專利名稱：：晶體振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種晶體振蕩器，其檢測放置晶體振子的氣氛的溫度，基于溫度的檢測結(jié)果控制加熱部使所述氣氛的溫度為一定。
背景技術(shù)：
：晶體振蕩器在被編入要求極高的頻率穩(wěn)定性的應(yīng)用的情況下，通常，一般使用OCXO(ovencontrolledcrystaloscillator)。OCXO中的溫度控制將熱敏電阻用作溫度檢測器，用運算放大器、電阻、電容器等獨立部件構(gòu)成，但由于模擬部件各自的參差不齊和經(jīng)年變化，不能進行例如±20m°C的溫度控制。但是在基站或中繼站等中，要求廉價地使用極高穩(wěn)定性的時鐘信號，因此可以預料現(xiàn)有的0CX0對應(yīng)困難的狀況。在專利文獻I的圖2和圖3中，記載了在共用的晶體片上設(shè)置兩對電極而構(gòu)成兩個晶體振子(石英振子)的技術(shù)。另外在段落0018中，記載了因為根據(jù)溫度變化在兩個晶體振子之間出現(xiàn)頻差，所以與通過測量該頻差來測量溫度的情況相同。而且，將該頻差Af和應(yīng)修正的頻率的量的關(guān)系存儲在ROM中，基于Λf讀出頻率修正量。但是該方法涉及基于溫度檢測修正振蕩頻率的TCXO(temperaturecompensatedcrystaloscillator),而不涉及0CX0。而且如段落0019所記載，對于期望的輸出頻率f0和兩個晶體振子各自的頻率H、f2，需要進行晶體振子的調(diào)節(jié)使得成為f0flf2的關(guān)系，因此存在晶體振子的制造工序變得復雜而且結(jié)果得不到高的成品率這樣的問題。再者，由于對來自各晶體振子的頻率信號即時鐘進行一定時間計數(shù)而求得其差(fl_f2)，所以檢測時間直接影響檢測精度，高精度的溫度補償困難?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I:日本特開2001-292030號
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的課題本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于提供一種晶體振蕩器(石英振蕩器)，該晶體振蕩器(0CX0)，檢測放置晶體振子(石英振子)的氣氛的溫度，基于溫度的檢測結(jié)果控制加熱部而使所述氣氛的溫度為一定，從而能夠獲得頻率穩(wěn)定性高的震蕩輸出。用于解決課題的方法本發(fā)明提供一種晶體振蕩器，其檢測放置晶體振子的氣氛的溫度，基于溫度的檢測結(jié)果控制加熱部而使所述氣氛的溫度為一定，所述晶體振蕩器的特征在于，具備在石英片上設(shè)置第一電極而構(gòu)成的第一晶體振子；在石英片上設(shè)置第二電極而構(gòu)成的第二晶體振子；第一振蕩電路和第二振蕩電路，分別與所述第一晶體振子和第二晶體振子連接；頻差檢測部，在設(shè)第一振蕩電路的振蕩頻率為fl、基準溫度時的第一振蕩電路的振蕩頻率為fir、第二振蕩電路的振蕩頻率為f2、基準溫度時的第二振蕩電路的振蕩頻率為f2r時，求出與一個差值對應(yīng)的值作為溫度檢測值，所述差值是與Π和Hr的差對應(yīng)的值跟與f2和f2r的差對應(yīng)的值的差值；偏差量電路部，其取出放置晶體振子的氣氛的溫度的溫度設(shè)定值和所述溫度檢測值的偏差量；和溫度控制部，其基于由該偏差量電路部取出的偏差量，控制供給到所述加熱部的電力。由所述偏差量電路部取出的偏差量，例如由積分電路部進行積分并被輸出到溫度控制部。第一振蕩電路和第二振蕩電路例如將各個諧波作為振蕩輸出。對應(yīng)于與Π和Hr的差對應(yīng)的值跟與f2和f2r的差對應(yīng)的值的差值的值，例如為{(f2—f2r)/f2r}—{(fl一fir)/fir}。而且，也包括代替直接檢測該值而檢測可獲得與該值同等的結(jié)果的{(f2_fI)/fl}-{(f2r-fir)/fir}的情況。晶體振蕩器的振蕩輸出例如能夠設(shè)定為第一振蕩電路和第二振蕩電路中的一個的振蕩輸出，但也可以設(shè)置與第一晶體振子和第二晶體振子不同的、放置在所述氣氛中的第三晶體振子，將來自與該第三晶體振子連接的第三振蕩電路的振蕩輸出作為晶體振蕩器的振蕩輸出。發(fā)明的另一方面提供一種振蕩裝置，其特征在于，具備本發(fā)明的晶體振蕩器；和將該晶體振蕩器的振蕩輸出作為時鐘(時鐘脈沖)信號、并且包括PLL的振蕩裝置的主體電路部。發(fā)明效果本發(fā)明，在設(shè)第一和第二振蕩電路的振蕩輸為fl、f2、基準溫度時的第一和第二振蕩電路的振蕩頻率分別為fir、f2r時，將對應(yīng)于與Π和fir的差對應(yīng)的值跟與f2和f2r的差對應(yīng)的值的差值的值，作為此時的溫度來處理。由于該值和溫度的相關(guān)性非常高，因此通過將該值作為溫度檢測值來控制加熱部的供給電力，放置晶體振子的氣氛的溫度極為穩(wěn)定。該結(jié)果是能夠獲得穩(wěn)定性高的振蕩輸出。