号（選択信号）は、ＩＣ１０の外部端子１５から発振器２のＳＴＡＴ端子を介して外部に出力される。
【００７２】
出力選択回路８０は、この制御信号（選択信号）に応じて、起動後、高感度温度センサー７０の検出電圧値の変化量が所定時間ｔの間継続して所定の範囲内に入るまでは高感度温度センサー７０の検出信号を選択し、所定時間ｔの間継続して所定の範囲内に入れば、その後は温度センサー６０の検出信号を選択する。
【００７３】
図８は、本実施形態における発振器２のＩＣ１０の制御部９０による処理のフローチャートの一例を示す図である。なお、本実施形態における制御装置３の制御部１１０による処理のフローチャートは、図４（Ａ）と同様であるため、その図示及び説明を省略する。
【００７４】
図８に示すように、ＩＣ１０の制御部９０は、電源電圧が供給されると（Ｓ１００のＹ）、高感度温度センサー７０の検出信号を選択してＴＳＥＮＳ端子から出力させ、タイマー９２の計測を開始する（Ｓ１０２）。
【００７５】
次に、ＩＣ１０の制御部９０は、高感度温度センサー７０の検出電圧値を取得する（Ｓ１０４）。
【００７６】
次に、ＩＣ１０の制御部９０は、再び、高感度温度センサー７０の検出電圧値を取得し、今回取得した検出電圧値と前回取得した検出電圧値との差（変化量）を計算する（Ｓ１０６）。
【００７７】
次に、ＩＣ１０の制御部９０は、ステップＳ１０６の計算値（今回取得した検出電圧値と前回取得した検出電圧値との差（変化量））が所定範囲内か否かを判定する（Ｓ１０８）。ＩＣ１０の制御部９０、理想的には、今回取得した検出電圧値と前回取得した検出電圧値との差（変化量）が０であるか否かを判定すればよいが、実際には高感度温度センサー７０の検出信号に重畳されるノイズを考慮し、今回取得した検出電圧値と前回取得した検出電圧値との差（変化量）が所定の範囲内か否かを判定する。
【００７８】
ステップＳ１０６の計算値が所定範囲内でなければ、ＩＣ１０の制御部９０は、タイマー９２をリセットし、再び、タイマー９２の計測を開始し（Ｓ１１０）、ステップＳ１０６以降の処理を再び行う。
【００７９】
一方、ステップＳ１０６の計算値が所定範囲内であれば、ＩＣ１０の制御部９０は、タイマー９２の計測値に基づいて所定時間ｔが経過したか否かを判定する（Ｓ１１２）。そして、ＩＣ１０の制御部９０は、所定時間ｔが経過していなければ（Ｓ１１２のＮ）ステップＳ１０６以降の処理を再び行い、所定時間ｔが経過していれば（Ｓ１１２のＹ）タイマー９２の計測を停止し、温度センサー６０の検出信号を選択してＴＳＥＮＳ端子から出力させ（Ｓ１１４）、処理を終了する。
【００８０】
図９は、発振器２の各ノードの信号波形の一例を示す図である。図９の例は、温度センサー６０と高感度温度センサー７０が、それぞれ図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示した感度特性を有するものとし、ＩＣ１０の内部温度が基準温度Ｔ0と一致する状態で電源電圧が供給された場合における信号波形を示している。
【００８１】
図９に示すように、時刻ｔ1において、ＶＤＤ端子に電源電圧が供給されると、水晶振動子２０が発振を開始し、ＦＲＥＱ端子から発振信号が出力される。
【００８２】
また、ＶＤＤ端子に電源電圧が供給されると、ＩＣ１０が発熱するため、時刻ｔ1〜ｔ3において、ＩＣ１０の内部温度がＴ0からＴ1まで徐々に上昇する。ＩＣ１０の内部温度の上昇に伴い、時刻ｔ1〜ｔ3において、温度センサー６０の出力ノードＴＳＥＮＳ１の電圧はＶ0からＶ1まで徐々に低下し、高感度温度センサー７０の出力ノードＴＳＥＮＳ２の電圧はＶ0からＶ2まで徐々に低下する。
【００８３】
水晶振動子２０の温度は時刻ｔ2まではＴ0のままであるが、ＩＣ１０の熱が水晶振動子２０に伝わるため、時刻ｔ2〜ｔ4において、水晶振動子２０の温度がＴ0からＴ1まで徐々に上昇する。
【００８４】
時刻ｔ1〜ｔ3では、高感度温度センサー７０の検出電圧（ＴＳＥＮＳ２ノードの電圧）が徐々に低下しているので、タイマー９２はリセットを繰り返す。そして、時刻ｔ3以降は高感度温度センサー７０の検出電圧が安定している（ほぼ一定である）ので、タイマー９２にリセットがかからず、時刻ｔ3から所定時間ｔが経過した時刻ｔ5においてＳＴＡＴ端子がローレベルからハイレベルに切り替わる。従って、時刻ｔ0から時刻ｔ5までは、ＳＴＡＴ端子はローレベルであるのでＴＳＥＮＳ端子の電圧はＴＳＥＮＳ２ノードの電圧と一致し、時刻ｔ5以降は、ＳＴＡＴ端子がハイレベルであるのでＴＳＥＮＳ端子の電圧はＴＳＥＮＳ１ノードの電圧と一致する。
【００８５】
