JPH10270942A - 温度補償水晶発振器とその調整方法 - Google Patents
温度補償水晶発振器とその調整方法Info
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- JPH10270942A JPH10270942A JP9170897A JP9170897A JPH10270942A JP H10270942 A JPH10270942 A JP H10270942A JP 9170897 A JP9170897 A JP 9170897A JP 9170897 A JP9170897 A JP 9170897A JP H10270942 A JPH10270942 A JP H10270942A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のサーミスタと抵抗から成る補償電圧発
生回路を備えたＴＣＸＯでは、周波数温度特性の測定と
前記回路素子値の調整を繰り返し、所定の規格内に特性
が収束させるため、調整工数がかかり過ぎるという欠点
があった。本発明は温度特性の調整を容易にした調整法
を提供する。 【解決手段】 温度センサと１次及び３次関数電圧発生
回路のそれぞれに調整用スイッチを備えた回路からなる
補償電圧発生回路と、ＶＣＸＯとから成るＴＣＸＯにお
いて、予め温度センサの温特とＶＣＸＯの出力周波数を
一定周波数に保持する温度−印加電圧特性を求め、該特
性から補償電圧発生回路の電圧を調整するＴＣＸＯの温
度特性調整法である。
生回路を備えたＴＣＸＯでは、周波数温度特性の測定と
前記回路素子値の調整を繰り返し、所定の規格内に特性
が収束させるため、調整工数がかかり過ぎるという欠点
があった。本発明は温度特性の調整を容易にした調整法
を提供する。 【解決手段】 温度センサと１次及び３次関数電圧発生
回路のそれぞれに調整用スイッチを備えた回路からなる
補償電圧発生回路と、ＶＣＸＯとから成るＴＣＸＯにお
いて、予め温度センサの温特とＶＣＸＯの出力周波数を
一定周波数に保持する温度−印加電圧特性を求め、該特
性から補償電圧発生回路の電圧を調整するＴＣＸＯの温
度特性調整法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は温度補償水晶発振器
の調整法に関し、特に温度センサ、１次関数及び３次関
数の電圧発生回路を有する温度補償水晶発振器の調整法
に関する。
の調整法に関し、特に温度センサ、１次関数及び３次関
数の電圧発生回路を有する温度補償水晶発振器の調整法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、水晶発振器の周波数安定度の向
上、小型化、低価格化に対する要望は、携帯電話端末等
の分野で特に高まっている。水晶振動子を周波数制御素
子として用いた水晶発振器は、それに用いる水晶振動子
の周波数温度特性により、周囲温度の変化に応じて発振
周波数が変化する。そこで、従来より高度な周波数安定
度が要求される分野では、ＡＴカット水晶振動子を用い
た温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）が用いられてきた。
ＴＸＣＯは水晶振動子を含む発振ループ中に可変容量手
段を挿入接続して、該可変容量値を水晶振動子の周波数
温度特性と相殺するよう変化させることにより温度補償
を行う。例えば、発振ループに可変容量ダイオードを挿
入し、その両端に印加する電圧の変化量と発振周波数の
変動量が比例するように構成した電圧制御水晶発振器
（ＶＣＸＯ）の前記可変容量ダイオードの両端に、水晶
発振器の周波数変化を抑制するような温度補償電圧を発
振ループの外部より印加することで水晶発振器の温度補
償を行うものがある。
上、小型化、低価格化に対する要望は、携帯電話端末等
の分野で特に高まっている。水晶振動子を周波数制御素
子として用いた水晶発振器は、それに用いる水晶振動子
の周波数温度特性により、周囲温度の変化に応じて発振
周波数が変化する。そこで、従来より高度な周波数安定
