JPH0449283B2 - - Google Patents
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- JPH0449283B2 JPH0449283B2 JP58082151A JP8215183A JPH0449283B2 JP H0449283 B2 JPH0449283 B2 JP H0449283B2 JP 58082151 A JP58082151 A JP 58082151A JP 8215183 A JP8215183 A JP 8215183A JP H0449283 B2 JPH0449283 B2 JP H0449283B2
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
- H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
- H03L1/022—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature
- H03L1/023—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature by using voltage variable capacitance diodes
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- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
本発明は温度補償水晶発振器（以下TCXOと
称する）の温度補償回路の改良に関する。 TCXOの温度補償回路は周知の如く温度補償
を行うべき水晶振動子の温度−周波数特性を打ち
消すべくサーミスタ等の温度−抵抗係数を有する
感温素子を含む抵抗を組み合わせ、定電圧電源か
ら供給される直流電圧を分圧して電圧制御水晶発
振器（以下VCXOと称する）の可変リアクタン
ス素子、例えば可変容量ダイオードに印加するこ
とによつて水晶振動子の負荷容量を温度に対して
変化させ発振周波数の温度依存性を極力小さくせ
んとするものである。 しかしながらTCXOに使用する水晶振動子の
温度−周波数特性は一般に３次の曲線で示され、
且つ回路要素の温度特性が関与する為温度補償回
路の定数算出には極めて大きな工数を要するのみ
ならず個々の水晶振動子の特性のバラツキに対し
て充分な補償結果を得る為には更に回路定数の算
定と確認の為の測定を繰り返す必要があり非常に
手間を要するという欠陥があつた。 本発明は上述の如き従来のTCXOの温度補償
回路の欠陥を除去する為になされたものであつ
て、原理的には基本ブリツジ回路にて等価的に表
現されその相対する一組の節の間には基準電圧を
印加すると共に相対する他の節の間には水晶発振
回路の入力端子抵抗等を含む抵抗を介挿し当該他
の節の間に発生する電位差を出力電圧として
VCXOに供給する従来の温度補償回路に於いて、
前記相対する他の節の組に夫々所定の抵抗を介し
て第二の電源から電圧を印加するようにし所望の
基準温度に於いて前記相対する他の節の組に印加
される電圧が前記第二の電源電圧の変化に拘らず
一定の値に保たれるよう回路定数を定めた
TCXOの温度補償回路を提供することを目的と
する。 以下、本発明を図面に示した実施例に基づいて
詳細に説明する。 先ず、本発明の実施例の説明に先立つて本発明
の理解を容易ならしめるため従来のTCXO温度
補償回路について第１図の等価回路を用いて少し
く詳細に説明する。 同図に於いて基本ブリツジ回路を構成する抵抗
R1乃至R5の少なくとも一は感温素子の等価抵抗
成分を含むものでなければならないが複数の抵抗
が或は全てが温度依存性を有していても原理的に
は差しつかえない。 又、節３と節４との間の抵抗R5は可変容量ダ
イオード等VCXOの周波数可変入力端子の抵抗
成分を含む等価抵抗であり、前記入力端子が対地
間に抵抗を有する場合にはこれはR2及びR4に含
めて考えることが可能である。 而して節１に接続した基準電源電圧E1によつ
て節３と節４との間に発生する電位差を出力電圧
としてVCXOに供給しその水晶振動子の温度−
周波数特性を補償しその発振周波数を温度に対し
て一体に保たんとするものである。 もつとも従来のTCXO温度補償回路は実際第
２図に示す如き構成をとるのが一般的であるがそ
のVCXO１に対する温度補償回路２は第１図に
示す基本等価回路の特殊な場合であつて節３を接
地したものと考えればよい。この場合サーミスタ
の抵抗成分RT及び固定抵抗R6，R7の合成抵抗が
第１図に於けるR3に相当しVCXOの入力端子抵
抗たる高周波阻止抵抗R8及び可変容量ダイオー
ドＤの抵抗成分は第１図のR5に含まれると考え
てよいことが理解されよう。 斯る構成をとる従来の温度補償回路は本図から
も明らかな如く回路の各定数を計算によつて設定
することは極めて手間が掛かる上、個々の水晶振
動子の温度特性のバラツキに対して充分な補償結
果を得るとする場合には、更に回路定数の算出と
確認のための測定を繰り返さなければならず非常
に手間を要すると云う問題があつたこと前述のと
