JP6513927B2 - Oscillator and calibration method therefor - Google Patents
Oscillator and calibration method therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP6513927B2 JP6513927B2 JP2014213612A JP2014213612A JP6513927B2 JP 6513927 B2 JP6513927 B2 JP 6513927B2 JP 2014213612 A JP2014213612 A JP 2014213612A JP 2014213612 A JP2014213612 A JP 2014213612A JP 6513927 B2 JP6513927 B2 JP 6513927B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- gain
- oscillator
- circuit
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 60
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 54
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 34
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 62
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 19
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 11
- 101150090280 MOS1 gene Proteins 0.000 description 7
- 101100401568 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) MIC10 gene Proteins 0.000 description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 7
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 7
- 102100030393 G-patch domain and KOW motifs-containing protein Human genes 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000012888 cubic function Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
本発明は、発振器及びそのキャリブレーション方法に関する。 The present invention relates to an oscillator and a calibration method thereof.
近年、携帯電話の基地局やStratum3仕様を要求される伝送装置では周波数安定度がより高精度な発振器(例えばStratum3では±0.28ppm以内)が要求される。周波数安定度の要求レベルは更に高くなり、恒温槽付水晶発振器(OCXO:Oven Controlled Crystal Oscillator)と同等の安定度を求められるケースもある。 2. Description of the Related Art In recent years, in base stations of mobile phones and transmission devices that require the Stratum 3 specification, an oscillator with a higher degree of frequency stability (for example, ± 0.28 ppm or less for Stratum 3) is required. The required level of frequency stability is further increased, and in some cases, the same degree of stability as that of an oven controlled crystal oscillator (OCXO) may be required.
これらの用途において基準クロック源として使用されている温度補償型水晶発振器は、電圧制御型発振器の制御信号によって水晶振動子又は圧電振動子が持つ温度特性を制御することで、温度に対する水晶発振周波数の変化を小さくする。例えば、切断角度で切り出される水晶からなる水晶振動子(ATカット)の温度特性は、3次関数で近似され、その温度特性を打ち消すような制御信号を発生させ、温度補償を行っている。また、オフセット周波数と温度特性の経年変化を調整するために、周波数制御(AFC:Auto Frequency Control)を行う場合がある。この場合、一般的に、AFC制御信号は外部から入力され、その入力電圧は温度に依らない。
特許文献1 国際公開第2011/077705号
The temperature compensated crystal oscillator used as the reference clock source in these applications controls the temperature characteristic of the crystal oscillator or the piezoelectric oscillator by the control signal of the voltage controlled oscillator to control the crystal oscillation frequency with respect to temperature. Make the change smaller. For example, the temperature characteristic of a crystal oscillator (AT cut) made of crystal cut at a cutting angle is approximated by a cubic function, and a control signal that cancels the temperature characteristic is generated to perform temperature compensation. In addition, frequency control (AFC: Auto Frequency Control) may be performed to adjust the offset frequency and the aging of the temperature characteristic. In this case, generally, the AFC control signal is externally input, and the input voltage thereof does not depend on temperature.
一般的に、AFC入力を0にして温度補償調整を行う。その後、オフセット周波数調整のためAFCを行う。AFCで発生するオフセット周波数が温度に依らず一定であれば、AFC時に温度補償精度は劣化しない。しかし実際には、発振器の等価容量が温度によって異なり、発振器感度に温度特性をもつため、AFC時の温度補償精度は劣化する。温度補償は、発振器の等価容量に温度特性をもたせて実現していることから、AFC時に温度補償精度を劣化しないようにするのは難しい。 Generally, temperature compensation adjustment is performed by setting the AFC input to zero. After that, AFC is performed to adjust the offset frequency. If the offset frequency generated by the AFC is constant regardless of the temperature, the temperature compensation accuracy does not deteriorate at the time of AFC. However, in practice, since the equivalent capacitance of the oscillator varies with temperature and the oscillator sensitivity has temperature characteristics, the temperature compensation accuracy at the time of AFC deteriorates. Since the temperature compensation is realized by giving temperature characteristics to the equivalent capacitance of the oscillator, it is difficult to prevent the temperature compensation accuracy from deteriorating at the time of AFC.
本発明の第1の態様においては、水晶振動子と、水晶振動子に接続される第1制御端子及び第2制御端子と、予め定められた温度を検出し、第1温度信号を生成する第1温度検出回路と、第1温度信号に基づき、第1制御端子に入力され、水晶振動子の発振周波数を制御する第1制御信号を生成する温度補償信号生成部と、水晶振動子の発振周波数を制御する周波数制御信号に基づき、第2制御端子に入力され、水晶振動子の発振周波数を制御する第2制御信号を生成する可変ゲイン増幅器と、予め定められた温度を検出し、第2温度信号を生成する第2温度検出回路と、第2温度信号に基づき、可変ゲイン増幅器のゲインを制御するゲイン調整信号を生成するゲイン調整信号生成部とを備える発振器を提供する。 In a first aspect of the present invention, a quartz oscillator, a first control terminal and a second control terminal connected to the quartz oscillator, and a predetermined temperature are detected to generate a first temperature signal. (1) A temperature detection circuit, a temperature compensation signal generation unit that generates a first control signal that is input to the first control terminal and controls the oscillation frequency of the crystal oscillator based on the first temperature signal, and the oscillation frequency of the crystal oscillator And a variable gain amplifier that is input to the second control terminal and generates a second control signal that controls the oscillation frequency of the crystal oscillator based on a frequency control signal that controls the second temperature, and detects a predetermined temperature, An oscillator is provided that includes a second temperature detection circuit that generates a signal, and a gain adjustment signal generation unit that generates a gain adjustment signal that controls the gain of the variable gain amplifier based on the second temperature signal.
本発明の第2の態様においては、周波数制御信号として予め定められた一定値を入力し、水晶振動子の発振周波数が予め定められた発振周波数に一致するような第1制御信号を各温度において第1制御端子に入力した状態で、周波数制御信号に対応し、目標となる発振周波数に、水晶振動子の発振周波数が一致するようなゲイン調整信号を可変ゲイン増幅器に入力し、各温度においてゲイン調整信号生成部から出力されるゲイン調整信号を測定し、出力されるゲイン調整信号と、入力されたゲイン調整信号が、各温度において一致するようにゲイン調整信号生成部の設定値を調整する発振器の調整方法を提供する。 In the second aspect of the present invention, at each temperature, a first control signal is input such that a predetermined constant value is input as the frequency control signal, and the oscillation frequency of the crystal oscillator matches the predetermined oscillation frequency. In the state of being input to the first control terminal, a gain adjustment signal that corresponds to the frequency control signal and in which the oscillation frequency of the crystal unit coincides with the target oscillation frequency is input to the variable gain amplifier, and the gain at each temperature An oscillator that measures the gain adjustment signal output from the adjustment signal generation unit and adjusts the set value of the gain adjustment signal generation unit so that the output gain adjustment signal and the input gain adjustment signal match at each temperature Provide a way to adjust the
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 Note that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a subcombination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through the embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Moreover, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention.
