JPH02214310A - デジタル温度補償型発振器のｄ／ａ変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はデジタル・コード化した温度情報を基にして温
度変化による発振周波数の変動を補償するようにした温
度補償型発振器に関し、特に電源投入時等の起動時に早
期に安定性させるようにしたデジタル温度補償型発振器
に関する。

（従来の技術） 温度変化に対する発振周波数の変動を抑え、常に安定し
た出力を得る手段として１温度に度情報をデジタル信号
化するとともに各単位温度に対応した補償制御電圧コー
ドを記憶したメモリ装置を備え、前記デジタル信号に基
づいて読出した該コードから電圧制御発振器に供給する
制御電圧を作出するように構成したデジタル温度補償発
振器が用いられるようになり、その正確さ及び量産適応
性の点などから注目されている。

第２図は従来のデジタル温度補償発振器の一構成とその
制御例を説明するブロック図である。

なお、電圧制御型発振器としては、−・般に水晶発振器
を用いたもの（Ｖ　ＣＸ　Ｏ）が使用されているので、
以ドこれについて説明する。

この図で符号ｌは温度に対応して敏感に発振周波数が変
化する温度センサとしての発振器であり、例えば常／ｇ
（２５℃）にて４０ＫＨｚ、１℃当り２０ｐｐｍ　（Ｉ
　ｐｐｍは百万分の・）の割合で発振周波数が変化する
ものである。

このセンサ発振器ｌの出力は分周器２により低周期のパ
ルス信号化されて周波数カウンタ３のゲート回路を制御
する。

また、この周波数カウンタ３のもう一方の入力端子には
補償しようとする電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）４の
出力を第２の分周器５によって分周した信号が入力され
ており、前記ゲート回路を通過するこのＶＣＸＯ４の分
周信号のパルス数を計数する。

温度センサ発振器１の出力周波数は温度により変化する
から、周波数カウンタ３において計測されるＶＣＸＯ４
からの信号パルス数が温度により変化してその時の温度
を表す信号となる。

そこで、この周波数カウンタ３にて計数した結果を次の
アドレスレジスタ６において所定のビットのデジタル信
号に変換し、これをアドレスとして夫々の値に対応して
出力すべきデジタル値を記憶したｎ０Ｍ７に入力する。

ＲＯＭ７にアドレス信号が人力されると、各々のアドレ
スに記憶されたデジタル信号が出力されＤ／Ａコンバー
タ８によって直流電圧となり、前記ＶＣＸＯ４の制御電
圧となる。

この例ではＶＣＸＯ４の出力周波数を温度センサｌの出
力パルスによって計数して温度情報を得る場合を示した
が、両者の発振周波数或は夫々の分周比を変更すること
によって周波数カウンタ３にて計数する場合のゲート制
御信号と基準パルスとの関係を、上記例と逆にしたもの
も実用化されている。

第３図は第２図におけるＤ／Ａコンバータ回路８の一例
を示す構成説明図であり、これはリセットのためのクリ
ア端子ＣＬを有したフリップフロップ例えばＤ型フリッ
プフロップＩＩ〜１８と、各り型フリップフロップ１１
−１８の各出力端子Ｑに夫々直列に接続した少なくとも
同数の抵抗器３１〜３８から成るラダー型抵抗器２０と
を含んで構成されている。ラダー型抵抗器２０の各直列
抵抗の接続点には、各り型フリップフロップ１１〜１８
の出力を所要値の分圧抵抗器２１〜２８を介して接続す
るよう構成されている。

以上の構成において、ＲＯＭ７からの８ピツトの温度補
償コードをＤ型フリップフロップ１１〜１８の各入力端
り、〜Ｄ＋ａに夫々対応させて入力するとともに、クロ
ック信号入力端ＣＫにクロック信号を入力する。温度情
報に対応したデジタルコードが各入力端Ｄ　＋ｒ〜Ｄ１
．に入力されると、各ビットのうちｒｌＪとなるビット
に対応した各り型フリップフロップの出力端ＱはＨｉｇ
ｈレベル例えば５■となり、ビットｒＯＪに対してはり
。

Ｗレベル例えば０■となる。各出力端Ｑからの出力電圧
はラダー型抵抗２０にて分圧され、温度補償コードビッ
トのｒＯＪ　ｒｌＪの配列に対応した電圧がＤ／Ａコン
バータ回路８の出力Ｖ。ｕＴ　＋即ちＶＣＸＯ４の温度
補償電圧として生成される。

