JPH1093344A - 発振装置の温度補償データ書込方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は発振装置の温度補償データ書込方法
に関するもので、温度補償精度を高めることを目的とす
る。 【解決手段】 水晶振動子２４と、この水晶振動子２４
に接続されたバラクターダイオード４９と、このバラク
ターダイオード４９に印加する電圧を制御するＩＣ２５
と、このＩＣ２５に接続された温度センサ３０とを備え
た発振装置の、所定温度に対する水晶振動子２４の制御
データと、ＩＣ２５の動作特性データとを読取り、次に
前記制御データから制御回路用の設定データを算出し、
その後この設定データと前記動作特性データとによるシ
ミュレーションによってこの設定データの補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発振装置の温度補償
データ書込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℃ごとの温度補償のための制御デ
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制御データ
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】上記従来例で問題とな
るのは、各発振装置ごとに異なる制御回路の動作特性デ
ータ、例えばゲイン差、オフセット差等を考慮していな
かったので、せっかく４℃ごとの制御データをメモリに
記憶させておいても、精度の高い温度補償を行うことは
できないということであった。

【０００８】そこで本発明は、温度補償の精度を高める
ことを目的とするものである。

【０００９】

【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、発振器と、この発振器に接続された
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、この制御回路に接続された温度
センサとを備えた発振装置の、所定温度に対する発振器
の制御データと、制御回路の動作特性データとを読取
り、次に前記制御データから制御回路用の設定データを
算出し、その後この設定データと前記動作特性データと
によるシミュレーションによってこの設定データの補正
を行うものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１の発明は、発振
器と、この発振器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、
この制御回路に接続された温度センサとを備えた発振装
置の、所定温度に対する発振器の制御データと、制御回
路の動作特性データとを読取り、次に前記制御データか
ら制御回路用の設定データを算出し、その後この設定デ
ータと前記動作特性データとによるシミュレーションに
よってこの設定データの補正を行う発振装置の温度補償
データ書込方法であって、発振器の制御データから算出
された設定データを、制御回路の動作特性データととも
にシミュレーションすることによって補正を行うもので
あるので、その温度補償精度は高いものとなる。

【００１１】また本発明の請求項２の発明は、所定温度
ごとに、発振器を設定周波数で発振させる第１の制御デ
ータと、この発振器を設定周波数よりも＋側１ＰＰＭ以
下の値の周波数で発振させる第２の制御データと、この
発振器を設定周波数よりも−側１ＰＰＭ以下の値の周波
数で発振させる第３の制御データを読取る請求項１に記
載の発振装置の温度補償データ書込方法であって、８本
以内の直線制御電圧による制御を行わせることでメモリ
容量を小さくすることが出来る。

【００１２】さらに請求項３の発明は、−３０℃〜＋８
０℃の間で１０℃ごとに制御データを読取る請求項２に
記載の発振装置の温度補償データ書込方法であって、測
定時間の短縮と精度の確保を図るものである。

【００１３】また請求項４の発明は、２５℃にて制御デ
ータと動作特性データを読取る請求項１〜３のいずれか
一つに記載の発振装置の温度補償データ書込方法であっ
て、実使用時の精度を高めるものである。

【００１４】さらに請求項５の発明は、１０℃ごとの第
１〜第３の制御データをそれぞれ結んだ三本の三次曲線
を作成する請求項３、または４に記載の発振装置の温度
補償データ書込方法であって、８本以内の直線制御電圧
による制御を行わせることでメモリ容量を小さくするこ
とと、測定時間の短縮を図るものである。

【００１５】また請求項６の発明は、１０℃ごとの制御
データ間をスプライン補間法で関数近似した曲線で結ぶ
請求項３〜５のいずれか一つに記載の発振装置の温度補
償データ書込方法であって、制御データの精度を高める
ことができる。

【００１６】さらに請求項７の発明は、第２、第３の制
御データによる三次曲線内において−３０℃から＋８０
℃の間を８本以下の直線で結んだ請求項５、または６に
記載の発振装置の温度補償データ書込方法であって、メ
モリ容量を小さくすることができるものとなる。