度が要求される分野では、ＡＴカット水晶振動子を用い
た温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）が用いられてきた。
ＴＸＣＯは水晶振動子を含む発振ループ中に可変容量手
段を挿入接続して、該可変容量値を水晶振動子の周波数
温度特性と相殺するよう変化させることにより温度補償
を行う。例えば、発振ループに可変容量ダイオードを挿
入し、その両端に印加する電圧の変化量と発振周波数の
変動量が比例するように構成した電圧制御水晶発振器
（ＶＣＸＯ）の前記可変容量ダイオードの両端に、水晶
発振器の周波数変化を抑制するような温度補償電圧を発
振ループの外部より印加することで水晶発振器の温度補
償を行うものがある。
【０００３】なお、温度補償電圧発生回路の出力電圧に
対応する周波数の変化量は、可変容量素子、例えば可変
容量ダイオードの両端に印加する電圧の変動に対する容
量変化の感度及び該可変容量ダイオードの容量変化に対
応する電圧制御水晶発振器の周波数変化の感度によって
決定される。該手法の温度補償水晶発振器において、可
変容量ダイオードに印加する温度補償電圧は、従来、サ
ーミスタと抵抗を用いた回路網から発生させる手法が一
般的であった。また、最近では図３に示すような手法も
提案されており、１次関数電圧発生回路１３及び３次関
数電圧発生回路１４はそれぞれ温度センサ１２からの温
度情報に基づいて、１次及び３次関数電圧を発生するも
のであって、これらの合成出力Ｖｃｏｍｐを電圧制御水
晶発振器の可変容量ダイオードの両端に供給して温度補
償を行う。
対応する周波数の変化量は、可変容量素子、例えば可変
容量ダイオードの両端に印加する電圧の変動に対する容
量変化の感度及び該可変容量ダイオードの容量変化に対
応する電圧制御水晶発振器の周波数変化の感度によって
決定される。該手法の温度補償水晶発振器において、可
変容量ダイオードに印加する温度補償電圧は、従来、サ
ーミスタと抵抗を用いた回路網から発生させる手法が一
般的であった。また、最近では図３に示すような手法も
提案されており、１次関数電圧発生回路１３及び３次関
数電圧発生回路１４はそれぞれ温度センサ１２からの温
度情報に基づいて、１次及び３次関数電圧を発生するも
のであって、これらの合成出力Ｖｃｏｍｐを電圧制御水
晶発振器の可変容量ダイオードの両端に供給して温度補
償を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のサ
ーミスタと抵抗から成る補償電圧発生回路を用いた温度
補償水晶発振器では、前記ＴＣＸＯの周波数温度特性の
測定と補償電圧発生回路の素子値の調整とを試行錯誤で
繰り返し、少しづつ所定の規格内に特性が収束するよう
に調整するため、調整工数が膨大にかかるという欠点が
あった。また、図３に示すような温度に関する１次関数
電圧と３次関数電圧とをそれぞれ発生する回路を用いた
補償電圧発生回路では、水晶振動子の周波数温度特性を
温度を変数とする３次と１次の関数に回路を精度よく近
似させることが難しいため、実際には各電圧発生回路に
設けられたＲ１、Ｒ２を可変させて、試行錯誤により微
調整する必要があるため調整に時間がかかるという欠点
があった。本発明は上記欠点を解決するためになされた
ものであって、予め温度センサの温度−出力電圧特性と
電圧制御水晶発振器の発振周波数を一定周波数に保持す
るための温度−印加電圧特性を求め、該特性から補償電
圧発生回路の１次及び３次の係数を求めて、ＴＣＸＯの
周波数温度補償を行う手法において、周波数温度特性の
調整が極めて容易な温度補償水晶発振器を提供すること
を目的とする。
ーミスタと抵抗から成る補償電圧発生回路を用いた温度
補償水晶発振器では、前記ＴＣＸＯの周波数温度特性の
測定と補償電圧発生回路の素子値の調整とを試行錯誤で
繰り返し、少しづつ所定の規格内に特性が収束するよう
に調整するため、調整工数が膨大にかかるという欠点が
あった。また、図３に示すような温度に関する１次関数
電圧と３次関数電圧とをそれぞれ発生する回路を用いた
補償電圧発生回路では、水晶振動子の周波数温度特性を
