温度補償型圧電発振回路および温度補償方法
【課題】温度補償結果の精度を高くする。
【解決手段】所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、前記圧電素子に電流を流して励振させる発振用増幅器と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた温度補償型圧電発振回路の温度補償方法において、前記周波数温度補償回路から出力される温度変化に対応する温度補償波形と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形形状からなる等価波形を生成し、前記等価波形を反転させた反転等価波形を前記周波数温度補償回路の出力端子に印加することにより、前記温度補償波形を補償する。
【解決手段】所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、前記圧電素子に電流を流して励振させる発振用増幅器と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた温度補償型圧電発振回路の温度補償方法において、前記周波数温度補償回路から出力される温度変化に対応する温度補償波形と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形形状からなる等価波形を生成し、前記等価波形を反転させた反転等価波形を前記周波数温度補償回路の出力端子に印加することにより、前記温度補償波形を補償する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子等の圧電振動子を使用した圧電発振器に関し、特に簡単な回路構成によってＡＴカット水晶振動子の発振周波数の温度補償が可能な温度補償型圧電発振回路および温度補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に代表される陸上移動体通信器の使用エリアは拡大の一途を辿っている。それと同時に、携帯電話の普及もすさまじく技術開発競争は激化している。携帯電話に使用される水晶発振器も小型化、ローコスト化、更に高性能化が要求されている。特にＧＰＳシステムとの共存を要求されるシステムでは温度特性が優れているだけでなく、低ノイズ化が強く要求されている。
【０００３】
図９に携帯電話に使用されている水晶振動子（Ａｔ−Ｃｕｔ）の切断角度の違いによる温度特性を示す。図９に示す様に振動子の温度特性は３次関数に近い特性を示すが、これだけでは特性上十分ではなくこの特性以上の高い周波数安定度が得られるよう温度補償を行っていた。
【０００４】
このような問題を解決するために、特許文献１の温度補償型圧電発振回路１００では、図１０に示すように、水晶振動子１４１を備えた水晶発振回路１４０と、両端の電位差により容量が変化する可変容量ダイオードＶＣａと、各回路をアイソレーションする高抵抗Ｒａｋ、Ｒａａと、コンデンサＣ１と、周囲温度を検出する温度センサ部１２０と、温度センサ部１２０の電圧に基づいて温度補償電圧を発生する補償電圧発生回路１３０と、を備えて構成される。
【０００５】
図４（Ｃ）は、水晶振動子の温度特性を示すグラフＧ１と、補償電圧発生回路１３０で発生した温度補償電圧を可変容量ダイオードＶＣａの両端に印加することにより水晶振動子に印加される補償温度特性を示すグラフＧ２と、温度補償結果を示すグラフＧ３である。図４（Ｃ）の温度ｔ４からｔ８の区間は、グラフＧ３に示すように温度補償結果がなだらかで比較的安定している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図４（Ｃ）の低温領域である温度ｔ１からｔ４の区間、および、高温領域である温度ｔ８からｔ１１の区間は、グラフＧ３に示すように温度特性が３次カーブとなり、温度特性を安定させることができない、という問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低温領域および高温領域においても温度補償特性を安定させることができる温度補償型圧電発振回路および温度補償方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の温度補償型圧電発振回路の温度補償方法では、発振周波数が温度により変化し得る発振信号における前記発振周波数についての温度特性を補償すべく、前記温度特性と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形が反転された１つ以上の反転台形からなる補償特性を前記温度特性に加える工程を含むことを要旨とする。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の温度補償型圧電発振回路の温度補償方法では、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、前記圧電素子に電流を流して励振させる発振用増幅器と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた温度補償型圧電発振回路の温度補償方法において、前記周波数温度補償回路から出力される温度変化に対応する温度補償波形と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形形状からなる等価波形を生成し、前記等価波形を反転させた反転等価波形を前記周波数温度補償回路の出力端子に印加することにより、前記温度補償波形を補償することを要旨とする。
【００１１】
また、本発明の温度補償型圧電発振回路では、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、前記圧電素子に電流を流して励振させる発振用増幅器と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた温度補償型圧電発振回路において、前記温度補償型圧電発振回路は、前記周波数温度補償回路から出力される温度変化に対応する温度補償波形と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形形状からなる等価波形を反転させた反転等価波形を生成する２次補償電圧発生回路を備え、前記反転等価波形を前記周波数温度補償回路の出力端子に印加することにより、前記温度補償波形を補償する。
【００１２】
この構成によれば、周波数温度補償回路による補償結果の温度補償波形において、安定させることができなかった温度領域の波形に対し反転等価波形を印加し補償することにより、すべての温度領域で温度特性が安定した温度補償型圧電発振回路を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
（第１実施形態）
【００１４】
＜温度補償型圧電発振回路の構成＞