図1は、従来の発振器100の構成例を示す。発振器100は、発振部10、近似n次関数生成回路20及びゲイン可変回路30を備える。
FIG. 1 shows a configuration example of a
発振部10は、近似n次関数生成回路20及びゲイン可変回路30から入力された第1制御信号V1及び第2制御信号V2に応じた周波数で発振する。発振部10は、水晶振動子SS、帰還抵抗R、増幅器A、第1制御素子11、第2制御素子12、第1制御端子13及び第2制御端子14を有する。
The oscillating
近似n次関数生成回路20は、発振部10の温度特性を一定にするために、第1制御信号V1を第1制御端子13に出力する。一般的に、水晶振動子SSの周波数は、環境温度の変化に応じて変動する。例えば、水晶振動子SSの周波数は、環境温度の変化により、予め定められた基準周波数から第1周波数オフセットだけずれる。この場合、第1制御信号V1は、第1周波数オフセットを補償するように決定される。
The approximate n-th order
例えば、近似n次関数生成回路20は、第1制御信号V1として、環境温度に応じた第1補正値を決定する。ここで、第1補正値とは、第1周波数オフセットで動作すべく、第2制御信号V2が入力された発振部10の温度特性を一定とするような補正値である。第1補正値は、予め定められた温度毎に測定されてよい。なお、本例の環境温度は、近似n次関数生成回路20の温度であるが、発振器100の内部のいずれかの環境温度、もしくは、発振器100の外部の温度であってもよい。
For example, the approximate nth-order
本明細書において、「温度特性」とは、温度の変化に対する発振部10の発振周波数特性を示す。また、「温度特性が一定」とは、温度の変化によらず発振周波数が略一定となることを示す。また、「略一定」とは、近似n次関数生成回路20による補正前に比べて、発振部10の発振周波数の変動が90%程度減少することを指してよい。
In the present specification, the “temperature characteristic” indicates the oscillation frequency characteristic of the
第1ゲイン可変回路30は、入力された周波数制御信号に応じて発振部10の発振周波数を調整する。周波数制御信号は、発振部10の目標とする発振周波数に応じた信号である。例えば、本例の周波数制御信号は、外部より入力された入力電圧Vinである。第1ゲイン可変回路30は、入力電圧Vinを増幅した第2制御信号V2を生成する。第2制御信号V2は、第2制御端子14を介して第2制御素子12に入力され、発振部10の発振周波数を制御する。
The first gain
水晶振動子SSは、水晶パラメータ及び発振器パラメータに応じた発振周波数で振動する。水晶振動子SSの入力端子Va及び出力端子Vbは、第1制御素子11及び第2制御素子12にそれぞれ接続される。
The crystal oscillator SS vibrates at an oscillation frequency corresponding to the crystal parameter and the oscillator parameter. The input terminal Va and the output terminal Vb of the crystal unit SS are connected to the
帰還抵抗Rは、水晶振動子SSと並列に接続される抵抗である。帰還抵抗Rは、水晶振動子SSの出力端子Vb側から、信号を水晶振動子SSの入力端子Vaに帰還させて、水晶振動子SSの入力と出力のDC動作点を定める。 The feedback resistor R is a resistor connected in parallel to the crystal unit SS. The feedback resistor R feeds a signal back to the input terminal Va of the crystal unit SS from the output terminal Vb side of the crystal unit SS to determine the DC operating point of the input and output of the crystal unit SS.
増幅器Aは、水晶振動子SSと並列に接続されて、負性抵抗を発生し、水晶振動子SSの振動を継続させる。例えば、増幅器Aは、CMOSインバータにより構成される。 The amplifier A is connected in parallel with the crystal unit SS to generate a negative resistance to continue the oscillation of the crystal unit SS. For example, the amplifier A is configured by a CMOS inverter.
第1制御素子11は、近似n次関数生成回路20の出力する第1制御信号V1に基づいて、水晶振動子SSの発振周波数を制御する。第1制御素子11は、入力された電圧に応じて容量が変化する第1可変容量素子MA1及び第1可変容量素子MB1を備える。
The
第1可変容量素子(MA1、MB1)は、それぞれMOSトランジスタで構成される。第1可変容量素子MA1において、ゲート端子が第1制御端子13を介して近似n次関数生成回路20に、ソース端子が水晶振動子SSの入力端子Vaに接続される。第1可変容量素子MB1において、ゲート端子が第1制御端子13を介して近似n次関数生成回路20に、ソース端子が水晶振動子SSの出力端子Vbに接続される。第1可変容量素子(MA1、MB1)のゲート端子には、近似n次関数生成回路20から第1制御信号V1が入力される。
Each of the first variable capacitance elements (MA1, MB1) is formed of a MOS transistor. In the first variable capacitance element MA1, the gate terminal is connected to the approximate n-th order
第2制御素子12は、第1ゲイン可変回路30の出力する第2制御信号V2に基づいて水晶振動子SSの発振周波数を制御する。第2制御素子12は、入力された電圧に応じて容量が変化する第2可変容量素子MA2及び第2可変容量素子MB2を備える。
The
第2可変容量素子(MA2、MB2)は、それぞれMOSトランジスタで構成される。第2可変容量素子MA2において、ゲート端子が第2制御端子14を介して第1ゲイン可変回路30に、ソース端子が水晶振動子SSの入力端子Vaに接続される。第2可変容量素子MB2において、ゲート端子が第2制御端子14を介して第1ゲイン可変回路30に、ソース端子が水晶振動子SSの出力端子Vbに接続される。第2可変容量素子(MA2、MB2)のゲート端子には、第1ゲイン可変回路30から第2制御信号V2が入力される。
Each of the second variable capacitance elements (MA2, MB2) is formed of a MOS transistor. In the second variable capacitance element MA2, the gate terminal is connected to the first
可変容量素子(MA1、MA2、MB1、MB2)を構成するMOSトランジスタのバルクには基準電圧(例えば接地電位)が印加される。本例の可変容量素子(MA1、MA2、MB1、MB2)を構成するMOSトランジスタのドレイン端子は接続対象を持たないが、ドレイン端子をソース端子と接続してよい。 A reference voltage (for example, a ground potential) is applied to the bulk of the MOS transistor constituting the variable capacitance element (MA1, MA2, MB1, MB2). The drain terminals of the MOS transistors constituting the variable capacitance elements (MA1, MA2, MB1, MB2) of this example do not have connection targets, but the drain terminals may be connected to the source terminals.
