專(zhuān)利名稱(chēng)：溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了石英等壓電元件的振蕩器，特別是涉及可用簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成進(jìn)行頻率的溫度補(bǔ)償、并且適合于IC化的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在使用了壓電元件，例如石英振子的振蕩器中，頻率穩(wěn)定度自不待言，而隨著小型化、低價(jià)格化等的要求趨嚴(yán)，更隨著通信方式的數(shù)字化取得進(jìn)展，希望提高以往不成為問(wèn)題的噪聲比特性(C/N特性)。振蕩器的輸出頻率出于種種原因發(fā)生變化，但即使對(duì)頻率的穩(wěn)定度較高的石英振蕩器而言，頻率隨環(huán)境溫度、電源電壓和輸出負(fù)載等條件的變化而發(fā)生變動(dòng)，與這些對(duì)應(yīng)的方法可以說(shuō)有各種各樣。例如，有一種溫度補(bǔ)償石英振蕩器(以下，稱(chēng)為T(mén)CXO)，就溫度變化而言，將溫度補(bǔ)償電路加到石英振蕩器中去，使振蕩環(huán)路中的負(fù)載電容改變，針對(duì)溫度變化來(lái)控制上述負(fù)載電容以抵消石英振子固有的溫度-頻率特性。
圖15(a)是由同一申請(qǐng)人研究出的TCXO的電路圖。本例中示出的TCXO是將隔直流用固定電容元件C3、溫度補(bǔ)償電路61和石英振子X(jué)與科爾皮茲振蕩電路60串聯(lián)連接的電路。該溫度補(bǔ)償電路61由低溫部補(bǔ)償用MOS電容元件ML與靈敏度調(diào)整用固定電容元件C4的串聯(lián)連接電路跟高溫部補(bǔ)償用MOS電容元件MH并聯(lián)連接而成，低溫用MOS電容元件ML與高溫用MOS電容元件MH形成互不相同極性的方向。另外，在低溫用MOS電容元件ML的陽(yáng)極端子側(cè)與固定電容元件C4的連接中點(diǎn)，低溫部控制電壓信號(hào)VL經(jīng)輸入電阻R4供給，在高溫用MOS電容元件MH的柵極端子側(cè)經(jīng)輸入電阻R5供給高溫部控制電壓信號(hào)VH。而且，在該低溫用MOS電容元件ML的柵極端子側(cè)和高溫用MOS電容元件MH的陽(yáng)極端子側(cè)經(jīng)輸入電阻R6供給基準(zhǔn)電壓信號(hào)VREF。
圖15(b)是TCXO的溫度補(bǔ)償電壓的圖。本發(fā)明的TCXO的溫度補(bǔ)償利用MOS變?nèi)荻O管(varactor)進(jìn)行振子X(jué)的頻率溫度補(bǔ)償。由于MOS型變?nèi)荻O管的電容相對(duì)于溫度變化的變化接近于3次函數(shù)，所以僅僅在加到MOS型變?nèi)荻O管的電壓相對(duì)于溫度變化呈1次函數(shù)變化的情況下可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。但是，由于石英振子的頻率溫度特性在固體間有分散性，所以MOS電容變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)不一定是理想的補(bǔ)償曲線，由于溫度補(bǔ)償精度不太好，所以需要具有高的頻率穩(wěn)定度的基準(zhǔn)振蕩源，例如作為GPS接收機(jī)用的基準(zhǔn)振蕩器就沒(méi)有足夠的性能。
圖16(b)是表示圖15的TCXO的溫度特性的圖。圖16(a)的實(shí)線62表示石英振子X(jué)的溫度特性，虛線63表示用15(b)所示的控制電壓控制溫度補(bǔ)償電路61時(shí)的相對(duì)于溫度變化的頻率可變特性。從該圖可知，在用圖15(b)所示的控制電壓控制溫度補(bǔ)償電路61時(shí)，由于無(wú)法對(duì)使頻率的曲線狀的變化成為必需的部分中的曲率進(jìn)行微調(diào)，所以為了對(duì)石英振子X(jué)的溫度特性62進(jìn)行補(bǔ)償，無(wú)法實(shí)現(xiàn)理想的補(bǔ)償控制(得不到補(bǔ)償曲線)，溫度補(bǔ)償后的溫度特性的精度僅為±2ppm。
特願(yuàn)2003-122420在專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)中，由于MOS型變?nèi)荻O管的非線性的電容變化接近于3次函數(shù)，所以加到MOS型變?nèi)荻O管的電壓只用簡(jiǎn)單的1次函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，但由于不是理想的補(bǔ)償曲線，所以溫度補(bǔ)償精度不太好。
另外，高溫部的MOS變?nèi)荻O管MH在低溫下沒(méi)有頻率靈敏度，是理想的，但實(shí)際上稍具頻率靈敏度，高溫的控制電壓VH在低溫部也會(huì)受到影響。從而，在要求高精度的頻率穩(wěn)定度的產(chǎn)品的情況下，存在必須篩選具有特定的頻率溫度特性的石英振子等使頻率調(diào)整變得復(fù)雜的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的課題而進(jìn)行的，其目的在于，提供一種由于利用MOS型變?nèi)荻O管的非線性的電容變化，使溫度補(bǔ)償電路的補(bǔ)償電容曲線接近于理想曲線，從而將高次函數(shù)特性與線性控制電壓的特性進(jìn)行合成，以提高溫度補(bǔ)償精度的TCXO。
另一目的是，為了使低溫部和高溫部的控制電壓受到的影響不一致，令低溫部的控制電壓在常溫以上為恒定值，高溫部的控制電壓在常溫以下為恒定值，即使是高精度產(chǎn)品的情況，頻率的調(diào)整也變得容易。
為了解決這樣的課題，本發(fā)明的第一方面是一種溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，由電流流過(guò)壓電元件以進(jìn)行激勵(lì)的振蕩電路、隔直流用固定電容元件、補(bǔ)償因溫度變化造成的振蕩頻率的變化的頻率溫度補(bǔ)償電路、以及具備了受規(guī)定的頻率激勵(lì)的壓電元件的壓電振子串聯(lián)連接而成，其特征在于所述頻率溫度補(bǔ)償電路包括溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部，該溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部基于通過(guò)溫度檢測(cè)部變化了的參數(shù)來(lái)產(chǎn)生電壓，該溫度檢測(cè)部的參數(shù)隨環(huán)境溫度而變化，所述溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部包括低溫控制電壓發(fā)生部和高溫控制電壓發(fā)生部，該低溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生以所述壓電元件的溫度特性的常溫為中心，補(bǔ)償?shù)蜏貍?cè)的溫度特性的電壓，該高溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生補(bǔ)償高溫側(cè)的溫度特性的電壓，所述低溫控制電壓發(fā)生部包括低溫1次電壓生成單元、低溫高次電壓生成單元和低溫電壓合成單元，該低溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度呈線性變化的電壓，該低溫高次電壓生成單元相對(duì)于由該低溫1次電壓生成單元所生成的電壓的低溫側(cè)的溫度生成具有高次次數(shù)的電壓，該低溫電壓合成單元將由所述低溫1次電壓生成單元和低溫高次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成，所述高溫控制電壓發(fā)生部包括高溫1次電壓生成單元、高溫高次電壓生成單元和高溫電壓合成單元，該高溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度呈線性變化的電壓，該高溫高次電壓生成單元相對(duì)于由該高溫1次電壓生成單元所生成的電壓的高溫側(cè)的溫度生成具有高次次數(shù)的電壓，該高溫電壓合成單元將由所述高溫1次電壓生成單元和高溫高次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成。