うりである。 この問題を解決する為、本発明に於いては以下
の如き回路構成をとる。 第３図は本発明に係る温度補償回路の基本構成
を示す等価回路である。 即ち、第１図に示す従来の回路の節３及び節４
を夫々抵抗R9及びR10を介して第５の節に接続
し、この節５から第二の電源E2によつて前記節
３及び節４に電圧を印加しこれ等両節の間に発生
する電位差を出力電圧としてVCXOに供給する
ものである。又、本発明の温度補償回路は所定の
温度特性を有する水晶振動子に対して温度補償を
行えるように回路定数を設定すると共に該回路定
数は基準温度（一般に室温に近い特定の温度を選
ぶ）に於いて前記節３と節４との間の電位差が第
二の電源E2の電圧値に依存しないように設定す
る。 ここで、基準温度に於いて前記節３と節４との
間の電位差が第二の電源E2の電圧値に依存しな
いようにするための回路定数の設定条件は線形回
路網における重畳の理を用いて第３図の回路を第
４図の如く変換し、その節３と節４との間の電位
差が基準温度に於いて零となる条件から求めるこ
とができる。即ち、第４図は網−星接続の変換を
利用して第５図の如く書き換えられるので第３図
に於ける節３と節４との間の電位差を零とする条
件は、第５図の節６に於ける対地電圧の節３及び
節４に対する分圧比が等しくなれば良いから簡単
な計算によつて次式の如く求めることができる。 R1R4／R9（R1＋R4） ＝R2R3／R10（R2＋R3） ……(1) 従つて、上述のように回路を構成し、回路定数
を定めた本発明の温度補償回路によれば温度特性
が異なる水晶振動子に対しても回路定数の算出と
確認の測定を繰り返す必要がなく、単に第二の電
源E2の電圧値を可変するのみで基準温度に於け
る節３と節４との間の電位差、即ちVCXOに印
加する出力電圧値を変動させることなく（基準温
度に於ける所望の発振周波数を固定したままで）
任意の温度に於ける発振周波数を基準温度に於け
る所定の発振周波数と等しくなるように調整する
ことができる。 ところで、第３図に示す本願発明の基本等価回
路は以下の如く変形することが可能である。 （） 前記R5を開放することができる。 即ち、上記(1)式は前述したVCXOの入力端
子抵抗成分等を等価的に含む抵抗R5が関与し
ないから、抵抗R5がいかなるものであつても
良く、従つてR5を開放することができる。又、
R5は例えば感温素子の如く温度に対応してそ
の抵抗値が変化するものであつても基準温度に
於いては抵抗R5の値に関係なく回路定数を算
出することができるから温度補償回路を設計す
る上で極めて好都合である。 （） 前記第３図の基本ブリツジ回路に於いて
相対するブランチの組に挿入した等価抵抗の一
方或は双方を無限大とすることができる。 即ち、本発明の温度補償回路は第５図の回路
に於いて節６に於ける対地電圧の節３及び節４
に対する分圧比が等しく節３と節４との間の電
位差が第二電源E2の電圧値に依存しない条件
が求められれば良いから第３図の基本ブリツジ
回路に於いて相対するブランチの組に挿入した
等価抵抗の一方或は双方を無限大にすることが
できる。 以上（）、（）の各場合について当該基本ブ
リツジ回路の節３と節４との間の電位差が基準温
度に於いて前記第二の電源電圧E2への依存性を
消去する条件を以下の表に示す。
称する）の温度補償回路の改良に関する。 TCXOの温度補償回路は周知の如く温度補償
を行うべき水晶振動子の温度−周波数特性を打ち
消すべくサーミスタ等の温度−抵抗係数を有する
感温素子を含む抵抗を組み合わせ、定電圧電源か
ら供給される直流電圧を分圧して電圧制御水晶発
振器（以下VCXOと称する）の可変リアクタン
ス素子、例えば可変容量ダイオードに印加するこ
とによつて水晶振動子の負荷容量を温度に対して
変化させ発振周波数の温度依存性を極力小さくせ
んとするものである。 しかしながらTCXOに使用する水晶振動子の
温度−周波数特性は一般に３次の曲線で示され、
且つ回路要素の温度特性が関与する為温度補償回
路の定数算出には極めて大きな工数を要するのみ
ならず個々の水晶振動子の特性のバラツキに対し
て充分な補償結果を得る為には更に回路定数の算
定と確認の為の測定を繰り返す必要があり非常に
手間を要するという欠陥があつた。 本発明は上述の如き従来のTCXOの温度補償
回路の欠陥を除去する為になされたものであつ
て、原理的には基本ブリツジ回路にて等価的に表
現されその相対する一組の節の間には基準電圧を
印加すると共に相対する他の節の間には水晶発振
回路の入力端子抵抗等を含む抵抗を介挿し当該他
の節の間に発生する電位差を出力電圧として
VCXOに供給する従来の温度補償回路に於いて、
前記相対する他の節の組に夫々所定の抵抗を介し
て第二の電源から電圧を印加するようにし所望の
基準温度に於いて前記相対する他の節の組に印加
される電圧が前記第二の電源電圧の変化に拘らず
一定の値に保たれるよう回路定数を定めた
TCXOの温度補償回路を提供することを目的と
する。 以下、本発明を図面に示した実施例に基づいて
詳細に説明する。 先ず、本発明の実施例の説明に先立つて本発明
の理解を容易ならしめるため従来のTCXO温度
補償回路について第１図の等価回路を用いて少し
