恒温槽付水晶発振器の温度制御回路
【課題】 恒温槽付水晶発振器の水晶振動子の頂点温度に調整すると共にポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできる恒温槽付水晶発振器の温度制御回路を提供する。
【解決手段】 差動増幅器ＩＣの入力に電圧を出力するブリッジ回路において対局に第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１と第２のデジタルポテンショメーターＲｐｏ２とを設け、第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１が、恒温槽付水晶発振器における水晶振動子の頂点温度を調整するために抵抗値を可変とし、第２のデジタルポテンショメーターＲｐｏ２が、第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１の温度傾斜を打ち消すために抵抗値を可変とし、差動増幅器ＩＣからの制御電圧によってパワートランジスタＱがヒーター抵抗Ｈ１の発熱を制御する恒温槽付水晶発振器の温度制御回路である。
【解決手段】 差動増幅器ＩＣの入力に電圧を出力するブリッジ回路において対局に第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１と第２のデジタルポテンショメーターＲｐｏ２とを設け、第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１が、恒温槽付水晶発振器における水晶振動子の頂点温度を調整するために抵抗値を可変とし、第２のデジタルポテンショメーターＲｐｏ２が、第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１の温度傾斜を打ち消すために抵抗値を可変とし、差動増幅器ＩＣからの制御電圧によってパワートランジスタＱがヒーター抵抗Ｈ１の発熱を制御する恒温槽付水晶発振器の温度制御回路である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高安定の発振周波数を得ることができる恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ：Oven Controlled Crystal Oscillator）に係り、特に、水晶の頂点温度に調整すると共に温度傾斜をキャンセルできる恒温槽付水晶発振器の温度制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
恒温槽付水晶発振器は、水晶振動子の動作温度を一定に維持することから、周波数温度特性に依存した周波数変化を引き起こすことなく、高安定の発振周波数が得られるものである。
水晶振動子は、恒温槽に収納され、恒温槽は、温度制御回路によってその槽内の温度を一定に保持するよう制御される。
【０００３】
［従来の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路：図４］
従来の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路について図４を参照しながら説明する。図４は、従来の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の回路図である。
従来の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路は、図４に示すように、基本的に、サーミスタＴＨ１と、差動増幅器（ＯＰＡＭＰ）ＩＣと、パワートランジスタＱと、ヒーター抵抗Ｈ１とを有している。
【０００４】
［接続関係］
ヒーター抵抗Ｈ１の一端には、電源電圧ＶCCが印加され、ヒーター抵抗Ｈ１の他端はパワートランジスタＱのコレクタに接続され、パワートランジスタＱのエミッタはグランド（ＧＮＤ）に接地されている。
【０００５】
また、サーミスタＴＨ１の一端にも、電源電圧ＶCCが印加され、サーミスタＴＨ１の他端が抵抗Ｒ１の一端に接続され、抵抗Ｒ１の他端が抵抗ＲＲの一端に接続され、抵抗ＲＲの他端が接地されている。
【０００６】
また、抵抗Ｒ２の一端にも、電源電圧ＶCCが印加され、抵抗Ｒ２の他端が抵抗Ｒ３の一端に接続され、抵抗Ｒ３の他端が接地されている。
また、差動増幅器ＩＣには、電源電圧ＶCCが印加され、ＧＮＤにも接続している。
【０００７】
そして、サーミスタＴＨ１の他端と抵抗Ｒ１の一端との間の点が、抵抗Ｒ４を介して差動増幅器ＩＣの一方の端子（−端子）に接続され、抵抗Ｒ２の他端と抵抗Ｒ３の一端との間の点が、差動増幅器ＩＣの他方の端子（＋端子）に接続されている。
更に、差動増幅器ＩＣの出力端子と−端子とを、抵抗Ｒ５を介して接続している。
そして、差動増幅器ＩＣの出力端子は、抵抗Ｒ６を介してパワートランジスタＱのベースに接続されている。
【０００８】
［各部］
サーミスタＴＨ１は、温度によって抵抗値が変化する感温素子であり、水晶振動子の動作温度を検出する。
差動増幅器ＩＣは、一方の入力端子（−端子）に、サーミスタＴＨ１と抵抗Ｒ１との間の電圧が抵抗Ｒ４を介して入力されると共に差動増幅器ＩＣの出力が抵抗Ｒ５を介して帰還して入力され、他方の入力端子（＋端子）に、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との間の電圧が入力されて、２入力端子の電圧の差分を増幅する。
【０００９】
パワートランジスタＱは、ベースに差動増幅器ＩＣの出力が抵抗Ｒ６を介して入力され、ベースへの印加電圧に応じてコレクタとエミッタとの間に電流を流すことで、ヒーター抵抗Ｈ１にも電流を流すようになっている。
ヒーター抵抗Ｈ１は、流れる電流に応じて発熱する。
ここで、パワートランジスタＱとヒーター抵抗Ｈ１が熱源となっている。
【００１０】
尚、上記構成は、恒温槽内の温度を一定に保つための構成であるが、槽内の温度を変化させるためには、抵抗ＲＲの抵抗値を変化させることで対応するものである。
【００１１】
［周波数温度特性］
水晶振動子の周波数温度特性は、三次の曲線になっている。ＯＣＸＯは、一番安定になる頂点温度（一般的に８０〜９５℃）に恒温槽の温度を調整して高安定を実現している。
その頂点温度が、実際のところ約１５℃程度の幅が存在するため、抵抗ＲＲによる調整が必ず必要になる。
【００１２】
ＯＣＸＯは、高精度の測定器や基地局で１０年、２０年と長期間使用されるため、固定抵抗ＲＲを一つ一つ実装している。
仮に、アナログ機械式の可変抵抗を使用した場合は、振動、熱又は酸化による接触面の劣化により抵抗値が変化し、恒温槽の設定温度が変化して周波数が変化してしまうと、社会的に大きな問題になるので、一般的には使用しないようになっている。
【００１３】
更に、水晶振動子単体は、製造時に頂点温度は容易に分かるが、実際の発振回路に組み立てられると、発振回路及び恒温槽部分の組み立てばらつきにより、その頂点温度からずれるのが一般的であり、安易に調整できないため、一個一個外部から切替器で測定し、抵抗値を変えている。
【００１４】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２０１１−００４３８２号公報「恒温型の水晶発振器」（日本電波工業株式会社）［特許文献１］、特開平０７−２４０６２８号公報「恒温槽の制御回路及びこれを用いた水晶発振器」（日本電波工業株式会社）［特許文献２］、特開２０００−１８３６４９号公報「高安定圧電発振器」（東洋通信機株式会社）［特許文献３］がある。
【００１５】
特許文献１には、恒温槽方水晶発振器の温度制御回路において、オペアンプ（差動増幅器）１４の入力端子（＋端子）に入力される基準電圧を、リニア抵抗１２と抵抗１３Ｂで分圧された電圧とし、リニア抵抗１２は周辺温度に応じて抵抗値を変化させることが示されている。
【００１６】
特許文献２には、恒温槽の制御回路において、差動増幅回路７に入力端子（−端子）に入力される電圧を、サーミスタ１０とデジタル制御可変抵抗器（デジタルポテンショメーター：ＤＰＭ）１８で分圧された電圧とし、ＤＰＭ１８が外部からの信号によって抵抗値が設定されることが示されている。
