JPH09102713A

JPH09102713A - 水晶発振装置とその調整方法

Info

Publication number: JPH09102713A
Application number: JP7257378A
Authority: JP
Inventors: Masaki Muto; 正樹武藤; Yoshihisa Mochida; 嘉久糯田; Takashi Mizukoshi; 隆司水越; Chikao Maeda; 親男前田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は水晶発振装置とその調整方法に関す
るもので、周波数調整精度を高くする。【解決手段】制御回路は、温度センサ３０と、この温
度センサに電気的に接続された温度検知部３２と、この
温度検知部に電気的に接続されたメモリ３６と、このメ
モリおよび前記温度センサが電気的に接続された増幅部
３１と、前記メモリと前記温度検知部との間に電気的に
介在させた第１のＤ／Ａ変換部３８と、前記メモリと増
幅部３１との間に電気的に介在させた第２のＤ／Ａ変換
部３７とを有し、前記増幅部３１は、前記温度センサに
接続された極性反転回路３３と、この極性反転回路３３
に順に接続された可変減衰器３４とオフセット調整回路
１００と増幅回路３５により構成され、メモリは、実稼
動する８個以下の制御電圧設定グループを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は温度補償機能付の水
晶発振装置とその調整方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水晶発振装置は水晶発振器を備えている
が、この水晶発振器は温度変動にともないその発振周波
数が大きく変動する。

【０００３】そのため従来より上記温度変動にともなう
水晶発振器の発振周波数変動を小さくするために、水晶
発振器の周波数調整素子として用いたバラクターダイオ
ードに印加する電圧を制御回路により制御するようにし
ている。

【０００４】また上記従来の制御回路の構成としては、
低温から高温例えば−３５℃から９５℃までの１３０℃
の間の温度補償を行うものであれば、この１３０℃を４
℃ごとに分割し、各４℃ごとの温度補償データをそれぞ
れメモリに記憶させる様になっていた。

【０００５】この場合前記従来例における補償データ
は、精密傾斜、温度バイアス点、極性、粗い傾斜、固定
オフセットに関するデータを前記各４℃ごとに必要とす
るものであるので、これらのデータを一つの制御電圧設
定グループとして３２グループをメモリ内に記憶させて
いた。

【０００６】すなわち温度センサで検出した温度によっ
てメモリ内から一つの制御電圧設定グループのデータを
選択出力し、これにより水晶発振器の発振周波数を周囲
温度の変動にかかわらず安定化させる構成となっていた
のである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において問
題となるのはメモリが大きくなる結果としてこのメモリ
と制御回路からなる半導体集積回路が大型化するととも
に、制御回路としても複雑なものとなり、消費電力も大
きくなってしまうということであった。

【０００８】すなわち前記従来例では−３５℃から９５
℃までを４℃ごとに温度補償すべく、４℃ごとの温度補
償データをメモリの制御電圧設定グループに記憶させて
いるので、このメモリとしては３２個の制御電圧設定グ
ループを有する大容量のものが必要となり、またこの様
に制御電圧設定グループを３２グループも有する大容量
のメモリを制御するには制御回路も複雑で大型化しやす
く、これらの結果としてこのメモリと制御回路からなる
半導体集積回路が大型化してしまうのであった。

【０００９】またメモリとして３２個の制御電圧設定グ
ループを有するものを制御する制御回路は消費電力も大
きくなりやすいのであった。

【００１０】そこで本発明はメモリと制御回路からなる
半導体集積回路が小型化しやすく、しかも消費電力も小
さくしやすく、さらに周波数調整精度を高くしやすいも
のを提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そしてこの目的を達成す
るために本発明は、水晶発振器と、この水晶発振器に電
気的に接続された周波数調整素子と、この周波数調整素
子に印加する電圧を制御する制御回路とを備え、前記制
御回路は、温度センサと、この温度センサに電気的に接
続された温度検知部と、この温度検知部に電気的に接続
されたメモリと、このメモリおよび前記温度センサが電
気的に接続された増幅部と、前記メモリと温度検知部と
の間に電気的に介在させた第１のＤ／Ａ変換部と、前記
メモリと増幅部との間に電気的に介在させた第２のＤ／
Ａ変換部とを有し、前記増幅部は、前記温度センサに接
続された極性反転回路と、この極性反転回路に順に接続
された可変減衰器とオフセット調整回路と増幅回路によ
り構成され、前記メモリは、実稼動する８個以下の制御
電圧設定グループを持ち、各制御電圧設定グループは、
温度検出データと増幅度設定データとオフセット電圧デ
ータを記憶している構成としたものである。そしてこれ
により小型化を図るとともに周波数調整精度を高くする
ものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１の発明とする
と、メモリは、温度検出データと増幅度設定データとオ
フセット電圧データを一つの制御電圧設定グループとす
るものを、実稼動するものとして８個以下有するものと
なるので、メモリ容量が小さく、また実稼動する制御電
圧設定グループが８個以下のメモリの制御回路としても
構成が簡単で小型化しやすく、これらの結果としてメモ
リと制御回路を有する半導体集積回路を小型化しやすく
なるのである。

