圧電発振器、圧電発振器の製造方法、圧電発振器の温度補償方法
【課題】圧電発振器、圧電発振器の製造方法、圧電発振器の温度補償方法を提供する。
【解決手段】周波数温度特性にアクティヴィティディップ５６を有する圧電振動子１２と、前記圧電振動子１２を発振させ発振信号５０を出力する発振回路１４と、記憶回路１８と、を有し、前記記憶回路１８には、前記周波数温度特性の情報５４を近似する近似式の情報から抽出された特性情報５８と、前記周波数温度特性の情報５４と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップ５６を示すディップ情報６２と、が記憶されたことを特徴とする。
【解決手段】周波数温度特性にアクティヴィティディップ５６を有する圧電振動子１２と、前記圧電振動子１２を発振させ発振信号５０を出力する発振回路１４と、記憶回路１８と、を有し、前記記憶回路１８には、前記周波数温度特性の情報５４を近似する近似式の情報から抽出された特性情報５８と、前記周波数温度特性の情報５４と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップ５６を示すディップ情報６２と、が記憶されたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度補償機能を外部に委ねる圧電発振器であるＴＳＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｘｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）や、温度補償機能を搭載したＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｘｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の温度補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
厚みすべり振動等を行なう圧電振動子においては、温度変化に対して３次関数的に変化する周波数温度特性を有している。よって、このような圧電振動子特有の３次曲線的な周波数温度特性を示す温度特性情報を取得して、これにより温度補償を適切に行なう要請がなされている。よって、これに対応するため、発振回路側として温度補償回路を不要とするＴＳＸＯにおいては、搭載された圧電振動子の温度情報をユーザー側に出力する温度センサーと、搭載された圧電振動子の温度特性情報（ある環境温度における圧電振動子の所定温度を示す温度センサー電圧と、温度係数）を記憶し、ユーザー側に温度特性情報を出力する記憶回路を搭載している（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
上述のＴＳＸＯを搭載しユーザー側でＴＳＸＯに接続した温度補償回路を有するシステム等においては、温度センサーから得た圧電振動子の温度と、記憶回路から得た周波数温度特性の情報をもとに、どの温度においても周波数が一定となるように温度補償回路において温度補償量を算出して周波数補正を掛けている。
【０００４】
同様にＴＣＸＯを搭載したＧＰＳシステム等においても、温度センサーから得た水晶振動子の温度と記憶回路から得た周波数温度特性の情報をもとに、どの温度においても周波数が一定となるようにＴＣＸＯ内の温度補償電圧発生回路において温度補償電圧を算出して、温度補償電圧により温度補償を行うＴＣＸＯ内の発振回路に温度補償電圧を印加して周波数補正を掛けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１２２９３５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなＴＳＸＯやＴＣＸＯはＧＰＳ機能等を有する端末に搭載するため、小型化と高精度化を両立させる要求がなされている。ＴＳＸＯやＴＣＸＯを構成する圧電振動子を小さくするほどＣＩ値が上昇するため、圧電振動子を励振するための電流値を上昇させる必要がある。しかしこの電流値を上昇させると厚みすべり振動の基本振動以外の不要振動の影響を受けて、周波数温度特性において温度変化に対する急激な周波数変動を示すアクティヴィティディップが大きく現れ、温度補償の精度が低下するといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に着目し、周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する場合であっても高精度に温度補償を行う圧電発振器、圧電発振器の製造方法、圧電発振器の温度補償方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、記憶回路と、を有し、前記記憶回路には、前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップを示すディップ情報と、が記憶されたことを特徴とする圧電発振器。
【０００９】
上記構成により、発振回路からは、圧電振動子の周波数温度特性にアクティヴィティディップを包含する発振信号を出力することになるが、周波数温度特性を、特性情報とディップ情報により近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路に対するメモリ負担を抑制することができる。そして特性情報とディップ情報を出力するので、ユーザー側においてこの２つの情報を取得することにより発振信号の温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００１０】
［適用例２］前記発振回路は、前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記発振信号の温度補償を行う温度補償回路に前記発振信号を出力し、前記記憶回路は、前記近似式を生成するための情報と、前記ディップ情報と、を前記温度補償回路に出力することを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器。
【００１１】
上記構成により、温度補償回路からは、圧電振動子のアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号を出力することになる。よってアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性を有する圧電振動子を用いた発振回路であっても高精度な温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００１２】
［適用例３］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、前記周波数温度特性を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップの温度特性を示すディップ情報と、が記憶された記憶回路と、前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて温度補償量を出力する演算回路と、前記発振信号が入力され前記温度補償量に基づいて前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有することを特徴とする圧電発振器。
【００１３】
上記構成により、周波数補正回路からは、圧電振動子のアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号を出力することになる。よってアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性を有する圧電振動子を用いて発振回路であっても高精度な温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００１４】
［適用例４］前記近似式の情報は、前記周波数温度特性の情報のべき級数展開による近似により生成され、前記特性情報は、前記近似式の情報から抽出した係数の情報であることを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の圧電発振器。
これにより、温度補償を行う側で、係数を算出する工程が不要となるため、温度補償を行う側の負担を軽減して容易に温度補償を行うことができる。
【００１５】
［適用例５］前記特性情報は、前記近似式の情報が生成する近似曲線上の点であって、前記近似式の情報が生成できるように抽出した温度と周波数偏差との関係の情報、または温度と周波数との関係を表わす情報であることを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の圧電発振器。
これにより、温度補償を行う側で、係数を算出する必要があるが温度補償を行う側で係数を高精度に算出することができる。
【００１６】
［適用例６］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力させるとともに温度補償電圧により前記発振信号の温度補償を行う発振回路と、前記発振回路に前記温度補償電圧を出力する温度補償電圧発生回路と、を有し、前記温度補償電圧発生回路は、前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップを示すディップ情報と、を用いて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式の情報を生成し、前記第２の近似式の情報と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記温度補償電圧を算出することを特徴とする圧電発振器。
【００１７】
上記構成により、発振回路からは、圧電振動子のアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号を出力することになる。よってアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性を有する圧電振動子を用いた発振回路であっても高精度な温度補償を行うことができる。また周波数温度特性を、特性情報とディップ情報により近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路に対するメモリ負担を抑制することが可能な圧電発振器となる。
【００１８】
［適用例７］前記ディップ情報は、前記周波数温度特性の情報と、前記近似式の情報から生成される近似曲線の情報との差分により算出された、温度と周波数偏差との関係を表わす情報であることを特徴とする適用例１乃至５のいずれか１例に記載の圧電発振器。
【００１９】
これにより、圧電振動子の周波数温度特性中のアクティヴィティディップを高精度に抽出することができるので、アクティヴィティディップの排除した温度補償を高精度に行うことが可能な圧電発振器となる。
【００２０】
［適用例８］前記ディップ情報は、前記周波数温度特性の情報と前記近似曲線の情報の差分により算出され、温度と周波数偏差との関係を表わす情報を近似する第３の近似式の情報から抽出された温度係数であることを特徴とする適用例１乃至６のいずれか１例に記載の圧電発振器。
【００２１】
これにより、圧電振動子の周波数温度特性中のアクティヴィティディップの情報量を小さくすることができるので、メモリ負担を軽減し、コストを抑制してアクティヴィティディップの排除した温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００２２】
［適用例９］前記アクティヴィティディップは、前記周波数温度特性の一部の温度領域に発生するものとし、前記ディップ情報は、前記温度領域の範囲で生成されることを特徴とする適用例７または８に記載の圧電発振器。
【００２３】
これにより、圧電振動子の周波数温度特性中のアクティヴィティディップの情報量をさらに小さくすることができるので、メモリ負担を軽減し、アクティヴィティディップの排除した温度補償をコストを抑制して行うことが可能な圧電発振器となる。
【００２４】
［適用例１０］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、記憶回路と、を有する圧電発振器の製造方法であって、前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップを示すディップ情報を算出し、前記特性情報及び前記ディップ情報を前記記憶回路に記憶したことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【００２５】
上記方法により、発振回路からは、圧電振動子の周波数温度特性にアクティヴィティディップを包含する発振信号を出力することになるが、周波数温度特性を、特性情報とディップ情報により近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路に対するメモリ負担を抑制することができる。そして特性情報とディップ情報を出力するので、ユーザー側においてこの２つの情報を取得することにより発振信号の温度補償を行うことができる。
【００２６】
［適用例１１］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、前記発振信号が入力され温度補償量に基づいて前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有する圧電発振器の温度補償方法であって、前記周波数温度特性を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップの温度特性を示すディップ情報を算出し、前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて温度補償量を算出して前記周波数補正回路に出力することを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。
【００２７】
上記方法により、周波数補正回路からは、圧電振動子のアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号を出力することになる。よってアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性を有する圧電振動子を用いて発振回路であっても高精度な温度補償を行うことができる。
【００２８】
［適用例１２］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力するとともに温度補償電圧により前記発振信号の温度補償を行う発振回路と、を有する圧電発振器の温度補償方法であって、前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップを示すディップ情報を算出し、前記特性情報及び前記ディップ情報を用いて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式の情報を生成し、前記第２の近似式の情報と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記温度補償電圧を算出して前記発振回路に出力することを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。
