JP2009005182A - 電圧制御温度補償水晶発振器及び温度−発振周波数特性調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御電圧入力端子２２への基準電圧の印加に対して公称の発振周波数を生成するＶＣ−ＴＣＸＯ１０において、温度変化に伴う印加電圧の変動にもかかわらず、高精度の発振周波数を維持する。
【解決手段】定電圧回路１１は水晶発振回路１４へ供給する定電圧を生成する。定電圧出力端子２０は、該定電圧を外部へ導出する端子となっている。恒温槽３０におけるＶＣ−ＴＣＸＯ１０の温度−発振周波数特性調整時では、定電圧出力端子２０−制御電圧入力端子２２間に接続線３８が接続されるとともに、発振周波数が使用許容温度範囲全体にわたり公称値になるように、温度補償回路１２の制御データが温度補償回路調整端子２１から設定される。携帯型無線機４５へのＶＣ−ＴＣＸＯ１０の実装時では、接続線５２が定電圧出力端子２０−制御電圧入力端子２２間に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば無線機に実装される電圧制御温度補償水晶発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ：Ｖoltage Controlled, Temperature Compensated Crystal Oscillator）及びその温度−発振周波数特性調整方法に関する。

特許文献１は、ＶＣ−ＴＣＸＯを装備する通信装置を開示する（特許文献１の図１等）。該通信装置では、ベースバンド部のＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）とＶＣ−ＴＣＸＯとの間に電圧保持部を介在させ、非送信期間では、該電圧保持部のＦＥＴをオンにして、ＤＡＣからの制御電圧を電圧保持部のコンデンサに蓄積し、また、送信期間では、電圧保持部のＦＥＴをオフにすることにし、これにより、送信期間には、ＶＣ−ＴＣＸＯの制御電圧からノイズを除去して、送信波の変調精度を改善している（特許文献１の段落００２０）。

図１２〜図１４を参照して、従来のＶＣ−ＴＣＸＯ１５０について説明する。図１２はＶＣ−ＴＣＸＯ１５０の構成図、図１３はメーカ出荷前のＶＣ−ＴＣＸＯ１５０の調整時の接続状況図、図１４は携帯型無線機４５におけるＶＣ−ＴＣＸＯ１５０の接続状態を示す図である。図１２〜図１４の記載素子の内、後述の本発明に係る図１〜図３の記載素子と同一の素子については、図１〜図３の記載素子と同符号で指示し、説明は省略し、主要点についてのみ説明することにする。

図１２において、定電圧回路１１が生成する定電圧は、同じＶＣ−ＴＣＸＯ１５０内に実装されている温度補償回路１２、周波数制御回路１３及び水晶発振回路１４へ供給される。ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０は、温度補償回路１２を備えることにより、温度変化に対する発振周波数の安定性を高めている。発振信号出力端子２３の発振周波数は、制御電圧入力端子２２に印加する電圧により、微調整することができる。この印加電圧があらかじめ設定された基準電圧と等しい場合には、発振信号出力端子２３の発振周波数はその公称周波数と等しくなり、また、印加電圧が基準電圧より高い場合及び低い場合は、それに応じて、発振信号出力端子２３の発振周波数はそれぞれ高く及び低くなる。なお、印加電圧の高低とＶＣ−ＴＣＸＯの周波数の高低との関係がＶＣ−ＴＣＸＯ１５０とは逆のＶＣ−ＴＣＸＯも存在する。

図１３では、ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０は、恒温槽３０内に収納されて、１個ずつ、温度−発振周波数特性を調整される。調整時は、制御電圧入力端子２２は恒温槽３０外の定電圧源１６０へ接続線１６１を介して接続される。恒温槽３０内の温度は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０の使用許容温度範囲の全体にわたって変化し、ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０は、各温度において、その制御電圧入力端子２２へ恒温槽３０外の定電圧源１６０から一定の基準電圧を印加されつつ、温度補償回路調整端子２１に公称値の発振周波数を出力するように、ジグ３２により温度補償回路１２の記憶装置（図示せず）の制御データを設定される。定電圧源１６０は、非常に高精度のものが使用されるので、恒温槽３０内の調整機関において制御電圧入力端子２２への印加電圧は極めて安定した電圧となる。

ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０は、そのメーカから出荷後、携帯型無線機４５等のメーカにおいて所定の製品に実装される。ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０が例えば携帯型無線機４５（図１４）に実装される場合には、ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０は、その制御電圧入力端子２２へ定電圧回路１６５からの制御電圧を印加される。
特開２００３−１７４３８０号公報

制御電圧入力端子２２に印加される基準電圧を生成する携帯型無線機４５内部の定電圧回路１６５には、温度補償されたシリーズレギュレータやシャントレギュレータが使用される。携帯型無線機４５のような携帯型では、その大きさや消費電流などに制約があるため、現在使用されるものは、定電圧源１６０（図１３）ほどの精度はなく、その電圧の温度安定性は最良のものでも、３０ｐｐｍ／°Ｃ程度が限界である。定電圧回路１６５の温度安定性が３０ｐｐｍ／°Ｃと仮定して、以下、ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０の問題点について述べる。

ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０を−３５°Ｃ〜＋８５°Ｃの１２０°Ｃの温度範囲で使用する場合の定電圧源の温度偏差は次のように計算される。
３０ ［ｐｐｍ／°Ｃ］ × １２０ ［°Ｃ］＝３６００ ［ｐｐｍ］・・・（ = ０.３６% ）

制御電圧入力端子２２の基準電圧が １．５Ｖ に設定されている場合、該基準電圧の変移量は次のように計算される。
１．５ ［Ｖ］ × ３６００ ［ｐｐｍ］＝ ５．４ ［mＶ］

制御電圧入力端子２２の対周波数感度が４０ｐｐｍ／Ｖであるとき（制御電圧１Ｖ当たり発振周波数が４０ｐｐｍ変化するとき）、その発振周波数の変化量は次のように計算される。
４０ ［ｐｐｍ／Ｖ］× ５．４［mＶ］＝ ０．２１６ ［ｐｐｍ］

すなわち、制御電圧入力端子２２に印加される基準電圧が温度で５．４mＶ、変移するために、発振信号出力端子２３の発振周波数は約０．２２ｐｐｍ動いてしまうことになる。

ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０のメーカの調整時では、−３５°Ｃ〜＋８５°Ｃのすべての温度範囲にわたり不変の基準電圧を使用している。すなわち、定電圧源１６０（図１３）は、恒温槽３０内のＶＣ−ＴＣＸＯ１５０の温度変化にもかかわらず、自身は温度変化無しで一定の基準電圧を制御電圧入力端子２２に印加して、ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０の発振周波数の調整を行うので、発振信号出力端子２３の発振周波数は非常に安定したものとなる。しかし、ＶＣ−ＴＣＸＯ１５０が、実際に、携帯型無線機４５に実装されたときには、制御電圧入力端子２２へは、定電圧源１６０に比して精度が劣る定電圧回路１６５から制御電圧を供給されることになり、また、定電圧回路１６５は、図１２の定電圧源１６０とは異なり、自身もＶＣ−ＴＣＸＯ１５０と共に温度変化することになるので、定電圧回路１６５からの制御電圧入力端子２２への現実の印加電圧は、恒温槽３０における調整時よりも、温度に対して不安定なものになっている。したがって、携帯型無線機４５における制御電圧の変移は、前述の約０．２２ｐｐｍより十分に大きなものとなる。

特許文献１は、ノイズ除去によるＶＣ−ＴＣＸＯの発振周波数の精度改善について言及するものの、温度変化に伴う制御電圧の変動に対する発振周波数の精度改善についての解決手段を開示していない。

本発明の目的は、実機への搭載状態において温度変化に伴う制御電圧の変動に対する発振周波数の精度を向上することができる電圧制御温度補償水晶発振器及びその温度−発振周波数特性調整方法を提供することである。

本発明によれば、電圧制御温度補償水晶発振器が内蔵する定電圧回路に着目し、個々の電圧制御温度補償水晶発振器についての温度−発振周波数特性の調整時、及び実機への各電圧制御温度補償水晶発振器の実装時における電圧制御温度補償水晶発振器の水晶発振回路の制御電圧として、該定電圧回路の生成電圧を使用できるように、電圧制御温度補償水晶発振器を構築する。具体的には、定電圧回路の生成した給電用電圧に係る電圧（該電圧には給電用電圧自体も含むものとする。）を外部へ導出する端子を付加したり、電圧制御温度補償水晶発振器内に配線を形成したりする。

本発明の電圧制御温度補償水晶発振器は次のものを備えている。
制御電圧入力端子、
該制御電圧入力端子に印加された制御電圧に基づく周波数で発振する水晶発振回路、
該水晶発振回路の発振信号を外部へ導出する発振信号出力端子、
該水晶発振回路へ供給する一定値の給電用電圧を生成する定電圧回路、
前記水晶発振回路の出力について温度補償する温度補償回路、及び
前記定電圧回路の給電用電圧に係る定電圧を外部へ導出する定電圧出力端子。

本発明の別の電圧制御温度補償水晶発振器は次のものを備えている。
制御電圧に基づく周波数で発振する水晶発振回路、
該水晶発振回路の発振信号を外部へ導出する発振信号出力端子、
該水晶発振回路へ供給する一定値の給電用電圧を生成する定電圧回路、
前記水晶発振回路の出力について温度補償する温度補償回路、及び
前記定電圧回路の給電用電圧に係る定電圧を前記制御電圧として前記水晶発振回路へ供給する制御電圧供給回路。