【００１３】またその様にメモリ容量が小さくしかも制
御回路も簡単なものであれば、その消費電力も小さくし
やすくなるのである。さらに増幅部においては極性反転
回路で極性が設定され、次に可変減衰器で傾斜が設定さ
れた制御電圧がオフセット調整回路でオフセット調整が
行われた後に増幅回路で増幅され、周波数調整素子に印
加されることとなるので、周波数調整精度の高いものと
なる。

【００１４】図２は携帯電話のブロック図であり、１は
アンテナで、このアンテナ１と受話器２の間には、アン
テナ１側からアンテナ共用器３、増幅器４、バンドパス
フィルタ５、ミキサ６、バンドパスフィルタ７、ミキサ
８、バンドパスフィルタ９、復調器１０、受信信号処理
回路１１が設けられている。また、送話器１２と、アン
テナ共用器３の間には送話器１２側から、送信信号処理
回路１３、変調器１４、バンドパスフィルタ１５、電力
増幅部１６、アイソレータ１７が設けられている。ま
た、ミキサ６はバンドパスフィルタ１８を介してＶＣＯ
／シンセサイザ１９が接続され、このＶＣＯ／シンセサ
イザ１９は変調器１４にも接続されている。ＶＣＯ／シ
ンセサイザ１９には制御回路２０と温度補償型水晶発振
器（以下ＴＣＸＯと称す）２１の閉回路が接続されてい
る。また、制御回路２０は受信・送信信号処理回路１
１，１３及びキー・表示パネル２２が接続されている。
なお、ミキサ８には、水晶発振器２３が接続されてい
る。

【００１５】つまり、ＴＣＸＯ２１で生成された信号が
ＶＣＯ／シンセサイザ１９で逓倍され、それがバンドパ
スフィルタ１８を介して受信系ミキサ６にまた、直接送
信系の変調器１４に出力されるようになっているのであ
り、このブロック図は周知である。さて、本実施形態に
おけるＴＣＸＯ２１の構成は図１，図３に示されてい
る。図３において、２３は基板で、この基板２３上に
は、水晶振動子２４と半導体集積回路（以下ＩＣと称
す）２５が実装され、その状態でこの基板２３上に装着
された金属製のケース２６により密封、保持されてい
る。ＩＣ２５は、図１に示すごとくそのＶcc端子２７に
は図２に示す携帯電話の電池２８が接続されている。ま
た、このＶcc端子２７には電源を安定させるための電源
レギュレータ２９が接続されている。

【００１６】この電源レギュレータ２９はこの図１に示
す各部に電源を安定的に供給するものである。さてＩＣ
２５内に設けられた温度センサ３０は増幅部３１と温度
検知部３２に接続され、検出温度信号を両者に供給する
様にしている。なお温度センサ３０は半導体ダイオード
により構成されたもので、低温から高温になると徐々に
その抵抗値を直線状に低下させ、これによりこれよりの
出力電圧も連続した直線状に低下する。

【００１７】増幅部３１は温度センサ３０に接続された
極性反転回路３３とこれに順に接続された可変減衰器３
４とオフセット調整回路１００と増幅回路３５とにより
構成されている。また可変減衰器３４には、極性反転回
路３３と、オフセット調整回路１００と、メモリ３６が
接続されている。またオフセット調整回路１００には第
２のＤ／Ａ変換部３７が接続されている。

【００１８】さらに増幅回路３５には、メモリ３６と、
オフセット調整回路１００と、第２のＤ／Ａ変換部３７
が接続されている。またメモリ３６と温度検知部３２の
間には、第１のＤ／Ａ変換部３８が介在させられてい
る。

【００１９】さらに増幅部３１の増幅回路３５には加算
器３９が接続され、この加算器３９にはＶc端子４０を
介して図２に示す携帯電話の制御回路２０が接続されて
いる。