本実施形態では、所定時間ｔとして、ＩＣ１０の内部温度が安定してから水晶振動子２０の温度がＩＣ１０の内部温度と一致して安定するまでに要する時間（ｔ4−ｔ3）よりも十分長い時間を設定し、発振器２の起動後、高感度温度センサー７０の検出電圧の変化量が所定時間ｔ以上継続して所定範囲内になるまでは、発振器２が、わずかな温度変化も検出できる高感度温度センサー７０の検出信号を出力するようにしている。従って、制御装置３は、高感度温度センサー７０の検出信号を用いることで、発振器２の起動時における温度補償誤差を正確に補正することができる。
【００８６】
また、本実施形態では、高感度温度センサー７０の検出電圧の変化量が所定時間ｔ以上継続して所定範囲内になれば、ＩＣ１０の内部温度と水晶振動子２０の温度が一致しているので、発振器２が、感度は低いが広範囲の温度を検出できる温度センサー６０の検出信号を出力するようにしている。従って、制御装置３は、ＩＣ１０の内部温度と水晶振動子２０の温度が一致している状態では、温度センサー６０の検出信号を用いることで、広範囲にわたる温度変化に対しても高精度な温度補償を行うことができる。
【００８７】
なお、本実施形態において、発振器２の起動後、高感度温度センサー７０の検出電圧の変化量が所定時間継続して所定範囲内になるか否かを判定して出力選択回路８０の出力信号を切り替えているが、温度センサー６０の検出電圧の変化量が所定時間継続して所定範囲内になるか否かを判定して出力選択回路８０の出力信号を切り替えてもよい。ただし、高感度温度センサー７０の検出電圧の変化量の方が温度センサー６０の検出電圧の変化量よりも大きいので、高感度温度センサー７０の検出電圧の変化量が所定時間継続して所定範囲内になるか否かを判定した方が、より適切なタイミングで出力選択回路８０の出力信号を切り替えることができる。
【００８８】
なお、本実施形態の温度補償システム１の構成は他の構成であってもよく、例えば、図６（Ａ）や図６（Ｂ）に示したような構成であってもよい。
【００８９】
１−３．第３実施形態
第３実施形態の周波数温度補償システムの全体構成及び制御装置３の構成は、第１実施形態（図１）及び第２実施形態と同様であるため、その図示及び説明を省略する。
【００９０】
図１０は、第３実施形態における発振器２の構成例を示す図である。図１０において、図２と同じ構成には同じ符号を付している。図１０に示すように、第３実施形態における発振器２は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、水晶振動子２０とＩＣ１０とを含み、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）として構成されている。本実施形態では、ＩＣ１０は、第１実施形態と同様に、電圧制御発振回路３０、温度補償電圧発生回路４０、記憶部５０、温度センサー６０、高感度温度センサー７０、出力選択回路８０、制御部９０を含んで構成されており、制御部９０を除く各構成要素の機能は、第１実施形態及び第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００９１】
本実施形態では、制御部９０は、水晶振動子２０の発振により発生する発振信号で時間を計測するタイマー９２を備え、電源電圧が供給された後（起動後）、温度センサー６０の検出電圧値と高感度温度センサー７０の検出電圧値との差の変化量が所定時間ｔの間継続して所定の範囲内に入れば極性が切り替わる（本実施形態では、ローレベルからハイレベルに切り替わる）制御信号（選択信号）を生成する。制御部９０が生成した制御信号（選択信号）は、ＩＣ１０の外部端子１５から発振器２のＳＴＡＴ端子を介して外部に出力される。また、出力選択回路８０は、この制御信号（選択信号）に応じて、起動後、温度センサー６０の検出電圧値と高感度温度センサー７０の検出電圧値との差の変化量が所定時間ｔの間継続して所定の範囲内に入るまでは高感度温度センサー７０の検出信号を選択し、所定時間ｔの間継続して所定の範囲内に入れば、その後は温度センサー６０の検出信号を選択する。
【００９２】
図１１は、本実施形態における発振器２のＩＣ１０の制御部９０による処理のフローチャートの一例を示す図である。なお、本実施形態における制御装置３の制御部１１０による処理のフローチャートは、図４（Ａ）と同様であるため、その図示及び説明を省略する。
【００９３】
図１１に示すように、ＩＣ１０の制御部９０は、電源電圧が供給されると（Ｓ２００のＹ）、高感度温度センサー７０の検出信号を選択してＴＳＥＮＳ端子から出力させ、タイマー９２の計測を開始する（Ｓ２０２）。
