JP2016178606A - 発振器、電子機器及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも高い周波数精度を実現することが可能な発振器を提供すること。
【解決手段】発振器１は、温度補償回路４０と、温度補償回路４０の出力信号が入力される発振回路１０と、不揮発性メモリー６０と、加算回路５０と、を含み、不揮発性メモリー６０は、温度補償回路４０の設定値と、少なくとも１つの調整値１〜Ｎと、を記憶し、加算回路５０は、設定値といずれかの調整値とを加算して、温度補償回路４０に出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は、発振器、電子機器及び移動体に関する。

特許文献１には、予め水晶振動子の温度特性を測定し、複数の水準にランク分けしておき、水晶振動子ごとに、そのランクに応じた調整値を不揮発性メモリーへ書き込んだＩＣと組み合わせることにより、所望の周波数精度を実現することができる温度補償型水晶発振器が記載されている。

特開平５−２１８７３９号公報

しかしながら、近年、温度補償型発振器に、更に高い周波数精度が要求されるようになり、温度補償調整時に使用した測定器の特性や測定環境に起因して、通常動作時の周波数偏差が温度補償調整時の周波数偏差よりも大きくなってしまい、所望の周波数精度を実現することができない場合があった。

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、従来よりも高い周波数精度を実現することが可能な発振器を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該発振器を用いた電子機器及び移動体を提供することができる。

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。

［適用例１］
本適用例に係る発振器は、温度補償回路と、前記温度補償回路の出力信号が入力される発振回路と、不揮発性メモリーと、加算回路と、を含み、前記不揮発性メモリーは、前記温度補償回路の設定値と、少なくとも１つの調整値と、を記憶し、前記加算回路は、前記設定値といずれかの前記調整値とを加算して、前記温度補償回路に出力する。

発振回路は、例えば、ピアース発振回路、インバーター型発振回路、コルピッツ発振回路、ハートレー発振回路などの種々の発振回路の一部又は全部であってもよい。

本適用例に係る発振器によれば、例えば、温度補償調整時に不揮発性メモリーに温度補償回路の設定値を記憶させた後、当該設定値と調整値との加算値に基づいて温度補償を行うことで、発振周波数が所望の周波数に近づくように調整することができる。従って、本適用例に係る発振器によれば、従来よりも高い周波数精度を実現することができる。

［適用例２］
上記適用例に係る発振器は、選択回路を含み、前記不揮発性メモリーは、複数の前記調整値を記憶し、前記選択回路は、前記複数の前記調整値から１つを選択し、前記加算回路は、前記設定値と、前記選択回路が選択した前記調整値とを加算して、前記温度補償回路
に出力してもよい。

本適用例に係る発振器によれば、例えば、温度補償調整時に不揮発性メモリーに温度補償回路の設定値を記憶させた後、複数の調整値から１つを選択し、当該設定値と選択された調整値との加算値に基づいて温度補償を行うことができるので、調整値が１つの場合よりも、発振周波数が所望の周波数に近づくように調整することができる。

［適用例３］
上記適用例に係る発振器において、前記不揮発性メモリーは、選択値を記憶し、前記選択回路は、前記選択値に基づいて、前記調整値を選択してもよい。

本適用例によれば、例えば、発振器を起動すると、不揮発性メモリーに記憶されている選択値に基づいて自動的に適切な調整値が選択されるので、調整値を選択するための信号を発振器の外部から入力する必要がなく、使い勝手のよい発振器を実現することができる。

［適用例４］
上記適用例に係る発振器は、選択値を出力するヒューズ回路を含み、前記選択回路は、前記選択値に基づいて、前記調整値を選択してもよい。

本適用例によれば、例えば、発振器を起動すると、ヒューズ回路が出力する選択値に基づいて自動的に適切な調整値が選択されるので、調整値を選択するための信号を発振器の外部から入力する必要がなく、使い勝手のよい発振器を実現することができる。

また、不揮発性メモリーに選択値を記憶させる場合、設定値と選択値を同じアドレスに割り当てると、設定値は個々の発振器で異なるため設定値を読み出して設定値と選択値を同時に書き込む手間が必要となり、また、選択値を専用のアドレスに割り当てると未使用ビットが発生して不揮発性メモリーの面積が増加する可能性があるが、本適用例によれば、これらの問題が生じない。

［適用例５］
本適用例に係る電子機器は、上記のいずれかの発振器を備えている。

例えば、本適用例に係る電子機器は、上記のいずれかの発振器と、外部クロック信号を受信する通信部と、前記外部クロック信号と前記発振器の出力信号とに基づいて、前記発振器の周波数を制御する周波数制御部と、を含む、通信装置であってもよい。