【００２０】また加算器３９の出力はサンプルホールド
回路４１を介して電圧制御水晶発振器４２へと供給さ
れ、この電圧制御水晶発振器４２の出力はＶout端子４
３を介して図２に示すＶＣＯ／シンセサイザ１９へと供
給される様になっている。

【００２１】なお図１において４４はこのＴＣＸＯ２１
を後述のごとく間欠動作させるための電源制御部であ
り、４５はＧＮＤ端子である。

【００２２】この図１に示したＴＣＸＯ２１の動作につ
いては後で詳しく説明するが、理解を容易とするために
ここでその全体的な動作を簡単に説明しておく。

【００２３】つまりメモリ３６内には温度検出データと
増幅度設定データとオフセット電圧データが一つの制御
電圧設定グループとして最大８グループ記憶されてい
る。

【００２４】したがって温度センサ３０で検出した温度
が温度検知部３２に第１の信号として伝達されると、メ
モリ３６内に記憶されている８個の制御電圧設定グルー
プ内の温度検出データが第１のＤ／Ａ変換部３８を介し
て温度検知部３２に第２の信号として順に供給され、こ
こで第１，第２の信号比較が行われることとなる。

【００２５】そしてその比較によりメモリ３６内に８個
あるどの制御電圧設定グループの増幅度設定データとオ
フセット電圧データを増幅部３１、第２のＤ／Ａ変換部
３７に供給するのが決定され、実行される。

【００２６】そしてこの実行により温度変動にともなう
発振周波数変動を抑制するための動作が行われるもので
あり、この点は後で詳細に説明する。

【００２７】次に図１における電圧制御水晶発振器４２
の構成を図４を用いて説明する。この電圧制御水晶発振
器４２においては、図１の電源レギュレータ２９から安
定した直流電圧が増幅回路４６，４７に供給されてい
る。

【００２８】周知の通り増幅回路４６と並列接続された
抵抗４８で発振回路が形成されており、水晶振動子２４
はこの発振回路により発振することとなる。

【００２９】そしてこの発振出力が増幅回路４７、Ｖou
t端子４３を介して図２のＶＣＯ／シンセサイザ１９へ
と出力されることになる。

【００３０】さて図４において発振周波数を調整するの
が、水晶振動子２４の入力側と出力側に周波数調整素子
として設けた複数のバラクターダイオード４９である。
つまりバラクターダイオード４９のカソードに図１のサ
ンプルホールド回路４１を介して印加される直流電圧の
レベルに応じてこれらのバラクターダイオード４９の容
量が調整され、これにより発振周波数が調整されるよう
になっているのである。

【００３１】なお本実施形態においては、水晶振動子２
４の入力側に設けた複数のバラクターダイオード４９の
総合容量を、出力側のバラクターダイオード４９の総合
容量と同等かそれよりも大きくしている。この理由は、
消費電力を小さくするためであり、出力側において容量
を大きくすると大きな電流が流れやすくなって消費電力
が大きくなってしまうのである。

【００３２】さて次に図１に戻って増幅部３１について
説明する。この増幅部３１は上述のごとく極性反転回路
３３、可変減衰器３４、オフセット調整回路１００、増
幅回路３５の直列接続体により構成されており、その詳
細は図５に示されている。

【００３３】すなわち極性反転回路３３は、増幅回路５
０と、増幅回路５０と温度センサ３０間のバッファ用の
増幅回路１０１と、２つのスイッチング素子５１，５２
と、バッファ用の増幅回路１０２から構成されている。
このうちスイッチング素子５１，５２は相反するスイッ
チング動作を行うようになっており、また増幅回路５０
の増幅度は１倍となっており、しかも温度センサ３０か
らの増幅回路１０１を介した出力は増幅回路５０の反転
入力端子に入力される様になっている。

【００３４】そし前記スイッチング素子５１，５２のオ
ン、オフはメモリ３６からのディジタルデータにより決
定されるようになっている。

【００３５】つまり前記メモリ３６からのディジタルデ
ータによりスイッチング素子５１がオン、５２がオフの
時には温度センサ３０からの出力は増幅回路５０をバイ
パスしてスイッチング素子５１を通り、増幅回路１０２
を介してそのまま可変減衰器３４へと出力されて行く。

【００３６】それとは逆にスイッチング素子５１がオ
フ、５２がオンの時には、温度センサ３０からの出力は
増幅回路５０で反転されて、増幅回路１０２を介して可
変減衰器３４へと出力されて行く。