各り型フリップフロップ１１〜１８の入力ビットがＨｉ
ｇｈのものについての各出力端Ｑの電圧はいずれもＨｉ
ｇｈレベルであるが、出力Ｖ。ｕＴにおいてはラダー抵
抗器２０の分圧作用によってＤ型フリップフロップＩ＋
に対する出力電圧が最も高＜、Ｄ型フリップフロップ１
８に対するものが最も低いものとなる。

更に、これら各フリップフロップのＨｉｇｈ出力となる
組合せによって夫々異なった直流電圧が得られる。８ビ
ツトにて表現し得る補償コードは、　ｏｏｏｏｏｏｏｏ
〜１１１１１１１１の２５６通りある。

しかしながら上記従来のデジタル温度補償型発振１に用
いられるＤ／Ａフンバータにあっては。

リセット信号が各り型フリップフロップのクリア端子Ｃ
Ｌに入力されているため、電源投入時等に回路全体をリ
セットした場合に、各り型フリップフロップの出力Ｑが
全てＬｏｗレベルとなり、全てのビット値がｒＯＪであ
る補償コードがＤ／Ａコンバータに加わる。これはコー
ド符号と温度表現の方法によっても異なるが、一般に最
低温度或は最高温度において”００・・・・・ＯＯ−と
設定するから、このコードはそのいずれか一方の極端な
温度に対する補償コードとなり、これに従った発振出力
がｖｃｘｏから出力されることになる。−・般にはリセ
ット状態において周囲温度がこのような極端なものであ
ることは極めてまれであって１例えば周囲温度が＋２５
℃である場合に一３０℃を表わす“００・・・・・ＯＯ
”なる補償コードが印加されれば、その誤差の分ずれた
発振周波数に制御されるという問題が生じる。即ち、電
源投入から正規の周波数になるまでに多くの時間を要す
ると同時に、その間に発振周波数が定格周波数から大き
く逸脱するという起動時の周波数安定上の欠点を有して
いる。

このようなところから同一・出願人は特頓昭６２−２３
０２９９号において、外部温度とは無関係に電源投入時
等のリセット時に例えば予め定めた所定の温度補償電圧
（−３０℃〜＋８０℃の中間温度、即ち＋２５℃におけ
る補償電圧）となる補償電圧を強制的に出力するように
した回路を提案した。

即ち、上記出願に係る発明は第３図に示す第１の□ｇフ
リップフロップ１１のクリア端子ＣＬの代りにプリセッ
ト端子ＰＲ（カッコにて示す）を設け、このプリセット
端子ＰＲを第２のＤ型フリップフロップ１２乃至第８の
Ｄ型フリップフロップ１８の各クリア端子ＣＬと点線で
示すように接続している。

以上の構成においてリセット入力をＨｉｇｈにすると、
第１のＤ型フリップフロップｌ！はプリセットされる−
一方、他のＤ型フリップフロップ１２〜１８はクリアさ
れる。この場合にＶ。ｕ７から出力される補償電圧は上
記例においては常温２５℃の補償コード−１０００００
００°となる。

しかしながら、初期状態として設定すべき温度は使用さ
れる場所によって一様でない、従って例えば寒冷地では
平均気温が低いため初期状態の温度は＋２５℃ではな（
＋５℃が好ましい温度となるであろうし、逆に熱帯地域
では＋３０℃が初期設定温度として好ましい。

上記出願に係る回路を寒冷地或は熱帯地域において使用
する場合には、初期設定温度を変更するためにＤ型フリ
ップフロップ１１乃至１８のＰＲ端子の配線を変換しな
ければならない。

しかしながら、この種の製品は予め大量生産しておき１
客先の要求に応じて使用を決定する場合が多いため、使
用環境に応じてその都度配線変更作業を必要とする上記
回路では出荷までの工数が増大し極めて煩雑である。し
かも場合によっては接続ミス等が発生する虞れがある。

更にこの回路をＩｃ化した場合には配線の変更は不可能
となる。

（発明の目的） 本発明は上記のように従来のデジタル温度補償型発振器
におけるＤ／Ａコンバータ回路の欠点を解消するために
なされたものであり、電源投入時等において回路全体を
リセットした場合にｖｃｘｏの発振周波数のずれをでき
るだけ小さくして起動安定度を向上させることができる
ばかりでなく、種々様々な初期条件設定を、配線接続変
更を行うことなく簡単な手段によって実現するようにし
たデジタル温度補償型発振器のＤ／Ａ変換器を提供する
ことを目的としている。