なお、本例の発振部10は、4つの可変容量素子(MA1、MA2、MB1、MB2)を備えることにより、水晶振動子SSの発振周波数を調整した。しかしながら、発振部10は、少なくとも1つの可変容量素子を有すれば、水晶振動子SSの発振周波数を調整できる。例えば、発振部10は、入力端子Vaに接続された2つの可変容量素子(MA1、MA2)を有するが、出力端子Vbに接続された2つの可変容量素子(MB1、MB2)を有さない構成であってよい。更には、2つの可変容量素子(MA1、MA2)、(MB1、MB2)を共通化し、第1制御信号V1と第2制御信号V2を加算した制御信号を入力とする構成をとってもよい。
In addition, the
図2は、近似n次関数生成回路20の構成例を示す。近似n次関数生成回路20は、第1温度検出回路50及び温度補償信号生成部40を備える。
FIG. 2 shows a configuration example of the approximate n-th order
第1温度検出回路50は、発振器100において予め定められた部分の環境温度を検出する。本例の環境温度は、近似n次関数生成回路20の温度である。例えば、第1温度検出回路50は、第1温度信号として、第1温度センサ電圧Vtsensを生成する。第1温度センサ電圧Vtsensは、温度補償信号生成部40に入力される。
The first
温度補償信号生成部40は、入力された第1温度センサ電圧Vtsensに基づいて、第1制御信号V1を生成する。温度補償信号生成部40は、関数生成部41及び電圧加算器42を備える。
The temperature compensation
関数生成部41は、発振部10が予め定められた発振周波数で発振するような第1制御信号V1を生成するために、複数次の関数を生成する。関数生成部41は、1次成分発生回路41a、2次成分発生回路41b、3次成分発生回路41c、4次成分発生回路41d及び5次成分発生回路41eを備える。関数生成部41は、1次成分発生回路41a〜5次成分発生回路41eの全てを備える必要はなく、少なくとも1次成分発生回路41a〜5次成分発生回路41eのいずれか一つを備えていればよい。
The
1次成分発生回路41a〜5次成分発生回路41eには、それぞれ第1温度センサ電圧Vtsensが入力される。1次成分発生回路41a〜5次成分発生回路41eは、第1温度センサ電圧Vtsensを次数に応じてべき乗し、且つ、正または負の値の予め定められた係数を乗算した電圧を生成する。1次成分発生回路41a〜5次成分発生回路41eにおける各係数は、温度毎に生成すべき第1補正値により定められる。なお、1次成分発生回路41a〜5次成分発生回路41eにおける各係数は可変に設定される。これにより、第1温度検出回路50が検出した環境温度と、第1制御信号V1との関係が可変に設定できる。
The first temperature sensor voltage V tsens is input to each of the primary
電圧加算器42は、関数生成部41が生成した各次数の信号を加算する。これにより、電圧加算器42が出力する信号は、1次から5次までの任意の次数を有する温度依存の第1制御信号V1となる。
The voltage adder 42 adds the signals of the respective orders generated by the
図3は、第1ゲイン可変回路30の構成例を示す。第1ゲイン可変回路30は、オペアンプ31、抵抗32及び可変帰還抵抗33を備えることにより、反転増幅回路を構成する。即ち、オペアンプ31の反転入力端子は、抵抗32の一端に接続され、オペアンプ31の反転入力端子と出力端子には、オペアンプ31と並列に可変帰還抵抗33が接続される。第1ゲイン可変回路30は、入力電圧Vinを任意のゲインで増幅した第2制御信号V2を、第2制御端子14に出力する。
FIG. 3 shows a configuration example of the first
図4及び図5は、オフセット周波数調整時における周波数の温度特性の理想的な値(図4)と実際の値(図5)を示す。横軸は温度を、縦軸は周波数fを示す。本例では、基準周波数をf0として、第1周波数オフセットのオフセット量を0とする。また、第2周波数オフセットによってオフセットされた周波数をf1とする。つまり、f0は、オフセットの調整がされていない状態(VAFCセンター時)の周波数を示す。オフセットとは、VAFCセンター時の基準周波数からの変化量を指す。VAFCとは、AFC用の電圧を指す。例えば、VAFCは、第1ゲイン可変回路30に入力される入力電圧Vinである。
4 and 5 show an ideal value (FIG. 4) and an actual value (FIG. 5) of the temperature characteristic of the frequency at the time of offset frequency adjustment. The horizontal axis represents temperature, and the vertical axis represents frequency f. In this example, the reference frequency is f 0 and the offset amount of the first frequency offset is 0. Also, let f 1 be the frequency offset by the second frequency offset. That is, f 0 indicates the frequency in the state where the offset is not adjusted (at the time of VAFC center). The offset refers to the amount of change from the reference frequency at the VAFC center. VAFC refers to a voltage for AFC. For example, VAFC is the input voltage V in input to the first
図4は、オフセット調整後の理想的な周波数の温度特性を示す。発振器100は、近似n次関数生成回路20が出力する第1制御信号V1により、発振部10の発振周波数が温度によらずf0で一定となるように調整する。つまり、発振部10の温度特性が一定となるような第1制御信号V1を検出する。そして、第1ゲイン可変回路30からの第2制御信号V2によって発振周波数fをf0からf1に変更した場合も、上述した第1制御信号V1により発振部10を制御する。理想的には、発振周波数がf1に変化した場合であっても、図4に示すように、温度(Ta、T0、Tb)のいずれにおいても、周波数の変化量(ΔfLa、ΔfL0、ΔfLb)がそれぞれ等しくなり、発振部10の発振周波数の温度特性がf1で一定となることが好ましい。
FIG. 4 shows the temperature characteristic of the ideal frequency after offset adjustment. The
図5は、オフセット調整後の実際の周波数の温度特性を示す。実際には、発振周波数fをf0からf1に変更した場合に、発振周波数の変更前と同一の第1制御信号V1を用いると、温度(Ta、T0、Tb)における、周波数の変化量(ΔfLa、ΔfL0、ΔfLb)は互いに異なる値となる。そのため、オフセット調整後の周波数fが一定の周波数f1とならない。つまり、VAFCセンター時に周波数fの温度特性を調整しても、オフセット調整後は、温度特性が劣化して、発振器100の温度特性を精度よく補償できない。
FIG. 5 shows the temperature characteristics of the actual frequency after the offset adjustment. In fact, when the oscillation frequency f is changed from f 0 to f 1 , if the same first
図6は、発振器100の発振周波数f(縦軸)と等価容量CCL(横軸)との関係を示す。図6より、発振器100の等価容量CCLが増加するに伴い、発振器100の発振周波数fが減少するが、減少の傾きは一定でないことが分かる。
FIG. 6 shows the relationship between the oscillation frequency f (vertical axis) of the
異なる周波数オフセットを有する各周波数(fa、f0、fb)において、発振器100の等価容量CCLをΔCLだけ小さくした場合、各周波数(fa、f0、fb)の発振周波数fの変化量(ΔfLa、ΔfL0、ΔfLb)は互いに異なる値となる。このため、周波数オフセットを変更すると、第1制御信号V1で補償される周波数の大きさが変動してしまい、温度特性を過大または過小に補償することになる。即ち、オフセット調整後の温度特性が劣化する原因は、第1制御信号V1の温度特性により、発振器100の等価容量CCLが異なるため第2制御端子から見た発振器感度が変化することである。また、そもそもの発振器100の感度に温度特性を有することも原因の一つである。
When the equivalent capacitance C CL of the
上記のような温度特性の劣化は、数ppm程度の周波数安定度を要求される温度補償型発振器においては影響が少ない。しかしながら、例えば、0.5ppm以下のような、高い周波数安定度が要求される携帯電話の基地局又はStratum3規格の伝送装置等の温度補償型発振器においては好ましくない。一例として、Stratum3では±0.28ppm以内の周波数安定度が要求される。更に近年では、OCXOと同程度の周波数安定度が要求される場合もある。 The deterioration of the temperature characteristic as described above has less influence on a temperature compensated oscillator that requires frequency stability of about several ppm. However, for example, it is not preferable in a temperature compensated oscillator such as a mobile phone base station requiring high frequency stability, such as 0.5 ppm or less, or a transmission apparatus of Stratum 3 standard. As an example, Stratum 3 requires frequency stability within ± 0.28 ppm. Furthermore, in recent years, frequency stability comparable to OCXO may be required.