く詳細に説明する。 同図に於いて基本ブリツジ回路を構成する抵抗
R1乃至R5の少なくとも一は感温素子の等価抵抗
成分を含むものでなければならないが複数の抵抗
が或は全てが温度依存性を有していても原理的に
は差しつかえない。 又、節３と節４との間の抵抗R5は可変容量ダ
イオード等VCXOの周波数可変入力端子の抵抗
成分を含む等価抵抗であり、前記入力端子が対地
間に抵抗を有する場合にはこれはR2及びR4に含
めて考えることが可能である。 而して節１に接続した基準電源電圧E1によつ
て節３と節４との間に発生する電位差を出力電圧
としてVCXOに供給しその水晶振動子の温度−
周波数特性を補償しその発振周波数を温度に対し
て一体に保たんとするものである。 もつとも従来のTCXO温度補償回路は実際第
２図に示す如き構成をとるのが一般的であるがそ
のVCXO１に対する温度補償回路２は第１図に
示す基本等価回路の特殊な場合であつて節３を接
地したものと考えればよい。この場合サーミスタ
の抵抗成分RT及び固定抵抗R6，R7の合成抵抗が
第１図に於けるR3に相当しVCXOの入力端子抵
抗たる高周波阻止抵抗R8及び可変容量ダイオー
ドＤの抵抗成分は第１図のR5に含まれると考え
てよいことが理解されよう。 斯る構成をとる従来の温度補償回路は本図から
も明らかな如く回路の各定数を計算によつて設定
することは極めて手間が掛かる上、個々の水晶振
動子の温度特性のバラツキに対して充分な補償結
果を得るとする場合には、更に回路定数の算出と
確認のための測定を繰り返さなければならず非常
に手間を要すると云う問題があつたこと前述のと
うりである。 この問題を解決する為、本発明に於いては以下
の如き回路構成をとる。 第３図は本発明に係る温度補償回路の基本構成
を示す等価回路である。 即ち、第１図に示す従来の回路の節３及び節４
を夫々抵抗R9及びR10を介して第５の節に接続
し、この節５から第二の電源E2によつて前記節
３及び節４に電圧を印加しこれ等両節の間に発生
する電位差を出力電圧としてVCXOに供給する
ものである。又、本発明の温度補償回路は所定の
温度特性を有する水晶振動子に対して温度補償を
行えるように回路定数を設定すると共に該回路定
数は基準温度（一般に室温に近い特定の温度を選
ぶ）に於いて前記節３と節４との間の電位差が第
二の電源E2の電圧値に依存しないように設定す
る。 ここで、基準温度に於いて前記節３と節４との
間の電位差が第二の電源E2の電圧値に依存しな
いようにするための回路定数の設定条件は線形回
路網における重畳の理を用いて第３図の回路を第
４図の如く変換し、その節３と節４との間の電位
差が基準温度に於いて零となる条件から求めるこ
とができる。即ち、第４図は網−星接続の変換を
利用して第５図の如く書き換えられるので第３図
に於ける節３と節４との間の電位差を零とする条
件は、第５図の節６に於ける対地電圧の節３及び
節４に対する分圧比が等しくなれば良いから簡単
な計算によつて次式の如く求めることができる。 R1R4／R9（R1＋R4） ＝R2R3／R10（R2＋R3） ……(1) 従つて、上述のように回路を構成し、回路定数
を定めた本発明の温度補償回路によれば温度特性
が異なる水晶振動子に対しても回路定数の算出と
確認の測定を繰り返す必要がなく、単に第二の電
源E2の電圧値を可変するのみで基準温度に於け
る節３と節４との間の電位差、即ちVCXOに印
加する出力電圧値を変動させることなく（基準温
度に於ける所望の発振周波数を固定したままで）
任意の温度に於ける発振周波数を基準温度に於け
る所定の発振周波数と等しくなるように調整する
ことができる。 ところで、第３図に示す本願発明の基本等価回
路は以下の如く変形することが可能である。 （） 前記R5を開放することができる。 即ち、上記(1)式は前述したVCXOの入力端
子抵抗成分等を等価的に含む抵抗R5が関与し
ないから、抵抗R5がいかなるものであつても
良く、従つてR5を開放することができる。又、
R5は例えば感温素子の如く温度に対応してそ
の抵抗値が変化するものであつても基準温度に
於いては抵抗R5の値に関係なく回路定数を算
出することができるから温度補償回路を設計す
る上で極めて好都合である。 （） 前記第３図の基本ブリツジ回路に於いて
相対するブランチの組に挿入した等価抵抗の一
方或は双方を無限大とすることができる。 即ち、本発明の温度補償回路は第５図の回路
に於いて節６に於ける対地電圧の節３及び節４
に対する分圧比が等しく節３と節４との間の電
位差が第二電源E2の電圧値に依存しない条件
が求められれば良いから第３図の基本ブリツジ
回路に於いて相対するブランチの組に挿入した
等価抵抗の一方或は双方を無限大にすることが
できる。 以上（）、（）の各場合について当該基本ブ
リツジ回路の節３と節４との間の電位差が基準温
度に於いて前記第二の電源電圧E2への依存性を
消去する条件を以下の表に示す。
【表】
尚、上記条件（）及び（）はいずれか一
方、若しくは双方の組み合せが可能である。 第６図は上記変形例の内R3→∞、R4→∞とし
た場合に於いて回路定数を式(4)を満たす如く定め
た場合、温度に対して前記節３と節４との間に発
生する電位差、即ちVCXOに供給する電圧がど