【００９４】
次に、ＩＣ１０の制御部９０は、温度センサー６０の検出電圧値と高感度温度センサー７０の検出電圧値を取得し、その差を計算する（Ｓ２０４）。
【００９５】
次に、ＩＣ１０の制御部９０は、再び、温度センサー６０の検出電圧値と高感度温度センサー７０の検出電圧値を取得してその差を計算し、今回の計算値と前回の計算値との差（変化量）を計算する（Ｓ２０６）。
【００９６】
次に、ＩＣ１０の制御部９０は、ステップＳ２０６の計算値（今回の計算値と前回の計算値との差（変化量））が所定範囲内か否かを判定する（Ｓ２０８）。ＩＣ１０の制御部９０、理想的には、今回の計算値と前回の計算値との差（変化量）が０であるか否かを判定すればよいが、実際には温度センサー６０の検出信号に重畳されるノイズと高感度温度センサー７０の検出信号に重畳されるノイズを考慮し、今回の計算値と前回の計算値との差（変化量）が所定の範囲内か否かを判定する。
【００９７】
ステップＳ２０６の計算値が所定範囲内でなければ、ＩＣ１０の制御部９０は、タイマー９２をリセットし、再び、タイマー９２の計測を開始し（Ｓ２１０）、ステップＳ２０６以降の処理を再び行う。
【００９８】
一方、ステップＳ２０６の計算値が所定範囲内であれば、ＩＣ１０の制御部９０は、タイマー９２の計測値に基づいて所定時間ｔが経過したか否かを判定する（Ｓ２１２）。そして、ＩＣ１０の制御部９０は、所定時間ｔが経過していなければ（Ｓ２１２のＮ）ステップＳ２０６以降の処理を再び行い、所定時間ｔが経過していれば（Ｓ２１２のＹ）タイマー９２の計測を停止し、温度センサー６０の検出信号を選択してＴＳＥＮＳ端子から出力させ（Ｓ２１４）、処理を終了する。
【００９９】
本実施形態における発振器２の各ノードには、例えば、図９と同様の信号波形が発生する。時刻ｔ1〜ｔ3では、温度センサー６０の検出電圧（ＴＳＥＮＳ１ノードの電圧）と高感度温度センサー７０の検出電圧（ＴＳＥＮＳ２ノードの電圧）はともに徐々に低下し、その差が徐々に大きくなるので、タイマー９２はリセットを繰り返す。そして、時刻ｔ3
以降は温度センサー６０の検出電圧と高感度温度センサー７０の検出電圧がともに安定し、その差がほぼ一定であるので、タイマー９２にリセットがかからず、時刻ｔ3から所定時間ｔが経過した時刻ｔ5においてＳＴＡＴ端子がローレベルからハイレベルに切り替わる。従って、時刻ｔ0から時刻ｔ5までは、ＳＴＡＴ端子はローレベルであるのでＴＳＥＮＳ端子の電圧はＴＳＥＮＳ２ノードの電圧と一致し、時刻ｔ5以降は、ＳＴＡＴ端子がハイレベルであるのでＴＳＥＮＳ端子の電圧はＴＳＥＮＳ１ノードの電圧と一致する。
【０１００】
本実施形態では、第２実施形態と同様に、所定時間ｔとして、ＩＣ１０の内部温度が安定してから水晶振動子２０の温度がＩＣ１０の内部温度と一致して安定するまでに要する時間（ｔ4−ｔ3）よりも十分長い時間を設定し、発振器２の起動後、温度センサー６０の検出電圧と高感度温度センサー７０の検出電圧との差の変化量が所定時間ｔ以上継続して所定範囲内になるまでは、発振器２が、わずかな温度変化も検出できる高感度温度センサー７０の検出信号を出力するようにしている。従って、制御装置３は、高感度温度センサー７０の検出信号を用いることで、発振器２の起動時における温度補償誤差を正確に補正することができる。
【０１０１】
また、本実施形態では、第２実施形態と同様に、温度センサー６０の検出電圧と高感度温度センサー７０の検出電圧との差の変化量が所定時間ｔ以上継続して所定範囲内になれば、ＩＣ１０の内部温度と水晶振動子２０の温度が一致しているので、発振器２が、感度は低いが広範囲の温度を検出できる温度センサー６０の検出信号を出力するようにしている。従って、制御装置３は、ＩＣ１０の内部温度と水晶振動子２０の温度が一致している状態では、温度センサー６０の検出信号を用いることで、広範囲にわたる温度変化に対しても高精度な温度補償を行うことができる。
【０１０２】
なお、本実施形態の温度補償システム１の構成は他の構成であってもよく、例えば、図６（Ａ）や図６（Ｂ）に示したような構成であってもよい。
【０１０３】
１−４．第４実施形態
図１２は、第４実施形態の周波数温度補償システムの構成例を示す図である。図１２において、図１と同じ構成には同じ符号を付している。また、図１３は、第４実施形態における発振器２の構成例を示す図である。図１３において、図２と同じ構成には同じ符号を付している。
【０１０４】