図7は、発振器200の構成例を示す。発振器200は、第1ゲイン可変回路30の代わりにゲイン温度特性調整用の第2ゲイン可変回路60を備える点で発振器100と異なる。
FIG. 7 shows a configuration example of the
第2ゲイン可変回路60は、発振部10が第2制御信号V2の感度に温度特性を有する場合に生じる温度特性の劣化を補償する。第2ゲイン可変回路60は、検出した環境温度に基づいて、第2制御信号V2を生成する。例えば、第2ゲイン可変回路60は、第2制御信号V2として、第2補正値を生成し、第2制御端子14に出力する。
The second
第2補正値は、第1制御信号V1が入力された発振部10の温度特性を一定とするような補正値である。即ち、第2補正値は、第1補正値に対応する第1制御信号V1を第1制御端子13に入力している状態で、発振部10の温度特性を一定にする第2制御信号V2である。つまり、第2補正値の各温度における測定時において、第1制御端子13には、各温度における第1補正値に応じた第1制御信号V1が入力される。具体的には、入力電圧Vinとバイアス電圧Vbiasの差をゲイン可変回路によって決定されるゲインだけ増幅して第2制御信号V2を発生する。
The second correction value is a correction value that makes the temperature characteristic of the
図8は、発振器200の具体的な構成例を示す。本例の第2ゲイン可変回路60は、可変ゲイン増幅器(VGA)70、ゲイン調整信号生成部80及び第2温度検出回路90を備える。
FIG. 8 shows a specific configuration example of the
第2温度検出回路90は、発振器200において予め定められた部分の環境温度を検出する。本例の第2温度検出回路90が検出する環境温度は、第2ゲイン可変回路60の温度である。第2温度検出回路90が検出する環境温度は、第1温度検出回路50が検出する環境温度と同一の部分であっても異なる部分であってもよい。例えば、第2温度検出回路90は、第2温度信号として、第2温度センサ電圧Vtsensを生成する。第2温度センサ電圧Vtsensは、ゲイン調整信号生成部80に入力される。後述するように第1オフセット周波数を発生する入力電圧Vinとバイアス電圧Vbiasを同じにすることで、第2ゲイン可変回路60のゲインを調整してゲインが変わったとしても、第2ゲイン可変回路60によって、増幅された信号が0であるため、第2制御信号V2の電位は変わらない。これにより、第2ゲイン可変回路60は、近似n次関数生成回路20とは独立して温度特性を補償する。独立して温度特性を補償することにより、近似n次関数生成回路20が温度補償をした後に、第2ゲイン可変回路60がAFCを行っても、温度補償精度が劣化しにくくなる。
The second
ゲイン調整信号生成部80は、第2温度センサ電圧Vtsensに基づいて、ゲイン調整信号を生成する。また、ゲイン調整信号生成部80は、生成した温度依存電流を可変ゲイン増幅器70に出力する。例えば、ゲイン調整信号は、環境温度を変数とする5次関数によって定められた温度依存電流である。
The gain adjustment
可変ゲイン増幅器70は、ゲイン調整信号生成部80からの温度依存電流に応じたゲインで、入力電圧Vinを増幅する。可変ゲイン増幅器70は、増幅した信号を第2制御信号V2として第2制御端子14に出力する。
The
図9は、第2ゲイン可変回路60の構成例を示す。本例の可変ゲイン増幅器70は、シングルで入力された入力電圧Vinを、シングルのまま(差動信号を生成しないで)増幅して出力する。可変ゲイン増幅器70は、ミラー回路73、オペアンプ71及び抵抗72を備える。
FIG. 9 shows a configuration example of the second
ミラー回路73は、第1MOSトランジスタMOS1、第2MOSトランジスタMOS2、第1トランジスタTr1、第2トランジスタTr2を備える。第1トランジスタTr1のベース端子には入力電圧Vinが、第2トランジスタTr2のベース端子にはバイアス1がそれぞれ入力される。本例のバイアス1は、可変バイアスであり、入力電圧Vinが基準電圧時にゲイン可変回路の差動入力が0となるように設定される。
The
第1トランジスタTr1のコレクタ端子及びエミッタ端子は、第1MOSトランジスタMOS1のドレイン端子及びゲイン調整信号生成部80にそれぞれ接続される。第1MOSトランジスタMOS1及び第2MOSトランジスタMOS2のドレイン端子は基準電圧Vrefとなる。第1MOSトランジスタMOS1及び第2MOSトランジスタMOS2のゲート端子は、第1MOSトランジスタMOS1のドレイン端子に接続される。これによりカレントミラー回路が構成される。
The collector terminal and the emitter terminal of the first transistor Tr1 are connected to the drain terminal of the first MOS transistor MOS1 and the gain adjustment
第2MOSトランジスタMOS2のドレイン端子は、第2トランジスタTr2のコレクタ端子及びオペアンプ71の反転入力端子が接続される。第2トランジスタTr2のエミッタ端子は、ゲイン調整信号生成部80に接続される。
The drain terminal of the second MOS transistor MOS2 is connected to the collector terminal of the second transistor Tr2 and the inverting input terminal of the
第1MOSトランジスタMOS1及び第1トランジスタTr1には、入力電圧Vinに応じた電流I1が流れる。第2MOSトランジスタMOS2には、電流I1をミラーした電流I2が流れる。第1MOSトランジスタMOS1及び第2MOSトランジスタMOS2の特性が同じ場合、電流I1及び電流I2は等しくなる。 The first 1MOS transistor MOS1 and first transistors Tr1, a current I 1 flows in accordance with the input voltage V in. The first 2MOS transistor MOS2, flows current I 2 mirrored current I 1. If the characteristics of the 1MOS transistor MOS1 and a 2MOS transistor MOS2 is the same, the current I 1 and the current I 2 are equal.
