環境パラメータに対する依存特性補償信号生成回路
【課題】生成すべき補償信号の極性に制限がなく、環境パラメータ依存特性に対する補償信号の選択範囲が広い補償信号生成回路を、簡易な構成で実現する。
【解決手段】基準温度未満の低温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存し、高温側領域では基準温度に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する低温側信号を生成する低温側信号生成回路７ａと、低温側領域では基準出力レベルとなり、高温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存する特性を有する高温側信号を生成する高温側信号生成回路７ｂと、低温側信号における低温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する低温側特性調整回路９ａ、１０ａと、高温側信号における高温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する高温側特性調整回路９ｂ、１０ｂと、低温側特性調整回路および高温側特性調整回路の出力信号を加算して温度補償信号として出力する。
【解決手段】基準温度未満の低温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存し、高温側領域では基準温度に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する低温側信号を生成する低温側信号生成回路７ａと、低温側領域では基準出力レベルとなり、高温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存する特性を有する高温側信号を生成する高温側信号生成回路７ｂと、低温側信号における低温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する低温側特性調整回路９ａ、１０ａと、高温側信号における高温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する高温側特性調整回路９ｂ、１０ｂと、低温側特性調整回路および高温側特性調整回路の出力信号を加算して温度補償信号として出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器や各種センサー回路等の電子素子の、温度、圧力、湿度などの周囲環境に依存する動作特性の変動、すなわち環境依存特性を補償するための信号を生成する補償信号生成回路に関する。例えば、角速度センサの検出出力の温度依存性を補償する温度補償信号を生成する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器には、各種の電子素子が用いられている。電子素子としては、例えば、水晶発振器、温度センサー、圧力センサー、湿度センサー、角速度センサ、加速度センサ等がある。
【０００３】
例えば、水晶発振器は、電子機器の基準クロック信号を生成するための小型で且つ高精度な発振装置を構成するためには必須である。水晶発振器の発振周波数は、水晶振動子に起因する３次及び１次成分を持つ温度特性を有する。すなわち、図２２（ａ）に示すように、横軸に周囲温度Ｔａ、縦軸に発振周波数ｆをとると、温度補償を行なわない場合の水晶発振器の発振周波数ｆは、その特性が極大値と極小値との間において１０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ程度のずれを有する概ね３次曲線Ｏとなる。但し、通常、電子機器を動作させる周囲温度Ｔａを−３０℃〜＋８０℃程度とする。従って、図２２（ｂ）に示すように、横軸に周囲温度Ｔａ、縦軸に制御電圧Ｖcをとったときに、理想的な制御電圧曲線Ｐを生成し、水晶発振器に印加すれば、図２２（ｃ）に示す直性Ｑのように、ｄｆ／ｄＴａ＝０となって、発振周波数ｆは実質的に温度に依存しなくなる。
【０００４】
実際には、図２２（ｂ）に示す理想的な温度特性を持つ制御電圧Ｖｃを発生させることは技術的に難しく、一般には、擬似的な３次の温度特性を持つ制御電圧を様々な方法で発生させ、発振周波数の温度補償を行なっている。例えば、特許文献１には、図２３に示すような、温度補償機能付き水晶発振装置が開示されている。
【０００５】
図２３に示す温度補償機能付き水晶発振装置は、周囲温度に依存しない所定の電圧値を生成して出力する第１のアナログ信号生成回路としての定電圧回路１０１と、周囲温度に比例した電圧値を生成して出力する第２のアナログ信号生成回路としての温度センサ回路１０２を備えている。
【０００６】
制御回路１０３は、定電圧回路１０１からの定電圧出力と温度センサ回路１０２からの温度に比例した電圧出力を受け、水晶振動子の温度特性を補償するための制御電圧Ｖｃを生成する。制御電圧Ｖｃは、周囲温度の全温度領域にわたって水晶振動子の温度特性を補償するための負の３次曲線を、連続した直線を用いて折れ線近似して得られるものである。電圧制御水晶発振回路（以下、ＶＣＸＯと略称する。）１０４は、制御回路１０３からの制御電圧Ｖｃにより発振周波数が所定値に制御される。また、制御回路１０３が出力する制御電圧Ｖｃに対して、ＶＣＸＯ１０４が出力する発振周波数を最適化するために、制御電圧Ｖｃの温度特性を補償する温度補償用パラメータを記憶するＲＯＭ／ＲＡＭ回路１０５が設けられている。
【０００７】
制御回路１０３は、ＭＡＸ回路１０３ａと、ＭＩＮ回路１０３ｂとから構成されている。ＭＡＸ回路１０３ａには、定電圧回路１０１及び温度センサ回路１０２によって生成される第１の制御電圧ｙ１、第２の制御電圧ｙ２及び第３の制御電圧ｙ３が入力され、そのうちの最大電圧値を選択して第６の制御電圧ｙ６として出力する。ＭＩＮ回路１０３ｂには、定電圧回路１０１及び温度センサ回路１０２によって生成される第４の制御電圧ｙ４及び第５の制御電圧ｙ５並びにＭＡＸ回路１０３ａからの第６の制御電圧ｙ６が入力され、そのうちの最小電圧値を選択して第７の制御電圧ｙ７として出力する。第７の制御電圧ｙ７が、すなわち温度補償用の制御電圧Ｖｃとなる。
【０００８】
このように、温度補償用の制御電圧Ｖｃを生成する制御回路１０３によると、複数の簡単な回路を用いて、制御電圧Ｖｃとしての第７の制御電圧ｙ７を連続した直線状に変化する５本の制御電圧群として出力することにより、温度補償特性の折れ線近似を行なうことができる。
【特許文献１】国際公開第９９／０３１９５号パンフレット（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示された温度補償信号を生成する回路の場合、各温度範囲に対し、あらかじめ、全温度範囲に対し勾配、極性が調整された複数の信号同士を、ＭＩＮ回路やＭＡＸ回路を組み合わせ合成して補償信号を作成するため、決められた極性に設定された補償信号しか生成することができない。従って、温度補償特性の選択範囲が制限される。
【００１０】
しかも、全温度範囲に亘り、温度に依存した出力レベルを持つ複数の調整回路の出力信号の比較、加算を複数回繰り返す構成であるため、システムが複雑である。