【００３７】この様な極性反転回路３３からの出力を受
けた可変減衰器３４は、最終的に増幅回路３５の増幅を
受ける結果として得られる傾斜を考慮して、時前の傾斜
を生成するためのものである。

【００３８】つまり可変減衰器３４は直列接続された１
６個の抵抗５４と、選択された抵抗５４の両端の電圧を
増幅回路５５，５６に導出するための２個で１セットの
複数のスイッチング素子５７，５８とを有しており、選
択されたスイッチング素子５７，５８は同時にオンする
ようになっている。

【００３９】これら２個で１セットのスイッチング素子
５７，５８の選択は、メモリ３６からのディジタルデー
タにより、複数個設けたどのＮＡＮＤ素子５９が選択さ
れるかにより決定されるようになっている。

【００４０】そして選択されたスイッチング素子５７，
５８のオンにより選定された抵抗５４の両端電圧の一方
は増幅回路５５へ、他方は増幅回路５６へと出力されて
行く。

【００４１】増幅回路５５，５６の出力間には１６個の
抵抗６０が直列に接続されており、どの抵抗６０の上端
が選択されるかはメモリ３６からのディジタルデータに
より、複数個設けたどのＮＡＮＤ素子６１が選択される
かにより決定される。そして選択された抵抗６０の上端
の電圧が増幅回路６２へと出力されて行く。

【００４２】つまり可変減衰器３４の図５の上段部分で
一次的な電圧選択が行われ、例えば８／１６＊Ｖと７／
１６＊Ｖが選択され、次に図５の下段部分で二次的な電
圧選択、すなわち８／１６＊Ｖと７／１６＊Ｖの間のど
の値の電圧にするのかが１６個の抵抗６０の選択により
決定されるのである。

【００４３】そしてこれにより例えば７．５／１６＊Ｖ
が選択されると、それは次に増幅回路６２を介してオフ
セット調整回路１００へと供給され、次にオフセット調
整回路１００でオフセット調整が行われた後増幅回路５
３へと供給されることとなる。

【００４４】それでは先ずオフセット調整回路１００に
おけるオフセット動作について説明する。

【００４５】増幅回路６２からの電圧は、ゲインが−１
倍の増幅回路よりなるオフセット調整回路１００の反転
入力端子に供給される。一方このオフセット調整回路１
００の非反転入力端子には第２のＤ／Ａ変換部３７から
のオフセット電圧が供給され、このオフセット電圧の供
給によりオフセット調整が行われる。なおオフセット電
圧はメモリ３６内の選択された制御電圧設定グループ内
のオフセット電圧データを第２のＤ／Ａ変換部３７に供
給することにより得られるものであり、これにより例え
ばオフセット電圧が１．５ボルトであれば、次のような
オフセット調整が行われる。

【００４６】つまりこのオフセット調整回路１００にお
いて、反転入力をＶin、非反転入力をＶREFとすると、
出力Ｖoutは次式のようになる。

【００４７】Ｖout＝（Ｖin−ＶREF）＊−１＋ＶREF したがってこの式中のＶinとして上記７．５／１６＊
Ｖ、ＶREFとして上記１．５Ｖが代入された結果がＶout
となる。

【００４８】そしてこの様にオフセット調整されたオフ
セット電圧（Ｖout）が増幅回路５３の反転入力端子に
供給される。

【００４９】増幅回路５３は例えばその増幅度が８倍と
固定されており、上記オフセット調整回路１００からの
出力が反転入力端子に入力されることから−８倍を出力
することとなる。これにより上記極性反転回路３３で極
性設定されたものの傾斜がこの増幅回路５３で設定され
ることになるのである。

【００５０】またこの増幅回路５３の非反転入力端子に
も第２のＤ／Ａ変換部３７からアナログ電圧が供給され
るようになっている。その理由は、オフセット調整回路
１００にてオフセット調整したものが増幅回路５３で８
倍に増幅された場合のオフセットずれを防止するためで
あり、増幅回路５３とオフセット調整回路１００の基準
電圧を同じものとすればオフセットずれを防止すること
ができるのである。

【００５１】そしてこの様に増幅部３１により極性、傾
斜、オフセットが行われた電圧はバッファ用の増幅回路
１０３を介して次に加算器３９に出力されるようになっ
ており、加算器３９の構成は図６に示すようになってい
る。