ゲイン調整信号生成部80は、入力電圧Vinに対する出力電流Ioutのゲインを、環境温度に応じて調整する。具体的には、ゲイン調整信号生成部80は、ミラー回路73に出力するテール電流を環境温度に応じて微調して、ミラー回路73のゲインを制御する。
The gain adjustment
ミラー回路73は、ゲイン調整信号生成部80が生成したテール電流に応じたゲインで出力電流Ioutを生成する。出力電流Ioutは、第2MOSトランジスタMOS2に流れる電流I2と、第2トランジスタTr2に流れる電流I2'の差分となる。また、ゲイン調整信号生成部80は、電流I1と電流I2'の和の大きさを規定するテール電流を、環境温度に応じて微調して出力電流Ioutを調整する。出力電流Ioutは、入力電圧Vinとバイアス電圧Vbiasの差及びテール電流の積に比例する。
The
オペアンプ71は、出力電流Ioutを増幅して第2制御端子14に出力する。オペアンプ71の反転入力端子には、ミラー回路73からの出力電流Ioutが入力される。オペアンプ71は、オペアンプ71と並列となるように、出力端子と反転入力端子に接続された抵抗72と、増幅回路を構成する。
The
図10は、ゲイン調整信号生成部80の構成例を示す。本例のゲイン調整信号生成部80は、関数生成部81、電圧加算器82及びV−I変換回路83を備える。
FIG. 10 shows a configuration example of the gain adjustment
関数生成部81は、発振部10を予め定められた発振周波数で発振させる第2制御信号V2を生成するために、複数次の関数を生成する。関数生成部81は、1次成分発生回路81a、2次成分発生回路81b、3次成分発生回路81c、4次成分発生回路81d及び5次成分発生回路81eを備える。関数生成部81は、1次成分発生回路81a〜5次成分発生回路81eの全てを備える必要はなく、少なくとも1次成分発生回路81a〜5次成分発生回路81eのいずれか一つを備えていればよい。
The
1次成分発生回路81a〜5次成分発生回路81eには、第2温度検出回路90が検出した第2温度センサ電圧Vtsensが入力される。1次成分発生回路81a〜5次成分発生回路81eは、入力された第2温度センサ電圧Vtsensを、次数に応じてべき乗し、且つ、正または負の値の予め定められた係数を乗算した電圧を生成する。1次成分発生回路81a〜5次成分発生回路81eにおける各係数は、温度毎に生成すべき第2補正値に応じて定められる。なお、1次成分発生回路81a〜5次成分発生回路81eにおける各係数は可変に設定される。これにより、第2温度検出回路90が検出した環境温度と、可変ゲイン増幅器70のゲインとの関係が可変に設定できる。
The second temperature sensor voltage V tsens detected by the second
電圧加算器82は、関数生成部81が生成した各次数の信号を加算した信号を生成する。これにより、電圧加算器82が出力する信号は、1次から5次までの任意の次数を有する温度依存の信号となる。
The
V−I変換回路83は、電圧加算器82で加算された電圧を電流に変換して、温度依存電流を生成する。V−I変換回路83は、変換した温度依存電流をミラー回路73のテール電流として可変ゲイン増幅器70に出力する。可変ゲイン増幅器70に入力されたテール電流は、環境温度に依存しており、温度補償後のAFC動作時に生じる周波数温度特性のずれを補償するために用いられる。
The
図11は、ゲイン調整信号生成部80のより具体的な構成例を示す。本例のゲイン調整信号生成部80は、関数可変部84及び記憶部89を有する点で図10に記載のゲイン調整信号生成部80と異なる。
FIG. 11 shows a more specific configuration example of the gain adjustment
関数可変部84は、関数生成部81が出力した各電圧を調整する複数のボリューム1〜5(84a〜84e)を備える。ボリューム1〜5(84a〜84e)は、関数生成部81の1次成分発生回路81a〜5次成分発生回路81eのそれぞれと接続される。ボリューム1〜5(84a〜84e)は、関数生成部81が出力した電圧値をそれぞれ調整することにより、関数生成部81が生成する関数における各次数の係数を調整する。各ボリューム1〜5(84a〜84e)は、EEPROM(Electrical Programmable Read−Only Memory)で調整されてよい。
The
記憶部89は、可変ゲイン増幅器70のゲインを調整する調整値を保存する。記憶部89は、関数可変部84に接続される。例えば、記憶部89が記憶した調整値は、複数のボリューム1〜5(84a〜84e)のそれぞれに入力される。これにより、関数可変部84は、関数生成部81が出力した各電圧を、記憶部89に記憶された調整値に基づく係数で調整できる。
The
電圧加算器82は、関数可変部84からの出力を加算して、1次〜5次の関数電圧を生成する。電圧加算器82は、オペアンプ85、抵抗(86a、86b、86c、86d、86e)及び帰還抵抗86fを備えて、加算増幅回路を形成する。
The
抵抗(86a〜86e)は、それぞれ、ボリューム1〜5(84a〜84e)に直列に接続される。抵抗(86a〜86e)は、互いに並列に配置されてオペアンプ85の反転入力端子に接続される。
The resistors (86a-86e) are connected in series to volumes 1-5 (84a-84e) respectively. The resistors (86a to 86e) are arranged in parallel with each other and connected to the inverting input terminal of the
オペアンプ85の正転入力端子は、アナロググラウンドに接続される。また、オペアンプ85の出力端子及び反転入力端子間には、オペアンプ85と並列に帰還抵抗86fが配置される。これにより、電圧加算器82は、関数可変部84の出力した各電圧を加算して、V−I変換回路83に出力する。
The non-inverting input terminal of the
V−I変換回路83は、電圧加算器82が加算した電圧を電流に変換して、ミラー回路73のテール電流として可変ゲイン増幅器70に出力する。V−I変換回路83は、オペアンプ87、抵抗88、第3トランジスタTr3及び第4トランジスタTr4を備える。
The
オペアンプ87の反転入力端子には、電圧加算器82が加算した電圧が入力される。オペアンプ87の出力端子は、第3トランジスタTr3及び第4トランジスタTr4のベース端子に接続される。また、オペアンプ87の正転入力端子には、第3トランジスタTr3のコレクタ端子の電圧が入力される。第3トランジスタTr3及び第4トランジスタTr4のエミッタ端子は、グラウンドに接続される。
The voltage added by the
第3トランジスタTr3のコレクタ端子は、抵抗88を介して基準電圧Vrefに接続される。つまり、オペアンプ87、第3トランジスタTr3及び抵抗88は、電圧加算器82から入力された電圧を電流に変換する回路である。一方、第3トランジスタTr3及び第4トランジスタTr4は、変換された電流をミラーしたミラー電流を生成して、可変ゲイン増幅器70に出力する。
The collector terminal of the third transistor Tr3 is connected to the reference voltage V ref via the
図12は、発振器300の構成例を示す。本例の発振器300は、第1ゲイン可変回路30及びゲイン増幅回路110を更に備える点で発振器200と異なる。
FIG. 12 shows a configuration example of the
ゲイン増幅回路110は、入力電圧Vinを増幅して、第1ゲイン可変回路30に出力する。また、ゲイン増幅回路110は、第2ゲイン可変回路60と並列に設けられる。つまり、第1ゲイン可変回路30には、第2ゲイン可変回路60及びゲイン増幅回路110から、それぞれ増幅された信号が入力される。第1ゲイン可変回路30には、第2ゲイン可変回路60もしくはゲイン増幅回路110から選択的に信号が入力されてよい。
The
図13は、図12に示した第1ゲイン可変回路30、第2ゲイン可変回路60及びゲイン増幅回路110の構成例を示す。本例の第2ゲイン可変回路60は、図9に示した第2ゲイン可変回路60と同一の構成である。
FIG. 13 shows a configuration example of the first
本例のゲイン増幅回路110は、オペアンプ111、抵抗112及び帰還抵抗113を備え、反転増幅回路として動作する。入力電圧Vinは、抵抗112を介して、オペアンプ111の反転入力端子に入力される。オペアンプ111の正転入力端子は、アナロググラウンドに接続される。オペアンプ111の出力端子と反転入力端子の間には、オペアンプ111と並列に帰還抵抗113が設けられる。
The
第1ゲイン可変回路30は、第2ゲイン可変回路60の出力とゲイン増幅回路110の出力とを加算する加算回路である。第1ゲイン可変回路30は、第2ゲイン可変回路60及びゲイン増幅回路110の出力がそれぞれ入力される、抵抗32及び抵抗34を並列に備える。オペアンプ31の反転入力端子には、抵抗を介して合成された、第2ゲイン可変回路60及びゲイン増幅回路110の出力が入力される。
The first
図14は、発振器400の構成例を示す。本例の発振器400は、ゲイン調整信号生成部80の代わりにゲイン調整信号生成部120を備える点で、図8に示した発振器200と異なる。図8に示した発振器200と同様の符号を有する構成は、発振器200の場合と同様に機能する。
FIG. 14 shows a configuration example of the
ゲイン調整信号生成部120は、第2温度検出回路90が生成した第2温度センサ電圧Vtsensに基づいて、温度依存電流を生成する。また、ゲイン調整信号生成部120は、生成した温度依存電流を可変ゲイン増幅器70に出力する。本例のゲイン調整信号生成部120は、可変ゲイン増幅器70が出力した第2制御信号V2にさらに基づいて温度依存電流を生成する。これにより、ゲイン調整信号生成部120は、第2ゲイン可変回路60の温度補償精度を上げることができる。