【００１１】
また、４次の曲線、５次の曲線などのように次数が増えると、生成すべき補償信号の変曲点が増え、複数のＭＡＸ回路、ＭＩＮ回路を経由しなくてはならず、システムの複雑化を避けることができない。また、理想的な曲線に対し誤差が大きくなる。
【００１２】
さらに、生成する補償信号が、ゲイン調整用、オフセット調整用、など、異なる特性を有した信号生成が必要な場合、それぞれにそれを生成する素子が増えるため、コストアップが避けられない。
【００１３】
従って本発明は、生成すべき補償信号の極性に制限がなく、環境パラメータに対する依存特性補償信号の選択範囲が広い補償信号生成回路を、簡易な構成で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の第１構成の依存特性補償信号生成回路は、所定の環境パラメータの基準値未満の低値側領域では出力レベルが前記環境パラメータの値に線形依存し、前記環境パラメータ基準値を超えた高値側領域では前記環境パラメータ基準値に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する低値側信号を生成する低値側信号生成回路と、前記環境パラメータ基準値未満の低値側領域では前記基準出力レベルとなり、前記環境パラメータ基準値を超えた高値側領域では出力レベルが前記環境パラメータの値に線形依存する特性を有する高値側信号を生成する高値側信号生成回路と、前記低値側信号における前記低値側領域での前記環境パラメータに対する依存特性の勾配および極性を調整する低値側特性調整回路と、前記高値側信号における前記高値側領域での前記環境パラメータに対する依存特性の勾配および極性を調整する高値側特性調整回路とを備え、前記低値側特性調整回路および前記高値側特性調整回路の出力信号を加算して、依存特性補償信号として出力する。なお、「加算」とは、加算器で演算する場合だけでなく、差を演算して出力する減算器の場合でも同様の効果は得られるので、減算器による演算も含むものとする。
【００１５】
本発明の第２構成の依存特性補償信号生成回路は、所定の環境パラメータに対する所定の動作範囲全域で前記環境パラメータに対し線形依存する環境パラメータ感知信号を出力する環境パラメータ感知回路と、所定の環境パラメータ基準値に対応するレベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、前記環境パラメータ感知信号における環境パラメータ依存特性の勾配および極性を調整する低値側特性調整回路と、前記環境パラメータ感知信号における環境パラメータ依存特性の勾配および極性を調整する前記低値側特性調整回路とは独立して設けられた高値側特性調整回路と、前記環境パラメータ感知信号を前記基準電位と比較して、前記環境パラメータ感知信号が前記基準電位に対して低値側の電位である場合は前記低値側特性調整回路の出力信号を選択し、前記環境パラメータ感知信号が前記基準電位に対して高値側の電位である場合は前記高値側特性調整回路の出力信号を選択して、依存特性補償信号として出力する選択回路とを備える。
【００１６】
本発明の第１構成の温度補償信号生成回路は、所定の基準温度未満の低温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存し、前記基準温度を超えた高温側領域では前記基準温度に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する低温側信号を生成する低温側信号生成回路と、前記基準温度未満の低温側領域では前記基準出力レベルとなり、前記基準温度を超えた高温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存する特性を有する高温側信号を生成する高温側信号生成回路と、前記低温側信号における前記低温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する低温側特性調整回路と、前記高温側信号における前記高温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する高温側特性調整回路とを備え、前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の出力信号を加算して、温度補償信号として出力する。
【００１７】
本発明の第２構成の温度補償信号生成回路は、所定の動作温度範囲全域で温度に対し線形依存する温度感知信号を出力する温度感知回路と、所定の基準温度に対応するレベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、前記温度感知信号における温度依存特性の勾配および極性を調整する低温側特性調整回路と、前記温度感知信号における温度依存特性の勾配および極性を調整する前記低温側特性調整回路とは独立して設けられた高温側特性調整回路と、前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記低温側特性調整回路の出力信号を選択し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記高温側特性調整回路の出力信号を選択して、温度補償信号として出力する選択回路とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成の補償信号生成回路によれば、例えば、所定の環境パラメータが温度である場合、各温度範囲のみについてそれぞれ、温度に依存した補償出力を各調整回路で生成し、それらを加算（または減算）するのみで温度補償信号を生成できる。従って、回路を簡素に構成することができる。また、各温度範囲のみで特性の調整を行い、各温度範囲で調整された出力を加算（または減算）するのみで、最終的な温度補償信号を出力できるため、生成したい補償信号の極性に制限はなく、特性の調整範囲が広い。
【００１９】
さらに、生成したい補償信号の変曲点が増えた（多項式化）場合、基準温度の設定数が増えて、各基準温度間の範囲毎に、上述と同様の構成を追加すればよいので、多項式の設定の自由度も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の依存特性補償信号生成回路、あるいは温度補償信号生成回路は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【００２１】