【００５２】つまり図５の増幅部３１からの出力は増幅
度１倍の増幅回路６３，６４の反転入力端子へと供給さ
れるようになっているのであるが、経時変化等により発
振周波数がずれた場合にはＶc端子４０には図２に示す
携帯電話の制御回路２０からの直流電圧が供給されるこ
ととなる。

【００５３】このＶc端子４０に供給される直流電圧
は、上記発振周波数が低い側にずれた時には所定値より
も高い直流電圧が供給され、また高い側にずれた時には
所定値よりも低い直流電圧が供給される。

【００５４】コンパレータ６５は制御回路２０から上述
のような所定値より低いか高い直流電圧が供給されたか
否かを見ており、これが反転入力端子に供給されるとオ
フ状態となる。するとスイッチング素子６６がオン、６
７がオフとなり、この結果Ｖc端子４０に供給された上
記所定値より低いか高い直流電圧が増幅回路６４の非反
転入力端子に供給され、ここに上記低い電圧が供給され
れば図４におけるバラクターダイオード４９のカソード
に供給される電圧が低くなってその容量が増え、発振周
波数が低くなる。

【００５５】また逆にＶc端子４０に供給される直流電
圧が高くなれば上記の理由でバラクターダイオード４９
の容量が減少し、発振周波数は高くなる。つまりこの様
に加算器３９は経時変化等による発振周波数のずれを防
止するものである。

【００５６】さて次にこの加算器３９からの出力はこの
図６にも示すようにサンプルホールド回路４１に供給さ
れる。

【００５７】このサンプルホールド回路４１は、増幅回
路６８と、その非反転入力端子に接続したコンデンサ６
９と、その入力側に設けたスイッチング素子７０等によ
り構成されている。

【００５８】つまりスイッチング素子７０は図１に示す
電源制御部４４により間欠時に開閉が繰り返される様に
なっており、図７のごとく閉成時間は１０μｓｅｃ、開
成時間は３１０μｓｅｃとなっている。

【００５９】そして閉成時にコンデンサ６９はそれまで
の各条件により設定された直流電圧レベルに充電され、
この充電レベルによりバラクターダイオード４９のカソ
ードに供給される直流電圧値が決められるのである。

【００６０】しかしスイッチング素子７０の開放後コン
デンサ６９は自己放電によりその充電電圧が低下してく
るので、上述のごとく３１０μｓｅｃ後には再びスイッ
チング素子７０を閉成して充電を行うのである。

【００６１】そしてこのスイッチング素子７０の開放時
には、電源制御部４４からの指示により、増幅部３１の
全て、および加算器３９、第１，第２のＤ／Ａ変換部３
８，３７への電源供給を停止することで省エネルギー化
を図っている。

【００６２】なお、これらへの電源供給停止は、図７の
ごとくサンプルホールド回路４１の開放後に必ず行われ
るようにすることで、コンデンサ６９への充電が確実に
行われる様にしている。

【００６３】一方メモリ３６は定められたルーチンを繰
り返し実行しているのであるが、このメモリ３６への通
電も電源制御部４４により間欠時に行うことで省エネル
ギー化を図っている。

【００６４】なおメモリ３６への通電時間はルーチンの
１サイクル時間が２．５６ｍｓｅｃかかることからこれ
を通電時間とし、休止時間は１ｓｅｃとしている。

【００６５】メモリ３６はＥＥＰＲＯＭで形成されてお
り、データを書き換えることができるものである。

【００６６】具体的には図８のごとくメモリ３６内は４
バイトを一つのグループとする８個の制御電圧設定グル
ープが設けられている。

【００６７】各制御電圧設定グループの１バイト目には
温度検出データ、２バイト目には傾斜設定データ、３バ
イト目には傾斜設定データ、４バイト目にはオフセット
電圧データが記憶されている。

【００６８】また第１の制御電圧設定グループとは低温
から高温側への第１番目の直線制御電圧（極性、傾斜、
オフセット電圧を有する）、第２の制御電圧設定グルー
プとはそれよりは高温側の第２番目、第３の制御電圧設
定グループとはそれよりは高温側の第３番目、第４の制
御電圧設定グループとはそれよりは高温側の第４番目、
第５の制御電圧設定グループとはそれよりは高温側の第
５番目、第６の制御電圧設定グループとはそれよりは高
温側の第６番目、第７の制御電圧設定グループとはそれ
よりは高温側の第７番目、第８の制御電圧設定グループ
とはそれよりは高温側の第８番目の直線制御電圧を形成
するものであるが、水晶振動子２４の特性によっては第
８の制御電圧設定グループまで使用しなくても低温から
高温までの温度補償を実行することができるものもあ
る。