まず、第１実施形態に係る温度補償型圧電発振回路の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る温度補償型圧電発振回路の構成を説明する回路図である。図１に示すように、温度補償型圧電発振回路１は、従来の温度補償型圧電発振回路１００に、２次補償電圧発生部２００を追加して構成されている。
【００１５】
従来の温度補償型圧電発振回路１００は、どのような構成でも構わないが、本第１実施形態においては、定電圧回路１１０、温度センサ部１２０、１次補償電圧発生回路１３０、水晶発振回路１４０、から構成されている。
【００１６】
定電圧回路１１０は、外部電圧ＶＣＣの入力を受けて安定した内部電圧Ｖｒｅｆを生成する。温度センサ部１２０は、外部温度に対応する電圧Ｖｔ１を出力する。１次補償電圧発生回路１３０は、電圧Ｖｔ１を入力し、可変容量素子ＶＣａのカソード側に高抵抗Ｒａｋを介して補償電圧ＶＣａｋを、可変容量素子ＶＣａのアノード側に高抵抗Ｒａａを介して補償電圧ＶＣａａを、それぞれ出力する。
【００１７】
可変容量素子ＶＣａのカソード側は、水晶発振回路１４０の水晶振動子１４１に接続され、可変容量素子ＶＣａのアノード側は、コンデンサＣ１を介して外部制御端子ＶＣＯＮＴに接続されている。また、可変容量素子ＶＣｂのカソード側は、外部制御端子ＶＣＯＮＴに接続され、可変容量素子ＶＣｂのアノード側は、コンデンサＣ２を介して接地電位ＧＮＤに接続されている。
【００１８】
２次補償電圧発生部２００は、電圧Ｖｔ１を入力し、可変容量素子ＶＣｂのカソード側に高抵抗Ｒｂｋを介して補償電圧ＶＣｂｋを、可変容量素子ＶＣｂのアノード側に高抵抗Ｒｂａを介して補償電圧ＶＣｂａを、それぞれ出力する。
【００１９】
＜温度センサ部の構成＞
次に、温度センサ部の構成について図２を参照して説明する。図２は、温度センサ部の構成を示す回路図である。図２に示すように、温度センサ部１２０は、演算増幅器ＯＰ１、ダイオードＤ１１、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、可変抵抗Ｒ１５、から構成されている。内部電圧Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に、抵抗Ｒ１１、ダイオードＤ１１、抵抗Ｒ１２が直列に接続され、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４が直列に接続されている。演算増幅器ＯＰ１の＋端子（非反転入力端子）は、ダイオードＤ１１のアノードに接続され、−端子（反転入力端子）は、抵抗Ｒ１３とＲ１４の接続点に接続されている。可変抵抗Ｒ１５は、演算増幅器ＯＰ１の−端子と出力端子の間に接続されている。
【００２０】
温度センサ部１２０は、演算増幅器ＯＰ１の出力端子から外部温度に対応する電圧Ｖｔ１を出力する。電圧Ｖｔ１は、図４（Ａ）に示すように、外部温度の低温側（ｔ１以下）から高温側（ｔ１１以上）に向かって内部電圧Ｖｒｅｆから接地電位ＧＮＤ（０Ｖ）までリニアに減少する。
【００２１】
＜１次補償電圧発生回路の構成＞
次に、１次補償電圧発生回路の構成について図３を参照して説明する。図３は、１次補償電圧発生回路の構成を示す回路図である。図３に示すように、１次補償電圧発生回路１３０は、基準電圧発生回路１３１と、演算増幅器ＯＰａａ、ＯＰａｂ、ＯＰａｃと、抵抗Ｒａａ１、Ｒａａ２、Ｒａａ３、Ｒａａ４、Ｒａｂ１、Ｒａｂ２、Ｒａｂ３、Ｒａｃ１、Ｒａｃ２、Ｒａｃ３、Ｒ１５と、コンデンサＣａ１、Ｃａ２と、から構成されている。
【００２２】
基準電圧発生回路１３１は、内部電圧Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に、抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３、Ｒａ４が直列に接続され構成されている。抵抗Ｒａ１とＲａ２の接続点から電圧Ｖａｂ１が、抵抗Ｒａ２とＲａ３の接続点から電圧Ｖａａ１が、抵抗Ｒａ３とＲａ４の接続点から電圧Ｖａｃ１が、出力される。
【００２３】
演算増幅器ＯＰａａは、＋端子に電圧Ｖａａ１が入力され、−端子に抵抗Ｒａａ１を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒａａ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒａａ３の一端が接続されている。
【００２４】
演算増幅器ＯＰａｂは、＋端子に電圧Ｖａｂ１が入力され、−端子に抵抗Ｒａｂ１を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒａｂ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒａｂ３の一端が接続されている。
【００２５】
演算増幅器ＯＰａｃは、＋端子に電圧Ｖａｃ１が入力され、−端子に抵抗Ｒａｃ１を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒａｃ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒａｃ３の一端が接続されている。
【００２６】
抵抗Ｒａａ３の他端には、他端が内部電圧Ｖｒｅｆに接続された抵抗Ｒａａ４の一端と、他端が接地電位ＧＮＤに接続されたコンデンサＣａ１の一端がそれぞれ接続され、出力信号ＶＣａｋを出力する。
【００２７】
抵抗Ｒａｂ３の他端と抵抗Ｒａｃ３の他端は相互に接続され、他端が接地電位ＧＮＤに接続された抵抗Ｒ１５の一端と、他端が接地電位ＧＮＤに接続されたコンデンサＣａ２の一端がそれぞれ接続され、出力信号ＶＣａａを出力する。
【００２８】
１次補償電圧発生回路１３０は、図４（Ｃ）のグラフＧ１に示す温度特性を補償するために、補償電圧ＶＣａｋを図１の可変容量素子ＶＣａのカソード端子に、補償電圧ＶＣａａを図１の可変容量素子ＶＣａのアノード端子に印加する。これにより得られる図４（Ｃ）のグラフＧ２に示す容量変化により、グラフＧ１の温度特性が補償され、図４（Ｃ）のグラフＧ３に示す１次温度補償結果が得られる。
【００２９】
図４（Ａ）は、温度変化に対応する、温度センサ部１２０からの出力電圧Ｖｔ１と、図３のＶａａ２、Ｖａｂ２、Ｖａｃ２の電位の変化を示すグラフ図である。図４（Ｂ）は、温度変化に対応する、温度センサ部１２０からの出力電圧Ｖｔ１と、図３のＶＣａｋ、Ｖａｂ２、ＶＣａａの電位の変化と、図１の可変容量素子ＶＣａのカソード−アノード間電位ΔＶａの電位の変化を示すグラフ図である。図４（Ｂ）の電位ΔＶａの変化により、図４（Ｃ）のグラフＧ２に示す容量変化が得られる。
【００３０】
＜２次補償電圧発生部の構成＞
次に、２次補償電圧発生部の構成について図５を参照して説明する。図５は、２次補償電圧発生部の構成を説明する回路図である。図５に示すように、２次補償電圧発生部２００は、２次補償電圧発生回路２１０、２２０から構成されている。
【００３１】