すなわち、上記の第１構成の依存特性補償信号生成回路において、前記低値側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低値側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記低値側領域での依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、前記高値側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高値側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記高値側領域での依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、前記低値側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する低値側極性反転回路と、前記高値側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する高値側極性反転回路と、前記低値側特性調整回路の出力信号と前記低値側極性反転回路の出力信号を選択する低値側切り替えスイッチと、前記高値側特性調整回路の出力信号と前記高値側極性反転回路の出力信号を選択する高値側切り替えスイッチとを更に備え、前記低値側切り替えスイッチと前記高値側切り替えスイッチによりそれぞれ選択された信号を加算して、前記依存特性補償信号として出力する構成とすることができる。
【００２２】
また、上記いずれかの構成の依存特性補償信号生成回路において、前記環境パラメータは、温度、圧力、および湿度の少なくとも１種である構成とすることができる。
【００２３】
また、上記の第１構成の温度補償信号生成回路において、所定の動作温度範囲の全域で温度に対し線形依存する温度感知信号を出力する温度感知回路と、前記基準出力レベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記温度感知信号を出力し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記基準電位を出力する低温側比較回路と、前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記基準電位を出力し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記温度感知信号を出力する高温側比較回路とを備え、前記温度感知回路、前記基準電位用定電源、および前記低温側比較回路により前記低温側信号生成回路が構成されて、前記低温側比較回路の出力が前記低温側信号として出力され、前記温度感知回路、前記基準電位用定電源、および前記高温側比較回路により前記高温側信号生成回路が構成されて、前記高温側比較回路の出力が前記高温側信号として出力される構成とすることができる。
【００２４】
また、上記いずれかの構成の温度補償信号生成回路において、前記低温側信号のレベルを前記基準出力レベルに対して反転して反転低温側信号を生成する低温側反転回路と、前記高温側信号のレベルを前記基準出力レベルに対して反転して反転高温側信号を生成する高温側反転回路とを備え、前記低温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低温側信号および前記反転低温側信号のレベルを所定の比率で加算することにより、前記低温側領域での温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成され、前記高温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高温側信号および前記反転高温側信号のレベルを所定の比率で加算することにより、前記高温側領域での温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成することができる。
【００２５】
あるいは、前記低温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低温側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記低温側領域での温度依存特性の勾配が調整された信号を出力するように構成され、前記高温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高温側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記高温側領域での温度依存特性の勾配が調整された信号を出力するように構成され、前記低温側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する低温側極性反転回路と、前記高温側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する高温側極性反転回路と、前記低温側特性調整回路の出力信号と前記低温側極性反転回路の出力信号を選択する低温側切り替えスイッチと、前記高温側特性調整回路の出力信号と前記高温側極性反転回路の出力信号を選択する高温側切り替えスイッチとを更に備え、前記低温側切り替えスイッチと前記高温側切り替えスイッチによりそれぞれ選択された信号を加算して、前記温度補償信号として出力する構成とすることができる。
【００２６】
また、上記いずれかの構成の温度補償信号生成回路において、前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の組み合わせを複数対備え、前記低温側信号生成回路および前記高温側信号生成回路の出力信号は、複数対の前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路に対して共通に供給される構成とすることができる。
【００２７】
また、第２構成の温度補償信号生成回路において、前記温度感知信号のレベルを前記基準電位に対して反転して反転温度感知信号を生成する反転回路を備え、前記低温側特性調整回路は、前記基準電位を出力信号のゼロレベルとし、前記温度感知信号および前記反転温度感知信号のレベルを所定の比率で加算することにより、温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成され、前記高温側特性調整回路は、前記基準電位を出力信号のゼロレベルとし、前記温度感知信号および前記反転温度感知信号のレベルを所定の比率で加算することにより、温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成とすることができる。
【００２８】
また、前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の組み合わせを複数対備え、前記温度感知回路、前記基準電位用定電源および前記反転回路の出力信号は、複数対の前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路に対して共通に供給される構成とすることができる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら、具体的に説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における温度補償信号生成回路を示すブロック図である。本実施の形態では、角速度センサの温度特性を補償するための温度補償信号を生成する回路を例として示す。
【００３１】