のように変化するかを計算した例を示すものであ
る。 本図から明らかな如く基準温度25℃に於いては
VCXOに印加する電圧は第二電源E2の電圧値を
変えても不変であり、これ以外の温度に於いて各
種の勾配を有する補償特性が得られる。即ち、前
記第二の電源電圧E2を調節して前記曲線を
VCXOの温度−周波数特性に対応する形状に合
わせ込むことができる。 尚、前記節３及び節４に夫々適当な抵抗を介し
て第三の電源から電圧を印加し、例えば前記第二
の電源電圧を可変して粗調整を行い然る後に前記
第三の電源電圧を変化させて微調整を行うことも
可能である。 更に必要なら同様の回路を何段か付加してもよ
い。 因みに前記変形例の内前記R5を開放し前記R3
及びR4を無限大とした回路に相当する温度補償
回路、即ちR3，R4及びR5を除去した温度補償回
路については本願発明者が既に昭和57年特許願第
97240号（昭和58年特許公開第213508号）に於い
て開示したものである故当該変形例は本発明の特
許請求の範囲からは除外すべきものである。 而して本発明は前記特許出願に係る発明を一般
的に拡張したものである。 さて、前記R5がいかなる値をとろうとも節３
と節４間に発生する電位差が不変であるというこ
とはこのR5を周波数可変要素として使用しうる
ことを意味する。例えばVCXOの可変リアクタ
ンス素子に並列に可変抵抗を挿入し前記両節間に
電圧を印加すれば水晶振動子の負荷容量を可変し
得るからその発振周波数も可変することができ
る。従つて前記R5を可変して基準温度に於いて
発振周波数を所望の値に合わせ込むことが極めて
容易となる。尚、斯る操作を行つた結果、本温度
補償回路の温度−印加電圧特性に殆ど変動を生ぜ
しめないことが可能である。 第７図はこのことを証明する為行つたシミユレ
ーシヨンの結果を示す図であるがR5の変化に応
じて温度−印加電圧特性は事実上変化することな
く単にシフトしていることが理解されよう。 このような回路構成をとることにより発振周波
数の調整機能と温度補償機能とを分離することが
できるから回路設計が容易となるのみならず現実
の製品に於いて温度補償特性を変動させることな
く個別の周波数微調整が極めて容易となるもので
ある。 ところで前記第二の電源E2を得る為には一般
にブランチ抵抗に比して充分低抵抗のポテンシヨ
メータによつて分圧した電圧を前記第５節に印加
するのが一般的であつて、例えば前記した本願発
明者の特許出願昭和57年特許願第97240号（昭和
58年特許公開第213508号）に係る発明の実施例の
如く定電圧電源の電圧（即ち、第一の電源電圧）
を抵抗で分圧した電圧を、可変電圧電源の電圧
（即ち、第二の電源電圧）としても良い。 更に、斯る構成をとる場合電力の消費量が大と
なり省エネルギを要求される最近の電子機器に適
用する場合はなはだ都合が悪いから第８図に示す
如く前記節５と第二の電源E2との間に直列に可
変抵抗RUを挿入しこれを調節することによつて
前記節３と節４との間に印加する電圧を可変して
やればよい。このようにしても基準温度に於ける
発振周波数には何の影響もないことは明らかであ
ろう。このことは前記第二の電源電圧E2を得る
為に必ずしも抵抗値の低いポテンシヨメータ又は
能動素子を用いてインピーダンスの逓減を図る必
要がないことを意味するので回路構成上極めて有
利である。尚、このように変形する場合は節５と
節２との間の電圧値が温度に応じて変化して基準
温度以外の温度に於ける節３と節４との間の電圧
値が変化するから、この節３と節４との間の電圧
値の変化を考慮して各パラメータを設定する必要
があろう。 最後に本発明に係る温度補償回路に更に変更を
加えてVCXOの前記基準温度近傍を離れた温度
に於ける部分的な補償を行う手段について説明す
る。 水晶振動子の温度−周波数特性は前述の如く３
次曲線で示される上又バラツキを有するものであ
る故上述した比較的単純な補償回路を以つてして
は広い温度範囲全域に亘つて完全に補償すること
は事実上不可能である。 この問題を解決するには基本的には前記基準温
度以外の点に於いて例えば前記E2を可変して水
晶振動子の周波数−温度特性を表す関数の一次の
項を打ち消し更に高温或は／及び低温領域の周波
数偏差を部分的に補償する為前記第３図の一又は
二以上のブランチの抵抗を可変すると共にこの操
作によつても前記基準温度近傍に於いて前記式(1)
に示す条件を大幅に崩さないようにすればよい。
その為には例えば前記第３図の少なくともいずれ
か一のブランチに於いてそこに挿入した抵抗を感
温素子及びこれと並列又は直列接続した可変抵抗
に置換しておけばよい。 第９図は上述の考え方に基づいて構成した部分
補償用回路の一実施例を示す等価回路である。 即ち、本図は前記第３図の基本回路のR3及び
R4を無限大とした場合に於いて、節３と節５の
間の抵抗R9をサーミスタとし、更に節４と節５
との間の抵抗R10を並列接続した可変抵抗R11と
等価抵抗R12のサーミスタと、同じく並列接続し
た可変抵抗R13と等価抵抗R14のサーミスタを並
列に接続した合成抵抗を節７を介して直列に接続
し更に前記サーミスタR14と節４との間に節８を
介して可変抵抗R15を直列に接続したものであ