The gain adjustment
図15は、ゲイン調整信号生成部120の構成例を示す。本例のゲイン調整信号生成部120は、図11に示したゲイン調整信号生成部80の構成に加えて、更に、判定回路121及びマルチプレクサ124を備える。
FIG. 15 shows a configuration example of the gain adjustment
判定回路121は、ゲイン調整信号生成部120に入力された第2制御信号V2と予め定められた基準値との関係を比較する。判定回路121は、第2制御信号V2と基準値との比較結果に基づいて、AFCゲインを+側にすべきか−側にすべきかを判定し、判定信号を生成する。また、生成された判定信号は、マルチプレクサ124の制御端子に入力される。AFCゲインとは、周波数制御信号に対する第2制御信号V2の比を示す。なお、判定回路121は、周波数制御信号と基準値との関係を比較してもよい。例えば、基準値は、アナロググラウンドを示す。
The
記憶部89は、AFC+側ROM122及びAFC−側ROM123を備える。記憶部89は、判定回路121の判定結果に対応する複数の調整値を記憶する。AFC+側ROM122は、AFC+側のゲイン調整信号をマルチプレクサ124の入力端子に出力する。また、AFC−側ROM123は、AFC−側のゲイン調整信号をマルチプレクサ124の入力端子に出力する。なお、本例では、ROMの切り替えで説明したが、電圧発生部(図15の関数生成部81、電圧加算器82、関数可変部84)を複数持ち、電圧をスイッチなどで切り替えることによっても同様の効果が得られる。
The
マルチプレクサ124は、入力された判定信号に基づいて出力する信号を選択する。マルチプレクサ124は、判定回路121からの判定信号により、選択されたゲイン調整信号の何れかの信号を関数可変部84に出力する。ゲイン調整信号は、ボリューム1〜5(84a〜84e)のそれぞれに入力されてよい。これにより、ボリューム1〜5(84a〜84e)のゲインを+側と−側で調整できる。また、設定されたボリューム1〜5(84a〜84e)のゲインは、記憶部89に記憶されてよい。
The
本例のゲイン調整信号生成部120は、AFCゲインが、周波数制御信号0を境に、+側と−側でずれている場合であっても、+側と−側で別々にAFCゲインを調整できる。したがって、ゲイン調整信号生成部120は、AFCゲイン調整の精度を上げることができ、AFC起動時の温度補償精度の劣化をより小さくできる。
The gain adjustment
図16は、第1補正値を測定する温度補償調整シーケンスの一例を示す。本例では、発振器200を例に説明する。
FIG. 16 shows an example of a temperature compensation adjustment sequence for measuring the first correction value. In this example, the
ステップS101において、第2ゲイン可変回路60に周波数制御信号として予め定められた一定値を入力する。本例の周波数制御信号を入力電圧Vinとすると、第2ゲイン可変回路60に入力される入力電圧Vinは0に設定される。入力電圧Vinが0の場合、発振部10の発振周波数が、オフセットの調整がされていない状態(VAFCセンター時)の基準周波数に設定される。
In step S101, a predetermined fixed value is input to the second
ステップS102において、発振器200の温度を任意の温度に設定する。ステップS102において設定された温度は、当該温度における近似n次関数生成回路20の温度特性の測定(ステップS104)が終わるまで一定に維持される。
In step S102, the temperature of the
ステップS103では、IC外部から第1制御端子13に入力された第1外部制御信号を測定する。第1外部制御信号は、発振器200の発振周波数の温度特性を補償する。例えば、IC外部から電圧を入力するモードでは、各温度における第1補正値の測定時に、IC外部から、第1制御端子13に任意の外部電圧を入力する。ステップS103では、発振部10の発振周波数が基準周波数となる第1外部制御信号を測定する。
In step S103, the first external control signal input to the
ステップS104では、近似n次関数生成回路20が出力する第1制御信号V1をモニタし、温度特性を測定する。例えば、IC内部の電圧をモニタするモードでは、設定された温度における、近似n次関数生成回路20の設定値と、近似n次関数生成回路20が出力する第1制御信号V1との関係をモニタする。近似n次関数生成回路20の設定値とは、近似n次関数生成回路20が生成する関数の各次数における係数を指す。
In step S104, the first control signal V1 output from the approximate n-th order
ステップS105において、温度スイープが終了したか否かを判断する。温度スイープが終了していれば、ステップS106に進む。また、温度スイープが終了していなければ、ステップS102に戻り、次の温度を設定してステップS103からステップS105を繰り返す。例えば、温度スイープの範囲は、発振器200において検出され得る温度域に応じて決定される。また、温度スイープの間隔が短いほど、温度補償精度は向上するが、発振器200の使用環境もしくは必要な精度に応じてユーザーが任意に決定してよい。
In step S105, it is determined whether the temperature sweep has ended. If the temperature sweep is completed, the process proceeds to step S106. If the temperature sweep is not completed, the process returns to step S102, the next temperature is set, and steps S103 to S105 are repeated. For example, the range of the temperature sweep is determined according to the temperature range that can be detected in the
ステップS106において、各温度における、誤差が最小となるような近似n次関数生成回路20の設定値を算出する。より具体的には、近似n次関数生成回路20の設定値は、ステップS103の第1外部制御信号と、ステップS104で近似n次関数生成回路20が出力する信号が等しくなるように設定される。なお、「信号が等しく」とは、比較された信号が略等しいことを意味する。また、「略等しい」とは、例えば、ユーザーが必要とする精度を満たす範囲であればよく、信号の値にずれが生じていてもよい。
In step S106, the set value of the approximate n-th order
図17は、第2補正値を測定するゲイン温度特性調整シーケンスの一例を示す。ステップS201において、図16で示した温度補償シーケンスに従い、近似n次関数生成回路20の最適コードを設定する。ここで、近似n次関数生成回路20の最適コードを設定するとは、第2ゲイン可変回路60に入力電圧Vinとして0が入力された状態において、各温度において、第1補正値を設定することを指す。
FIG. 17 shows an example of a gain temperature characteristic adjustment sequence for measuring the second correction value. In step S201, the optimum code of the approximate nth-order
ステップS202では、発振器200を予め定められた温度に設定する。例えば、予め定められた温度は室温であるが、室温以外の任意の温度に設定してよい。
In step S202, the
ステップS203では、室温における入力電圧Vinに対する発振周波数のゲイン特性(Gref)を測定する。ステップS202において、室温以外の温度を選択した場合は、選択した任意の温度において、入力電圧Vinに対する発振部10の発振周波数のゲイン特性を測定する。
In step S203, the gain characteristic (G ref ) of the oscillation frequency with respect to the input voltage V in at room temperature is measured. In step S202, if you select the temperatures other than room temperature, at any selected temperature, measuring the gain characteristic of the oscillation frequency of the
ステップS204では、発振器200の温度を任意の温度に設定する。発振器200は、ステップS204において設定された温度は、当該温度におけるゲイン調整信号生成部80の温度特性の測定(ステップS206)が終わるまで一定に維持される。
In step S204, the temperature of the
ステップS205では、IC外部から可変ゲイン増幅器70に入力された電圧を測定する。例えば、IC外部から電圧を入力するモードでは、入力電圧Vinに対する発振周波数のゲイン特性がGrefとなるように、ゲイン調整信号生成部80から可変ゲイン増幅器70にゲイン調整信号を入力する。ゲイン特性がGrefとなった場合のゲイン調整信号が、ゲイン調整信号の補償値となる。
In step S205, the voltage input to the