【００２９】
上記方法により、発振回路からは、圧電振動子のアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号を出力することになる。よってアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性を有する圧電振動子を用いた発振回路であっても高精度な温度補償を行うことができる。また周波数温度特性を、特性情報とディップ情報により近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路に対するメモリ負担を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態の圧電発振器の模式図である。
【図２】第１実施形態の圧電発振器を測定器に接続した場合の模式図である。
【図３】圧電振動子の周波数温度特性を示す図である。
【図４】第２実施形態の圧電発振器の模式図である。
【図５】第２実施形態の圧電発振器の変形例の部分詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００３２】
図１に第１実施形態に係る圧電発振器を示す。第１実施形態に係る圧電発振器１０は上述のＴＳＸＯを基本構成として温度補償回路３２に接続され、または温度補償回路３２を包含するものである。第１実施形態の圧電発振器１０は、半導体基板（不図示）上にパターニングにより、発振回路１４、温度センサー１６、記憶回路１８、シリアルインターフェース回路２０、電源端子２８、グランド端子３０等の各端子が形成され、発振回路１４と圧電振動子１２が接続された構造を有している。さらに図１に示すように、圧電発振器１０の接続対象となる温度補償回路３２は、周波数補正回路３４、演算回路となるＣＰＵ３６、メモリ３８、Ａ／Ｄ変換器４０を有する。また圧電振動子１２の周波数温度特性から特性情報及びディップ情報を算出する際には、図２に示すように、圧電発振器１０は測定器４２に接続され、測定器４２は、周波数カウンター４４、ＰＣ４６（パーソナルコンピューター）、電圧マルチメーター４８を有する。
【００３３】
圧電振動子１２は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料であり、水晶であればＡＴカットすることにより形成され、発振回路１４から交流電圧を受けて、厚みすべり振動により所定の共振周波数で発振することができる。このＡＴカットによる厚みすべり振動を用いた水晶振動子の共振周波数は、基準温度（２５℃）を中心として正の３次曲線となる温度特性を有している。
【００３４】
発振回路１４は、圧電振動子１２を発振源とする例えばコルピッツ型の発振回路であり、発振信号出力端子２２を介して温度補償回路３２、または測定器４２に発振信号を出力する。
【００３５】
図３に圧電振動子の周波数温度特性を示し、図３（ａ）は全体図、図３（ｂ）は図３（ａ）内の破線で囲まれた部分の詳細図である。本実施形態で用いられる圧電振動子１２は小型化され、駆動させる電流値を高く設定した状態で使用したことで周波数温度特性（周波数温度特性の情報５４）にアクティヴィティディップ５６が発生した状態となっている。よって発振回路から出力される発振信号５０の周波数温度特性においてもアクティヴィティディップ５６を有した状態となっている。
【００３６】
アクティヴィティディップ５６とは、圧電振動子１２に温度変化を加えたときに発生する共振周波数や直列抵抗の急激な変動現象をいい、圧電振動子１２の周波数温度特性の所定の温度位置においてディップとして現れるものである。
【００３７】
しかし、圧電振動子１２の周波数温度特性において、共振周波数の温度変化に対して緩やかに変化する特性情報５８（近似曲線６０）と、急激に変化するディップ情報６２（近似曲線６４）と、に近似式を用いて互いに分離することができる。
【００３８】
まず、本実施形態の圧電発振器１０の設定最低温度から設定最高温度での範囲において、所定の温度間隔で共振周波数を測定した周波数温度特性の情報５４を生成する。そして以下の近似式（べき級数）に周波数温度特性の情報５４を代入し、周波数温度特性の情報５４から特性情報５８を生成する。
【数１】
【００３９】
ここで、ｆは基準周波数、Δｆは測定された周波数と基準周波数との偏差、Ｔ０は基準温度である。そして数式１の各係数（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）を最小二乗法等を用いて算出する。このとき周波数温度特性に包含されるディップは数式１の次数程度では拾われることはない。よって、得られた係数（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）により、図３（ａ）に示すようにディップを包含しない近似曲線６０を生成することができる。このように特性情報５８を係数として表わすことにより、温度補償を行う側で、係数を算出する工程が不要となるため、温度補償を行う側の負担を軽減して容易に温度補償を行うことができる。
【００４０】
なお特性情報５８としては、上述の近似式の情報が生成する近似曲線６０上の点であって、近似式の情報が生成できるように抽出した温度と周波数偏差との関係を示す情報を用いてもよい。または温度と周波数（絶対値）との関係を表わす情報としてもよい。これにより、温度補償を行う側で、係数を算出する必要があるが温度補償を行う側で係数を高精度に算出することができる。
【００４１】
次に、数式１の右辺に特性情報５８（係数）を代入し、数式１の左辺に周波数温度特性の情報５４を代入し、数式１の右辺と左辺との差分を算出することによりディップ情報６２を生成する。
【００４２】
こうして得られるディップ情報６２は、周波数温度特性の情報と、近似式の情報（特性情報５８）から生成される近似曲線６０の情報と、の差分により算出された、温度と周波数偏差との関係を表わす情報（図３（ｂ）においてはプロットデータ）となる。このような情報の形態とすることにより、圧電振動子１２の周波数温度特性中のアクティヴィティディップ５６を高精度に抽出することができるので、アクティヴィティディップ５６を排除した温度補償を高精度に行うことができる。
【００４３】
また、ディップ情報６２は、周波数温度特性の情報５４と同じ温度範囲の情報を包含しているが、周波数温度特性においてアクティヴィティディップ５６は、周波数温度特性の情報５４が有する温度範囲のうち、一部の温度領域にあるので、その温度領域以外の情報を削除してもよい。これにより後述の記憶回路１８等のメモリ負担を軽減して圧電発振器１０のコストを抑制することができる。
【００４４】
そして、発振回路からの発振信号は、上述の近似式の情報（特性情報）とディップ情報とを足し合わせた第２の近似式の情報、そして圧電振動子１２の温度の情報（温度Ｔ）を用いて温度補償を行うことができる。
【００４５】
第１実施形態において、特性情報５８及びディップ情報６２は、温度補償回路３２に出力される。よってディップ情報６２も上述の係数で表わすことが好適である。ディップ情報６２は以下に示す第３の近似式（べき級数）により近似することができる。
【数２】
【００４６】
よって、上述同様の計算を行い。ディップ情報６２を数式２の係数（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）で表わすことができる。
こうして得られるディップ情報６２は、周波数温度特性の情報５４と近似式の情報から生成される近似曲線６０の情報の差分により算出され、温度と周波数偏差との関係を表わす情報を近似する第３の近似式の情報から抽出された係数の情報となる。これにより、圧電振動子１２の周波数温度特性中のアクティヴィティディップの情報量を小さくすることができるので、メモリ負担を軽減し、コストを抑制してアクティヴィティディップ５６を排除した温度補償を行うことができる。
【００４７】
ところで、ディップ情報６２に係るアクティヴィティディップ５６は、例えば図３（ｂ）に示すように、上に凸の曲線を描く第１の温度範囲６６、直線的な線を描く第２の温度範囲６８、下に凸の曲線を描く第３の温度範囲７０を有する。よってディップ情報６２は第１の温度範囲６６、第２の温度範囲６８、第３の温度範囲７０、それぞれに対して数式２の係数を算出し、後述の温度補償回路３２（後述の第２実施形態の温度補償電圧発生回路）においては、温度補償を行う温度に対応してディップ情報６２の係数を選択できるようにすればよい。これによりディップ情報６２は数式２に従った近似曲線６４を生成することができる。
【００４８】
よって特性情報５８とディップ情報６２の組み合わせとしては、（特性情報５８、ディップ情報６２）＝（温度と周波数偏差、温度と周波数偏差）、（係数、係数（温度範囲による場合分け有））、（温度と周波数偏差、係数（温度範囲により場合分け有））、（係数、温度と周波数偏差）、を適用することができる。いずれの組み合せにおいても、温度補償回路３２（後述の第２実施形態の温度補償電圧発生回路）は上述の第２の近似式を生成し、温度補償量７２を出力する構成を有するものとする。以上の計算は、後述の測定器４２により行なわれる。
【００４９】
温度センサー１６は、ダイオード構造を有しており、順方向電流を流し、温度によって変化する検出電圧５２を温度センサー電圧出力端子２４から温度補償回路３２または測定器４２に出力するものである。ここで検出電圧５２は温度上昇とともに１次関数的に減少し、出力される検出電圧５２は測定される温度Ｔに対応したものとなっている。なお、温度センサー１６は圧電振動子１２に隣接して配置することが望ましい。これにより圧電振動子１２の温度を正確に測定することができ、周波数温度特性の情報５４、特性情報５８、ディップ情報６２を高精度に算出することができる。このように本実施形態において圧電振動子１２の温度は、温度センサー１６からの検出電圧５２に対応している。よって後述の測定器４２はこの検出電圧５２に関連付けられた情報（検出電圧５２を定義域とする情報）として周波数温度特性の情報５４、特性情報５８、ディップ情報６２を算出し、温度補償回路３２は特性情報５８及びディップ情報６２をこの検出電圧５２に関連付けられた情報として扱い温度補償量７２を算出している。
【００５０】
シリアルインターフェース回路２０は、外部からの指令を受けて記憶回路１８に特性情報５８やディップ情報６２を記憶したり、外部に出力するものである。シリアルインターフェース回路２０は記憶回路１８に接続されるとともに、データ入出力端子２６を介して温度補償回路３２及び測定器４２に接続される。
【００５１】
記憶回路１８は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成され、シリアルインターフェース回路２０を介して特性情報５８やディップ情報６２が記憶され（書き込まれ）、または出力することができる。特性情報５８及びディップ情報６２は、それぞれ有限個のデータにより構成されているが、それぞれ測定器４２中のＰＣ４６、及び温度補償回路３２中のＣＰＵ３６が共通に認識できるアドレスが設けられているものとする。また、ディップ情報６２を係数で記憶する場合は、上述の温度範囲ごとに算出された係数を、後述の温度補償回路３２（後述の温度補償電圧発生回路）で使い分けられるように、温度範囲に対応して互いに識別可能なアドレスが設けられているものとする。
【００５２】
温度補償回路３２は、発振回路１４からの発振信号を入力するとともに、特性情報５８及びディップ情報６２に基づいて発振回路１４から出力される発振信号５０の発振周波数の温度特性を近似するための第２の近似式を生成し、この第２の近似式と圧電振動子１２の温度の情報となる検出電圧５２を用いて温度補償量７２を算出し、温度補償された発振信号７４を出力するものである。
【００５３】
温度補償回路は、周波数補正回路、演算回路となるＣＰＵ、メモリ等から構成される。周波数補正回路は、ＣＰＵから出力される温度補償量に対応して出力信号の周波数を可変させる回路であって、発振信号出力端子に接続されて発振信号が入力され、ＣＰＵの制御のもと温度補償を行った発振信号を出力するものである。
【００５４】
ＣＰＵ３６は、温度補償回路の中核をなすものであって、記憶回路１８から入力した特性情報５８及びディップ情報６２から圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を近似する第２の近似式を生成し、この第２の近似式と温度センサー１６から入力される検出電圧５２（温度の情報）に基づいて温度補償量７２を算出して周波数補正回路３４に出力するものである。
【００５５】
ＣＰＵ３６は、データ入出力端子２６、周波数補正回路３４、さらに温度センサー１６にＡ／Ｄ変換器４０を介して接続されている。ＣＰＵ３６は、起動時に、プログラムによりデータ入出力端子２６に記憶回路１８に記憶された特性情報５８及びディップ情報６２を読み出すためのシリアルデータを出力し、記憶回路１８内の特性情報５８及びディップ情報６２をシリアルインターフェース回路２０を介して出力させ、ＣＰＵ３６に付属するメモリ３８に記憶するものとする。
【００５６】
記憶回路１８に記憶された特性情報５８が、上述の数式１を介して算出された温度と周波数偏差の情報により構成される場合、ＣＰＵ３６は数式１の近似式を用いて温度Ｔの情報と、温度Ｔに対応する周波数偏差の情報を代入し、最小二乗法等を用いて係数（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）を算出し、ＣＰＵ３６に付属するメモリ３８に記憶するものとする。また記憶回路１８に記憶された特性情報５８が係数の情報により構成される場合、ＣＰＵ３６はそのまま付属のメモリに記憶する構成を有するもとする。
【００５７】
一方、記憶回路１８に記憶されたディップ情報６２が、数式１により算出された温度と周波数偏差の情報により構成される場合、ＣＰＵ３６はそのまま付属するメモリ３８に記憶し、入力された検出電圧５２に対応する温度に一致する温度（最も近い温度）の情報に係る周波数偏差の情報を抽出可能な構成を有するものとする。またディップ情報６２が数式２により算出された係数の情報により構成される場合、ＣＰＵ３６はそのまま付属するメモリ３８に記憶する。
【００５８】
そしてＣＰＵ３６は、メモリ３８から読み出した特性情報５８と温度の情報（Ｔ−Ｔ０）を用い、数式１に従って温度補償量７２の特性情報５８の成分を算出する。さらにＣＰＵ３６はメモリ３８から読み出したディップ情報６２と温度の情報（Ｔ−Ｔ０）を用いて数式２に従って温度補償量７２のディップ情報６２の成分を算出する。そして温度補償量７２の特性情報５８の成分（数式１の右辺）と温度補償量７２のディップ情報６２の成分（数式２の右辺）を足し合わせることにより温度補償量７２を算出する。なお数式１の右辺と数式２の右辺を足し合わせたものも第２の近似式となる。
【００５９】
ここで、入力された温度の情報（検出電圧５２）が上述の第１の温度範囲６６、第２の温度範囲６８、第３の温度範囲７０のいずれかに属する場合は、その温度範囲に係る係数を選択して用いるものとする。また入力された温度Ｔの情報（検出電圧）が上述のいずれの温度範囲にも属さないときは、温度補償量７２は特性情報５８の成分（数式１）のみを用いて算出するものとする。