る。 これらの合成抵抗は前記基準温度に於いて前記
抵抗R10と等しく選ばれるべきことはいうまでも
ない。以上の如く構成した回路に於いて前記抵抗
R11を前記基準温度よりはるかに低い温度に於い
て可変すると当該温度近傍に於いて前記節３及び
節４間に発生する電位差をかなりの幅で変化させ
ることができる。一方、前記R11を変化させた状
態を維持してこの回路が再び前記基準温度にもど
つた場合、前記基準温度に於ける電圧は当初に比
してわずかに変化するがその値は極めて微小であ
り実用上問題とならないことが確認された。第１
０図は上述の操作をシミユレートした結果の図で
ある。 同様に前記R15を可変すれば第１１図に示す如
く前記基準温度より高温側で同様の現象が発生す
ることが理解されよう。 以上説明した如く感温素子と可変抵抗とを並列
又は直列に接続した温度依存性を有する合成可変
抵抗は前記第３図に示す基本回路のいずれのブラ
ンチに挿入してもよく、又必ずしもこれを同一ブ
ランチに複数組直列に接続すべき必然性もないこ
とは容易に推定可能であろう。 本発明は以上説明した如く構成し且つ機能する
ものであるからTCXOに於いて温度補償を行う
べきVCXOの水晶振動子の特性及び個々の特性
のバラツキに対応して極めて簡単にその補償特性
を可変することが可能となると共にその補償特性
も基準温度近傍を離れた広い温度範囲にまで拡張
することが可能となるので水晶発振器の発振周波
数を広い温度範囲に亘つて極めて高い精度で安定
化する上で著しい効果を発揮する。 又、本発明によれば従来から非常に大きな工数
を要していた温度補償回路の設計及び調整が極め
て簡単となる効果をも併せ持つものである。
方、若しくは双方の組み合せが可能である。 第６図は上記変形例の内R3→∞、R4→∞とし
た場合に於いて回路定数を式(4)を満たす如く定め
た場合、温度に対して前記節３と節４との間に発
生する電位差、即ちVCXOに供給する電圧がど
のように変化するかを計算した例を示すものであ
る。 本図から明らかな如く基準温度25℃に於いては
VCXOに印加する電圧は第二電源E2の電圧値を
変えても不変であり、これ以外の温度に於いて各
種の勾配を有する補償特性が得られる。即ち、前
記第二の電源電圧E2を調節して前記曲線を
VCXOの温度−周波数特性に対応する形状に合
わせ込むことができる。 尚、前記節３及び節４に夫々適当な抵抗を介し
て第三の電源から電圧を印加し、例えば前記第二
の電源電圧を可変して粗調整を行い然る後に前記
第三の電源電圧を変化させて微調整を行うことも
可能である。 更に必要なら同様の回路を何段か付加してもよ
い。 因みに前記変形例の内前記R5を開放し前記R3
及びR4を無限大とした回路に相当する温度補償
回路、即ちR3，R4及びR5を除去した温度補償回
路については本願発明者が既に昭和57年特許願第
97240号（昭和58年特許公開第213508号）に於い
て開示したものである故当該変形例は本発明の特
許請求の範囲からは除外すべきものである。 而して本発明は前記特許出願に係る発明を一般
的に拡張したものである。 さて、前記R5がいかなる値をとろうとも節３
と節４間に発生する電位差が不変であるというこ
とはこのR5を周波数可変要素として使用しうる
ことを意味する。例えばVCXOの可変リアクタ
ンス素子に並列に可変抵抗を挿入し前記両節間に
電圧を印加すれば水晶振動子の負荷容量を可変し
得るからその発振周波数も可変することができ
る。従つて前記R5を可変して基準温度に於いて
発振周波数を所望の値に合わせ込むことが極めて
容易となる。尚、斯る操作を行つた結果、本温度
補償回路の温度−印加電圧特性に殆ど変動を生ぜ
しめないことが可能である。 第７図はこのことを証明する為行つたシミユレ
ーシヨンの結果を示す図であるがR5の変化に応
じて温度−印加電圧特性は事実上変化することな
く単にシフトしていることが理解されよう。 このような回路構成をとることにより発振周波
数の調整機能と温度補償機能とを分離することが
できるから回路設計が容易となるのみならず現実
の製品に於いて温度補償特性を変動させることな
く個別の周波数微調整が極めて容易となるもので
ある。 ところで前記第二の電源E2を得る為には一般
にブランチ抵抗に比して充分低抵抗のポテンシヨ
メータによつて分圧した電圧を前記第５節に印加
するのが一般的であつて、例えば前記した本願発
明者の特許出願昭和57年特許願第97240号（昭和
58年特許公開第213508号）に係る発明の実施例の
如く定電圧電源の電圧（即ち、第一の電源電圧）
を抵抗で分圧した電圧を、可変電圧電源の電圧
（即ち、第二の電源電圧）としても良い。 更に、斯る構成をとる場合電力の消費量が大と
なり省エネルギを要求される最近の電子機器に適
用する場合はなはだ都合が悪いから第８図に示す
如く前記節５と第二の電源E2との間に直列に可
変抵抗RUを挿入しこれを調節することによつて
前記節３と節４との間に印加する電圧を可変して
やればよい。このようにしても基準温度に於ける
発振周波数には何の影響もないことは明らかであ
ろう。このことは前記第二の電源電圧E2を得る
為に必ずしも抵抗値の低いポテンシヨメータ又は
能動素子を用いてインピーダンスの逓減を図る必