本発明の温度−発振周波数特性調整方法は次のステップを備えている。
前述の電圧制御温度補償水晶発振器を、その水晶発振回路の入力側基準電圧が前記定電圧回路の生成電圧に係る電圧となるような接続を施して、恒温槽へ収容するステップ、
前記恒温槽内の温度を所定範囲にわたり変化させるステップ、及び
前記水晶発振回路の発振周波数が前記恒温槽内の各温度において公称値に維持されるように、前記電圧制御温度補償水晶発振器内の発振周波数制御因子を設定するステップ。

本発明によれば、電圧制御温度補償水晶発振器の温度−発振周波数特性の調整や、実機への装備では、定電圧回路の生成する給電用電圧に係る電圧が水晶発振回路の制御電圧として使用することができるようになっているので、温度変化に伴う制御電圧の変化について、実機装備時は、温度−発振周波数特性の調整時の制御電圧の変化と同一のものが再現されることになる。したがって、実機搭載時における温度−発振周波数特性は、温度−発振周波数特性の調整時と同一のものとなり、電圧制御温度補償水晶発振器の発振周波数の精度を向上させることができる。

図１はＶＣ−ＴＣＸＯ１０の構成図である。ＶＣ−ＴＣＸＯ１０は、チップ形態で製造され、内部に、定電圧回路１１、温度補償回路１２、周波数制御回路１３、水晶発振回路１４を構築されている。ＶＣ−ＴＣＸＯ１０は、その外部との接続用に、電源入力端子１９、定電圧出力端子２０、温度補償回路調整端子２１、制御電圧入力端子２２、発振信号出力端子２３及びグランド端子２４を備えている。

定電圧回路１１は、電源入力端子１９から供給される電圧から所定の定電圧を生成し、該定電圧を温度補償回路１２、周波数制御回路１３、水晶発振回路１４及び定電圧出力端子２０へ分配する。

温度補償回路１２は、例えば、温度を検出するサーミスタ、出力側の可変容量ダイオードの逆方向電圧を調整するＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）、調整値を格納する記憶装置（例：ＥＰＲＯＭ又はＦＬＨＲＯＭ）、及び該記憶装置の設定データに基づき温度に応じてＤＡＣの出力を制御するマイコンを装備する。温度補償回路１２は、後述の図２の温度−発振周波数特性調整時に、温度補償回路調整端子２１から入力される信号に基づき記憶装置のデータを設定されるようになっている。

周波数制御回路１３は、制御電圧入力端子２２に印加された電圧に対応する電圧を、出力側の可変容量ダイオードにその逆方向電圧として印加する。温度補償回路１２の出力側の可変容量ダイオードと周波数制御回路１３の出力側の可変容量ダイオードとは、それらの一端側を向かい合わせに接続されて、水晶発振回路１４の入力電圧を決定する。水晶発振回路１４は、該入力電圧に関係する周波数の発振信号を発振信号出力端子２３へ出力する。

図２はＶＣ−ＴＣＸＯ１０のメーカにおいて各ＶＣ−ＴＣＸＯ１０について行う温度−発振周波数特性調整時の接続状況図である。ＶＣ−ＴＣＸＯ１０は、恒温槽３０内に収納され、恒温槽３０内における温度−発振周波数特性の調整中、ＶＣ−ＴＣＸＯ１０の使用許容温度範囲、例えば−３５°Ｃ〜＋８５°Ｃの温度範囲の全体にわたる温度変化を受ける。定電圧源３１、ジグ３２及び周波数カウンタ３３は、恒温槽３０の外に配備され、それぞれ接続線３７，３９，４０を介して恒温槽３０内のＶＣ−ＴＣＸＯ１０の電源入力端子１９、定電圧出力端子２０及び温度補償回路調整端子２１へ接続される。

定電圧源３１は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１０の電源入力端子１９へ電力を供給し、周波数カウンタ３３は、発振信号出力端子２３から出力される発振信号の周波数を測定する。ジグ３２は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１０の温度−発振周波数特性調整における恒温槽３０内の変化温度範囲の各温度において周波数が公称値になるように、温度補償回路調整端子２１を介して温度補償回路１２へデータを送って、温度補償回路１２の記憶装置に記憶させる。

図３はＶＣ−ＴＣＸＯ１０が携帯型無線機４５に装備されたときの接続図である。携帯型無線機４５は、ハウジング４６及びアンテナ４７を装備している。ＶＣ−ＴＣＸＯ１０は、バッテリ５０、定電圧回路５１及び局部発振回路５３と共に、ハウジング４６内に配設される。電源入力端子１９は、定電圧回路５１を介してバッテリ５０から電力を供給される。定電圧出力端子２０及び制御電圧入力端子２２は接続線５２により相互に接続される。発振信号出力端子２３は、局部発振回路５３へ接続されて、発振信号を局部発振回路５３へ供給する。グランド端子２４はハウジング４６内のグランド５４へ接続される。