【００６０】
またＣＰＵ３６は、プログラムにより所定時間ごとに温度センサー１６からの検出電圧５２（温度の情報）をＡ／Ｄ変換器４０を介してデジタルデータ化して入力し、付属のメモリ３８に記憶する。そしてメモリ３８から特性情報５８、ディップ情報６２を読み出して第２の近似式を生成し、さらにメモリ３８から検出電圧５２（温度の情報）を読み出して、第２の近似式と検出電圧５２から温度補償量７２を算出し、温度補償量７２を周波数補正回路３４に出力する。よってＣＰＵ３６は所定時間ごとに温度補償量７２を算出して周波数補正回路３４に出力する。これにより周波数補正回路３４は、温度補償後の発振信号７４を常時出力するが、発振信号７４は所定時間ごとに温度補償が行われることになる。
【００６１】
上述のように、ＣＰＵ３６においては特性情報５８及びディップ情報６２を必要とするため、圧電発振器１０においてＣＰＵ３６に出力すべき特性情報５８及びディップ情報６２を予め記憶回路１８に記憶する必要がある。このため圧電発振器１０を測定器４２に接続し、圧電発振器１０の設定最低温度から設定最高温度の範囲の周波数温度特性の情報５４を生成し、これに基づいて特性情報５８及びディップ情報６２を生成する必要がある。
【００６２】
図２に圧電発振器と測定器との接続図を示す。測定器４２は、温度補償回路３２が必要とする特性情報５８及びディップ情報６２を算出して記憶回路１８に書き込むものである。測定器４２は、周波数カウンター４４、ＰＣ４６（パーソナルコンピューター）、電圧マルチメーター４８により構成される。周波数カウンター４４は、発振信号出力端子２２に接続され、発振回路１４から出力される発振信号５０の周波数を測定してＰＣ４６に出力することができる。電圧マルチメーター４８は、温度センサー１６からの検出電圧５２をデジタルデータに変換してＰＣ４６に出力することができる。
【００６３】
ＰＣは、キー操作等により周波数カウンターや電圧マルチメーターを起動可能であるとともに、温度センサーからの検出電圧（温度の情報）を入力してＰＣに付属する記憶領域（不図示）に記憶することができる。
【００６４】
本実施形態においては、圧電発振器１０を温度調整が可能なチャンバー（不図示）内に配置し、圧電発振器１０を設定最低温度から設定最高温度まで所定の温度幅で変化させ、ＰＣはプログラム等により各温度点において圧電発振器１０が出力する発振信号５０の発振周波数を測定することにより周波数温度特性の情報５４を生成する。なお温度幅は、周波数温度特性の情報５４中のアクティヴィティディップ５６の形状を識別可能な分解能に対応する程度であればよい。
【００６５】
そしてＰＣ４６は上述の数式１、または後述のように数式２を用いて特性情報５８及びディップ情報６２を生成し、これらをシリアルデータ化しシリアルインターフェース回路２０を介して記憶回路１８に記憶する。その後圧電発振器１０を温度補償回路３２に接続すると、記憶回路１８に記憶された特性情報５８及びディップ情報６２が温度補償回路３２のＣＰＵ３６（メモリ３８）に入力され、この特性情報５８及びディップ情報６２に基づいて第２の近似式を算出し、第２の近似式と検出電圧５２により温度補償量７２を算出し、周波数補正回路３４に温度補償量７２を出力して温度補償後の発振信号７４を出力することになる。
【００６６】
本実施形態において、記憶回路１８に記憶する特性情報５８及びディップ情報６２の容量について述べる。まず特性情報５８及びディップ情報６２が、それぞれ温度と周波数偏差の情報により構成される場合について考える。特性情報５８は、例えば、近似式において第１温度点（設定最低温度、例：−３０℃）、第２温度点（例：−１５℃）、第３温度点（例：０℃）、第４温度点（基準温度、例：＋２５℃）、第５温度点（例：＋５０℃）、第６温度点（例：＋７０℃）、第７温度点（設定最高温度、例＋８５℃）における周波数偏差を抽出し、各温度点の情報と各温度点における周波数偏差の情報との組み合わせにより構成する。なお、以上の温度点を採用することにより数式１における係数を容易に算出することができる。
【００６７】
温度点ごとの各情報で用いる容量は各情報の有効数字に従って変動するが、本実施形形態ではそれぞれ２バイトと仮定する。すると温度点の情報７つと、これに対応する周波数偏差の情報７つにより特性情報５８が使用する容量は２８バイトとなる。一方、ディップ情報６２は、周波数温度特性の情報５４に現れるアクティヴィティディップ５６を含む温度範囲において１４個の温度点を用い、これに対応する周波数偏差も１４個用いることにする。このときも各情報が用いる容量を２バイトとすると、ディップ情報６２が使用する容量は５６バイトとなる。したがって、特性情報５８とディップ情報６２とを合わせると８４バイトとなる。
【００６８】
次に特性情報５８及びディップ情報６２が、それぞれ係数の情報により構成される場合について考える。特性情報５８は上述の数式１の係数（５つ）となる。よって１つの係数の情報当たり２バイト用いるとすると、特性情報５８が使用する容量は１０バイトとなる。一方、ディップ情報６２は上述の数式２の係数（６つ）となるとともに、温度範囲において場合分けされる。ディップ情報６２に係るアクティヴィティディップ５６が上述のように、第１の温度範囲、第２の温度範囲、第３の温度範囲ごとに係数の情報を生成するものとする。すると第１の温度範囲及び第３の温度範囲においては係数をそれぞれ６つ用い、第２の温度範囲ではアクティヴィティディップが一次関数になっているので係数を２つ（Ｅ、Ｆ）用いることになる。よって１つの係数の情報当たり２バイト用いるとすると、ディップ情報６２が使用する容量は２８バイトとなる。したがって、特性情報５８とディップ情報６２とを合わせると３８バイトとなる。
【００６９】
ところで、周波数温度特性の情報５４をアクティヴィティディップ５６の形状が認識できるほどの温度幅で生成した場合は、上述の２つの場合の容量よりもはるかに大きな容量を必要とする。したがって、本実施形態のように周波数温度特性を特性情報５８とディップ情報６２とを用いて表わすことにより、使用する容量を削減し記憶回路１８に対するメモリ負担を軽減することが可能であることがわかる。
【００７０】
第１実施形態の圧電発振器１０によれば、発振回路１４からは、圧電振動子１２の周波数温度特性にアクティヴィティディップ５６を包含する発振信号５０を出力することになるが、周波数温度特性を、特性情報５８とディップ情報６２により近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路１８に対するメモリ負担を抑制することができる。そして特性情報５８とディップ情報６２を出力するので、ユーザー側においてこの２つの情報を取得することにより発振信号５０の温度補償を行うことが可能となる。
【００７１】
また本実施形態の圧電発振器１０は温度補償回路３２に接続された構成、及び温度補償回路３２を包含した構成を有している。よって、温度補償回路３２（周波数補正回路３４）からは、圧電振動子１２のアクティヴィティディップ５６を包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号７４を出力することになる。よってアクティヴィティディップ５６を包含した周波数温度特性を有する圧電振動子１２を用いて発振回路１４であっても高精度な温度補償を行うことができる。
【００７２】
第２実施形態に係る圧電発振器を図４に示す。図４に示すように圧電発振器は、半導体基板（不図示）上にパターニングにより、発振回路１０４、温度センサー１０６、温度補償電圧発生回路１０８、記憶回路１３６、切替回路１３８、シリアルインターフェース回路１４０、電源端子１４２、グランド端子１４４等の各端子が形成された半導体回路基板を備え、発振回路１０４と圧電振動子１０２が接続された構造を有している。
【００７３】
圧電振動子１０２は、第１実施形態の圧電振動子１２と同様の特性を有するものとする。発振回路１０４は、圧電振動子１０２を発振源とする例えばコルピッツ型の発振回路であるとともに、発振回路１０４には可変容量が内蔵され、この可変容量に印加する温度補償電圧１６４または外部からの理想補償電圧１５６を入力して発振回路１０４から出力される発振信号１５４の温度補償を行い、発振信号１５４を発振信号出力端子１４６に出力する。
【００７４】
温度補償電圧１６４及び理想補償電圧１５６は、圧電振動子１０２を包含する発振回路１０４を、設定最低温度から設定最高温度にまで変化させたときに、発振信号１５４の周波数が基準温度（２５℃）における基準周波数と同じになるように発振回路１０４の可変容量に印加する電圧である。よって温度補償電圧１６４及び理想補償電圧１５６の温度特性は圧電振動子１０２の周波数温度特性と一致し、その温度特性中にアクティヴィティディップ５６が現れることになる。したがって、理想補償電圧１５６の温度特性から数式１や数式２に従って第１実施形態と同様の特性情報１５８（特性情報５８と同様、図３参照）及びディップ情報１６０（ディップ情報６２と同様、図３参照）を得ることができる。なお温度補償電圧１６４及び理想補償電圧１５６は発振信号１５４の周波数の変化がリニアに応答する範囲（線形応答する範囲）で用いるものとする。
【００７５】
温度センサー１０６は、第１実施形態の温度センサー１６と同様にダイオード構造を有しており、順方向電流を流し、温度によって変化するダイオードの端子間電位であるアナログの検出電圧を温度補償電圧発生回路に出力することができる。また温度センサーは電源電圧が供給される限り常時検出電圧を出力するものとする。
【００７６】
温度補償電圧発生回路１０８は、４次電圧発生回路１１０、３次電圧発生回路１１２、２次電圧発生回路１１４、１次電圧発生回路１１６、０次電圧発生回路１１８、ＤＩＰ電圧発生回路１２０、加算回路１２２により構成されている。また各電圧発生回路は記憶回路１３６に接続される。
【００７７】
本実施形態の圧電振動子１０２の周波数温度特性は、第１実施形態の圧電振動子１２と同様に、特性情報１５８、ディップ情報１６０により近似的に表わすことができる。よってこのような温度特性を有する発振信号１５４の温度補償を行うために、温度補償電圧１６４（理想補償電圧１５６）Ｖｈの特性情報１５８に係る成分は、以下のような温度特性を有する必要がある。
【数３】
【００７８】
ここで、Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２、Ｖｃ１、Ｖｃ０は、それぞれ数式１の−Ａ、−Ｂ、−Ｃ、−Ｄ、−Ｅに対応する。またＴ０は基準温度である。このため４次電圧発生回路１１０には係数（Ｖｃ４）の情報が、３次電圧発生回路１１２には係数（Ｖｃ３）の情報が、２次電圧発生回路１１４には係数（Ｖｃ２）の情報が、１次電圧発生回路１１６には係数（Ｖｃ１）の情報が、０次電圧発生回路１１８には係数（Ｖｃ０）の情報がそれぞれ入力される構成を有している。
【００７９】
そして０次電圧発生回路１１８以外の各電圧発生回路に圧電振動子１０２の温度の情報、すなわち検出電圧１５２が入力されると、４次電圧発生回路１１０は圧電振動子１０２の温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の４乗と係数（Ｖｃ４）の情報との積に対応する電圧を出力し、３次電圧発生回路１１２は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の３乗と係数（Ｖｃ３）の情報の積に対応する電圧を出力し、２次電圧発生回路１１４は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の２乗と係数（Ｖｃ２）の積に対応する電圧を出力し、１次電圧発生回路１１６は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）と係数（Ｖｃ１）の積を出力し、０次電圧発生回路１１８は係数（Ｖｃ１）の値に対応する電圧を出力する。
【００８０】
一方、ディップ情報１６０が温度と周波数偏差との関係を示す情報である場合、ＤＩＰ電圧発生回路１２０にはディップ情報１６０の全てが入力されるとともに、温度センサー１０６からの温度の情報（検出電圧１５２）に一致する温度（最も近い温度でもよい）の情報に係る周波数偏差の情報を抽出し、この情報に対応する電圧を出力する。そして、これらの電圧は加算回路１２２において加算され温度補償電圧１６４（Ｖｈ）が生成される。
【００８１】
記憶回路１３６は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成され、シリアルインターフェース回路１４０を介して入力される特性情報１５８及びディップ情報１６０を記憶するとともに、これらの情報を温度補償電圧発生回路１０８に出力するものである。
【００８２】
よって記憶回路１３６は、係数（Ｖｃ４）に対応する係数Ａの情報を４次電圧発生回路１１０に出力し、係数（Ｖｃ３）に対応する係数Ｂの情報を３次電圧発生回路１１２に出力し、係数（Ｖｃ２）に対応する係数Ｃの情報を２次電圧発生回路１１４に出力し、係数（Ｖｃ１）に対応する係数Ｄの情報を１次電圧発生回路１１６に出力し、係数（Ｖｃ０）（オフセット量）に対応する係数Ｅの情報を０次電圧発生回路１１８に出力する。そしてディップ情報１６０が温度と周波数偏差の情報である場合は、ディップ情報１６０の全てをＤＩＰ電圧発生回路１２０に出力する。
【００８３】
特性情報１５８及びディップ情報１６０は後述のＰＣ１７４において算出される。なお記憶回路１３６は、新たな特性情報１５８及びディップ情報１６０が入力されると、もとの特性情報１５８及びディップ情報１６０に上書きする形で記憶するとともに、新たな特性情報１５８及びディップ情報１６０を温度補償電圧発生回路１０８に出力する。
【００８４】
切替回路１３８は、温度補償電圧発生回路１０８と発振回路１０４との間に介装されている。切替回路１３８は、一方が発振回路１０４に接続され、他方が温度補償電圧発生回路１０８及び電圧入力端子１４８（電圧発生回路１７０）のいずれか一方に接続可能な構成を有している。切替回路１３８はシリアルインターフェース回路１４０から入力される切替信号１６２により、温度補償電圧発生回路１０８側及び電圧入力端子１４８側に切替接続することができる。
【００８５】
シリアルインターフェース回路１４０は、信号入力端子１５０に接続され、外部からのシリアルデータ（特性情報１５８、ディップ情報１６０、切替信号１６２）をデコードし、デコードした情報が特性情報１５８及びディップ情報１６０である場合は、これらの情報を記憶回路１３６に出力し、デコードした情報が切替信号１６２である場合は切替信号１６２を切替回路１３８に出力する。
【００８６】
本実施形態における特性情報１５８及びディップ情報１６０の算出過程においては、圧電発振器１００を測定器１６６に接続する。測定器１６６は、周波数カウンター１６８、電圧発生回路１７０、電圧マルチメーター１７２、ＰＣ１７４（パーソナルコンピューター）により構成されている。
【００８７】