【００１７】
特許文献３には、高安定水晶発振器の温度制御部において、ヒーターＨ１，Ｈ２を動作させるトランジスタＴｒ２のゲートに入力される電圧を、サーミスタＴｈと、トランジスタＴｒ３及びデジタル可変抵抗ＩＣＲｖ１で分圧された電圧とし、Ｒｖ１の抵抗値を外部から設定できるようにしたことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１１−００４３８２号公報
【特許文献２】特開平０７−２４０６２８号公報
【特許文献３】特開２０００−１８３６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、従来の恒温槽付水晶発振器では、回路組み立て後に、水晶振動子の頂点温度がずれることに対して、外部から抵抗値を変える作業を行うようにしているので、製造工程における準備や測定に時間が掛かかっていたという問題点があった。
【００２０】
それに、幅約１５℃の調整をチップ抵抗器で行う場合には、実際のチップ抵抗は、２４数列若しくは９６数列が一般的で、本来ならば水晶振動子の頂点温度に合わせた抵抗値を有する抵抗を実装することが望ましいが、必ずしも頂点になる抵抗が選ばれるとは限らないといった問題点があった。
【００２１】
また、頂点温度を調整する抵抗をポテンショメーターに変更した場合に、ポテンショメーターは＋１００〜８００ｐｐｍ／℃の温度傾斜を持つため、高安定化できないという問題点があった。
【００２２】
更に、図４に示した従来の温度制御回路では、槽内の温度を一定に保つように動作しているが、実際には極小だが温度特性を持っている。そのため、温度特性による変化を補正するために、抵抗ＲＲの代わりにダイオードを設けて調整するが考えられる。
ダイオードは、順方向電圧に温度依存性があり、温度特性による変化を補正することができる。
【００２３】
しかしながら、その順方向電圧は、０．７Ｖであり、一個補正で０．７Ｖ、二個補正で１．４Ｖと電圧が固定されてしまうため、昨今の主流の３．３Ｖや２．５Ｖといった低電圧の場合に、使いづらい、または使えないということが発生していた。
【００２４】
それを解決するために、特許文献１の補正方法が考案されており、これは、低電圧でも使用できるようになっている。
しかしながら、上述のように、ＯＣＸＯは、周波数偏差１０＾-9（ｐｐｂ）といった高い安定度を有すること、更に恒温槽構造の複雑性から、一個一個に固有の温度特性を持つことがあるため、特許文献１の補正方法を用いても、機械的に個々に調整する必要があり、従来と同様に工程時間が掛かるという場合があった。
【００２５】
更に、特許文献１の補正方法は、一方向にしか補正できないという欠点があった。その補正をすべき方向は、複数の要素が関与し、机上の設計のみでは分からず試作により判明し、調整するため試作に時間が掛かるということがあった。
【００２６】
また、特許文献２では、差動増幅器に入力される電圧を、サーミスタとデジタルポテンショメーターによって分圧された電圧とすることで、デジタルポテンショメーターにおける抵抗値を外部から可変にすることで、発振周波数の設定作業を容易に行うことが記載されているが、ポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできるものとはなっていない。
【００２７】
また、特許文献３では、ヒーターを動作するトランジスタのゲートへの入力電圧を、サーミスタとトランジスタ及びデジタル可変抵抗ＩＣで分圧された電圧とすることで、恒温槽の温度を低くして、電子部品の劣化を軽減することが記載されているが、デジタル可変抵抗ＩＣの温度傾斜をキャンセルできるものとはなっていない。
【００２８】
尚、特許文献１では、オペアンプに入力される基準電圧に対して、周辺温度によって抵抗値が変化するリニア抵抗を設けて、温度変化に対して基準電圧の安定化を図っているが、ポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルすることについては開示されていない。
【００２９】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、恒温槽付水晶発振器の水晶振動子の頂点温度に調整すると共にポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできる恒温槽付水晶発振器の温度制御回路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】
【００３０】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、恒温槽付水晶発振器における恒温槽の温度制御回路であって、電源電圧が一端に接続して発熱するヒーター抵抗と、電源電圧が一端に供給され、温度に応じて抵抗値を可変として、温度に応じた電圧を他端に出力するサーミスタと、サーミスタの他端に一端が接続する第１の抵抗と、第１の抵抗の他端に一端が接続して他端が接地し、抵抗値をデジタル制御で可変にする第１のデジタルポテンショメーターと、電源電圧が一端に供給され、抵抗値をデジタル制御で可変にする第２のデジタルポテンショメーターと、第２のデジタルポテンショメーターの他端に一端が接続し、他端が接地する第２の抵抗と、サーミスタの他端と第１の抵抗の一端との間の電圧が、一方の入力端子に入力されると共に、第２のデジタルポテンショメーターの他端と第２の抵抗の一端との間の電圧が、他方の入力端子に入力され、出力が第３の抵抗を介して一方の入力端子に帰還して、他方の入力端子に入力される電圧と一方の入力端子に入力される電圧との差分を増幅して制御電圧として出力する差動増幅器と、ヒーター抵抗の他端が接続するコレクタと、差動増幅器の出力を入力するベースと、接地するエミッタとを備え、差動増幅器からの制御電圧によってヒーター抵抗の発熱を制御するパワートランジスタとを有することを特徴とする。
【００３１】
本発明は、上記温度制御回路において、第１のデジタルポテンショメーターが、恒温槽付水晶発振器における水晶振動子の頂点温度を調整するために抵抗値を可変とし、第２のデジタルポテンショメーターが、第１のデジタルポテンショメーターの温度傾斜を打ち消すために抵抗値を可変とすることを特徴とする。
【００３２】
本発明は、上記温度制御回路において、第２のデジタルポテンショメーターの抵抗値を第１のデジタルポテンショメーターの抵抗値より大きくしたことを特徴とする。
【００３３】
本発明は、上記温度制御回路において、電源電圧と第２のデジタルポテンショメーターの一端との間に直列に第４の抵抗を設けたことを特徴とする。
【００３４】
本発明は、上記温度制御回路において、第２のデジタルポテンショメーターに並列に第５の抵抗を設けたことを特徴とする。
【００３５】
本発明は、上記温度制御回路において、サーミスタの他端と第１の抵抗の一端との間の電圧が、第６の抵抗を介して差動増幅器の一方の入力端子に入力され、差動増幅器の出力が、第７の抵抗を介してパワートランジスタのベースに入力されることを特徴とする。
【００３６】
本発明は、恒温槽付水晶発振器において、上記温度制御回路を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、ヒーター抵抗が発熱し、サーミスタが温度に応じた電圧を出力し、サーミスタの他端に第１の抵抗と第１のデジタルポテンショメーターが直列に接続されて接地され、電源電圧に第２のデジタルポテンショメーターと第２の抵抗が直列に接続されて接地され、サーミスタの他端と第１の抵抗の一端との間の電圧が、差動増幅器の一方の入力端子に入力されると共に、第２のデジタルポテンショメーターの他端と第２の抵抗の一端との間の電圧が、差動増幅器の他方の入力端子に入力され、出力が第３の抵抗を介して一方の入力端子に帰還して、他方の入力端子に入力される電圧と一方の入力端子に入力される電圧との差分を増幅して制御電圧を出力し、パワートランジスタのコレクタがヒーター抵抗に接続し、ベースが差動増幅器の出力を入力し、エミッタが接地して、差動増幅器からの制御電圧によってヒーター抵抗の発熱を制御する恒温槽付水晶発振器における恒温槽の温度制御回路としているので、恒温槽付水晶発振器の水晶振動子の頂点温度に調整すると共にポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る第１の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る第２の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る第３の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
【図４】従来の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器の温度制御回路は、差動増幅器の入力に電圧を出力するブリッジ回路において対局に第１のデジタルポテンショメーターと第２のデジタルポテンショメーターとを設け、第１のデジタルポテンショメーターが、恒温槽付水晶発振器における水晶振動子の頂点温度を調整するために抵抗値を可変とし、第２のデジタルポテンショメーターが、第１のデジタルポテンショメーターの温度傾斜を打ち消すために抵抗値を可変とし、差動増幅器からの制御電圧によってパワートランジスタがヒーター抵抗の発熱を制御するものであり、恒温槽付水晶発振器の水晶振動子の頂点温度に調整すると共にポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできるものである。
また、本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器は、上記温度制御回路を組み込んだ構成である。
【００４０】
［恒温槽付水晶発振器の温度制御回路：図１］
本発明の実施の形態に係る第１の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る第１の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
本発明の実施の形態に係る第１の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路（第１の回路）は、図１に示すように、基本的に、サーミスタＴＨ１と、差動増幅器（ＯＰＡＭＰ）ＩＣと、パワートランジスタＱと、ヒーター抵抗Ｈ１とを有している。
【００４１】
［第１の回路の接続関係］
ヒーター抵抗Ｈ１の一端には、電源電圧ＶCCが印加され、ヒーター抵抗Ｈ１の他端はパワートランジスタＱのコレクタに接続され、パワートランジスタＱのエミッタはグランド（ＧＮＤ）に接地されている。
【００４２】
また、サーミスタＴＨ１の一端にも、電源電圧ＶCCが印加され、サーミスタＴＨ１の他端が抵抗Ｒ１の一端に接続され、抵抗Ｒ１の他端がデジタルポテンショメーターＲｐｏ１の一端に接続され、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１の他端が接地されている。
【００４３】
また、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の一端にも、電源電圧ＶCCが印加され、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の他端が抵抗Ｒ３の一端に接続され、抵抗Ｒ３の他端が接地されている。尚、抵抗Ｒ３は請求項における第２の抵抗に相当している。
また、差動増幅器ＩＣには、電源電圧ＶCCが印加され、ＧＮＤに接続している。
【００４４】
そして、サーミスタＴＨ１の他端と抵抗Ｒ１の一端との間の点が、抵抗Ｒ４を介して差動増幅器ＩＣの一方の入力端子（−端子）に接続され、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の他端と抵抗Ｒ３の一端との間の点が、差動増幅器ＩＣの他方の入力端子（＋端子）に接続されている。
更に、差動増幅器ＩＣの出力端子と入力端子（−端子）とを、抵抗Ｒ５を介して帰還して接続している。尚、抵抗Ｒ５は請求項における第３の抵抗に相当している。
そして、差動増幅器ＩＣの出力端子は、抵抗Ｒ６を介してパワートランジスタＱのベースに接続されている。
【００４５】
［第１の回路の各部］
［サーミスタＴＨ１］
サーミスタＴＨ１は、温度によって抵抗値が変化する感温素子であり、水晶振動子の動作温度を検出する。
［差動増幅器ＩＣ］
差動増幅器ＩＣは、一方の入力端子（−端子）に、サーミスタＴＨ１と抵抗Ｒ１との間の電圧が抵抗Ｒ４を介して入力されると共に差動増幅器ＩＣの出力が抵抗Ｒ５を介して帰還して入力され、他方の入力端子（＋端子）に、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２と抵抗Ｒ３との間の電圧が入力されて、２入力端子の電圧の差分を増幅する。
【００４６】
［パワートランジスタＱ］
パワートランジスタＱは、ベースに差動増幅器ＩＣの出力が抵抗Ｒ６を介して入力され、ベースへの印加電圧に応じてコレクタとエミッタとの間に電流を流すことで、ヒーター抵抗Ｈ１にも電流を流すようになっている。
［ヒーター抵抗Ｈ１］
ヒーター抵抗Ｈ１は、流れる電流に応じて発熱する。
ここで、パワートランジスタＱとヒーター抵抗Ｈ１が熱源となっている。
【００４７】
［デジタルポテンショメーターＲｐｏ１，Ｒｐｏ２］
デジタルポテンショメーターＲｐｏ１，Ｒｐｏ２は、Ｉ２Ｃ（Inter Integrated Circuit）又はＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）で外部との通信を行い、デジタル調整によって抵抗値を可変にできるようになっている。これにより、調整部品のハンダ付けが不要になる。
また、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１，Ｒｐｏ２は、長期に安定な不揮発性のものを使用する。そして、デジタルポテンショメーターの抵抗値は、例えば、＋１００〜８００ｐｐｍ／℃程度の温度傾斜を持っている。
【００４８】
そして、デジタルポテンショメーターは、最適な抵抗値への設定の分解能が高く、例えば、８ｂｉｔ（２５４分割）で、抵抗値１０ｋΩ品で考えてみると、約３．９Ωステップで可変にできる。
従来のチップ抵抗では、２４数列で数百Ωステップ、９６数列でも数十Ωステップと粗いものであったが、本回路では、抵抗値設定の分解能が高いため、水晶振動子の頂点温度からずれることなく、周波数温度特性を改善できる。
【００４９】
［デジタルポテンショメーターＲｐｏ１の役割］
次に、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１の役割について説明する。
デジタルポテンショメーターＲｐｏ１は、ＯＣＸＯの組み立て後に、水晶振動子の頂点温度に調整するために、抵抗値を可変として調整し、最適な抵抗値に設定する。
【００５０】
［デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の役割］
次に、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の役割について説明する。
デジタルポテンショメーターＲｐｏ２は、デジタルポテンショメーターが抵抗値の温度傾斜を持っているため、その温度傾斜をキャンセルするために抵抗値の調整を行う。
【００５１】
つまり、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２は、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１の温度傾斜を打ち消すために、ブリッジ回路（サーミスタＴＨ１、抵抗Ｒ１、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２、抵抗Ｒ３で構成される回路）の対局に設けられている。
【００５２】
［デジタルポテンショメーターＲｐｏ１，Ｒｐｏ２の効果］
抵抗Ｒ１とデジタルポテンショメーターＲｐｏ１の抵抗値（Ｒ１＋Ｒｐｏ１）とデジタルポテンショメーターＲｐｏ２の抵抗値（Ｒｐｏ２）が等しくなるように設定しておけば、各々のデジタルポテンショメーターが持つ温度傾斜をキャンセルできる。
従って、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１の抵抗値（Ｒｐｏ１）よりデジタルポテンショメーターＲｐｏ２の抵抗値（Ｒｐｏ２）を大きく設定する（抵抗値（Ｒｐｏ２）＞抵抗値（Ｒｐｏ１））。
【００５３】
また、デジタルポテンショメーターの温度傾斜はリニアであるから、温度特性の変化に対して扱い易く、補正回路として適している。
更に、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１とデジタルポテンショメーターＲｐｏ２の両方を調整することにより、プラス方向でもマイナス方向でも補正可能となる。これにより、従来にない高安定のＯＣＸＯを実現できる。
【００５４】
デジタルポテンショメーターは、ハイブリッドＩＣ製造時に実装されるため、従来の回路のように抵抗をハンダで後付けして洗浄するといったことがなくなり、工程の短縮、品質の向上を実現できる。
【００５５】
また、デジタルポテンショメーターは、ＰＣ（Personal Computer）のみで制御できるため、従来の回路のように、抵抗切替装置が不要となり、頂点温度を検出し、抵抗値を設定する工程を自動化できる。
【００５６】
更に、デジタルポテンショメーターは、長期信頼性に優れた不揮発性の製品を使用するため、アナログのポテンショメーターで問題となっていた機械的衝撃、または長期使用による接点の劣化等を回避することができる。
【００５７】
［第２の回路：図２］
次に、本発明の実施の形態に係る第２の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路（第２の回路）について図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る第２の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
第２の回路は、図２に示すように、電源電圧ＶCCが接続するデジタルポテンショメーターＲｐｏ２の一端側に直列に抵抗Ｒ７を設けた構成であり、その他の構成は、第１の回路と同様である。
【００５８】
デジタルポテンショメーターＲｐｏ２に直列に抵抗Ｒ７を設けることで、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の感度を鈍くすることができ、それにより抵抗値の調整がし易くなる効果がある。
【００５９】
［第３の回路：図３］
次に、本発明の実施の形態に係る第３の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路（第３の回路）について図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る第３の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
第３の回路は、図３に示すように、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２に並列に抵抗Ｒ８を接続した構成であり、その他の構成は、第１の回路と同様である。
【００６０】
デジタルポテンショメーターＲｐｏ２に並列に抵抗Ｒ８を設けることで、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２での抵抗値をより微調整できる効果がある。
【００６１】
［実施の形態の効果］
本回路によれば、差動増幅器ＩＣの入力に電圧を出力するブリッジ回路において対局に第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１と第２のデジタルポテンショメーターＲｐｏ２とを設け、第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１が、恒温槽付水晶発振器における水晶振動子の頂点温度を調整するために抵抗値を可変とし、第２のデジタルポテンショメーターＲｐｏ２が、第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１の温度傾斜を打ち消すために抵抗値を可変とし、差動増幅器ＩＣからの制御電圧によってパワートランジスタＱがヒーター抵抗Ｈ１の発熱を制御するものであり、恒温槽付水晶発振器の水晶振動子の頂点温度に調整すると共にポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできる効果がある。
【００６２】
尚、本回路を恒温槽付水晶発振器に組み込んだ構成とすることで、高安定な発振器を実電できる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、恒温槽付水晶発振器の水晶振動子の頂点温度に調整すると共にポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできる恒温槽付水晶発振器の温度制御回路に好適である。
【符号の説明】
【００６４】
Ｈ１...ヒーター抵抗、 ＩＣ...差動増幅器、 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，ＲＲ...抵抗、 Ｒｐｏ１，Ｒｐｏ２...デジタルポテンショメーター、 ＴＨ１...サーミスタ、 Ｑ...パワートランジスタ、 ＶCC...電源電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高安定の発振周波数を得ることができる恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ：Oven Controlled Crystal Oscillator）に係り、特に、水晶の頂点温度に調整すると共に温度傾斜をキャンセルできる恒温槽付水晶発振器の温度制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
恒温槽付水晶発振器は、水晶振動子の動作温度を一定に維持することから、周波数温度特性に依存した周波数変化を引き起こすことなく、高安定の発振周波数が得られるものである。
水晶振動子は、恒温槽に収納され、恒温槽は、温度制御回路によってその槽内の温度を一定に保持するよう制御される。
【０００３】
［従来の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路：図４］
従来の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路について図４を参照しながら説明する。図４は、従来の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の回路図である。
従来の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路は、図４に示すように、基本的に、サーミスタＴＨ１と、差動増幅器（ＯＰＡＭＰ）ＩＣと、パワートランジスタＱと、ヒーター抵抗Ｈ１とを有している。
【０００４】
［接続関係］
ヒーター抵抗Ｈ１の一端には、電源電圧ＶCCが印加され、ヒーター抵抗Ｈ１の他端はパワートランジスタＱのコレクタに接続され、パワートランジスタＱのエミッタはグランド（ＧＮＤ）に接地されている。
【０００５】
また、サーミスタＴＨ１の一端にも、電源電圧ＶCCが印加され、サーミスタＴＨ１の他端が抵抗Ｒ１の一端に接続され、抵抗Ｒ１の他端が抵抗ＲＲの一端に接続され、抵抗ＲＲの他端が接地されている。
【０００６】
また、抵抗Ｒ２の一端にも、電源電圧ＶCCが印加され、抵抗Ｒ２の他端が抵抗Ｒ３の一端に接続され、抵抗Ｒ３の他端が接地されている。
また、差動増幅器ＩＣには、電源電圧ＶCCが印加され、ＧＮＤにも接続している。
【０００７】
そして、サーミスタＴＨ１の他端と抵抗Ｒ１の一端との間の点が、抵抗Ｒ４を介して差動増幅器ＩＣの一方の端子（−端子）に接続され、抵抗Ｒ２の他端と抵抗Ｒ３の一端との間の点が、差動増幅器ＩＣの他方の端子（＋端子）に接続されている。
更に、差動増幅器ＩＣの出力端子と−端子とを、抵抗Ｒ５を介して接続している。
そして、差動増幅器ＩＣの出力端子は、抵抗Ｒ６を介してパワートランジスタＱのベースに接続されている。
【０００８】
［各部］
サーミスタＴＨ１は、温度によって抵抗値が変化する感温素子であり、水晶振動子の動作温度を検出する。
差動増幅器ＩＣは、一方の入力端子（−端子）に、サーミスタＴＨ１と抵抗Ｒ１との間の電圧が抵抗Ｒ４を介して入力されると共に差動増幅器ＩＣの出力が抵抗Ｒ５を介して帰還して入力され、他方の入力端子（＋端子）に、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との間の電圧が入力されて、２入力端子の電圧の差分を増幅する。
【０００９】
パワートランジスタＱは、ベースに差動増幅器ＩＣの出力が抵抗Ｒ６を介して入力され、ベースへの印加電圧に応じてコレクタとエミッタとの間に電流を流すことで、ヒーター抵抗Ｈ１にも電流を流すようになっている。
ヒーター抵抗Ｈ１は、流れる電流に応じて発熱する。
ここで、パワートランジスタＱとヒーター抵抗Ｈ１が熱源となっている。
【００１０】
尚、上記構成は、恒温槽内の温度を一定に保つための構成であるが、槽内の温度を変化させるためには、抵抗ＲＲの抵抗値を変化させることで対応するものである。
【００１１】
［周波数温度特性］
水晶振動子の周波数温度特性は、三次の曲線になっている。ＯＣＸＯは、一番安定になる頂点温度（一般的に８０〜９５℃）に恒温槽の温度を調整して高安定を実現している。
その頂点温度が、実際のところ約１５℃程度の幅が存在するため、抵抗ＲＲによる調整が必ず必要になる。
【００１２】
ＯＣＸＯは、高精度の測定器や基地局で１０年、２０年と長期間使用されるため、固定抵抗ＲＲを一つ一つ実装している。
仮に、アナログ機械式の可変抵抗を使用した場合は、振動、熱又は酸化による接触面の劣化により抵抗値が変化し、恒温槽の設定温度が変化して周波数が変化してしまうと、社会的に大きな問題になるので、一般的には使用しないようになっている。
【００１３】
更に、水晶振動子単体は、製造時に頂点温度は容易に分かるが、実際の発振回路に組み立てられると、発振回路及び恒温槽部分の組み立てばらつきにより、その頂点温度からずれるのが一般的であり、安易に調整できないため、一個一個外部から切替器で測定し、抵抗値を変えている。
【００１４】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２０１１−００４３８２号公報「恒温型の水晶発振器」（日本電波工業株式会社）［特許文献１］、特開平０７−２４０６２８号公報「恒温槽の制御回路及びこれを用いた水晶発振器」（日本電波工業株式会社）［特許文献２］、特開２０００−１８３６４９号公報「高安定圧電発振器」（東洋通信機株式会社）［特許文献３］がある。
【００１５】
特許文献１には、恒温槽方水晶発振器の温度制御回路において、オペアンプ（差動増幅器）１４の入力端子（＋端子）に入力される基準電圧を、リニア抵抗１２と抵抗１３Ｂで分圧された電圧とし、リニア抵抗１２は周辺温度に応じて抵抗値を変化させることが示されている。
【００１６】
特許文献２には、恒温槽の制御回路において、差動増幅回路７に入力端子（−端子）に入力される電圧を、サーミスタ１０とデジタル制御可変抵抗器（デジタルポテンショメーター：ＤＰＭ）１８で分圧された電圧とし、ＤＰＭ１８が外部からの信号によって抵抗値が設定されることが示されている。
【００１７】
特許文献３には、高安定水晶発振器の温度制御部において、ヒーターＨ１，Ｈ２を動作させるトランジスタＴｒ２のゲートに入力される電圧を、サーミスタＴｈと、トランジスタＴｒ３及びデジタル可変抵抗ＩＣＲｖ１で分圧された電圧とし、Ｒｖ１の抵抗値を外部から設定できるようにしたことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１１−００４３８２号公報
【特許文献２】特開平０７−２４０６２８号公報
【特許文献３】特開２０００−１８３６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、従来の恒温槽付水晶発振器では、回路組み立て後に、水晶振動子の頂点温度がずれることに対して、外部から抵抗値を変える作業を行うようにしているので、製造工程における準備や測定に時間が掛かかっていたという問題点があった。
【００２０】
それに、幅約１５℃の調整をチップ抵抗器で行う場合には、実際のチップ抵抗は、２４数列若しくは９６数列が一般的で、本来ならば水晶振動子の頂点温度に合わせた抵抗値を有する抵抗を実装することが望ましいが、必ずしも頂点になる抵抗が選ばれるとは限らないといった問題点があった。
【００２１】
また、頂点温度を調整する抵抗をポテンショメーターに変更した場合に、ポテンショメーターは＋１００〜８００ｐｐｍ／℃の温度傾斜を持つため、高安定化できないという問題点があった。
【００２２】
更に、図４に示した従来の温度制御回路では、槽内の温度を一定に保つように動作しているが、実際には極小だが温度特性を持っている。そのため、温度特性による変化を補正するために、抵抗ＲＲの代わりにダイオードを設けて調整するが考えられる。
ダイオードは、順方向電圧に温度依存性があり、温度特性による変化を補正することができる。
【００２３】
しかしながら、その順方向電圧は、０．７Ｖであり、一個補正で０．７Ｖ、二個補正で１．４Ｖと電圧が固定されてしまうため、昨今の主流の３．３Ｖや２．５Ｖといった低電圧の場合に、使いづらい、または使えないということが発生していた。
【００２４】
それを解決するために、特許文献１の補正方法が考案されており、これは、低電圧でも使用できるようになっている。
しかしながら、上述のように、ＯＣＸＯは、周波数偏差１０＾-9（ｐｐｂ）といった高い安定度を有すること、更に恒温槽構造の複雑性から、一個一個に固有の温度特性を持つことがあるため、特許文献１の補正方法を用いても、機械的に個々に調整する必要があり、従来と同様に工程時間が掛かるという場合があった。
【００２５】
更に、特許文献１の補正方法は、一方向にしか補正できないという欠点があった。その補正をすべき方向は、複数の要素が関与し、机上の設計のみでは分からず試作により判明し、調整するため試作に時間が掛かるということがあった。
【００２６】
また、特許文献２では、差動増幅器に入力される電圧を、サーミスタとデジタルポテンショメーターによって分圧された電圧とすることで、デジタルポテンショメーターにおける抵抗値を外部から可変にすることで、発振周波数の設定作業を容易に行うことが記載されているが、ポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできるものとはなっていない。
【００２７】
また、特許文献３では、ヒーターを動作するトランジスタのゲートへの入力電圧を、サーミスタとトランジスタ及びデジタル可変抵抗ＩＣで分圧された電圧とすることで、恒温槽の温度を低くして、電子部品の劣化を軽減することが記載されているが、デジタル可変抵抗ＩＣの温度傾斜をキャンセルできるものとはなっていない。
【００２８】
尚、特許文献１では、オペアンプに入力される基準電圧に対して、周辺温度によって抵抗値が変化するリニア抵抗を設けて、温度変化に対して基準電圧の安定化を図っているが、ポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルすることについては開示されていない。
【００２９】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、恒温槽付水晶発振器の水晶振動子の頂点温度に調整すると共にポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできる恒温槽付水晶発振器の温度制御回路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】
【００３０】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、恒温槽付水晶発振器における恒温槽の温度制御回路であって、電源電圧が一端に接続して発熱するヒーター抵抗と、電源電圧が一端に供給され、温度に応じて抵抗値を可変として、温度に応じた電圧を他端に出力するサーミスタと、サーミスタの他端に一端が接続する第１の抵抗と、第１の抵抗の他端に一端が接続して他端が接地し、抵抗値をデジタル制御で可変にする第１のデジタルポテンショメーターと、電源電圧が一端に供給され、抵抗値をデジタル制御で可変にする第２のデジタルポテンショメーターと、第２のデジタルポテンショメーターの他端に一端が接続し、他端が接地する第２の抵抗と、サーミスタの他端と第１の抵抗の一端との間の電圧が、一方の入力端子に入力されると共に、第２のデジタルポテンショメーターの他端と第２の抵抗の一端との間の電圧が、他方の入力端子に入力され、出力が第３の抵抗を介して一方の入力端子に帰還して、他方の入力端子に入力される電圧と一方の入力端子に入力される電圧との差分を増幅して制御電圧として出力する差動増幅器と、ヒーター抵抗の他端が接続するコレクタと、差動増幅器の出力を入力するベースと、接地するエミッタとを備え、差動増幅器からの制御電圧によってヒーター抵抗の発熱を制御するパワートランジスタとを有することを特徴とする。
【００３１】
本発明は、上記温度制御回路において、第１のデジタルポテンショメーターが、恒温槽付水晶発振器における水晶振動子の頂点温度を調整するために抵抗値を可変とし、第２のデジタルポテンショメーターが、第１のデジタルポテンショメーターの温度傾斜を打ち消すために抵抗値を可変とすることを特徴とする。
【００３２】
本発明は、上記温度制御回路において、第２のデジタルポテンショメーターの抵抗値を第１のデジタルポテンショメーターの抵抗値より大きくしたことを特徴とする。
【００３３】
本発明は、上記温度制御回路において、電源電圧と第２のデジタルポテンショメーターの一端との間に直列に第４の抵抗を設けたことを特徴とする。
【００３４】
本発明は、上記温度制御回路において、第２のデジタルポテンショメーターに並列に第５の抵抗を設けたことを特徴とする。
【００３５】
本発明は、上記温度制御回路において、サーミスタの他端と第１の抵抗の一端との間の電圧が、第６の抵抗を介して差動増幅器の一方の入力端子に入力され、差動増幅器の出力が、第７の抵抗を介してパワートランジスタのベースに入力されることを特徴とする。
【００３６】
本発明は、恒温槽付水晶発振器において、上記温度制御回路を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、ヒーター抵抗が発熱し、サーミスタが温度に応じた電圧を出力し、サーミスタの他端に第１の抵抗と第１のデジタルポテンショメーターが直列に接続されて接地され、電源電圧に第２のデジタルポテンショメーターと第２の抵抗が直列に接続されて接地され、サーミスタの他端と第１の抵抗の一端との間の電圧が、差動増幅器の一方の入力端子に入力されると共に、第２のデジタルポテンショメーターの他端と第２の抵抗の一端との間の電圧が、差動増幅器の他方の入力端子に入力され、出力が第３の抵抗を介して一方の入力端子に帰還して、他方の入力端子に入力される電圧と一方の入力端子に入力される電圧との差分を増幅して制御電圧を出力し、パワートランジスタのコレクタがヒーター抵抗に接続し、ベースが差動増幅器の出力を入力し、エミッタが接地して、差動増幅器からの制御電圧によってヒーター抵抗の発熱を制御する恒温槽付水晶発振器における恒温槽の温度制御回路としているので、恒温槽付水晶発振器の水晶振動子の頂点温度に調整すると共にポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る第１の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る第２の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る第３の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
【図４】従来の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器の温度制御回路は、差動増幅器の入力に電圧を出力するブリッジ回路において対局に第１のデジタルポテンショメーターと第２のデジタルポテンショメーターとを設け、第１のデジタルポテンショメーターが、恒温槽付水晶発振器における水晶振動子の頂点温度を調整するために抵抗値を可変とし、第２のデジタルポテンショメーターが、第１のデジタルポテンショメーターの温度傾斜を打ち消すために抵抗値を可変とし、差動増幅器からの制御電圧によってパワートランジスタがヒーター抵抗の発熱を制御するものであり、恒温槽付水晶発振器の水晶振動子の頂点温度に調整すると共にポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできるものである。
また、本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器は、上記温度制御回路を組み込んだ構成である。
【００４０】
［恒温槽付水晶発振器の温度制御回路：図１］
本発明の実施の形態に係る第１の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る第１の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
本発明の実施の形態に係る第１の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路（第１の回路）は、図１に示すように、基本的に、サーミスタＴＨ１と、差動増幅器（ＯＰＡＭＰ）ＩＣと、パワートランジスタＱと、ヒーター抵抗Ｈ１とを有している。
【００４１】
［第１の回路の接続関係］
ヒーター抵抗Ｈ１の一端には、電源電圧ＶCCが印加され、ヒーター抵抗Ｈ１の他端はパワートランジスタＱのコレクタに接続され、パワートランジスタＱのエミッタはグランド（ＧＮＤ）に接地されている。
【００４２】
また、サーミスタＴＨ１の一端にも、電源電圧ＶCCが印加され、サーミスタＴＨ１の他端が抵抗Ｒ１の一端に接続され、抵抗Ｒ１の他端がデジタルポテンショメーターＲｐｏ１の一端に接続され、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１の他端が接地されている。
【００４３】
また、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の一端にも、電源電圧ＶCCが印加され、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の他端が抵抗Ｒ３の一端に接続され、抵抗Ｒ３の他端が接地されている。尚、抵抗Ｒ３は請求項における第２の抵抗に相当している。
また、差動増幅器ＩＣには、電源電圧ＶCCが印加され、ＧＮＤに接続している。
【００４４】
そして、サーミスタＴＨ１の他端と抵抗Ｒ１の一端との間の点が、抵抗Ｒ４を介して差動増幅器ＩＣの一方の入力端子（−端子）に接続され、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の他端と抵抗Ｒ３の一端との間の点が、差動増幅器ＩＣの他方の入力端子（＋端子）に接続されている。
更に、差動増幅器ＩＣの出力端子と入力端子（−端子）とを、抵抗Ｒ５を介して帰還して接続している。尚、抵抗Ｒ５は請求項における第３の抵抗に相当している。
そして、差動増幅器ＩＣの出力端子は、抵抗Ｒ６を介してパワートランジスタＱのベースに接続されている。
【００４５】
［第１の回路の各部］
［サーミスタＴＨ１］
サーミスタＴＨ１は、温度によって抵抗値が変化する感温素子であり、水晶振動子の動作温度を検出する。
［差動増幅器ＩＣ］
差動増幅器ＩＣは、一方の入力端子（−端子）に、サーミスタＴＨ１と抵抗Ｒ１との間の電圧が抵抗Ｒ４を介して入力されると共に差動増幅器ＩＣの出力が抵抗Ｒ５を介して帰還して入力され、他方の入力端子（＋端子）に、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２と抵抗Ｒ３との間の電圧が入力されて、２入力端子の電圧の差分を増幅する。
【００４６】
［パワートランジスタＱ］
パワートランジスタＱは、ベースに差動増幅器ＩＣの出力が抵抗Ｒ６を介して入力され、ベースへの印加電圧に応じてコレクタとエミッタとの間に電流を流すことで、ヒーター抵抗Ｈ１にも電流を流すようになっている。
［ヒーター抵抗Ｈ１］
ヒーター抵抗Ｈ１は、流れる電流に応じて発熱する。
ここで、パワートランジスタＱとヒーター抵抗Ｈ１が熱源となっている。
【００４７】
［デジタルポテンショメーターＲｐｏ１，Ｒｐｏ２］
デジタルポテンショメーターＲｐｏ１，Ｒｐｏ２は、Ｉ２Ｃ（Inter Integrated Circuit）又はＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）で外部との通信を行い、デジタル調整によって抵抗値を可変にできるようになっている。これにより、調整部品のハンダ付けが不要になる。
また、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１，Ｒｐｏ２は、長期に安定な不揮発性のものを使用する。そして、デジタルポテンショメーターの抵抗値は、例えば、＋１００〜８００ｐｐｍ／℃程度の温度傾斜を持っている。
【００４８】
そして、デジタルポテンショメーターは、最適な抵抗値への設定の分解能が高く、例えば、８ｂｉｔ（２５４分割）で、抵抗値１０ｋΩ品で考えてみると、約３．９Ωステップで可変にできる。
従来のチップ抵抗では、２４数列で数百Ωステップ、９６数列でも数十Ωステップと粗いものであったが、本回路では、抵抗値設定の分解能が高いため、水晶振動子の頂点温度からずれることなく、周波数温度特性を改善できる。
【００４９】
［デジタルポテンショメーターＲｐｏ１の役割］
次に、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１の役割について説明する。
デジタルポテンショメーターＲｐｏ１は、ＯＣＸＯの組み立て後に、水晶振動子の頂点温度に調整するために、抵抗値を可変として調整し、最適な抵抗値に設定する。
【００５０】
［デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の役割］
次に、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の役割について説明する。
デジタルポテンショメーターＲｐｏ２は、デジタルポテンショメーターが抵抗値の温度傾斜を持っているため、その温度傾斜をキャンセルするために抵抗値の調整を行う。
【００５１】
つまり、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２は、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１の温度傾斜を打ち消すために、ブリッジ回路（サーミスタＴＨ１、抵抗Ｒ１、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２、抵抗Ｒ３で構成される回路）の対局に設けられている。
【００５２】
［デジタルポテンショメーターＲｐｏ１，Ｒｐｏ２の効果］
抵抗Ｒ１とデジタルポテンショメーターＲｐｏ１の抵抗値（Ｒ１＋Ｒｐｏ１）とデジタルポテンショメーターＲｐｏ２の抵抗値（Ｒｐｏ２）が等しくなるように設定しておけば、各々のデジタルポテンショメーターが持つ温度傾斜をキャンセルできる。
従って、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１の抵抗値（Ｒｐｏ１）よりデジタルポテンショメーターＲｐｏ２の抵抗値（Ｒｐｏ２）を大きく設定する（抵抗値（Ｒｐｏ２）＞抵抗値（Ｒｐｏ１））。
【００５３】
また、デジタルポテンショメーターの温度傾斜はリニアであるから、温度特性の変化に対して扱い易く、補正回路として適している。
更に、デジタルポテンショメーターＲｐｏ１とデジタルポテンショメーターＲｐｏ２の両方を調整することにより、プラス方向でもマイナス方向でも補正可能となる。これにより、従来にない高安定のＯＣＸＯを実現できる。
【００５４】
デジタルポテンショメーターは、ハイブリッドＩＣ製造時に実装されるため、従来の回路のように抵抗をハンダで後付けして洗浄するといったことがなくなり、工程の短縮、品質の向上を実現できる。
【００５５】
また、デジタルポテンショメーターは、ＰＣ（Personal Computer）のみで制御できるため、従来の回路のように、抵抗切替装置が不要となり、頂点温度を検出し、抵抗値を設定する工程を自動化できる。
【００５６】
更に、デジタルポテンショメーターは、長期信頼性に優れた不揮発性の製品を使用するため、アナログのポテンショメーターで問題となっていた機械的衝撃、または長期使用による接点の劣化等を回避することができる。
【００５７】
［第２の回路：図２］
次に、本発明の実施の形態に係る第２の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路（第２の回路）について図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る第２の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
第２の回路は、図２に示すように、電源電圧ＶCCが接続するデジタルポテンショメーターＲｐｏ２の一端側に直列に抵抗Ｒ７を設けた構成であり、その他の構成は、第１の回路と同様である。
【００５８】
デジタルポテンショメーターＲｐｏ２に直列に抵抗Ｒ７を設けることで、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２の感度を鈍くすることができ、それにより抵抗値の調整がし易くなる効果がある。
【００５９】
［第３の回路：図３］
次に、本発明の実施の形態に係る第３の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路（第３の回路）について図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る第３の恒温槽付水晶発振器の温度制御回路の構成ブロック図である。
第３の回路は、図３に示すように、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２に並列に抵抗Ｒ８を接続した構成であり、その他の構成は、第１の回路と同様である。
【００６０】
デジタルポテンショメーターＲｐｏ２に並列に抵抗Ｒ８を設けることで、デジタルポテンショメーターＲｐｏ２での抵抗値をより微調整できる効果がある。
【００６１】
［実施の形態の効果］
本回路によれば、差動増幅器ＩＣの入力に電圧を出力するブリッジ回路において対局に第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１と第２のデジタルポテンショメーターＲｐｏ２とを設け、第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１が、恒温槽付水晶発振器における水晶振動子の頂点温度を調整するために抵抗値を可変とし、第２のデジタルポテンショメーターＲｐｏ２が、第１のデジタルポテンショメーターＲｐｏ１の温度傾斜を打ち消すために抵抗値を可変とし、差動増幅器ＩＣからの制御電圧によってパワートランジスタＱがヒーター抵抗Ｈ１の発熱を制御するものであり、恒温槽付水晶発振器の水晶振動子の頂点温度に調整すると共にポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできる効果がある。
【００６２】
尚、本回路を恒温槽付水晶発振器に組み込んだ構成とすることで、高安定な発振器を実電できる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、恒温槽付水晶発振器の水晶振動子の頂点温度に調整すると共にポテンショメーターの温度傾斜をキャンセルできる恒温槽付水晶発振器の温度制御回路に好適である。
【符号の説明】
【００６４】
Ｈ１...ヒーター抵抗、 ＩＣ...差動増幅器、 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，ＲＲ...抵抗、 Ｒｐｏ１，Ｒｐｏ２...デジタルポテンショメーター、 ＴＨ１...サーミスタ、 Ｑ...パワートランジスタ、 ＶCC...電源電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
恒温槽付水晶発振器における恒温槽の温度制御回路であって、
電源電圧が一端に接続して発熱するヒーター抵抗と、
電源電圧が一端に供給され、温度に応じて抵抗値を可変として、温度に応じた電圧を他端に出力するサーミスタと、
前記サーミスタの他端に一端が接続する第１の抵抗と、
前記第１の抵抗の他端に一端が接続して他端が接地し、抵抗値をデジタル制御で可変にする第１のデジタルポテンショメーターと、
電源電圧が一端に供給され、抵抗値をデジタル制御で可変にする第２のデジタルポテンショメーターと、
前記第２のデジタルポテンショメーターの他端に一端が接続し、他端が接地する第２の抵抗と、
前記サーミスタの他端と前記第１の抵抗の一端との間の電圧が、一方の入力端子に入力されると共に、前記第２のデジタルポテンショメーターの他端と前記第２の抵抗の一端との間の電圧が、他方の入力端子に入力され、出力が第３の抵抗を介して前記一方の入力端子に帰還して、前記他方の入力端子に入力される電圧と前記一方の入力端子に入力される電圧との差分を増幅して制御電圧として出力する差動増幅器と、
前記ヒーター抵抗の他端が接続するコレクタと、前記差動増幅器の出力を入力するベースと、接地するエミッタとを備え、前記差動増幅器からの制御電圧によって前記ヒーター抵抗の発熱を制御するパワートランジスタとを有することを特徴とする温度制御回路。
【請求項２】
第１のデジタルポテンショメーターは、恒温槽付水晶発振器における水晶振動子の頂点温度を調整するために抵抗値を可変とし、
第２のデジタルポテンショメーターは、前記第１のデジタルポテンショメーターの温度傾斜を打ち消すために抵抗値を可変とすることを特徴とする請求項１記載の温度制御回路。
【請求項３】
第２のデジタルポテンショメーターの抵抗値を第１のデジタルポテンショメーターの抵抗値より大きくしたことを特徴とする請求項１又は２記載の温度制御回路。
【請求項４】
電源電圧と第２のデジタルポテンショメーターの一端との間に直列に第４の抵抗を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の温度制御回路。
【請求項５】
第２のデジタルポテンショメーターに並列に第５の抵抗を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の温度制御回路。
【請求項６】
サーミスタの他端と第１の抵抗の一端との間の電圧が、第６の抵抗を介して差動増幅器の一方の入力端子に入力され、
前記差動増幅器の出力が、第７の抵抗を介してパワートランジスタのベースに入力されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の温度制御回路。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか記載の温度制御回路を備えたことを特徴とする恒温槽付水晶発振器。
【請求項１】
恒温槽付水晶発振器における恒温槽の温度制御回路であって、
電源電圧が一端に接続して発熱するヒーター抵抗と、
電源電圧が一端に供給され、温度に応じて抵抗値を可変として、温度に応じた電圧を他端に出力するサーミスタと、
前記サーミスタの他端に一端が接続する第１の抵抗と、
前記第１の抵抗の他端に一端が接続して他端が接地し、抵抗値をデジタル制御で可変にする第１のデジタルポテンショメーターと、
電源電圧が一端に供給され、抵抗値をデジタル制御で可変にする第２のデジタルポテンショメーターと、
前記第２のデジタルポテンショメーターの他端に一端が接続し、他端が接地する第２の抵抗と、
前記サーミスタの他端と前記第１の抵抗の一端との間の電圧が、一方の入力端子に入力されると共に、前記第２のデジタルポテンショメーターの他端と前記第２の抵抗の一端との間の電圧が、他方の入力端子に入力され、出力が第３の抵抗を介して前記一方の入力端子に帰還して、前記他方の入力端子に入力される電圧と前記一方の入力端子に入力される電圧との差分を増幅して制御電圧として出力する差動増幅器と、
前記ヒーター抵抗の他端が接続するコレクタと、前記差動増幅器の出力を入力するベースと、接地するエミッタとを備え、前記差動増幅器からの制御電圧によって前記ヒーター抵抗の発熱を制御するパワートランジスタとを有することを特徴とする温度制御回路。
【請求項２】
第１のデジタルポテンショメーターは、恒温槽付水晶発振器における水晶振動子の頂点温度を調整するために抵抗値を可変とし、
第２のデジタルポテンショメーターは、前記第１のデジタルポテンショメーターの温度傾斜を打ち消すために抵抗値を可変とすることを特徴とする請求項１記載の温度制御回路。
【請求項３】
第２のデジタルポテンショメーターの抵抗値を第１のデジタルポテンショメーターの抵抗値より大きくしたことを特徴とする請求項１又は２記載の温度制御回路。
【請求項４】
電源電圧と第２のデジタルポテンショメーターの一端との間に直列に第４の抵抗を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の温度制御回路。
【請求項５】
第２のデジタルポテンショメーターに並列に第５の抵抗を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の温度制御回路。
【請求項６】
サーミスタの他端と第１の抵抗の一端との間の電圧が、第６の抵抗を介して差動増幅器の一方の入力端子に入力され、
前記差動増幅器の出力が、第７の抵抗を介してパワートランジスタのベースに入力されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の温度制御回路。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか記載の温度制御回路を備えたことを特徴とする恒温槽付水晶発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２５７１９５（Ｐ２０１２−２５７１９５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−４７６０９（Ｐ２０１２−４７６０９）
【出願日】平成２４年３月５日（２０１２．３．５）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月５日（２０１２．３．５）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
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