(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に応じた制御電圧を発生する制御電圧発生部と、
前記制御電圧が与えられる時定数切換可能なローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力信号が印加される周波数調整素子によって発振周波数が調整される水晶発振器と、
前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を停止させる発振停止回路と、
第１の制御入力端子と第２の制御入力端子とを備え、
前記第１の制御入力端子は、前記制御電圧発生部に含まれる温度検出器のオフセットを調整するための検査を行う第１の検査モード時に第１のレベルに設定され、前記制御電圧発生部の関数パラメータを調整するための検査を行う第２の検査モード時及び通常動作モード時に第２のレベルに設定されるものであり、
前記第２の制御入力端子は、前記第２の検査モード時に第１のレベルに設定され、前記通常動作モード時に第２のレベルに設定されるものであり、
前記ローパスフィルタの時定数は、前記第１の制御入力端子と前記第２の制御入力端子のいずれか一方が第１のレベルに設定されると、前記切換可能な時定数の小の値に設定されると共に、前記第１の制御入力端子と前記第２の制御入力端子の両方が第２のレベルに設定されると、前記切換可能な時定数の大の値に設定されるものであり、
前記発振停止回路は、前記第１の制御入力端子が第１のレベルに設定されると、前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を停止させ、前記第１の制御入力端子が第２のレベルに設定されると、前記水晶発振器の出力バッファの自励発振が可能となるように制御されるものである電圧制御型温度補償発振装置。
【請求項２】
温度に応じた制御電圧を発生する制御電圧発生部と、前記制御電圧が与えられる時定数切換可能なローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力信号が印加される周波数調整素子によって発振周波数が調整される水晶発振器と、前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を停止させる発振停止回路と、通常動作モード時には共に第２のレベルに設定される第１の制御入力端子と第２の制御入力端子とを備え、前記制御電圧発生部に含まれる温度検出器のオフセットを調整するための検査を行う第１の検査モードと前記制御電圧発生部の関数パラメータを調整するための検査を行う第２の検査モードを有すると共に、前記通常動作モード時には、前記ローパスフィルタの時定数が前記切換可能な時定数の大の値に設定され、前記発振停止回路が前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を可能とするように制御される電圧制御型温度補償発振装置の検査方法であって、
前記第１の検査モードにおいては、前記第１の制御入力端子を第１のレベルに設定して、前記ローパスフィルタの時定数を前記切換可能な時定数の小の値に設定すると共に前記発振停止回路を制御して前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を停止させて前記ローパスフィルタの出力信号を測定し、
前記第２の検査モードにおいては、前記第１の制御入力端子を第２のレベルに設定すると共に前記第２の制御入力端子を第１のレベルに設定し、前記ローパスフィルタの時定数を前記切換可能な時定数の小の値に設定すると共に前記発振停止回路を制御して前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を可能とし、前記水晶発信器を発振出力が得られる状態として前記水晶発振器の出力信号を測定する電圧制御型温度補償発振装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧可変容量素子を用いて発振周波数を調整する電圧制御型温度補償発振装置に関し、特に、電圧可変容量素子に印加される制御電圧の調整を高精度かつ短時間で行うことができる電圧制御型温度補償発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの電子機器において、クロック信号の生成等に水晶振動子を用いた発振回路が利用されている。水晶発振回路のフリーラン周波数は、周囲温度Ｔaの変化に対して概略３次関数で表される変動を示すことが知られている。また、水晶振動子の個体差により基準周波数ｆ0のばらつきが生じることも避けられない。
高精度の電子機器では、このような周囲温度による変動は重大な問題となるため、温度補償が施される。温度補償は、例えば特開平９−１５３１０４号公報、特開平１１−４１１９号公報に示されるように、温度の３次関数で表される電圧で可変容量素子の容量値を変更することにより行っている。
【０００３】
この補償回路では、制御電圧のノイズが発振周波数を変調し、位相ノイズが表れるという問題がある。そのため、制御電圧の出力とその電圧を印加する可変容量素子との間にローパスフィルタを設けることにより、位相ノイズを抑えている。
【０００４】