周波数カウンター１６８は、発振信号出力端子１４６に接続され、発振回路１０４から出力される発振信号１５４の周波数の情報を所定時間ごとに測定してＰＣ１７４に出力するものである。電圧発生回路１７０は電圧入力端子１４８に接続され、任意の電圧値に調整可能な理想補償電圧１５６を、切替回路１３８を介して発振回路１０４に出力するものである。電圧マルチメーター１７２は、電圧発生回路１７０が出力する理想補償電圧１６４の値を測定し、理想補償電圧１６４の情報をＰＣに出力するものである。
【００８８】
ＰＣ１７４は信号入力端子１５０に接続され、特性情報１５８及びディップ情報１６０を算出するとともに、これらの情報、または切替信号１６２の情報をシリアルデータ化してシリアルインターフェース回路１４０に出力するものである。
【００８９】
理想補償電圧１５６の調整は、例えば作業者がＰＣ１７４のディスプレイ上に表示される発振信号１５４の周波数の値を見ながら手動で調整し、ＰＣ１７４におけるキー操作により発振信号１５４の周波数が基本周波数に一致するときの理想補償電圧１５６の情報と温度の情報を入力してもよい。また電圧発生回路１７０をＰＣ１７４に接続し、ＰＣ１７４にインストールされたプログラム等にしたがって発振信号１５４の周波数が基準周波数となるように電圧発生回路１７０の出力を調整し、このときの理想補償電圧１５６の情報と温度の情報を入力する構成としてもよい。いずれの場合でもＰＣ１７４においては、温度の情報を温度センサー１０６から出力される検出電圧１５２に換算する構成を有するものとする。
【００９０】
本実施形態における特性情報１５８及びディップ情報１６０は、第１実施形態と同様に圧電振動子１０２を包含する発振回路に対して設定最低温度から設定最高温度まで所定の温度幅で変化させる。そして、そのときの発振信号１５４の周波数が基準周波数となるように手動もしくはＰＣ１７４のプログラム等により理想補償電圧１５６を印加して、印加電圧の情報と温度の情報を生成し、これにより理想補償電圧１５６の温度特性の情報を生成する。そしてこの温度特性の情報を数式１に適用することにより得ることができる。
【００９１】
図５に第２実施形態の圧電発振器の変形例の部分詳細図を示す。次に、ディップ情報１６０が数式２により係数の情報として用いられる場合について説明する。ＤＩＰ電圧発生回路１２０は、数式２に示す係数に対応するため図５に示すように、５次電圧発生回路１２４、４次電圧発生回路１２６、３次電圧発生回路１２８、２次電圧発生回路１３０、１次電圧発生回路１３２、０次電圧発生回路１３４から構成され、入力側が記憶回路１３６に互いに並列に接続され、出力側が加算回路１２２にそれぞれ接続される。また各電圧発生回路は温度センサー１０６に接続され検出電圧１５２が入力される。よってＤＩＰ電圧発生回路１２０から出力される電圧Ｖｈ１は以下のようになる。
【数４】
【００９２】
ここで、Ｖｃ５、Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２、Ｖｃ１、Ｖｃ０は、それぞれ数式２の−Ａ、−Ｂ、−Ｃ、−Ｄ、−Ｅ、−Ｆに対応する。またＴ０は基準温度である。このため５次電圧発生回路１２４には係数（Ｖｃ５）に対応する係数Ａの情報が、４次電圧発生回路１２６には係数（Ｖｃ４）に対応する係数Ｂの情報が、３次電圧発生回路１２８には係数（Ｖｃ３）に対応する係数Ｃの情報が、２次電圧発生回路１３０には係数（Ｖｃ２）に対応する係数Ｄの情報が、１次電圧発生回路１３２には係数（Ｖｃ１）に対応する係数Ｅの情報が、０次電圧発生回路１３４には係数（Ｖｃ０）に対応する係数Ｆの情報がそれぞれ入力される構成を有している。
【００９３】
そして各電圧発生回路に圧電振動子１０２の温度の情報、すなわち検出電圧１５２が入力されると、５次電圧発生回路１２４は圧電振動子１０２の温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の５乗と係数（Ｖｃ５）の情報との積に対応する電圧を出力し、４次電圧発生回路１２６は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の４乗と係数（Ｖｃ４）の情報との積に対応する電圧を出力し、３次電圧発生回路１２８は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の３乗と係数（Ｖｃ３）の情報の積に対応する電圧を出力し、２次電圧発生回路１３０は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の２乗と係数（Ｖｃ２）の積に対応する電圧を出力し、１次電圧発生回路１３２は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）と係数（Ｖｃ１）の積を出力し、０次電圧発生回路１３４は係数（Ｖｃ0）の値に対応する電圧を出力する。
【００９４】
ここでディップ情報１６０は、第１実施形態で述べたように、例えば、ディップの形状が上に凸の形状の第１の温度範囲６６、１次関数的に変化する第２の温度範囲６８、下に凸の形状の第３の温度範囲７０ごとに係数が求められており、各係数には対応する温度範囲の情報が付加されている。よって各電圧発生回路は、記憶回路１３６からそれぞれ複数の係数（本実施形態では３つ）が入力される。さらに各電圧発生回路は、温度センサー１０６からの温度の情報（検出電圧１５２）がどの温度範囲に属するかを判別し、温度範囲に属する係数を選択する。よって各電圧発生回路は、予め記憶回路１３６から入力された複数の係数のうち、検出電圧１５２に係る温度に対応する係数を選択し、選択した係数と検出電圧１５２とに基づいて対応する電圧を出力することになる。これにより、温度補償電圧１６４は特性情報１５８に係る電圧（Ｖｈ）とディップ情報１６０に係る電圧（Ｖｈ１）とを足し合わせることにより生成され、周波数温度特性にアクティヴィティディップ５６を有する場合であっても発振信号１５４の温度補償を良好に行うことができる。なお、入力された温度Ｔ（検出電圧１５２）が、上述の第１の温度範囲６６、第２の温度範囲６８、第３の温度範囲７０のいずれにも属さないときは、温度補償電圧１６４は、特性情報１５８に係る電圧（Ｖｈ）のみにより算出される。
【００９５】
よって第２実施形態に係る圧電発振器１００によれば、発振回路１０４からは、圧電振動子１０２のアクティヴィティディップ５６を包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号１５４を出力することになる。よってアクティヴィティディップ５６を包含した周波数温度特性を有する圧電振動子１０２を用いた発振回路１０４であっても高精度な温度補償を行うことができる。また周波数温度特性を、特性情報１５８とディップ情報１６０を用いて近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路１３６に対するメモリ負担を抑制することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０………圧電発振器、１２………圧電振動子、１４………発振回路、１６………温度センサー、１８………記憶回路、２０………シリアルインターフェース回路、２２………発振信号出力端子、２４………温度センサー電圧出力端子、２６………データ入出力端子、２８………電源端子、３０………グランド端子、３２………温度補償回路、３４………周波数補正回路、３６………ＣＰＵ、３８………メモリ、４０………Ａ／Ｄ変換器、４２………測定器、４４………周波数カウンター、４６………ＰＣ、４８………電圧マルチメーター、５０………発振信号、５２………検出電圧、５４………周波数温度特性の情報、５６………アクティヴィティディップ、５８………特性情報、６０………近似曲線、６２………ディップ情報、６４………近似曲線、６６………第１の温度範囲、６８………第２の温度範囲、７０………第３の温度範囲、７２………温度補償量、７４………発振信号、１００………圧電発振器、１０２………圧電振動子、１０４………発振回路、１０６………温度センサー、１０８………温度補償電圧発生回路、１１０………４次電圧発生回路、１１２………３次電圧発生回路、１１４………２次電圧発生回路、１１６………１次電圧発生回路、１１８………０次電圧発生回路、１２０………ＤＩＰ電圧発生回路、１２２………加算回路、１２４………５次電圧発生回路、１２６………４次電圧発生回路、１２８………３次電圧発生回路、１３０………２次電圧発生回路、１３２………１次電圧発生回路、１３４………０次電圧発生回路、１３６………記憶回路、１３８………切替回路、１４０………シリアルインターフェース回路、１４２………電源端子、１４４………グランド端子、１４６………発振信号出力端子、１４８………電圧入力端子、１５０………信号入力端子、１５２………検出電圧、１５４………発振信号、１５６………理想補償電圧、１５８………特性情報、１６０………ディップ情報、１６２………切替信号、１６４………温度補償電圧、１６６………測定器、１６８………周波数カウンター、１７０………電圧発生回路、１７２………電圧マルチメーター、１７４………ＰＣ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度補償機能を外部に委ねる圧電発振器であるＴＳＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｘｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）や、温度補償機能を搭載したＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｘｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の温度補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
厚みすべり振動等を行なう圧電振動子においては、温度変化に対して３次関数的に変化する周波数温度特性を有している。よって、このような圧電振動子特有の３次曲線的な周波数温度特性を示す温度特性情報を取得して、これにより温度補償を適切に行なう要請がなされている。よって、これに対応するため、発振回路側として温度補償回路を不要とするＴＳＸＯにおいては、搭載された圧電振動子の温度情報をユーザー側に出力する温度センサーと、搭載された圧電振動子の温度特性情報（ある環境温度における圧電振動子の所定温度を示す温度センサー電圧と、温度係数）を記憶し、ユーザー側に温度特性情報を出力する記憶回路を搭載している（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
上述のＴＳＸＯを搭載しユーザー側でＴＳＸＯに接続した温度補償回路を有するシステム等においては、温度センサーから得た圧電振動子の温度と、記憶回路から得た周波数温度特性の情報をもとに、どの温度においても周波数が一定となるように温度補償回路において温度補償量を算出して周波数補正を掛けている。
【０００４】
同様にＴＣＸＯを搭載したＧＰＳシステム等においても、温度センサーから得た水晶振動子の温度と記憶回路から得た周波数温度特性の情報をもとに、どの温度においても周波数が一定となるようにＴＣＸＯ内の温度補償電圧発生回路において温度補償電圧を算出して、温度補償電圧により温度補償を行うＴＣＸＯ内の発振回路に温度補償電圧を印加して周波数補正を掛けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１２２９３５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなＴＳＸＯやＴＣＸＯはＧＰＳ機能等を有する端末に搭載するため、小型化と高精度化を両立させる要求がなされている。ＴＳＸＯやＴＣＸＯを構成する圧電振動子を小さくするほどＣＩ値が上昇するため、圧電振動子を励振するための電流値を上昇させる必要がある。しかしこの電流値を上昇させると厚みすべり振動の基本振動以外の不要振動の影響を受けて、周波数温度特性において温度変化に対する急激な周波数変動を示すアクティヴィティディップが大きく現れ、温度補償の精度が低下するといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に着目し、周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する場合であっても高精度に温度補償を行う圧電発振器、圧電発振器の製造方法、圧電発振器の温度補償方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、記憶回路と、を有し、前記記憶回路には、前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップを示すディップ情報と、が記憶されたことを特徴とする圧電発振器。
【０００９】
上記構成により、発振回路からは、圧電振動子の周波数温度特性にアクティヴィティディップを包含する発振信号を出力することになるが、周波数温度特性を、特性情報とディップ情報により近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路に対するメモリ負担を抑制することができる。そして特性情報とディップ情報を出力するので、ユーザー側においてこの２つの情報を取得することにより発振信号の温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００１０】
［適用例２］前記発振回路は、前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記発振信号の温度補償を行う温度補償回路に前記発振信号を出力し、前記記憶回路は、前記近似式を生成するための情報と、前記ディップ情報と、を前記温度補償回路に出力することを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器。
【００１１】
上記構成により、温度補償回路からは、圧電振動子のアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号を出力することになる。よってアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性を有する圧電振動子を用いた発振回路であっても高精度な温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００１２】
［適用例３］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、前記周波数温度特性を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップの温度特性を示すディップ情報と、が記憶された記憶回路と、前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて温度補償量を出力する演算回路と、前記発振信号が入力され前記温度補償量に基づいて前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有することを特徴とする圧電発振器。
【００１３】