要がないことを意味するので回路構成上極めて有
利である。尚、このように変形する場合は節５と
節２との間の電圧値が温度に応じて変化して基準
温度以外の温度に於ける節３と節４との間の電圧
値が変化するから、この節３と節４との間の電圧
値の変化を考慮して各パラメータを設定する必要
があろう。 最後に本発明に係る温度補償回路に更に変更を
加えてVCXOの前記基準温度近傍を離れた温度
に於ける部分的な補償を行う手段について説明す
る。 水晶振動子の温度−周波数特性は前述の如く３
次曲線で示される上又バラツキを有するものであ
る故上述した比較的単純な補償回路を以つてして
は広い温度範囲全域に亘つて完全に補償すること
は事実上不可能である。 この問題を解決するには基本的には前記基準温
度以外の点に於いて例えば前記E2を可変して水
晶振動子の周波数−温度特性を表す関数の一次の
項を打ち消し更に高温或は／及び低温領域の周波
数偏差を部分的に補償する為前記第３図の一又は
二以上のブランチの抵抗を可変すると共にこの操
作によつても前記基準温度近傍に於いて前記式(1)
に示す条件を大幅に崩さないようにすればよい。
その為には例えば前記第３図の少なくともいずれ
か一のブランチに於いてそこに挿入した抵抗を感
温素子及びこれと並列又は直列接続した可変抵抗
に置換しておけばよい。 第９図は上述の考え方に基づいて構成した部分
補償用回路の一実施例を示す等価回路である。 即ち、本図は前記第３図の基本回路のR3及び
R4を無限大とした場合に於いて、節３と節５の
間の抵抗R9をサーミスタとし、更に節４と節５
との間の抵抗R10を並列接続した可変抵抗R11と
等価抵抗R12のサーミスタと、同じく並列接続し
た可変抵抗R13と等価抵抗R14のサーミスタを並
列に接続した合成抵抗を節７を介して直列に接続
し更に前記サーミスタR14と節４との間に節８を
介して可変抵抗R15を直列に接続したものであ
る。 これらの合成抵抗は前記基準温度に於いて前記
抵抗R10と等しく選ばれるべきことはいうまでも
ない。以上の如く構成した回路に於いて前記抵抗
R11を前記基準温度よりはるかに低い温度に於い
て可変すると当該温度近傍に於いて前記節３及び
節４間に発生する電位差をかなりの幅で変化させ
ることができる。一方、前記R11を変化させた状
態を維持してこの回路が再び前記基準温度にもど
つた場合、前記基準温度に於ける電圧は当初に比
してわずかに変化するがその値は極めて微小であ
り実用上問題とならないことが確認された。第１
０図は上述の操作をシミユレートした結果の図で
ある。 同様に前記R15を可変すれば第１１図に示す如
く前記基準温度より高温側で同様の現象が発生す
ることが理解されよう。 以上説明した如く感温素子と可変抵抗とを並列
又は直列に接続した温度依存性を有する合成可変
抵抗は前記第３図に示す基本回路のいずれのブラ
ンチに挿入してもよく、又必ずしもこれを同一ブ
ランチに複数組直列に接続すべき必然性もないこ
とは容易に推定可能であろう。 本発明は以上説明した如く構成し且つ機能する
ものであるからTCXOに於いて温度補償を行う
べきVCXOの水晶振動子の特性及び個々の特性
のバラツキに対応して極めて簡単にその補償特性
を可変することが可能となると共にその補償特性
も基準温度近傍を離れた広い温度範囲にまで拡張
することが可能となるので水晶発振器の発振周波
数を広い温度範囲に亘つて極めて高い精度で安定
化する上で著しい効果を発揮する。 又、本発明によれば従来から非常に大きな工数
を要していた温度補償回路の設計及び調整が極め
て簡単となる効果をも併せ持つものである。
第１図は従来のTCXOの温度補償回路の基本
的構成を示す等価回路図、第２図はその特殊な一
例を示す実用回路図、第３図は本発明に係る温度
補償回路の基本的構成を示す等価回路図、第４図
及び第５図は夫々第３図の等価回路を重畳の理及
び網−星接続の変換によつて描いた等価回路図、
第６図は本発明に係る温度補償回路の一実施例に
於いて温度に対するVCXOへの供給電圧の変化
を示すシミユレーシヨン図、第７図は本発明に係
る温度補償回路の一実施例に於いて基準温度での
VCXOに印加する電圧を可変してその発振周波
数を変化させても全温度範囲に亘る補償特性に変
化が生じないことを示すシミユレーシヨン結果の
図、第８図は本発明に於いて第二の電源電圧を可
変する手段を示す等価回路図、第９図は本発明に
於いて基準温度から離れた温度近傍で部分的補償
を行う為の回路の一実施例を示す等価回路図、第
１０図及び第１１図は夫々第９図の回路によつて
なされる補償の程度を示すシミユレーシヨン図で
ある。尚、第６図、第７図、第１０図及び第１１
図に示す等価回路各要素の内、抵抗及び電圧の値
は夫々単位抵抗及び単位電圧に対して基準化した
ものであり又感温素子の定数Ｂはその温度−抵抗
係数値である。 １……VCXO、２……温度補償回路、節乃
至節に接続する回路……基本ブリツジ回路、節
及び節……相対する一組の節、節及び節
……他の組の節、入力端子抵抗等を含む抵抗……
R5、R9及びR10……所要の抵抗、E2……第二の電
源電圧、R11，R13，R15……感温素子と並列或は
直列に挿入した抵抗、R12，R14……感温素子の