【００１７】また請求項８の発明は、８本以下の直線は
それぞれ第１の制御データによる三次曲線との交点を有
する請求項７に記載の発振装置の温度補償データ書込方
法であって、直線とそれに隣接する直線との切換点にお
ける制御データの精度が高まるものとなる。

【００１８】さらに請求項９の発明は、２５℃の第１の
制御データと交わる直線を一本目の直線として形成する
請求項８に記載の発振装置の温度補償データ書込方法で
あって、実使用時における常温時における精度を高める
ことができるものとなる。

【００１９】また請求項１０の発明は、設定データの補
正は、オフセットと傾斜の少なくとも一方により行う請
求項１〜９のいずれか一つに記載の発振装置の温度補償
データ書込方法であって、制御精度を高めることができ
るものとなる。

【００２０】さらに請求項１１の発明は、設定データの
補正後に隣接する直線の交点となる温度設定データを求
める請求項１０に記載の発振装置の温度補償データ書込
方法であって、隣接する直線の交点における制御精度を
高めることができるものとなる。

【００２１】また請求項１２の発明は、下記図を用いた
説明によって特に詳細に説明した具体例における制御精
度を高めることができるものである。

【００２２】以下本発明の一実施形態を図を用いて説明
する。図４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１
１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１
３、変調器１４、バンドパスフィルタ１５、電力増幅器
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。

【００２３】ＶＣＯ／シンセサイザ１９には制御回路２
０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１１，１３及びキー・表示パネル２
２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。

【００２４】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３、図５に示されてい
る。図５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３に示すごとくそのＶcc端子２７に
は図４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。

【００２５】この電源レギュレータ２９はこの図３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、これにより検出温度信
号である出力電圧も連続した直線状に低下する。

【００２６】増幅部３１は極性反転回路３３と可変減衰
器３４と増幅回路３５とにより構成されている。そして
極性反転回路３３には温度センサ３０が接続されてい
る。また可変減衰器３４には極性反転回路３３とメモリ
３６と第２のＤ／Ａ変換部３７が接続されている。

【００２７】さらに増幅回路３５にはメモリ３６と可変
減衰器３４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。

【００２８】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４に示す携帯電話の制御回路２０が接続されて
いる。

【００２９】また図３の加算器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４３を介して図４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。

【００３０】なお図３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。

【００３１】この図３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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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に供給するのかが決定され、実行される。

【００３５】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。

【００３６】次に図３における電圧制御水晶発振器４２
の構成を図６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３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。

【００３７】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。

【００３８】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４のＶＣＯ／シンセサイザ１９へ
と出力されることになる。

【００３９】さて図６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３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。

【００４０】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。

【００４１】さて次に増幅部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、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７に示されている。

【００４２】すなわち極性反転回路３３は、増幅回路５
０と２つのスイッチング素子５１，５２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。

【００４３】そして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。

【００４４】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、そのまま可変減
衰器３４へと出力されて行く。

【００４５】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、可変減衰器３４へと出力さ
れて行く。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】つまり可変減衰器３４の図７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７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。

【００５２】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を介して増幅
回路５３へと供給されることとなる。

【００５３】増幅回路５３は例えばその増幅度が２０倍
と固定されており、上記増幅回路６２からの出力が反転
入力端子に入力されることから−２０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。

【００５４】またこの増幅回路５３の非反転入力端子に
は第２のＤ／Ａ変換部３７からアナログ電圧が供給され
るようになっており、このアナログ電圧こそがオフセッ
ト電圧となるのである。

【００５５】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８に示
すようになっている。

【００５６】つまり図７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４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。

【００５７】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。

【００５８】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６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。

【００５９】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。

【００６０】さて次にこの加算器３９からの出力はこの
図８にも示すようにサンプルホールド回路４１に供給さ
れる。

【００６１】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６９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。

【００６２】つまりスイッチング素子７０は図３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９のごとく閉成時間は１０μｓｅｃ、開
成時間は３１０μｓｅｃとなっている。

【００６３】そして閉成時に図８のコンデンサ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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】なお、これらへの電源供給停止は、図９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。

【００６７】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。

【００６８】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１０ｓｅｃとしている。

【００６９】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。

【００７０】具体的には図１０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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】さて本実施形態においては先ず図５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図１のごとく恒温槽１０
０内に入れて、データをメモリ３６に書込むことから始
める。その時は図８におけるスイッチング素子７０を開
放状態を保持した状態とする。