上記構成により、周波数補正回路からは、圧電振動子のアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号を出力することになる。よってアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性を有する圧電振動子を用いて発振回路であっても高精度な温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００１４】
［適用例４］前記近似式の情報は、前記周波数温度特性の情報のべき級数展開による近似により生成され、前記特性情報は、前記近似式の情報から抽出した係数の情報であることを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の圧電発振器。
これにより、温度補償を行う側で、係数を算出する工程が不要となるため、温度補償を行う側の負担を軽減して容易に温度補償を行うことができる。
【００１５】
［適用例５］前記特性情報は、前記近似式の情報が生成する近似曲線上の点であって、前記近似式の情報が生成できるように抽出した温度と周波数偏差との関係の情報、または温度と周波数との関係を表わす情報であることを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の圧電発振器。
これにより、温度補償を行う側で、係数を算出する必要があるが温度補償を行う側で係数を高精度に算出することができる。
【００１６】
［適用例６］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力させるとともに温度補償電圧により前記発振信号の温度補償を行う発振回路と、前記発振回路に前記温度補償電圧を出力する温度補償電圧発生回路と、を有し、前記温度補償電圧発生回路は、前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップを示すディップ情報と、を用いて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式の情報を生成し、前記第２の近似式の情報と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記温度補償電圧を算出することを特徴とする圧電発振器。
【００１７】
上記構成により、発振回路からは、圧電振動子のアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号を出力することになる。よってアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性を有する圧電振動子を用いた発振回路であっても高精度な温度補償を行うことができる。また周波数温度特性を、特性情報とディップ情報により近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路に対するメモリ負担を抑制することが可能な圧電発振器となる。
【００１８】
［適用例７］前記ディップ情報は、前記周波数温度特性の情報と、前記近似式の情報から生成される近似曲線の情報との差分により算出された、温度と周波数偏差との関係を表わす情報であることを特徴とする適用例１乃至５のいずれか１例に記載の圧電発振器。
【００１９】
これにより、圧電振動子の周波数温度特性中のアクティヴィティディップを高精度に抽出することができるので、アクティヴィティディップの排除した温度補償を高精度に行うことが可能な圧電発振器となる。
【００２０】
［適用例８］前記ディップ情報は、前記周波数温度特性の情報と前記近似曲線の情報の差分により算出され、温度と周波数偏差との関係を表わす情報を近似する第３の近似式の情報から抽出された温度係数であることを特徴とする適用例１乃至６のいずれか１例に記載の圧電発振器。
【００２１】
これにより、圧電振動子の周波数温度特性中のアクティヴィティディップの情報量を小さくすることができるので、メモリ負担を軽減し、コストを抑制してアクティヴィティディップの排除した温度補償を行うことが可能な圧電発振器となる。
【００２２】
［適用例９］前記アクティヴィティディップは、前記周波数温度特性の一部の温度領域に発生するものとし、前記ディップ情報は、前記温度領域の範囲で生成されることを特徴とする適用例７または８に記載の圧電発振器。
【００２３】
これにより、圧電振動子の周波数温度特性中のアクティヴィティディップの情報量をさらに小さくすることができるので、メモリ負担を軽減し、アクティヴィティディップの排除した温度補償をコストを抑制して行うことが可能な圧電発振器となる。
【００２４】
［適用例１０］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、記憶回路と、を有する圧電発振器の製造方法であって、前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップを示すディップ情報を算出し、前記特性情報及び前記ディップ情報を前記記憶回路に記憶したことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【００２５】
上記方法により、発振回路からは、圧電振動子の周波数温度特性にアクティヴィティディップを包含する発振信号を出力することになるが、周波数温度特性を、特性情報とディップ情報により近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路に対するメモリ負担を抑制することができる。そして特性情報とディップ情報を出力するので、ユーザー側においてこの２つの情報を取得することにより発振信号の温度補償を行うことができる。
【００２６】
［適用例１１］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、前記発振信号が入力され温度補償量に基づいて前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有する圧電発振器の温度補償方法であって、前記周波数温度特性を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップの温度特性を示すディップ情報を算出し、前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて温度補償量を算出して前記周波数補正回路に出力することを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。
【００２７】
上記方法により、周波数補正回路からは、圧電振動子のアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号を出力することになる。よってアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性を有する圧電振動子を用いて発振回路であっても高精度な温度補償を行うことができる。
【００２８】
［適用例１２］周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力するとともに温度補償電圧により前記発振信号の温度補償を行う発振回路と、を有する圧電発振器の温度補償方法であって、前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップを示すディップ情報を算出し、前記特性情報及び前記ディップ情報を用いて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式の情報を生成し、前記第２の近似式の情報と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記温度補償電圧を算出して前記発振回路に出力することを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。
【００２９】
上記方法により、発振回路からは、圧電振動子のアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号を出力することになる。よってアクティヴィティディップを包含した周波数温度特性を有する圧電振動子を用いた発振回路であっても高精度な温度補償を行うことができる。また周波数温度特性を、特性情報とディップ情報により近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路に対するメモリ負担を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態の圧電発振器の模式図である。
【図２】第１実施形態の圧電発振器を測定器に接続した場合の模式図である。
【図３】圧電振動子の周波数温度特性を示す図である。
【図４】第２実施形態の圧電発振器の模式図である。
【図５】第２実施形態の圧電発振器の変形例の部分詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００３２】
図１に第１実施形態に係る圧電発振器を示す。第１実施形態に係る圧電発振器１０は上述のＴＳＸＯを基本構成として温度補償回路３２に接続され、または温度補償回路３２を包含するものである。第１実施形態の圧電発振器１０は、半導体基板（不図示）上にパターニングにより、発振回路１４、温度センサー１６、記憶回路１８、シリアルインターフェース回路２０、電源端子２８、グランド端子３０等の各端子が形成され、発振回路１４と圧電振動子１２が接続された構造を有している。さらに図１に示すように、圧電発振器１０の接続対象となる温度補償回路３２は、周波数補正回路３４、演算回路となるＣＰＵ３６、メモリ３８、Ａ／Ｄ変換器４０を有する。また圧電振動子１２の周波数温度特性から特性情報及びディップ情報を算出する際には、図２に示すように、圧電発振器１０は測定器４２に接続され、測定器４２は、周波数カウンター４４、ＰＣ４６（パーソナルコンピューター）、電圧マルチメーター４８を有する。
【００３３】
圧電振動子１２は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料であり、水晶であればＡＴカットすることにより形成され、発振回路１４から交流電圧を受けて、厚みすべり振動により所定の共振周波数で発振することができる。このＡＴカットによる厚みすべり振動を用いた水晶振動子の共振周波数は、基準温度（２５℃）を中心として正の３次曲線となる温度特性を有している。
【００３４】
発振回路１４は、圧電振動子１２を発振源とする例えばコルピッツ型の発振回路であり、発振信号出力端子２２を介して温度補償回路３２、または測定器４２に発振信号を出力する。
【００３５】
図３に圧電振動子の周波数温度特性を示し、図３（ａ）は全体図、図３（ｂ）は図３（ａ）内の破線で囲まれた部分の詳細図である。本実施形態で用いられる圧電振動子１２は小型化され、駆動させる電流値を高く設定した状態で使用したことで周波数温度特性（周波数温度特性の情報５４）にアクティヴィティディップ５６が発生した状態となっている。よって発振回路から出力される発振信号５０の周波数温度特性においてもアクティヴィティディップ５６を有した状態となっている。
【００３６】
アクティヴィティディップ５６とは、圧電振動子１２に温度変化を加えたときに発生する共振周波数や直列抵抗の急激な変動現象をいい、圧電振動子１２の周波数温度特性の所定の温度位置においてディップとして現れるものである。
【００３７】
しかし、圧電振動子１２の周波数温度特性において、共振周波数の温度変化に対して緩やかに変化する特性情報５８（近似曲線６０）と、急激に変化するディップ情報６２（近似曲線６４）と、に近似式を用いて互いに分離することができる。
【００３８】
まず、本実施形態の圧電発振器１０の設定最低温度から設定最高温度での範囲において、所定の温度間隔で共振周波数を測定した周波数温度特性の情報５４を生成する。そして以下の近似式（べき級数）に周波数温度特性の情報５４を代入し、周波数温度特性の情報５４から特性情報５８を生成する。
【数１】
【００３９】
ここで、ｆは基準周波数、Δｆは測定された周波数と基準周波数との偏差、Ｔ０は基準温度である。そして数式１の各係数（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）を最小二乗法等を用いて算出する。このとき周波数温度特性に包含されるディップは数式１の次数程度では拾われることはない。よって、得られた係数（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）により、図３（ａ）に示すようにディップを包含しない近似曲線６０を生成することができる。このように特性情報５８を係数として表わすことにより、温度補償を行う側で、係数を算出する工程が不要となるため、温度補償を行う側の負担を軽減して容易に温度補償を行うことができる。
【００４０】
なお特性情報５８としては、上述の近似式の情報が生成する近似曲線６０上の点であって、近似式の情報が生成できるように抽出した温度と周波数偏差との関係を示す情報を用いてもよい。または温度と周波数（絶対値）との関係を表わす情報としてもよい。これにより、温度補償を行う側で、係数を算出する必要があるが温度補償を行う側で係数を高精度に算出することができる。
【００４１】
次に、数式１の右辺に特性情報５８（係数）を代入し、数式１の左辺に周波数温度特性の情報５４を代入し、数式１の右辺と左辺との差分を算出することによりディップ情報６２を生成する。
【００４２】
こうして得られるディップ情報６２は、周波数温度特性の情報と、近似式の情報（特性情報５８）から生成される近似曲線６０の情報と、の差分により算出された、温度と周波数偏差との関係を表わす情報（図３（ｂ）においてはプロットデータ）となる。このような情報の形態とすることにより、圧電振動子１２の周波数温度特性中のアクティヴィティディップ５６を高精度に抽出することができるので、アクティヴィティディップ５６を排除した温度補償を高精度に行うことができる。
【００４３】
また、ディップ情報６２は、周波数温度特性の情報５４と同じ温度範囲の情報を包含しているが、周波数温度特性においてアクティヴィティディップ５６は、周波数温度特性の情報５４が有する温度範囲のうち、一部の温度領域にあるので、その温度領域以外の情報を削除してもよい。これにより後述の記憶回路１８等のメモリ負担を軽減して圧電発振器１０のコストを抑制することができる。
【００４４】
そして、発振回路からの発振信号は、上述の近似式の情報（特性情報）とディップ情報とを足し合わせた第２の近似式の情報、そして圧電振動子１２の温度の情報（温度Ｔ）を用いて温度補償を行うことができる。
【００４５】
第１実施形態において、特性情報５８及びディップ情報６２は、温度補償回路３２に出力される。よってディップ情報６２も上述の係数で表わすことが好適である。ディップ情報６２は以下に示す第３の近似式（べき級数）により近似することができる。
【数２】
【００４６】
よって、上述同様の計算を行い。ディップ情報６２を数式２の係数（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）で表わすことができる。