２次補償電圧発生回路２１０は、基準電圧発生回路２１１と、演算増幅器ＯＰ２、ＯＰｂａ、ＯＰｂｂ、ＯＰｂｃ、ＯＰｂｄと、抵抗Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒｂａ１、Ｒｂａ２、Ｒｂａ３、Ｒｂｂ１、Ｒｂｂ２、Ｒｂｂ３、Ｒｂｃ１、Ｒｂｃ２、Ｒｂｃ３、Ｒｂｄ１、Ｒｂｄ２、Ｒｂｄ３、Ｒｓ、Ｒｔから構成されている。
【００３２】
基準電圧発生回路２１１は、内部電圧Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に、抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｂ３、Ｒｂ４、Ｒｂ５、Ｒｂ６が直列に接続され構成されている。抵抗Ｒｂ１とＲｂ２の接続点から電圧Ｖｂｃ１が、抵抗Ｒｂ２とＲｂ３の接続点から電圧Ｖｂｂ１が、抵抗Ｒｂ３とＲｂ４の接続点から電圧Ｖｂ０１が、抵抗Ｒｂ４とＲｂ５の接続点から電圧Ｖｂｄ１が、抵抗Ｒｂ５とＲｂ６の接続点から電圧Ｖｂａ１が、出力される。
【００３３】
演算増幅器ＯＰ２は、＋端子に電圧Ｖｂ０１が入力され、−端子に抵抗Ｒ２６を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒ２７が接続されている。
【００３４】
演算増幅器ＯＰｂａは、＋端子に電圧Ｖｂａ１が入力され、−端子に抵抗Ｒｂａ１を介して電圧Ｖｔ２が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒｂａ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒｂａ３の一端が接続されている。
【００３５】
演算増幅器ＯＰｂｂは、＋端子に電圧Ｖｂｂ１が入力され、−端子に抵抗Ｒｂｂ１を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒｂｂ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒｂｂ３の一端が接続されている。
【００３６】
演算増幅器ＯＰｂｃは、＋端子に電圧Ｖｂｃ１が入力され、−端子に抵抗Ｒｂｃ１を介して電圧Ｖｔ２が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒｂｃ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒｂｃ３の一端が接続されている。
【００３７】
演算増幅器ＯＰｂｄは、＋端子に電圧Ｖｂｄ１が入力され、−端子に抵抗Ｒｂｄ１を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒｂｄ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒｂｄ３の一端が接続されている。
【００３８】
抵抗Ｒｂａ３の他端と、抵抗Ｒｂｂ３の他端と、抵抗Ｒｂｃ３の他端と、抵抗Ｒｂｄ３の他端は、相互に接続され、抵抗Ｒｓの一端と接続される。抵抗Ｒｓの他端は、他端が接地電位ＧＮＤに接続された抵抗Ｒｔの一端と接続され、出力電位ＶＣｂｋを出力する。
【００３９】
２次補償電圧発生回路２２０は、演算増幅器ＯＰｂｅと、抵抗Ｒｂｅ１、Ｒｂｅ２とから構成され、演算増幅器ＯＰｂｅの＋端子は、接地電位ＧＮＤに、−端子は、抵抗Ｒｂｅ１を介して内部電位Ｖｒｅｆに接続されている。また、演算増幅器ＯＰｂｅの出力端子と−端子の間に抵抗Ｒｂｅ２が接続されている。２次補償電圧発生回路２２０の出力電位ＶＣｂａは、常時、接地電位ＧＮＤとなる。
【００４０】
２次補償電圧発生部２００は、図６（Ｃ）のグラフＧ３に示す１次温度補償結果を補償するために、補償電圧ＶＣｂｋを図１の可変容量素子ＶＣｂのカソード端子に、補償電圧ＶＣｂａを図１の可変容量素子ＶＣｂのアノード端子に印加する。これにより得られる図６（Ｃ）のグラフＧ４に示す容量変化により、グラフＧ３の１次温度補償結果が補償され、図６（Ｃ）のグラフＧ５に示す２次温度補償結果が得られる。
【００４１】
図６（Ａ）は、温度変化に対応する、温度センサ部１２０からの出力電圧Ｖｔ１と、図５のＶｔ２、Ｖｂａ２、Ｖｂｂ２、Ｖｂｃ２、Ｖｂｄ２の電位の変化を示すグラフ図である。
【００４２】
演算増幅器ＯＰ２の出力電圧Ｖｔ２は、＋端子の電圧Ｖｂ０１と、演算増幅器ＯＰ２の利得Ｒ２６／Ｒ２７を調整することによって決まり、図６（Ａ）に示すように、電圧Ｖｔ１を電圧Ｖｂ０１に対して反転したグラフとなる。
【００４３】
演算増幅器ＯＰｂａの出力電圧Ｖｂａ２は、＋端子の電圧Ｖｂａ１と、演算増幅器ＯＰｂａの利得Ｒｂａ１／Ｒｂａ２を調整することによって決まり、図６（Ａ）に示すように、温度ｔ１以下では内部電圧Ｖｒｅｆ、温度ｔ１からｔ２にかけて内部電圧Ｖｒｅｆから接地電位ＧＮＤまでリニアに立ち下り、温度ｔ２以上では、接地電位ＧＮＤを保つ。
【００４４】
演算増幅器ＯＰｂｂの出力電圧Ｖｂｂ２は、＋端子の電圧Ｖｂｂ１と、演算増幅器ＯＰｂｂの利得Ｒｂｂ１／Ｒｂｂ２を調整することによって決まり、図６（Ａ）に示すように、温度ｔ３以下では接地電位ＧＮＤ、温度ｔ３からｔ４にかけて接地電位ＧＮＤから内部電圧Ｖｒｅｆまでリニアに立ち上り、温度ｔ４以上では、内部電圧Ｖｒｅｆを保つ。
【００４５】
演算増幅器ＯＰｂｃの出力電圧Ｖｂｃ２は、＋端子の電圧Ｖｂｃ１と、演算増幅器ＯＰｂｃの利得Ｒｂｃ１／Ｒｂｃ２を調整することによって決まり、図６（Ａ）に示すように、温度ｔ１０以下では内部電圧Ｖｒｅｆ、温度ｔ１０からｔ１１にかけて内部電圧Ｖｒｅｆから接地電位ＧＮＤまでリニアに立ち下り、温度ｔ１１以上では、接地電位ＧＮＤを保つ。
【００４６】
演算増幅器ＯＰｂｄの出力電圧Ｖｂｄ２は、＋端子の電圧Ｖｂｄ１と、演算増幅器ＯＰｂｄの利得Ｒｂｄ１／Ｒｂｄ２を調整することによって決まり、図６（Ａ）に示すように、温度ｔ８以下では接地電位ＧＮＤ、温度ｔ８からｔ９にかけて接地電位ＧＮＤから内部電圧Ｖｒｅｆまでリニアに立ち上り、温度ｔ９以上では、内部電圧Ｖｒｅｆを保つ。
【００４７】
図６（Ｂ）は、温度変化に対応する、図６（Ａ）の出力電圧Ｖｂａ２、Ｖｂｂ２、Ｖｂｃ２、Ｖｂｄ２の合成結果である出力電圧ＶＣｂｋの変化を示すグラフ図である。なお、出力電圧ＶＣｂａは接地電位ＧＮＤに固定されているので、可変容量素子ＶＣｂのカソード−アノード間の電圧差ΔＶｂ＝ＶＣｂｋとなる。
【００４８】
温度ｔ１では、Ｖｂａ２＝Ｖｂｃ２＝Ｖｒｅｆ、Ｖｂｂ２＝Ｖｂｄ２＝０Ｖなので、出力電圧ＶＣｂｋの電圧値Ｖ１は、次の（１）式で求められる。
Ｖ１＝Ｖｒｅｆ×Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３×（Ｒｂａ３＋Ｒｂｃ３）／（Ｒｂａ３×Ｒｂｃ３×（Ｒｂｂ３＋Ｒｂｄ３）＋Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３×（Ｒｂａ３＋Ｒｂｃ３）） ・・・（１）
【００４９】
温度ｔ２では、Ｖｂｃ２＝Ｖｒｅｆ、Ｖｂａ２＝Ｖｂｂ２＝Ｖｂｄ２＝０Ｖなので、出力電圧ＶＣｂｋの電圧値Ｖ２は、次の（２）式で求められる。