図１３に示すように、第４実施形態における発振器２は、第１実施形態と同様に、水晶振動子２０とＩＣ１０とを含み、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）として構成されている。本実施形態では、ＩＣ１０は、電圧制御発振回路３０、温度補償電圧発生回路４０、記憶部５０、温度センサー６０、ｎ個の高感度温度センサー７０−１〜７０−ｎ、出力選択回路８０、制御部９０を含んで構成されている。本実施形態の発振器２は、図１３の構成要素（各部）の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【０１０５】
電圧制御発振回路３０、温度補償電圧発生回路４０、記憶部５０、温度センサー６０の各機能は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１０６】
ｎ個の高感度温度センサー７０−１〜７０−ｎ（本発明における複数の第２の温度検出部の一例）は、それぞれ、ＩＣ１０の内部温度を検出し、温度に応じた検出信号（検出電圧）を出力するが、検出可能な温度範囲が互いに異なっている。このｎ個の高感度温度センサー７０−１〜７０−ｎは、いずれも温度センサー６０よりも検出感度が高い。ｎ個の高感度温度センサー７０−１〜７０−ｎは、互いに同じ検出感度であってもよいし、検出感度が異なっていてもよい。
【０１０７】
制御部９０は、外部端子１６に電源電圧が供給されてからの時間（起動後の経過時間）を、水晶振動子２０の発振により発生する発振信号で計測するタイマー９２を備え、所定時間ｔが経過する前は各ビットが温度センサー６０の検出電圧値により決まる値になり、所定時間ｔが経過した時は各ビットが所定の値（本実施形態では、すべてハイレベル）になるｍビットの制御信号（選択信号）を生成する。ｍは、２m-1＜ｎ＋１≦２mを満たす整数である。制御部９０が生成したｍビットの制御信号（選択信号）は、ＩＣ１０のｍ個の外部端子１５−１〜１５−ｍから発振器２のＳＴＡＴ１〜ＳＴＡＴｍのｍ個の外部端子を介して外部に出力される。
【０１０８】
出力選択回路８０は、制御部９０からのｍビットの制御信号（選択信号）に応じて、温度センサー６０の検出信号及びｎ個の高感度温度センサー７０−１〜７０−ｎの各検出信号のいずれか１つを排他的に選択して出力する。例えば、ｎ＝３の場合（ＩＣ１０が３個の高感度温度センサー７０−１〜７０−３を含む場合）はｍ＝２であり、出力選択回路８０は、２ビットの制御信号により、温度センサー６０も検出信号及び高感度温度センサー７０−１〜７０−３の各検出信号の４つの検出信号から１つを排他的に選択して出力する。
【０１０９】
具体的には、出力選択回路８０は、ＩＣ１０に電源電圧が供給されてから所定時間ｔが経過するまでは、ｍビットの制御信号（選択信号）に応じてＩＣ１０の内部温度を適切に検出できる１つの高感度温度センサー７０の検出信号を選択し、所定時間ｔの経過後は温度センサー６０の検出信号を選択する。出力選択回路８０の出力信号は、ＩＣ１０の外部端子１４から発振器２のＴＳＥＮＳ端子を介して外部に出力される。
【０１１０】
図１２に示すように、本実施形態の制御装置３は、周波数変換部１００、制御部１１０、記憶部１２０を備え、例えば、マイクロコンピューターであってもよい。本実施形態の制御装置３は、図１２の構成要素（各部）の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【０１１１】
周波数変換部１００の機能は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１１２】
本実施形態では、記憶部１２０には、あらかじめ、第１の温度補償情報１２２と第２〜第ｎ＋１の温度補償情報１２４−１〜１２４−ｎが記憶されている。第１の温度補償情報１２２は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。第２〜第ｎ＋１の温度補償情報１２４−１〜１２４−ｎは、それぞれ、発振器２のＩＣ１０に含まれる高感度温度センサー７０−１〜７０−ｎの各検出信号を用いて、発振器２が起動してから所定時間ｔが経過するまでの発振器２の発振周波数を温度補償するための情報である。例えば、第２〜第ｎ＋１の温度補償情報１２４−１〜１２４−ｎは、それぞれ、高感度温度センサー７０−１〜７０−ｎの各検出信号（検出電圧）と周波数変換部１００に設定する変換比率との対応情報であってもよい。
【０１１３】