圖I是表示本發(fā)明實施方式的整體結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示本發(fā)明實施方式的一部分的框圖。圖3是圖2所示的一部分的輸出的波形圖。圖4是示意性地表示圖2所示的、在包括DDS電路部的環(huán)路中未閂鎖的狀態(tài)的各部的波形圖。圖5是示意性地表示圖2所示的、在包括DDS電路部的環(huán)路中未閂鎖的狀態(tài)的各部的波形圖。圖6是關(guān)于與上述的實施方式對應(yīng)的實際的裝置的所述環(huán)路中的各部的波形圖。圖7是表示第一振蕩電路的頻率fI和第二振蕩電路的頻率f2與溫度的關(guān)系的頻率溫度特性圖。圖8是表示按照基準溫度時的值將Π的變化率和f2的變化率各自標準化后的值與溫度的關(guān)系的頻率溫度特性圖。圖9是表示頻差檢測部的數(shù)字輸出值與溫度的關(guān)系的特性圖。圖10是表示加熱部的控制電路的電路圖。圖11是表示上述實施方式的振蕩裝置的構(gòu)造的概略縱剖側(cè)面圖。圖12是表示用基準溫度的值將fI的變化率標準化后的值與溫度的關(guān)系、以及表示用基準溫度的值將fI的變化率標準化后的值和用基準溫度的值將f2的變化率標準化后的值的差ΛF與溫度的關(guān)系的頻率溫度特性圖?！D13是表示圖12的縱軸標準化后的值與頻率修正值的關(guān)系的特性圖。圖14是表示修正值運算部的框圖。圖15是表示本發(fā)明另一實施方式的整體結(jié)構(gòu)的框圖。圖16是表示使溫度連續(xù)地變化時的兩個晶體振子的頻差的斜坡響應(yīng)圖。圖17是表示使溫度變化1°C時的頻差檢測部的輸出的步驟應(yīng)答圖。符號說明I第一振蕩電路2第二振蕩電路10第一晶體振子20第二晶體振子3頻差檢測部31觸發(fā)電路32沖息觸發(fā)電路33閂鎖電路34環(huán)路濾波器35加法部36DDS電路部4修正值運算部(修正值取得部)5加熱器電路6加法部100電壓控制振蕩器200控制電路部具體實施例方式圖I是表示應(yīng)用本發(fā)明實施方式的晶體振蕩器而構(gòu)成的振蕩裝置的整體的框圖。該振蕩裝置構(gòu)成為輸出被設(shè)定的頻率的頻率信號的頻率合成器，具備使用晶體振子的電壓控制振蕩器100;構(gòu)成該電壓控制振蕩器100的PLL的控制電路部200;晶體振蕩器(石英振蕩器)(未附帶符號)，其生成用于使DDS201動作的時鐘信號，所述DDS201用于生成所述PLL的參照信號；和加熱器5，其是用于調(diào)節(jié)該晶體振蕩器中的晶體振子10、20放置的氣氛的溫度的加熱部。因此晶體振蕩器為0CX0。另外，該振蕩裝置還具備進行被輸入到控制電路部200的基準時鐘的溫度補償?shù)臏囟妊a償部。對于溫度補償部沒有附帶符號，但相當于比圖I中的控制電路部200更靠左側(cè)的部分，其與用于控制所述加熱器5的電路部分共用化?？刂齐娐凡?00利用相位頻率比較部205對從DDS(DirectDigitalSynthesizer)電路部201輸出的參考(reference)(參照用)時鐘和用分頻器204對電壓控制振蕩器100的輸出分頻后的時鐘的相位進行比較，作為其比較結(jié)果的相位差由供給泵204模擬化。被模擬化的信號輸入環(huán)路濾波器206,被控制使得PLL(Phaselockedloop)穩(wěn)定。因此，控制電路部200也可以稱為PLL部。在此，DDS電路部201將從后述的第一振蕩電路I輸出的頻率信號作為基準時鐘來使用，被輸入用于輸出目標頻率的信號的頻率數(shù)據(jù)(數(shù)字值)。但是，由于上述基準時鐘的頻率具有溫度特性，為了取消該溫度特性由加法部60在被輸入到DDS電路部201的上述頻率數(shù)據(jù)上加上與后述的頻率修正值對應(yīng)的信號。通過修正被輸入到DDS電路部201的頻率數(shù)據(jù)，基于基準時鐘的溫度特性變動量的DDS電路部201的輸出頻率的溫度變動量被取消，結(jié)果是相對于溫度變動，參照用時鐘的頻率穩(wěn)定，因此來自電壓控制振蕩器100的輸出頻率趨于穩(wěn)定。該實施方式中，如以下所述，生成基準時鐘的晶體振蕩器構(gòu)成為0CX0，因此基準時鐘的頻率穩(wěn)定，所以可以說看不見該基準時鐘的溫度特性。但是通過構(gòu)成為在發(fā)生加熱器的不良的情況等時，補償基于基準時鐘的溫度特性變動量的DDS電路部201的輸出頻率的溫度變動量，由此具有能夠構(gòu)成可靠性非常高的頻率合成器的優(yōu)點。接著對相當于本發(fā)明的晶體振蕩器的OCXO部分進行說明。該晶體振蕩器具備有第一晶體振子10和第二晶體振子20，上述這些第一晶體振子10和第二晶體振子20，用共用的石英片Xb構(gòu)成。即，例如將長方形的石英片Xb的區(qū)域沿長度方向一分為二，在各分割區(qū)域(振動區(qū)域)的表背兩面設(shè)置激振用的電極。因而由一分割區(qū)域和一對電極11、12構(gòu)成第一晶體振子10，由另一分割區(qū)域和一對電極21、22構(gòu)成第二晶體振子20。因此能夠說第一晶體振子10和第二晶體振子20被熱結(jié)合(鍵合)。在第一晶體振子10和第二晶體振子20上分別連接有第一振蕩電路I和第二振蕩電路2。