Ｖ２＝Ｖｒｅｆ×Ｒｂａ３×Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３／（Ｒｂｃ３×（Ｒｂａ３×Ｒｂｂ３＋Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３＋Ｒｂａ３×Ｒｂｄ３）＋Ｒｂａ３×Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３） ・・・（２）
【００５０】
温度ｔ４では、Ｖｂｃ２＝Ｖｂｄ２＝Ｖｒｅｆ、Ｖｂａ２＝Ｖｂｂ２＝０Ｖなので、出力電圧ＶＣｂｋの電圧値Ｖ３は、次の（３）式で求められる。
Ｖ３＝Ｖｒｅｆ×Ｒｂａ３×Ｒｂｄ３×（Ｒｂｂ３＋Ｒｂｃ３）／（Ｒｂｂ３×Ｒｂｃ３×（Ｒｂａ３＋Ｒｂｄ３）＋Ｒｂａ３×Ｒｂｄ３×（Ｒｂｂ３＋Ｒｂｃ３）） ・・・（３）
【００５１】
温度ｔ９では、Ｖｂｂ２＝Ｖｂｃ２＝Ｖｂｄ２＝Ｖｒｅｆ、Ｖｂａ２＝０Ｖなので、出力電圧ＶＣｂｋの電圧値Ｖ４は、次の（４）式で求められる。
Ｖ４＝Ｖｒｅｆ×Ｒｂａ３×（Ｒｂｂ３×Ｒｂｃ３＋Ｒｂｃ３×Ｒｂｄ３＋Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３）／（Ｒｂａ３×（Ｒｂｂ３×Ｒｂｃ３＋Ｒｂｃ３×Ｒｂｄ３＋Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３）＋Ｒｂｂ３×Ｒｂｃ３×Ｒｂｄ３） ・・・（４）
【００５２】
温度ｔ１１では、Ｖｂｂ２＝Ｖｂｄ２＝Ｖｒｅｆ、Ｖｂａ２＝Ｖｂｃ２＝０Ｖなので、出力電圧ＶＣｂｋの電圧値Ｖ５は、次の（５）式で求められる。
Ｖ５＝Ｖｒｅｆ×Ｒｂａ３×Ｒｂｃ３×（Ｒｂｂ３＋Ｒｂｄ３）／（Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３×（Ｒｂａ３＋Ｒｂｃ３）＋Ｒｂａ３×Ｒｂｃ３×（Ｒｂｂ３＋Ｒｂｄ３）） ・・・（５）
【００５３】
なお、Ｒｂａ３、Ｒｂｂ３、Ｒｂｃ３、Ｒｂｄ３の値は、（１）式〜（５）式を連立して解くことにより求めることができる。
【００５４】
図１の可変容量素子ＶＣｂのカソード−アノード間にΔＶｂ（＝ＶＣｂｋ）を印加することにより、図６（Ｃ）のグラフＧ４に示す容量変化を外部制御端子ＶＣＯＮＴに印加されるので、グラフＧ３の１次温度補償結果が補償され、グラフＧ５に示す２次温度補償結果が得られる。
【００５５】
以上に述べた前記実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００５６】
本実施形態では、周波数温度補償回路による補償結果の温度補償波形（図６（Ｃ）のグラフＧ３）において、安定させることができなかった温度領域（温度ｔ４以下と温度ｔ８以上）の波形に対し反転等価波形である図６（Ｃ）のグラフＧ５に示す台形状の容量変化を印加し補償することにより、すべての温度領域で温度特性が安定した温度補償型圧電発振回路を提供できる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることができる。以下、変形例を挙げて説明する。
【００５８】
（変形例１）本発明に係る温度補償型圧電発振回路の第１変形例について説明する。前記第１実施形態では、図５に示すように、可変容量素子ＶＣｂのアノード側に印加する電圧ＶＣｂａを接地電位ＧＮＤに固定した場合を説明したが、図７（Ａ）に示すように、アノード側電圧ＶＣｂａを出力する回路として２次補償電圧発生回路２１０と同様の構成で各抵抗値を変更した２次補償電圧発生回路２１０ａで構成してもよい。このような構成にすれば、図７（Ｂ）に示すように、可変容量素子ＶＣｂのカソード−アノード間の電圧ΔＶｂをより複雑な台形波形にすることも可能である。
【００５９】
（変形例２）本発明に係る温度補償型圧電発振回路の第２変形例について説明する。前記第１実施形態では、図１に示すように、外部制御端子ＶＣＯＮＴを２次補償電圧発生部２００により占有してしまい、外部制御ができなくなるという問題があった。本変形例２では、図８に示すように、２次補償電圧発生部２００の出力電圧ＶＣｂｋと外部制御端子ＶＣＯＮＴの間に演算増幅器ＯＰ３を設け、演算増幅器ＯＰ３の＋端子に外部制御信号ＶＣＯＮＴ１を入力することにより、外部制御信号による制御を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施形態に係る温度補償型圧電発振回路の構成を説明する回路図。
【図２】温度センサ部の構成を説明する回路図。
【図３】１次補償電圧発生回路の構成を説明する回路図。
【図４】１次補償電圧発生回路の動作を説明するグラフ図。
【図５】２次補償電圧発生部の構成を説明する回路図。
【図６】２次補償電圧発生部の動作を説明するグラフ図。
【図７】変形例２の２次補償電圧発生部の構成を説明する図。
【図８】変形例３の温度補償型圧電発振回路の構成を説明する回路図。
【図９】携帯電話に使用されている水晶振動子（Ａｔ−Ｃｕｔ）の切断角度の違いによる温度特性を示すグラフ図。
【図１０】従来の温度補償型圧電発振回路の構成を説明する回路図。
【符号の説明】
【００６１】
１…温度補償型圧電発振回路、１００…従来の温度補償型圧電発振回路、１１０…定電圧回路、１２０…温度センサ部、１３０…１次補償電圧発生回路、１３１…基準電圧発生回路、１４０…水晶発振回路、１４１…水晶振動子、１４２…発振用増幅器、２００…２次補償電圧発生部、２１０…２次補償電圧発生回路、２１１…基準電圧発生回路、２２０…２次補償電圧発生回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子等の圧電振動子を使用した圧電発振器に関し、特に簡単な回路構成によってＡＴカット水晶振動子の発振周波数の温度補償が可能な温度補償型圧電発振回路および温度補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に代表される陸上移動体通信器の使用エリアは拡大の一途を辿っている。それと同時に、携帯電話の普及もすさまじく技術開発競争は激化している。携帯電話に使用される水晶発振器も小型化、ローコスト化、更に高性能化が要求されている。特にＧＰＳシステムとの共存を要求されるシステムでは温度特性が優れているだけでなく、低ノイズ化が強く要求されている。
【０００３】
図９に携帯電話に使用されている水晶振動子（Ａｔ−Ｃｕｔ）の切断角度の違いによる温度特性を示す。図９に示す様に振動子の温度特性は３次関数に近い特性を示すが、これだけでは特性上十分ではなくこの特性以上の高い周波数安定度が得られるよう温度補償を行っていた。
【０００４】
このような問題を解決するために、特許文献１の温度補償型圧電発振回路１００では、図１０に示すように、水晶振動子１４１を備えた水晶発振回路１４０と、両端の電位差により容量が変化する可変容量ダイオードＶＣａと、各回路をアイソレーションする高抵抗Ｒａｋ、Ｒａａと、コンデンサＣ１と、周囲温度を検出する温度センサ部１２０と、温度センサ部１２０の電圧に基づいて温度補償電圧を発生する補償電圧発生回路１３０と、を備えて構成される。