對(duì)于用線性的控制電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)有方式而言，為了盡可能使MOS型變?nèi)荻O管的特性接近于石英振子的特性，本發(fā)明將線性的控制電壓與具有高次次數(shù)的電壓進(jìn)行合成。即，分別包括既針對(duì)低溫側(cè)在低溫側(cè)的溫度下生成具有高次次數(shù)的電壓，又針對(duì)高溫側(cè)在高溫側(cè)的溫度下生成具有高次次數(shù)的電壓的高次電壓生成單元，通過(guò)與線性的控制電壓進(jìn)行合成，生成低溫側(cè)和高溫側(cè)的控制電壓，施加到溫度補(bǔ)償電路上。
本發(fā)明的第二方面是一種溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，由電流流過(guò)壓電元件以進(jìn)行激勵(lì)的振蕩電路、隔直流用固定電容元件、補(bǔ)償因溫度變化造成的振蕩頻率的變化的頻率溫度補(bǔ)償電路、以及具備了受規(guī)定的頻率激勵(lì)的壓電元件的壓電振子串聯(lián)連接而成，其特征在于所述頻率溫度補(bǔ)償電路包括溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部，該溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部基于通過(guò)溫度檢測(cè)部變化了的參數(shù)來(lái)產(chǎn)生電壓，該溫度檢測(cè)部的參數(shù)隨環(huán)境溫度而變化，所述溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部包括低溫控制電壓發(fā)生部和高溫控制電壓發(fā)生部，該低溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生以所述壓電元件的溫度特性的常溫為中心，補(bǔ)償?shù)蜏貍?cè)的溫度特性的電壓，該高溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生補(bǔ)償高溫側(cè)的溫度特性的電壓，所述低溫控制電壓發(fā)生部包括第1低溫1次電壓生成單元、第2低溫1次電壓生成單元和低溫電壓合成單元，該第1低溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度按第1斜率呈線性變化的電壓，該第2低溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度按第2斜率呈線性變化的電壓，該低溫電壓合成單元將由所述第1低溫1次電壓生成單元和第2低溫1次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成，所述高溫控制電壓發(fā)生部包括第1高溫1次電壓生成單元、第2高溫1次電壓生成單元和高溫電壓合成單元，該第1高溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度按第1斜率呈線性變化的電壓，該第2高溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度按第2斜率呈線性變化的電壓，該高溫電壓合成單元將由所述第1高溫1次電壓生成單元和第2高溫1次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成。
對(duì)于用線性的控制電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)有方式而言，為了盡可能使MOS型變?nèi)荻O管的特性接近于石英振子的特性，本發(fā)明將2種線性的控制電壓進(jìn)行合成。即，既生成針對(duì)低溫側(cè)斜率不同的2種線性的控制電壓，又生成針對(duì)高溫側(cè)斜率不同的2種線性的控制電壓，通過(guò)分別合成這2種線性的控制電壓，生成低溫側(cè)和高溫側(cè)的控制電壓，并施加到溫度補(bǔ)償電路上。
本發(fā)明的第三方面是一種溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，由電流流過(guò)壓電元件以進(jìn)行激勵(lì)的振蕩電路、隔直流用固定電容元件、補(bǔ)償因溫度變化造成的振蕩頻率的變化的頻率溫度補(bǔ)償電路、以及具備了受規(guī)定的頻率激勵(lì)的壓電元件的壓電振子串聯(lián)連接而成，其特征在于所述頻率溫度補(bǔ)償電路包括溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部，該溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部基于通過(guò)溫度檢測(cè)部變化了的參數(shù)來(lái)產(chǎn)生電壓，該溫度檢測(cè)部的參數(shù)隨環(huán)境溫度而變化，所述溫度檢測(cè)部包括第1傳感器電壓發(fā)生電路、第2傳感器電壓發(fā)生電路和第3傳感器電壓發(fā)生電路，該第1傳感器電壓發(fā)生電路產(chǎn)生從低溫起隨溫度上升而線性上升的電壓，第2傳感器電壓發(fā)生電路產(chǎn)生從低溫起隨溫度上升而線性下降的電壓，第3傳感器電壓發(fā)生電路產(chǎn)生與由所述第1傳感器電壓發(fā)生電路所產(chǎn)生的電壓具有同一斜率并加上規(guī)定的箝位電壓而得到的電壓，所述溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部包括低溫控制電壓發(fā)生部和高溫控制電壓發(fā)生部，該低溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生以所述壓電元件的溫度特性的常溫為中心，補(bǔ)償?shù)蜏貍?cè)的溫度特性的電壓，該高溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生補(bǔ)償高溫側(cè)的溫度特性的電壓，所述低溫控制電壓發(fā)生部包括低溫1次電壓生成單元、低溫高次電壓生成單元和低溫電壓合成單元，該低溫1次電壓生成單元基于所述第2傳感器電壓生成呈線性變化的電壓，該低溫高次電壓生成單元基于所述第2傳感器電壓和所述第3傳感器電壓，相對(duì)于由所述低溫1次電壓生成單元所生成的電壓的低溫側(cè)的溫度生成具有高次次數(shù)的電壓，該低溫電壓合成單元將由所述低溫1次電壓生成單元和低溫高次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成，所述高溫控制電壓發(fā)生部包括高溫1次電壓生成單元、高溫高次電壓生成單元和高溫電壓合成單元，該高溫1次電壓生成單元基于所述第2傳感器電壓生成呈線性變化的電壓，該高溫高次電壓生成單元基于所述第1傳感器電壓和所述第2傳感器電壓，相對(duì)于由所述高溫1次電壓生成單元所生成的電壓的高溫側(cè)的溫度生成具有高次次數(shù)的電壓，該高溫電壓合成單元將由所述高溫1次電壓生成單元和高溫高次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成。