ステップS206では、IC内部の電圧をモニタするモードにおいて、補償する温度特性を測定する。例えば、IC内部の電圧をモニタするモードでは、ゲイン調整信号生成部80が出力するゲイン調整信号を測定する。
In step S206, the temperature characteristic to be compensated is measured in the mode in which the voltage inside the IC is monitored. For example, in the mode of monitoring the voltage inside the IC, the gain adjustment signal output from the gain adjustment
ステップS207では、温度スイープが終了したか否かを判断する。温度スイープが終了していれば、ステップS208に進み、温度スイープが終了していなければステップS203に戻り、次の温度を設定してステップS203からステップS207を繰り返す。 In step S207, it is determined whether the temperature sweep has ended. If the temperature sweep is completed, the process proceeds to step S208. If the temperature sweep is not completed, the process returns to step S203, the next temperature is set, and steps S203 to S207 are repeated.
ステップS208では、ゲイン調整信号生成部80が出力したゲイン調整信号と、ゲイン調整信号の補償値とが、各温度において一致するように、第2ゲイン可変回路60の設定値を調整する。より具体的には、ゲイン調整信号生成部80が出力したゲイン調整信号と、ゲイン調整信号の補償値との誤差が最小となるような第2ゲイン可変回路60の設定値を算出する。ここで、第2ゲイン可変回路60の設定値とは、第2ゲイン可変回路60が生成する関数の各次数における係数を指す。
In step S208, the set value of the second
本例のゲイン温度特性調整シーケンスでは、温度補償調整シーケンスの温度スイープが終了した後に実行される場合について説明した。しかしながら、温度特性調整シーケンスは、温度補償調整シーケンスの温度スイープが終了していなくとも、ステップS102で設定した各温度において、温度補償調整シーケンス及びゲイン温度特性調整シーケンスをそれぞれ実行してもよい。つまり、温度補償調整シーケンスの温度スイープとゲイン温度特性調整シーケンスの温度スイープとを共通にできるので、測定時間を短縮できる。なお、本例では、発振器200を例に説明したが、発振器300又は発振器400を用いても同様にゲイン温度特性調整シーケンスを実行できる。この場合、ゲイン調整信号生成部80をゲイン調整信号生成部120に適宜読み替えてよい。
In the gain temperature characteristic adjustment sequence of this example, the case where it is executed after the temperature sweep of the temperature compensation adjustment sequence is completed has been described. However, the temperature characteristic adjustment sequence may execute the temperature compensation adjustment sequence and the gain temperature characteristic adjustment sequence at each temperature set in step S102 even if the temperature sweep of the temperature compensation adjustment sequence is not completed. That is, since the temperature sweep of the temperature compensation adjustment sequence and the temperature sweep of the gain temperature characteristic adjustment sequence can be made common, the measurement time can be shortened. In this example, although the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It is apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be added to the above embodiment. It is also apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such alterations or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
10 発振部、11 第1制御素子、12 第2制御素子、13 第1制御端子、14 第2制御端子、20 近似n次関数生成回路、30 第1ゲイン可変回路、31 オペアンプ、32 抵抗、33 可変帰還抵抗、34 抵抗、40 温度補償信号生成部、41 関数生成部、42 電圧加算器、50 第1温度検出回路、60 第2ゲイン可変回路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
水晶振動子と、
前記水晶振動子に接続される第1制御端子及び第2制御端子と、
前記発振器における予め定められた部分の温度を検出し、第1温度信号を生成する第1温度検出回路と、
前記第1温度信号に基づき、前記第1制御端子に入力され、前記水晶振動子の発振周波数を制御する第1制御信号を生成する温度補償信号生成部と、
前記水晶振動子の発振周波数を制御する周波数制御信号に基づき、前記第2制御端子に入力され、前記水晶振動子の発振周波数を制御する第2制御信号を生成する可変ゲイン増幅器と、
前記発振器における予め定められた部分の温度を検出し、第2温度信号を生成する第2温度検出回路と、
前記第2温度信号に基づき、前記可変ゲイン増幅器のゲインを制御するゲイン調整信号を生成するゲイン調整信号生成部と
を備える発振器。 In the oscillator
A quartz crystal,
A first control terminal and a second control terminal connected to the crystal unit;
A first temperature detection circuit that detects a temperature of a predetermined portion of the oscillator and generates a first temperature signal;
A temperature compensation signal generation unit that generates a first control signal that is input to the first control terminal and controls the oscillation frequency of the crystal unit based on the first temperature signal;
A variable gain amplifier that is input to the second control terminal based on a frequency control signal that controls the oscillation frequency of the crystal unit, and generates a second control signal that controls the oscillation frequency of the crystal unit;
A second temperature detection circuit that detects a temperature of a predetermined portion of the oscillator and generates a second temperature signal;
A gain adjustment signal generation unit configured to generate a gain adjustment signal for controlling the gain of the variable gain amplifier based on the second temperature signal.
請求項1又は2に記載の発振器。 The oscillator according to claim 1, further comprising a storage unit that stores an adjustment value for adjusting the gain of the variable gain amplifier.
前記記憶部は、前記判定回路の判定結果に対応する複数の調整値を記憶する
請求項3に記載の発振器。 The gain adjustment signal generation unit includes a determination circuit that determines a relationship between a value of the frequency control signal or the second control signal and a predetermined reference value.