温度を変数とする３次と１次の関数に回路を精度よく近
似させることが難しいため、実際には各電圧発生回路に
設けられたＲ１、Ｒ２を可変させて、試行錯誤により微
調整する必要があるため調整に時間がかかるという欠点
があった。本発明は上記欠点を解決するためになされた
ものであって、予め温度センサの温度−出力電圧特性と
電圧制御水晶発振器の発振周波数を一定周波数に保持す
るための温度−印加電圧特性を求め、該特性から補償電
圧発生回路の１次及び３次の係数を求めて、ＴＣＸＯの
周波数温度補償を行う手法において、周波数温度特性の
調整が極めて容易な温度補償水晶発振器を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る請求項１記載の発明は、電圧制御水晶発
振器と該電圧制御発振器の温度−周波数特性を相殺する
ために必要な補償電圧を発生する電圧発生回路とから成
る温度補償水晶発振器において、前記電圧発生回路は温
度を変数とする関数電圧発生回路を複数個備えると共に
各関数電圧発生回路の出力を合成して前記電圧制御水晶
発振器に電圧を供給するものであって、前記関数電圧発
生回路の出力短の少なくとも１つにスイッチを設けたこ
とを特徴とする温度補償水晶発振器である。請求項２記
載の発明は、前記関数電圧発生回路が１次関数電圧発生
回路と３次関数電圧発生回路であることを特徴とする請
求項１記載の温度補償水晶発振器である。請求項３記載
の発明は、前記スイッチを開放して各関数電圧発生回路
の出力電圧を監視しながら、各関数電圧発生回路の係数
調整を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の温度
補償水晶発振器の調整方法である。
に本発明に係る請求項１記載の発明は、電圧制御水晶発
振器と該電圧制御発振器の温度−周波数特性を相殺する
ために必要な補償電圧を発生する電圧発生回路とから成
る温度補償水晶発振器において、前記電圧発生回路は温
度を変数とする関数電圧発生回路を複数個備えると共に
各関数電圧発生回路の出力を合成して前記電圧制御水晶
発振器に電圧を供給するものであって、前記関数電圧発
生回路の出力短の少なくとも１つにスイッチを設けたこ
とを特徴とする温度補償水晶発振器である。請求項２記
載の発明は、前記関数電圧発生回路が１次関数電圧発生
回路と３次関数電圧発生回路であることを特徴とする請
求項１記載の温度補償水晶発振器である。請求項３記載
の発明は、前記スイッチを開放して各関数電圧発生回路
の出力電圧を監視しながら、各関数電圧発生回路の係数
調整を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の温度
補償水晶発振器の調整方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明にかかる
ＴＣＸＯの構成を示すブロック図である。補償電圧発生
回路は、温度センサ２と、該温度センサの出力する温度
情報を入力とする１次関数電圧発生回路３と３次関数電
圧発生回路４と１次関数電圧発生回路３の出力端に直列
接続したスイッチＳＷ１及び３次関数電圧発生回路４の
出力端に直列接続したＳＷ３とから構成される。なお、
各電圧発生回路には係数調整用の可変抵抗である調整用
抵抗Ｒ１とＲ３がそれぞれ具備されている。本発明の特
徴は１次及び３次関数電圧発生回路にスイッチＳＷ１と
ＳＷ３を設け、１次及び３次関数電圧発生回路の係数を
それぞれ独立に調整できるようにした点である。通常動
作時においてはＳＷ１、ＳＷ２はいずれも閉路されてお
り、図１に示すＴＣＸＯの温度センサ２の出力電圧Ｖｓ
ｅｎｓが１次関数電圧発生回路３及び３次関数電圧発生
回路４に入力され、それぞれの関数電圧発生回路から温
度に関する１次電圧及び３次電圧が生成され、これが合
成されて電圧制御水晶発振器の可変容量素子に印加され
る。その結果、発振ループ中の前記可変容量素子の容量
が変化し、発振ループの周波数は水晶振動子の周波数温
度特性を抑制するように変動する。
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明にかかる