為了生成更準(zhǔn)確的高次電壓，本發(fā)明通過(guò)將3種傳感器電壓輸入到高次電壓生成單元(差分放大器)中，生成高次電流，并將該電流變換成電壓，與1次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成來(lái)產(chǎn)生控制電壓。
本發(fā)明的第四方面的特征在于上述低溫高次電壓生成單元和高溫高次電壓生成單元可變更具有高次次數(shù)的電壓的次數(shù)。
低溫、高溫高次電壓生成單元在由差分放大器構(gòu)成的情況下，通過(guò)變更插入到差分放大器中的電阻器的值來(lái)改變放大率。其結(jié)果是，電流的放大率曲線發(fā)生變化，最終電流特性相對(duì)于溫度發(fā)生變化，可看上去使高次次數(shù)發(fā)生變化。
本發(fā)明的第五方面的特征在于上述低溫控制電壓發(fā)生部生成在高溫部中其電壓比常溫附近恒定的電壓，上述高溫控制電壓發(fā)生部生成在低溫部中其電壓比常溫附近恒定的電壓。
由于高溫部的MOS變?nèi)荻O管在低溫下沒(méi)有頻率靈敏度，因此即使控制電壓發(fā)生變動(dòng)也沒(méi)有問(wèn)題，但實(shí)際上稍具頻率靈敏度，高溫的控制電壓VH在低溫部也會(huì)受到影響。從而，為了使低溫部和高溫部的控制電壓受到的影響不一致，令低溫部的控制電壓在常溫以上為恒定值，高溫部的控制電壓在常溫以下為恒定值。
按照本發(fā)明的第一方面，由于將高次次數(shù)的控制電壓與低溫和高溫時(shí)各自的1次控制電壓進(jìn)行合成，生成低溫控制電壓、高溫控制電壓，所以可使MOS型變?nèi)荻O管的特性接近于石英振子的特性。
另外，在本發(fā)明的第二方面，由于準(zhǔn)備2種1次的控制電壓，并將它們合成，生成低溫控制電壓、高溫控制電壓，所以在簡(jiǎn)化控制的同時(shí)，可使MOS型變?nèi)荻O管的特性接近于石英振子的特性。
另外，在本發(fā)明的第三方面，由于準(zhǔn)備3種由溫度傳感器產(chǎn)生的傳感器電壓，基于這些傳感器電壓的組合，通過(guò)生成低溫、高溫時(shí)的1次控制電壓和高次次數(shù)的電壓并進(jìn)行合成，生成低溫部和高溫部的控制電壓，所以可使MOS型變?nèi)荻O管的特性更接近于石英振子的特性。
另外，在本發(fā)明的第四方面，由于低溫高次電壓生成單元和高溫高次電壓生成單元可變更具有高次次數(shù)的電壓的次數(shù)，所以可從外部對(duì)次數(shù)進(jìn)行調(diào)整，可將MOS型變?nèi)荻O管的特性微調(diào)成石英振子的特性。
另外，在本發(fā)明的第五方面，由于使低溫部的控制電壓在常溫以上為恒定值，高溫部的控制電壓在常溫以下為恒定值，所以可使低溫部和高溫部的控制電壓的影響度減少。


圖1是構(gòu)成本發(fā)明第一實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的一部分的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路的功能方框圖。
圖2(a)～(h)是表示溫度(temp)與控制電壓(V)的關(guān)系的圖。
圖3(a)～(c)是表示圖2的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路100的溫度特性的圖。
圖4(b)、(f)、(k)、(m)是表示進(jìn)一步改善了圖3的合成電路6、7的輸出的溫度(temp)與控制電壓(V)的關(guān)系的圖，(A)是構(gòu)成本發(fā)明第一實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的一部分的頻率溫度補(bǔ)償電路的變形功能方框圖，(B)是表示MOS變?nèi)荻O管的電壓-電容特性的圖。
圖5(a)～(d)是表示通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算了本發(fā)明第一實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路100的補(bǔ)償特性的結(jié)果的圖。
圖6是構(gòu)成本發(fā)明第二實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的一部分的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路的功能方框圖。
圖7(a)～(e)是表示圖6的功能方框圖的電壓A、B、vh、VH的各波形的圖。
圖8(a)～(d)是表示圖6的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器200的溫度特性的圖。
圖9是表示通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算了本發(fā)明第二實(shí)施方式的頻率溫度補(bǔ)償電路200的補(bǔ)償特性的結(jié)果的圖。
圖10(b)、(e)、(d)、(f)是表示進(jìn)一步改善了圖6的合成電路31、32的輸出的溫度(temp)與控制電壓(V)的關(guān)系的圖。
圖11是構(gòu)成本發(fā)明第三實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的一部分的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路的功能方框圖。
圖12(a)是表示溫度傳感器51的傳感器輸出電壓的一例的圖，(b)是表示產(chǎn)生各傳感器電壓的電路的一例的圖。
圖13是說(shuō)明圖11的高溫高次電流發(fā)生電路52和低溫高次電流發(fā)生電路56的工作的圖。
圖14是表示高溫高次電流的次數(shù)調(diào)整后的特性例的圖。
圖15(a)、(b)是作為專(zhuān)利文獻(xiàn)1由同一申請(qǐng)人申請(qǐng)的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的電路圖。
圖16是表示圖15的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的溫度特性的圖。
其中，符號(hào)說(shuō)明為1溫度傳感器；2高溫1次電壓增益調(diào)整電路；3高溫高次電壓增益調(diào)整電路；4低溫1次電壓增益調(diào)整電路；5低溫高次電壓增益調(diào)整電路；6合成電路；7合成電路；8高溫箝位電壓；9低溫箝位電壓；10二極管；11二極管；81溫度傳感器(溫度檢測(cè)部)；82高溫1次電壓增益調(diào)整電路(高溫1次電壓生成單元)；83高溫高次電壓增益調(diào)整電路(高溫高次電壓生成單元)；84低溫1次電壓增益調(diào)整電路(低溫1次電壓生成單元)；85低溫高次電壓增益調(diào)整電路(低溫高次電壓生成單元)；86合成電路(高溫電壓合成單元)；87合成電路(低溫電壓合成單元)；100溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路；110溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路具體實(shí)施方式
以下，應(yīng)用圖示的實(shí)施方式詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。但是，本實(shí)施方式中所述的構(gòu)成要素、種類(lèi)、組合、形狀、其相對(duì)配置等除非特定的記述，本發(fā)明的范圍并非僅僅限定于此，僅不過(guò)是說(shuō)明例而已。