図１に示す温度補償信号生成回路は、温度切替回路１、オフセット特性調整回路２、およびゲイン特性調整回路３から構成される。オフセット調整処理回路４は、角速度センサ回路の構成要素であり、オフセット特性調整回路２が出力する温度補償信号が供給される。すなわち、本実施の形態の温度補償信号生成回路から、温度補償信号が供給される要素の一例として、参考のために示したものである。
【００３２】
温度切替回路１は、温度感知回路５、基準電位用定電源６、低温側比較回路７ａ、高温側比較回路７ｂ、バッファ８ａ、８ｂ、反転アンプ９ａ、９ｂから構成される。オフセット特性調整回路２は、低温側ＤＡコンバータ１０ａ、高温側ＤＡコンバータ１０ｂ、常時ＤＡコンバータ１０ｃから構成される。ゲイン特性調整回路３は、低温側ＤＡコンバータ１１ａ、高温側ＤＡコンバータ１１ｂ、常時ＤＡコンバータ１１ｃから構成される。
【００３３】
上記構成の回路の動作について、図２に示す特性直線を参照して説明する。図２の波形図における特性ａ〜特性ｈの符号は、図１の各部に付した符号と対応する。横軸は温度、縦軸は出力レベルを示す。縦の破線が基準温度を示す。基準温度は、温度特性の変曲点に対応して設定される。すなわち、温度補償信号の特性線の変曲点となる温度である。本実施の形態では、基準温度は一点であるが、複数点設定することもできる。
【００３４】
温度感知回路５は、全温度範囲、すなわち少なくとも、想定される所定の動作温度範囲内の全域において、図２の特性ａのように、温度に線形依存した温度感知信号Ｓｔを出力する。基準電位用定電源６は、特性ｂのように、基準温度に対応するレベルの基準電位Ｓｄｃを発生する。上述のとおり基準温度は、所望の温度補償特性に合わせて任意に設定され、温度補償特性の変曲点に対応する温度が、基準温度として設定される。
【００３５】
低温側比較回路７ａおよび高温側比較回路７ｂはそれぞれ、温度感知回路５からの温度感知信号Ｓｔと、基準電位用定電源６からの基準電位Ｓｄｃの供給を受ける。
【００３６】
低温側比較回路７ａは、温度感知信号Ｓｔと基準電位Ｓｄｃを比較して、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して低温側の電位である場合は温度感知信号Ｓｔを出力し、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して高温側の電位である場合は基準電位Ｓｄｃを出力する。従って、低温側比較回路７ａが出力する低温側信号は、図２の特性ｃのような出力特性を有する。低温側比較回路７ａは例えば、ＭＡＸ回路により構成することができる。
【００３７】
高温側比較回路７ｂは、温度感知信号Ｓｔと基準電位Ｓｄｃを比較して、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して低温側の電位である場合は基準電位Ｓｄｃを出力し、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して高温側の電位である場合は温度感知信号Ｓｔを出力する。従って、高温側比較回路７ｂが出力する高温側信号は、図２の特性ｄのような出力特性を有する。高温側比較回路７ｂは例えば、ＭＩＮ回路により構成することができる。
【００３８】
低温側比較回路７ａの出力信号は、一方でバッファ８ａを介し、図２の特性ｅを有する信号となり、オフセット特性調整回路２の低温側ＤＡコンバータ１０ａの一方の入力、およびゲイン特性調整回路３の低温側ＤＡコンバータ１１ａの一方の入力として供給される。バッファ８ａからの出力はまた、反転アンプ９ａの一方の入力となる。反転アンプ９ａの他方の入力としては基準電位Ｓｄｃが供給される。反転アンプ９ａの出力信号は、図２の特性ｆを有する信号となり、低温側ＤＡコンバータ１０ａ、１１ａの他方の入力として供給される。
【００３９】
高温側比較回路７ｂの出力信号は、一方でバッファ８ｂを介し、図２の特性ｇを有する信号となり、オフセット特性調整回路２の高温側ＤＡコンバータ１０ｂの一方の入力、およびゲイン特性調整回路３の高温側ＤＡコンバータ１１ｂの一方の入力として供給される。バッファ８ｂの出力はまた、反転アンプ９ｂの一方の入力となる。反転アンプ９ｂの他方の入力としては基準電位Ｓｄｃが供給される。反転アンプ９ｂの出力信号は、図２の特性ｈを有する信号となり、オフセット特性調整回路２の高温側ＤＡコンバータ１０ｂの他方の入力、およびゲイン特性調整回路３の高温側ＤＡコンバータ１１ｂの他方の入力として供給される。
【００４０】
ＤＡコンバータ１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂは、例えば図３に示すようなＲ−２Ｒラダーを用いた構成とすることができる。入力端子１４には、すなわち上側のＲ−２Ｒラダーには、バッファ８ａまたは８ｂから出力される特性ｅまたはｇを有する非反転信号が入力される。入力端子１５には、すなわち下側のＲ−２Ｒラダーには、反転アンプ９ａまたは９ｂから出力される特性ｆまたはｈを有する反転信号が入力される。入力端子１６には、基準電位用定電源６からの基準電位Ｓｄｃが入力される。出力端子１７からは、上下のＲ−２Ｒラダーの出力信号が所定の比率で加算され、供給される。設定スイッチＳ１〜Ｓ６の切替え選択は、オフセット特性調整回路２またはゲイン特性調整回路３に対してそれぞれ要求される温度補償特性に応じて、任意に設定される。
【００４１】
低温側ＤＡコンバータ１０ａ、１１ａの場合は、特性ｅを有する非反転信号が入力端子１４に、特性ｆを有する反転信号が入力端子１５に入力される。上下のＲ−２Ｒラダーは、入力信号が基準電位Ｓｄｃよりも高電位または低電位の領域、従って、基準温度よりも低温側領域でのみ動作する。
【００４２】
高温側ＤＡコンバータ１０ｂ、１１ｂの場合は、特性ｇを有する非反転信号が入力端子１４に、特性ｈを有する反転信号が入力端子１５に入力される。上下のＲ−２Ｒラダーは、入力信号が基準電位Ｓｄｃよりも高電位または低電位の領域、従って、基準温度よりも高温側領域でのみ動作する。
【００４３】
以上のように、低温側ＤＡコンバータ１０ａ、１１ａと高温側ＤＡコンバータ１０ｂ、１１ｂとは、動作する方が温度に応じて自動的に切り替わるように機能する。
【００４４】
低温側ＤＡコンバータ１０ａ、１１ａでは、低温側領域において、特性ｅからなる出力信号を負極性の最大勾配、特性ｆからなる出力信号を正極性の最大勾配として、設定スイッチＳ１〜Ｓ６の選択により、出力特性の勾配および極性を適宜設定することができる。また高温側ＤＡコンバータ１０ｂ、１１ｂでは、高温側領域において、特性ｈからなる出力信号を正極性の最大勾配、特性ｇからなる出力信号を負極性の最大勾配として、設定スイッチＳ１〜Ｓ６の選択により、出力特性の勾配および極性を適宜設定することができる。
【００４５】
常時ＤＡコンバータ１０ｃ、１１ｃは、実際には切替機能付の電流源により構成される。すなわち、周囲温度にかかわらず、仕様により設定された一定の電流を常に出力し、低温側調整回路、高温側調整回路からの出力電流と加算される。
【００４６】