ＴＣＸＯの構成を示すブロック図である。補償電圧発生
回路は、温度センサ２と、該温度センサの出力する温度
情報を入力とする１次関数電圧発生回路３と３次関数電
圧発生回路４と１次関数電圧発生回路３の出力端に直列
接続したスイッチＳＷ１及び３次関数電圧発生回路４の
出力端に直列接続したＳＷ３とから構成される。なお、
各電圧発生回路には係数調整用の可変抵抗である調整用
抵抗Ｒ１とＲ３がそれぞれ具備されている。本発明の特
徴は１次及び３次関数電圧発生回路にスイッチＳＷ１と
ＳＷ３を設け、１次及び３次関数電圧発生回路の係数を
それぞれ独立に調整できるようにした点である。通常動
作時においてはＳＷ１、ＳＷ２はいずれも閉路されてお
り、図１に示すＴＣＸＯの温度センサ２の出力電圧Ｖｓ
ｅｎｓが１次関数電圧発生回路３及び３次関数電圧発生
回路４に入力され、それぞれの関数電圧発生回路から温
度に関する１次電圧及び３次電圧が生成され、これが合
成されて電圧制御水晶発振器の可変容量素子に印加され
る。その結果、発振ループ中の前記可変容量素子の容量
が変化し、発振ループの周波数は水晶振動子の周波数温
度特性を抑制するように変動する。
【０００７】次に、本発明にかかるＴＣＸＯの調整法に
ついて説明する。まず、あらかじめ温度センサ２の温度
−電圧特性を測定しておき、その後温度変化に対し電圧
制御水晶発振器１の発振周波数を一定値（Ｆ0）に保持
するために必要なＶＣＸＯの印加電圧Ｖｃを補償すべき
全温度範囲に亘って求め、温度に対応する印加電圧値Ｖ
Cを得る。該測定結果を用いて印加電圧ＶCの温度に関す
る３次近似式を計算し、印加電圧ＶCの１次及び３次の
係数を求める。この１次及び３次係数を用いて任意の温
度における１次関数発生回路及び３次関数電圧発生回路
のそれぞれの温度補償電圧を計算し、温度センサ２の温
度−発生電圧とを組み合わせることによりＶＣＸＯの可
変容量素子に印加する温度補償電圧を得ることができ
る。この場合に、温度補償電圧の微調整は前記関数電圧
発生回路の１次及び３次係数調整用抵抗Ｒ１及びＲ３を
用いて調整する。
ついて説明する。まず、あらかじめ温度センサ２の温度
−電圧特性を測定しておき、その後温度変化に対し電圧
制御水晶発振器１の発振周波数を一定値（Ｆ0）に保持
するために必要なＶＣＸＯの印加電圧Ｖｃを補償すべき
全温度範囲に亘って求め、温度に対応する印加電圧値Ｖ
Cを得る。該測定結果を用いて印加電圧ＶCの温度に関す
る３次近似式を計算し、印加電圧ＶCの１次及び３次の
係数を求める。この１次及び３次係数を用いて任意の温
度における１次関数発生回路及び３次関数電圧発生回路
のそれぞれの温度補償電圧を計算し、温度センサ２の温
度−発生電圧とを組み合わせることによりＶＣＸＯの可
変容量素子に印加する温度補償電圧を得ることができ
る。この場合に、温度補償電圧の微調整は前記関数電圧
発生回路の１次及び３次係数調整用抵抗Ｒ１及びＲ３を
用いて調整する。
【０００８】前記温度補償電圧の１次係数を得るため、
１次関数発生回路の１次係数を調整する場合には、ＳＷ
１をオフにした上で端子Ａの出力電圧をディジタルボル
トメータ等の電圧測定手段で監視しながら１次係数調整
用抵抗Ｒ１を調整し、所望の１次の温度補償電圧が得ら
れるように調整する。同様に、前記温度補償電圧の３次
係数を得るためには、３次関数発生回路の３次係数の調
整はＳＷ３をオフにした上で端子Ｂの出力電圧を監視し
ながら３次係数調整用抵抗Ｒ３を調整し、所望の３次の
温度補償電圧が得られるように調整する。これらの調整
が終了後、ＳＷ１とＳＷ３を閉じて１次の補償電圧と３
次の補償電圧を加算してＶＣＸＯに印加する温度補償電
圧が得られることを確認すればよい。
１次関数発生回路の１次係数を調整する場合には、ＳＷ
１をオフにした上で端子Ａの出力電圧をディジタルボル
トメータ等の電圧測定手段で監視しながら１次係数調整
用抵抗Ｒ１を調整し、所望の１次の温度補償電圧が得ら
れるように調整する。同様に、前記温度補償電圧の３次
係数を得るためには、３次関数発生回路の３次係数の調
整はＳＷ３をオフにした上で端子Ｂの出力電圧を監視し
ながら３次係数調整用抵抗Ｒ３を調整し、所望の３次の