圖1是構(gòu)成本發(fā)明第一實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的一部分的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路的功能方框圖。該溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路110包括參數(shù)隨環(huán)境溫度變化的溫度傳感器(溫度檢測(cè)部)81；生成相對(duì)于溫度呈線性變化的電壓的高溫1次電壓增益調(diào)整電路(高溫1次電壓生成單元)82；生成相對(duì)于由該高溫1次電壓增益調(diào)整電路82所生成的電壓的高溫側(cè)的溫度具有高次次數(shù)的電壓的高溫高次電壓增益調(diào)整電路(高溫高次電壓生成單元)83；將由高溫1次電壓增益調(diào)整電路82和高溫高次電壓增益調(diào)整電路83所生成的電壓進(jìn)行合成的合成電路(高溫電壓合成單元)86；生成相對(duì)于溫度呈線性變化的電壓的低溫1次電壓增益調(diào)整電路(低溫1次電壓生成單元)84；生成相對(duì)于由該低溫1次電壓增益調(diào)整電路84所生成的電壓的低溫側(cè)的溫度具有高次次數(shù)的電壓的低溫高次電壓增益調(diào)整電路(低溫高次電壓生成單元)85；以及將由低溫1次電壓增益調(diào)整電路84和低溫高次電壓增益調(diào)整電路85所生成的電壓進(jìn)行合成的合成電路(低溫電壓合成單元)87。
圖2是表示溫度(temp)與控制電壓(V)的關(guān)系的圖。再有，本發(fā)明的控制電壓是用于控制圖15所示的結(jié)構(gòu)的頻率溫度補(bǔ)償電路61，下同。圖2(a)、(e)是現(xiàn)有技術(shù)的高溫側(cè)控制電壓和低溫側(cè)控制電壓，圖2(b)、(f)是本發(fā)明的高溫側(cè)控制電壓和低溫側(cè)控制電壓。即，作為高溫側(cè)的控制電壓VH，由高溫1次電壓增益調(diào)整電路82生成圖2(d)的1次電壓(相對(duì)于溫度上升呈1次函數(shù)上升的電壓)，由高溫高次電壓增益調(diào)整電路83生成圖2(c)的高次電壓(相對(duì)于溫度上升呈指數(shù)函數(shù)上升的電壓)，由合成電路86將這些電壓進(jìn)行合成，如圖2(b)所示，VH被合成為當(dāng)溫度在高溫側(cè)時(shí)在1次電壓上疊加有(i)那樣的高次電壓(相對(duì)于溫度上升呈1次函數(shù)+指數(shù)函數(shù)上升的電壓)。另外，作為低溫側(cè)的控制電壓VL，由低溫1次電壓增益調(diào)整電路84生成圖2(h)的1次電壓(相對(duì)于溫度下降呈1次函數(shù)上升的電壓)，由低溫高次電壓增益調(diào)整電路85生成圖2(g)的高次電壓(相對(duì)于溫度下降呈指數(shù)函數(shù)上升的電壓)，由合成電路87將這些電壓進(jìn)行合成，如圖2(f)所示，VL被合成為當(dāng)溫度在低溫側(cè)時(shí)在1次電壓上疊加有(j)那樣的高次電壓(相對(duì)于溫度下降呈1次函數(shù)+指數(shù)函數(shù)上升的電壓)。
圖3是說(shuō)明包括了圖1的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路110作為VH、VL的發(fā)生源的圖16所示的溫度補(bǔ)償型石英振蕩器的溫度特性的圖。圖3(a)所示的實(shí)線13表示石英振子X(jué)的頻率溫度特性，虛線12表示溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路110的頻率控制的特性。從該圖可知，在對(duì)石英振子X(jué)的頻率溫度特性的曲線部分嚴(yán)格地進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，在基于MOS變?nèi)荻O管的電容-一次電壓特性的頻率控制量中，產(chǎn)生不足頻率控制量的部分，此時(shí)在溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路110中通過(guò)利用上述的高次電壓來(lái)控制補(bǔ)償電壓的可變量，可補(bǔ)足其不足部分，從而如圖3(a)所示，為了抵消石英振子X(jué)的頻率溫度特性13，得到充分的頻率控制特性12，按照仿真的結(jié)果，溫度補(bǔ)償后的溫度特性的精度在±0.5ppm的范圍內(nèi)，得到頻率穩(wěn)定度高的TCXO。
再有，在圖1所示的頻率溫度補(bǔ)償電路的情況下，由于如圖2(b)、(f)所示，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)，高溫側(cè)的控制電壓VH和低溫側(cè)的控制電壓VL是可變的，故即使在25℃以下的低溫側(cè)的溫度范圍內(nèi)，高溫側(cè)MOS變?nèi)荻O管MH的可變電容特性相對(duì)于電壓變化也有輕微靈敏度特性，由此，高溫側(cè)的控制電壓VH的電壓變化造成的影響盡管輕微，但還是發(fā)生了，而如果加進(jìn)因該高溫側(cè)的控制電壓VH的可變而生成的頻率變動(dòng)來(lái)設(shè)定低溫高次電壓增益調(diào)整電路，則對(duì)因石英振子X(jué)以外的影響造成的頻率溫度特性，也可通過(guò)低溫側(cè)的控制電壓VL所作的頻率控制來(lái)補(bǔ)償。
即，使高溫側(cè)的控制電壓VH所作的頻率控制成為必要的溫度范圍在常溫以上，如圖2(b)所示，當(dāng)常溫時(shí)的高溫側(cè)的控制電壓VH的值為V1’＝V1+Vref時(shí)，如果是在圖3(c)所示的高溫側(cè)補(bǔ)償用的MOS變?nèi)荻O管MH的電壓一電容特性在電壓V1以下的范圍內(nèi)為恒定值的理想情形，則即使在常溫以下的溫度范圍內(nèi)高溫側(cè)的控制電壓VH發(fā)生變動(dòng)，MOS變?nèi)荻O管MH的電容在電壓V1以下的電壓范圍(為電壓V1以下的溫度范圍)內(nèi)也不變，從而低溫時(shí)的高溫側(cè)的溫度補(bǔ)償電壓VH的可變?cè)斐傻挠绊懴?，但在?shí)際的MOS變?nèi)荻O管MH的電壓一電容特性中，即使在電壓V1的附近，由于具有輕微的電容變化特性(圖3(c)所示的Δc)，故即使在低溫時(shí)，高溫側(cè)的控制電壓VH的電壓變化造成的頻率可變也輕微地發(fā)生。
從而，此時(shí)，只要在低溫時(shí)，就加進(jìn)在石英振子X(jué)的頻率溫度特性以外，高溫側(cè)的控制電壓VH的可變所產(chǎn)生的頻率變動(dòng)也得到補(bǔ)償?shù)那闆r，設(shè)定低溫高次電壓增益調(diào)整電路，另外，在高溫時(shí)，加進(jìn)低溫側(cè)的控制電壓VL的可變所產(chǎn)生的頻率變動(dòng)得到補(bǔ)償?shù)那闆r，設(shè)定高溫高次電壓增益調(diào)整電路，由此，可使TCXO的頻率溫度特性高度穩(wěn)定。
圖4(A)是本發(fā)明的另一實(shí)施例的頻率溫度補(bǔ)償電路的功能方框圖，圖4(k)、(m)是表示溫度(temp)與控制電壓(V)的關(guān)系作為圖4(A)所示的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路100的合成電路6、7的輸出特性的圖。圖4(b)、(f)表示圖2(b)、(f)所示的合成電路6、7的輸出特性，圖4(k)是表示用高溫箝位電壓8和二極管10從常溫附近箝住低溫側(cè)的控制電壓的特性的圖，圖4(m)是表示用低溫箝位電壓9和二極管11從常溫附近箝住高溫側(cè)的控制電壓的特性的圖。