携帯型無線機４５において、ＶＣ−ＴＣＸＯ１０の定電圧回路１１は、携帯型無線機４５内の温度変化に伴い、出力電圧がわずかながら変化する。温度補償回路１２の生成電圧は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１０内の温度補償回路１２、周波数制御回路１３及び水晶発振回路１４だけでなく、接続線５２を介して制御電圧入力端子２２へも供給されており、これは、図２で説明したように、該ＶＣ−ＴＣＸＯ１０が、出荷元メーカにおいて恒温槽３０に収納されて、温度−発振周波数特性を調整された時と同一の状況になっている。したがって、制御電圧入力端子２２の印加電圧が、ハウジング４６内の温度変化に伴い、変化しても、発振信号出力端子２３の発振信号の周波数は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１０の出荷元メーカにおける温度−発振周波数特性調整時と同様に、公称値を維持することができる。

図４は、定電圧回路１１の生成電圧と制御電圧入力端子２２の基準電圧とが相違する場合に、ＶＣ−ＴＣＸＯ６０に分圧器６１を外付けすることにより対処する回路図である。なお、制御電圧入力端子２２の基準電圧とは、各温度において発振信号出力端子２３に公称値の発振周波数が出力するときの制御電圧入力端子２２の電圧と定義する。ＶＣ−ＴＣＸＯ６０の素子の内、図１のＶＣ−ＴＣＸＯ１０の各素子と同一の素子については、ＶＣ−ＴＣＸＯ１０の素子に付けた符号で指示して、それらの説明は省略する。

分圧器６１は、ＶＣ−ＴＣＸＯ６０の外に設けられ、両端をそれぞれ定電圧出力端子２０及びグランドへ接続されるとともに、分圧端子を制御電圧入力端子２２へ接続される。ＶＣ−ＴＣＸＯ６０へ外付けされている分圧器６１は、恒温槽３０内におけるＶＣ−ＴＣＸＯ６０の温度−発振周波数特性調整時及び携帯型無線機４５におけるＶＣ−ＴＣＸＯ６０の実装時の両方に使用され、接続線３８（図２）及び接続線５２（図３）の代わりに使用される。現実には、恒温槽３０内におけるＶＣ−ＴＣＸＯ６０の温度−発振周波数特性調整時に使用する分圧器６１と、携帯型無線機４５へのＶＣ−ＴＣＸＯ６０の実装時に使用する分圧器６１とは、異なるので、前者及び後者の分圧器６１を、説明の便宜上、それぞれ分圧器６１ａ，６１ｂというように、区別する。

温度−発振周波数特性調整では、分圧器６１ａは、あらかじめ、その分圧端子の電圧が、−３５°Ｃ〜＋８５°Ｃの範囲内で適当に選択された所定温度において、制御電圧入力端子２２の基準電圧となるように、分圧抵抗が設定されている。そして、分圧器６１ａは、図４の分圧器６１のように、ＶＣ−ＴＣＸＯ６０と接続されて、恒温槽３０内に収容される。その後、恒温槽３０内は、ＶＣ−ＴＣＸＯ６０の使用許容温度範囲全体にわたって温度変化させられる。ＶＣ−ＴＣＸＯ６０は、各温度において、発振信号出力端子２３の発振周波数が公称値になるように、温度補償回路１２の記憶装置のデータをジグ３２により設定される。

携帯型無線機４５では、分圧器６１ｂは、図４の分圧器６１のように、ＶＣ−ＴＣＸＯ６０へ接続され、制御電圧入力端子２２に基準電圧が生成されるように、分圧点を調整される。なお、この時のＶＣ−ＴＣＸＯ６０及び分圧器６１ｂの温度は、共に同一であるとともに、ＶＣ−ＴＣＸＯ６０が恒温槽３０内で受けた温度変化範囲に含まれるものとなっている。したがって、それ以降、ハウジング４６内の温度が変化しても、それは、ＶＣ−ＴＣＸＯ６０が、恒温槽３０内において、公称の発振周波数を出力するように、調整済みの温度である。結果、ＶＣ−ＴＣＸＯ６０は、携帯型無線機４５において、温度変化にもかかわらず、発振信号出力端子２３に公称発振周波数を生成する。

図５は、定電圧回路１１の生成電圧と制御電圧入力端子２２の基準電圧とが相違する場合に、分圧器６６を内蔵することにより対処するＶＣ−ＴＣＸＯ６５の回路図である。ＶＣ−ＴＣＸＯ６５の素子の内、図４のＶＣ−ＴＣＸＯ６０の素子と同一の素子については、ＶＣ−ＴＣＸＯ６０の素子に付けた符号で指示して、それらの説明は省略する。