こうして得られるディップ情報６２は、周波数温度特性の情報５４と近似式の情報から生成される近似曲線６０の情報の差分により算出され、温度と周波数偏差との関係を表わす情報を近似する第３の近似式の情報から抽出された係数の情報となる。これにより、圧電振動子１２の周波数温度特性中のアクティヴィティディップの情報量を小さくすることができるので、メモリ負担を軽減し、コストを抑制してアクティヴィティディップ５６を排除した温度補償を行うことができる。
【００４７】
ところで、ディップ情報６２に係るアクティヴィティディップ５６は、例えば図３（ｂ）に示すように、上に凸の曲線を描く第１の温度範囲６６、直線的な線を描く第２の温度範囲６８、下に凸の曲線を描く第３の温度範囲７０を有する。よってディップ情報６２は第１の温度範囲６６、第２の温度範囲６８、第３の温度範囲７０、それぞれに対して数式２の係数を算出し、後述の温度補償回路３２（後述の第２実施形態の温度補償電圧発生回路）においては、温度補償を行う温度に対応してディップ情報６２の係数を選択できるようにすればよい。これによりディップ情報６２は数式２に従った近似曲線６４を生成することができる。
【００４８】
よって特性情報５８とディップ情報６２の組み合わせとしては、（特性情報５８、ディップ情報６２）＝（温度と周波数偏差、温度と周波数偏差）、（係数、係数（温度範囲による場合分け有））、（温度と周波数偏差、係数（温度範囲により場合分け有））、（係数、温度と周波数偏差）、を適用することができる。いずれの組み合せにおいても、温度補償回路３２（後述の第２実施形態の温度補償電圧発生回路）は上述の第２の近似式を生成し、温度補償量７２を出力する構成を有するものとする。以上の計算は、後述の測定器４２により行なわれる。
【００４９】
温度センサー１６は、ダイオード構造を有しており、順方向電流を流し、温度によって変化する検出電圧５２を温度センサー電圧出力端子２４から温度補償回路３２または測定器４２に出力するものである。ここで検出電圧５２は温度上昇とともに１次関数的に減少し、出力される検出電圧５２は測定される温度Ｔに対応したものとなっている。なお、温度センサー１６は圧電振動子１２に隣接して配置することが望ましい。これにより圧電振動子１２の温度を正確に測定することができ、周波数温度特性の情報５４、特性情報５８、ディップ情報６２を高精度に算出することができる。このように本実施形態において圧電振動子１２の温度は、温度センサー１６からの検出電圧５２に対応している。よって後述の測定器４２はこの検出電圧５２に関連付けられた情報（検出電圧５２を定義域とする情報）として周波数温度特性の情報５４、特性情報５８、ディップ情報６２を算出し、温度補償回路３２は特性情報５８及びディップ情報６２をこの検出電圧５２に関連付けられた情報として扱い温度補償量７２を算出している。
【００５０】
シリアルインターフェース回路２０は、外部からの指令を受けて記憶回路１８に特性情報５８やディップ情報６２を記憶したり、外部に出力するものである。シリアルインターフェース回路２０は記憶回路１８に接続されるとともに、データ入出力端子２６を介して温度補償回路３２及び測定器４２に接続される。
【００５１】
記憶回路１８は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成され、シリアルインターフェース回路２０を介して特性情報５８やディップ情報６２が記憶され（書き込まれ）、または出力することができる。特性情報５８及びディップ情報６２は、それぞれ有限個のデータにより構成されているが、それぞれ測定器４２中のＰＣ４６、及び温度補償回路３２中のＣＰＵ３６が共通に認識できるアドレスが設けられているものとする。また、ディップ情報６２を係数で記憶する場合は、上述の温度範囲ごとに算出された係数を、後述の温度補償回路３２（後述の温度補償電圧発生回路）で使い分けられるように、温度範囲に対応して互いに識別可能なアドレスが設けられているものとする。
【００５２】
温度補償回路３２は、発振回路１４からの発振信号を入力するとともに、特性情報５８及びディップ情報６２に基づいて発振回路１４から出力される発振信号５０の発振周波数の温度特性を近似するための第２の近似式を生成し、この第２の近似式と圧電振動子１２の温度の情報となる検出電圧５２を用いて温度補償量７２を算出し、温度補償された発振信号７４を出力するものである。
【００５３】
温度補償回路は、周波数補正回路、演算回路となるＣＰＵ、メモリ等から構成される。周波数補正回路は、ＣＰＵから出力される温度補償量に対応して出力信号の周波数を可変させる回路であって、発振信号出力端子に接続されて発振信号が入力され、ＣＰＵの制御のもと温度補償を行った発振信号を出力するものである。
【００５４】
ＣＰＵ３６は、温度補償回路の中核をなすものであって、記憶回路１８から入力した特性情報５８及びディップ情報６２から圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を近似する第２の近似式を生成し、この第２の近似式と温度センサー１６から入力される検出電圧５２（温度の情報）に基づいて温度補償量７２を算出して周波数補正回路３４に出力するものである。
【００５５】
ＣＰＵ３６は、データ入出力端子２６、周波数補正回路３４、さらに温度センサー１６にＡ／Ｄ変換器４０を介して接続されている。ＣＰＵ３６は、起動時に、プログラムによりデータ入出力端子２６に記憶回路１８に記憶された特性情報５８及びディップ情報６２を読み出すためのシリアルデータを出力し、記憶回路１８内の特性情報５８及びディップ情報６２をシリアルインターフェース回路２０を介して出力させ、ＣＰＵ３６に付属するメモリ３８に記憶するものとする。
【００５６】
記憶回路１８に記憶された特性情報５８が、上述の数式１を介して算出された温度と周波数偏差の情報により構成される場合、ＣＰＵ３６は数式１の近似式を用いて温度Ｔの情報と、温度Ｔに対応する周波数偏差の情報を代入し、最小二乗法等を用いて係数（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）を算出し、ＣＰＵ３６に付属するメモリ３８に記憶するものとする。また記憶回路１８に記憶された特性情報５８が係数の情報により構成される場合、ＣＰＵ３６はそのまま付属のメモリに記憶する構成を有するもとする。
【００５７】
一方、記憶回路１８に記憶されたディップ情報６２が、数式１により算出された温度と周波数偏差の情報により構成される場合、ＣＰＵ３６はそのまま付属するメモリ３８に記憶し、入力された検出電圧５２に対応する温度に一致する温度（最も近い温度）の情報に係る周波数偏差の情報を抽出可能な構成を有するものとする。またディップ情報６２が数式２により算出された係数の情報により構成される場合、ＣＰＵ３６はそのまま付属するメモリ３８に記憶する。
【００５８】
そしてＣＰＵ３６は、メモリ３８から読み出した特性情報５８と温度の情報（Ｔ−Ｔ０）を用い、数式１に従って温度補償量７２の特性情報５８の成分を算出する。さらにＣＰＵ３６はメモリ３８から読み出したディップ情報６２と温度の情報（Ｔ−Ｔ０）を用いて数式２に従って温度補償量７２のディップ情報６２の成分を算出する。そして温度補償量７２の特性情報５８の成分（数式１の右辺）と温度補償量７２のディップ情報６２の成分（数式２の右辺）を足し合わせることにより温度補償量７２を算出する。なお数式１の右辺と数式２の右辺を足し合わせたものも第２の近似式となる。
【００５９】
ここで、入力された温度の情報（検出電圧５２）が上述の第１の温度範囲６６、第２の温度範囲６８、第３の温度範囲７０のいずれかに属する場合は、その温度範囲に係る係数を選択して用いるものとする。また入力された温度Ｔの情報（検出電圧）が上述のいずれの温度範囲にも属さないときは、温度補償量７２は特性情報５８の成分（数式１）のみを用いて算出するものとする。
【００６０】
またＣＰＵ３６は、プログラムにより所定時間ごとに温度センサー１６からの検出電圧５２（温度の情報）をＡ／Ｄ変換器４０を介してデジタルデータ化して入力し、付属のメモリ３８に記憶する。そしてメモリ３８から特性情報５８、ディップ情報６２を読み出して第２の近似式を生成し、さらにメモリ３８から検出電圧５２（温度の情報）を読み出して、第２の近似式と検出電圧５２から温度補償量７２を算出し、温度補償量７２を周波数補正回路３４に出力する。よってＣＰＵ３６は所定時間ごとに温度補償量７２を算出して周波数補正回路３４に出力する。これにより周波数補正回路３４は、温度補償後の発振信号７４を常時出力するが、発振信号７４は所定時間ごとに温度補償が行われることになる。
【００６１】
上述のように、ＣＰＵ３６においては特性情報５８及びディップ情報６２を必要とするため、圧電発振器１０においてＣＰＵ３６に出力すべき特性情報５８及びディップ情報６２を予め記憶回路１８に記憶する必要がある。このため圧電発振器１０を測定器４２に接続し、圧電発振器１０の設定最低温度から設定最高温度の範囲の周波数温度特性の情報５４を生成し、これに基づいて特性情報５８及びディップ情報６２を生成する必要がある。
【００６２】
図２に圧電発振器と測定器との接続図を示す。測定器４２は、温度補償回路３２が必要とする特性情報５８及びディップ情報６２を算出して記憶回路１８に書き込むものである。測定器４２は、周波数カウンター４４、ＰＣ４６（パーソナルコンピューター）、電圧マルチメーター４８により構成される。周波数カウンター４４は、発振信号出力端子２２に接続され、発振回路１４から出力される発振信号５０の周波数を測定してＰＣ４６に出力することができる。電圧マルチメーター４８は、温度センサー１６からの検出電圧５２をデジタルデータに変換してＰＣ４６に出力することができる。
【００６３】
ＰＣは、キー操作等により周波数カウンターや電圧マルチメーターを起動可能であるとともに、温度センサーからの検出電圧（温度の情報）を入力してＰＣに付属する記憶領域（不図示）に記憶することができる。
【００６４】
本実施形態においては、圧電発振器１０を温度調整が可能なチャンバー（不図示）内に配置し、圧電発振器１０を設定最低温度から設定最高温度まで所定の温度幅で変化させ、ＰＣはプログラム等により各温度点において圧電発振器１０が出力する発振信号５０の発振周波数を測定することにより周波数温度特性の情報５４を生成する。なお温度幅は、周波数温度特性の情報５４中のアクティヴィティディップ５６の形状を識別可能な分解能に対応する程度であればよい。
【００６５】
そしてＰＣ４６は上述の数式１、または後述のように数式２を用いて特性情報５８及びディップ情報６２を生成し、これらをシリアルデータ化しシリアルインターフェース回路２０を介して記憶回路１８に記憶する。その後圧電発振器１０を温度補償回路３２に接続すると、記憶回路１８に記憶された特性情報５８及びディップ情報６２が温度補償回路３２のＣＰＵ３６（メモリ３８）に入力され、この特性情報５８及びディップ情報６２に基づいて第２の近似式を算出し、第２の近似式と検出電圧５２により温度補償量７２を算出し、周波数補正回路３４に温度補償量７２を出力して温度補償後の発振信号７４を出力することになる。
【００６６】
本実施形態において、記憶回路１８に記憶する特性情報５８及びディップ情報６２の容量について述べる。まず特性情報５８及びディップ情報６２が、それぞれ温度と周波数偏差の情報により構成される場合について考える。特性情報５８は、例えば、近似式において第１温度点（設定最低温度、例：−３０℃）、第２温度点（例：−１５℃）、第３温度点（例：０℃）、第４温度点（基準温度、例：＋２５℃）、第５温度点（例：＋５０℃）、第６温度点（例：＋７０℃）、第７温度点（設定最高温度、例＋８５℃）における周波数偏差を抽出し、各温度点の情報と各温度点における周波数偏差の情報との組み合わせにより構成する。なお、以上の温度点を採用することにより数式１における係数を容易に算出することができる。
【００６７】
温度点ごとの各情報で用いる容量は各情報の有効数字に従って変動するが、本実施形形態ではそれぞれ２バイトと仮定する。すると温度点の情報７つと、これに対応する周波数偏差の情報７つにより特性情報５８が使用する容量は２８バイトとなる。一方、ディップ情報６２は、周波数温度特性の情報５４に現れるアクティヴィティディップ５６を含む温度範囲において１４個の温度点を用い、これに対応する周波数偏差も１４個用いることにする。このときも各情報が用いる容量を２バイトとすると、ディップ情報６２が使用する容量は５６バイトとなる。したがって、特性情報５８とディップ情報６２とを合わせると８４バイトとなる。
【００６８】
次に特性情報５８及びディップ情報６２が、それぞれ係数の情報により構成される場合について考える。特性情報５８は上述の数式１の係数（５つ）となる。よって１つの係数の情報当たり２バイト用いるとすると、特性情報５８が使用する容量は１０バイトとなる。一方、ディップ情報６２は上述の数式２の係数（６つ）となるとともに、温度範囲において場合分けされる。ディップ情報６２に係るアクティヴィティディップ５６が上述のように、第１の温度範囲、第２の温度範囲、第３の温度範囲ごとに係数の情報を生成するものとする。すると第１の温度範囲及び第３の温度範囲においては係数をそれぞれ６つ用い、第２の温度範囲ではアクティヴィティディップが一次関数になっているので係数を２つ（Ｅ、Ｆ）用いることになる。よって１つの係数の情報当たり２バイト用いるとすると、ディップ情報６２が使用する容量は２８バイトとなる。したがって、特性情報５８とディップ情報６２とを合わせると３８バイトとなる。
【００６９】
ところで、周波数温度特性の情報５４をアクティヴィティディップ５６の形状が認識できるほどの温度幅で生成した場合は、上述の２つの場合の容量よりもはるかに大きな容量を必要とする。したがって、本実施形態のように周波数温度特性を特性情報５８とディップ情報６２とを用いて表わすことにより、使用する容量を削減し記憶回路１８に対するメモリ負担を軽減することが可能であることがわかる。
【００７０】
第１実施形態の圧電発振器１０によれば、発振回路１４からは、圧電振動子１２の周波数温度特性にアクティヴィティディップ５６を包含する発振信号５０を出力することになるが、周波数温度特性を、特性情報５８とディップ情報６２により近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路１８に対するメモリ負担を抑制することができる。そして特性情報５８とディップ情報６２を出力するので、ユーザー側においてこの２つの情報を取得することにより発振信号５０の温度補償を行うことが可能となる。
【００７１】
また本実施形態の圧電発振器１０は温度補償回路３２に接続された構成、及び温度補償回路３２を包含した構成を有している。よって、温度補償回路３２（周波数補正回路３４）からは、圧電振動子１２のアクティヴィティディップ５６を包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号７４を出力することになる。よってアクティヴィティディップ５６を包含した周波数温度特性を有する圧電振動子１２を用いて発振回路１４であっても高精度な温度補償を行うことができる。
【００７２】
第２実施形態に係る圧電発振器を図４に示す。図４に示すように圧電発振器は、半導体基板（不図示）上にパターニングにより、発振回路１０４、温度センサー１０６、温度補償電圧発生回路１０８、記憶回路１３６、切替回路１３８、シリアルインターフェース回路１４０、電源端子１４２、グランド端子１４４等の各端子が形成された半導体回路基板を備え、発振回路１０４と圧電振動子１０２が接続された構造を有している。