図２は、従来の電圧制御型温度補償発振装置の概略構成を示したものである。水晶発振器５０は、印加電圧によって容量が変化する可変容量ダイオード７、７'、発振回路６、水晶振動子８、カップリングコンデンサ１４、出力バッファ１５、１６、抵抗１９、１９'を含んでいる。この水晶発振器５０の発振周波数は、水晶振動子の特性及び可変容量ダイオード７の容量によって決定され、発振出力は、出力端子３１から取り出すことができる。
【０００５】
制御電圧発生部１は、温度の３次関数で表される制御電圧を発生するもので、内部に温度検出器を含んでいる。また、３次関数のパラメータは、調整可能となっている。制御電圧発生部１は、例えば特開平９−１５３１０４号公報、特開平１１−４１１９号公報に示されるようなものが利用できる。なお、制御電圧発生部１は、基準周波数ｆ0のばらつきの調整にも利用される。
【０００６】
ＲＣフィルタ２０は、抵抗３とコンデンサ４から構成されるローパスフィルタであり、その時定数は、位相ノイズの除去のため大きな値に設定される。
【０００７】
このように構成した電圧制御型温度補償発振装置は、水晶振動子８を除いて１チップのＩＣで構成されるが、最終的な発振器として出荷されるまでには、通常の２段階の検査を経る。
【０００８】
第１の検査は、ＩＣチップ単独で温度検出器のオフセットを調整するためのものである。この検査は、制御電圧発生部の３次関数パラメータを特定のものとしたときのＲＣフィルタ２０の出力電圧を制御電圧モニタ端子３２で測定することにより行う。そして、出力電圧が所定値になるように温度検出センサのトリミングを行うものである。
【０００９】
第２の検査は、水晶振動子とＩＣチップを基板に組み込んだ状態で、制御電圧発生部の３次関数パラメータを調整するためのものである。この検査は、複数の温度状態で、３次関数パラメータを変更したときの発振周波数を測定することにより行う。そして、最適な３次関数パラメータを求めて設定するものである。
【００１０】
温度検出センサは微少電流を出力するものであるので、第１の検査においてＲＣフィルタ２０の出力電圧を測定する際には高精度な測定が要求される。しかし、水晶発振器５０の出力バッファ１５、１６は自励発振しやすいため、高精度な電圧測定が困難であり、高精度のトリミングが困難であった。また、ＲＣフィルタ２０の時定数は大きな値に設定されるため、検査に時間がかかるという問題もあった。ＲＣフィルタ２０の時定数の問題は、第２の検査においては少なくとも数十回の周波数測定が必要であるため、さらに大きい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点を解決するもので、調整のための検査を高精度かつ高速に行うことができる電圧制御型温度補償発振器を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電圧制御型温度補償発振装置は、温度に応じた制御電圧を発生する制御電圧発生部と、前記制御電圧が与えられる時定数切換可能なローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力信号が印加される周波数調整素子によって発振周波数が調整される水晶発振器と、前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を停止させる発振停止回路と、第１の制御入力端子と第２の制御入力端子とを備え、前記第１の制御入力端子は、前記制御電圧発生部に含まれる温度検出器のオフセットを調整するための検査を行う第１の検査モード時に第１のレベルに設定され、前記制御電圧発生部の関数パラメータを調整するための検査を行う第２の検査モード時及び通常動作モード時に第２のレベルに設定されるものであり、前記第２の制御入力端子は、前記第２の検査モード時に第１のレベルに設定され、前記通常動作モード時に第２のレベルに設定されるものであり、前記ローパスフィルタの時定数は、前記第１の制御入力端子と前記第２の制御入力端子のいずれか一方が第１のレベルに設定されると、前記切換可能な時定数の小の値に設定されると共に、前記第１の制御入力端子と前記第２の制御入力端子の両方が第２のレベルに設定されると、前記切換可能な時定数の大の値に設定されるものであり、前記発振停止回路は、前記第１の制御入力端子が第１のレベルに設定されると、前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を停止させ、前記第１の制御入力端子が第２のレベルに設定されると、前記水晶発振器の出力バッファの自励発振が可能となるように制御されるものである。また、本発明の電圧制御型温度補償発振装置の検査方法は、温度に応じた制御電圧を発生する制御電圧発生部と、前記制御電圧が与えられる時定数切換可能なローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力信号が印加される周波数調整素子によって発振周波数が調整される水晶発振器と、前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を停止させる発振停止回路と、通常動作モード時には共に第２のレベルに設定される第１の制御入力端子と第２の制御入力端子とを備え、前記制御電圧発生部に含まれる温度検出器のオフセットを調整するための検査を行う第１の検査モードと前記制御電圧発生部の関数パラメータを調整するための検査を行う第２の検査モードを有すると共に、前記通常動作モード時には、前記ローパスフィルタの時定数が前記切換可能な時定数の大の値に設定され、前記発振停止回路