【００６９】つまり本実施形態では最も多くても８本の
直線制御電圧により低温から高温までの温度補償を直線
近似することを最も大きな特徴としているのである。

【００７０】さて本実施形態においては先ず図３に示す
ケース２６を基板２３上に装着し、ＩＣ２５と水晶振動
子２４を密封した状態でこれを恒温槽内に入れて、デー
タをメモリ３６に書き込むことから始める。その時は図
６におけるスイッチング素子７０を開放状態に保持した
状態とする。

【００７１】恒温槽は先ず−３０℃から８０℃へと徐々
に温度を上げて行き、その間の１０℃ごとに図６のコン
デンサ６９、増幅回路６８を介してバラクターダイオー
ド４９に直流電圧を印加する。

【００７２】そして各１０℃ごとに電圧制御水晶発振器
４２の発振周波数が例えば基準周波数である１２．８Ｍ
Ｈｚ一定となる制御電圧をプロットし、これを結んで図
９におけるＭ線を求める。

【００７３】次に同じく各１０℃ごとに電圧制御水晶発
振器４２の発振周波数が基準周波数である１２．８ＭＨ
ｚから＋１ｐｐｍとなる制御電圧をプロットし、これを
結んでＹ線を求める。

【００７４】次に同じ各１０℃ごとに電圧制御水晶発振
器４２の発振周波数が基準周波数である１２．８ＭＨｚ
から−１ｐｐｍとなる制御電圧をプロットし、これを結
んでＫ線を求める。

【００７５】そしてＹ線とＫ線で挟まれた制御電圧帯内
に納まる様に、−３０℃から８０℃までを結ぶと図１０
の５本の直線制御電圧（Ｔ線）を求めることができる。

【００７６】この直線制御電圧Ｔ線を見ると低温からの
一本目は−３０℃から−１２℃までで、３．４５Ｖから
２．５４Ｖを結ぶ直線制御電圧となる。

【００７７】二本目は−１２℃から＋９℃までで、２．
５４Ｖから２．３３Ｖを結ぶ直線制御電圧となる。

【００７８】三本目は９℃から４３℃までで、２．３３
Ｖから２．５５Ｖを結ぶ直線制御電圧となる。

【００７９】四本目は４３℃から６３℃までで、２．５
５Ｖから２．３５Ｖを結ぶ直線制御電圧となる。

【００８０】五本目は６３℃から８０℃までで、２．３
５Ｖから１．６５Ｖを結ぶ直線制御電圧となる。

【００８１】そしてこれらの五本の直線制御電圧の一本
ごとの上記データがメモリ３６の第１〜第５の制御電圧
設定グループに、それぞれ温度検出データ、傾斜設定デ
ータ、オフセット電圧データとして記憶させられること
になるのである。

【００８２】そしてこの様にしてメモリ３６へのデータ
記憶が完了すると図６におけるスイッチング素子７０を
定常状態に戻し、上述のごとく電源制御部４４により開
閉制御される状態とする。

【００８３】この状態として再び恒温槽を−３０℃から
８０℃まで徐々に上昇させて行くと、その時々の温度に
よりバラクターダイオード４９のアノードにはメモリ３
６からのデータにもとづき図１０に示した制御電圧（Ｔ
線）が印加される結果、電圧制御水晶発振器４２の発振
周波数は図１０のＨ線のごとく±１ｐｐｍ内で保持され
るきわめて高精度の水晶発振装置が提供されることとな
ったのである。

【００８４】なお図１０におけるＬ線は上述のような制
御電圧を印加しなかった時の発振周波数変動を示すもの
であって、このＬ線と本実施形態のＨ線との比較からも
たとえ５本の直線制御電圧による直線近似であってもそ
の精度がきわめて高いものであることが理解されよう。

【００８５】なおメモリ３６の各制御電圧設定グループ
の温度検出データは図１の第１のＤ／Ａ変換部３８で直
流電圧に変換され、温度検知部３２に伝達され、温度セ
ンサ３０からの現時点における検出温度と比較される。
なお温度センサ３０は半導体ダイオードを用いているの
で、温度が高くなればなる程その出力電圧は直線的に低
くなるものである。

【００８６】そしてこの温度比較により第１のＤ／Ａ変
換部３８からの電圧の方が高ければメモリ３６の次の制
御電圧設定グループのデータ読取へとシーケンスが実行
される。