ＶＣ−ＴＣＸＯ６５は、分圧器６６を内蔵し、定電圧出力端子６７を備えている。分圧器６６は、図４の分圧器６１と同一の役目を果たすものとなっており、両端において定電圧回路１１の出力端とグランドとへ接続されているとともに、分圧点を定電圧出力端子６７へ接続されている。分圧器６６の分圧点は、分圧器６１の分圧点と同一の電圧を生成するようになっている。

ＶＣ−ＴＣＸＯ６５は、恒温槽３０内での温度−発振周波数特性調整では、定電圧出力端子６７−制御電圧入力端子２２間に接続線３８（図２）を接続され、携帯型無線機４５への実装時では、定電圧出力端子６７−制御電圧入力端子２２間に接続線５２（図３）を接続される。図４のＶＣ−ＴＣＸＯ６０では、恒温槽３０内での温度−発振周波数特性調整時及び携帯型無線機４５への実装時、分圧器６１ａ，６１ｂが必要になったが、ＶＣ−ＴＣＸＯ６５では、分圧器６１ａ，６１ｂを省略することができる。なお、接続線３８，５２は、抵抗値上の製品のばらつきは分圧器６１ａ，６１ｂに比して小さい。

ＶＣ−ＴＣＸＯ６５では、分圧器６６の分圧点をＶＣ−ＴＣＸＯ６５の内部配線により周波数制御回路１３の入力側へ接続すれば、定電圧出力端子６７を省略することができる。後述の図８のＶＣ−ＴＣＸＯ８８はその例である。さらに、図８のＶＣ−ＴＣＸＯ８８では、制御電圧入力端子２２を残しているが、分圧器６６の分圧点をＶＣ−ＴＣＸＯ６５の内部配線で周波数制御回路１３の入力側へ接続した場合には、制御電圧入力端子２２を省略してもよい。

図６は発振信号出力端子２３が定電圧回路１１の定電圧を導出する端子を兼ねるＶＣ−ＴＣＸＯ７２の回路図である。ＶＣ−ＴＣＸＯ７２の素子の内、図１のＶＣ−ＴＣＸＯ１０の各素子と同一の素子については、ＶＣ−ＴＣＸＯ１０の素子に付けた符号で指示して、それらの説明は省略する。

ＶＣ−ＴＣＸＯ７２では、ＶＣ−ＴＣＸＯ１０の定電圧出力端子２０（図１）が省略されている。コンデンサ７３は水晶発振回路１４の出力端子と発振信号出力端子２３との間に介在する。抵抗７４は、定電圧回路１１の出力端と発振信号出力端子２３との間に介在する。定電圧回路１１の出力は直流であるのに対し、水晶発振回路１４の出力は交流である。コンデンサ７３は、水晶発振回路１４の出力端が定電圧回路１１の直流の生成電圧から影響を受けるのを防止している。

携帯型無線機４５におけるＶＣ−ＴＣＸＯ７２では、発振信号出力端子２３はコンデンサ７８を介して局部発振回路５３の入力側へ接続される。発振信号出力端子２３は、また、ＬＰＦ（低域ろ波器）７９を介して制御電圧入力端子２２へ接続される。コンデンサ７８は、定電圧回路１１の直流の定電圧が局部発振回路５３へ送られるのを阻止しつつ、水晶発振回路１４が生成した発振信号の通過を許容する。ＬＰＦ７９は、水晶発振回路１４が生成した発振信号が制御電圧入力端子２２へ伝わるのを阻止する。

ＶＣ−ＴＣＸＯ７２の温度−発振周波数特性について恒温槽３０内で調整する場合には、電源入力端子１９及び温度補償回路調整端子２１には、図２の定電圧源３１及びジグ３２を接続し、制御電圧入力端子２２及び発振信号出力端子２３には、図６のコンデンサ７８及びＬＰＦ７９を残しつつ、局部発振回路５３に代えて、周波数カウンタ３３を接続する。携帯型無線機４５へのＶＣ−ＴＣＸＯ７２の実装時に使用するコンデンサ７８及びＬＰＦ７９と、恒温槽３０におけるＶＣ−ＴＣＸＯ７２の調整時に使用するコンデンサ７８及びＬＰＦ７９とは、同一のものではないが、携帯型無線機４５の製作時に、ＶＣ−ＴＣＸＯ７２、コンデンサ７８及びＬＰＦ７９を同一の温度環境下の或る温度において、局部発振回路５３の入力側の発振周波数を公称周波数になるように、コンデンサ７８及びＬＰＦ７９における所定の素子の値を調整すれば、該温度では、恒温槽３０における温度−発振周波数特性調整時の素子値を再現していることになるので、別の温度へ変化しても、発振信号出力端子２３の発振信号の周波数が公称値に維持される。