【００７３】
圧電振動子１０２は、第１実施形態の圧電振動子１２と同様の特性を有するものとする。発振回路１０４は、圧電振動子１０２を発振源とする例えばコルピッツ型の発振回路であるとともに、発振回路１０４には可変容量が内蔵され、この可変容量に印加する温度補償電圧１６４または外部からの理想補償電圧１５６を入力して発振回路１０４から出力される発振信号１５４の温度補償を行い、発振信号１５４を発振信号出力端子１４６に出力する。
【００７４】
温度補償電圧１６４及び理想補償電圧１５６は、圧電振動子１０２を包含する発振回路１０４を、設定最低温度から設定最高温度にまで変化させたときに、発振信号１５４の周波数が基準温度（２５℃）における基準周波数と同じになるように発振回路１０４の可変容量に印加する電圧である。よって温度補償電圧１６４及び理想補償電圧１５６の温度特性は圧電振動子１０２の周波数温度特性と一致し、その温度特性中にアクティヴィティディップ５６が現れることになる。したがって、理想補償電圧１５６の温度特性から数式１や数式２に従って第１実施形態と同様の特性情報１５８（特性情報５８と同様、図３参照）及びディップ情報１６０（ディップ情報６２と同様、図３参照）を得ることができる。なお温度補償電圧１６４及び理想補償電圧１５６は発振信号１５４の周波数の変化がリニアに応答する範囲（線形応答する範囲）で用いるものとする。
【００７５】
温度センサー１０６は、第１実施形態の温度センサー１６と同様にダイオード構造を有しており、順方向電流を流し、温度によって変化するダイオードの端子間電位であるアナログの検出電圧を温度補償電圧発生回路に出力することができる。また温度センサーは電源電圧が供給される限り常時検出電圧を出力するものとする。
【００７６】
温度補償電圧発生回路１０８は、４次電圧発生回路１１０、３次電圧発生回路１１２、２次電圧発生回路１１４、１次電圧発生回路１１６、０次電圧発生回路１１８、ＤＩＰ電圧発生回路１２０、加算回路１２２により構成されている。また各電圧発生回路は記憶回路１３６に接続される。
【００７７】
本実施形態の圧電振動子１０２の周波数温度特性は、第１実施形態の圧電振動子１２と同様に、特性情報１５８、ディップ情報１６０により近似的に表わすことができる。よってこのような温度特性を有する発振信号１５４の温度補償を行うために、温度補償電圧１６４（理想補償電圧１５６）Ｖｈの特性情報１５８に係る成分は、以下のような温度特性を有する必要がある。
【数３】
【００７８】
ここで、Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２、Ｖｃ１、Ｖｃ０は、それぞれ数式１の−Ａ、−Ｂ、−Ｃ、−Ｄ、−Ｅに対応する。またＴ０は基準温度である。このため４次電圧発生回路１１０には係数（Ｖｃ４）の情報が、３次電圧発生回路１１２には係数（Ｖｃ３）の情報が、２次電圧発生回路１１４には係数（Ｖｃ２）の情報が、１次電圧発生回路１１６には係数（Ｖｃ１）の情報が、０次電圧発生回路１１８には係数（Ｖｃ０）の情報がそれぞれ入力される構成を有している。
【００７９】
そして０次電圧発生回路１１８以外の各電圧発生回路に圧電振動子１０２の温度の情報、すなわち検出電圧１５２が入力されると、４次電圧発生回路１１０は圧電振動子１０２の温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の４乗と係数（Ｖｃ４）の情報との積に対応する電圧を出力し、３次電圧発生回路１１２は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の３乗と係数（Ｖｃ３）の情報の積に対応する電圧を出力し、２次電圧発生回路１１４は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の２乗と係数（Ｖｃ２）の積に対応する電圧を出力し、１次電圧発生回路１１６は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）と係数（Ｖｃ１）の積を出力し、０次電圧発生回路１１８は係数（Ｖｃ１）の値に対応する電圧を出力する。
【００８０】
一方、ディップ情報１６０が温度と周波数偏差との関係を示す情報である場合、ＤＩＰ電圧発生回路１２０にはディップ情報１６０の全てが入力されるとともに、温度センサー１０６からの温度の情報（検出電圧１５２）に一致する温度（最も近い温度でもよい）の情報に係る周波数偏差の情報を抽出し、この情報に対応する電圧を出力する。そして、これらの電圧は加算回路１２２において加算され温度補償電圧１６４（Ｖｈ）が生成される。
【００８１】
記憶回路１３６は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成され、シリアルインターフェース回路１４０を介して入力される特性情報１５８及びディップ情報１６０を記憶するとともに、これらの情報を温度補償電圧発生回路１０８に出力するものである。
【００８２】
よって記憶回路１３６は、係数（Ｖｃ４）に対応する係数Ａの情報を４次電圧発生回路１１０に出力し、係数（Ｖｃ３）に対応する係数Ｂの情報を３次電圧発生回路１１２に出力し、係数（Ｖｃ２）に対応する係数Ｃの情報を２次電圧発生回路１１４に出力し、係数（Ｖｃ１）に対応する係数Ｄの情報を１次電圧発生回路１１６に出力し、係数（Ｖｃ０）（オフセット量）に対応する係数Ｅの情報を０次電圧発生回路１１８に出力する。そしてディップ情報１６０が温度と周波数偏差の情報である場合は、ディップ情報１６０の全てをＤＩＰ電圧発生回路１２０に出力する。
【００８３】
特性情報１５８及びディップ情報１６０は後述のＰＣ１７４において算出される。なお記憶回路１３６は、新たな特性情報１５８及びディップ情報１６０が入力されると、もとの特性情報１５８及びディップ情報１６０に上書きする形で記憶するとともに、新たな特性情報１５８及びディップ情報１６０を温度補償電圧発生回路１０８に出力する。
【００８４】
切替回路１３８は、温度補償電圧発生回路１０８と発振回路１０４との間に介装されている。切替回路１３８は、一方が発振回路１０４に接続され、他方が温度補償電圧発生回路１０８及び電圧入力端子１４８（電圧発生回路１７０）のいずれか一方に接続可能な構成を有している。切替回路１３８はシリアルインターフェース回路１４０から入力される切替信号１６２により、温度補償電圧発生回路１０８側及び電圧入力端子１４８側に切替接続することができる。
【００８５】
シリアルインターフェース回路１４０は、信号入力端子１５０に接続され、外部からのシリアルデータ（特性情報１５８、ディップ情報１６０、切替信号１６２）をデコードし、デコードした情報が特性情報１５８及びディップ情報１６０である場合は、これらの情報を記憶回路１３６に出力し、デコードした情報が切替信号１６２である場合は切替信号１６２を切替回路１３８に出力する。
【００８６】
本実施形態における特性情報１５８及びディップ情報１６０の算出過程においては、圧電発振器１００を測定器１６６に接続する。測定器１６６は、周波数カウンター１６８、電圧発生回路１７０、電圧マルチメーター１７２、ＰＣ１７４（パーソナルコンピューター）により構成されている。
【００８７】
周波数カウンター１６８は、発振信号出力端子１４６に接続され、発振回路１０４から出力される発振信号１５４の周波数の情報を所定時間ごとに測定してＰＣ１７４に出力するものである。電圧発生回路１７０は電圧入力端子１４８に接続され、任意の電圧値に調整可能な理想補償電圧１５６を、切替回路１３８を介して発振回路１０４に出力するものである。電圧マルチメーター１７２は、電圧発生回路１７０が出力する理想補償電圧１６４の値を測定し、理想補償電圧１６４の情報をＰＣに出力するものである。
【００８８】
ＰＣ１７４は信号入力端子１５０に接続され、特性情報１５８及びディップ情報１６０を算出するとともに、これらの情報、または切替信号１６２の情報をシリアルデータ化してシリアルインターフェース回路１４０に出力するものである。
【００８９】
理想補償電圧１５６の調整は、例えば作業者がＰＣ１７４のディスプレイ上に表示される発振信号１５４の周波数の値を見ながら手動で調整し、ＰＣ１７４におけるキー操作により発振信号１５４の周波数が基本周波数に一致するときの理想補償電圧１５６の情報と温度の情報を入力してもよい。また電圧発生回路１７０をＰＣ１７４に接続し、ＰＣ１７４にインストールされたプログラム等にしたがって発振信号１５４の周波数が基準周波数となるように電圧発生回路１７０の出力を調整し、このときの理想補償電圧１５６の情報と温度の情報を入力する構成としてもよい。いずれの場合でもＰＣ１７４においては、温度の情報を温度センサー１０６から出力される検出電圧１５２に換算する構成を有するものとする。
【００９０】
本実施形態における特性情報１５８及びディップ情報１６０は、第１実施形態と同様に圧電振動子１０２を包含する発振回路に対して設定最低温度から設定最高温度まで所定の温度幅で変化させる。そして、そのときの発振信号１５４の周波数が基準周波数となるように手動もしくはＰＣ１７４のプログラム等により理想補償電圧１５６を印加して、印加電圧の情報と温度の情報を生成し、これにより理想補償電圧１５６の温度特性の情報を生成する。そしてこの温度特性の情報を数式１に適用することにより得ることができる。
【００９１】
図５に第２実施形態の圧電発振器の変形例の部分詳細図を示す。次に、ディップ情報１６０が数式２により係数の情報として用いられる場合について説明する。ＤＩＰ電圧発生回路１２０は、数式２に示す係数に対応するため図５に示すように、５次電圧発生回路１２４、４次電圧発生回路１２６、３次電圧発生回路１２８、２次電圧発生回路１３０、１次電圧発生回路１３２、０次電圧発生回路１３４から構成され、入力側が記憶回路１３６に互いに並列に接続され、出力側が加算回路１２２にそれぞれ接続される。また各電圧発生回路は温度センサー１０６に接続され検出電圧１５２が入力される。よってＤＩＰ電圧発生回路１２０から出力される電圧Ｖｈ１は以下のようになる。
【数４】
【００９２】
ここで、Ｖｃ５、Ｖｃ４、Ｖｃ３、Ｖｃ２、Ｖｃ１、Ｖｃ０は、それぞれ数式２の−Ａ、−Ｂ、−Ｃ、−Ｄ、−Ｅ、−Ｆに対応する。またＴ０は基準温度である。このため５次電圧発生回路１２４には係数（Ｖｃ５）に対応する係数Ａの情報が、４次電圧発生回路１２６には係数（Ｖｃ４）に対応する係数Ｂの情報が、３次電圧発生回路１２８には係数（Ｖｃ３）に対応する係数Ｃの情報が、２次電圧発生回路１３０には係数（Ｖｃ２）に対応する係数Ｄの情報が、１次電圧発生回路１３２には係数（Ｖｃ１）に対応する係数Ｅの情報が、０次電圧発生回路１３４には係数（Ｖｃ０）に対応する係数Ｆの情報がそれぞれ入力される構成を有している。
【００９３】
そして各電圧発生回路に圧電振動子１０２の温度の情報、すなわち検出電圧１５２が入力されると、５次電圧発生回路１２４は圧電振動子１０２の温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の５乗と係数（Ｖｃ５）の情報との積に対応する電圧を出力し、４次電圧発生回路１２６は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の４乗と係数（Ｖｃ４）の情報との積に対応する電圧を出力し、３次電圧発生回路１２８は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の３乗と係数（Ｖｃ３）の情報の積に対応する電圧を出力し、２次電圧発生回路１３０は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）の２乗と係数（Ｖｃ２）の積に対応する電圧を出力し、１次電圧発生回路１３２は温度の情報（Ｔ−Ｔ０）と係数（Ｖｃ１）の積を出力し、０次電圧発生回路１３４は係数（Ｖｃ0）の値に対応する電圧を出力する。
【００９４】
ここでディップ情報１６０は、第１実施形態で述べたように、例えば、ディップの形状が上に凸の形状の第１の温度範囲６６、１次関数的に変化する第２の温度範囲６８、下に凸の形状の第３の温度範囲７０ごとに係数が求められており、各係数には対応する温度範囲の情報が付加されている。よって各電圧発生回路は、記憶回路１３６からそれぞれ複数の係数（本実施形態では３つ）が入力される。さらに各電圧発生回路は、温度センサー１０６からの温度の情報（検出電圧１５２）がどの温度範囲に属するかを判別し、温度範囲に属する係数を選択する。よって各電圧発生回路は、予め記憶回路１３６から入力された複数の係数のうち、検出電圧１５２に係る温度に対応する係数を選択し、選択した係数と検出電圧１５２とに基づいて対応する電圧を出力することになる。これにより、温度補償電圧１６４は特性情報１５８に係る電圧（Ｖｈ）とディップ情報１６０に係る電圧（Ｖｈ１）とを足し合わせることにより生成され、周波数温度特性にアクティヴィティディップ５６を有する場合であっても発振信号１５４の温度補償を良好に行うことができる。なお、入力された温度Ｔ（検出電圧１５２）が、上述の第１の温度範囲６６、第２の温度範囲６８、第３の温度範囲７０のいずれにも属さないときは、温度補償電圧１６４は、特性情報１５８に係る電圧（Ｖｈ）のみにより算出される。
【００９５】
よって第２実施形態に係る圧電発振器１００によれば、発振回路１０４からは、圧電振動子１０２のアクティヴィティディップ５６を包含した周波数温度特性に対応して温度補償を行った発振信号１５４を出力することになる。よってアクティヴィティディップ５６を包含した周波数温度特性を有する圧電振動子１０２を用いた発振回路１０４であっても高精度な温度補償を行うことができる。また周波数温度特性を、特性情報１５８とディップ情報１６０を用いて近似的に表わすので、それぞれのメモリ使用量を抑制し記憶回路１３６に対するメモリ負担を抑制することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０………圧電発振器、１２………圧電振動子、１４………発振回路、１６………温度センサー、１８………記憶回路、２０………シリアルインターフェース回路、２２………発振信号出力端子、２４………温度センサー電圧出力端子、２６………データ入出力端子、２８………電源端子、３０………グランド端子、３２………温度補償回路、３４………周波数補正回路、３６………ＣＰＵ、３８………メモリ、４０………Ａ／Ｄ変換器、４２………測定器、４４………周波数カウンター、４６………ＰＣ、４８………電圧マルチメーター、５０………発振信号、５２………検出電圧、５４………周波数温度特性の情報、５６………アクティヴィティディップ、５８………特性情報、６０………近似曲線、６２………ディップ情報、６４………近似曲線、６６………第１の温度範囲、６８………第２の温度範囲、７０………第３の温度範囲、７２………温度補償量、７４………発振信号、１００………圧電発振器、１０２………圧電振動子、１０４………発振回路、１０６………温度センサー、１０８………温度補償電圧発生回路、１１０………４次電圧発生回路、１１２………３次電圧発生回路、１１４………２次電圧発生回路、１１６………１次電圧発生回路、１１８………０次電圧発生回路、１２０………ＤＩＰ電圧発生回路、１２２………加算回路、１２４………５次電圧発生回路、１２６………４次電圧発生回路、１２８………３次電圧発生回路、１３０………２次電圧発生回路、１３２………１次電圧発生回路、１３４………０次電圧発生回路、１３６………記憶回路、１３８………切替回路、１４０………シリアルインターフェース回路、１４２………電源端子、１４４………グランド端子、１４６………発振信号出力端子、１４８………電圧入力端子、１５０………信号入力端子、１５２………検出電圧、１５４………発振信号、１５６………理想補償電圧、１５８………特性情報、１６０………ディップ情報、１６２………切替信号、１６４………温度補償電圧、１６６………測定器、１６８………周波数カウンター、１７０………電圧発生回路、１７２………電圧マルチメーター、１７４………ＰＣ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、