圖4(A)是產(chǎn)生對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器供給的補(bǔ)償電壓的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路的變形功能方框圖。該溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路100包括參數(shù)隨環(huán)境溫度變化的溫度傳感器(溫度檢測(cè)部)1；生成對(duì)溫度呈線性變化的電壓的高溫1次電壓增益調(diào)整電路(高溫1次電壓生成單元)2；生成相對(duì)于由該高溫1次電壓增益調(diào)整電路2所生成的電壓的高溫側(cè)的溫度具有高次次數(shù)的電壓的高溫高次電壓增益調(diào)整電路(高溫高次電壓生成單元)3；高溫1次電壓增益調(diào)整電路(高溫電壓合成單元)6；將合成電路6的輸出箝位在規(guī)定的電平的高溫箝位電壓(發(fā)生電路)8；二極管10；生成相對(duì)于溫度呈線性變化的電壓的低溫1次電壓增益調(diào)整電路(低溫1次電壓生成單元)4；生成相對(duì)于由該低溫1次電壓增益調(diào)整電路4所生成的電壓的低溫側(cè)的溫度具有高次次數(shù)的電壓的低溫高次電壓增益調(diào)整電路(低溫高次電壓生成單元)5；將由低溫1次電壓增益調(diào)整電路4和低溫高次電壓增益調(diào)整電路5所輸出的電壓進(jìn)行合成的合成電路(低溫電壓合成單元)7；將合成電路7的輸出箝位在規(guī)定的電平的低溫箝位電壓(發(fā)生電路)9；以及二極管11。
接著，說(shuō)明圖4(A)所示的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路100的工作。
圖4(A)所示的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路100中的高溫1次電壓增益調(diào)整電路2接受溫度傳感器1的溫度信息，輸出圖2(d)所示的1次函數(shù)電壓，另外，高溫高次電壓增益調(diào)整電路3接受溫度傳感器1的溫度信息，輸出圖2(c)所示的高溫用高次函數(shù)電壓。
此外，合成電路6對(duì)高溫1次電壓增益調(diào)整電路2的輸出電壓與高溫高次電壓增益調(diào)整電路3的輸出電壓進(jìn)行合成，輸出圖4(b)所示的輸出電壓VH’。
此時(shí)，輸出電壓VH’在常溫下的電壓值為V1’，在常溫以下，隨著溫度的降低，電壓值呈1次函數(shù)降低，另外，在常溫以上，呈現(xiàn)隨著溫度的上升，具有呈指數(shù)函數(shù)上升的部分的變化特性。
而且，通過(guò)將高溫箝位電壓(發(fā)生電路)8的輸出電壓的值設(shè)定為V1’的值，在合成電路6的輸出電壓的值低于V1’的狀態(tài)(低于常溫的低溫條件)下，由于二極管10的端子間為正向偏置，故高溫箝位電壓(發(fā)生電路)8的輸出電壓的值V1’為高溫側(cè)的控制電壓VH的值。
從而，高溫側(cè)的控制電壓VH的值如圖4(k)所示，在常溫以下的溫度范圍內(nèi)為V1，在常溫以上的溫度范圍內(nèi)，從常溫至所希望的溫度呈1次函數(shù)上升，并且從所希望的溫度至更高的溫度呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)的電壓上升特性。
另一方面，圖4(A)所示的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路100中的低溫1次電壓增益調(diào)整電路4接受溫度傳感器1的溫度信息，輸出圖2(h)所示的1次函數(shù)電壓，另外，低溫高次電壓增益調(diào)整電路5接受溫度傳感器1的溫度信息，輸出圖2(g)所示的低溫用高次函數(shù)電壓。
此外，合成電路7對(duì)低溫1次電壓增益調(diào)整電路4的輸出電壓與低溫高次電壓增益調(diào)整電路5的輸出電壓進(jìn)行合成，輸出圖4(f)所示的輸出電壓VL’。
此時(shí)，輸出電壓VL’在常溫下的電壓值為V2’，在常溫以上，隨著溫度的上升，電壓值呈1次函數(shù)降低，另外，在常溫以下，呈現(xiàn)隨著溫度的降低，具有呈指數(shù)函數(shù)上升的部分的變化特性。
而且，通過(guò)將低溫箝位電壓(發(fā)生電路)9的輸出電壓的值設(shè)定為V2’的值，在合成電路7的輸出電壓的值高于V2’的狀態(tài)(高于常溫的高溫條件)下，由于二極管11的端子間為正向偏置，故低溫箝位電壓(發(fā)生電路)9的輸出電壓的值V2’為高溫側(cè)的控制電壓VL的值。
從而，低溫側(cè)的控制電壓VL的值如圖4(m)所示，在常溫以上的溫度范圍內(nèi)為V2’，在常溫以下的溫度范圍內(nèi)，從常溫至所希望的溫度呈1次函數(shù)上升，并且從所希望的溫度至更低的溫度呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)的電壓上升特性。
如上所述，由于例如在低溫狀態(tài)下無(wú)需MOS變?nèi)荻O管MH所作的溫度補(bǔ)償，故按照?qǐng)D4(B)所示的MOS變?nèi)荻O管的電壓-電容特性穩(wěn)定的點(diǎn)來(lái)設(shè)定MOS變?nèi)荻O管MH端子間電壓V1＝VH-Vref，但即使是該電壓-電容特性穩(wěn)定的點(diǎn)，實(shí)際上還是具有輕微的電壓靈敏度特性。
因此，在圖1所示的實(shí)施例中，由這樣的MOS變?nèi)荻O管MH的不良的電壓靈敏度特性造成的頻率變動(dòng)與低溫側(cè)的溫度補(bǔ)償功能相對(duì)應(yīng)，而在圖4(A)所示的實(shí)施例中，通過(guò)在常溫以下使高溫部的控制電壓VH為恒定值，可減少低溫下的高溫部的控制電壓的影響度，從而在低溫時(shí)在低溫側(cè)的溫度控制中可簡(jiǎn)化調(diào)整工序等，并且在高溫時(shí)如果有的話，可簡(jiǎn)化高溫側(cè)的溫度控制中的調(diào)整工序等。
圖5(d)是表示對(duì)具備了圖4(A)所示的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路100的TCXO的補(bǔ)償特性進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果的圖，圖5(b)是表示對(duì)具備了現(xiàn)有的溫度補(bǔ)償電路的TCXO的頻率溫度特性進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果的圖。從這些圖可知，采取圖5(b)的現(xiàn)有的溫度補(bǔ)償電路，在-30℃～+85℃的范圍內(nèi)，變動(dòng)在±2ppm內(nèi)，與此相對(duì)照，在本發(fā)明中，如圖5(d)所示，在相同的溫度范圍內(nèi)，頻率偏差量落在±0.5ppm內(nèi)，可得到高的頻率穩(wěn)定度。
再有，圖5(a)、(c)是應(yīng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)氖⒄褡覺(jué)的頻率溫度特性。
圖6是構(gòu)成本發(fā)明第三實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的一部分的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路的功能方框圖。該頻率溫度補(bǔ)償電路200包括輸出與環(huán)境溫度的變化對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的溫度傳感器(溫度檢測(cè)部)21；基于溫度傳感器21的溫度檢測(cè)信息生成與溫度成正比關(guān)系的呈線性變化的電壓的第1高溫1次電壓增益調(diào)整電路(第1高溫1次電壓生成單元)24；基于溫度傳感器21的溫度檢測(cè)信息生成與溫度上升成正比關(guān)系的呈線性變化的電壓的第2高溫1次電壓增益調(diào)整電路(第2高溫1次電壓生成單元)23；經(jīng)二極管28對(duì)第2高溫1次電壓增益調(diào)整電路23的規(guī)定的溫度以下的范圍的電壓進(jìn)行箝位的第2高溫電壓增益箝位電壓(第2高溫1次電壓生成單元)22；合成第1高溫1次電壓增益調(diào)整電路24的輸出電壓和由第2高溫1次電壓生成單元22控制的第2高溫1次電壓增益調(diào)整電路23的輸出電壓的高溫合成電路(高溫電壓合成單元)31；在所希望的溫度以下的范圍內(nèi)經(jīng)二極管34將高溫合成電路31的輸出箝位在規(guī)定的電平的高溫箝位電壓發(fā)生部30；生成與溫度上升成反比關(guān)系的呈線性變化的電壓的第1低溫1次電壓增益調(diào)整電路(第1低溫1次電壓生成單元)25；生成與溫度上升成反比關(guān)系的呈線性變化的電壓的第2低溫1次電壓增益調(diào)整電路(第2低溫1次電壓生成單元)26；經(jīng)二極管29對(duì)第2低溫1次電壓增益調(diào)整電路26的規(guī)定的溫度以上的范圍的電壓進(jìn)行箝位的第2低溫電壓增益箝位電壓(第2低溫1次電壓生成單元)27；合成第1低溫1次電壓增益調(diào)整電路25的輸出電壓和由第2低溫1次電壓生成單元27控制的第2低溫1次電壓增益調(diào)整電路26的輸出電壓的低溫合成電路(低溫電壓合成單元)32；以及經(jīng)二極管35將低溫合成電路32的輸出箝位在規(guī)定的電平的低溫箝位電壓33。
圖7是表示對(duì)圖6的功能方框圖的第1高溫1次電壓增益調(diào)整電路24的輸出電壓A、受第2高溫1次電壓生成單元22控制的第2高溫1次電壓增益調(diào)整電路23的輸出電壓B、高溫合成電路31的輸出電壓vh、受高溫箝位電壓發(fā)生部30控制的高溫合成電路31的輸出電壓VH的各溫度變化的電壓特性波形的圖。如上所述，圖7(a)的電壓A是與溫度上升成正比關(guān)系的呈線性增加的電壓。輸出電壓B是用第2高溫電壓增益箝位電壓22和二極管28把在來(lái)自第2高溫1次電壓增益調(diào)整電路23的整個(gè)使用溫度中呈1次函數(shù)的上升特性的輸出電壓在TA℃(TA＞25)以下的范圍內(nèi)箝位成第2高溫1次電壓生成單元22的輸出電壓值的電壓特性。由于圖7(b)所示的輸出電壓vh是將圖7(a)所示的輸出電壓A和B進(jìn)行了合成的功率特性，所以至TA℃為止，為輸出電壓A的1次函數(shù)特性與電壓B的1次函數(shù)特性之和的電壓特性，在TA℃以下，為輸出電壓A的1次函數(shù)特性與電壓B的0次函數(shù)特性之和的電壓特性。圖7(c)所示的電壓VH是將電壓vh的25℃以下的范圍內(nèi)的電壓箝位成高溫箝位電壓發(fā)生部30的輸出電壓值的電壓特性。再有，低溫部處于第2低溫1次電壓生成單元27進(jìn)行的箝位控制不足25℃的溫度點(diǎn)(TB)以下的范圍，由于電壓V1和圖7(d)所示的電壓VL呈現(xiàn)圖7(e)所示的電壓特性，故省略其說(shuō)明。
圖9(a)是表示具備了圖6所示的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路200的TCXO的頻率溫度特性的圖。實(shí)線41表示石英振子X(jué)的頻率溫度特性，虛線42表示溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路200和MOS變?nèi)荻O管的頻率可變特性。從該圖可知，由于溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路200可將輸出電壓特性區(qū)隔為多個(gè)溫度范圍并加以調(diào)整，故可有效地調(diào)整用于補(bǔ)償石英振子X(jué)的頻率溫度特性的虛線42所示的頻率可變特性，其結(jié)果是，可使溫度補(bǔ)償后的溫度特性的精度穩(wěn)定在±0.5ppm以內(nèi)。
再有，圖9(b)是表示具備了本發(fā)明第二實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路200的TCXO的補(bǔ)償特性的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果的圖，圖16(b)是表示由現(xiàn)有的溫度補(bǔ)償電壓進(jìn)行的頻率溫度校正的TCXO的頻率溫度特性的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果的圖。從該圖可知，圖16(b)的溫度補(bǔ)償結(jié)果在±2ppm內(nèi)變動(dòng)，與此相對(duì)照，在本發(fā)明中，由圖9(b)可知，頻率偏差落在±0.5ppm內(nèi)，因而得到改善。
圖11是用于產(chǎn)生對(duì)本發(fā)明第四實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器供給的控制電壓的溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路的功能方框圖。該溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路300包括通過(guò)參數(shù)隨環(huán)境溫度變化，產(chǎn)生第1～第3傳感器電壓(A、B、C)的溫度傳感器(溫度檢測(cè)部)51；基于第2傳感器電壓B生成與溫度上升成正比關(guān)系的呈線性變化的電壓的高溫1次電壓增益調(diào)整電路(高溫1次電壓生成單元)54；以第1傳感器電壓A和第2傳感器電壓B為輸入電壓，相對(duì)于高溫側(cè)的溫度上升輸出具有高次次數(shù)(呈指數(shù)函數(shù)的增加特性)的電流的高溫高次電流發(fā)生電路(高溫高次電流生成單元)52；將該輸出電流變換成電壓的增益調(diào)整電路(高溫高次電壓生成單元)53；將高溫1次電壓增益調(diào)整電路54和增益調(diào)整電路53的輸出電壓進(jìn)行合成的高溫合成電路(高溫電壓合成單元)58；經(jīng)二極管61將高溫合成電路58的輸出電壓箝位在規(guī)定的電平的高溫箝位電壓發(fā)生電路60；基于第2傳感器電壓B生成與溫度上升成反比關(guān)系的呈線性變化的電壓的低溫1次電壓增益調(diào)整電路(低溫1次電壓生成單元)55；以第3傳感器電壓C和第2傳感器電壓B為輸入電壓，相對(duì)于低溫側(cè)的溫度下降輸出具有高次次數(shù)(增加特性呈指數(shù)函數(shù))的電流的低溫高次電流發(fā)生電路(低溫高次電流生成單元)56；將該輸出電流變換成電壓的增益調(diào)整電路(低溫高次電壓生成單元)57；將低溫1次電壓增益調(diào)整電路55和增益調(diào)整電路57的輸出電壓進(jìn)行合成的低溫合成電路(低溫電壓合成單元)59；以及經(jīng)二極管63將低溫合成電路59的輸出電壓箝位在規(guī)定的電平的低溫箝位電壓62。
圖12(a)是表示傳感器電壓A、B、C相對(duì)于溫度傳感器51的傳感器的溫度的一例的圖，圖12(b)是表示產(chǎn)生各傳感器電壓的溫度傳感器(溫度檢測(cè)部)51的一例的電路圖。