図７は温度補償回路調整端子２１が定電圧回路１１の定電圧を導出する端子を兼ねるＶＣ−ＴＣＸＯ８２の回路図である。ＶＣ−ＴＣＸＯ８２の素子の内、図６のＶＣ−ＴＣＸＯ７２の各素子と同一の素子については、ＶＣ−ＴＣＸＯ７２の素子に付けた符号で指示して、それらの説明は省略する。ＶＣ−ＴＣＸＯ８２では、ＶＣ−ＴＣＸＯ７２のコンデンサ７３及び抵抗７４が無い代わりに、ＶＣ−ＴＣＸＯ８２内に抵抗８３が付加される。

抵抗８３は、定電圧回路１１の出力端と複数の温度補償回路調整端子２１の中の１つとの間に介在している。ジグ３２（図２）の出力インピーダンスは抵抗８３の抵抗値より十分に低い値になっている。恒温槽３０におけるＶＣ−ＴＣＸＯ８２の調整時及び携帯型無線機４５へのＶＣ−ＴＣＸＯ８２の実装時では、定電圧回路１１の定格電圧が出力される１つの温度補償回路調整端子２１と制御電圧入力端子２２との間に、接続線５２（図３）のような接続線又は分圧器６１（図４）のような分圧器が接続される。すなわち、接続線の場合には、該接続線は、定電圧出力用温度補償回路調整端子２１と制御電圧入力端子２２とを接続する。また、分圧器の場合には、該分圧器は、両端を定電圧出力用温度補償回路調整端子２１とグランドとへ接続されるとともに、分圧点を制御電圧入力端子２２に接続される。

図８はＦＭ等の信号発生に利用されているＶＣ−ＴＣＸＯ８８及びその接続図を示している。ＶＣ−ＴＣＸＯ８８の素子の内、図５のＶＣ−ＴＣＸＯ６５の各素子と同一の素子については、ＶＣ−ＴＣＸＯ６５の素子に付けた符号で指示して、それらの説明は省略する。

ＶＣ−ＴＣＸＯ６５では、分圧器６６の分圧点は定電圧出力端子６７へ接続されているのに対し、ＶＣ−ＴＣＸＯ８８では、定電圧出力端子６７は省略され、分圧器６６の分圧点は、ＶＣ−ＴＣＸＯ８８の内部配線により制御電圧入力端子２２へ接続されている。変調信号生成回路９１は、ＦＭ又はＦＳＫ等の変調信号（ベースバンド信号）を生成し、コンデンサ９２を介して制御電圧入力端子２２へ接続されている。コンデンサ９２は、変調信号生成回路９１からの直流分が制御電圧入力端子２２へ送られるのを阻止する。

ＶＣ−ＴＣＸＯ８８は、そのメーカ出荷前の温度−発振周波数特性調整時に、変調信号生成回路９１及びコンデンサ９２から分離して、恒温槽３０に収容される。その場合、電源入力端子１９、温度補償回路調整端子２１及び発振信号出力端子２３には、それぞれ定電圧源３１、ジグ３２及び周波数カウンタ３３が接続される。また、制御電圧入力端子２２には何も接続されない。ＶＣ−ＴＣＸＯ８８は、携帯型無線機４５への実装時には、図８に図示するように、変調信号生成回路９１及びコンデンサ９２を接続される。携帯型無線機４５のハウジング４６内のＶＣ−ＴＣＸＯ８８では、制御電圧入力端子２２へ印加される直流電圧は、ハウジング４６内の温度変化に対して、恒温槽３０内における温度−発振周波数特性調整時における対応温度変化のときと同じように、変化する。したがって、ＶＣ−ＴＣＸＯ８８は、変調信号生成回路９１からの変調信号を制御電圧入力端子２２に重畳されて、温度からの影響を排除されて、該変調信号に精確に対応付けられた発振周波数を生成する。

図９は電圧制御温度補償水晶発振器１００のブロック図である。電圧制御温度補償水晶発振器１００は、少なくとも制御電圧入力端子１０１、水晶発振回路１０２、発振信号出力端子１０３、定電圧回路１０４、温度補償回路１０５及び定電圧出力端子１０６を備える。電圧制御温度補償水晶発振器１００の具体例は前述のＶＣ−ＴＣＸＯ１０（図１），６０（図４），６５（図５），７２（図６），８２（図７）である。

水晶発振回路１０２は、該制御電圧入力端子１０１に印加された制御電圧に基づく周波数で発振する。発振信号出力端子１０３は、該水晶発振回路１０２の発振信号を外部へ導出する。定電圧回路１０４は、該水晶発振回路１０２へ供給する一定値の給電用電圧を生成する。温度補償回路１０５は、水晶発振回路１０２の出力について温度補償する。定電圧出力端子１０６は、定電圧回路１０４の給電用電圧に係る定電圧を外部へ導出する。