制御部１１０は、発振器２のＶＤＤ端子に電源電圧を供給するとともに、発振器２のＴＳＥＮＳ端子から出力される検出信号とＳＴＡＴ１〜ＳＴＡＴｍ端子から出力されるｍビットの選択信号に基づいて、周波数変換部１００の変換比を制御する制御信号を生成する。具体的には、制御部１１０は、ＳＴＡＴ１〜ＳＴＡＴｍ端子の少なくとも１つがローレベルであれば、その値に応じて、記憶部１２０に記憶されている第２〜第ｎ＋１の温度補償情報１２４−１〜１２４−ｎのいずれかを選択し、選択した温度補償情報に基づいて、ＴＳＥＮＳ端子から出力される検出信号（高感度温度センサー７０−１〜７０−ｎのいずれかの検出信号）に応じた変換比率を線形補完などで計算し、周波数変換部１００に当該変換比率を設定するための制御信号を生成する。また、制御部１１０は、ＳＴＡＴ１〜Ｓ
ＴＡＴｍ端子がすべてハイレベルであれば、記憶部１２０に記憶されている第１の温度補償情報１２２に基づいて、ＴＳＥＮＳ端子から出力される検出信号（温度センサー６０の検出信号）に応じた変換比率を線形補完などで計算し、周波数変換部１００に当該変換比率を設定するための制御信号を生成する。
【０１１４】
図１４（Ａ）は、温度センサー６０の検出感度の一例を示す図であり、図１４（Ｂ）は、ｎ＝３の場合の３個の高感度温度センサー７０−１〜７０−３の検出感度の一例を示す図である。図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）において、横軸は温度、縦軸は検出電圧である。また、図１４（Ｂ）において、Ｇ１、Ｇ２，Ｇ３は、それぞれ、高感度温度センサー７０−１の検出感度，高感度温度センサー７０−２の検出感度，高感度温度センサー７０−３の検出感度を示す。
【０１１５】
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように、本実施形態では、温度センサー６０と高感度温度センサー７０−１〜７０−３は、ともに、温度が高いほど検出電圧が低くなる特性を有する。
【０１１６】
図１４（Ａ）に示すように、温度センサー６０は、要求される所望の温度範囲ＴA〜ＴBに対して０Ｖ〜電源電圧ＶＤＤに含まれる所定の電圧範囲で検出電圧を変化させる。
【０１１７】
図１４（Ｂ）に示すように、高感度温度センサー７０−１が検出可能な温度範囲と高感度温度センサー７０−２が検出可能な温度範囲は温度Ｔcの前後で重複している。同様に、高感度温度センサー７０−１が検出可能な温度範囲と高感度温度センサー７０−３が検出可能な温度範囲は温度ＴDの前後で重複している。
【０１１８】
なお、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）の例では、基準温度Ｔ0において、温度センサー６０の検出電圧と高感度温度センサー７０−１の検出電圧をともにＶ0に合わせているが、互いに異なる電圧値であってもよい。
【０１１９】
図１５は、温度センサー６０が図１４（Ａ）に示した検出感度を有し、３個の高感度温度センサー７０−１〜７０−３が図１４（Ｂ）に示した検出感度を有する場合に、出力選択回路８０による検出信号の選択論理の一例を示す図である。
【０１２０】
図１５の例では、ＩＣ１０の制御部９０は、発振器２の起動後、所定時間ｔが経過するまでは、ＩＣ１０の内部温度がＴC〜ＴDの範囲であれば、すなわち、温度センサー６０の検出電圧値がＶD〜ＶCの範囲であれば、高感度温度センサー７０−１の検出信号を選択するための２ビットの制御信号（例えば、２ビットが”００”の制御信号）を生成する。
【０１２１】
また、ＩＣ１０の制御部９０は、発振器２の起動後、所定時間ｔが経過するまでは、ＩＣ１０の内部温度がＴA〜ＴCの範囲であれば、すなわち、温度センサー６０の検出電圧値がＶC〜ＶAの範囲であれば、高感度温度センサー７０−２の検出信号を選択するための２ビットの制御信号（例えば、２ビットが”０１”の制御信号）を生成する。
【０１２２】
また、ＩＣ１０の制御部９０は、発振器２の起動後、所定時間ｔが経過するまでは、ＩＣ１０の内部温度がＴD〜ＴBの範囲であれば、すなわち、温度センサー６０の検出電圧値がＶB〜ＶDの範囲であれば、高感度温度センサー７０−３の検出信号を選択するための２ビットの制御信号（例えば、２ビットが”１０”の制御信号）を生成する。
【０１２３】
また、ＩＣ１０の制御部９０は、発振器２の起動後、所定時間ｔが経過した後は、ＩＣ１０の内部温度によらず、温度センサー６０の検出信号を選択するための２ビットの制御信号（例えば、２ビットが”１１”の制御信号）を生成する。
【０１２４】