溫度傳感器51按如下方式構(gòu)成在經(jīng)電阻將作為傳感器65的二極管元件的陽(yáng)極端與運(yùn)算放大器(放大器)66的反相輸入端子連接的同時(shí)，將該二極管元件的陰極端接地，將基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路70的輸出端與放大器66的非反相輸入端子連接，在經(jīng)反饋電阻連接放大器66的輸出端與反相輸入端的同時(shí)，將二極管D2的陽(yáng)極端與放大電路66的輸出端連接，經(jīng)由電阻R1和電阻R2構(gòu)成的串聯(lián)電路將二極管D2的陰極端接地，以電阻R1與電阻R2的連接點(diǎn)為第1傳感器電壓A的輸出端子A，進(jìn)而將電阻R3的一端與放大電路66的輸出端連接，在電阻R3的另一端與接地之間進(jìn)行串聯(lián)連接以形成2個(gè)二極管D3的正向連接，以二極管D3與電阻R3的連接點(diǎn)為第2傳感器電壓B的輸出端子B，進(jìn)而將電阻R4的一端與放大器66的輸出端連接，將電阻R5的一端與電阻R4的另一端連接，將二極管D1正向連接在電阻R5的另一端與接地之間，以電阻R4與電阻R5的連接點(diǎn)為第3傳感器電壓C的輸出端子C。
以下，說(shuō)明溫度傳感器51的工作。
由于圖12所示的傳感器65是二極管元件，所以流過(guò)傳感器65的電流進(jìn)行隨溫度的上升按照成反比關(guān)系的呈1次函數(shù)下降的方式工作，故在放大器66的反相輸入端施加隨溫度的上升成反比關(guān)系的呈1次函數(shù)下降的電壓(至少在使用溫度范圍內(nèi)，施加于反相輸入端的電壓的絕對(duì)值比基準(zhǔn)電壓值小)，隨之在放大器66的輸出端發(fā)生呈現(xiàn)隨溫度的上升成正比關(guān)系的呈1次函數(shù)上升的特性的輸出電壓。
而且，在端子A上產(chǎn)生基于二極管D2和電阻R1的串聯(lián)電路與電阻R2的分壓比的電壓，在端子B上產(chǎn)生基于電阻R3與二極管D3的分壓比的電壓，在端子C上產(chǎn)生基于電阻R5和二極管D1的串聯(lián)電路與電阻R4的分壓比的電壓。
此時(shí)，對(duì)于二極管D2、D1而言，通過(guò)利用進(jìn)行隨溫度的上升端子間電流減少那樣的工作(二極管D2、D1的端子間的阻抗增大)的二極管元件特有的溫度特性，例如使隨溫度變化二極管D2和電阻R1的串聯(lián)電路與電阻R2的電阻比隨溫度變化而變動(dòng)，相應(yīng)地微調(diào)放大器66的輸出電壓(傳感器電壓A)的變動(dòng)特性(變動(dòng)率)而備有的結(jié)構(gòu)，但在電阻的只是設(shè)定條件下可進(jìn)行調(diào)整時(shí)，不特別備有這些結(jié)構(gòu)也沒(méi)有關(guān)系。
另一方面，對(duì)于二極管D3而言，隨溫度上升使端子B的電位急劇下降，例如由于是串聯(lián)連接了多個(gè)二極管的結(jié)構(gòu)，因此通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定該二極管的連接數(shù)，可從輸出端子B得到相對(duì)于圖12(a)所示的溫度上升其電壓變化率具有負(fù)的斜率的傳感器電壓B。
而且，如果適當(dāng)?shù)卦O(shè)定電阻R1～R5和二極管D1～D3及其它電路元件，則如圖12(a)所示，在不到25℃的溫度TL下，傳感器電壓B與C的值一致，在高于25℃的溫度TH下，可得到傳感器電壓A、B、C，使得傳感器電壓A與B的值一致。
圖13是說(shuō)明圖11的高溫高次電流發(fā)生電路52和低溫高次電流發(fā)生電路56的電路圖。現(xiàn)參照12(a)進(jìn)行說(shuō)明。高溫高次電流發(fā)生電路52在高溫側(cè)利用了A、B的傳感器電壓。在比常溫低的低溫部，由于B的電壓比A大得多，所以在電阻R4側(cè)不流過(guò)電流，輸出電流15thH為零。隨著溫度上升，傳感器A、B間的電位差趨于消失，在R4側(cè)電流開(kāi)始流過(guò)，產(chǎn)生高溫高次電流發(fā)生電路52的輸出電流15thH。此時(shí)產(chǎn)生的電流可以以常溫附近為中心近似成高次的函數(shù)。另外，進(jìn)行調(diào)整，使得傳感器A、B的電壓變得相同時(shí)的溫度TH在溫度補(bǔ)償范圍的高溫側(cè)的端部。至于低溫側(cè)，也與高溫側(cè)同樣地工作，進(jìn)行調(diào)整，使得傳感器B、C的交點(diǎn)TL在溫度補(bǔ)償范圍的低溫側(cè)的端部。此處，通過(guò)使電阻R1～R4的電阻值發(fā)生變化，使電流特性相對(duì)于溫度也發(fā)生變化，看上去函數(shù)的次數(shù)發(fā)生了變化，所以通過(guò)該電阻變化可調(diào)整高次次數(shù)。由此，可將MOS變?nèi)荻O管的特性微調(diào)成石英振子的特性。
圖14是表示高溫高次電流的次數(shù)調(diào)整后的特性例的圖。從該圖可知，通過(guò)使電阻R1～R4的電阻值發(fā)生變化，使電流特性71相對(duì)于溫度也發(fā)生變化，看上去函數(shù)的次數(shù)發(fā)生了變化。在該圖中，示出了當(dāng)改變?yōu)榧^的方向時(shí)，看上去的次數(shù)減少。
權(quán)利要求
1.一種溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，由電流流過(guò)壓電元件以進(jìn)行激勵(lì)的振蕩電路、隔直流用固定電容元件、補(bǔ)償因溫度變化造成的振蕩頻率的變化的頻率溫度補(bǔ)償電路、以及具備了受規(guī)定的頻率激勵(lì)的壓電元件的壓電振子串聯(lián)連接而成，其特征在于所述頻率溫度補(bǔ)償電路包括溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部，該溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部基于通過(guò)溫度檢測(cè)部變化了的參數(shù)來(lái)產(chǎn)生電壓，該溫度檢測(cè)部的參數(shù)隨環(huán)境溫度而變化，所述溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部包括低溫控制電壓發(fā)生部和高溫控制電壓發(fā)生部，該低溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生以所述壓電元件的溫度特性的常溫為中心，補(bǔ)償?shù)蜏貍?cè)的溫度特性的電壓，該高溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生補(bǔ)償高溫側(cè)的溫度特性的電壓，所述低溫控制電壓發(fā)生部包括低溫1次電壓生成單元、低溫高次電壓生成單元和低溫電壓合成單元，該低溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度呈線性變化的電壓，該低溫高次電壓生成單元相對(duì)于由該低溫1次電壓生成單元所生成的電壓的低溫側(cè)的溫度生成具有高次次數(shù)的電壓，該低溫電壓合成單元將由所述低溫1次電壓生成單元和低溫高次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成，所述高溫控制電壓發(fā)生部包括高溫1次電壓生成單元、高溫高次電壓生成單元和高溫電壓合成單元，該高溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度呈線性變化的電壓，該高溫高次電壓生成單元相對(duì)于由該高溫1次電壓生成單元所生成的電壓的高溫側(cè)的溫度生成具有高次次數(shù)的電壓，該高溫電壓合成單元將由所述高溫1次電壓生成單元和高溫高次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成。
2.一種溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，由電流流過(guò)壓電元件以進(jìn)行激勵(lì)的振蕩電路、隔直流用固定電容元件、補(bǔ)償因溫度變化造成的振蕩頻率的變化的頻率溫度補(bǔ)償電路、以及具備了受規(guī)定的頻率激勵(lì)的壓電元件的壓電振子串聯(lián)連接而成，其特征在于所述頻率溫度補(bǔ)償電路包括溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部，該溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部基于通過(guò)溫度檢測(cè)部變化了的參數(shù)來(lái)產(chǎn)生電壓，該溫度檢測(cè)部的參數(shù)隨環(huán)境溫度而變化，所述溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部包括低溫控制電壓發(fā)生部和高溫控制電壓發(fā)生部，該低溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生以所述壓電元件的溫度特性的常溫為中心，補(bǔ)償?shù)蜏貍?cè)的溫度特性的電壓，該高溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生補(bǔ)償高溫側(cè)的溫度特性的電壓，所述低溫控制電壓發(fā)生部包括第1低溫1次電壓生成單元、第2低溫1次電壓生成單元和低溫電壓合成單元，該第1低溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度按第1斜率呈線性變化的電壓，該第2低溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度按第2斜率呈線性變化的電壓，該低溫電壓合成單元將由所述第1低溫1次電壓生成單元和第2低溫1次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成，所述高溫控制電壓發(fā)生部包括第1高溫1次電壓生成單元、第2高溫1次電壓生成單元和高溫電壓合成單元，該第1高溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度按第1斜率呈線性變化的電壓，該第2高溫1次電壓生成單元生成相對(duì)于溫度按第2斜率呈線性變化的電壓，該高溫電壓合成單元將由所述第1高溫1次電壓生成單元和第2高溫1次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成。
3.一種溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，由電流流過(guò)壓電元件以進(jìn)行激勵(lì)的振蕩電路、隔直流用固定電容元件、補(bǔ)償因溫度變化造成的振蕩頻率的變化的頻率溫度補(bǔ)償電路、以及具備了受規(guī)定的頻率激勵(lì)的壓電元件的壓電振子串聯(lián)連接而成，其特征在于所述頻率溫度補(bǔ)償電路包括溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部，該溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部基于通過(guò)溫度檢測(cè)部變化了的參數(shù)來(lái)產(chǎn)生電壓，該溫度檢測(cè)部的參數(shù)隨環(huán)境溫度而變化，所述溫度檢測(cè)部包括第1傳感器電壓發(fā)生電路、第2傳感器電壓發(fā)生電路和第3傳感器電壓發(fā)生電路，該第1傳感器電壓發(fā)生電路產(chǎn)生從低溫起隨溫度上升而線性上升的電壓，第2傳感器電壓發(fā)生電路產(chǎn)生從低溫起隨溫度上升而線性下降的電壓，第3傳感器電壓發(fā)生電路產(chǎn)生與由所述第1傳感器電壓發(fā)生電路所產(chǎn)生的電壓具有同一斜率并加上規(guī)定的箝位電壓而得到的電壓，所述溫度補(bǔ)償用電壓發(fā)生部包括低溫控制電壓發(fā)生部和高溫控制電壓發(fā)生部，該低溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生以所述壓電元件的溫度特性的常溫為中心，補(bǔ)償?shù)蜏貍?cè)的溫度特性的電壓，該高溫控制電壓發(fā)生部產(chǎn)生補(bǔ)償高溫側(cè)的溫度特性的電壓，所述低溫控制電壓發(fā)生部包括低溫1次電壓生成單元、低溫高次電壓生成單元和低溫電壓合成單元，該低溫1次電壓生成單元基于所述第2傳感器電壓生成呈線性變化的電壓，該低溫高次電壓生成單元基于所述第2傳感器電壓和所述第3傳感器電壓，相對(duì)于由所述低溫1次電壓生成單元所生成的電壓的低溫側(cè)的溫度生成具有高次次數(shù)的電壓，該低溫電壓合成單元將由所述低溫1次電壓生成單元和低溫高次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成，所述高溫控制電壓發(fā)生部包括高溫1次電壓生成單元、高溫高次電壓生成單元和高溫電壓合成單元，該高溫1次電壓生成單元基于所述第2傳感器電壓生成呈線性變化的電壓，該高溫高次電壓生成單元基于所述第1傳感器電壓和所述第2傳感器電壓，相對(duì)于由所述高溫1次電壓生成單元所生成的電壓的高溫側(cè)的溫度生成具有高次次數(shù)的電壓，該高溫電壓合成單元將由所述高溫1次電壓生成單元和高溫高次電壓生成單元所生成的電壓進(jìn)行合成。
4.按照權(quán)利要求3所述的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，其特征在于所述低溫高次電壓生成單元和高溫高次電壓生成單元可變更具有高次次數(shù)的電壓的次數(shù)。
5.按照權(quán)利要求1、2或3中的任一項(xiàng)所述的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，其特征在于所述低溫控制電壓發(fā)生部生成在高溫部中其電壓比常溫附近恒定的電壓，所述高溫控制電壓發(fā)生部生成在低溫部中其電壓比常溫附近恒定的電壓。
全文摘要
為了使MOS型變?nèi)荻O管的非線性的電容變化接近于理想的3次函數(shù)，提供了一種將高次函數(shù)特性與線性的控制電壓的特性進(jìn)行合成以提高溫度補(bǔ)償精度的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器。該溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路(110)包括溫度傳感器(溫度檢測(cè)部)(81)；高溫1次電壓增益調(diào)整電路(高溫1次電壓生成單元)(82)；高溫高次電壓增益調(diào)整電路(高溫高次電壓生成單元)(83)；合成電路(高溫電壓合成單元)(86)；低溫1次電壓增益調(diào)整電路(低溫1次電壓生成單元)(84)；低溫高次電壓增益調(diào)整電路(低溫高次電壓生成單元)(85)；以及合成電路(低溫電壓合成單元)(87)。
文檔編號(hào)H03B5/32GK1832332SQ20061005689
公開(kāi)日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月9日
發(fā)明者石川匡亨, 清原厚 申請(qǐng)人:愛(ài)普生拓優(yōu)科夢(mèng)株式會(huì)社