制御電圧入力端子１０１、水晶発振回路１０２、発振信号出力端子１０３、定電圧回路１０４、温度補償回路１０５及び定電圧出力端子１０６は、例えばＶＣ−ＴＣＸＯ１０では、それぞれ制御電圧入力端子２２、水晶発振回路１４、発振信号出力端子２３、定電圧回路１１、温度補償回路１２及び定電圧出力端子２０に対応している。定電圧出力端子１０６において、定電圧回路１０４の給電用電圧に係る定電圧とは、定電圧回路１０４の給電用電圧自体も含むものとする。

電圧制御温度補償水晶発振器１００の温度−発振周波数特性調整時及び実機への電圧制御温度補償水晶発振器１００の実装時には、制御電圧入力端子１０１に基準電圧を印加する必要がある。定電圧出力端子１０６が電圧制御温度補償水晶発振器１００に装備される結果、定電圧回路１０４の給電用電圧に係る定電圧を、調整時及び実装時に共通に、該基準電圧として使用することができるので、実装時の温度変化に対する発振周波数のぶれを抑制して、発振周波数の精度を高めることができる。

電圧制御温度補償水晶発振器１００は、その一例において、分圧回路１１５を備える。分圧回路１１５は、定電圧回路１０４の給電用電圧の分圧を、定電圧回路１０４の給電用電圧に係る定電圧として生成する。分圧回路１１５の具体例は分圧器６６（図５）である。分圧回路１１５により、定電圧回路１０４が生成する定電圧と、制御電圧入力端子１０１の基準電圧とが相違する場合にも、適切に対処することができる。

定電圧出力端子１０６は、発振信号出力端子１０３が兼ねることができる。発振信号出力端子１０３を兼ねる定電圧出力端子１０６の具体例はＶＣ−ＴＣＸＯ７２（図６）の発振信号出力端子２３である。また、温度補償回路調整端子１１６が定電圧出力端子１０６を兼ねてもよい。温度補償回路調整端子１１６は、温度補償回路１０５にその温度制御データを設定する設定信号を外部から供給するためのものである。発振信号出力端子１０３を兼ねる温度補償回路調整端子１１６の具体例はＶＣ−ＴＣＸＯ８２（図７）の温度補償回路調整端子２１である。なお、電圧制御温度補償水晶発振器１００は、定電圧出力端子１０６を兼ねた発振信号出力端子１０３と、定電圧出力端子１０６を兼ねた温度補償回路調整端子１１６との両方を装備してもよい。

図１０は電圧制御温度補償水晶発振器１２０のブロック図である。電圧制御温度補償水晶発振器１２０の素子の内、図９の電圧制御温度補償水晶発振器１００の素子と同一のものについては、電圧制御温度補償水晶発振器１００の素子に付した符号を付して、説明を省略して、相違点について述べる。水晶発振回路１０２は、制御電圧に基づく周波数で発振する。制御電圧供給回路１２１は、定電圧回路１０４の給電用電圧に係る定電圧を制御電圧として水晶発振回路１０２へ供給する。

電圧制御温度補償水晶発振器１２０の具体例はＶＣ−ＴＣＸＯ８８（図８）である。電圧制御温度補償水晶発振器１００（図９）では、定電圧出力端子１０６が必要となるが、電圧制御温度補償水晶発振器１２０では、定電圧出力端子１０６を省略することができる。また、電圧制御温度補償水晶発振器１２０に対して後述の温度−発振周波数特性調整方法１３０を実施する場合には、温度−発振周波数特性調整時や実装時に、電圧制御温度補償水晶発振器１００において必要とされる制御電圧入力端子１０１−定電圧出力端子１０６間の接続回路を省略することができる。

電圧制御温度補償水晶発振器１２０では、制御電圧供給回路１２１は、定電圧回路の給電用電圧の分圧を制御電圧として生成する分圧回路とすることができる。

図１１は温度−発振周波数特性調整方法１３０のフローチャートである。温度−発振周波数特性調整方法１３０は電圧制御温度補償水晶発振器１００，１２０に適用される。

Ｓ１３１では、その水晶発振回路１０２の入力側基準電圧が定電圧回路の生成電圧に係る電圧となるような接続を施して、恒温槽へ収容する。なお、該接続について、電圧制御温度補償水晶発振器１００については、図２の接続線３８のようなものであるが、電圧制御温度補償水晶発振器１２０については、その内部に接続がなされているので、外部における接続は不要である。

Ｓ１３２では、恒温槽内の温度を所定範囲にわたり変化させる。Ｓ１３３では、水晶発振回路１０２の発振周波数が恒温槽内の各温度において公称値に維持されるように、電圧制御温度補償水晶発振器１００，１２０内の発振周波数制御因子を設定する。

電圧制御温度補償水晶発振器１００の具体例のＶＣ−ＴＣＸＯ１０では、恒温槽３０における温度−発振周波数特性調整時では、ジグ３２から温度補償回路調整端子２１を介して温度補償回路１２へデータを送って、温度補償回路１２の記憶装置における温度制御データを設定していたが、電圧制御温度補償水晶発振器１００，１２０内の発振周波数制御因子は、温度補償回路１０５以外の素子値であってもよいとする。

