JP2000349552A - 温度補償型発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮断周波数の仕様が異なる温度補償型発振器
を同一条件で製造できなかった。 【解決手段】 温度検出回路１１と、制御電圧発生回路
１３と、周波数調整回路１５と、発振回路１７を備え、
制御電圧発生回路１３からローパスフィルター１９を介
して周波数調整回路１５へ制御電圧を出力する温度補償
型発振器においては、ローパスフィルター１９の遮断周
波数を不揮発性メモリ５３にデータを書き込むことによ
り変化させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度補償型発振器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動子を用いた水晶発振器は、周波
数安定度は他の発振器に比べてより優れているが、近年
の移動体無線の基準発振器として使用する場合は、水晶
振動子の温度特性に起因する発振周波数の変動が問題と
なる。この問題を解決するために、水晶振動子の温度特
性を補償する、所謂温度補償型発振器が広く用いられて
いる。温度補償型発振器の中でも間接法と呼ばれる方式
のものは、近年の集積回路技術の発展に伴い、部品点数
の削減と性能の向上が図られている。間接法の温度補償
型発振器の温度補償原理を図３を用いて説明する。温度
検出回路９１は温度に依存した電圧を制御電圧発生回路
９３へ出力する。制御電圧発生回路９３は温度検出回路
９１からの電圧を入力して、増幅、あるいは反転増幅処
理をして、その出力電圧を、ローパスフィルター９５を
介して周波数調整回路９６へ出力する。周波数調整回路
９６は入力された電圧により、水晶発振回路９７の発振
周波数を制御する。

【０００３】温度変化により、水晶発振回路９７の発振
周波数が変動した場合、この変動の補償は以下のように
おこなう。制御電圧発生回路９３は、温度検出回路９１
からの電圧を入力して、周波数調整回路９６が水晶発振
回路９７の発振周波数を制御して、前述の温度による発
振周波数の変動分を相殺できるような電圧を、周波数調
整回路９６へ出力する。

【０００４】こうして水晶発振回路９７は温度変化にか
かわらず一定の周波数を発振することができ、温度補償
がなされる。

【０００５】最近の無線通信機器では、その通信方式に
より、基準発振源として用いる温度補償型発振器に対す
る性能要求は大幅に異なる。ビットエラーを重視するデ
ジタル通信方式では、低位相雑音が最重要であり、一方
では、アナログ通信方式の様に、位相雑音はそれほど低
い必要はないが、消費電力の低減のために、温度補償型
発振器の電源供給を間欠的に行うので、電源投入時の高
速な周波数安定がより重要となる。

【０００６】前者の低位相雑音の性能要求の場合は、ロ
ーパスフィルター９５の遮断周波数を１Ｈｚ程度にし
て、制御電圧発生回路９３で発生する雑音成分を除去す
る。

【０００７】一方、後者の性能要求の場合は、前述のよ
うな１Ｈｚ程度という低い遮断周波数を持つローパスフ
ィルターは、電源投入時の高速な周波数安定には、重大
な障害となる。この障害を回避するためには、このロー
パスフィルターを除去するか、あるいはローパスフィル
ターの持つ遮断周波数を高くして、電源投入時の高速な
周波数安定に支障をきたさないようにする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな異なる性能要求を満たすには、それぞれの要求に合
わせた温度補償型発振器が必要となるため、製造ライン
は２種類の温度補償型発振器を製造することになり、生
産効率の低下を招くだけではなく、在庫量が増大すると
いう課題がある。

【０００９】［発明の目的］本発明の目的は、上記の問
題点を解決して、不揮発性メモリを搭載した、製造的に
は同一仕様の温度補償型発振器において、この不揮発性
メモリへデータを書き込むことにより、ローパスフィル
ターの遮断周波数を変更して、低位相雑音仕様、および
電源投入時の高速周波数安定仕様の何れの仕様にも対応
できる温度補償型発振器を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の温度補償型発振器は、温度検出回路と、制
御電圧発生回路と、周波数調整回路と、発振回路と、記
憶手段とを備え、温度検出回路は、発振回路の温度を検
出して、その出力電圧を制御電圧発生回路へ入力し、制
御電圧発生回路は、その出力電圧をローパスフィルター
を介して周波数調整回路へ入力して、発振回路の発振周
波数を制御する温度補償型発振器において、このローパ
スフィルターは第１の遮断周波数と第２の遮断周波数の
２つを有し、この２つの遮断周波数を、記憶手段である
例えば不揮発性メモリにデータを書き込むことにより、
択一的に選択することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の温度補償型発振器を
実施するための最適な実施形態について図面を用いて説
明する。図１は本発明の実施形態における温度補償型発
振器のブロック回路図である。

【００１２】［構成説明：図１］図１に示すように、本
発明の温度補償型発振器においては、温度検出回路１１
と、制御電圧発生回路１３と、周波数調整回路１５と、
発振回路１７と、ローパスフィルター１９と、スイッチ
ング素子５１と、不揮発性メモリ５３と、抵抗素子２
５、２７とで構成する。周波数調整回路１５は、ＭＩＳ
型可変容量コンデンサ３１、３５で構成する。発振回路
１７は、水晶振動子３７と、インバーター４１と、帰還
抵抗素子３９、容量素子４３、４５とで構成する。ロー
パスフィルター１９は、抵抗素子２１と、容量素子２３
とで構成する。

【００１３】温度検出回路１１は制御電圧発生回路１３
に接続し、制御電圧発生回路１３はローパスフィルター
１９、抵抗素子２５、２７を介して周波数調整回路１５
に接続し、ＭＩＳ型可変容量コンデンサ３１、３５の各
々の一方の端子は、容量素子４３，４５を介して発振回
路１７の水晶振動子３７の両端に接続し、ＭＩＳ型可変
容量コンデンサ３１、３５の各々の他方の端子は接地さ
れている。ローパスフィルター１９を構成する抵抗素子
２１の両端はスイッチング素子５１の端子５２、５４に
接続している。５３は記憶手段である不揮発性メモリで
あり、不揮発性メモリ５３はデータ信号出力線５５を介
してスイッチング素子５１に接続している。また、本実
施形態では記憶手段を不揮発性メモリ５３としたが、ワ
ンタイムＲＯＭ等の他の種類のメモリを用いることも考
えられる。

【００１４】図２はスイッチング素子５１を示す回路図
であり、図１と同一の構成要素には同一の番号をつけて
ある。つぎに図１に示すスイッチング素子５１の構成を
説明する。図１に示すスイッチング素子５１は、図２に
示すようにＰチャネルＭＯＳトランジスタ６１と、Ｎチ
ャネルＭＯＳトランジスタ６３と、インバーター６５と
で構成する。図２においてＰチャネルＭＯＳトランジス
タ６１とＮチャネルＭＯＳトランジスタ６３を並列に接
続し、インバーター６５はデータ信号出力線５５からの
入力信号を反転させてＰチャネルＭＯＳトランジスタ６
１へ入力している。

【００１５】［動作の説明：図１および図２］次に図１
および図２を用いて、本発明の実施形態における温度補
償型発振器の動作について説明する。

【００１６】図１において温度検出回路１１は発振回路
１７の温度を検出して、温度に依存した電圧を制御電圧
発生回路１３へ出力する。制御電圧発生回路１３は温度
検出回路１１からの電圧を入力して、その出力電圧をロ
ーパスフィルター１９、抵抗素子２５、２７を介して、
周波数調整回路１５へ入力する。ローパスフィルター１
９は、その遮断周波数以上の周波数成分を制御電圧発生
回路１３の出力電圧から除去して、制御電圧発生回路１
３から周波数調整回路１５を介して発振回路１７へ雑音
成分が伝達するのを阻止して、発振回路１７の発振出力
の位相雑音の増加を防止する。

【００１７】位相雑音を効果的に低減するにはローパス
フィルター１９の遮断周波数は１Ｈｚ以下に設定する。

【００１８】抵抗素子２５、２７は容量素子２３が、周
波数調整回路１５を構成するＭＩＳ型可変容量コンデン
サ３１、３５へ容量的な影響を及ぼすのを遮断するため
のものである。

【００１９】周波数調整回路１５は入力された電圧を、
ＭＩＳ型可変容量コンデンサ３１、３５に印加して、Ｍ
ＩＳ型可変容量コンデンサ３１、３５の容量値を変化さ
せて、発振回路１７の発振周波数を制御する。

【００２０】容量素子４３，４５は制御電圧発生回路１
３からの出力電圧に、インバーター４１の入力電圧およ
び出力電圧が干渉するのを防止するためのものである。

【００２１】温度変化により、発振回路１７の発振周波
数が変動した場合、制御電圧発生回路１３は、温度検出
回路１１からの電圧を入力して、周波数調整回路１５が
発振回路１７の発振周波数を制御して、前述の温度によ
る発振周波数の変動分を相殺できるような電圧を、周波
数調整回路１５へ入力する。

【００２２】こうして発振回路１７は、温度変化にかか
わらず一定の周波数を発振することができ、温度補償が
なされる。

【００２３】次に、本発明の実施形態における温度補償
型発振器の不揮発性メモリへデータを書き込むことによ
るローパスフィルター１９の遮断周波数の選択動作につ
いて説明する図１において不揮発性メモリ５３に、”
１”のデータを書き込むと、信号出力線５５へ高い電圧
の信号を出力する。

【００２４】スイッチング素子５１は信号出力線５５か
ら高い電圧の信号を入力すると、スイッチング素子５１
を構成するＰチャネルＭＯＳトランジスタ６１とＮチャ
ネルＭＯＳトランジスタ６３は導通状態となり、スイッ
チング素子５１の端子５２、５４を短絡させて、抵抗素
子２１を短絡し、ローパスフィルター１９は、スイッチ
ング素子５１の短絡抵抗と容量素子２３で構成されて、
スイッチング素子５１の短絡抵抗値Ｒ１と容量素子２３
の容量値Ｃの積である時定数ＣＲ１の値で決まる第１の
遮断周波数を選択する。制御電圧発生回路１３の出力電
圧を周波数調整回路１５へ伝達するのに要する時間は、
ローパスフィルター１９の第１の遮断周波数により決ま
る。