【０００５】
図４（Ｃ）は、水晶振動子の温度特性を示すグラフＧ１と、補償電圧発生回路１３０で発生した温度補償電圧を可変容量ダイオードＶＣａの両端に印加することにより水晶振動子に印加される補償温度特性を示すグラフＧ２と、温度補償結果を示すグラフＧ３である。図４（Ｃ）の温度ｔ４からｔ８の区間は、グラフＧ３に示すように温度補償結果がなだらかで比較的安定している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図４（Ｃ）の低温領域である温度ｔ１からｔ４の区間、および、高温領域である温度ｔ８からｔ１１の区間は、グラフＧ３に示すように温度特性が３次カーブとなり、温度特性を安定させることができない、という問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低温領域および高温領域においても温度補償特性を安定させることができる温度補償型圧電発振回路および温度補償方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の温度補償型圧電発振回路の温度補償方法では、発振周波数が温度により変化し得る発振信号における前記発振周波数についての温度特性を補償すべく、前記温度特性と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形が反転された１つ以上の反転台形からなる補償特性を前記温度特性に加える工程を含むことを要旨とする。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の温度補償型圧電発振回路の温度補償方法では、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、前記圧電素子に電流を流して励振させる発振用増幅器と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた温度補償型圧電発振回路の温度補償方法において、前記周波数温度補償回路から出力される温度変化に対応する温度補償波形と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形形状からなる等価波形を生成し、前記等価波形を反転させた反転等価波形を前記周波数温度補償回路の出力端子に印加することにより、前記温度補償波形を補償することを要旨とする。
【００１１】
また、本発明の温度補償型圧電発振回路では、所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、前記圧電素子に電流を流して励振させる発振用増幅器と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた温度補償型圧電発振回路において、前記温度補償型圧電発振回路は、前記周波数温度補償回路から出力される温度変化に対応する温度補償波形と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形形状からなる等価波形を反転させた反転等価波形を生成する２次補償電圧発生回路を備え、前記反転等価波形を前記周波数温度補償回路の出力端子に印加することにより、前記温度補償波形を補償する。
【００１２】
この構成によれば、周波数温度補償回路による補償結果の温度補償波形において、安定させることができなかった温度領域の波形に対し反転等価波形を印加し補償することにより、すべての温度領域で温度特性が安定した温度補償型圧電発振回路を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
（第１実施形態）
【００１４】
＜温度補償型圧電発振回路の構成＞
まず、第１実施形態に係る温度補償型圧電発振回路の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る温度補償型圧電発振回路の構成を説明する回路図である。図１に示すように、温度補償型圧電発振回路１は、従来の温度補償型圧電発振回路１００に、２次補償電圧発生部２００を追加して構成されている。
【００１５】
従来の温度補償型圧電発振回路１００は、どのような構成でも構わないが、本第１実施形態においては、定電圧回路１１０、温度センサ部１２０、１次補償電圧発生回路１３０、水晶発振回路１４０、から構成されている。
【００１６】
定電圧回路１１０は、外部電圧ＶＣＣの入力を受けて安定した内部電圧Ｖｒｅｆを生成する。温度センサ部１２０は、外部温度に対応する電圧Ｖｔ１を出力する。１次補償電圧発生回路１３０は、電圧Ｖｔ１を入力し、可変容量素子ＶＣａのカソード側に高抵抗Ｒａｋを介して補償電圧ＶＣａｋを、可変容量素子ＶＣａのアノード側に高抵抗Ｒａａを介して補償電圧ＶＣａａを、それぞれ出力する。
【００１７】
可変容量素子ＶＣａのカソード側は、水晶発振回路１４０の水晶振動子１４１に接続され、可変容量素子ＶＣａのアノード側は、コンデンサＣ１を介して外部制御端子ＶＣＯＮＴに接続されている。また、可変容量素子ＶＣｂのカソード側は、外部制御端子ＶＣＯＮＴに接続され、可変容量素子ＶＣｂのアノード側は、コンデンサＣ２を介して接地電位ＧＮＤに接続されている。
【００１８】
２次補償電圧発生部２００は、電圧Ｖｔ１を入力し、可変容量素子ＶＣｂのカソード側に高抵抗Ｒｂｋを介して補償電圧ＶＣｂｋを、可変容量素子ＶＣｂのアノード側に高抵抗Ｒｂａを介して補償電圧ＶＣｂａを、それぞれ出力する。
【００１９】
＜温度センサ部の構成＞
次に、温度センサ部の構成について図２を参照して説明する。図２は、温度センサ部の構成を示す回路図である。図２に示すように、温度センサ部１２０は、演算増幅器ＯＰ１、ダイオードＤ１１、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、可変抵抗Ｒ１５、から構成されている。内部電圧Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に、抵抗Ｒ１１、ダイオードＤ１１、抵抗Ｒ１２が直列に接続され、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４が直列に接続されている。演算増幅器ＯＰ１の＋端子（非反転入力端子）は、ダイオードＤ１１のアノードに接続され、−端子（反転入力端子）は、抵抗Ｒ１３とＲ１４の接続点に接続されている。可変抵抗Ｒ１５は、演算増幅器ＯＰ１の−端子と出力端子の間に接続されている。
【００２０】
温度センサ部１２０は、演算増幅器ＯＰ１の出力端子から外部温度に対応する電圧Ｖｔ１を出力する。電圧Ｖｔ１は、図４（Ａ）に示すように、外部温度の低温側（ｔ１以下）から高温側（ｔ１１以上）に向かって内部電圧Ｖｒｅｆから接地電位ＧＮＤ（０Ｖ）までリニアに減少する。
【００２１】
＜１次補償電圧発生回路の構成＞