上述這些振蕩電路1、2的輸出，對任一個而言都可以是例如晶體振子10、20的諧波(高次諧波)，也可以是基波。在獲得諧波的輸出的情況下，例如也可以在由晶體振子和放大器構(gòu)成的振蕩環(huán)路內(nèi)設(shè)置諧波的調(diào)諧電路，使振蕩環(huán)路以諧波進行振蕩。或者對于振蕩環(huán)路而言使其以基波進行振蕩，在振蕩段的后級(后段)、例如作為科耳皮茲電路的一部分的放大器的后級，設(shè)置C級放大器，利用該C級放大器使基波變歪，并且在C級放大器的后級設(shè)置調(diào)諧為諧波的調(diào)諧電路，結(jié)果是從振蕩電路1、2任一個都可以輸出例如3次諧波的振蕩頻率。在此為了方便，在設(shè)定為從第一振蕩電路I輸出頻率fl的頻率信號、從第二振蕩電路2輸出頻率f2的頻率信號的振蕩電路時，頻率fl的頻率信號作為基準時鐘供給到上述控制電路部200。3為頻差檢測部，該頻差檢測部3概略地說是用于取出(抽取)fl和f2的差與Λfr的差、即f2-fl-Δfr的電路部。Λfr是基準溫度例如25°C時的fl(flr)和f2(f2r)的差。如果舉出fl和f2的差的一個例子，例如為數(shù)MHz。本發(fā)明是通過由頻差檢測部3計算差ΛF而構(gòu)成的，上述差ΛF是與Π和f2的差對應(yīng)的值跟與基準溫度例如25°C時的Π和f2的差對應(yīng)的值的差。在該實施方式的情況下，更詳細地說，由頻差檢測部3得到的值為{(f2-fl)/fl}-{(f2r-flr)/fir}。但是，在附圖中頻差檢測部3的輸出的顯示省略。圖2表示頻差檢測部3的具體例。31為觸發(fā)電路(F/F電路)，從第一振蕩電路I對該觸發(fā)電路31的一輸入端輸入頻率fl的頻率信號，從第二振蕩電路2對另一輸入端輸入頻率f2的頻率信號，利用來自第一振蕩電路I的頻率fl的頻率信號對來自第二振蕩電路2的頻率f2的頻率信號進行閂鎖。下面，為了避免記載的冗長，H、f2作為表示頻率或者頻率信號本身來處理。觸發(fā)電路31輸出與fl和f2的頻差對應(yīng)的值、即具有(f2-fl)/fl的頻率的信號。在觸發(fā)電路31的后級設(shè)置有沖息觸發(fā)電路32，在沖息觸發(fā)電路32中，在從觸發(fā)電路31得到的脈沖信號的上升沿輸出沖息的脈沖。圖3是表示至此的一系列的信號的時間圖。在沖息觸發(fā)電路32的后級設(shè)有PLL(PhaseLockedLoop)，該PLL包括閂鎖電路33、具有積分功能的環(huán)路濾波器34、加法部35和DDS電路部36。閂鎖電路33是用于利用從沖息觸發(fā)電路32輸出的脈沖對從DDS電路部36輸出的鋸齒波進行閂鎖的電路，閂鎖電路33的輸出為上述脈沖被輸出的定時的上述鋸齒波的信號電平。環(huán)路濾波器34對該信號電平的直流電壓進行積分，加法部35將該直流電壓和與Λfr(基準溫度例如25°C時的Π和f2的差)對應(yīng)的直流電壓相加。與Δfr對應(yīng)的直流電壓的數(shù)據(jù)被儲存在圖2所示的存儲器30。該例中，加法部35中的符號為與Δfr對應(yīng)的直流電壓的輸入側(cè)為“+”，環(huán)路濾波器34的輸出電壓的輸入側(cè)為“一”。在DDS電路部36,輸入從由加法部35運算出的直流電壓、即與Afr對應(yīng)的直流電壓減去環(huán)路濾波器34的輸出電壓后的電壓，輸出與該電壓值相應(yīng)的頻率的鋸齒波。為了容易地理解PLL的動作，圖4中非常示意性地表示各部的輸出的樣子，且為了能夠直觀地把握而進行非常示意性的說明。在裝置上升時，與Afr對應(yīng)的直流電壓通過加法部35被輸入到DDS電路部36，例如Λfl設(shè)定為5MHz時，從DDL36輸出與該頻率相應(yīng)的頻率的鋸齒波。上述鋸齒波被閂鎖電路33以與(f2_fI)對應(yīng)的頻率的脈沖閂鎖，但當(f2—fl)為例如6MHz時，由于閂鎖用的脈沖的周期比鋸齒波短，所以鋸齒波的閂鎖點如圖4Ca)所示逐漸下降，閂鎖電路33的輸出和環(huán)路濾波器34的輸出如圖4(b)、(c)所示向一側(cè)逐漸下降。由于加法部35中的環(huán)路濾波器34的輸出側(cè)的符號為“一”，因此從加法部35輸入到DDS電路部36的直流電壓上升。因此從DDS電路部36輸出的鋸齒波的頻率變高，在DDS電路部36輸入與6MHz對應(yīng)的直流電壓時，鋸齒波的頻率成為6MHz，如圖5Ca)(c)所示，PLL被鎖。此時從環(huán)路濾波器34輸出的直流電壓成為對應(yīng)Λfr—(f2—fl)=一IMHz的值。也就是說環(huán)路濾波器34的積分值，相當于鋸齒波從5MHz向6MHz變化時的IMHz的變化量的積分值。和該例相反，在Λfr為6MHz、(f2—fl)為5MHz的情況下，由于閂鎖用的脈沖的周期比鋸齒波長，所以圖4(a)所示的閂鎖點逐漸升高，隨之，閂鎖電路33的輸出和環(huán)路濾波器34的輸出也上升。因此在加法部35中被減去的值增大，所以鋸齒波的頻率逐漸下降，不久與(f2-Π)相同成為5MHz時PLL被鎖住。此時從環(huán)路濾波器34輸出的直流電壓成為對應(yīng)Λfr一(f2-fI)=IMHz的值。而且，圖6為實測數(shù)據(jù)，該例中在時刻tO，PLL鎖住。