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、本実施形態の周波数温度補償システム１の温度補償処理のフローチャートの一例を示す図である。図１６（Ａ）は、制御装置３の制御部１１０による処理のフローチャートの一例を示す図であり、図１６（Ｂ）は、発振器２のＩＣ１０の制御部９０による処理のフローチャートの一例を示す図である。
【０１２５】
図１６（Ａ）に示すように、制御装置３の制御部１１０は、発振器２に電源電圧を供給し（Ｓ３００）、発振器２のＳＴＡＴ１〜ＳＴＡＴｍ端子の電圧レベルを監視する（Ｓ３０２）。ＳＴＡＴ１〜ＳＴＡＴｍ端子がすべてハイレベルであれば（Ｓ３０２のＹ）、制御装置３の制御部１１０は、第１の温度補償情報１２２を用いて発振器２の発振周波数を温度補償し（Ｓ３０４）。一方、ＳＴＡＴ１〜ＳＴＡＴｍ端子の少なくとも１つがローレベルであれば（Ｓ３０２のＮ）、制御装置３の制御部１１０は、ＳＴＡＴ１〜ＳＴＡＴｍ端子の電圧レベルに応じて第２〜第ｎ＋１の温度補償情報１２４−１〜１２４−ｎのいずれか１つを選択し、選択した温度補償情報を用いて、発振器２の発振周波数を温度補償する（Ｓ３０６）。制御装置３の制御部１１０は、ステップＳ３０２以降の処理を繰り返し行う。
【０１２６】
図１６（Ｂ）に示すように、ＩＣ１０の制御部９０は、電源電圧が供給されると（Ｓ３５０のＹ）、高感度温度センサー７０の検出信号を選択してＴＳＥＮＳ端子から出力させ、タイマー９２の計測を開始する（Ｓ３５２）。
【０１２７】
次に、ＩＣ１０の制御部９０は、温度センサー６０の検出電圧値を取得する（Ｓ３５２）。
【０１２８】
次に、ＩＣ１０の制御部９０は、ステップＳ３５２で取得した温度センサー６０の検出電圧値に応じて高感度温度センサー７０−１〜７０−ｎの検出信号の１つを選択し、ＴＳＥＮＳ端子から出力させる（Ｓ３５４）。
【０１２９】
次に、ＩＣ１０の制御部９０は、タイマー９２の計測値から所定時間ｔが経過したか否かを判定する（Ｓ３５６）。ＩＣ１０の制御部９０は、所定時間ｔが経過するまで（Ｓ３５６のＮ）、ステップＳ３５４の処理を繰り返し行い、所定時間ｔが経過すると（Ｓ３５６のＹ）、タイマー９２の計測を停止し、温度センサー６０の検出信号を選択してＴＳＥＮＳ端子から出力させ（Ｓ３５８）、処理を終了する。
【０１３０】
図１７は、発振器２の各ノードの信号波形の一例を示す図である。図１７の例は、温度センサー６０が図１４（Ａ）に示した検出感度を有し、３個の高感度温度センサー７０−１〜７０−３が図１４（Ｂ）に示した検出感度を有するものとし、ＩＣ１０の内部温度が基準温度Ｔ0と一致する状態で電源電圧が供給された場合における信号波形を示している。
【０１３１】
図１７に示すように、時刻ｔ1において、ＶＤＤ端子に電源電圧が供給されると、水晶振動子２０が発振を開始し、ＦＲＥＱ端子から発振信号が出力される。
【０１３２】
また、ＶＤＤ端子に電源電圧が供給されると、ＩＣ１０が発熱するため、時刻ｔ1〜ｔ3において、ＩＣ１０の内部温度がＴ0からＴ1まで徐々に上昇する。ＩＣ１０の内部温度の上昇に伴い、時刻ｔ1〜ｔ3において、温度センサー６０の出力ノードＴＳＥＮＳ１の電圧はＶ0からＶ1まで徐々に低下し、高感度温度センサー７０−１の出力ノードＴＳＥＮＳ２−１の電圧はＶ0からＶ2まで徐々に低下する。
【０１３３】
水晶振動子２０の温度は時刻ｔ2まではＴ0のままであるが、ＩＣ１０の熱が水晶振動子
２０に伝わるため、時刻ｔ2〜ｔ4において、水晶振動子２０の温度がＴ0からＴ1まで徐々に上昇する。
【０１３４】
時刻ｔ0から所定時間ｔが経過する時刻ｔ5までは、ＳＴＡＴ１〜ＳＴＡＴ３端子はすべてローレベルであり、ＴＳＥＮＳ端子の電圧はＴＳＥＮＳ２−１ノードの電圧と一致する。時刻ｔ5においてＳＴＡＴ端子がハイレベルに切り替わり、時刻ｔ5以降は、ＳＴＡＴ１〜ＳＴＡＴ３端子がすべてハイレベルであるので、ＴＳＥＮＳ端子の電圧はＴＳＥＮＳ１ノードの電圧と一致する。
【０１３５】
本実施形態では、所定時間ｔとして、水晶振動子２０の温度がＩＣ１０の内部温度と一致して安定するのに要する時間（ｔ4−ｔ0）よりも十分長い時間を設定し、発振器２の起動後、所定時間ｔが経過するまでは、発振器２が、わずかな温度変化も検出できる高感度温度センサー７０−１〜７０−ｍの検出信号の中から、ＩＣ１０の内部温度を適切に検出可能な高感度温度センサーの検出信号を選択して出力するようにしている。従って、制御装置３は、発振器２の起動時のＩＣ１０の内部温度に応じて適切に選択された高感度温度センサーの検出信号を用いることで、発振器２の起動時における温度補償誤差を正確に補正することができる。
【０１３６】