（発明の概要） 上記目的を達成するため、本発明のデジタル温度補償型
発振器のＤ／Ａ変換器は、初期条件例えば電源ＯＮ時に
電圧制御発振器の制御電圧として出力すべき値を示す補
償コードを、ＲＯＭに書き込むようにし、この補償コー
ドと実際の温度情報に基づく補償コードを切り替える手
段を用いて。

電源投入直後は前記ＲＯＭから、所定時間経過後は他方
からの補償コードにより動作するよう構成したことを特
徴としている。

（実施例） 以下１本発明のデジタル温度補償型発振器のＤ／Ａ変換
器について詳細に説明する。

第１図は本発明のデジタル温度補償型発振器に用いられ
るＤ／Ａコンバータ回路の構成説明図であり、第３図に
示したデジタル温度補償型発振器のり、／Ａコンバータ
回路を改良した特願昭６２−２３０２９９号の発明を更
に発展させたものである。従って、温度補償型水晶発振
回路全体の構成及び作用の説明は第２図の説明と重複す
るため省略する。

このＤ／Ａコンバータ回路４０は、Ｄ型フリップフロッ
プＤＦＦ　Ｉ〜ＤＦＦ８と、各り型フリップフロップＤ
ＦＦ　ｌ〜ＤＦＦ８の出力端子Ｑに接続されたラダー型
抵抗器４２とから成る従来の回路に、２人力ｌ出力のマ
ルチプレクサＭＵＸＩ乃至ＭＵＸ９、ＲＯＭ　（初期設
定用記憶回路）４３及びパワーオンクリアシーケンサ４
５を付加した構成を有する。

各り型フリップフロップＤＦＦ　ｌ〜ＤＦＦ８各々は温
度補償コード各々を入力する入力端子りと、クロック信
号を入力するクロック入力端子Ｃにと、出力端子Ｑとを
有している。そして、入力端子ＣＫに入力されるクロッ
ク信号に従って、Ｄ端子に入力した信号をＱ端子から出
力する。

ラダー型抵抗器４２は、各り型フリップフロップＤＦＦ
　Ｉ−ＤＦＦ８の出力電圧を異なる値に分圧する抵抗群
２Ｒ１−Ｒ１，２Ｒ２−Ｒ２・・・・２Ｒ８−Ｒ８から
構成されている。

パワーオンクリアシーケンサ３５は電源が投入される度
にマルチプレクサをクリアすると同時に、ＲＯＭ４３の
各出力端子から予め決定された信号を出力させるように
動作する。

第２図のＲＯＭ７から各り型フリップフロップＤＦＦ　
１〜ＤＦＦ８へ入力される８ビツトの温度補償コードＤ
　Ｉ−Ｄ　ｓのうち、温度補償コードＤ、は最上位ビッ
ト、Ｄ、は最下位ビットである。

８ピツトにて表わし得る温度補償コードはｏｏｏｏｏ。

ＯＯ〜（１）１１１１１までの２５６通りであり、常温
２５℃における補償コードを１２８番目の１０００００
００とし、第！のＤ型フリップフロップＤＦＦ　Ｉにプ
リセット端子ＰＲを設けたことによって初期条件として
最上位ビットをｒｌＪにするとともに、他のＤ型フリッ
プフロップをｒｏｌにしたものである。従って、リセッ
ト時における補償コードはｒ１０００００００Ｊ即ち２
５℃の温度に設定される。

ＲＯＭ３３の各出力端子Ｄ１〜Ｄ、はマルチプレクサＭ
ＵＸＩ−ＭＵＸ８の各入力端子Ａに接続されている。ク
ロック出力端子ＣＫは第９のマルチプレクサＭＵＸ９の
入力端子Ａに接続されており、その出力端子ＸはＤ型・
フリップフロップＤＦＦ１〜ＤＦＦ８の各入力端子ＣＫ
に接続されている。第１〜第８のマルチプレクサＭＵＸ
Ｉ〜ＭＵｘ８の出力端子ＸはＤ型フリップフロップＤＦ
Ｆ１〜ＤＦＦ８の各入力端子りに接続されている。

Ｄ型フリップフロップＤＦＦＩ−ＤＦＦ８の各出力端子
Ｑはラダー型抵抗器４２を構成する各抵抗群２Ｒ１−Ｒ
１、２Ｒ２−Ｒ２・・・・２Ｒ８−Ｒ８に対して夫々接
続され、ラダー型抵抗器４２の出力■。Ｌｌ？は補償電
圧としてＶＣＸＯ４の制御入力端に接続されている。