等価抵抗、RU……第二の電源に直列に挿入した
抵抗、VR……節と節との間の電位差。
的構成を示す等価回路図、第２図はその特殊な一
例を示す実用回路図、第３図は本発明に係る温度
補償回路の基本的構成を示す等価回路図、第４図
及び第５図は夫々第３図の等価回路を重畳の理及
び網−星接続の変換によつて描いた等価回路図、
第６図は本発明に係る温度補償回路の一実施例に
於いて温度に対するVCXOへの供給電圧の変化
を示すシミユレーシヨン図、第７図は本発明に係
る温度補償回路の一実施例に於いて基準温度での
VCXOに印加する電圧を可変してその発振周波
数を変化させても全温度範囲に亘る補償特性に変
化が生じないことを示すシミユレーシヨン結果の
図、第８図は本発明に於いて第二の電源電圧を可
変する手段を示す等価回路図、第９図は本発明に
於いて基準温度から離れた温度近傍で部分的補償
を行う為の回路の一実施例を示す等価回路図、第
１０図及び第１１図は夫々第９図の回路によつて
なされる補償の程度を示すシミユレーシヨン図で
ある。尚、第６図、第７図、第１０図及び第１１
図に示す等価回路各要素の内、抵抗及び電圧の値
は夫々単位抵抗及び単位電圧に対して基準化した
ものであり又感温素子の定数Ｂはその温度−抵抗
係数値である。 １……VCXO、２……温度補償回路、節乃
至節に接続する回路……基本ブリツジ回路、節
及び節……相対する一組の節、節及び節
……他の組の節、入力端子抵抗等を含む抵抗……
R5、R9及びR10……所要の抵抗、E2……第二の電
源電圧、R11，R13，R15……感温素子と並列或は
直列に挿入した抵抗、R12，R14……感温素子の
等価抵抗、RU……第二の電源に直列に挿入した
抵抗、VR……節と節との間の電位差。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 四つの節，，，間に抵抗R1とR2及
びR3とR4を互いに相対する如く接続し、相対節
，間に抵抗R5を接続してなる基本ブリツジ
回路の他の相対節，の間に第一の電圧E1を
印加し、前記相対節，間の電圧VrをVCXO
の可変リアクタンス素子に供給すると共に、前記
相対節，夫々に抵抗R9及びR10の一端を接続
しこれ等の抵抗の他端夫々を互いに接続した接続
端と前記他の相対節，の何れか一方との間
に第二の電圧E2を印加し、前記抵抗のうちR5を
除く少なくとも一つを感温素子としたTCXOの
温度補償回路であつて、基準温度で次式 R1・R4／R9・（R1＋R4） ＝R2・R3／R10・（R2＋R3） を略満たすように各抵抗値を設定することによつ
て前記電圧Vrが基準温度で前記第二の電圧E2の
影響を受けないようにすると共に、該第二の電圧
E2の値を可変することによつて温度に対する補
償特性の勾配を調整し得るように構成したことを
特徴とするTCXOの温度補償回路。 ２ 四つの節，，，間に抵抗R1とR2及
びR3とR4を互いに相対する如く接続し、相対節
，間に抵抗R5を接続してなる基本ブリツジ
回路の他の相対節，の間に第一の電圧E1を
印加し、前記相対節，間の電圧VrをVCXO
の可変リアクタンス素子に供給すると共に、前記
相対節，夫々に抵抗R9及びR10の一端を接続
しこれ等の抵抗の他端夫々を互いに接続した接続
端と前記他の相対節，の何れか一方との間
に第二の電圧E2を印加し、前記抵抗のうちR5を
除く少なくとも一つを感温素子とし、前記節，
，，間に接続した抵抗R1乃至R4の何れか
一つを削除し、次式 R1・R4／R9・（R1＋R4） ＝R2・R3／R10・（R2＋R3） に於いて前記削除した抵抗値を無限大として変形
した式を基準温度で略満たすように残りの各抵抗
値を設定することによつて、前記電圧Vrを基準
温度で前記第二の電圧E2の影響を受けないよう
にすると共に、該第二の電圧E2の値を可変する
ことによつて温度に対する補償特性の勾配を調整
し得るように構成したことを特徴とするTCXO
の温度補償回路。 ３ 四つの節，，，間に抵抗R1とR2及
びR3とR4を互いに相対する如く接続し、相対節
，間に抵抗R5を接続してなる基本ブリツジ
回路の他の相対節，の間に第一の電圧E1を
印加し、前記相対節，間の電圧VrをVCXO
の可変リアクタンス素子に供給すると共に、前記
相対節，夫々に抵抗R9及びR10の一端を接続
しこれ等の抵抗の他端夫々を互いに接続した接続
端と前記他の相対節，の何れか一方との間
に第二の電圧E2を印加し、前記抵抗R1乃至R4の
うち前記第二の電圧E2を印加しない節又は
に接続した前記抵抗と前記抵抗R5とを除く少な
くとも一つを感温素子とし、前記相対する抵抗
R1とR2又はR3とR4のうち感温素子を含まない組
を削除し、次式 R1・R4／R9・（R1＋R4） ＝R2・R3／R10・（R2＋R3） に於いて前記削除した各抵抗値を無限大として変
形した式を基準温度で略満たすように残りの各抵
抗値を設定することによつて、前記電圧Vrが基
準温度で前記第二の電圧E2の影響を受けないよ
うにすると共に、該第二の電圧E2の値を可変す
ることによつて温度に対する補償特性の勾配を調
整し得るように構成したことを特徴とする
TCXOの温度補償回路。 ４ 四つの節，，，間に抵抗R1とR2及