次に、１次補償電圧発生回路の構成について図３を参照して説明する。図３は、１次補償電圧発生回路の構成を示す回路図である。図３に示すように、１次補償電圧発生回路１３０は、基準電圧発生回路１３１と、演算増幅器ＯＰａａ、ＯＰａｂ、ＯＰａｃと、抵抗Ｒａａ１、Ｒａａ２、Ｒａａ３、Ｒａａ４、Ｒａｂ１、Ｒａｂ２、Ｒａｂ３、Ｒａｃ１、Ｒａｃ２、Ｒａｃ３、Ｒ１５と、コンデンサＣａ１、Ｃａ２と、から構成されている。
【００２２】
基準電圧発生回路１３１は、内部電圧Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に、抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３、Ｒａ４が直列に接続され構成されている。抵抗Ｒａ１とＲａ２の接続点から電圧Ｖａｂ１が、抵抗Ｒａ２とＲａ３の接続点から電圧Ｖａａ１が、抵抗Ｒａ３とＲａ４の接続点から電圧Ｖａｃ１が、出力される。
【００２３】
演算増幅器ＯＰａａは、＋端子に電圧Ｖａａ１が入力され、−端子に抵抗Ｒａａ１を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒａａ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒａａ３の一端が接続されている。
【００２４】
演算増幅器ＯＰａｂは、＋端子に電圧Ｖａｂ１が入力され、−端子に抵抗Ｒａｂ１を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒａｂ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒａｂ３の一端が接続されている。
【００２５】
演算増幅器ＯＰａｃは、＋端子に電圧Ｖａｃ１が入力され、−端子に抵抗Ｒａｃ１を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒａｃ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒａｃ３の一端が接続されている。
【００２６】
抵抗Ｒａａ３の他端には、他端が内部電圧Ｖｒｅｆに接続された抵抗Ｒａａ４の一端と、他端が接地電位ＧＮＤに接続されたコンデンサＣａ１の一端がそれぞれ接続され、出力信号ＶＣａｋを出力する。
【００２７】
抵抗Ｒａｂ３の他端と抵抗Ｒａｃ３の他端は相互に接続され、他端が接地電位ＧＮＤに接続された抵抗Ｒ１５の一端と、他端が接地電位ＧＮＤに接続されたコンデンサＣａ２の一端がそれぞれ接続され、出力信号ＶＣａａを出力する。
【００２８】
１次補償電圧発生回路１３０は、図４（Ｃ）のグラフＧ１に示す温度特性を補償するために、補償電圧ＶＣａｋを図１の可変容量素子ＶＣａのカソード端子に、補償電圧ＶＣａａを図１の可変容量素子ＶＣａのアノード端子に印加する。これにより得られる図４（Ｃ）のグラフＧ２に示す容量変化により、グラフＧ１の温度特性が補償され、図４（Ｃ）のグラフＧ３に示す１次温度補償結果が得られる。
【００２９】
図４（Ａ）は、温度変化に対応する、温度センサ部１２０からの出力電圧Ｖｔ１と、図３のＶａａ２、Ｖａｂ２、Ｖａｃ２の電位の変化を示すグラフ図である。図４（Ｂ）は、温度変化に対応する、温度センサ部１２０からの出力電圧Ｖｔ１と、図３のＶＣａｋ、Ｖａｂ２、ＶＣａａの電位の変化と、図１の可変容量素子ＶＣａのカソード−アノード間電位ΔＶａの電位の変化を示すグラフ図である。図４（Ｂ）の電位ΔＶａの変化により、図４（Ｃ）のグラフＧ２に示す容量変化が得られる。
【００３０】
＜２次補償電圧発生部の構成＞
次に、２次補償電圧発生部の構成について図５を参照して説明する。図５は、２次補償電圧発生部の構成を説明する回路図である。図５に示すように、２次補償電圧発生部２００は、２次補償電圧発生回路２１０、２２０から構成されている。
【００３１】
２次補償電圧発生回路２１０は、基準電圧発生回路２１１と、演算増幅器ＯＰ２、ＯＰｂａ、ＯＰｂｂ、ＯＰｂｃ、ＯＰｂｄと、抵抗Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒｂａ１、Ｒｂａ２、Ｒｂａ３、Ｒｂｂ１、Ｒｂｂ２、Ｒｂｂ３、Ｒｂｃ１、Ｒｂｃ２、Ｒｂｃ３、Ｒｂｄ１、Ｒｂｄ２、Ｒｂｄ３、Ｒｓ、Ｒｔから構成されている。
【００３２】
基準電圧発生回路２１１は、内部電圧Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に、抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｂ３、Ｒｂ４、Ｒｂ５、Ｒｂ６が直列に接続され構成されている。抵抗Ｒｂ１とＲｂ２の接続点から電圧Ｖｂｃ１が、抵抗Ｒｂ２とＲｂ３の接続点から電圧Ｖｂｂ１が、抵抗Ｒｂ３とＲｂ４の接続点から電圧Ｖｂ０１が、抵抗Ｒｂ４とＲｂ５の接続点から電圧Ｖｂｄ１が、抵抗Ｒｂ５とＲｂ６の接続点から電圧Ｖｂａ１が、出力される。
【００３３】
演算増幅器ＯＰ２は、＋端子に電圧Ｖｂ０１が入力され、−端子に抵抗Ｒ２６を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒ２７が接続されている。
【００３４】
演算増幅器ＯＰｂａは、＋端子に電圧Ｖｂａ１が入力され、−端子に抵抗Ｒｂａ１を介して電圧Ｖｔ２が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒｂａ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒｂａ３の一端が接続されている。
【００３５】
演算増幅器ＯＰｂｂは、＋端子に電圧Ｖｂｂ１が入力され、−端子に抵抗Ｒｂｂ１を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒｂｂ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒｂｂ３の一端が接続されている。
【００３６】
演算増幅器ＯＰｂｃは、＋端子に電圧Ｖｂｃ１が入力され、−端子に抵抗Ｒｂｃ１を介して電圧Ｖｔ２が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒｂｃ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒｂｃ３の一端が接続されている。
【００３７】
演算増幅器ＯＰｂｄは、＋端子に電圧Ｖｂｄ１が入力され、−端子に抵抗Ｒｂｄ１を介して電圧Ｖｔ１が入力され、出力端子と−端子間に抵抗Ｒｂｄ２が接続され、出力端子に抵抗Ｒｂｄ３の一端が接続されている。
【００３８】
抵抗Ｒｂａ３の他端と、抵抗Ｒｂｂ３の他端と、抵抗Ｒｂｃ３の他端と、抵抗Ｒｂｄ３の他端は、相互に接続され、抵抗Ｒｓの一端と接続される。抵抗Ｒｓの他端は、他端が接地電位ＧＮＤに接続された抵抗Ｒｔの一端と接続され、出力電位ＶＣｂｋを出力する。
【００３９】