【００２５】温度補償型発振器の最大の用途である移動
体電話機器では、一般的に電源投入時の周波数安定に要
する時間は３ｍ秒から５ｍ秒以下と定められているの
で、実用的にはローパスフィルター１９の第１の遮断周
波数は１０ＫＨｚ以上とする必要があり、時定数ＣＲ１
の値は１ｍ秒以下とする。

【００２６】不揮発性メモリ５３に、”０”のデータを
書き込むと、信号出力線５５へ低い電圧の信号を出力す
る。スイッチング素子５１は信号出力線５５から低い電
圧の信号を入力すると、スイッチング素子５１を構成す
るＰチャネルＭＯＳトランジスタ６１とＮチャネルＭＯ
Ｓトランジスタ６３は遮断状態となり、スイッチング素
子５１の端子５２、５４の短絡を開放させて、抵抗素子
２１の短絡を開放し、ローパスフィルター１９は抵抗素
子２１と容量素子２３で構成されて、抵抗素子２１の抵
抗値Ｒ２と容量素子２３の容量値Ｃの積である時定数Ｃ
Ｒ２の値で決る第２の遮断周波数を選択する。

【００２７】制御電圧発生回路１３の出力電圧から雑音
を十分に除去するためには、前述のようにローパスフィ
ルター１９の第２の遮断周波数を１Ｈｚ以下とする。ロ
ーパスフィルター１９の第２の遮断周波数を１Ｈｚ以下
にするためには、時定数ＣＲ２の値は１秒以上とする。

【００２８】前記の時定数ＣＲ１とＣＲ２の値を満たす
ためには、Ｃの値は一定であるから、Ｒ１の値はＲ２の
値の１００００分の１以下とする。

【００２９】これを実現するには、単純にＲ１の値を小
さく、Ｒ２の値を大きくすればよいが、製造的な観点に
立つと、Ｒ１の値の下限はスイッチング素子５１の経済
的な大きさで決まり、Ｒ２の値の上限は回路の漏れ電流
で決まる。これらを勘案すると、Ｒ１の値はＲ２の値の
１００００分の１から１０００００分の１の範囲にする
ことにより最も良い結果を得ることができる。１例とし
てはＲ１＝１０Ｋオーム、Ｒ２＝１００Ｍオームから５
００Ｍオーム、Ｃ＝０．０１μＦとなる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、出荷段階
で不揮発性メモリへ”１”あるいは”０”のデータを書
き込むことにより、ローパスフィルターの遮断数を選択
できるので、低位相雑音の要求に対しても、電源投入時
の高速な周波数安定の要求に対しても、製造上は同一の
仕様で温度補償型発振器を作ることができるので、製造
ラインの生産効率を向上させ、且つ在庫量も半減させる
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における温度補償型発振器
を示すブロック回路図である。

【図２】本発明の実施の形態におけるスイッチング素子
５１を詳細に開示したブロック回路図である。

【図３】従来例における温度補償型発振器を示すブロッ
ク回路図である。

【符号の説明】

１１ 温度検出回路 １３ 制御電圧発生回路 １５ 周波数調整回路 １７ 発振回路 １９ ローパスフィルター ２１ 抵抗素子 ２３ 容量素子 ５１ スイッチング素子 ５３ 不揮発性メモリ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度検出回路と、制御電圧発生回路と、
   周波数調整回路と、発振回路と、記憶手段とを備え、温
   度検出回路は、発振回路の温度を検出して、その出力電
   圧を制御電圧発生回路へ入力し、制御電圧発生回路は、
   その出力電圧をローパスフィルターを介して周波数調整
   回路へ入力して、発振回路の発振周波数を制御する温度
   補償型発振器において、このローパスフィルターは第１
   の遮断周波数と第２の遮断周波数の２つを有し、この２
   つの遮断周波数を、前記記憶手段からの選択情報によ
   り、択一的に選択することを特徴とする温度補償型発振
   器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の第１の遮断周波数は、請
   求項１記載の第２の遮断周波数の１００００倍から１０
   ００００倍の範囲にあることを特徴とする温度補償型発
   振器。
3. 【請求項３】 請求項１記載のローパスフィルターは抵
   抗素子と容量素子で構成し、前記記憶手段からの信号に
   より開閉するスイッチング素子により、この抵抗素子を
   短絡あるいは解放し、このスイッチング素子の短絡抵抗
   値は、前記抵抗素子の抵抗値の１００００分の１から１
   ０００００分の１の範囲にあることを特徴とする温度補
   償型発振器。
4. 【請求項４】 前記記憶手段が、不揮発性メモリである
   ことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記
   載の温度補償型発振器。