【００８７】そしてその繰り返しにより第１のＤ／Ａ変
換部３８の直流電圧よりも温度センサ３０からの直流電
圧が高くなると、メモリ３６におけるその制御電圧設定
グループの傾斜設定データとオフセット電圧データが読
み出されることとなる。この内傾斜設定データが上述の
ごとく図５の増幅部３１の極性反転回路３３と可変減衰
器３４に供給されることとなる。またオフセット電圧デ
ータは第２のＤ／Ａ変換部３７を介して上述のごとく図
５のオフセット調整回路１００と、増幅回路３５内の増
幅回路５３へと供給されることとなる。

【００８８】以上のごとく本実施形態においては８本以
内の直線制御電圧により直線近似を行うものであるが、
これは電圧制御水晶発振器においては１個ずつ全て図９
に示す制御電圧帯の形状が異なるものではあったことを
確認する内で、それでも８本の直線制御電圧があれば±
１ｐｐｍの高精度の制御が実現できることを見出した結
果にもとづくものである。

【００８９】そしてこのことがメモリ３６の実稼動制御
電圧設定グループを８グループとすることができること
となり、大幅なメモリサイズの小型化の達成、およびメ
モリサイズの小型化による制御回路の小型化、簡略化、
それにともなう省エネルギー化の達成へと効果を拡大す
ることができたのである。

【００９０】

【発明の効果】以上のように本発明は、水晶発振器と、
この水晶発振器に電気的に接続された周波数調整素子
と、この周波数調整素子に印加する電圧を制御する制御
回路とを備え、前記制御回路は、温度センサと、この温
度センサに電気的に接続された温度検知部と、この温度
検知部に電気的に接続されたメモリと、このメモリおよ
び前記温度センサが電気的に接続された増幅部と、前記
メモリと温度検知部との間に電気的に介在させた第１の
Ｄ／Ａ変換部と、前記メモリと増幅部との間に電気的に
介在させた第２のＤ／Ａ変換部とを有し、前記増幅部
は、前記温度センサに接続された極性反転回路と、この
極性反転回路に順に接続された可変減衰器とオフセット
調整回路と増幅回路により構成され、前記メモリは、実
稼動する８個以下の制御電圧設定グループを持ち、各制
御電圧設定グループは、温度検出データと増幅度設定デ
ータとオフセット電圧データを記憶している構成とした
ものである。

【００９１】そして以上の構成とすると、メモリは、温
度検出データと増幅度設定データとオフセット電圧デー
タを一つの制御電圧設定グループとするものを、実稼動
するものとして８個以下有するものとなるので、メモリ
容量が小さく、また実稼動する制御電圧設定グループが
８個以下のメモリの制御回路としても構成が簡単で小型
化しやすく、これらの結果としてメモリと制御回路を有
する半導体集積回路を小型化しやすくなるのである。

【００９２】またその様にメモリ容量が小さくしかも制
御回路も簡単なものであれば、その消費電力も小さくし
やすくなるのである。さらに増幅部においては極性反転
回路で極性が設定され、次に可変減衰器で傾斜が設定さ
れた制御電圧がオフセット調整回路でオフセット調整が
行われた後に増幅回路で増幅され、周波数調整素子に印
加されることとなるので、周波数調整精度の高いものと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の水晶発振装置のブロック
図