但是如上述，實際上頻差檢測部3的輸出、即圖2所示的平均化電路37的輸出，是用34比特的數(shù)字值表示{(f2—fl)/fl}-{(f2r-fir)/fir}的值的值。從一50°C附近到100°C附近的該值的集合，在(fl—fir)/H=OSCl(單位為ppm或者ppb)、(f2—f2r}/f2r=0SC2(單位為ppm或ppb)時，相對于溫度的變化成為實質(zhì)上與0SC2—OSCl相同的曲線(curve:彎曲)。因而，頻差檢測部3的輸出能夠作為0SC2—OSCl=溫度數(shù)據(jù)來處理。另外，由于在觸發(fā)電路31中利用fl閂鎖f2的動作是不同步的，因此有可能產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)(stable)(在時鐘的邊沿對輸入數(shù)據(jù)進行閂鎖時，進行閂鎖的邊沿的前后一定時間需要保持輸入數(shù)據(jù)，但因時鐘和輸入數(shù)據(jù)幾乎同時進行變化，輸出成為不穩(wěn)定的狀態(tài))等不定區(qū)間，在環(huán)路濾波器34的輸出中有可能含有瞬間誤差。因此在環(huán)路濾波器34的輸出側(cè)設(shè)有求得預先設(shè)定的時間中的輸入值的移動平均的平均化電路37，即使產(chǎn)生上述瞬間誤差也可以消除。通過設(shè)置平均化電路37，最終能夠高精度地取得變動溫度量的頻率偏差信息，但也可以為不設(shè)置平均化電路37的構(gòu)成。在此，參照圖T圖10說明關(guān)于由PLL的環(huán)路濾波器34得到的變動溫度量的頻率偏差(交錯)信息即0SC2-OSCl。圖7表示將fl和f2在基準溫度下標準化、溫度和頻率的關(guān)系的特性圖。在此所說的標準化是指例如將25°C作為基準溫度，對于溫度和頻率的關(guān)系，將基準溫度時的頻率設(shè)定為零，求得從基準溫度時的頻率偏差的頻率的偏差量(交錯量)和溫度的關(guān)系。在設(shè)第一振蕩電路I中的25°C時的頻率為fir、第二振蕩電路2中的25°C時的頻率為f2r時，也就是在設(shè)25°C時的fl、f2的值分別為fir、f2r時，圖7的縱軸的值為(fl-fir)和(f2-f2r)。另外，圖8表示圖7所示的各溫度的頻率相對于基準溫度(25°C)時的頻率的變化率。因而，圖8的縱軸的值為(fl一fir)/fir和(f2—f2r)/f2r，即如上述為OSCl和0SC2。另外，圖8的縱軸的值的單位為ppm。圖9表示OSCl和溫度的關(guān)系(與圖8相同)以及(0SC2—OSCl)與溫度的關(guān)系，可知(0SC2-0SC1)與溫度處于直線關(guān)系。因而可知，(0SC2—OSCl)對應(yīng)從基準溫度變動的溫度變動偏差量。返回圖I中的說明，頻差檢測部3的輸出值實質(zhì)上為(0SC2-0SC1)，該值可以說就是如圖9所示放置晶體振子10、20的溫度檢測值。于是，在頻差檢測部3的后級設(shè)置加法器(偏差量取出電路}6，取出作為數(shù)字信號的溫度設(shè)定值(設(shè)定溫度時的0SC2-OSCl的34比特的數(shù)字值)和作為頻差檢測部3的輸出的0SC2-OSCl的差。溫度設(shè)定值優(yōu)選選擇與用于得到晶體振蕩器的輸出的第一晶體振子10對應(yīng)的OSCl的值不易因溫度變化而變動的溫度。該溫度在圖8所示的OSCl和溫度的關(guān)系曲線中，例如選擇與底部部分對應(yīng)的50°C。而且，從OSCl的值不易因溫度變化而變動的溫度這一觀點考慮，也可以將10度作為設(shè)定溫度，在該情況下也有比室溫低的情況，所以設(shè)置與加熱部以及珀耳帖元件等冷卻部組合的調(diào)溫部。而且在加法器6的后級設(shè)有相當于積分電路部的環(huán)路濾波器61。進而在環(huán)路濾波器61的后級設(shè)有PWM內(nèi)插部62。PWM內(nèi)插部62進行用一定時間的脈沖信號表現(xiàn)14比特的數(shù)字信號(一213+213的兩個補數(shù))的轉(zhuǎn)換。例如在最小H脈沖寬度為IOnsec的情況下，將214X10_9=16.384msec作為一定時間，表現(xiàn)在此間的脈沖數(shù)數(shù)字信號。具體而言如下所述。在14比特的數(shù)字值為零時，16.384msec間的H脈沖數(shù)為213個。14比特的數(shù)字值為一213時，16.384msec間的H脈沖數(shù)為零個。14比特的數(shù)字值為213—I時，16.384msee間的H脈沖數(shù)為214—I個。在PWM內(nèi)插部62的后級設(shè)有低通濾波器(LPF)63，其將來自PWM內(nèi)插部62的輸出平均化并輸出與作為該輸出的脈沖數(shù)相應(yīng)的直流電壓。S卩，在該例中PWM內(nèi)插部62和低通濾波器63是用于將數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬值的部件，也可以代替使用PWM內(nèi)插部62和低通濾波器63而使用數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。