［適用例６］
本適用例に係る移動体は、上記のいずれかの発振器を備えている。

これらの適用例によれば、従来よりも高い周波数精度を実現することが可能な発振器を用いるので、例えば、信頼性の高い電子機器及び移動体を実現することも可能である。

本実施形態の発振器の斜視図。 図２（Ａ）は発振器の断面図、図２（Ｂ）は発振器の底面図。 第１実施形態の発振器の機能ブロック図。 モード切り替えの一例を示すタイミングチャート図。 第１実施形態の発振器の周波数温度特性の調整方法の一例を示すフローチャート図。 第２実施形態の発振器の機能ブロック図。 第２実施形態の発振器の周波数温度特性の調整方法の一例を示すフローチャート図。 変形例の発振器の機能ブロック図。 本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図。 本実施形態の電子機器の外観の一例を示す図。 本実施形態の移動体の一例を示す図。

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。

１．発振器
１−１．第１実施形態
［発振器の構成］
図１及び図２に本実施形態の発振器の構造を示す。図１は、本実施形態の発振器の斜視図であり、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ’断面図である。また、図２（Ｂ）は、本実施形態の発振器の底面図である。

図１及び図２（Ａ）に示すように、本実施形態の発振器１は、後述する図３の発振用集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）２、振動子３、パッケージ４、蓋５、外部端子（外部電極）６、封止部材８を含んで構成されている。

振動子３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。振動子３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。振動子３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。

パッケージ４は、発振用ＩＣ２と振動子３とを収容するための容器である。具体的には、パッケージ４には、対向する面に２つの凹部が設けられており、蓋５で一方の凹部を覆うことによって収容室７ａとなり、封止部材８で他方の凹部を覆うことによって収容室７ｂとなる。収容室７ａには振動子３が収容され、収容室７ｂには発振用ＩＣ２が収容されている。パッケージ４の内部又は凹部の表面には、発振用ＩＣ２の２つの端子（後述する図３のＸＯ端子及びＸＩ端子）と振動子３の２つの端子とをそれぞれ電気的に接続するための不図示の配線が設けられている。また、パッケージ４の内部又は凹部の表面には、発振用ＩＣ２の各端子と対応する各外部端子６とを電気的に接続するための不図示の配線が設けられている。

図２（Ｂ）に示すように、本実施形態の発振器１は底面（パッケージ４の裏面）に、電源端子である外部端子ＶＤＤ１，接地端子である外部端子ＶＳＳ１、発振用ＩＣ２を制御する信号が入力される端子である外部端子ＶＣ１及び出力端子である外部端子ＯＵＴ１の４個の外部端子６が設けられている。外部端子ＶＤＤ１には電源電圧が供給され、外部端子ＶＳＳ１は接地される。

図３は、第１実施形態の発振器の機能ブロック図である。図３に示すように、第１実施形態の発振器１は、発振用ＩＣ２と振動子３とを含む発振器であり、発振用ＩＣ２と振動
子３はパッケージ４に収容されている。

発振用ＩＣ２は、電源端子であるＶＤＤ端子、接地端子であるＶＳＳ端子、出力端子であるＯＵＴ端子、周波数を制御する信号が入力される端子であるＶＣ端子、振動子３との接続端子であるＸＩ端子及びＸＯ端子が設けられている。ＶＤＤ端子、ＶＳＳ端子、ＯＵＴ端子及びＶＣ端子は、発振用ＩＣ２（図１参照）の表面に露出しており、それぞれ、パッケージ４に設けられた外部端子ＶＤＤ１，ＶＳＳ１，ＯＵＴ１，ＶＣ１と接続されている。また、ＸＩ端子は振動子３の一端（一方の端子）と接続され、ＸＯ端子は振動子３の他端（他方の端子）と接続される。

本実施形態では、発振用ＩＣ２は、発振回路１０、出力回路２０、周波数調整回路３０、ＡＦＣ（Automatic Frequency Control）回路３２、温度補償回路４０、温度センサー４２、加算回路５０、選択回路５２、不揮発性メモリー６０、レジスター７０、及びシリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路８０を含んで構成されている。なお、本実施形態の発振用ＩＣ２は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。

不揮発性メモリー６０は、各種の制御データを記憶するための記憶部であり、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリーなどの書き換え可能な種々の不揮発性メモリーであってもよいし、ワンタイムＰＲＯＭ（One Time Programmable Read Only Memory）のような書き換え不可能な種々の不揮発性メモリーであってもよい。

本実施形態では、不揮発性メモリー６０には、温度補償回路４０の特性を制御するためのデータである、設定値、Ｎ個の調整値１〜Ｎ及び選択値が記憶されている。さらに、不揮発性メモリー６０には、出力回路２０、周波数調整回路３０及びＡＦＣ回路３２をそれぞれ制御するためのデータ（不図示）も記憶されている。

設定値は、発振器１の温度補償調整工程において算出される温度補償用のデータであり、例えば、振動子３の周波数温度特性に応じた０次、１次、２次、３次等の係数値（４次や５次の各係数値を含めてもよい）であってもよい。

調整値１〜Ｎは、温度補償調整時の測定器の特性や測定環境などに起因して生じる設定値の誤差（発振器１の通常動作時における周波数温度特性が基準範囲内となる設定値に対する誤差）を補正するためのデータであり、例えば、過去に複数の発振器１について温度補償調整工程で算出された設定値の誤差の統計情報等に基づき、あらかじめ予測される固定値（発振器１毎に変わらない値）であってもよい。例えば、統計上、ほとんどすべての発振器１について設定値の誤差がほぼ決まった１つの値であると予測されるような場合は、不揮発性メモリー６０に記憶される調整値は１つ（Ｎ＝１の場合）でもよい。また、例えば、統計上、ほとんどすべての発振器１について設定値の誤差が複数の値のうちのいずれかであると予測されるような場合は、不揮発性メモリー６０に記憶される調整値は１つ（Ｎ＝１の場合）でもよい。なお、設定値の誤差が生じない発振器１も予測される場合には、調整値１〜Ｎのうちの１つの調整値を０としてもよい。

選択値は、複数の調整値１〜Ｎのうちのいずれか１つの調整値を選択するためのデータであり、そのビット数は、例えば、２^ｎ−１＜Ｎ≦２^ｎを満たす整数値ｎである。なお、調整値が１つのみの場合（Ｎ＝１の場合）は、選択値は不要である。

不揮発性メモリー６０に記憶されている各データは、発振用ＩＣ２の電源投入時（ＶＤＤ端子の電圧が０Ｖから所望の電圧まで立ち上がる時）に不揮発性メモリー６０からレジ
スター７０に転送され、レジスター７０に保持される。

本実施形態では、発振用ＩＣ２は、通常動作モードとシリアルＩ／Ｆモードとを切り替え可能であり、シリアルＩ／Ｆモードにおいて、シリアルインターフェース回路８０を介して、不揮発性メモリー６０及びレジスター７０に対するリード／ライトが可能に構成されている。本実施形態では、発振器１の外部端子と接続される発振用ＩＣ２の端子はＶＤＤ，ＶＳＳ，ＯＵＴ，ＶＣの４つしかないため、ＶＤＤ端子の電圧レベルに応じて、通常動作モードとシリアルＩ／Ｆモードとを切り替え可能に構成されている。

図４は、モード切り替えの一例を示すタイミングチャート図である。図４に示すように、通常動作モードでは、電源電圧ＶＤＤは、閾値電圧Ｖｔｈよりも低い電圧ＶＤＤＬになっており、ＯＵＴ端子から振幅がＶＤＤＬの発振信号が出力される。通常動作モードからシリアルＩ／Ｆモードへの切り替えには、ＶＣ端子の電圧をＶＳＳ（グランド電位）に設定し、ＶＣ端子の電圧がＶＳＳの状態でＶＤＤ端子の電圧をＶＤＤＬからＶｔｈよりも高い電圧ＶＤＤＨに変更する。シリアルインターフェース回路８０は、このＶＣ端子の電圧とＶＤＤ端子の電圧に応じて、通常動作モードからシリアルＩ／Ｆモードへの切り替えを行い、シリアルＩ／Ｆモードにおいて、ＶＣ端子から外部入力される信号をシリアルクロック信号、ＯＵＴ端子から外部入力される信号をシリアルデータ信号（アドレス情報も含む）として受け付け、不揮発性メモリー６０又はレジスター７０に対するリード／ライトを行う。なお、シリアルＩ／Ｆモードでは、出力回路２０からの発振信号の出力が停止し、ＯＵＴ端子からシリアルデータ信号が入力可能になる。本実施形態では、ＶＣ端子の電圧をＶＳＳに設定した状態でＶＤＤ端子の電圧をＶＤＤＨにすることでシリアルＩ／Ｆモードに切り替わるが、例えば、ＶＣ端子の電圧をＶＤＤＨに設定した状態でＶＤＤ端子の電圧をＶＤＤＨにすることでシリアルＩ／Ｆモードに切り替わるようにしてもよい。

シリアルＩ／Ｆモードから通常動作モードへの切り替えには、ＶＤＤ端子の電圧をＶＤＤＨからＶＤＤＬに変更する。シリアルインターフェース回路８０は、このＶＤＤ端子の電圧に応じて、シリアルＩ／Ｆモードから通常動作モードへの切り替えを行う。通常動作モードに切り替わると、出力回路２０からの発振信号の出力が再開し、ＯＵＴ端子から振幅がＶＤＤＬの発振信号が出力される。

通常動作モードからシリアルＩ／Ｆモードへの切り替えは、例えば、発振器の検査時に行われる。不揮発性メモリー６０が書き換え不可能である場合には、発振器１の検査時において、外部端子からシリアルインターフェース回路８０を介して、不揮発性メモリー６０から転送される各データが保持されるレジスター７０の各ビットに直接各データが書き込まれ、発振器１が所望の特性を満たすように調整・選択された各データが最終的に不揮発性メモリー６０に書き込まれる。また、不揮発性メモリー６０が書き換え可能である場合には、発振器１の検査時において、外部端子からシリアルインターフェース回路８０を介して、不揮発性メモリー６０に各データが書き込まれるようにしてもよい。ただし、不揮発性メモリー６０への書き込みは一般に時間がかかるため、発振器１の検査時には、検査時間を短縮するために、外部端子からシリアルインターフェース回路８０を介してレジスター７０の各ビットに直接各データが書き込まれ、調整・選択された各データが最終的に不揮発性メモリー６０に書き込まれるようにしてもよい。

図３において、選択回路５２は、レジスター７０に保持されている選択値に応じて、調整値１〜Ｎのいずれか１つを選択して出力する。

加算回路５０は、レジスター７０に保持されている設定値（不揮発性メモリー６０に記憶されている設定値）と選択回路５２が選択して出力する調整値（不揮発性メモリー６０に記憶されているいずれかの調整値）とを加算して、加算結果の信号（調整値によって設
定値の誤差が補正された温度補償データ）を温度補償回路４０に出力する。

発振回路１０は、振動子３を発振させるための回路であり、振動子３の出力信号を増幅して振動子３にフィードバックする。発振回路１０は、不揮発性メモリー６０に記憶され、電源投入時にレジスター７０に転送された制御データに基づいて発振段電流が制御され、振動子３の発振に基づく発振信号を出力する。

周波数調整回路３０は、不揮発性メモリー６０に記憶され、電源投入時にレジスター７０に転送された制御データに応じた電圧を発生させて、発振回路１０の負荷容量として機能する可変容量素子（不図示）の一端に印加する。これにより、所定の温度（例えば、２５℃）かつＶＣ端子の電圧が所定の電圧（例えば、ＶＤＤ／２）となる条件下での発振回路１０の発振周波数（基準周波数Ｆ０）が所望の周波数となるように制御（微調整）される。

ＡＦＣ回路３２は、不揮発性メモリー６０に記憶され、電源投入時にレジスター７０に転送された制御データに基づいてそのゲインが調整され、ＶＣ端子の電圧に応じた電圧を発生させて、発振回路１０の負荷容量として機能する可変容量素子（不図示）の一端に印加する。これにより、発振回路１０の発振周波数が、ＶＣ端子の電圧値に基づき制御される。

温度センサー４２は、その周辺の温度に応じた信号（例えば、温度に応じた電圧）を出力する感温素子である。温度センサー４２は、温度が高いほど出力電圧が高い正極性のものであってもよいし、温度が高いほど出力電圧が低い負極性のものであってもよい。なお、温度センサー４２としては、発振器１の動作が保証される所望の温度範囲において、温度変化に対して出力電圧ができるだけ線形に変化するものが望ましい。

温度補償回路４０は、温度センサー４２からの出力信号が入力され、温度を変数として、加算回路５０の出力信号（調整値によって設定値の誤差が補正された温度補償データ）に応じて、振動子３の周波数温度特性を補償するための電圧（温度補償電圧）を発生させて、発振回路１０の負荷容量として機能する可変容量素子（不図示）の一端に印加する。これにより、発振回路１０の発振周波数が、温度によらずほぼ一定になるように制御される。

出力回路２０は、発振回路１０が出力する発振信号が入力され、外部出力用の発振信号を生成し、ＯＵＴ端子を介して外部に出力する。

このように構成された第１実施形態の発振器１は、所望の温度範囲において、温度によらず、外部端子ＶＣ１の電圧に応じた一定の周波数の発振信号を出力する電圧制御型の温度補償型発振器（振動子３が水晶振動子であればＶＣ−ＴＣＸＯ（Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator））として機能する。

［発振器の周波数温度特性の調整方法］
図５は、第１実施形態の発振器１の周波数温度特性の調整方法の一例を示すフローチャート図である。図５の工程Ｓ１０〜Ｓ１００の一部を省略又は変更し、あるいは、他の工程を追加してもよい。また、可能な範囲で、各工程の順番を適宜変更してもよい。なお、図５のフローチャートに先立ち、不揮発性メモリー６０に、出力回路２０、周波数調整回路３０及びＡＦＣ回路３２をそれぞれ制御するためのデータが書き込まれているものとする。

図５の例では、まず、所望の温度範囲で発振器１の温度を振って、振動子３の周波数温
度特性を補償する設定値を算出する（Ｓ１０）。例えば、所望の温度範囲（例えば、−４０℃〜８５℃）のうちの５点の温度の各々について、シリアルＩ／Ｆモードでレジスター７０に複数の設定値のいずれか１つを書き込み、通常動作モードで発振器１の外部端子ＯＵＴ１から出力される発振信号の周波数を測定する処理を繰り返して、設定値と発振周波数と関係などを求めて、これらの関係に基づいて、発振器１の周波数温度特性が基準範囲内（所望の温度範囲内における所望の周波数に対する発振器１の周波数偏差が基準範囲内）になるような設定値（温度補償データ）を算出する。

次に、工程Ｓ１０で算出した設定値と予測される設定値誤差に応じた調整値１〜Ｎを不揮発性メモリー６０に書き込む（Ｓ２０）。

次に、不揮発性メモリー６０に記憶されている各データをレジスター７０に転送する（Ｓ３０）。例えば、発振器１（発振用ＩＣ２）を再起動（電源を落とした後に電源再投入）することで工程Ｓ３０を行ってもよい。この工程Ｓ３０により、工程Ｓ２０で不揮発性メモリー６０に書き込まれた設定値と調整値１〜Ｎがレジスター７０に転送されて保持される。

次に、変数ｋを１とし（Ｓ４０）、調整値ｋを選択する選択値をレジスター７０に書き込む（Ｓ５０）。この工程Ｓ５０により、選択回路５２は、レジスター７０に保持されている調整値１〜Ｎのうち、選択値に応じた調整値を選択して出力し、加算回路５０は、レジスター７０に保持されている設定値と選択された調整値とを加算して出力する。

次に、所望の温度範囲で発振器１の温度を振りながら、発振器１が出力する発振信号（外部端子ＯＵＴ１から出力される発振信号）の周波数を測定し、発振器１の周波数温度特性を取得する（Ｓ６０）。

そして、発振器１の周波数温度特性が基準範囲内であれば（Ｓ７０のＹ）、調整値ｋを選択する選択値を不揮発性メモリー６０に書き込み（Ｓ８０）、終了する。

一方、発振器１の周波数温度特性が基準範囲内でなければ（Ｓ７０のＮ）、ｋ＜Ｎの時は（Ｓ９０のＹ）、変数ｋを１だけ増加し（Ｓ１００）、工程Ｓ５０以降の処理を再び行う。また、ｋ≧Ｎの時は（Ｓ９０のＮ）、工程Ｓ８０を行わずに終了する。

なお、図５のフローチャートにおいて、工程Ｓ８０を行って終了した場合は、所望の温度範囲内で周波数偏差が仕様を満たすものとし、周波数温度特性の検査については発振器１を合格品と判定してもよい。また、工程Ｓ８０を行わずに終了した場合は、調整値１〜Ｎのいずれを選択しても所望の温度範囲内で周波数偏差が仕様を満たさないものとし、発振器１を不合格品と判定して破棄してもよい。

以上に説明したように、第１実施形態によれば、温度補償調整工程において得られた設定値（温度補償データ）と予測される設定値誤差に応じた調整値１〜Ｎを不揮発性メモリー６０に記憶させた後、調整値１〜Ｎのいずれか１つを選択し、当該設定値と選択された調整値との加算値に基づいて温度補償を行うことで、発振器１の周波数温度特性が基準範囲内になるように微調整することができる。従って、第１実施形態の発振器１によれば、従来よりも高い周波数精度を実現することができる。

また、本実施形態によれば、発振器１を起動すると、不揮発性メモリー６０に記憶されている選択値に基づいて自動的に適切な調整値が選択されるので、調整値を選択するための信号を発振器１の外部から入力する必要がなく、使い勝手のよい発振器１を実現することができる。

さらに、本実施形態によれば、温度補償調整工程において得られた設定値（温度補償データ）を用いて温度補償した状態で発振器１の周波数を測定し、基準範囲を外れていた場合でも、長い時間を要する温度補償工程を改めて行う必要がないので、従来の周波数温度特性の調整方法と比較して、調整時間を大幅に削減することができる。

１−２．第２実施形態
第２実施形態の発振器も、第１実施形態の発振器と同様、電圧制御型の温度補償型発振器であり、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、以下では、重複する説明については省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図６は、第２実施形態の発振器１の機能ブロック図である。図６に示すように、第２実施形態の発振器１は、発振用ＩＣ２に含まれる不揮発性メモリー６０の構成を除き、第１実施形態の発振器１と同様である。

第２実施形態において、不揮発性メモリー６０は、Ｍ個のバンク１〜Ｍを有している。バンク１〜Ｍの各々は、温度補償回路４０の特性を制御するためのデータである、設定値、Ｎ個の調整値１〜Ｎ及び選択値が記憶可能であり、また、出力回路２０、周波数調整回路３０及びＡＦＣ回路３２をそれぞれ制御するためのデータ（不図示）も記憶可能な容量を有している。発振器１の外部端子からシリアルインターフェース回路８０を介して、不揮発性メモリー６０のバンク１〜Ｍのいずれか１つに各データが書き込まれる。そして、選択回路６２は、最後に書き込まれたバンクに記憶されている設定値を選択して出力し、選択回路６４−１〜Ｎは、最後に書き込まれたバンクに記憶されている調整値１〜Ｎをそれぞれ選択して出力し、選択回路６６は、最後に書き込まれたバンクに記憶されている選択値を選択して出力する。

選択回路６２、選択回路６４−１〜Ｎ及び選択回路６６がそれぞれ選択して出力する各データは、発振用ＩＣ２の電源投入時（ＶＤＤ端子の電圧が０Ｖから所望の電圧まで立ち上がる時）にレジスター７０に転送され、レジスター７０に保持される。

第２実施形態の発振器１のその他の構成は、第１実施形態と同様である。このように構成された第２実施形態の発振器１では、例えば、不揮発性メモリー６０がワンタイムＰＲＯＭなどの書き換えが不可能な不揮発性メモリーであっても、バンクを切り替えながら各データを書き込むことができるので、各データについて実質的にＭ回の書き込み（Ｍ−１回の書き換え）が可能である。

［発振器の周波数温度特性の調整方法］
図７は、第２実施形態の発振器１の周波数温度特性の調整方法の一例を示すフローチャート図である。図７の工程Ｓ２００〜Ｓ３２０の一部を省略又は変更し、あるいは、他の工程を追加してもよい。また、可能な範囲で、各工程の順番を適宜変更してもよい。また、以下では、図５のフローチャートと同様の工程については、その詳細についての説明を省略する。なお、図７のフローチャートに先立ち、不揮発性メモリー６０のバンク１〜Ｍのすべてに、出力回路２０、周波数調整回路３０及びＡＦＣ回路３２をそれぞれ制御するためのデータが書き込まれているものとする。

図７の例では、まず、変数ｊを１とし（Ｓ２００）、図５の工程Ｓ１０と同様に、所望の温度範囲で発振器１の温度を振って、振動子３の周波数温度特性を補償する設定値を算出する（Ｓ２１０）。

次に、工程Ｓ２１０で算出した設定値と予測される設定値誤差に応じた調整値１〜Ｎを
不揮発性メモリー６０のバンクｊに書き込む（Ｓ２２０）。この工程Ｓ２２０により、選択回路６２は、バンクｊに書き込まれた設定値を選択して出力し、選択回路６４−１〜Ｎは、バンクｊに書き込まれた調整値１〜Ｎをそれぞれ選択して出力する。

次に、不揮発性メモリー６０のバンクｊに記憶されている各データをレジスター７０に転送する（Ｓ２３０）。例えば、発振器１（発振用ＩＣ２）を再起動（電源を落とした後に電源再投入）することで工程Ｓ２３０を行ってもよい。この工程Ｓ２３０により、工程Ｓ２２０で不揮発性メモリー６０のバンクｊに書き込まれた設定値と調整値１〜Ｎ（選択回路６２及び選択回路６４−１〜Ｎがそれぞれ選択して出力する設定値及び調整値１〜Ｎ）がレジスター７０に転送されて保持される。

次に、変数ｋを１とし（Ｓ２４０）、図５の工程Ｓ５０と同様に、調整値ｋを選択する選択値をレジスター７０に書き込む（Ｓ２５０）。

次に、図５の工程Ｓ６０と同様に、所望の温度範囲で発振器１の温度を振りながら、発振器１が出力する発振信号（外部端子ＯＵＴ１から出力される発振信号）の周波数を測定し、発振器１の周波数温度特性を取得する（Ｓ２６０）。

そして、発振器１の周波数温度特性が基準範囲内であれば（Ｓ２７０のＹ）、調整値ｋを選択する選択値を不揮発性メモリー６０のバンクｊに書き込み（Ｓ２８０）、終了する。

一方、発振器１の周波数温度特性が基準範囲内でなければ（Ｓ２７０のＮ）、ｋ＜Ｎの時は（Ｓ２９０のＹ）、変数ｋを１だけ増加し（Ｓ３００）、工程Ｓ２５０以降の処理を再び行う。また、ｋ≧Ｎの時は（Ｓ２９０のＮ）、ｊ＜Ｍの時は（Ｓ３１０のＹ）、変数ｊを１だけ増加し（Ｓ３２０）、工程Ｓ２１０以降の処理を再び行い、ｊ≧Ｍの時は（Ｓ３１０のＮ）、工程Ｓ２８０を行わずに終了する。

なお、図７のフローチャートにおいて、工程Ｓ２８０を行って終了した場合は、所望の温度範囲内で周波数偏差が仕様を満たすものとし、周波数温度特性の検査については発振器１を合格品と判定してもよい。また、工程Ｓ２８０を行わずに終了した場合は、調整値１〜Ｎのいずれを選択しても所望の温度範囲内で周波数偏差が仕様を満たさないものとし、発振器１を不合格品と判定して破棄してもよい。

以上に説明した第２実施形態の発振器１も、第１実施形態の発振器１と同様の効果を奏することができる。

１−３．変形例
上述した各実施形態の発振器１（発振用ＩＣ２）は、種々に変形可能である。

例えば、上述した各実施形態では、図５のフローチャートの工程Ｓ８０又は図７のフローチャートの工程Ｓ２８０において、選択値が不揮発性メモリー６０に書き込まれるが、不揮発性メモリー６０がワンタイムＰＲＯＭなどの書き換え不可能な不揮発性メモリーである場合には、これに先立ち、工程Ｓ２０又は工程２２０で設定値及び調整値１〜Ｎが不揮発性メモリー６０に書き込まれるため、設定値あるいは調整値１〜Ｎのいずれかと同じアドレスに選択値のビットを割り当てることができない。また、図５のフローチャート又は図７のフローチャートに先立ち、不揮発性メモリー６０に、出力回路２０、周波数調整回路３０及びＡＦＣ回路３２をそれぞれ制御するためのデータが書き込まれているものとすると、これらの各データと同じアドレスに選択値のビットを割り当てることもできない。そうすると、選択値のために専用のアドレスを設ける必要が生じるため当該アドレスの
ビットに空きが生じ、不揮発性メモリー６０が不要に増大する可能性がある。

不揮発性メモリー６０がＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な不揮発性メモリーである場合には、例えば、設定値と同じアドレスに選択値のビットを割り当てることができるが、設定値は発振器１毎に異なり、固定値ではないため、一旦、不揮発性メモリー６０から設定値を読み出し、同じ設定値を選択値とともに不揮発性メモリー６０に上書きすることが必要になり、少々面倒である。また、調整値１〜Ｎを固定値としてこれらのいずれかと同じアドレスに、あるいは、出力回路２０、周波数調整回路３０及びＡＦＣ回路３２をそれぞれ制御するためのデータのうち固定値のデータと同じアドレスに、選択値のビットを割り当てることもできるが、当該アドレスのビットに空きが生じる場合には、不揮発性メモリー６０が不要に増大する可能性がある。

そこで、例えば、上述した各実施形態を、不揮発性メモリー６０に選択値が記憶されず、ヒューズ回路によって選択値が設定されるように変形してもよい。図８は、第１実施形態の発振器１をヒューズ回路によって選択値が設定されるように変形した変形例の発振器１の機能ブロック図である。図８に示すように、この変形例の発振器１は、図３の発振器１に対して、不揮発性メモリー６０に選択値が記憶されず、発振用ＩＣ２に、選択回路５４とヒューズ回路９０が追加されている点が異なる。

ヒューズ回路９０は、調整値１〜Ｎのいずれか１つを選択するための選択値を出力する。ヒューズ回路９０の内部配線（不図示）の一部を切断することで、調整値１〜Ｎのいずれか１つを選択するための選択値を任意に設定することができる。

選択回路５４は、レジスター７０に保持されている選択値とヒューズ回路９０が出力する選択値のいずれか一方を選択して出力する。本変形例では、選択回路５４は、ヒューズ回路９０に所望の選択値が設定される前（図５のフローチャートを実行する際）はレジスター７０に保持されている選択値を選択して出力し、ヒューズ回路９０に所望の選択値が設定された後はヒューズ回路９０の出力値を選択して出力する。このような選択回路５４の制御は、例えば、シリアルインターフェース回路８０を介して外部からモードを切り替えることによって実現することもできるし、ヒューズ回路９０が、設定された選択値に応じた選択回路５４の制御信号を出力するように構成することで実現することもできる。

選択回路５２は、選択回路５４が出力する選択値に基づいて、調整値１〜Ｎのいずれかを選択する。従って、ヒューズ回路９０に所望の選択値が設定された後は、選択回路５２は、ヒューズ回路９０が出力する選択値に基づいて、調整値１〜Ｎのいずれかを選択する。

なお、図示を省略するが、この変形例の発振器１の周波数温度特性の調整方法の一例を示すフローチャートは、工程Ｓ８０を除き図５のフローチャートと同じであり、工程Ｓ８０において、選択値を不揮発性メモリー６０に書き込む代わりにヒューズ回路９０の一部の配線を切断して選択値を設定すればよい。

本変形例によれば、例えば、発振器１を起動すると、ヒューズ回路９０が出力する選択値に基づいて自動的に適切な調整値が選択されるので、調整値を選択するための信号を発振器１の外部から入力する必要がなく、使い勝手のよい発振器１を実現することができる。また、本変形例によれば、第１実施形態又は第２実施形態とは異なり、設定値を読み出して設定値と選択値を同時に書き込む手間が不要であり、未使用ビットにより不揮発性メモリー６０の面積が不要に増加するという問題も生じない。

２．電子機器
図９は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。また、図１０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。

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９の構成要素（各部）の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

発振器３１０は、発振回路３１２と振動子３１３とを備えている。発振回路３１２は、振動子３１３を発振させて発振信号を発生させる。この発振信号は発振器３１０のＯＵＴ端子からＣＰＵ３２０に出力される。

ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、発振器３１０から入力される発振信号をクロック信号とし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、外部装置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等を行う。

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。

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。

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。

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。

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。表示部３７０には操作部３３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。

発振回路３１２として例えば上述した実施形態の発振用ＩＣ２を適用し、又は、発振器３１０として例えば上述した実施形態の発振器１を適用することにより、信頼性の高い電子機器を実現することができる。

このような電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、例えば、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）、スマートフォンや携帯電話機などの移動体端末、ディジタルカメラ、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、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、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、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、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。

本実施形態の電子機器３００の一例として、通信部３６０が外部クロック信号を受信し、ＣＰＵ３２０（処理部）が、当該外部クロック信号と発振器３１０の出力信号（内部クロック信号）とに基づいて、発振器３１０の周波数を制御する周波数制御部と、を含む、通信装置であってもよい。この通信装置は、例えば、ストレータム３などの基幹系ネットワーク機器やフェムトセルに使用される通信機器であってもよい。

ネットワーク機器は、時刻同期網を張り巡らせているので正確な時刻を得ている。時刻同期網の末端に位置するネットワーク機器ほど同期切れや時刻ゆらぎ（時刻ずれ）が生じやすい。本実施形態の発振器３１０は、０．１ｐｐｍ以下の極めて高精度な周波数温度特性を実現可能であるため、この時刻ゆらぎを補正し、同期切れの時に代わりのクロック源として好適である。例えば、ストレータム３規格に対応した発振器３１０を備えることにより、同期イーサーネットの通信方法などを規定するＳｙｎｃＥ（Synchronous Ethernet（登録商標））規格に定められているジッター、ワンダー及びホールドオーバー等の条件を満たすことが可能なネットワーク機器を実現することができる。

また、フェムトセルとは、携帯電話基地局（セル）のうち、オフィスや家庭内に設置することが想定された極めて小規模な基地局のことであり、フェムトセルがカバーする電波出力範囲は半径数十メートル程度である。フェムトセルは、ブロードバンド回線を通じて携帯電話網に接続する。ビルに囲まれたオフィス空間のような、従来の仕組みでは十分な電波状況が確保できなかった場所でも、フェムトセルを設置することによって通話を確保することができる。また、固定通信回線を利用して解体電話を固定電話と融合するサービスであるＦＭＣ（Fixed Mobile Convergence）の導入が可能になるという観点からもフェムトセルは注目を集めている。

３．移動体
図１１は、本実施形態の移動体の一例を示す図（上面図）である。図１１に示す移動体４００は、発振器４１０、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行うコントローラー４２０，４３０，４４０、バッテリー４５０、バックアップ用バッテリー４６０を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図１１の構成要素（各部）の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

発振器４１０は、不図示の発振回路と振動子とを備えており、発振回路は振動子を発振させて発振信号を発生させる。この発振信号は発振器４１０の外部端子からコントローラー４２０，４３０，４４０に出力され、例えばクロック信号として用いられる。

バッテリー４５０は、発振器４１０及びコントローラー４２０，４３０，４４０に電力を供給する。バックアップ用バッテリー４６０は、バッテリー４５０の出力電圧が閾値よりも低下した時、発振器４１０及びコントローラー４２０，４３０，４４０に電力を供給する。

発振器４１０が備える発振回路として例えば上述した実施形態の発振用ＩＣ２を適用し、又は、発振器４１０として例えば上述した実施形態の発振器１を適用することにより、信頼性の高い移動体を実現することができる。

このような移動体４００としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。

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。

例えば、上述した実施形態及び変形例の発振器は、温度補償機能と電圧制御機能（周波数制御機能）を有する発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ（Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator）等）であるが、本発明は、温度補償機能を有さない電圧制御型発振器（ＶＣＸＯ（Voltage Controlled Crystal Oscillator）等）、電圧制御機能（周波数制御機能）を有さない温度補償型発振器（ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）等）、温度補償機能と電圧制御機能（周波数制御機能）をともに有さない発振器（ＳＰＸＯ（Simple Packaged Crystal Oscillator）等）、恒温槽型の発振器（ＯＣＸＯ（Oven Controlled Crystal Oscillator）等）などの発振器にも適用することができる。

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。

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。

１ 発振器、２ 発振用ＩＣ、３ 振動子、４ パッケージ、５ 蓋、６ 外部端子（外部電極）、７ａ，７ｂ 収容室、８ 封止部材、１０ 発振回路、２０ 出力回路、３０
周波数調整回路、３２ ＡＦＣ回路、４０ 温度補償回路、４２ 温度センサー、５０
加算回路、５２ 選択回路、５４ 選択回路、６０ 不揮発性メモリー、６２ 選択回路、６４−１〜６４−Ｎ 選択回路、６６ 選択回路、７０ レジスター、８０ シリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路、９０ ヒューズ回路、３００ 電子機器、３１０ 発振器、３１２ 発振回路、３１３ 振動子、３２０ ＣＰＵ、３３０ 操作部、３４０
ＲＯＭ、３５０ ＲＡＭ、３６０ 通信部、３７０ 表示部、４００ 移動体、４１０
発振器、４２０，４３０，４４０ コントローラー、４５０ バッテリー、４６０ バックアップ用バッテリー

Claims (6)

1. 温度補償回路と、
   前記温度補償回路の出力信号が入力される発振回路と、
   不揮発性メモリーと、
   加算回路と、を含み、
   前記不揮発性メモリーは、前記温度補償回路の設定値と、少なくとも１つの調整値と、を記憶し、
   前記加算回路は、
   前記設定値といずれかの前記調整値とを加算して、前記温度補償回路に出力する、発振器。
2. 選択回路を含み、
   前記不揮発性メモリーは、複数の前記調整値を記憶し、
   前記選択回路は、前記複数の前記調整値から１つを選択し、
   前記加算回路は、
   前記設定値と、前記選択回路が選択した前記調整値とを加算して、前記温度補償回路に出力する、請求項１に記載の発振器。
3. 前記不揮発性メモリーは、選択値を記憶し、
   前記選択回路は、
   前記選択値に基づいて、前記調整値を選択する、請求項２に記載の発振器。
4. 選択値を出力するヒューズ回路を含み、
   前記選択回路は、
   前記選択値に基づいて、前記調整値を選択する、請求項２に記載の発振器。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発振器を備えた、電子機器。
6. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発振器を備えた、移動体。

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