また、本実施形態では、発振器２の起動後、所定時間ｔが経過した後は、ＩＣ１０の内部温度と水晶振動子２０の温度が一致するので、発振器２が、感度は低いが広範囲の温度を検出できる温度センサー６０の検出信号を出力するようにしている。従って、制御装置３は、ＩＣ１０の内部温度と水晶振動子２０の温度が一致している状態では、温度センサー６０の検出信号を用いることで、広範囲にわたる温度変化に対しても高精度な温度補償を行うことができる。
【０１３７】
なお、本実施形態の温度補償システム１の構成は他の構成であってもよく、例えば、図６（Ａ）や図６（Ｂ）に示したような構成であってもよい。
【０１３８】
２．電子機器
図１８は、本実施形態の電子機器の機能ブロック図である。また、図１９は、本実施形態の電子機器の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図である。
【０１３９】
本実施形態の電子機器３００は、発振器３１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０、表示部３７０、音出力部３８０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図１８の構成要素（各部）の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【０１４０】
発振器３１０は、温度情報生成回路３１２を含み、発振信号（クロック信号）と温度情報を出力する。発振器３１０は、例えば、前述した第１〜第４実施形態における発振器２のいずれかであり、温度情報生成回路３１２は、例えば、前述した第１〜第４実施形態における温度情報生成回路２００のいずれかである。
【０１４１】
ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、発振器３１０が出力する発振信号（クロック信号）を用いて各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、ＣＰＵ３２０は、操作部３３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部３６０を制御する処理、表示部３７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部３８０に各種の音を出力させる処理等を行う。また、ＣＰＵ３２０は、発振器３１０を温度補償する処理（前述した第１〜第４実施形態の制御装置３と同様の処理）を行う。
【０１４２】
操作部３３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をＣＰＵ３２０に出力する。
【０１４３】
ＲＯＭ３４０は、ＣＰＵ３２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
【０１４４】
ＲＡＭ３５０は、ＣＰＵ３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、ＣＰＵ３２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【０１４５】
通信部３６０は、ＣＰＵ３２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
【０１４６】
表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ３２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。
【０１４７】
音出力部３８０は、スピーカー等の音を出力する装置である。
【０１４８】
発振器３１０として本実施形態の発振器２を組み込むことにより、より性能の高い電子機器を実現することができる。例えば、ＧＰＳ受信機を備え、起動直後からＧＰＳ受信機の出力データを用いて測位計算等が可能な電子機器を実現することができる。
【０１４９】
電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、例えば、携帯電話の基地局の装置、ＧＰＳ受信機、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器（スペクトルアナライザーの基準信号源等）、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。
【０１５０】
３．変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１５１】