在低通濾波器(LPF)63的后級設(shè)有相當于加熱部的加熱器電路5。該加熱器電路5如圖10所示包括晶體管64，低通濾波器63的輸出端與其基極連接，并且其從電源部Vc向集電器供給電壓；和連接在該晶體管64的發(fā)射極和接地極之間的電阻65。供給到晶體管64的基極的電壓跟晶體管64的消耗電力與電阻65的消耗電力的合計電力的關(guān)系為直線關(guān)系，因此根據(jù)已說明的溫度數(shù)據(jù)和溫度設(shè)定值的差來線性地控制發(fā)熱溫度。在該例中，由于晶體管64也是發(fā)熱部的一部分，因此使用兼用加熱器和加熱器控制電路的加熱器電路5這樣的表現(xiàn)。圖11是表示圖I所示的振蕩裝置的概略構(gòu)造的圖。51為容器、52為設(shè)于容器51內(nèi)的印刷電路板。在印刷電路板52的上表面?zhèn)仍O(shè)有晶體振子10、20;集成電路部300，其將包括振蕩電路1、2和頻差檢測部3等的進行數(shù)字處理的電路單片化；和控制電路部200等。另外，在印刷電路板52的下表面?zhèn)龋谂c例如晶體振子10、20相對的位置設(shè)有加熱器5，利用該加熱器5的發(fā)熱將晶體振子10、20維持在設(shè)定溫度。另外，該實施方式的振蕩裝置如上所述還具備溫度補償部，該溫度補償部進行輸入到控制電路部200的基準時鐘的溫度補償。即，該例的振蕩裝置為將OCXO和TCXO組合而成的裝置。但是，本發(fā)明也可以不組合TCX0。該溫度補償部包括晶體振子10、20、振蕩電路1、2、頻差檢測部3和修正值運算部4。S卩，頻差檢測部3為進行加熱器5的溫度控制的部分的一部分，但也可以是上述溫度補償部的一部分。由PLL的環(huán)路濾波器34得到的變動溫度量的頻率偏差信息，被輸入圖I所示的修正值取得部即修正值運算部4，在此運算頻率的修正值。關(guān)于頻率偏差信息，如上所述。圖12表示OSCl和溫度的關(guān)系(和圖8相同)、以及(0SC2—OSCl)和溫度的關(guān)系，可知(0SC2-OSCl)與溫度處于直線關(guān)系。因而可知(0SC2—OSCl)對應(yīng)來自基準溫度的溫度變動偏差量。而且，一般而言，由于晶體振子的頻率溫度特性用3次函數(shù)來表示，因此只要求得抵消該3次函數(shù)的頻率變動量的頻率修正值和(0SC2-0SC1)的關(guān)系，即可基于(0SC2-OSCl)的檢測值求得頻率修正值。該實施方式的振蕩裝置如上所述將從第一振蕩電路I得到的頻率信號(Π)用作圖I所示的控制電路部200的基準時鐘，由于該基準時鐘存在頻率溫度特性，因此要對基準時鐘的頻率進行溫度修正。因此首先，預先求得以基準溫度進行了標準化的、表示溫度和fI的關(guān)系的函數(shù)，如圖13那樣求得用于抵消該函數(shù)的Π的頻率變動量的函數(shù)。詳細而言，上述函數(shù)的fl為基準溫度時的頻率的變動率即(fl-fir)/Hr=OSCl。因而，圖13的縱軸為一OSCl。在該例中，為了高精度地進行溫度修正,將上述函數(shù)設(shè)定為例如9次函數(shù)。如上所述，由于溫度和(0SC2-0SC1)處于直線關(guān)系，使用設(shè)圖13的橫軸為(0SC2-0SC1)的值，但直接使用(0SC2—0SC1)的值時，用于特定該值的數(shù)據(jù)量增多，因此如下操作將(0SC2-0SC1)的值進行標準化。即，實際使用振蕩裝置需要確定上限溫度和下限溫度，設(shè)上限溫度時的(0SC2-OSCl)的值為+I、下限溫度時的(0SC2—OSCl)的值為一I來處理。在該例中。如圖13所不,設(shè)一30ppm為十I、+30ppm為一I。晶體振子的相對于溫度的頻率特性，在該例中作為9次多項近似式來處理。具體而言，通過實測取得在生產(chǎn)晶體振子時(0SC2-0SC1)和溫度的關(guān)系，從該實測數(shù)據(jù)導出抵消相對于溫度的頻率變動量的、表示溫度和-OSCl的關(guān)系的修正頻率曲線，通過最小二乘法導出9次多項近似式系數(shù)。而且將多項近似式系數(shù)預先儲存在存儲器30(參照圖1)，修正值運算部4使用這些多項近似式系數(shù)進行(I)式的運算處理。Y=Pl·X9十P2·X8十P3·X7十P4·X6十P5·X5十P6·X4十P7·X3十P8·X2十P9·X.........(I)在(I)式中，X為頻差檢測信息、Y為修正數(shù)據(jù)、PlP9為多項近似式系數(shù)。在此，X為由圖I所示的頻差檢測部3得到的值，即由圖2所示的平均化電路37得到的值(0SC2-OSCDo圖11表示在修正值運算部4用于執(zhí)行運算的框圖的一個例子。圖14中，401409為進行(I)式的各項運算的運算部、400為加法部、410為進行舍入處理的電路。而且，修正值運算部4使用例如一個乘法部，在該乘法部求得9乘項的值，接著在該乘法部求得8乘項的值，在這種情況下，也可以說是任意使用該乘法部，最終將各乘項的值相加。另外，修正值的運算式不限定于使用9次的多項近似式，也可以使用相應(yīng)于所要求的精度的次數(shù)的近似式。接著，總結(jié)上述實施方式的整體的動作。