オフセット特性調整回路２からは、ＤＡコンバータ１０ａ〜１０ｃの出力が加算されて温度補償信号として出力され、オフセット調整処理回路４に供給される。オフセット調整処理回路４では、温度補償信号は電流電圧変換回路１２により電圧に変換された後、オペアンプ１３の非反転入力端子に入力される。オペアンプ１３の反転入力端子には、角速度センサの検出信号に対する処理中の信号が入力され、オフセット温度特性を補償するための処理が行われる。一方、ゲイン特性調整回路３からは、ＤＡコンバータ１１ａ、１１ｂの出力が加算され、さらにＤＡコンバータ１１ｃを経た信号が温度補償信号として出力され、角速度センサの検出信号に対する処理中の信号に対して、ゲイン温度特性を補償するための処理に供される。
【００４７】
以上のように、本実施の形態の温度補償信号生成回路によれば、低温側および高温側の各温度範囲のみについてそれぞれ、温度に依存した補償出力を各調整回路で生成し、それらを加算（または減算）するのみで温度補償信号を生成できる。従って、回路を簡素に構成することができる。また、各温度範囲のみで特性の調整を行い、各温度範囲で調整された出力を加算（または減算）するのみで、最終的な温度補償信号を出力できるため、生成したい補償信号の極性に制限はなく、特性の調整範囲が広い。
【００４８】
また、生成したい補償信号の変曲点が増えた（多項式化）場合、基準電位Ｓｄｃの設定数を増加させて、各基準電位間の温度範囲毎に、上述と同様の構成を追加すればよいので、多項式の自由度も向上する。
【００４９】
また、本実施の形態の構成では、角速度センサ回路におけるオフセットおよびゲインの温度補償信号をそれぞれ生成するための、オフセット特性調整回路２およびゲイン特性調整回路３に対して、温度切替回路１を共通に用いることができる。これに対して、従来例の温度補償信号生成回路では、それぞれの温度特性補償信号を生成するための回路が別個に構成され、一部が共通に使用されることはなかった。したがって、本実施の形態によれば、多岐に亘る温度特性についてそれぞれ温度特性補償信号を生成する場合に、システムの簡素化の効果が顕著である。
【００５０】
例えば図４は、４種類の温度特性補償信号を生成するための温度補償信号生成回路の例を示す。この回路は、角速度センサ回路におけるＸ軸用検知素子およびＹ軸用検知素子の出力信号を処理する回路に対してそれぞれ、オフセットおよびゲインの温度補償信号を生成するための、Ｘ軸用補償信号生成回路１８およびＹ軸用補償信号生成回路１９を備えている。
【００５１】
Ｘ軸用補償信号生成回路１８およびＹ軸用補償信号生成回路１９はそれぞれ、オフセット特性調整回路２Ａ、２Ｂおよびゲイン特性調整回路３Ａ、３Ｂを備えている。オフセット特性調整回路２Ａ、２Ｂおよびゲイン特性調整回路３Ａ、３Ｂは、低温側ＤＡコンバータ２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ、および高温側ＤＡコンバータ２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂから構成されている。各ＤＡコンバータの特性は、図３に示したように、個別に調整可能である。
【００５２】
一方、温度切替回路１は、オフセット特性調整回路２Ａ、２Ｂおよびゲイン特性調整回路３Ａ、３Ｂに対して共通に出力信号を供給する。温度切替回路１は、図１に示したものと同様、温度感知回路５、低温側比較回路（ＭＡＸ回路）７ａ、高温側比較回路（ＭＩＮ回路）７ｂ、反転アンプ９ａ、９ｂ等から構成される。以上のとおり、温度切替回路１を共用することにより、全体の構成を簡素にすることができる。
【００５３】
図１に示した温度補償信号生成回路の構成は、図５のように表すことができる。すなわち、温度感知回路５からの温度感知信号Ｓｔと基準電位用定電源６からの基準電位Ｓｄｃを用いて、比較回路（ＭＡＸ／ＭＩＮ回路）２４により、図２に示した特性ｃを有する低温側信号Ｓｍａｘと、特性ｄを有する高温側信号Ｓｍｉｎを生成する。
【００５４】
低温側信号Ｓｍａｘをバッファ８ａを通した出力と、低温側信号Ｓｍａｘを反転アンプ９ａにより反転させた反転低温側信号ＳｍａｘＲと、基準電位Ｓｄｃが、第１低温側特性調整回路２５ａおよび第２低温側特性調整回路２６ａに入力される。
【００５５】
高温側信号Ｓｍｉｎをバッファ８ｂを通した出力と、高温側信号Ｓｍｉｎを反転アンプ９ｂにより反転させた反転高温側信号ＳｍｉｎＲと、基準電位Ｓｄｃが、第１高温側特性調整回路２５ｂおよび第２高温側特性調整回路２６ｂに入力される。
【００５６】
第１低温側特性調整回路２５ａおよび第１高温側特性調整回路２５ｂの出力信号は、第１加算器２７により加算され、第１温度補償信号として出力される。また、第２低温側特性調整回路２６ａおよび第２高温側特性調整回路２６ｂの出力信号は、第２加算器２８により加算され、第２温度補償信号として出力される。なお、第１低温側特性調整回路２５ａおよび第１高温側特性調整回路２５ｂの出力信号の演算は、加算器に代えて減算器により行うことも可能である。
【００５７】
第１低温側特性調整回路２５ａおよび第１高温側特性調整回路２５ｂはそれぞれ、図１のオフセット特性調整回路２の、低温側ＤＡコンバータ１０ａおよび高温側ＤＡコンバータ１０ｂに対応する。第２低温側特性調整回路２６ａおよび第２高温側特性調整回路２６ｂは、図１のゲイン特性調整回路３の、低温側ＤＡコンバータ１１ａおよび高温側ＤＡコンバータ１１ｂに対応する。
【００５８】
ここで、低温側信号Ｓｍａｘを生成するための回路構成を、低温側信号生成回路と称する。低温側信号Ｓｍａｘは、基準温度未満の低温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存し、基準温度を超えた高温側領域では周囲温度に関わらず基準温度に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する信号と定義することができる。また、高温側信号Ｓｍｉｎを生成するための回路構成を、高温側信号生成回路と称する。高温側信号Ｓｍｉｎは、基準温度未満の低温側領域では周囲温度に関わらず基準出力レベルとなり、基準温度を超えた高温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存する特性を有する信号と定義することができる。
【００５９】
また、反転アンプ９ａおよび第１低温側特性調整回路２５ａ（第２低温側特性調整回路２６ａ）を合わせた回路構成により、低温側信号Ｓｍａｘにおける低温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する機能を持つ。一方、反転アンプ９ｂおよび第１高温側特性調整回路２５ｂ（第２高温側特性調整回路２６ｂ）を合わせた回路構成により、高温側信号Ｓｍｉｎにおける高温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する機能を持つ。
【００６０】
以上の構成の温度補償信号生成回路において、温度感知回路５として、例えば図６Ａに示すような構成を用いることができる。２個のダイオード２９の直列接続に定電流源３０により電流を供給する回路である。ダイオード２９の温度特性に基づき、温度感知信号Ｓｔを出力することができる。この回路は、図６Ｂに示すような出力特性を示す。基準温度および基準電位Ｓｄｃの例を併せて示す。
【００６１】