本明細書は様々な発明を開示している。それら発明には、本明細書における発明の最良の形態等において、独立の作用、効果を奏する１つ又は複数の素子を抽出したものや、１つ又は複数の素子を自明の範囲で変更したものや、１つ又は複数の素子の組合せを自明の範囲で発明の形態間で入れ換えたものを含む。

ＶＣ−ＴＣＸＯの構成図である。 ＶＣ−ＴＣＸＯのメーカにおいて各ＶＣ−ＴＣＸＯについて行う温度−発振周波数特性調整時の接続状況図である。 ＶＣ−ＴＣＸＯが携帯型無線機に装備されたときの接続図である。 定電圧回路の生成電圧と制御電圧入力端子の基準電圧とが相違する場合に、ＶＣ−ＴＣＸＯに分圧器を外付けすることより対処する回路図である。 定電圧回路の生成電圧と制御電圧入力端子の基準電圧とが相違する場合に、分圧器を内蔵することより対処するＶＣ−ＴＣＸＯの回路図である。 発振信号出力端子が定電圧回路の定電圧を導出する端子を兼ねるＶＣ−ＴＣＸＯの回路図である。 温度補償回路調整端子が定電圧回路の定電圧を導出する端子を兼ねるＶＣ−ＴＣＸＯの回路図である。

ＦＭ等の信号発生に利用されているＶＣ−ＴＣＸＯ及びその接続図を示す図である。 電圧制御温度補償水晶発振器のブロック図である。 別の電圧制御温度補償水晶発振器のブロック図である。 温度−発振周波数特性調整方法のフローチャートである。 従来のＶＣ−ＴＣＸＯの構成図である。 メーカ出荷前の従来のＶＣ−ＴＣＸＯの調整時の接続状況図である。 携帯型無線機における従来のＶＣ−ＴＣＸＯの接続状態を示す図である。

符号の説明

１００：電圧制御温度補償水晶発振器、１０１：制御電圧入力端子、１０２：水晶発振回路、１０３：発振信号出力端子、１０４：定電圧回路、１０５：温度補償回路、１０６：定電圧出力端子、１１５：分圧回路、１１６：温度補償回路調整端子、１２０：電圧制御温度補償水晶発振器、１２１：制御電圧供給回路、１３０：温度−発振周波数特性調整方法。

Claims (7)

1. 制御電圧入力端子、
   該制御電圧入力端子に印加された制御電圧に基づく周波数で発振する水晶発振回路、
   該水晶発振回路の発振信号を外部へ導出する発振信号出力端子、
   該水晶発振回路へ供給する一定値の給電用電圧を生成する定電圧回路、
   前記水晶発振回路の出力について温度補償する温度補償回路、及び
   前記定電圧回路の給電用電圧に係る定電圧を外部へ導出する定電圧出力端子、
   を備えることを特徴とする電圧制御温度補償水晶発振器。
2. 前記定電圧回路の給電用電圧の分圧を、前記定電圧回路の給電用電圧に係る定電圧として生成する分圧回路、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の電圧制御温度補償水晶発振器。
3. 前記発振信号出力端子が前記定電圧出力端子を兼ねていることを特徴とする請求項１又は２記載の電圧制御温度補償水晶発振器。
4. 前記温度補償回路にその温度制御データを設定する設定信号を外部から供給される温度補償回路調整端子が、前記定電圧出力端子を兼ねていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電圧制御温度補償水晶発振器。
5. 制御電圧に基づく周波数で発振する水晶発振回路、
   該水晶発振回路の発振信号を外部へ導出する発振信号出力端子、
   該水晶発振回路へ供給する一定値の給電用電圧を生成する定電圧回路、
   前記水晶発振回路の出力について温度補償する温度補償回路、及び
   前記定電圧回路の給電用電圧に係る定電圧を前記制御電圧として前記水晶発振回路へ供給する制御電圧供給回路、
   を備えることを特徴とする電圧制御温度補償水晶発振器。
6. 前記制御電圧供給回路は、定電圧回路の給電用電圧の分圧を前記制御電圧として生成する分圧回路であることを特徴とする請求項５記載の電圧制御温度補償水晶発振器。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の電圧制御温度補償水晶発振器を、その水晶発振回路の入力側基準電圧が前記定電圧回路の生成電圧に係る電圧となるような接続を施して、恒温槽へ収容するステップ、
   前記恒温槽内の温度を所定範囲にわたり変化させるステップ、及び
   前記水晶発振回路の発振周波数が前記恒温槽内の各温度において公称値に維持されるように、前記電圧制御温度補償水晶発振器内の発振周波数制御因子を設定するステップ、
   を備えることを特徴とする温度−発振周波数特性調整方法。

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