２次補償電圧発生回路２２０は、演算増幅器ＯＰｂｅと、抵抗Ｒｂｅ１、Ｒｂｅ２とから構成され、演算増幅器ＯＰｂｅの＋端子は、接地電位ＧＮＤに、−端子は、抵抗Ｒｂｅ１を介して内部電位Ｖｒｅｆに接続されている。また、演算増幅器ＯＰｂｅの出力端子と−端子の間に抵抗Ｒｂｅ２が接続されている。２次補償電圧発生回路２２０の出力電位ＶＣｂａは、常時、接地電位ＧＮＤとなる。
【００４０】
２次補償電圧発生部２００は、図６（Ｃ）のグラフＧ３に示す１次温度補償結果を補償するために、補償電圧ＶＣｂｋを図１の可変容量素子ＶＣｂのカソード端子に、補償電圧ＶＣｂａを図１の可変容量素子ＶＣｂのアノード端子に印加する。これにより得られる図６（Ｃ）のグラフＧ４に示す容量変化により、グラフＧ３の１次温度補償結果が補償され、図６（Ｃ）のグラフＧ５に示す２次温度補償結果が得られる。
【００４１】
図６（Ａ）は、温度変化に対応する、温度センサ部１２０からの出力電圧Ｖｔ１と、図５のＶｔ２、Ｖｂａ２、Ｖｂｂ２、Ｖｂｃ２、Ｖｂｄ２の電位の変化を示すグラフ図である。
【００４２】
演算増幅器ＯＰ２の出力電圧Ｖｔ２は、＋端子の電圧Ｖｂ０１と、演算増幅器ＯＰ２の利得Ｒ２６／Ｒ２７を調整することによって決まり、図６（Ａ）に示すように、電圧Ｖｔ１を電圧Ｖｂ０１に対して反転したグラフとなる。
【００４３】
演算増幅器ＯＰｂａの出力電圧Ｖｂａ２は、＋端子の電圧Ｖｂａ１と、演算増幅器ＯＰｂａの利得Ｒｂａ１／Ｒｂａ２を調整することによって決まり、図６（Ａ）に示すように、温度ｔ１以下では内部電圧Ｖｒｅｆ、温度ｔ１からｔ２にかけて内部電圧Ｖｒｅｆから接地電位ＧＮＤまでリニアに立ち下り、温度ｔ２以上では、接地電位ＧＮＤを保つ。
【００４４】
演算増幅器ＯＰｂｂの出力電圧Ｖｂｂ２は、＋端子の電圧Ｖｂｂ１と、演算増幅器ＯＰｂｂの利得Ｒｂｂ１／Ｒｂｂ２を調整することによって決まり、図６（Ａ）に示すように、温度ｔ３以下では接地電位ＧＮＤ、温度ｔ３からｔ４にかけて接地電位ＧＮＤから内部電圧Ｖｒｅｆまでリニアに立ち上り、温度ｔ４以上では、内部電圧Ｖｒｅｆを保つ。
【００４５】
演算増幅器ＯＰｂｃの出力電圧Ｖｂｃ２は、＋端子の電圧Ｖｂｃ１と、演算増幅器ＯＰｂｃの利得Ｒｂｃ１／Ｒｂｃ２を調整することによって決まり、図６（Ａ）に示すように、温度ｔ１０以下では内部電圧Ｖｒｅｆ、温度ｔ１０からｔ１１にかけて内部電圧Ｖｒｅｆから接地電位ＧＮＤまでリニアに立ち下り、温度ｔ１１以上では、接地電位ＧＮＤを保つ。
【００４６】
演算増幅器ＯＰｂｄの出力電圧Ｖｂｄ２は、＋端子の電圧Ｖｂｄ１と、演算増幅器ＯＰｂｄの利得Ｒｂｄ１／Ｒｂｄ２を調整することによって決まり、図６（Ａ）に示すように、温度ｔ８以下では接地電位ＧＮＤ、温度ｔ８からｔ９にかけて接地電位ＧＮＤから内部電圧Ｖｒｅｆまでリニアに立ち上り、温度ｔ９以上では、内部電圧Ｖｒｅｆを保つ。
【００４７】
図６（Ｂ）は、温度変化に対応する、図６（Ａ）の出力電圧Ｖｂａ２、Ｖｂｂ２、Ｖｂｃ２、Ｖｂｄ２の合成結果である出力電圧ＶＣｂｋの変化を示すグラフ図である。なお、出力電圧ＶＣｂａは接地電位ＧＮＤに固定されているので、可変容量素子ＶＣｂのカソード−アノード間の電圧差ΔＶｂ＝ＶＣｂｋとなる。
【００４８】
温度ｔ１では、Ｖｂａ２＝Ｖｂｃ２＝Ｖｒｅｆ、Ｖｂｂ２＝Ｖｂｄ２＝０Ｖなので、出力電圧ＶＣｂｋの電圧値Ｖ１は、次の（１）式で求められる。
Ｖ１＝Ｖｒｅｆ×Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３×（Ｒｂａ３＋Ｒｂｃ３）／（Ｒｂａ３×Ｒｂｃ３×（Ｒｂｂ３＋Ｒｂｄ３）＋Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３×（Ｒｂａ３＋Ｒｂｃ３）） ・・・（１）
【００４９】
温度ｔ２では、Ｖｂｃ２＝Ｖｒｅｆ、Ｖｂａ２＝Ｖｂｂ２＝Ｖｂｄ２＝０Ｖなので、出力電圧ＶＣｂｋの電圧値Ｖ２は、次の（２）式で求められる。
Ｖ２＝Ｖｒｅｆ×Ｒｂａ３×Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３／（Ｒｂｃ３×（Ｒｂａ３×Ｒｂｂ３＋Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３＋Ｒｂａ３×Ｒｂｄ３）＋Ｒｂａ３×Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３） ・・・（２）
【００５０】
温度ｔ４では、Ｖｂｃ２＝Ｖｂｄ２＝Ｖｒｅｆ、Ｖｂａ２＝Ｖｂｂ２＝０Ｖなので、出力電圧ＶＣｂｋの電圧値Ｖ３は、次の（３）式で求められる。
Ｖ３＝Ｖｒｅｆ×Ｒｂａ３×Ｒｂｄ３×（Ｒｂｂ３＋Ｒｂｃ３）／（Ｒｂｂ３×Ｒｂｃ３×（Ｒｂａ３＋Ｒｂｄ３）＋Ｒｂａ３×Ｒｂｄ３×（Ｒｂｂ３＋Ｒｂｃ３）） ・・・（３）
【００５１】
温度ｔ９では、Ｖｂｂ２＝Ｖｂｃ２＝Ｖｂｄ２＝Ｖｒｅｆ、Ｖｂａ２＝０Ｖなので、出力電圧ＶＣｂｋの電圧値Ｖ４は、次の（４）式で求められる。
Ｖ４＝Ｖｒｅｆ×Ｒｂａ３×（Ｒｂｂ３×Ｒｂｃ３＋Ｒｂｃ３×Ｒｂｄ３＋Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３）／（Ｒｂａ３×（Ｒｂｂ３×Ｒｂｃ３＋Ｒｂｃ３×Ｒｂｄ３＋Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３）＋Ｒｂｂ３×Ｒｂｃ３×Ｒｂｄ３） ・・・（４）
【００５２】
温度ｔ１１では、Ｖｂｂ２＝Ｖｂｄ２＝Ｖｒｅｆ、Ｖｂａ２＝Ｖｂｃ２＝０Ｖなので、出力電圧ＶＣｂｋの電圧値Ｖ５は、次の（５）式で求められる。
Ｖ５＝Ｖｒｅｆ×Ｒｂａ３×Ｒｂｃ３×（Ｒｂｂ３＋Ｒｂｄ３）／（Ｒｂｂ３×Ｒｂｄ３×（Ｒｂａ３＋Ｒｂｃ３）＋Ｒｂａ３×Ｒｂｃ３×（Ｒｂｂ３＋Ｒｂｄ３）） ・・・（５）
【００５３】
なお、Ｒｂａ３、Ｒｂｂ３、Ｒｂｃ３、Ｒｂｄ３の値は、（１）式〜（５）式を連立して解くことにより求めることができる。
【００５４】
図１の可変容量素子ＶＣｂのカソード−アノード間にΔＶｂ（＝ＶＣｂｋ）を印加することにより、図６（Ｃ）のグラフＧ４に示す容量変化を外部制御端子ＶＣＯＮＴに印加されるので、グラフＧ３の１次温度補償結果が補償され、グラフＧ５に示す２次温度補償結果が得られる。
【００５５】
以上に述べた前記実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００５６】
本実施形態では、周波数温度補償回路による補償結果の温度補償波形（図６（Ｃ）のグラフＧ３）において、安定させることができなかった温度領域（温度ｔ４以下と温度ｔ８以上）の波形に対し反転等価波形である図６（Ｃ）のグラフＧ５に示す台形状の容量変化を印加し補償することにより、すべての温度領域で温度特性が安定した温度補償型圧電発振回路を提供できる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることができる。以下、変形例を挙げて説明する。
【００５８】