が前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を可能とするように制御される電圧制御型温度補償発振装置の検査方法であって、前記第１の検査モードにおいては、前記第１の制御入力端子を第１のレベルに設定して、前記ローパスフィルタの時定数を前記切換可能な時定数の小の値に設定すると共に前記発振停止回路を制御して前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を停止させて前記ローパスフィルタの出力信号を測定し、前記第２の検査モードにおいては、前記第１の制御入力端子を第２のレベルに設定すると共に前記第２の制御入力端子を第１のレベルに設定し、前記ローパスフィルタの時定数を前記切換可能な時定数の小の値に設定すると共に前記発振停止回路を制御して前記水晶発振器の出力バッファの自励発振を可能とし、前記水晶発信器を発振出力が得られる状態として前記水晶発振器の出力信号を測定するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の概略構成を示すものであり、制御電圧発生部１、ＲＣフィルタ２、水晶発振器５、第１の制御入力端子３３、第２の制御入力端子３４を含む。図１において、図２と同じ要素は、同じ番号を付してある。
【００１４】
ＲＣフィルタ２は、ＰチャネルＭＯＳ９、ＮチャネルＭＯＳ１０、インバータ１３、抵抗１２が付加されている点で図２のＲＣフィルタ２０と異なる。抵抗１２の値が抵抗３に比較して十分小さいので、論理回路１８が高レベルとなってＰチャネルＭＯＳ９及びＮチャネルＭＯＳ１０が導通すると、ＲＣフィルタ２の時定数は、小に切換えられることになる。
【００１５】
水晶発振器５は、出力バッファの自励発振を停止させる発振停止回路を構成する抵抗１７、ＮチャネルＭＯＳ１１が付加されている点で、図２の水晶発振器５０と異なる。第１の制御入力端子３３が高レベルになってＮチャネルＭＯＳ１１が導通すると、出力バッファ１５の入力が接地され、出力バッファ１５、１６の自励発振が停止することになる。
【００１６】
図１の電圧制御型温度補償発振装置の動作を説明する。通常動作時には、第１の制御入力端子３３、第２の制御入力端子３４がともに低レベルに設定され、ＰチャネルＭＯＳ９、ＮチャネルＭＯＳ１０、ＮチャネルＭＯＳ１１が非導通となる。したがって、ＲＣフィルタ２の時定数は十分大きく位相ノイズを除去することができ、出力端子３１からは、発振出力が得られる。
【００１７】
第１の制御入力端子３３に高レベル電圧を印加して第１の検査モードに設定すると、ＰチャネルＭＯＳ９、ＮチャネルＭＯＳ１０、ＮチャネルＭＯＳ１１が導通し、ＲＣフィルタ２の時定数が小となるとともに、出力バッファ１５、１６の自励発振を含めて水晶発振器５は発振停止の状態となる。したがって、ＩＣチップ単独で温度検出器のオフセットを調整する場合に第１の検査モードとすると、出力バッファ１５、１６の自励発振の影響及びＲＣフィルタ２０の時定数の影響を回避でき、高精度かつ高速なトリミングが可能となる。この検査モードでは、第２の制御入力端子のレベルはどちらでもよい。
【００１８】
第１の制御入力端子３３を低レベルの状態にし、第２制御入力端子に高レベル電圧を印加して第２の検査モードに設定すると、ＰチャネルＭＯＳ９、ＮチャネルＭＯＳ１０が導通し、ＮチャネルＭＯＳ１１が非導通となる。このとき、ＲＣフィルタ２の時定数が小となり、出力端子３１からは、発振出力が得られる状態となるので、制御電圧発生部の３次関数パラメータを調整する場合に、第２の検査モードに設定すると、高速な調整が可能となる。３次関数パラメータの調整は、出力端子３１から安定した周波数信号が得られればよいので、位相ノイズを除去する必要はない。
【００１９】
なお、図２のＲＣフィルタ２は、フィルタ抵抗値を切換えることにより時定数を切換え可能としているが、コンデンサを複数設け、フィルタ容量値を切換えて時定数を切換える構成としてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、発振装置用ＩＣ出荷時の周波数調整用制御電圧の測定及び温度検出センサの調整が、高精度にかつ安定して実施することができる。また、周波数調整用の制御電圧発生部のパラメータ調整のための周波数測定を短時間で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の概略構成を示す図
【図２】従来の発振装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
１・・・制御電圧発生部
２、２０・・・ＲＣフィルタ
３、１２・・・ＲＣフィルタの抵抗
４・・・ＲＣフィルタのコンデンサ
５、５０・・・水晶発振器
６・・・発振回路
７、７'・・・可変容量ダイオード
８・・・水晶振動子
９・・・ＰチャネルＭＯＳトランジスタ
１０、１１・・・ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ
１３・・・インバータ
１４・・・カップリングコンデンサ
１５、１６・・・出力バッファ
１７、１９、１９'・・・抵抗
１８・・・オア回路
３１・・・出力端子
３２・・・制御電圧モニタ端子
３３・・・第１の制御入力端子
３４・・・第２の制御入力端子
【図１】
0003877502.tif 000002
【図２】
0003877502.tif 000003