温度補償電圧が得られるように調整する。これらの調整
が終了後、ＳＷ１とＳＷ３を閉じて１次の補償電圧と３
次の補償電圧を加算してＶＣＸＯに印加する温度補償電
圧が得られることを確認すればよい。
【０００９】図２は本発明にかかるＴＣＸＯのブロック
図であって、１次関数電圧発生回路のスイッチを省略し
てＳＷ３のみで構成した点で図１のものと異なる。この
場合、１次係数の調整はＳＷ３をオフにして端子Ｖｃｏ
ｍｐの出力電圧を監視しながら１次係数調整用抵抗Ｒ１
を調整し、所望の１次の温度補償電圧が得られるように
調整する。しかる後、３次係数の調整はＳＷ３をオフの
状態で端子Ｂの出力電圧を監視しながら３次係数調整用
抵抗Ｒ３を調整し、所望の３次の温度補償電圧が得られ
るように調整する。調整終了後にＳＷ３を閉じてＶＣＸ
Ｏの印加する温度補償電圧が得られることをＶｃｏｍｐ
端子で確認すればよいのである。
図であって、１次関数電圧発生回路のスイッチを省略し
てＳＷ３のみで構成した点で図１のものと異なる。この
場合、１次係数の調整はＳＷ３をオフにして端子Ｖｃｏ
ｍｐの出力電圧を監視しながら１次係数調整用抵抗Ｒ１
を調整し、所望の１次の温度補償電圧が得られるように
調整する。しかる後、３次係数の調整はＳＷ３をオフの
状態で端子Ｂの出力電圧を監視しながら３次係数調整用
抵抗Ｒ３を調整し、所望の３次の温度補償電圧が得られ
るように調整する。調整終了後にＳＷ３を閉じてＶＣＸ
Ｏの印加する温度補償電圧が得られることをＶｃｏｍｐ
端子で確認すればよいのである。
【００１０】なお、上記実施例の説明では、本発明に係
る調整法を１次関数電圧発生回路と３次関数電圧発生回
路の組み合わせで説明したが、本発明はこれのみに限定
されるものではなく、３次関数電圧発生回路を複数組み
合わせたもの、あるいは多次元関数電圧発生回路の組み
合わせに適用してもよい。
る調整法を１次関数電圧発生回路と３次関数電圧発生回
路の組み合わせで説明したが、本発明はこれのみに限定
されるものではなく、３次関数電圧発生回路を複数組み
合わせたもの、あるいは多次元関数電圧発生回路の組み
合わせに適用してもよい。
【００１１】
【発明の効果】本発明は以上説明した如く、温度センサ
及び関数電圧発生回路からなる温度補償回路と、電圧制
御水晶発振器を組み合わせたＴＣＸＯにおいて、予め温
度センサの発生電圧と電圧制御水晶発振器の発振周波数
を一定に保持する温度−印加電圧Ｖｃを求め、前記温度
センサの温度特性と前記温度−印加電圧Ｖｃとから、１
次、及び３次の係数を求め、１次電圧及び３次電圧を相
互に独立して調整できるため、従来の調整法よりもはる
かに調整法が容易になり、周波数温度特性を何度も測定
する必要がなく、調整時間が大幅に短縮できるという効
果を奏する。
及び関数電圧発生回路からなる温度補償回路と、電圧制
御水晶発振器を組み合わせたＴＣＸＯにおいて、予め温
度センサの発生電圧と電圧制御水晶発振器の発振周波数
を一定に保持する温度−印加電圧Ｖｃを求め、前記温度
センサの温度特性と前記温度−印加電圧Ｖｃとから、１
次、及び３次の係数を求め、１次電圧及び３次電圧を相
互に独立して調整できるため、従来の調整法よりもはる
かに調整法が容易になり、周波数温度特性を何度も測定
する必要がなく、調整時間が大幅に短縮できるという効
果を奏する。
【図１】本発明に係る温度補償水晶発振器の調整方法の
一実施例を示す図である。
一実施例を示す図である。
【図２】本発明に係る温度補償水晶発振器の調整方法の
他の実施例を示す図である。
他の実施例を示す図である。
【図３】従来の温度補償水晶発振器の調整方法を示す図
である。
である。
１・・電圧制御水晶発振器 ２・・温度センサ ３・・１次関数電圧発生回路 ４・・３次関数電圧発生回路 Ｒ１、Ｒ３・・抵抗 ＳＷ１、ＳＷ３・・スイッチ Ａ、Ｂ、Ｖｃｏｍｐ・・端子
Claims (3)
- 【請求項１】 電圧制御水晶発振器と該電圧制御発振器
の温度−周波数特性を相殺するために必要な補償電圧を
発生する電圧発生回路とから成る温度補償水晶発振器に
おいて、前記電圧発生回路は温度を変数とする関数電圧