著眼于該振蕩裝置的晶體振蕩器時，晶體振蕩器的輸出相當于從第一振蕩電路I輸出的頻率信號。而且，用加熱器5進行加熱，使得放置晶體振子10、20的氣氛達到設(shè)定溫度。第一晶體振子10和第一振蕩電路I為生成晶體振蕩器的輸出即頻率信號的部件，和第二晶體振子20和第二振蕩電路2都具有作為溫度檢測部的功能。與從所述這些振蕩電路1、2分別得到的頻率信號的頻差對應(yīng)的值0SC2-0SC1，如上所述與溫度相對應(yīng)，在加法部取出其與溫度設(shè)定值(例如50°C時的0SC2-OSCl的值)的差。該差在環(huán)路濾波器61中被積分，之后轉(zhuǎn)換成直流電壓來調(diào)節(jié)加熱器5的控制電力。由圖9所示的特性圖可知，在設(shè)50°C時的OSCl的值為一I.5XIO5時，加法器6的輸出在溫度低于50°C時為正的值，且隨著溫度下降而增大。因而，以放置晶體振子10、20的氣氛溫度越低于50°C加熱器5的控制電力越大的方式進行作用。另外，在氣氛溫度高于50°C時為負的值，隨著溫度上升其絕對值增大。因而，以溫度越高于50°C加熱器的供給電力越小的方式進行作用。因此放置晶體振子10、20的氣氛的溫度被維持在作為設(shè)定溫度的50°C，所以作為振蕩輸出的來自第一振蕩器I的輸出頻率穩(wěn)定。該結(jié)果是，在將來自第一振蕩器I的輸出用作時鐘信號的控制電路部200中，被供給到相位比較部205的參照信號的頻率穩(wěn)定，因此作為振蕩裝置(頻率合成器)的輸出的來自電壓控制振蕩器100的輸出頻率也穩(wěn)定。另一方面，來自頻差檢測部3的輸出(0SC2-OSCl)被輸入到修正值運算部4，執(zhí)行上述的(I)式的運算，獲得作為溫度修正數(shù)據(jù)的頻率修正量。(I)式的運算例如在圖13所示的特性圖中為求得與基于頻差檢測部3的輸出值而得到的值相對應(yīng)的修正頻率曲線的縱軸的值的處理。如圖I所示，第一晶體振子10和第二晶體振子20使用共用的石英片Xb而構(gòu)成，彼此被熱鍵合(結(jié)合)，因此振蕩電路11、12的頻差為與氣氛溫度非常正確地對應(yīng)的值，因而，頻差檢測部3的輸出為氣氛溫度和基準溫度(該例中為25°C)的溫度差信息。第一振蕩電路11輸出的頻率信號Π用作控制電路部200的主時鐘，因此在修正值運算部4得到的修正值，用作為了抵消對基于溫度偏離25°C引起的fl的頻率偏差(交錯)量的控制電路部200的動作的影響而用于補償控制電路部200的動作的信號。該結(jié)果是，作為本實施方式的振蕩裝置I的輸出的電壓控制振蕩器100的輸出頻率與溫度變動無關(guān)而成為穩(wěn)定的頻率。如上所述，根據(jù)上述實施方式，將相當于從各個晶體振子10、20得到的頻率信號的頻差的值的兩者的差用作溫度檢測值，對管理晶體振子10、20的氣氛溫度的加熱器5，基于上述溫度檢測值進行控制。因此，能夠?qū)夥諟囟雀呔鹊鼐S持在設(shè)定溫度，晶體振蕩器的輸出(第一振蕩器I的輸出)穩(wěn)定。此外，在該實施方式中，將晶體振蕩器的輸出作為時鐘信號向生成振蕩裝置即頻率合成器的振蕩輸出的控制電路部200供給，而且使用相當于頻差的值對上述時鐘信號進行修正。即，頻率合成器將由修正值運算部4得到的修正值加在DDS201的頻率設(shè)定值上、對輸入到DDS201的主時鐘(Π)進行溫度補償。這樣，由于頻率合成器具備OCXO和TCXO雙方的功能，所以具有以下的優(yōu)點。雖然制造商確定了頻率合成器的使用溫度范圍，但用戶在脫離使用溫度范圍的氣氛中使用頻率合成器時，輸出頻率也穩(wěn)定。另外，具有如下優(yōu)點，即，在提高加熱器的溫度設(shè)定值、提高使用溫度范圍的上限值的情況下，加熱器的消耗電力增大，加熱器電路的規(guī)模也增大，但通過使用TCXO的功能，能夠抑制加熱器的消耗電力。但是，頻率合成器也可以是如圖15所示不具備修正值運算部4(不具有TCXO的功能)的構(gòu)成。在該情況中，也可以將對應(yīng)于與π和fir的差對應(yīng)的值跟與f2和f2r的差對應(yīng)的值的差值的值作為此時的溫度來對待。由于該值和溫度的相關(guān)性非常大，因此通過將該值作為溫度檢測值而對加熱部的供給電力進行控制，放置晶體振子的氣氛的溫度則非常穩(wěn)定。該結(jié)果是，可獲得安定度高的振蕩輸出。在此，環(huán)路濾波器61為用于決定環(huán)路增益和阻尼(damping)的電路，環(huán)路增益和阻尼分別能夠利用數(shù)字值調(diào)節(jié)系數(shù)。即使通過將環(huán)路系數(shù)數(shù)字化來改變由構(gòu)造變更引起的導熱系數(shù)，也能夠按每個構(gòu)造容易地調(diào)節(jié)系數(shù)。在上述的例子中，取出晶體振子10、20各自的3次諧波作為輸出頻率，由于諧波的頻率溫度特性的溫度變化大，因此與它們的差對應(yīng)的值對溫度靈敏度高，是優(yōu)選的方式。但是，也可以取出晶體振子10、20的各基波作為輸出頻率，使用與它們的差對應(yīng)的值作為溫度值。或者，也可以從晶體振子10、20的一個和另一個分別取出基波、諧波，將與它們的差對應(yīng)的值作為溫度值對待。