ＲＯＭ３３の出力端子ＤＡ１〜Ｄ八８はマルチプレクサ
ＭＵＸＩ〜ＭＵＸ８の入力端子Ｂに夫々接続されており
、電源投入時にパワーオンクリアシーケンサの端子ＣＥ
から出力される信号に基づいて予め設定された信号（初
期設定補償コード）を出力する。

パワーオンクリアシーケンサ４５の出力端子ＣＥ　１．
ｔ　ＲＯＭ　４３の入力端子ＣＥに、また出力端子ＳＥ
ＬはマルチプレクサＭＵＸＩ−ＭＵＸ９（７）入力端子
ＳＥＬに、出力端子ＣＫはマルチプレクサＭＵＸ９の入
力端子已に夫々接続されている。

以上の構成を有した本発明の要旨は電源投入時の立上り
に際して印加すべき電圧に対応する補償コードを予めＲ
ＯＭ４３に書込んでおき、フリップフロップ回路の各々
に供給する温度補償コードとしてＲＯＭ４３からの出力
或は周波数カウンタ３を介して作出された出力のいずれ
かを選択するマルチプレクサを設けることによって、周
囲温度の値に関係なく立上り時の発振周波数と定格周波
数との間の誤差を小さくした点にある。また、デジタル
温度補償型発振器の使用環境に応じて異なった補償コー
ドをＲＯＭ４３に書込んでおくだけでデジタル温度補償
型発振器の使用環境に応じた設定を容易に行なうことが
できる。

次に、本発明の詳細な説明する。

まず、定常時の発振動作においては第１〜第９のマルチ
プレクサＭＵＸＩ〜ＭＵＸ９の各出力端子Ｘは入力端子
Ａに入力した信号をそのまま各り型フリップフロップＤ
ＦＦＩ〜ＤＦＦ８の各入力端子りに出力する。即ち、Ｒ
ＯＭ７かうの８ピツトの補償コードが各出力端子り、〜
Ｄ、から第１〜第８のマルチプレクサＭＵＸＩ〜ＭＵＸ
８の各入力端子Ａに入力されると、各出力端子Ｘは入力
信号をそのまま各り型フリップフロップＤＦＦ　１〜Ｄ
ＦＦ８の各入力端子りに出力する。続いて。

出力端子ＣＫから第９のマルチプレクサＭＵＸ９に出力
されたクロック信号をＬｏｗレベルからＨｊｇｈレベル
に変化させると、出力端子Ｘから各り型フリップフロッ
プＤＦＦ　ｌ〜ＤＦＦ８の入力端子ＣＫに対する信号も
Ｈｉｇｈとなるため、各り型フリップフロップＤＦＦ　
Ｉ〜ＤＦＦ８の各入力端子りに印加されていた信号がそ
のまま各出力端子Ｑからの出力（補償コード）となる。

このときラダー型抵抗器４２の各入力端子Ｒ９，１−Ｒ
、Ｎ８に印加される電圧は、夫々抵抗２Ｒ１〜２Ｒ８，
Ｒ１−Ｒ８により分圧され、出力端子Ｖ　ｏｕ７からＶ
　ＣＸ　Ｏ４１ｍ印加サレル。

次に、電源の立上り時の動作を説明する。

なお、ここにおいてはＲＯＭ４３に初期設定条件が２５
℃の場合における補償コードが格納されている場合を・
例として説明する。

電源が立上るとパワーオンクリアシーケンサ４５のＣＥ
端子からＲＯＭ３３のＣＥ端子に読出し信号が出力され
るため、ＲＯＭ４３の各出力端子ＤＡＩ−ＤＡ８からマ
ルチブレクｆＭＵＸｌ−ＭＬＩＸ８の各入力端子Ｂに対
しては＋２５℃における補償コードが出力される。続い
て、パワーオンクリアシーケンサ４５が出力端子ＳＥＬ
をＨｉｇｈレベルにするため、マルチプレクサＭＵＸＩ
〜ＭｔＪＸ８（７）各入力端子ＳＥＬもＨｉｇｈとな’
）、その結果マルチプレクサＭＵＸＩ−ＭＵＸ８の各出
力端子Ｘが入力端子Ｂを選択する。このため。