びR3とR4を互いに相対する如く接続し、相対節
，間に抵抗R5を接続してなる基本ブリツジ
回路の他の相対節，の間に第一の電圧E1を
印加し、前記相対節，間の電圧VrをVCXO
の可変リアクタンス素子に供給すると共に、前記
相対節，夫々に抵抗R9及びR10の一端を接続
しこれ等の抵抗の他端夫々を互いに接続した接続
端と前記他の相対節，の何れか一方との間
に第二の電圧E2を印加し、前記抵抗R1乃至R4の
うち前記第二の電圧E2を印加しない節又は
に接続した抵抗の何れか一方を感温素子とすると
共に、その他方と前記抵抗R5とを除く残りの抵
抗の少なくとも一つを感温素子とし前記相対する
抵抗R1とR2又はR3とR4のうち感温素子を含まな
い組を削除し、次式 R1・R4／R9・（R1＋R4） ＝R2・R3／R10・（R2＋R3） に於いて前記削除した各抵抗値を無限大として変
形した式を基準温度で略満たすように残りの各抵
抗値を設定することによつて、前記電圧Vrが基
準温度で前記第二の電圧E2の影響を受けないよ
うにすると共に、該第二の電圧E2の値を可変す
ることによつて温度に対する補償特性の勾配を調
整し得るように構成したことを特徴とする
TCXOの温度補償回路。 ５ 前記抵抗又は感温素子のうち前記相対節，
の間のR5を除く少なくとも一つを、任意の数
の並列又は直列接続した抵抗又は可変抵抗R1aと
感温素子R1bとを組み合わせた回路に置換し、そ
の回路の総合抵抗値を基準温度に於ける当初の抵
抗値と同一としたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項乃至第４項記載のTCXOの温度補償回
路。 ６ 前記相対節，の間の抵抗R5を除去する
ことによつて、回路の構成を簡素化したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項記載の
TCXOの温度補償回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215183A JPS59207707A (ja) | 1983-05-10 | 1983-05-10 | Ｔｃｘｏの温度補償回路 |
| US06/501,126 US4587499A (en) | 1982-06-07 | 1983-06-06 | Temperature compensating circuit for oscillator |
| DE8383303295T DE3376942D1 (en) | 1982-06-07 | 1983-06-07 | Temperature compensating circuit for oscillator |
| EP83303295A EP0096587B1 (en) | 1982-06-07 | 1983-06-07 | Temperature compensating circuit for oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215183A JPS59207707A (ja) | 1983-05-10 | 1983-05-10 | Ｔｃｘｏの温度補償回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59207707A JPS59207707A (ja) | 1984-11-24 |
| JPH0449283B2 true JPH0449283B2 (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=13766435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8215183A Granted JPS59207707A (ja) | 1982-06-07 | 1983-05-10 | Ｔｃｘｏの温度補償回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59207707A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63133705A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-06 | Daiwa Shinku Kogyosho:Kk | 温度補償付１チツプ用水晶発振回路 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6256682A (ja) * | 1985-09-05 | 1987-03-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 湯水混合栓 |
-
1983
- 1983-05-10 JP JP8215183A patent/JPS59207707A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59207707A (ja) | 1984-11-24 |
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