記憶回路と、を有し、
前記記憶回路には、
前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、
前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップを示すディップ情報と、が記憶されたことを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
前記発振回路は、前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記発振信号の温度補償を行う温度補償回路に前記発振信号を出力し、
前記記憶回路は、前記近似式を生成するための情報と、前記ディップ情報と、を前記温度補償回路に出力することを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。
【請求項３】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、
前記周波数温度特性を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップの温度特性を示すディップ情報と、が記憶された記憶回路と、
前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて温度補償量を出力する演算回路と、
前記発振信号が入力され前記温度補償量に基づいて前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有することを特徴とする圧電発振器。
【請求項４】
前記近似式の情報は、前記周波数温度特性の情報のべき級数展開による近似により生成され、
前記特性情報は、前記近似式の情報から抽出した係数の情報であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電発振器。
【請求項５】
前記特性情報は、前記近似式の情報が生成する近似曲線上の点であって、前記近似式の情報が生成できるように抽出した温度と周波数偏差との関係の情報、または温度と周波数との関係を表わす情報であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電発振器。
【請求項６】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力させるとともに温度補償電圧により前記発振信号の温度補償を行う発振回路と、
前記発振回路に前記温度補償電圧を出力する温度補償電圧発生回路と、を有し、
前記温度補償電圧発生回路は、
前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップを示すディップ情報と、を用いて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式の情報を生成し、前記第２の近似式の情報と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記温度補償電圧を算出することを特徴とする圧電発振器。
【請求項７】
前記ディップ情報は、前記周波数温度特性の情報と、前記近似式の情報から生成される近似曲線の情報と、の差分により算出された、温度と周波数偏差との関係を表わす情報であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧電発振器。
【請求項８】
前記ディップ情報は、前記周波数温度特性の情報と前記近似曲線の情報の差分により算出され、温度と周波数偏差との関係を表わす情報を近似する第３の近似式の情報から抽出された温度係数であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧電発振器。
【請求項９】
前記アクティヴィティディップは、前記周波数温度特性の一部の温度領域に発生するものとし、
前記ディップ情報は、前記温度領域の範囲で生成されることを特徴とする請求項７または８に記載の圧電発振器。
【請求項１０】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、
記憶回路と、を有する圧電発振器の製造方法であって、
前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、
前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップを示すディップ情報を算出し、前記特性情報及び前記ディップ情報を前記記憶回路に記憶したことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【請求項１１】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、
前記発振信号が入力され温度補償量に基づいて前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有する圧電発振器の温度補償方法であって、
前記周波数温度特性を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、
前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップの温度特性を示すディップ情報を算出し、
前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて温度補償量を算出して前記周波数補正回路に出力することを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。
【請求項１２】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力するとともに温度補償電圧により前記発振信号の温度補償を行う発振回路と、を有する圧電発振器の温度補償方法であって、
前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップを示すディップ情報を算出し、前記特性情報及び前記ディップ情報を用いて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式の情報を生成し、前記第２の近似式の情報と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記温度補償電圧を算出して前記発振回路に出力することを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。
【請求項１】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、
記憶回路と、を有し、
前記記憶回路には、
前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、
前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップを示すディップ情報と、が記憶されたことを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
前記発振回路は、前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記発振信号の温度補償を行う温度補償回路に前記発振信号を出力し、
前記記憶回路は、前記近似式を生成するための情報と、前記ディップ情報と、を前記温度補償回路に出力することを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。
【請求項３】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、
前記周波数温度特性を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップの温度特性を示すディップ情報と、が記憶された記憶回路と、
前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて温度補償量を出力する演算回路と、
前記発振信号が入力され前記温度補償量に基づいて前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有することを特徴とする圧電発振器。
【請求項４】
前記近似式の情報は、前記周波数温度特性の情報のべき級数展開による近似により生成され、
前記特性情報は、前記近似式の情報から抽出した係数の情報であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電発振器。
【請求項５】
前記特性情報は、前記近似式の情報が生成する近似曲線上の点であって、前記近似式の情報が生成できるように抽出した温度と周波数偏差との関係の情報、または温度と周波数との関係を表わす情報であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電発振器。
【請求項６】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力させるとともに温度補償電圧により前記発振信号の温度補償を行う発振回路と、
前記発振回路に前記温度補償電圧を出力する温度補償電圧発生回路と、を有し、
前記温度補償電圧発生回路は、
前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から抽出された特性情報と、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいて算出されアクティヴィティディップを示すディップ情報と、を用いて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式の情報を生成し、前記第２の近似式の情報と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記温度補償電圧を算出することを特徴とする圧電発振器。
【請求項７】
前記ディップ情報は、前記周波数温度特性の情報と、前記近似式の情報から生成される近似曲線の情報と、の差分により算出された、温度と周波数偏差との関係を表わす情報であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧電発振器。
【請求項８】
前記ディップ情報は、前記周波数温度特性の情報と前記近似曲線の情報の差分により算出され、温度と周波数偏差との関係を表わす情報を近似する第３の近似式の情報から抽出された温度係数であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧電発振器。
【請求項９】
前記アクティヴィティディップは、前記周波数温度特性の一部の温度領域に発生するものとし、
前記ディップ情報は、前記温度領域の範囲で生成されることを特徴とする請求項７または８に記載の圧電発振器。
【請求項１０】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、
記憶回路と、を有する圧電発振器の製造方法であって、
前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、
前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップを示すディップ情報を算出し、前記特性情報及び前記ディップ情報を前記記憶回路に記憶したことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【請求項１１】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、
前記発振信号が入力され温度補償量に基づいて前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有する圧電発振器の温度補償方法であって、
前記周波数温度特性を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、
前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップの温度特性を示すディップ情報を算出し、
前記特性情報と前記ディップ情報とに基づいて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式を生成し、前記第２の近似式と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて温度補償量を算出して前記周波数補正回路に出力することを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。
【請求項１２】
周波数温度特性にアクティヴィティディップを有する圧電振動子と、
前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力するとともに温度補償電圧により前記発振信号の温度補償を行う発振回路と、を有する圧電発振器の温度補償方法であって、
前記周波数温度特性の情報を近似する近似式の情報から特性情報を抽出し、前記周波数温度特性の情報と前記近似式の情報に基づいてアクティヴィティディップを示すディップ情報を算出し、前記特性情報及び前記ディップ情報を用いて前記アクティヴィティディップを包含する第２の近似式の情報を生成し、前記第２の近似式の情報と前記圧電振動子の温度の情報に基づいて前記温度補償電圧を算出して前記発振回路に出力することを特徴とする圧電発振器の温度補償方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３４０９４（Ｐ２０１１−２３４０９４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０２１９７（Ｐ２０１０−１０２１９７）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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