各出力端子ＸからＤ型フリップフロップＤＦＦ　１〜Ｄ
ＦＦ８の入力端子りに対して２５℃の補償コードが出力
されることとなる。

次にパワーオンクリアシーケンサ４５のＣＫ端子出力が
ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化すると、Ｈｉｇ
ｈレベル信号は第９のマルチプレクサ９を介してＤ型フ
リップフロップＤＦＦＩ〜ＤＦＦ８の各入力端子ＣＫに
出力されるとともに、各出力端子Ｑからは２５℃におけ
る補償コードがラダー型抵抗器４２の入力端子Ｒ，，１
−Ｒ，，８に印加され、最終的に出力端子■。ｕ７から
ｖｃｘｏ４の制御電圧端子に対して２５℃における補償
電圧が出力される。この例においてリセット時に常温２
５℃における補償電圧をｖｃｘｏ４に印加する理由は、
２５℃という温度がデジタル温度補償型発振器の補償温
度範囲一３０℃〜＋８０℃の中心であるために、電源立
上げ時における外部温度が補償温度範囲中のいかなる温
度であったとしても、２５℃からであればｖｃｘｏの発
振周波数と定格周波数との間の誤差を小さくすることが
可能だからである。

また、電源立上り時における補償コードを２５℃以外の
温度のコードに設定したい場合には、当該コードに対応
するビット値に応じてＲＯＭ３３に書き込む温度を変え
れば良い０例えば、平均気温の低い地域、或は高い地域
において使用する場合に夫々の平均気温に設定しておけ
ば、より迅速に周囲温度に対応することができるし、ま
た補償温度範囲が上記実施例と異なる場合、例えば−４
０℃〜＋６０℃のときは中間温度子ｌｏ℃に対応したコ
ードを発生するよう設定すれば良い。

また、本発明の実施に当っては、上述した８ビツトの場
合に限らず、任意のピットに対して適用可能であること
及びＤ型フリップフロップに限らず同様の機能を有する
回路素子であればどのようなものを用いてもよいことは
自明であろう。

（発明の効果） 以上のように本発明のデジタル温度補償型発振器によれ
ば、電源立上り時における温度補償コードが所定値にな
るようにＲＯＭ　（初期設定用記憶回路）の初期条件を
設定するよう構成したものであるから、電源投入時等の
初期状態においてｖｃｘｏの温度補償電圧が設定温度範
囲の極端なものに対応した電圧となることが防止され、
更に短い時間でｖｃｘｏを定格周波数の定常状態にする
ことができ、起動時における周波数を素早く安定性向上
したものとする上で効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のデジタル温度補償型発振器に用いられ
るＤ／Ａコンバータ回路の一例のブロック図、第２図は
従来のデジタル温度補償型発振器のブロック構成説明図
、第３図は従来のデジタル温度補償型発振器に用いられ
るＤ／Ａコンバータのブロック構成説明図である。 ＸＯ）　　５・・・分周器　６・・・アドレスレジスタ
　７・・・ＲＯＭ　　８・・・Ｄ／Ａコンバータ　　Ｍ
ＵＸ　Ｉ−ＭＵＸ９・・・マルチプレクサＤＦＦＩ−Ｄ
ＦＦ８・・・Ｄ型フリップフロップ２Ｒ１〜２Ｒ８・・
・抵抗　Ｒ１−Ｒ８・・・抵抗　４０・・・Ｄ／Ａ変換
回路　４２・・・ラダー型抵抗器　４３・・・ＲＯＭ　
（初期設定用記憶回路）　４５・・・パワーオンクリア
シーケンサ特許出願人　　東洋通信機株式会社 代理人　弁　理　士　鈴　木　　均

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）周囲温度に応じて発振周波数が変化する温度セン
   サ発振器と、電圧制御発振器と、該両発振器のいずれか
   一方の出力をゲート信号として他方の発振周波数を計測
   する周波数カウンタとによって温度情報をデジタル信号
   化し、このデジタル信号に対応して作出した温度補償コ
   ードをＤ／Ａ変換器によりアナログ電圧に変換した後前
   記電圧制御発振器の制御電圧とすることによって、温度
   補償を行なうデジタル温度補償型発振器において、前記
   Ｄ／Ａ変換器は電源投入時の初期状態を設定するための
   記憶回路を備えたことを特徴とするデジタル温度補償型
   発振器のＤ／Ａ変換器。
2. （２）前記Ｄ／Ａ変換器は前記温度補償コードのビット
   数に対応したフリップフロップ回路と、この各フリップ
   フロップ回路出力を直列に加算するラダー型抵抗器と、
   前記フリップフロップ回路の各々に供給する温度補償コ
   ードとして前記初期設定用記憶回路からの出力或は前記
   周波数カウンタを介して作出された出力のいずれかを選
   択するマルチプレクサ回路とを有したことを特徴とする
   請求項（１）記載のデジタル温度補償型発振器のＤ／Ａ
   変換器。