また、低温側比較回路７ａを構成するＭＡＸ回路の構成例を、図７Ａに示す。２個のＮＰＮトランジスタ３１、３２を並列接続し、ＮＰＮトランジスタ３１のベースに基準電位Ｓｄｃを、ＮＰＮトランジスタ３２のベースに温度感知信号Ｓｔを供給する。この回路の出力特性（低温側信号Ｓｍａｘ）を図７Ｂに示す。
【００６２】
高温側比較回路７ｂを構成するＭＩＮ回路の構成例を、図８Ａに示す。２個のＰＮＰトランジスタ３３、３４を並列接続し、ＰＮＰトランジスタ３３のベースに基準電位Ｓｄｃを、ＰＮＰトランジスタ３４のベースに温度感知信号Ｓｔを供給する。この回路の出力特性（高温側信号Ｓｍｉｎ）を図８Ｂに示す。
【００６３】
図９Ａは、第１低温側特性調整回路２５ａ（低温側ＤＡコンバータ１０ａ）の入力特性を示す。図７Ｂに示した低温側比較回路７ａの出力特性（Ｓｍａｘ）と、それを反転した特性（ＳｍａｘＲ）を併せたものになっている。図９Ｂは、第１低温側特性調整回路２５ａの出力特性を示す。この出力特性は、基準温度よりも低温側で特性直線の勾配および極性が調整される様子を示す。すなわち、正負の最大勾配間に示される複数の特性直線のいずれかで表される特性になるように、例えば低温側ＤＡコンバータ１０ａの設定スイッチＳ１〜Ｓ６（図３参照）が切替えられる。
【００６４】
図１０Ａは、第１高温側特性調整回路２５ｂ（高温側ＤＡコンバータ１０ｂ）の入力特性を示す。図８Ｂに示した高温側比較回路７ｂの出力特性（Ｓｍｉｎ）と、それを反転した特性（ＳｍｉｎＲ）を併せたものになっている。図１０Ｂは、第１高温側特性調整回路２５ｂの出力特性を示す。この出力特性は、基準温度よりも高温側で特性直線の勾配および極性が調整される様子を示す。すなわち、正負の最大勾配間に示される複数の特性直線のいずれかで表される特性になるように、例えば低温側ＤＡコンバータ１０ｂの設定スイッチＳ１〜Ｓ６（図３参照）が切替えられる。
【００６５】
図１１は、例えば低温側特性調整回路を構成するＤＡコンバータ１０ａ、１０ｂ等の設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す。設定Ｂｉｔは、図３に示した設定スイッチＳ１〜Ｓ６の切り替えに対応する。すなわち、設定Ｂｉｔに対応した図１１の特性に応じて、低温側信号Ｓｍａｘおよび反転低温側信号ＳｍａｘＲの加算の比率が決定され、従って、補償信号の極性と勾配が決定される。
【００６６】
なお、上述の構成では、ＤＡコンバータとして電流値に変換する形態のものを用いたが、電圧値に変換する形態のものでも同様に使用可能である。
【００６７】
（実施の形態２）
図１２は、実施の形態２における温度補償信号生成回路を示すブロック図である。本実施の形態の回路は、実施の形態１における図５に示した構成を一部変更したものである。従って、図５に示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明の繰り返しを省略する。
【００６８】
本実施の形態では、図５の構成のような比較回路（ＭＡＸ／ＭＩＮ回路）２４、および低温側用、高温側用のバッファ８ａ、８ｂ、反転アンプ９ａ、９ｂを設けず、比較回路（コンパレータ）３５と、一組のバッファ３６、反転アンプ３７を設ける。更に、第１低温側特性調整回路２５ａと第２高温側特性調整回路２５ｂの出力を、切替えスイッチ３８ａ、３８ｂにより切替える切替え回路３８、および第２低温側特性調整回路２６ａと第２高温側特性調整回路２６ｂの出力を、切替えスイッチ３９ａ、３９ｂにより切替える切替え回路３９が設けられる。
【００６９】
温度感知回路５からの温度感知信号Ｓｔは、バッファ３６および比較回路３５に供給される。基準電位用定電源６からの基準電位Ｓｄｃは、反転アンプ３７、および比較回路３５に供給される。反転アンプ３７は、バッファ３６を経由した温度感知信号Ｓｔを基準電位Ｓｄｃを基準として反転し、反転温度感知信号ＳｔＲを生成する。
【００７０】
第１、第２低温側特性調整回路２５ａ、２６ａ、第１、第２高温側特性調整回路２５ｂ、２６ｂは、実施の形態１と同様の、図１３に示したようなＤＡコンバータにより構成される。但し、第１、第２低温側特性調整回路２５ａ、２６ａ、第１、第２高温側特性調整回路２５ｂ、２６ｂのいずれにおいても、入力端子には温度感知信号Ｓｔおよび反転温度感知信号ＳｔＲが供給される。従って、それらの回路の入力特性は同一であり、図１４Ａに示すとおりである。出力特性は、図１４Ｂに示すとおりとなる。すなわち、全温度領域において、温度感知信号Ｓｔに対応する出力電流および反転温度感知信号ＳｔＲに対応する出力電流の特性直線により挟まれた範囲で、出力特性直線の勾配および極性が調整される。
【００７１】
第１、第２低温側特性調整回路２５ａ、２６ａ、第１、第２高温側特性調整回路２５ｂ、２６ｂの出力特性直線の勾配および極性は、各々別個に調整される。例えば、第１低温側特性調整回路２５ａは、オフセットについて所望される温度補償信号の低温側領域での特性に適合するように調整され、第１高温側特性調整回路２５ｂは、高温側領域での特性に適合するように調整される。第２低温側特性調整回路２６ａは、ゲインについて所望される温度補償信号の低温側領域での特性に適合するように調整され、第２高温側特性調整回路２６ｂは、高温側領域での特性に適合するように調整される。
【００７２】
図１４Ｃは、低温側（高温側）特性調整回路を構成するＤＡコンバータの設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す。設定Ｂｉｔは、図１３に示した設定スイッチＳ１〜Ｓ６による設定に対応する。すなわち、設定Ｂｉｔに対応した図１４Ｃの特性に応じて、低温側信号ＳｍａｘＲまたは反転低温側信号Ｓｍａｘの加算の比率が決定され、従って、補償信号の極性と勾配が決定される。
【００７３】
比較回路３５は、温度感知信号Ｓｔと基準電位Ｓｄｃを比較して、切替え回路３８、１９を切替える信号を供給する。すなわち、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して低温側の電位である場合は第１、第２低温側特性調整回路２５ａ、２６ａの出力信号を選択し、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して高温側の電位である場合は第１、第２高温側特性調整回路２５ｂ、２６ｂの出力信号を選択するように制御が行われる。
【００７４】
以上のようにして、加算器２７、２８からは、実施の形態１と同様の温度補償信号が出力される。
【００７５】
（実施の形態３）
図１５は、実施の形態５における温度補償信号生成回路を示すブロック図である。本実施の形態の回路は、実施の形態１における図５に示した構成を一部変更したものである。従って、図５に示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明の繰り返しを省略する。
【００７６】
本実施の形態では、図５の構成のような反転アンプ９ａ、９ｂを設けず、各特性調整回路４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂの出力を反転するための極性反転回路４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂが設けられる。さらに、各調整回路の非反転出力信号と反転出力信号を切替えるためのスイッチ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂが設けられる。