発生回路を複数個備えると共に各関数電圧発生回路の出
力を合成して前記電圧制御水晶発振器に電圧を供給する
ものであって、前記関数電圧発生回路の出力端の少なく
とも１つにスイッチを設けたことを特徴とする温度補償
水晶発振器。 - 【請求項２】 前記関数電圧発生回路が１次関数電圧発
生回路と３次関数電圧発生回路であることを特徴とする
請求項１記載の温度補償水晶発振器。 - 【請求項３】 前記スイッチを開放して各関数電圧発生
回路の出力電圧を監視しながら、各関数電圧発生回路の
係数調整を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の
温度補償水晶発振器の調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9170897A JPH10270942A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 温度補償水晶発振器とその調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9170897A JPH10270942A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 温度補償水晶発振器とその調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270942A true JPH10270942A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=14034024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9170897A Pending JPH10270942A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 温度補償水晶発振器とその調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270942A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003021765A1 (en) * | 2001-08-29 | 2003-03-13 | Seiko Epson Corporation | Oscillator and communication appliance |
| US7253695B2 (en) | 2003-10-27 | 2007-08-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Function generating circuit and temperature characteristic controlling method for function generating circuit |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP9170897A patent/JPH10270942A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003021765A1 (en) * | 2001-08-29 | 2003-03-13 | Seiko Epson Corporation | Oscillator and communication appliance |
| US7253695B2 (en) | 2003-10-27 | 2007-08-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Function generating circuit and temperature characteristic controlling method for function generating circuit |
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