The oscillator according to claim 3, wherein the storage unit stores a plurality of adjustment values corresponding to the determination result of the determination circuit.
前記可変ゲイン増幅器に前記周波数制御信号として予め定められた一定値を入力する第1ステップと、
前記発振器の温度を任意の温度に設定する第2ステップと、
前記発振器外部から前記第1制御端子に入力された第1外部制御信号を測定する第3ステップと、
前記温度補償信号生成部が出力する前記第1制御信号と前記温度補償信号生成部の設定値との関係をモニタする第4ステップと、
第1温度スイープが終了したか否かを判断し、前記第1温度スイープが終了していない場合に、前記第2ステップに戻る第5ステップと、
前記第1温度スイープが終了している場合に、前記第2ステップで設定した各温度における、前記第1外部制御信号と前記第1制御信号との誤差が最小となるような前記温度補償信号生成部の前記設定値を算出する第6ステップと
を備える
発振器の調整方法。 The method of adjusting an oscillator according to any one of claims 1 to 4,
A first step of inputting a predetermined constant value as the frequency control signal to the variable gain amplifier;
A second step of setting the temperature of the oscillator to an arbitrary temperature;
A third step of measuring a first external control signal input from outside the oscillator to the first control terminal;
A fourth step of monitoring a relationship between the first control signal output from the temperature compensation signal generation unit and a set value of the temperature compensation signal generation unit;
A fifth step of determining whether or not the first temperature sweep has ended, and returning to the second step if the first temperature sweep has not ended;
The temperature compensation signal generation such that an error between the first external control signal and the first control signal at each temperature set in the second step is minimized when the first temperature sweep is completed. And a sixth step of calculating the set value of the unit.
前記可変ゲイン増幅器の入力に対する発振周波数のゲイン特性を測定する第8ステップと、
前記発振器の温度を任意の温度に設定する第9ステップと、
前記発振器外部から前記可変ゲイン増幅器に入力された電圧を測定する第10ステップと、
前記ゲイン調整信号生成部が出力するゲイン調整信号を測定する第11ステップと、
第2温度スイープが終了したか否かを判断し、前記第2温度スイープが終了していない場合に、前記第8ステップに戻る第12ステップと、
前記第2温度スイープが終了している場合に、前記ゲイン調整信号生成部が出力したゲイン調整信号と、前記ゲイン調整信号の補償値との誤差が最小となるような可変ゲイン増幅器の設定値を算出する第13ステップとを備える
請求項5に記載の発振器の調整方法。 A seventh step of setting the oscillator to a predetermined temperature;
An eighth step of measuring a gain characteristic of an oscillation frequency with respect to an input of the variable gain amplifier;
A ninth step of setting the temperature of the oscillator to an arbitrary temperature;
A tenth step of measuring a voltage input from outside the oscillator to the variable gain amplifier;
An eleventh step of measuring a gain adjustment signal output from the gain adjustment signal generation unit;
A twelfth step of determining whether or not a second temperature sweep has ended, and returning to the eighth step if the second temperature sweep has not ended;
The setting value of the variable gain amplifier is set such that the error between the gain adjustment signal output from the gain adjustment signal generation unit and the compensation value of the gain adjustment signal is minimized when the second temperature sweep is completed. The method of adjusting an oscillator according to claim 5, further comprising: calculating a thirteenth step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014213612A JP6513927B2 (en) | 2014-10-20 | 2014-10-20 | Oscillator and calibration method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014213612A JP6513927B2 (en) | 2014-10-20 | 2014-10-20 | Oscillator and calibration method therefor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016082472A JP2016082472A (en) | 2016-05-16 |
JP6513927B2 true JP6513927B2 (en) | 2019-05-15 |
Family
ID=55959304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014213612A Active JP6513927B2 (en) | 2014-10-20 | 2014-10-20 | Oscillator and calibration method therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6513927B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7540275B2 (en) | 2020-09-30 | 2024-08-27 | セイコーエプソン株式会社 | Circuit device and oscillator |
CN115276565B (en) * | 2022-09-29 | 2023-04-18 | 成都世源频控技术股份有限公司 | High-stability meter-attached quartz crystal oscillator |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2975386B2 (en) * | 1990-01-31 | 1999-11-10 | 日本電波工業株式会社 | Digital temperature compensated oscillator |
JP2003309432A (en) * | 2002-04-17 | 2003-10-31 | Toyo Commun Equip Co Ltd | Highly stable piezoelectric oscillator |
CN101133549B (en) * | 2005-12-15 | 2011-03-23 | 旭化成电子材料元件株式会社 | Voltage controlled oscillator, its design method and control voltage generation and application method |
EP2439842A4 (en) * | 2009-12-22 | 2017-10-18 | Asahi Kasei Microdevices Corporation | Oscillation device |
-
2014
- 2014-10-20 JP JP2014213612A patent/JP6513927B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016082472A (en) | 2016-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8058941B2 (en) | Voltage control type temperature compensation piezoelectric oscillator | |
WO2001069775A1 (en) | Temperature-compensated crystal oscillator and method of temperature compensation | |
US7924109B2 (en) | MEMS oscillator | |
JP5839884B2 (en) | Temperature compensated crystal oscillator | |
US20100102878A1 (en) | Physical quantity sensor | |
US9013244B2 (en) | Oscillating device, oscillating element and electronic apparatus | |
US8659361B2 (en) | Function generator circuit | |
JP6513927B2 (en) | Oscillator and calibration method therefor | |
JP6377192B2 (en) | Temperature compensated crystal oscillator | |
JP6680615B2 (en) | Adjusting device, adjusting method, and oscillating device | |
JP2018164188A (en) | Temperature compensator, temperature compensation type oscillator, and temperature compensation method | |
JP5299628B2 (en) | Temperature compensated voltage generation circuit, temperature compensated oscillation circuit | |
JP7437905B2 (en) | Temperature control circuit, oscillation control circuit and temperature control method | |
JP6339252B2 (en) | Oscillation control device and oscillation device | |
JP5549925B2 (en) | Piezoelectric oscillator offset circuit, piezoelectric oscillator, and piezoelectric oscillator temperature compensation method | |
JP5213845B2 (en) | Temperature compensated crystal oscillator | |
JP2012216963A (en) | Function generation circuit, control signal generation method, and curve fitting method | |
JP5556928B2 (en) | Temperature compensated voltage generation circuit, temperature compensated oscillation circuit | |
JP6046993B2 (en) | Oscillator | |
JP2015056728A (en) | Oscillator | |
JP2011160038A (en) | Method for manufacturing temperature compensation type oscillation circuit, and the temperature compensation type oscillation circuit | |
WO2020067341A1 (en) | Temperature compensation circuit and temperature compensation crystal oscillator | |
US9762180B2 (en) | Voltage controlled oscillator | |
JP2013150120A (en) | Crystal oscillator and electronic apparatus with the same | |
JP2015179934A (en) | CIRCUIT DEVICE, DETECTION DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND CIRCUIT DEVICE OPERATION METHOD |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170710 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180627 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180703 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180810 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190115 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190326 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190411 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6513927 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |