温度補償型圧電発振器、周波数補正システム、周波数ドリフト補正方法
【課題】起動直後の周波数ドリフト補正データ、時間情報、及び温度情報に基づいて、外部機器側で起動時ドリフトを補正することが可能な温度補償型圧電発振器を提供する。
【解決手段】ＴＣＸＯ５０は、温度センサー２が検知した温度情報を、Ａ／Ｄ変換器６によりデジタル信号に変換して記憶する温度情報記憶回路８と、実際の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データ、及び周波数ドリフト特性の温度依存性を示す近似係数データを記憶する周波数ドリフト補正データ記憶部７と、ＴＣＸＯ５０が起動した時点からの経過時間情報を出力するＮ分周器９とカウンタ１０により構成される経過時間情報出力手段４６と、ＧＰＳレシーバ（外部機器）１２とインターフェースしてＧＰＳレシーバ１２に対して温度情報、周波数ドリフト補正データ、及び経過時間情報を出力するインターフェース制御回路１１と、を備えて構成されている。
【解決手段】ＴＣＸＯ５０は、温度センサー２が検知した温度情報を、Ａ／Ｄ変換器６によりデジタル信号に変換して記憶する温度情報記憶回路８と、実際の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データ、及び周波数ドリフト特性の温度依存性を示す近似係数データを記憶する周波数ドリフト補正データ記憶部７と、ＴＣＸＯ５０が起動した時点からの経過時間情報を出力するＮ分周器９とカウンタ１０により構成される経過時間情報出力手段４６と、ＧＰＳレシーバ（外部機器）１２とインターフェースしてＧＰＳレシーバ１２に対して温度情報、周波数ドリフト補正データ、及び経過時間情報を出力するインターフェース制御回路１１と、を備えて構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度補償型圧電発振器に関し、さらに詳しくは、電子機器に用いられる温度補償型発振器において、起動時の温度ドリフトによる周波数変動を補正する情報を生成する温度補償型圧電発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温度補償型圧電発振器（以下、ＴＣＸＯと呼ぶ）は、小型、軽量化が進む一方で、温度変化に対して高い周波数安定度が求められている。特に、ＧＰＳで使用されるＴＣＸＯでは、電源起動時において即座にＧＰＳ衛星を捕捉する必要があるため、起動時における周波数安定性が高いことが求められている。
図１０は、特許文献１に開示されたＴＣＸＯのパッケージ構造を示す断面図であり、図１１はＩＣチップ内部の回路構成を示すブロック図であり、図１２は圧電振動子の温度特性を示す図である。図１０のパッケージ構造では、外部端子３６を有するシート基板３５に、図１１に示すＩＣチップ３７が実装され、接続部材３４を介して振動子ベース基板３１に設けられた振動子端子３２と接続され、振動子ベース基板３１内には、圧電振動子３０が実装されている。ここで、ＩＣチップ３７は、図１１に示すとおり、周囲温度を検知する温度センサー３８、各温度に対する温度補償電圧に係るデータを記憶するメモリ３９、温度センサー３８とメモリ３９のデータに基づいて、温度補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路４０、及びＶＣＸＯ（Volt Controred Crystal Oscillator：電圧制御水晶発振器）４１を備えている。即ち、温度補償機構４２と圧電発振器４３により構成されている。圧電振動子３０は例えば、図１２に示すとおり、ＡＴカットとして常温（２５℃）付近に変極点を持つ３次曲線４４のような温度特性となる。温度センサー３８は、例えばダイオード等で構成し、周囲温度に応じて変化するダイオードの電圧値を温度変化として検出する。そして、温度センサー３８によって得られた温度情報をもとに生成した温度補償電圧は、圧電振動子３０の温度特性を打ち消す温度補償特性４５を発生させ、圧電発振器４３の周波数を精度良く補償する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３６１６９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のＴＣＸＯでは、起動時には、発振回路や出力回路等の能動素子が動作することで、モールド樹脂に覆われたＩＣチップ３７の発熱温度は周囲温度よりも高くなるが、圧電振動子３０はＩＣチップ３７よりも低い温度で動作するため、ＩＣチップ３７内の温度センサー３８は、圧電振動子３０の実際の温度より高い温度を検出する結果、本来必要とする温度補償量がずれてしまい、起動直後から例えば３０秒くらいまでの間に発振周波数がドリフトしてしまうといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、起動直後の周波数ドリフト補正データ、時間情報、及び温度情報を外部機器側に出力するようにして、外部機器側でこれらの情報に基づいて起動時ドリフトを補正することが可能な温度補償型圧電発振器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】
【０００５】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］圧電振動子と、温度センサーと、前記温度センサーの出力電圧に基づいて前記圧電振動子の周波数温度特性を補償する温度補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路とを備え、前記温度補償電圧に基づいて発振周波数が制御される温度補償型圧電発振器であって、前記温度センサーが検知した温度情報を記憶する温度情報記憶回路と、前記温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データを記憶する周波数ドリフト補正データ記憶部と、前記温度補償型発振器が起動した時点からの経過時間情報を出力する経過時間情報出力手段と、外部機器に対して前記温度情報、前記近似係数データ、及び前記経過時間情報を出力するインターフェース制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の温度補償型発振器は、従来の温度補償型発振器に、温度情報記憶回路、周波数ドリフト補正データ記憶部、経過時間情報出力手段、及びインターフェース制御回路を更に追加して、インターフェース制御回路と接続された外部機器に対して、温度情報、近似係数データ、及び経過時間情報を渡し、外部機器側でそれらの情報に基づいて起動時の周波数ドリフトを補正する。これにより、起動時の周波数ドリフトを経過時間単位に補正することができる。
【０００７】
［適用例２］前記周波数ドリフト特性を近似した曲線は、温度を変数とする２次関数の項と、温度を変数とする２次関数と時間を変数とする対数関数との積からなる項と、を含む近似式で表されることを特徴とする。
【０００８】
周波数ドリフト特性の近似式は、｛Ａ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ａ｝×Ｌｎ（ｔｉｍｅ）＋｛Ｂ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ｂ｝として表せる。即ち、｛Ａ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ａ｝の部分が係数Ａの２次関数、｛Ｂ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ｂ｝の部分が係数Ｂの２次関数、Ｌｎ（ｔｉｍｅ）が時間を変数とする対数関数である。従って、外部機器側は、温度情報、近似係数データ、及び経過時間情報を受け取って、上記の近似式に代入して計算することにより、即座に周波数を補正することができる。
【０００９】
［適用例３］前記周波数ドリフト補正データ記憶部が、起動から所定時間が経過するまでの間の第１の近似係数データを記憶する第１の周波数ドリフト補正データ記憶部と、前記所定時間が経過した後の第２の近似係数データを記憶する第２の周波数ドリフト補正データ記憶部と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
実際の温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト特性は、起動直後から２秒位までの時間経過においては急激な周波数変化を示し、それ以降においては緩やかな周波数変化を示す。そこで本発明では、起動初期状態に周波数が急峻に変化する領域の周波数ドリフトを近似する近似係数と、周波数が緩やかに変化する領域の周波数ドリフトを近似する近似係数とを、備える。これにより、実際の周波数ドリフト特性に近い特性を生成することができる。
【００１１】
［適用例４］前記第１の周波数ドリフト補正データ記憶部から前記第２の周波数ドリフト補正データ記憶部へ切り替える時間を記憶する補正データ切替時間記憶部を備えたことを特徴とする。
【００１２】
第１と第２の近似係数データは、起動時から所定の時間が経過した時点で交差する点がある。そこで本発明では、この交差する点で第１と第２の周波数ドリフト補正データ記憶部を切り替える。これにより、近似係数データが実際の周波数ドリフト特性に近い近似係数データを得ることができる。
【００１３】
［適用例５］前記近似係数データは、前記圧電振動子の発振周波数の公称値に対する周波数偏差として表されていることを特徴とする。
【００１４】
機器側が発振器から受信した情報に基づいて計算した近似係数データは、発振周波数を補正する情報である。従って、計算で得られた周波数ドリフト特性は、周波数の偏差として計算されるので、発振周波数の公称値に計算から得られた周波数ドリフト特性（ｐｐｂ：part per billion（十億分率））を掛けて得られる。これにより、周波数補正式に基づいて計算することにより、精度良く起動時のドリフトを補正することができる。
【００１５】
［適用例６］適用例１乃至５の何れか一項に記載の温度補償型圧電発振器と、外部機器と、を備えた周波数補正システムであって、前記外部機器は、前記温度補償型圧電発振器の前記インターフェース制御手段を介して受信した前記近似係数データに基づいて周波数ドリフト特性を計算する制御手段と、該制御手段により計算された前記周波数ドリフト特性に基づいて、前記温度補償型圧電発振器から出力される信号の周波数を補正する補正回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
周波数補正システムは、本発明の温度補償型発振器と、そこから出力される情報を基に周波数補正式に基づいて周波数ドリフト特性を計算する制御手段、及び周波数ドリフト特性に基づいて発振周波数を補正する補正回路を備えた外部機器と、を備えて構成される。即ち、外部機器は、温度補償型発振器から与えられた情報を変数として受信して、決められた式に従って計算するだけで、発振周波数を即座に補正することができる。これにより、外部機器側の制御が容易で、且つ単純化することができる。
【００１７】
［適用例７］温度情報記憶回路、周波数ドリフト補正データ記憶部、経過時間情報出力手段、及びインターフェース制御回路を備えた温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト補正方法であって、前記温度情報記憶回路が、温度センサーが検知した温度情報を記憶するステップと、前記周波数ドリフト補正データ記憶部が、前記温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データを記憶するステップと、前記経過時間情報出力手段が、前記温度補償型発振器が起動した時点からの経過時間情報を出力するステップと、前記インターフェース制御回路が、外部機器とインターフェースして該外部機器に対して前記温度情報、前記近似係数データ、及び前記経過時間情報を出力するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明は適用例１と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は常温（２５℃）における周波数ドリフト特性をグラフ化した図であり、（ｂ）はドリフト近似係数Ａ、Ｂにおける温度依存性を表す図であり、（ｃ）は圧電振動子の温度特性を示す図であり、（ｄ）は各温度における周波数ドリフト特性をグラフ化した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】各経過時間における周波数偏差の変化の様子を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートである。
【図７】各経過時間における周波数偏差の変化の様子を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートである。
【図１０】特許文献１に開示されたＴＣＸＯのパッケージ構造を示す断面図である。
【図１１】従来のＴＣＸＯに使用されるＩＣチップの内部回路構成を示すブロック図である。
【図１２】圧電振動子の温度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１（ａ）は常温（２５℃）におけるＴＣＸＯの周波数ドリフト特性をグラフ化した図であり、グラフ２６はＴＣＸＯの周波数ドリフト特性、グラフ２７は計算値による周波数ドリフト近似特性を表す。図１（ｂ）はドリフト近似係数Ａ、 Ｂにおける温度依存性を表す図である。図１（ｃ）は圧電振動子の温度特性を示す図である。図１（ｄ）は各温度に対する周波数補正式をグラフ化した図である。
周波数補正式は、以下のように表される。
｛Ａ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ａ｝×Ｌｎ（ｔｉｍｅ）＋｛Ｂ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ｂ｝・・・・・（１）
ここで、Ａ、Ｂはドリフト近似係数、Ａ´、Ｂ´はドリフト近似係数Ａ、 Ｂにおける温度依存性を表す係数、ｔ0は常温２５℃、ｔｅｍｐは測定時の温度、ｔｉｍｅは所定の時刻情報である。実際の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データ、及びドリフト特性の温度依存性を示す近似係数データ（以下、これらのデータを周波数ドリフト補正データと呼ぶ）を記憶回路に保存しておき、外部機器側がＴＣＸＯから現在の温度情報と時間経過情報、及び周波数ドリフト補正データを読み出して周波数ドリフト特性を式（１）に基づいて計算する。理論上では、２５℃でＴＣＸＯを起動したときには、ＩＣチップの発熱温度が圧電振動子の温度よりも僅かに上昇してＩＣチップと圧電振動子に温度差が生じる。この温度差が温度補償動作に影響を与え時間経過とともに周波数が緩やかに上昇する。このような周波数ドリフト特性を式（１）の計算式を使って計算する。
【００２２】
図２は本発明の第１の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。本発明の周波数補正システム１００は、ＴＣＸＯ５０とＧＰＳレシーバ１２を備えて構成され、ＴＣＸＯ５０は、温度に対して周波数が３次曲線的に変化する圧電振動子１、温度変化に対応した電圧を出力する温度センサー２、この電圧に基づいて圧電振動子１の周波数温度特性を補正する温度補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路３、及び温度補償電圧に基づいて制御された周波数を発振する電圧制御型発振器（以下、ＶＣＸＯと呼ぶ）５を備えたＴＣＸＯ５０であって、ＴＣＸＯ５０は、温度センサー２が検知した温度情報を、Ａ／Ｄ変換器６によりデジタル信号に変換して記憶する温度情報記憶回路８と、ＴＣＸＯ５０の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データ、及び周波数ドリフト特性の温度依存性を示す近似係数データを記憶する周波数ドリフト補正データ記憶部７と、ＴＣＸＯ５０が起動した時点からの経過時間情報を出力するＮ分周器９とカウンタ１０により構成される経過時間情報出力手段４６と、ＧＰＳレシーバ（外部機器）１２に対して温度情報、周波数ドリフト補正データ、及び経過時間情報を出力するインターフェース制御回路１１と、を備えて構成されている。
【００２３】
尚、端子４に接続された圧電振動子１以外の回路は、ＩＣチップ２２内に集積化されている。また、ＧＰＳレシーバ１２は、発振信号２１の周波数を補正する補正回路１５と、ＧＰＳ衛星との通信を行うＲＦ部１４と、ベースバンド信号処理用ＬＳＩ（ＢＢ−ＬＳＩ）１６と、温度情報、周波数ドリフト補正データ、及び経過時間情報に基づいて式（１）により周波数ドリフト特性を計算するＣＰＵ（Central processing Unit：中央演算処理装置）１７と、メモリ１８を備え、クロック１９、データ２０、及び発振信号２１によりＴＣＸＯ５０と接続されている。
即ち、本実施形態のＴＣＸＯ５０は、従来の温度補償型発振器に、温度情報記憶回路８、周波数ドリフト補正データ記憶部７、経過時間情報出力手段４６、及びインターフェース制御回路１１を追加して、インターフェース制御回路１１と接続されたＧＰＳレシーバ１２に対して、温度情報、周波数ドリフト補正データ、及び経過時間情報を渡し、ＧＰＳレシーバ１２側でそれらの情報に基づいてＴＣＸＯ５０の起動時の周波数ドリフトを補正する。これにより、ＴＣＸＯ５０の起動時の周波数ドリフトを経過時間単位に補正することができる。
【００２４】
図３は本発明の第１の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートであり、図４は各経過時間における周波数偏差の変化の様子を示す図である。
まず、ＧＰＳレシーバ１２のＣＰＵ１７は、図４の時刻Ｔ１（起動直後の時間０秒の時点）における経過時間情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ１）。そして、周波数ドリフト補正データ記憶部７に記憶されている周波数ドリフト補正データと、温度情報記憶回路８に記憶されている温度情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ２）。次に、所定の時刻Ｔ２の時点における経過時間情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ３）。そして、前記式（１）の周波数補正式に各値を代入して計算して（Ｓ４）、その計算結果で補正回路１５により発振信号２１の発振周波数を補正する（Ｓ５）。ＧＰＳレシーバ１２は、補正後の周波数をもとにＧＰＳ衛星を捕捉する（Ｓ６）。
【００２５】
図５は本発明の第２の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。本発明の周波数補正システム１１０は、ＴＣＸＯ５１の構成以外は図２と同様であるので、同じ構成要素には図２と同じ参照番号を付して説明を省略する。本発明のＴＣＸＯ５１は、周波数ドリフト補正データ記憶部として、起動から所定時間が経過するまでの間の第１の近似係数データを記憶する第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３と、所定時間が経過した後の第２の近似係数データを記憶する第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４と、を備えている。即ち、図７で示すように、起動初期状態の周波数ドリフトを近似する近似係数２６は、緩やかな部分（Ｂ点）では近似精度が悪くなり、実際のＴＣＸＯ５１の周波数ドリフトとの誤差が大きくなる。そこで本実施形態では、起動初期状態の周波数ドリフトを近似する近似係数２６と、緩やかに変化する領域の周波数ドリフトを近似する近似係数２７とを、備える。これにより、実際の周波数ドリフト特性により近い特性を生成することができる。周波数ドリフト特性が１つの近似曲線上にうまくフィッティングしない場合であっても、ドリフトが急峻なところと緩やかなところで最適フィッティングカーブが得られるため、起動後の周波数ドリフトをより精密に補正することが可能となる。
【００２６】
図６は本発明の第２の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートであり、図７は各経過時間における周波数偏差の変化の様子を示す図である。まず、ＧＰＳレシーバ１２のＣＰＵ１７は、図７の時刻Ｔ１（起動直後の時間０秒の時点）における経過時間情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ１１）。そして、第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３、第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４に記憶されている周波数ドリフト補正データと、温度情報記憶回路８に記憶されている温度情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ１２）。次に、図７の時刻Ｔ２（Ａ点）より前にＧＰＳ衛星の捕捉を開始しているか否かをチェックして（Ｓ１３）、時刻Ｔ２より前にＧＰＳ衛星の捕捉を開始している場合は（Ｓ１３でＹｅｓ）、経過時間情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ１４）。そして、周波数補正式（１）の周波数情報の式に各データを代入して計算して（Ｓ１５）、その値で補正回路１５により発振信号２１の発振周波数を補正する（Ｓ１６）。ＧＰＳレシーバ１２は、補正後の周波数をもとにＧＰＳ衛星を捕捉する（Ｓ１７）。一方、ステップＳ１３で時刻Ｔ２（Ａ点）より後にＧＰＳ衛星の捕捉を開始した場合は（Ｓ１３でＮｏ）、発振器の周波数ドリフト補正データを第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３から第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４に切り替えて読み取り（Ｓ１８）、ステップＳ１４に進む。
【００２７】
図８は本発明の第３の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。本発明の周波数補正システム１２０は、ＴＣＸＯ５２の構成以外は図５と同様であるので、同じ構成要素には図５と同じ参照番号を付して説明を省略する。本発明のＴＣＸＯ５２は、第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３と第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４とを切り替えるための時間情報を記憶する補正データ切替時間記憶部２５を備えた。即ち、第１と第２の近似係数データ２６、 ２７は、起動時から所定の時間が経過した時点で交差する点Ａがある。そこで本実施形態では、この交差点Ａで第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３と第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４を切り替える。これにより、近似係数データが実際の周波数ドリフト特性により近い近似係数データを得ることができる。
【００２８】
図９は本発明の第３の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートである。まず、ＧＰＳレシーバ１２のＣＰＵ１７は、図７の時刻Ｔ１（起動直後の時間０秒の時点）における経過時間情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ２１）。そして、第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３、第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４に記憶されている周波数ドリフト補正データと、温度情報記憶回路８に記憶されている温度情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ２２）。次に、補正データ切替時間記憶部２５に記憶されている切替時間データを読み出す（Ｓ２３）。そして所定時間経過後、経過時間情報を読み出し（Ｓ２４）、経過時間と切替時間とを比較して（Ｓ２５）、経過時間が切替時間より小さい場合（Ｓ２５でＹｅｓ）、発振器の周波数ドリフト補正データを第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３から読み取り、周波数補正式（１）の周波数情報の式に各データを代入して計算する（Ｓ２６）。ステップＳ２５で経過時間が切替時間より大きい場合（Ｓ２５でＮｏ）、発振器の周波数ドリフト補正データを第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４から読み取り、周波数補正式（１）の周波数情報の式に各データを代入して計算する（Ｓ２９）。そして、その値で補正回路１５により発振信号２１の発振周波数を補正する（Ｓ２７）。ＧＰＳレシーバ１２は、補正後の周波数をもとにＧＰＳ衛星を捕捉する（Ｓ２８）。
【符号の説明】
【００２９】
１ 圧電振動子、２ 温度センサー、３ 温度補償電圧発生回路、４ 端子、５ ＶＣＸＯ、６ Ａ／Ｄ変換器、７ 周波数ドリフト補正データ記憶部、８ 温度情報記憶回路、９ Ｎ分周器、１０ カウンタ、１１ インターフェース制御回路、１２ ＧＰＳレシーバ、１３ アンテナ、１４ ＲＦ部、１５ 補正回路、１６ ＢＢ−ＬＳＩ、１７ ＣＰＵ、１８ メモリ、１９ クロック信号線、２０ データ線、２１ 発振信号線、２２ ＩＣチップ、２３ 第１の周波数ドリフト補正データ記憶部、２４ 第２の周波数ドリフト補正データ記憶部、２５ 補正データ切替時間記憶部、２６ 第１の周波数補正データ、２７ 第２の周波数補正データ、３０ 圧電振動子、３１ 振動子ベース基板、３２ 振動子端子、３３ 樹脂モールド、３４ 接続部材、３５ シート基板、３６ 外部端子、３７ ＩＣチップ、３８ 温度センサー、３９ メモリ、４０ 温度補償電圧発生回路、４１ ＶＣＸＯ、４２ 温度補償機構、４３ 圧電発振器、４４ 圧電振動子の変動量、４５ 温度補償機構による温度補償量、４６ 経過時間情報出力手段、５０ 第１の実施形態のＴＣＸＯ、５１ 第２の実施形態のＴＣＸＯ、５２ 第３の実施形態のＴＣＸＯ、１００ 第１の周波数補正システム、１１０ 第２の周波数補正システム、１２０ 第３の周波数補正システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度補償型圧電発振器に関し、さらに詳しくは、電子機器に用いられる温度補償型発振器において、起動時の温度ドリフトによる周波数変動を補正する情報を生成する温度補償型圧電発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温度補償型圧電発振器（以下、ＴＣＸＯと呼ぶ）は、小型、軽量化が進む一方で、温度変化に対して高い周波数安定度が求められている。特に、ＧＰＳで使用されるＴＣＸＯでは、電源起動時において即座にＧＰＳ衛星を捕捉する必要があるため、起動時における周波数安定性が高いことが求められている。
図１０は、特許文献１に開示されたＴＣＸＯのパッケージ構造を示す断面図であり、図１１はＩＣチップ内部の回路構成を示すブロック図であり、図１２は圧電振動子の温度特性を示す図である。図１０のパッケージ構造では、外部端子３６を有するシート基板３５に、図１１に示すＩＣチップ３７が実装され、接続部材３４を介して振動子ベース基板３１に設けられた振動子端子３２と接続され、振動子ベース基板３１内には、圧電振動子３０が実装されている。ここで、ＩＣチップ３７は、図１１に示すとおり、周囲温度を検知する温度センサー３８、各温度に対する温度補償電圧に係るデータを記憶するメモリ３９、温度センサー３８とメモリ３９のデータに基づいて、温度補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路４０、及びＶＣＸＯ（Volt Controred Crystal Oscillator：電圧制御水晶発振器）４１を備えている。即ち、温度補償機構４２と圧電発振器４３により構成されている。圧電振動子３０は例えば、図１２に示すとおり、ＡＴカットとして常温（２５℃）付近に変極点を持つ３次曲線４４のような温度特性となる。温度センサー３８は、例えばダイオード等で構成し、周囲温度に応じて変化するダイオードの電圧値を温度変化として検出する。そして、温度センサー３８によって得られた温度情報をもとに生成した温度補償電圧は、圧電振動子３０の温度特性を打ち消す温度補償特性４５を発生させ、圧電発振器４３の周波数を精度良く補償する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３６１６９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のＴＣＸＯでは、起動時には、発振回路や出力回路等の能動素子が動作することで、モールド樹脂に覆われたＩＣチップ３７の発熱温度は周囲温度よりも高くなるが、圧電振動子３０はＩＣチップ３７よりも低い温度で動作するため、ＩＣチップ３７内の温度センサー３８は、圧電振動子３０の実際の温度より高い温度を検出する結果、本来必要とする温度補償量がずれてしまい、起動直後から例えば３０秒くらいまでの間に発振周波数がドリフトしてしまうといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、起動直後の周波数ドリフト補正データ、時間情報、及び温度情報を外部機器側に出力するようにして、外部機器側でこれらの情報に基づいて起動時ドリフトを補正することが可能な温度補償型圧電発振器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】
【０００５】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］圧電振動子と、温度センサーと、前記温度センサーの出力電圧に基づいて前記圧電振動子の周波数温度特性を補償する温度補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路とを備え、前記温度補償電圧に基づいて発振周波数が制御される温度補償型圧電発振器であって、前記温度センサーが検知した温度情報を記憶する温度情報記憶回路と、前記温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データを記憶する周波数ドリフト補正データ記憶部と、前記温度補償型発振器が起動した時点からの経過時間情報を出力する経過時間情報出力手段と、外部機器に対して前記温度情報、前記近似係数データ、及び前記経過時間情報を出力するインターフェース制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の温度補償型発振器は、従来の温度補償型発振器に、温度情報記憶回路、周波数ドリフト補正データ記憶部、経過時間情報出力手段、及びインターフェース制御回路を更に追加して、インターフェース制御回路と接続された外部機器に対して、温度情報、近似係数データ、及び経過時間情報を渡し、外部機器側でそれらの情報に基づいて起動時の周波数ドリフトを補正する。これにより、起動時の周波数ドリフトを経過時間単位に補正することができる。
【０００７】
［適用例２］前記周波数ドリフト特性を近似した曲線は、温度を変数とする２次関数の項と、温度を変数とする２次関数と時間を変数とする対数関数との積からなる項と、を含む近似式で表されることを特徴とする。
【０００８】
周波数ドリフト特性の近似式は、｛Ａ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ａ｝×Ｌｎ（ｔｉｍｅ）＋｛Ｂ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ｂ｝として表せる。即ち、｛Ａ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ａ｝の部分が係数Ａの２次関数、｛Ｂ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ｂ｝の部分が係数Ｂの２次関数、Ｌｎ（ｔｉｍｅ）が時間を変数とする対数関数である。従って、外部機器側は、温度情報、近似係数データ、及び経過時間情報を受け取って、上記の近似式に代入して計算することにより、即座に周波数を補正することができる。
【０００９】
［適用例３］前記周波数ドリフト補正データ記憶部が、起動から所定時間が経過するまでの間の第１の近似係数データを記憶する第１の周波数ドリフト補正データ記憶部と、前記所定時間が経過した後の第２の近似係数データを記憶する第２の周波数ドリフト補正データ記憶部と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
実際の温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト特性は、起動直後から２秒位までの時間経過においては急激な周波数変化を示し、それ以降においては緩やかな周波数変化を示す。そこで本発明では、起動初期状態に周波数が急峻に変化する領域の周波数ドリフトを近似する近似係数と、周波数が緩やかに変化する領域の周波数ドリフトを近似する近似係数とを、備える。これにより、実際の周波数ドリフト特性に近い特性を生成することができる。
【００１１】
［適用例４］前記第１の周波数ドリフト補正データ記憶部から前記第２の周波数ドリフト補正データ記憶部へ切り替える時間を記憶する補正データ切替時間記憶部を備えたことを特徴とする。
【００１２】
第１と第２の近似係数データは、起動時から所定の時間が経過した時点で交差する点がある。そこで本発明では、この交差する点で第１と第２の周波数ドリフト補正データ記憶部を切り替える。これにより、近似係数データが実際の周波数ドリフト特性に近い近似係数データを得ることができる。
【００１３】
［適用例５］前記近似係数データは、前記圧電振動子の発振周波数の公称値に対する周波数偏差として表されていることを特徴とする。
【００１４】
機器側が発振器から受信した情報に基づいて計算した近似係数データは、発振周波数を補正する情報である。従って、計算で得られた周波数ドリフト特性は、周波数の偏差として計算されるので、発振周波数の公称値に計算から得られた周波数ドリフト特性（ｐｐｂ：part per billion（十億分率））を掛けて得られる。これにより、周波数補正式に基づいて計算することにより、精度良く起動時のドリフトを補正することができる。
【００１５】
［適用例６］適用例１乃至５の何れか一項に記載の温度補償型圧電発振器と、外部機器と、を備えた周波数補正システムであって、前記外部機器は、前記温度補償型圧電発振器の前記インターフェース制御手段を介して受信した前記近似係数データに基づいて周波数ドリフト特性を計算する制御手段と、該制御手段により計算された前記周波数ドリフト特性に基づいて、前記温度補償型圧電発振器から出力される信号の周波数を補正する補正回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
周波数補正システムは、本発明の温度補償型発振器と、そこから出力される情報を基に周波数補正式に基づいて周波数ドリフト特性を計算する制御手段、及び周波数ドリフト特性に基づいて発振周波数を補正する補正回路を備えた外部機器と、を備えて構成される。即ち、外部機器は、温度補償型発振器から与えられた情報を変数として受信して、決められた式に従って計算するだけで、発振周波数を即座に補正することができる。これにより、外部機器側の制御が容易で、且つ単純化することができる。
【００１７】
［適用例７］温度情報記憶回路、周波数ドリフト補正データ記憶部、経過時間情報出力手段、及びインターフェース制御回路を備えた温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト補正方法であって、前記温度情報記憶回路が、温度センサーが検知した温度情報を記憶するステップと、前記周波数ドリフト補正データ記憶部が、前記温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データを記憶するステップと、前記経過時間情報出力手段が、前記温度補償型発振器が起動した時点からの経過時間情報を出力するステップと、前記インターフェース制御回路が、外部機器とインターフェースして該外部機器に対して前記温度情報、前記近似係数データ、及び前記経過時間情報を出力するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明は適用例１と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は常温（２５℃）における周波数ドリフト特性をグラフ化した図であり、（ｂ）はドリフト近似係数Ａ、Ｂにおける温度依存性を表す図であり、（ｃ）は圧電振動子の温度特性を示す図であり、（ｄ）は各温度における周波数ドリフト特性をグラフ化した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】各経過時間における周波数偏差の変化の様子を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートである。
【図７】各経過時間における周波数偏差の変化の様子を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートである。
【図１０】特許文献１に開示されたＴＣＸＯのパッケージ構造を示す断面図である。
【図１１】従来のＴＣＸＯに使用されるＩＣチップの内部回路構成を示すブロック図である。
【図１２】圧電振動子の温度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１（ａ）は常温（２５℃）におけるＴＣＸＯの周波数ドリフト特性をグラフ化した図であり、グラフ２６はＴＣＸＯの周波数ドリフト特性、グラフ２７は計算値による周波数ドリフト近似特性を表す。図１（ｂ）はドリフト近似係数Ａ、 Ｂにおける温度依存性を表す図である。図１（ｃ）は圧電振動子の温度特性を示す図である。図１（ｄ）は各温度に対する周波数補正式をグラフ化した図である。
周波数補正式は、以下のように表される。
｛Ａ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ａ｝×Ｌｎ（ｔｉｍｅ）＋｛Ｂ´（ｔｅｍｐ−ｔ0）2＋Ｂ｝・・・・・（１）
ここで、Ａ、Ｂはドリフト近似係数、Ａ´、Ｂ´はドリフト近似係数Ａ、 Ｂにおける温度依存性を表す係数、ｔ0は常温２５℃、ｔｅｍｐは測定時の温度、ｔｉｍｅは所定の時刻情報である。実際の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データ、及びドリフト特性の温度依存性を示す近似係数データ（以下、これらのデータを周波数ドリフト補正データと呼ぶ）を記憶回路に保存しておき、外部機器側がＴＣＸＯから現在の温度情報と時間経過情報、及び周波数ドリフト補正データを読み出して周波数ドリフト特性を式（１）に基づいて計算する。理論上では、２５℃でＴＣＸＯを起動したときには、ＩＣチップの発熱温度が圧電振動子の温度よりも僅かに上昇してＩＣチップと圧電振動子に温度差が生じる。この温度差が温度補償動作に影響を与え時間経過とともに周波数が緩やかに上昇する。このような周波数ドリフト特性を式（１）の計算式を使って計算する。
【００２２】
図２は本発明の第１の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。本発明の周波数補正システム１００は、ＴＣＸＯ５０とＧＰＳレシーバ１２を備えて構成され、ＴＣＸＯ５０は、温度に対して周波数が３次曲線的に変化する圧電振動子１、温度変化に対応した電圧を出力する温度センサー２、この電圧に基づいて圧電振動子１の周波数温度特性を補正する温度補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路３、及び温度補償電圧に基づいて制御された周波数を発振する電圧制御型発振器（以下、ＶＣＸＯと呼ぶ）５を備えたＴＣＸＯ５０であって、ＴＣＸＯ５０は、温度センサー２が検知した温度情報を、Ａ／Ｄ変換器６によりデジタル信号に変換して記憶する温度情報記憶回路８と、ＴＣＸＯ５０の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データ、及び周波数ドリフト特性の温度依存性を示す近似係数データを記憶する周波数ドリフト補正データ記憶部７と、ＴＣＸＯ５０が起動した時点からの経過時間情報を出力するＮ分周器９とカウンタ１０により構成される経過時間情報出力手段４６と、ＧＰＳレシーバ（外部機器）１２に対して温度情報、周波数ドリフト補正データ、及び経過時間情報を出力するインターフェース制御回路１１と、を備えて構成されている。
【００２３】
尚、端子４に接続された圧電振動子１以外の回路は、ＩＣチップ２２内に集積化されている。また、ＧＰＳレシーバ１２は、発振信号２１の周波数を補正する補正回路１５と、ＧＰＳ衛星との通信を行うＲＦ部１４と、ベースバンド信号処理用ＬＳＩ（ＢＢ−ＬＳＩ）１６と、温度情報、周波数ドリフト補正データ、及び経過時間情報に基づいて式（１）により周波数ドリフト特性を計算するＣＰＵ（Central processing Unit：中央演算処理装置）１７と、メモリ１８を備え、クロック１９、データ２０、及び発振信号２１によりＴＣＸＯ５０と接続されている。
即ち、本実施形態のＴＣＸＯ５０は、従来の温度補償型発振器に、温度情報記憶回路８、周波数ドリフト補正データ記憶部７、経過時間情報出力手段４６、及びインターフェース制御回路１１を追加して、インターフェース制御回路１１と接続されたＧＰＳレシーバ１２に対して、温度情報、周波数ドリフト補正データ、及び経過時間情報を渡し、ＧＰＳレシーバ１２側でそれらの情報に基づいてＴＣＸＯ５０の起動時の周波数ドリフトを補正する。これにより、ＴＣＸＯ５０の起動時の周波数ドリフトを経過時間単位に補正することができる。
【００２４】
図３は本発明の第１の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートであり、図４は各経過時間における周波数偏差の変化の様子を示す図である。
まず、ＧＰＳレシーバ１２のＣＰＵ１７は、図４の時刻Ｔ１（起動直後の時間０秒の時点）における経過時間情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ１）。そして、周波数ドリフト補正データ記憶部７に記憶されている周波数ドリフト補正データと、温度情報記憶回路８に記憶されている温度情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ２）。次に、所定の時刻Ｔ２の時点における経過時間情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ３）。そして、前記式（１）の周波数補正式に各値を代入して計算して（Ｓ４）、その計算結果で補正回路１５により発振信号２１の発振周波数を補正する（Ｓ５）。ＧＰＳレシーバ１２は、補正後の周波数をもとにＧＰＳ衛星を捕捉する（Ｓ６）。
【００２５】
図５は本発明の第２の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。本発明の周波数補正システム１１０は、ＴＣＸＯ５１の構成以外は図２と同様であるので、同じ構成要素には図２と同じ参照番号を付して説明を省略する。本発明のＴＣＸＯ５１は、周波数ドリフト補正データ記憶部として、起動から所定時間が経過するまでの間の第１の近似係数データを記憶する第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３と、所定時間が経過した後の第２の近似係数データを記憶する第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４と、を備えている。即ち、図７で示すように、起動初期状態の周波数ドリフトを近似する近似係数２６は、緩やかな部分（Ｂ点）では近似精度が悪くなり、実際のＴＣＸＯ５１の周波数ドリフトとの誤差が大きくなる。そこで本実施形態では、起動初期状態の周波数ドリフトを近似する近似係数２６と、緩やかに変化する領域の周波数ドリフトを近似する近似係数２７とを、備える。これにより、実際の周波数ドリフト特性により近い特性を生成することができる。周波数ドリフト特性が１つの近似曲線上にうまくフィッティングしない場合であっても、ドリフトが急峻なところと緩やかなところで最適フィッティングカーブが得られるため、起動後の周波数ドリフトをより精密に補正することが可能となる。
【００２６】
図６は本発明の第２の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートであり、図７は各経過時間における周波数偏差の変化の様子を示す図である。まず、ＧＰＳレシーバ１２のＣＰＵ１７は、図７の時刻Ｔ１（起動直後の時間０秒の時点）における経過時間情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ１１）。そして、第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３、第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４に記憶されている周波数ドリフト補正データと、温度情報記憶回路８に記憶されている温度情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ１２）。次に、図７の時刻Ｔ２（Ａ点）より前にＧＰＳ衛星の捕捉を開始しているか否かをチェックして（Ｓ１３）、時刻Ｔ２より前にＧＰＳ衛星の捕捉を開始している場合は（Ｓ１３でＹｅｓ）、経過時間情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ１４）。そして、周波数補正式（１）の周波数情報の式に各データを代入して計算して（Ｓ１５）、その値で補正回路１５により発振信号２１の発振周波数を補正する（Ｓ１６）。ＧＰＳレシーバ１２は、補正後の周波数をもとにＧＰＳ衛星を捕捉する（Ｓ１７）。一方、ステップＳ１３で時刻Ｔ２（Ａ点）より後にＧＰＳ衛星の捕捉を開始した場合は（Ｓ１３でＮｏ）、発振器の周波数ドリフト補正データを第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３から第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４に切り替えて読み取り（Ｓ１８）、ステップＳ１４に進む。
【００２７】
図８は本発明の第３の実施形態に係るＴＣＸＯを使用した周波数補正システムの構成を示すブロック図である。本発明の周波数補正システム１２０は、ＴＣＸＯ５２の構成以外は図５と同様であるので、同じ構成要素には図５と同じ参照番号を付して説明を省略する。本発明のＴＣＸＯ５２は、第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３と第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４とを切り替えるための時間情報を記憶する補正データ切替時間記憶部２５を備えた。即ち、第１と第２の近似係数データ２６、 ２７は、起動時から所定の時間が経過した時点で交差する点Ａがある。そこで本実施形態では、この交差点Ａで第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３と第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４を切り替える。これにより、近似係数データが実際の周波数ドリフト特性により近い近似係数データを得ることができる。
【００２８】
図９は本発明の第３の実施形態に係る周波数補正システムの動作を説明するフローチャートである。まず、ＧＰＳレシーバ１２のＣＰＵ１７は、図７の時刻Ｔ１（起動直後の時間０秒の時点）における経過時間情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ２１）。そして、第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３、第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４に記憶されている周波数ドリフト補正データと、温度情報記憶回路８に記憶されている温度情報をインターフェース回路１１を介して読み出す（Ｓ２２）。次に、補正データ切替時間記憶部２５に記憶されている切替時間データを読み出す（Ｓ２３）。そして所定時間経過後、経過時間情報を読み出し（Ｓ２４）、経過時間と切替時間とを比較して（Ｓ２５）、経過時間が切替時間より小さい場合（Ｓ２５でＹｅｓ）、発振器の周波数ドリフト補正データを第１の周波数ドリフト補正データ記憶部２３から読み取り、周波数補正式（１）の周波数情報の式に各データを代入して計算する（Ｓ２６）。ステップＳ２５で経過時間が切替時間より大きい場合（Ｓ２５でＮｏ）、発振器の周波数ドリフト補正データを第２の周波数ドリフト補正データ記憶部２４から読み取り、周波数補正式（１）の周波数情報の式に各データを代入して計算する（Ｓ２９）。そして、その値で補正回路１５により発振信号２１の発振周波数を補正する（Ｓ２７）。ＧＰＳレシーバ１２は、補正後の周波数をもとにＧＰＳ衛星を捕捉する（Ｓ２８）。
【符号の説明】
【００２９】
１ 圧電振動子、２ 温度センサー、３ 温度補償電圧発生回路、４ 端子、５ ＶＣＸＯ、６ Ａ／Ｄ変換器、７ 周波数ドリフト補正データ記憶部、８ 温度情報記憶回路、９ Ｎ分周器、１０ カウンタ、１１ インターフェース制御回路、１２ ＧＰＳレシーバ、１３ アンテナ、１４ ＲＦ部、１５ 補正回路、１６ ＢＢ−ＬＳＩ、１７ ＣＰＵ、１８ メモリ、１９ クロック信号線、２０ データ線、２１ 発振信号線、２２ ＩＣチップ、２３ 第１の周波数ドリフト補正データ記憶部、２４ 第２の周波数ドリフト補正データ記憶部、２５ 補正データ切替時間記憶部、２６ 第１の周波数補正データ、２７ 第２の周波数補正データ、３０ 圧電振動子、３１ 振動子ベース基板、３２ 振動子端子、３３ 樹脂モールド、３４ 接続部材、３５ シート基板、３６ 外部端子、３７ ＩＣチップ、３８ 温度センサー、３９ メモリ、４０ 温度補償電圧発生回路、４１ ＶＣＸＯ、４２ 温度補償機構、４３ 圧電発振器、４４ 圧電振動子の変動量、４５ 温度補償機構による温度補償量、４６ 経過時間情報出力手段、５０ 第１の実施形態のＴＣＸＯ、５１ 第２の実施形態のＴＣＸＯ、５２ 第３の実施形態のＴＣＸＯ、１００ 第１の周波数補正システム、１１０ 第２の周波数補正システム、１２０ 第３の周波数補正システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子と、温度センサーと、前記温度センサーの出力電圧に基づいて前記圧電振動子の周波数温度特性を補償する温度補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路とを備え、 前記温度補償電圧に基づいて発振周波数が制御される温度補償型圧電発振器であって、
前記温度センサーが検知した温度情報を記憶する温度情報記憶回路と、
前記温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データを記憶する周波数ドリフト補正データ記憶部と、
前記温度補償型発振器が起動した時点からの経過時間情報を出力する経過時間情報出力手段と、