（変形例１）本発明に係る温度補償型圧電発振回路の第１変形例について説明する。前記第１実施形態では、図５に示すように、可変容量素子ＶＣｂのアノード側に印加する電圧ＶＣｂａを接地電位ＧＮＤに固定した場合を説明したが、図７（Ａ）に示すように、アノード側電圧ＶＣｂａを出力する回路として２次補償電圧発生回路２１０と同様の構成で各抵抗値を変更した２次補償電圧発生回路２１０ａで構成してもよい。このような構成にすれば、図７（Ｂ）に示すように、可変容量素子ＶＣｂのカソード−アノード間の電圧ΔＶｂをより複雑な台形波形にすることも可能である。
【００５９】
（変形例２）本発明に係る温度補償型圧電発振回路の第２変形例について説明する。前記第１実施形態では、図１に示すように、外部制御端子ＶＣＯＮＴを２次補償電圧発生部２００により占有してしまい、外部制御ができなくなるという問題があった。本変形例２では、図８に示すように、２次補償電圧発生部２００の出力電圧ＶＣｂｋと外部制御端子ＶＣＯＮＴの間に演算増幅器ＯＰ３を設け、演算増幅器ＯＰ３の＋端子に外部制御信号ＶＣＯＮＴ１を入力することにより、外部制御信号による制御を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施形態に係る温度補償型圧電発振回路の構成を説明する回路図。
【図２】温度センサ部の構成を説明する回路図。
【図３】１次補償電圧発生回路の構成を説明する回路図。
【図４】１次補償電圧発生回路の動作を説明するグラフ図。
【図５】２次補償電圧発生部の構成を説明する回路図。
【図６】２次補償電圧発生部の動作を説明するグラフ図。
【図７】変形例２の２次補償電圧発生部の構成を説明する図。
【図８】変形例３の温度補償型圧電発振回路の構成を説明する回路図。
【図９】携帯電話に使用されている水晶振動子（Ａｔ−Ｃｕｔ）の切断角度の違いによる温度特性を示すグラフ図。
【図１０】従来の温度補償型圧電発振回路の構成を説明する回路図。
【符号の説明】
【００６１】
１…温度補償型圧電発振回路、１００…従来の温度補償型圧電発振回路、１１０…定電圧回路、１２０…温度センサ部、１３０…１次補償電圧発生回路、１３１…基準電圧発生回路、１４０…水晶発振回路、１４１…水晶振動子、１４２…発振用増幅器、２００…２次補償電圧発生部、２１０…２次補償電圧発生回路、２１１…基準電圧発生回路、２２０…２次補償電圧発生回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振周波数が温度により変化し得る発振信号における前記発振周波数についての温度特性を補償すべく、前記温度特性と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形が反転された１つ以上の反転台形からなる補償特性を前記温度特性に加える工程を含むことを特徴とする温度補償型圧電発振回路の温度補償方法。
【請求項２】
所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、前記圧電素子に電流を流して励振させる発振用増幅器と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた温度補償型圧電発振回路の温度補償方法において、
前記周波数温度補償回路から出力される温度変化に対応する温度補償波形と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形形状からなる等価波形を生成し、
前記等価波形を反転させた反転等価波形を前記周波数温度補償回路の出力端子に印加することにより、前記温度補償波形を補償する、
ことを特徴とする温度補償型圧電発振回路の温度補償方法。
【請求項３】
所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、前記圧電素子に電流を流して励振させる発振用増幅器と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた温度補償型圧電発振回路において、
前記温度補償型圧電発振回路は、前記周波数温度補償回路から出力される温度変化に対応する温度補償波形と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形形状からなる等価波形を反転させた反転等価波形を生成する２次補償電圧発生回路を備え、
前記反転等価波形を前記周波数温度補償回路の出力端子に印加することにより、前記温度補償波形を補償する、
ことを特徴とする温度補償型圧電発振回路。
【請求項１】
発振周波数が温度により変化し得る発振信号における前記発振周波数についての温度特性を補償すべく、前記温度特性と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形が反転された１つ以上の反転台形からなる補償特性を前記温度特性に加える工程を含むことを特徴とする温度補償型圧電発振回路の温度補償方法。
【請求項２】
所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、前記圧電素子に電流を流して励振させる発振用増幅器と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた温度補償型圧電発振回路の温度補償方法において、
前記周波数温度補償回路から出力される温度変化に対応する温度補償波形と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形形状からなる等価波形を生成し、
前記等価波形を反転させた反転等価波形を前記周波数温度補償回路の出力端子に印加することにより、前記温度補償波形を補償する、
ことを特徴とする温度補償型圧電発振回路の温度補償方法。
【請求項３】
所定の周波数で励振される圧電素子を備えた圧電振動子と、前記圧電素子に電流を流して励振させる発振用増幅器と、温度変化による発振周波数の変化を補償する周波数温度補償回路と、を備えた温度補償型圧電発振回路において、
前記温度補償型圧電発振回路は、前記周波数温度補償回路から出力される温度変化に対応する温度補償波形と実質的に等価とみなせる１つ以上の台形形状からなる等価波形を反転させた反転等価波形を生成する２次補償電圧発生回路を備え、
前記反転等価波形を前記周波数温度補償回路の出力端子に印加することにより、前記温度補償波形を補償する、
ことを特徴とする温度補償型圧電発振回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３００５１８（Ｐ２００７−３００５１８Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２８１５８（Ｐ２００６−１２８１５８）
【出願日】平成１８年５月２日（２００６．５．２）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２日（２００６．５．２）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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