另外，為了求得頻差檢測信息而生成與fl和f2的差頻率對應(yīng)的脈沖，利用上述脈沖將從DDS電路部輸出的鋸齒波信號在閂鎖電路進行閂鎖，對被閂鎖的信號值進行積分并將其積分值作為上述頻差輸出，并且，取出該輸出跟與Hr和f2r的差對應(yīng)的值的差，輸入到上述DDS電路部而構(gòu)成PLL。如專利文獻I所述，在對fl、f2進行計數(shù)而取得其差的情況下，計數(shù)時間直接影響檢測精度，但在這樣的構(gòu)成中沒有這樣的問題，因此檢測精度高。實際上通過模擬對兩種方式進行比較，在對頻率進行計數(shù)的方式中，在設(shè)定200ms的計數(shù)時間時得到的結(jié)果是對于檢測精度而言本實施方式的方式高約50倍。頻差檢測部3也可以使用(fl-flr)和(f2_f2r)的差值，作為對應(yīng)于與fl和Hr的差對應(yīng)的值跟與f2和f2r的差對應(yīng)的值的差值的值，在該情況下，有效利用圖7的曲線圖而求得溫度。在上述的實施方式中，在圖8圖10的說明中，用“ppm”單位表示頻率的變化量，但在實際的數(shù)字電路中都是用二進制數(shù)的處理，因此，DDS電路36的頻率設(shè)定精度用構(gòu)成比特(bit)數(shù)來計算，例如為34比特。舉出一個例子，為在向圖I所示的控制電路部200所包括的DDS電路部201供給IOMHz的時鐘的情況下，該時鐘的變動頻率為IOOHz的情況。[變動比率計算]100Hz/IOMHz=O.00001·〔ppm換算〕O.00001Xle6=10〔ppm〕〔DDS設(shè)定精度換算〕O.00001X2a34^171,799〔比率ratio—34比特bit(臨時名稱)〕。為上述的構(gòu)成的情況下，上述頻率設(shè)定精度用下面的(2)式表示。IX(ratio—34bit)=IOM〔Hz〕/2"34^O.58m〔Hz/bit)......(2)因而，100〔Hz〕/0.58m(Hz/hit)^171,799〔bit(ratio—34bit)〕。另外，0.58mHz相對于IOMHz能夠按照下面的(3)式進行計算。O.58m(Hz)/IOM(Hz)Xle9^O.058〔ppb〕......(3)因而，根據(jù)(2)、(3)式，(4)式的關(guān)系成立。le9/2"34=0.058〔ppb/ratio—34bit)......(4)S卩，在DDS電路36中進行了處理的頻率消除，僅僅成為比特數(shù)的關(guān)系。此外，在上述的例子中，第一晶體振子10和第二晶體振子20使用共用的石英片Xb，但石英片Xb也可以不共用化。該情況下，能夠舉出例如在共用的機箱中配置第一晶體振子10和第二晶體振子20的例子。根據(jù)這樣的構(gòu)成，由于被放置在實質(zhì)上相同的溫度氣氛下，因此能夠獲得同樣的效果。頻差檢測部3的DDS電路部36的輸出信號不限于鋸齒波，例如也可以是正弦波，只要是信號值隨著時間反復増加、減少的頻率信號即可。另外，作為頻差檢測部3，也可以用計數(shù)器對Π和f2進行計數(shù)，從其計數(shù)值的差值減去相當于Λfr的值，輸出與得到的計數(shù)值對應(yīng)的值。在以上的實施方式中，第一晶體振子10和第一振蕩電路I具有取出溫度檢測值的功能和生成晶體振蕩器的輸出的功能。即，振蕩電路I共用溫度檢測用的振蕩電路和晶體振蕩器的輸出用的振蕩電路。但是，本發(fā)明也可以是，預備例如三個晶體振子，并且預備三個振蕩電路，例如在圖I的構(gòu)成中，預備第三晶體振子和與該晶體振子連接的第三振蕩電路，將第三振蕩電路的輸出作為晶體振蕩器的輸出，將剩余的第一振蕩電路和第二振蕩電路的振蕩輸出輸入到頻差檢測部而獲得溫度檢測值。該情況下，如果設(shè)定為將0CX0和TCXO組合而成的振蕩裝置，則第三晶體振蕩電路的輸出作為DDS201的時鐘被使用。圖I和圖15所示的振蕩裝置即頻率合成器，利用由晶體振子10、20、振蕩電路I、2、頻差檢測部3、加法部6直到加熱器電路5的部分構(gòu)成的、本發(fā)明的實施方式即晶體振蕩器而構(gòu)成。但是，本發(fā)明不限于構(gòu)成為頻率合成器，也可以是將第一振蕩電路I的振蕩輸出作為本發(fā)明的晶體振蕩器的輸出的構(gòu)成，也就是說可以是不使用控制電路部200的構(gòu)成。而且，本發(fā)明即使在這樣將第一振蕩電路I的振蕩輸出作為晶體振蕩器的輸出的情況下，也可以具備TCXO的功能。具體而言，可舉出使用熱敏電阻等溫度傳感器作為用于檢測放置晶體振子10、20的氣氛溫度的溫度檢測部、并且基于溫度檢測部的溫度檢測值調(diào)節(jié)晶體振蕩器的輸出的例子。例如利用科耳皮茲振蕩電路的晶體振蕩器，通過控制電壓的設(shè)定來進行頻率的設(shè)定。該情況下，在放置晶體振子的氣氛溫度從基準溫度起發(fā)生變化時，振蕩頻率發(fā)生變化，但通過在控制電壓的設(shè)定值上加上基于溫度檢測值而生成的控制電壓的修正值，來抵消由溫度變化引起的振蕩頻率的變化量。根據(jù)這樣的構(gòu)成，本發(fā)明的OCXO的附加價值更進一步提高。實施例使用上述的實施方式中表示的電路，在調(diào)查了表示使放置晶體振子10、20的氣氛的溫度以l°c/I分鐘的斜度連續(xù)地變化時的兩個晶體振子10、20的頻差的推移的斜坡響應(yīng)波形的情況下，得到了圖16所示的結(jié)果。