【００７７】
各特性調整回路４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂはそれぞれ、図１６に示すような、Ｒ−２Ｒラダーを用いたＤＡコンバータにより構成される。第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａの場合、入力端子４７には、低温側信号Ｓｍａｘが入力され、入力端子４８には、基準電位Ｓｄｃが入力される。第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂの場合、入力端子４７には、高温側信号Ｓｍｉｎが入力され、入力端子４８には、基準電位Ｓｄｃが入力される。
【００７８】
従って、第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａの場合、入力特性は１７Ａに示すとおりである。これに対して、出力端子４９からの出力特性は、図１７Ｂに示すとおりになる。すなわち、低温側信号Ｓｍａｘからなる出力信号を最大勾配として負極性側のみで勾配の調整が行われる。また、第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂの場合、入力特性は１８Ａに示すとおりである。これに対して、出力端子４９からの出力特性は、図１８Ｂに示すとおりになる。すなわち、高温側信号Ｓｍｉｎからなる出力信号を最大勾配として正極性側のみで勾配の調整が行われる。
【００７９】
図１９は、図１６のＤＡコンバータの設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す。設定Ｂｉｔに対応した図１９の特性に応じて、低温側信号Ｓｍａｘまたは高温側信号Ｓｍｉｎからなる出力信号の低減比率が決定され、従って、補償信号の勾配が決定される。
【００８０】
第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａ、および第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂの出力特性直線の勾配は、各々別個に調整される。第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａ、第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂの出力は、極性反転回路４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂにより極性反転を受ける。選択スイッチ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂにより、非反転信号と反転信号の一方を選択することにより、実施の形態１および２において、反転アンプを用いて反転信号を作成し、温度補償信号の正負両極性を選択可能としたのと同様、広い範囲での調整が可能となる。
【００８１】
図２０Ａは、第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａに接続された極性反転回路４３ａ、４４ａの構成の一例を示す。ＮＰＮトランジスタ５０ａ、５０ｂで構成されたミラー回路からなり、図２０Ｂのような入出力特性を有する。第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａの出力信号が入力され、極性反転された信号を出力する。
【００８２】
図２１Ａは、第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂに接続された極性反転回路４３ｂ、４４ｂの構成の一例を示す。ＰＮＰトランジスタ５１ａ、５１ｂで構成されたミラー回路からなり、図２１Ｂのような入出力特性を有する。第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂの出力信号が入力され、極性反転された信号を出力する。
【００８３】
なお、以上の各実施の形態では、温度補償特性の変曲点が１つの場合が示されたが、変曲点が複数ある場合でも、同様に対応可能である。すなわち、基準温度として、第１〜第ｎ基準温度（ｎは整数）を設定する場合、例えば、第ｉ基準温度（ｉは１〜ｎまでのいずれかの整数）に対して、第（ｉ−１）基準温度から第ｉ基準温度までを低温側領域とし、第ｉ基準温度から第（ｉ＋１）基準温度までを高温側領域として、上記各実施の形態と同様に構成すれば、全ての温度領域について、補償特性線を規定し、調整することができる。その結果、任意の次数の多項式となる補償信号を、容易に生成可能である。
【００８４】
また、電子素子の特性に影響を与える因子としては、温度に限らず、圧力、湿度などの他の種々の周囲環境に対して、本発明を適用することが可能である。
【００８５】
また、実施の形態の説明に記載した、ＭＡＸ回路（図７Ａ）、ＭＩＮ回路（図８Ａ）、ＮＰＮトランジスタのミラー回路（図２０Ａ）、ＰＮＰトランジスタのミラー回路（図２１Ａ）等については、ＮＰＮトランジスタおよびＰＮＰトランジスタに代えて、それぞれ、ＮＭＯＳトランジスタおよびＰＭＯＳトランジスタを用いても、同等の特性が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の補償信号生成回路によれば、生成すべき補償信号の極性に制限がなく、環境パラメータに対する依存特性補償信号の選択範囲が広い回路を、簡易な構成で実現できるので、種々の環境パラメータに依存する特性を補償する制御を行う、水晶発振器や各種センサー回路等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施の形態１における温度補償信号生成回路を示すブロック図
【図２】同温度補償信号生成回路の各部における信号の特性を示す波形図
【図３】同温度補償信号生成回路に用いられるＤＡコンバータの構成例を示す回路図
【図４】同温度補償信号生成回路の他の適用例を示すブロック図
【図５】同温度補償信号生成回路の原理的構成を示すブロック図
【図６Ａ】同温度補償信号生成回路に用いられる温度感知回路の構成例を示す回路図
【図６Ｂ】同温度感知回路の出力特性を示す図
【図７Ａ】実施の形態１の温度補償信号生成回路に用いられる低温側比較回路の構成例を示す回路図
【図７Ｂ】同低温側比較回路の出力特性を示す図
【図８Ａ】実施の形態１の温度補償信号生成回路に用いられる高温側比較回路の構成例を示す回路図
【図８Ｂ】同高温側比較回路の出力特性を示す図
【図９Ａ】実施の形態１の温度補償信号生成回路に用いられる低温側特性調整回路の入力特性を示す図
【図９Ｂ】同低温側特性調整回路の出力特性を示す図
【図１０Ａ】実施の形態１の温度補償信号生成回路に用いられる高温側特性調整回路の入力特性を示す図
【図１０Ｂ】同高温側特性調整回路の出力特性を示す図