【００７５】恒温槽１００は温度制御器１０１によって
−３０℃から８０℃へと徐々に温度を上げて行き、図１
の端子１０２からその間の１０℃ごとに図８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４
９に直流電圧を印加する。

【００７６】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図１の計測器１０３で計測し
てプロットし、スプライン補間法で関数近似した曲線で
結んで図１１におけるＭ線を求める。

【００７７】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、スプラ
イン補間法で関数近似した曲線で結んでＹ線を求める。

【００７８】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、スプライ
ン補間法で関数近似した曲線で結んでＫ線を求める。

【００７９】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℃までを結ぶ図１２
の５本の直線制御電圧（Ｔ線）を求めることができる。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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８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。

【００８７】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１２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１２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。

【００８８】なお図１２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。

【００８９】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３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。

【００９０】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。

【００９１】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７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
７の可変減衰器３４と増幅回路３５へと供給されること
となる。

【００９２】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１
１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。

【００９３】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。

【００９４】次にさらに温度制御精度を高める方法につ
いて説明する。先ず温度補償に対する精度を高めるため
に図１１の破線のごとくＭ線からＹ，Ｋ線に対する半分
の値を曲線で結び、曲線ＹＡとＫＡを得る。そしてこの
曲線ＹＡとＫＡの範囲内で、図１１に示すＴＡ線を求め
るのである。すなわち、±０．５ｐｐｍの疑似曲線を作
った状態とし、その間でＴＡ線を引くこととするのであ
る。

【００９５】この場合、まず上述のごとく２５℃の制御
データを中心に１本目の直線を引くことになる。

【００９６】つまり、２５℃のＭ線上の点から低温側の
Ｍ線上の点へ直線を伸ばすことにより、先ほど説明した
疑似曲線範囲内で、どの温度まで下げることができるか
ということで、下方への直線の端点が求められる。

【００９７】その状態から今度は逆に２５℃から高温側
へ直線を伸ばし、端点を求めることになるのである。

【００９８】そして、この求められた１本目の直線の低
温側の端点から、−３０℃に向けて順に数本のＴＡ線を
引くことになる。

【００９９】さらに、最初に求めた直線の高温側の端点
から８０℃に向けて順に数本のＴＡ線で直線を引くこと
になるのである。

【０１００】そして、このようにして求められたＴＡ線
の値と、別個に測定した２５℃時の図３のＩＣ２５の動
作特性データとを用いて、図１のパーソナルコンピュー
タ１０４でシミュレーションを行い、その結果を図１１
に示すＴＡ線と比較する。

【０１０１】この比較により直線がずれていた場合に
は、補正を行うことになるのである。この補正は、傾斜
とオフセットによって行われ、これも、２５℃から直線
をまず最初に補正するのである。

【０１０２】その後、下方の直線への補正ということに
なるのであるが、まず、２５℃を通る直線の低温側の端
点を基準とし、１つ低温側の直線の高温側の端点が基準
点とどれだけ近い値にすることができるかということ
で、傾斜とオフセットが求められるのである。

【０１０３】そして、求められた補正後直後の低温側端
点を基準とし、順次、下方の直線の補正を行っていくの
である。

【０１０４】さらに、最初に求めた２５℃を通る補正後
の直線の高温側の端点を基準とし、順次、高温側の補正
を行っていくことになるのである。

【０１０５】そして、このような補正を行うことによ
り、ＩＣ２５の動作特性データも考慮した極めて精度の
高いデータが作られ、このデータがメモリ３６に図１の
書込器１０５から書込まれるのである。

【０１０６】この書込みは、図１に示すごとく恒温槽１
００の中にて行われる。すなわち、恒温槽１００内にお
いては、ターンテーブル１０６内に複数の製品（図１で
はケース２６で表示）が並べられており、それを回転さ
せながら、順次端子１０２でデータの読取りが行われ、
また最終的に求められたデータの書込みも行われるので
ある。

【０１０７】その一連の動作は図２に示すような状態に
なっている。本実施形態において、その精度を高めるた
めには、データの読取り（１１０）、データの算出（１
２０）の後、データ補正（１３０）を行うことによって
精度を高め、その高められたデータがメモリ３６に書込
（１４０）まれるのである。