fI、f2任一個都使用3次諧波。圖16的I刻度相當于20m°C(20°C/1000)，在溫度斜度為1°C/I分鐘時，能夠確認相當20m°C的偏移，通過環(huán)路濾波器61的系數(shù)的標準化能夠減少偏移量。另外，在調(diào)查了表示使上述氣氛溫度變化1°C時的頻差檢測部3的輸出的推移的階躍響應(yīng)波形的情況下，得到了圖17所示的結(jié)果。從該結(jié)果可知，頻差檢測部3的輸出(0SC2-OSCl)追隨溫度變化的情況。而且，響應(yīng)波形的越過目標部分能夠通過調(diào)節(jié)環(huán)路濾波器61的系數(shù)進行改善。權(quán)利要求1.一種晶體振蕩器，其特征在于，具備與晶體振子連接的振蕩器輸出用的振蕩電路；用于實現(xiàn)放置晶體振子的氣氛的溫度的穩(wěn)定化的加熱部；第一晶體振子，其是在石英片上設(shè)置第一電極而構(gòu)成的；第二晶體振子，其是在石英片上設(shè)置第二電極而構(gòu)成的；第一振蕩電路和第二振蕩電路，分別與所述第一晶體振子和第二晶體振子連接；頻差檢測部，在設(shè)第一振蕩電路的振蕩頻率為H、基準溫度時的第一振蕩電路的振蕩頻率為fir、第二振蕩電路的振蕩頻率為f2、基準溫度時的第二振蕩電路的振蕩頻率為f2r時，求出對應(yīng)于與Π和fir的差對應(yīng)的值跟與f2和f2r的差對應(yīng)的值的差值的值，作為溫度檢測值；加法部，其取出放置晶體振子的氣氛的溫度的溫度設(shè)定值和所述溫度檢測值的偏差量;和電路部，其基于由所述加法部取出的偏差量，控制供給到所述加熱部的電力。2.如權(quán)利要求I所述的晶體振蕩器，其特征在于所述第一振蕩電路和第二振蕩電路中的一個與所述振蕩器輸出用的振蕩電路共用。3.如權(quán)利要求I所述的晶體振蕩器，其特征在于具備積分電路部，其對由所述加法部取出的偏差量進行積分，向所述電路部輸出。4.如權(quán)利要求I所述的晶體振蕩器，其特征在于對應(yīng)于與Π和Hr的差對應(yīng)的值跟與f2和f2r的差對應(yīng)的值的差值的值，為{(f2—f2r)/f2r}—{(fl—fir)/fir}。5.如權(quán)利要求I所述的晶體振蕩器，其特征在于第一振蕩電路和第二振蕩電路各自將諧波作為振蕩輸出。6.如權(quán)利要求I所述的晶體振蕩器，其特征在于所述頻差檢測部具備脈沖生成部，其生成與所述Π和f2的差對應(yīng)的頻率的脈沖；DDS電路部，其以與所輸入的直流電壓的大小對應(yīng)的頻率，輸出信號值隨時間反復增力口、減少的頻率信號；閂鎖電路，其利用在所述脈沖生成部生成的脈沖，對從所述DDS電路部輸出的頻率信號進行閂鎖；環(huán)路濾波器，其對在所述R鎖電路中被R鎖的信號值進行積分，將其積分值作為與所述差值對應(yīng)的值輸出；和加法部，其取出所述環(huán)路濾波器的輸出和與Hr和f2r的差對應(yīng)的值的差，在所述DDS電路部作為輸入值。7.如權(quán)利要求I所述的晶體振蕩器，其特征在于具備檢測放置所述晶體振子的氣氛的溫度的溫度檢測部，為了抵消晶體振蕩器的輸出頻率因氣氛溫度與基準溫度不同而發(fā)生的變化，基于所述溫度檢測部的溫度檢測值，對晶體振蕩器的輸出頻率的設(shè)定值進行修正。8.一種振蕩裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求I記載的晶體振蕩器；和將所述晶體振蕩器的振蕩輸出作為時鐘信號，并且包括PLL的振蕩裝置的主體電路部。9.如權(quán)利要求7所述的振蕩裝置，其特征在于，具備修正值取得部，其基于由所述頻差檢測部檢測到的溫度檢測值以及所述溫度檢測值與所述振蕩器輸出用的振蕩電路的振蕩頻率fl的頻率修正值的關(guān)系，取得因氣氛溫度與基準溫度不同而引起的所述振蕩器輸出用的振蕩電路的振蕩頻率的頻率修正值；和設(shè)定值修正部，其基于由所述修正值取得部求出的所述頻率修正值，對輸入到所述主體電路部的頻率設(shè)定值進行修正。全文摘要本發(fā)明提供一種晶體振蕩器(OCXO)，以高精度控制放置晶體振子和振蕩電路的氣氛溫度，對于輸出頻率能夠獲得高的穩(wěn)定性。在設(shè)第一和第二晶體振子(10)、(20)的振蕩輸出為f1、f2、基準溫度時的所述振蕩輸出的振蕩頻率分別為f1r、f2r時，利用頻差檢測部(3)運算｛(f2－f1)／f1｝－｛(f2r－f1r)／f1r｝。用34比特的數(shù)字值表示該值，由此能夠與溫度相對應(yīng)地獲得數(shù)字值。因此，將該值作為溫度檢測值來處理，將其與溫度設(shè)定值的差供給到環(huán)路濾波器(61)，將這些數(shù)字值轉(zhuǎn)換為直流電壓，控制加熱器(5)。文檔編號H03B5/04GK102916652SQ20121027223公開日2013年2月6日申請日期2012年8月1日優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日發(fā)明者赤池和男,古幡司,依田友也,小林薰申請人:日本電波工業(yè)株式會社