外部機器に対して前記温度情報、前記近似係数データ、及び前記経過時間情報を出力するインターフェース制御回路と、を備えたことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【請求項２】
前記周波数ドリフト特性を近似した曲線は、温度を変数とする２次関数の項と、温度を変数とする２次関数と時間を変数とする対数関数との積からなる項と、を含む近似式で表されることを特徴とする請求項１に記載の温度補償型圧電発振器。
【請求項３】
前記周波数ドリフト補正データ記憶部が、起動から所定時間が経過するまでの間の第１の近似係数データを記憶する第１の周波数ドリフト補正データ記憶部と、前記所定時間が経過した後の第２の近似係数データを記憶する第２の周波数ドリフト補正データ記憶部と、を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度補償型圧電発振器。
【請求項４】
前記第１の周波数ドリフト補正データ記憶部から前記第２の周波数ドリフト補正データ記憶部へ切り替える時間を記憶する補正データ切替時間記憶部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の温度補償型圧電発振器。
【請求項５】
前記近似係数データは、前記圧電振動子の発振周波数の公称値に対する周波数偏差として表されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の温度補償型圧電発振器。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の温度補償型圧電発振器と、外部機器と、を備えた周波数補正システムであって、
前記外部機器は、前記温度補償型圧電発振器の前記インターフェース制御手段を介して受信した前記近似係数データに基づいて周波数ドリフト特性を計算する制御手段と、該制御手段により計算された前記周波数ドリフト特性に基づいて、前記温度補償型圧電発振器から出力される信号の周波数を補正する補正回路と、を備えたことを特徴とする周波数補正システム。
【請求項７】
温度情報記憶回路、周波数ドリフト補正データ記憶部、経過時間情報出力手段、及びインターフェース制御回路を備えた温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト補正方法であって、
前記温度情報記憶回路が、温度センサーが検知した温度情報を記憶するステップと、
前記周波数ドリフト補正データ記憶部が、前記温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データを記憶するステップと、
前記経過時間情報出力手段が、前記温度補償型発振器が起動した時点からの経過時間情報を出力するステップと、
前記インターフェース制御回路が、外部機器とインターフェースして該外部機器に対して前記温度情報、前記近似係数データ、及び前記経過時間情報を出力するステップと、を備えたことを特徴とする周波数ドリフト補正方法。
【請求項１】
圧電振動子と、温度センサーと、前記温度センサーの出力電圧に基づいて前記圧電振動子の周波数温度特性を補償する温度補償電圧を発生する温度補償電圧発生回路とを備え、 前記温度補償電圧に基づいて発振周波数が制御される温度補償型圧電発振器であって、
前記温度センサーが検知した温度情報を記憶する温度情報記憶回路と、
前記温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データを記憶する周波数ドリフト補正データ記憶部と、
前記温度補償型発振器が起動した時点からの経過時間情報を出力する経過時間情報出力手段と、
外部機器に対して前記温度情報、前記近似係数データ、及び前記経過時間情報を出力するインターフェース制御回路と、を備えたことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【請求項２】
前記周波数ドリフト特性を近似した曲線は、温度を変数とする２次関数の項と、温度を変数とする２次関数と時間を変数とする対数関数との積からなる項と、を含む近似式で表されることを特徴とする請求項１に記載の温度補償型圧電発振器。
【請求項３】
前記周波数ドリフト補正データ記憶部が、起動から所定時間が経過するまでの間の第１の近似係数データを記憶する第１の周波数ドリフト補正データ記憶部と、前記所定時間が経過した後の第２の近似係数データを記憶する第２の周波数ドリフト補正データ記憶部と、を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度補償型圧電発振器。
【請求項４】
前記第１の周波数ドリフト補正データ記憶部から前記第２の周波数ドリフト補正データ記憶部へ切り替える時間を記憶する補正データ切替時間記憶部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の温度補償型圧電発振器。
【請求項５】
前記近似係数データは、前記圧電振動子の発振周波数の公称値に対する周波数偏差として表されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の温度補償型圧電発振器。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の温度補償型圧電発振器と、外部機器と、を備えた周波数補正システムであって、
前記外部機器は、前記温度補償型圧電発振器の前記インターフェース制御手段を介して受信した前記近似係数データに基づいて周波数ドリフト特性を計算する制御手段と、該制御手段により計算された前記周波数ドリフト特性に基づいて、前記温度補償型圧電発振器から出力される信号の周波数を補正する補正回路と、を備えたことを特徴とする周波数補正システム。
【請求項７】
温度情報記憶回路、周波数ドリフト補正データ記憶部、経過時間情報出力手段、及びインターフェース制御回路を備えた温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト補正方法であって、
前記温度情報記憶回路が、温度センサーが検知した温度情報を記憶するステップと、
前記周波数ドリフト補正データ記憶部が、前記温度補償型圧電発振器の周波数ドリフト特性を近似した曲線の近似係数データを記憶するステップと、
前記経過時間情報出力手段が、前記温度補償型発振器が起動した時点からの経過時間情報を出力するステップと、
前記インターフェース制御回路が、外部機器とインターフェースして該外部機器に対して前記温度情報、前記近似係数データ、及び前記経過時間情報を出力するステップと、を備えたことを特徴とする周波数ドリフト補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１２００７４（Ｐ２０１２−１２００７４Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７００１３（Ｐ２０１０−２７００１３）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【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２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【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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