【０１０８】データ書込みの後、最終的に、検査（１５
０）が行われる。なお図１の１０７はターンテーブル１
０６を回転させるためのモータ、１０８はそのモータの
制御器である。

【０１０９】

【発明の効果】以上のように本発明は、発振器と、この
発振器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、この制御回
路に接続された温度センサとを備えた発振装置の、所定
温度に対する発振器の制御データと、制御回路の動作特
性データとを読取り、次に前記制御データから制御回路
用の設定データを算出し、その後この設定データと前記
動作特性データとによるシミュレーションによってこの
設定データの補正を行う発振装置の温度補償データ書込
方法であって、発振器の制御データから算出された設定
データを、制御回路の動作特性データとともにシミュレ
ーションすることによって補正を行うものであるので、
その温度補償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温度補償データの書込方
法を説明するブロック図

【図２】同書込方法を説明する工程図

【図３】本発明の一実施形態の水晶発振装置のブロック
図

【図４】図３の水晶発振装置を使用した携帯電話のブロ
ック図

【図５】図３の水晶発振装置で用いたＴＣＸＯの分解斜
視図

【図６】図３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７】図３の水晶発振装置で用いた増幅部の回路図

【図８】図３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９】図３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１０】図３の水晶発振装置で用いたメモリのメモリ
マップを示す図

【図１１】図３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１２】図３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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松崎 高年 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 (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発振器と、この発振器に接続された周波
   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、この制御回路に接続された温度セン
   サとを備えた発振装置の、所定温度に対する発振器の制
   御データと、制御回路の動作特性データとを読取り、次
   に前記制御データから制御回路用の設定データを算出
   し、その後この設定データと前記動作特性データとによ
   るシミュレーションによってこの設定データの補正を行
   う発振装置の温度補償データ書込方法。
2. 【請求項２】 所定温度ごとに、発振器を設定周波数で
   発振させる第１の制御データと、この発振器を設定周波
   数よりも＋側１ＰＰＭ以下の値の周波数で発振させる第
   ２の制御データと、この発振器を設定周波数よりも−側
   １ＰＰＭ以下の値の周波数で発振させる第３の制御デー
   タを読取る請求項１に記載の発振装置の温度補償データ
   書込方法。
3. 【請求項３】 −３０℃〜＋８０℃の間で１０℃ごとに
   制御データを読取る請求項２に記載の発振装置の温度補
   償データ書込方法。
4. 【請求項４】 ２５℃にて制御データと動作特性データ
   を読取る請求項１〜３のいずれか一つに記載の発振装置
   の温度補償データ書込方法。
5. 【請求項５】 １０℃ごとの第１〜第３の制御データを
   それぞれ結んだ三本の三次曲線を作成する請求項３、ま
   たは４に記載の発振装置の温度補償データ書込方法。
6. 【請求項６】 １０℃ごとの制御データ間をスプライン
   補間法で関数近似した曲線で結ぶ請求項３〜５のいずれ
   か一つに記載の発振装置の温度補償データ書込方法。
7. 【請求項７】 第２、第３の制御データによる三次曲線
   内において−３０℃から＋８０℃の間を８本以下の直線
   で結んだ請求項５、または６に記載の発振装置の温度補
   償データ書込方法。
8. 【請求項８】 ８本以下の直線はそれぞれ第１の制御デ
   ータによる三次曲線との交点を有する請求項７に記載の
   発振装置の温度補償データ書込方法。
9. 【請求項９】 ２５℃の第１の制御データと交わる直線
   を一本目の直線として形成する請求項８に記載の発振装
   置の温度補償データ書込方法。
10. 【請求項１０】 設定データの補正は、オフセットと傾
    斜の少なくとも一方により行う請求項１〜９のいずれか
    一つに記載の発振装置の温度補償データ書込方法。
11. 【請求項１１】 設定データの補正後に隣接する直線の
    交点となる温度設定データを求める請求項１０に記載の
    発振装置の温度補償データ書込方法。
12. 【請求項１２】 発振装置は、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
    を記憶している請求項１〜１１のいずれか一つに記載の
    発振装置の温度補償データ書込方法。