【図２】図１の水晶発振装置を使用した携帯電話のブロ
ック図

【図３】図１の水晶発振装置で用いたＴＣＸＯの分解斜
視図

【図４】図１の水晶発振装置で用いた電圧制御水晶発振
器のブロック図

【図５】図１の水晶発振装置で用いた増幅部の回路図

【図６】図１の水晶発振装置で用いた加算器とサンプル
ホールド回路の回路図

【図７】図１の水晶発振装置の要部の動作状態を示すタ
イムチャート

【図８】図１の水晶発振装置で用いたメモリのメモリマ
ップ

【図９】図１の水晶発振装置で用いた電圧制御水晶発振
器のバラクターダイオードに印加する制御電圧を示す図

【図１０】図１の水晶発振装置で用いた電圧制御水晶発
振器のバラクターダイオードに印加する電圧と発振周波
数を示した図

【符号の説明】

２４水晶振動子３０温度センサ３１増幅部３２温度検知部３３極性反転回路３４可変減衰器３５増幅回路３６メモリ３７第２のＤ／Ａ変換部３８第１のＤ／Ａ変換部４１サンプルホールド回路４２電圧制御水晶発振器１００オフセット調整回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田親男大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水晶発振器と、この水晶発振器に電気的
に接続された周波数調整素子と、この周波数調整素子に
印加する電圧を制御する制御回路とを備え、前記制御回
路は、温度センサと、この温度センサに電気的に接続さ
れた温度検知部と、この温度検知部に電気的に接続され
たメモリと、このメモリおよび前記温度センサが電気的
に接続された増幅部と、前記メモリと温度検知部との間
に電気的に介在させた第１のディジタル・アナログ変換
部（以下Ｄ／Ａ変換部と称す）と、前記メモリと増幅部
との間に電気的に介在させた第２のディジタル・アナロ
グ変換部（以下Ｄ／Ａ変換部と称す）とを有し、前記増
幅部は、前記温度センサに接続された極性反転回路と、
この極性反転回路に順に接続された可変減衰器とオフセ
ット調整回路と増幅回路により構成され、前記メモリ
は、実稼動する８個以下の制御電圧設定グループを持
ち、各制御電圧設定グループは、温度検出データと増幅
度設定データとオフセット電圧データを記憶している水
晶発振装置。
【請求項２】増幅部と第１，第２のＤ／Ａ変換部と温
度検出部とメモリの少なくとも一つは間欠動作を行わせ
ることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振装置。
【請求項３】増幅部と第１，第２のＤ／Ａ変換部と温
度検出部の少なくとも一つの間欠動作における休止時間
は、メモリの間欠動作における休止時間よりも短くした
請求項２に記載の水晶発振装置。
【請求項４】周波数調整素子と増幅部との間にサンプ
ルホールド回路を介在させた請求項２または３に記載の
水晶発振装置。
【請求項５】可変減衰器における下位の出力レベルを
０より高い電圧に設定した請求項１に記載の水晶発振装
置。
【請求項６】第１，第２のＤ／Ａ変換部は、可変減衰
器により構成した請求項１に記載の水晶発振装置。
【請求項７】可変減衰器における下位の出力レベルを
０より高い電圧に設定した請求項６に記載の水晶発振装
置。
【請求項８】周波数調整素子は、複数のバラクターダ
イオードにより構成し、これらのバラクターダイオード
は水晶発振器の入力側と出力側に電気的に接続した請求
項１に記載の水晶発振装置。
【請求項９】入力側のバラクターダイオードの容量
は、出力側のバラクターダイオードの容量と等しいかそ
れ以上とした請求項８に記載の水晶発振装置。
【請求項１０】水晶発振器の入、出力側に電気的に接
続するバラクターダイオードの数は、水晶発振器の発振
周波数に応じて選択される構成とした請求項８に記載の
水晶発振装置。
【請求項１１】増幅部と周波数調整素子との間に開路
用スイッチを設けるとともに、この開路用スイッチと周
波数調整素子との間に外部電圧入力端子を電気的に接続
した請求項１に記載の水晶発振装置。
【請求項１２】水晶発振器と、この水晶発振器に電気
的に接続された周波数調整素子と、この周波数調整素子
に印加する電圧を制御する制御回路とを備え、前記制御
回路は、温度センサと、この温度センサに電気的に接続
された温度検知部と、この温度検知部に電気的に接続さ
れたメモリと、このメモリおよび前記温度センサが電気
的に接続された増幅部と、前記メモリと温度検知部との
間に電気的に介在させた第１のＤ／Ａ変換部と、前記メ
モリと増幅部との間に電気的に介在させた第２のＤ／Ａ
変換部とを有し、前記増幅部は、前記温度センサに接続
された極性反転回路と、この極性反転回路に順に接続さ
れた可変減衰器とオフセット調整回路と増幅回路により
構成され、前記メモリは、実稼動する８個以下の制御電
圧設定グループを持つ水晶発振装置において、増幅部と
周波数調整素子間を開路状態とし、この開路状態とした
状態で、水晶発振装置を恒温槽に入れ、次にこの恒温槽
の温度を、低温から高温まで可変し、この可変される温
度内の所定温度ごとに前記周波数調整素子に制御電圧を
印加することにより水晶発振器の発振周波数が所定の誤
差内に納まる上下の制御電圧幅を検出し、この検出によ
り求められた前記低温から高温までの制御電圧帯内に納
まる様に、前記低温から高温までを８本以内の直線で結
び、この８本以内の各直線と温度センサの同低温から高
温までの検出出力とから算出されるデータを、各直線に
対応する温度検出データ、増幅度設定データ、オフセッ
ト電圧データとして、メモリに記憶させる水晶発振装置
の調整方法。