本実施形態では、発振器２として温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を例に挙げて説明したが、本発明の発振器は、これに限られず、温度情報を出力する発振器であればよい。本発明の発振器は、例えば、温度補償機能を有する、圧電発振器、ＳＡＷ発振器、電圧制御型発振器、シリコン発振器、原子発振器等であってもよいし、温度センサーとともに温度情報と発振周波数の対応テーブルを記憶した内部ＲＯＭを内蔵し、温度補償を行わない水晶発振器（ＴＳＸＯ：Temperature Sensing X'tal Oscillator）等であってもよい。
【０１５２】
また、本実施形態では、発振器２の発振素子として水晶振動子を用いているが、発振素
子としては、例えば、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子、ＡＴカット水晶振動子、ＳＣカット水晶振動子、音叉型水晶振動子、その他の圧電振動子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動子などを用いることができる。また、発振素子の基板材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックス等の圧電材料、又はシリコン半導体材料等を用いることができる。また、発振素子の励振手段としては、圧電効果によるものを用いてもよいし、クーロン力による静電駆動を用いてもよい。
【０１５３】
また、本実施形態では、本発明の温度補償システム及び温度補償方法における電子部品として発振器を例に挙げて説明したが、本発明における電子部品は、温度補償の対象となる電子部品であればよく、例えば、ジャイロセンサー等の各種センサーであってもよい。
【０１５４】
また、本実施形態では、温度情報生成回路２００を１チップのＩＣ１０の一部として構成しているが、本発明の温度情報生成回路は、１チップのＩＣで構成されていなくてもよい。例えば、変形例のように、一部が発振器等の電子部品に含まれ、他の一部が制御装置に含まれるように構成してもよい。
【０１５５】
また、本実施形態では、本発明における第１の温度検出部として、ＩＣ１０に含まれる半導体の温度センサー６０を用いているが、温度センサー６０の代わりにサーミスターを用いてもよい。同様に、本実施形態では、本発明における第２の温度検出部として、ＩＣ１０に含まれる半導体の高感度温度センサー７０を用いているが、高感度温度センサー７０の代わりに、第１の温度検出部としてのサーミスターよりも感度の高いサーミスターを用いてもよい。
【０１５６】
また、第２実施形態や第３実施形態において、ＩＣ１０が第４実施形態で示した複数の高感度温度センサー７０−１〜７０−ｎを含むようにしてもよい。これらの場合、図１６（Ｂ）のステップＳ３５４の処理と同様に、温度センサー６０の検出電圧値に応じて高感度温度センサー７０−１〜７０−ｎの検出信号の１つを選択し、選択した検出信号を用いて、図８のステップＳ１０４及びＳ１０６の処理、あるいは図１１のステップＳ２０４及びＳ２０６の処理を行うようにしてもよい。
【０１５７】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１５８】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１５９】
１  温度補償システム、２  発振器、３  制御装置、１０  ＩＣ、１１，１２，１３，１４，１５，１５−１〜１５−ｍ，１６，１７  外部端子、２０  水晶振動子、３０  電圧制御発振回路、３２  可変容量素子、４０  温度補償電圧発生回路、５０  記憶部、５２
温度補償情報、６０  温度センサー、７０，７０−１〜７０−ｎ  高感度温度センサー、８０  出力選択回路、９０  制御部、９２  タイマー、１００  周波数変換部、１１０
制御部、１２０  記憶部、１２２  第１の温度補償情報、１２４  第２の温度補償情報、１２４−１〜１２４−ｎ  第２〜第ｎ＋１の温度補償情報、２００  温度情報生成回路、３００  電子機器、３１０  発振器、３１２  温度情報生成回路、３２０  ＣＰＵ、３
３０  操作部、３４０  ＲＯＭ、３５０  ＲＡＭ、３６０  通信部、３７０  表示部、３８０  音出力部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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