【図１１】同低温側（高温側）特性調整回路を構成するＤＡコンバータの設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す図
【図１２】実施の形態２における温度補償信号生成回路を示すブロック図
【図１３】同温度補償信号生成回路の特性調整回路に用いられるＤＡコンバータの構成例を示す回路図
【図１４Ａ】図１２の温度補償信号生成回路に用いられる低温側特性調整回路および高温側特性調整回路の入力特性を示す図
【図１４Ｂ】同低温側（高温側）特性調整回路の出力特性を示す図
【図１４Ｃ】同低温側（高温側）特性調整回路を構成するＤＡコンバータの設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す図
【図１５】実施の形態３における温度補償信号生成回路を示すブロック図
【図１６】同温度補償信号生成回路の特性調整回路に用いられるＤＡコンバータの構成例を示す回路図
【図１７Ａ】図１５の温度補償信号生成回路に用いられる低温側特性調整回路の入力特性を示す図
【図１７Ｂ】同低温側特性調整回路の出力特性を示す図
【図１８Ａ】図１５の温度補償信号生成回路に用いられる高温側特性調整回路の入力特性を示す図
【図１８Ｂ】同高温側特性調整回路の出力特性を示す図
【図１９】図１６のＤＡコンバータの設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す図
【図２０Ａ】図１５の温度補償信号生成回路に用いられる低温側特性調整回路に接続された極性反転回路の構成例を示す回路図
【図２０Ｂ】同極性反転回路の出力特性を示す図
【図２１Ａ】図１５の温度補償信号生成回路に用いられる高温側特性調整回路に接続された極性反転回路の構成例を示す回路図
【図２１Ｂ】同極性反転回路の出力特性を示す図
【図２２】水晶発振器の発振周波数の温度特性と、その温度特性の補償動作について説明する図
【図２３】従来例の温度補償機能付き水晶発振装置を示すブロック図
【符号の説明】
【００８８】
１ 温度切替回路
２、２Ａ、２Ｂ オフセット特性調整回路
３、３Ａ、３Ｂ ゲイン特性調整回路
４ オフセット調整処理回路
５ 温度感知回路
６ 基準電位用定電源
７ａ 低温側比較回路
７ｂ 高温側比較回路
８ａ、８ｂ、３６ バッファ
９ａ、９ｂ、３７ 反転アンプ
１０ａ、１１ａ、２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ 低温側ＤＡコンバータ
１０ｂ、１１ｂ、２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ 高温側ＤＡコンバータ
１０ｃ、１１ｃ 常時ＤＡコンバータ
１４、１５、１６、４７、４８ 入力端子
１７、４９ 出力端子
１８ Ｘ軸用補償信号生成回路
１９ Ｙ軸用補償信号生成回路
２４ 比較回路（ＭＡＸ／ＭＩＮ回路）
２５ａ、４１ａ 第１低温側特性調整回路
２５ｂ、４１ｂ 第１高温側特性調整回路
２６ａ、４２ａ 第２低温側特性調整回路
２６ｂ、４２ｂ 第２高温側特性調整回路
２７ 第１加算器
２８ 第２加算器
２９ ダイオード
３０ 定電流源
３１、３２、５０ａ、５０ｂ ＮＰＮトランジスタ
３３、３４、５１ａ、５１ｂ ＰＮＮトランジスタ
３５ 比較回路（コンパレータ）
３８、３９ 切替え回路
３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂ 切り替えスイッチ
４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ 選択スイッチ
４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ 極性反転回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器や各種センサー回路等の電子素子の、温度、圧力、湿度などの周囲環境に依存する動作特性の変動、すなわち環境依存特性を補償するための信号を生成する補償信号生成回路に関する。例えば、角速度センサの検出出力の温度依存性を補償する温度補償信号を生成する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器には、各種の電子素子が用いられている。電子素子としては、例えば、水晶発振器、温度センサー、圧力センサー、湿度センサー、角速度センサ、加速度センサ等がある。
【０００３】
例えば、水晶発振器は、電子機器の基準クロック信号を生成するための小型で且つ高精度な発振装置を構成するためには必須である。水晶発振器の発振周波数は、水晶振動子に起因する３次及び１次成分を持つ温度特性を有する。すなわち、図２２（ａ）に示すように、横軸に周囲温度Ｔａ、縦軸に発振周波数ｆをとると、温度補償を行なわない場合の水晶発振器の発振周波数ｆは、その特性が極大値と極小値との間において１０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ程度のずれを有する概ね３次曲線Ｏとなる。但し、通常、電子機器を動作させる周囲温度Ｔａを−３０℃〜＋８０℃程度とする。従って、図２２（ｂ）に示すように、横軸に周囲温度Ｔａ、縦軸に制御電圧Ｖcをとったときに、理想的な制御電圧曲線Ｐを生成し、水晶発振器に印加すれば、図２２（ｃ）に示す直性Ｑのように、ｄｆ／ｄＴａ＝０となって、発振周波数ｆは実質的に温度に依存しなくなる。
【０００４】
実際には、図２２（ｂ）に示す理想的な温度特性を持つ制御電圧Ｖｃを発生させることは技術的に難しく、一般には、擬似的な３次の温度特性を持つ制御電圧を様々な方法で発生させ、発振周波数の温度補償を行なっている。例えば、特許文献１には、図２３に示すような、温度補償機能付き水晶発振装置が開示されている。
【０００５】
図２３に示す温度補償機能付き水晶発振装置は、周囲温度に依存しない所定の電圧値を生成して出力する第１のアナログ信号生成回路としての定電圧回路１０１と、周囲温度に比例した電圧値を生成して出力する第２のアナログ信号生成回路としての温度センサ回路１０２を備えている。
【０００６】
制御回路１０３は、定電圧回路１０１からの定電圧出力と温度センサ回路１０２からの温度に比例した電圧出力を受け、水晶振動子の温度特性を補償するための制御電圧Ｖｃを生成する。制御電圧Ｖｃは、周囲温度の全温度領域にわたって水晶振動子の温度特性を補償するための負の３次曲線を、連続した直線を用いて折れ線近似して得られるものである。電圧制御水晶発振回路（以下、ＶＣＸＯと略称する。）１０４は、制御回路１０３からの制御電圧Ｖｃにより発振周波数が所定値に制御される。また、制御回路１０３が出力する制御電圧Ｖｃに対して、ＶＣＸＯ１０４が出力する発振周波数を最適化するために、制御電圧Ｖｃの温度特性を補償する温度補償用パラメータを記憶するＲＯＭ／ＲＡＭ回路１０５が設けられている。
【０００７】
制御回路１０３は、ＭＡＸ回路１０３ａと、ＭＩＮ回路１０３ｂとから構成されている。ＭＡＸ回路１０３ａには、定電圧回路１０１及び温度センサ回路１０２によって生成される第１の制御電圧ｙ１、第２の制御電圧ｙ２及び第３の制御電圧ｙ３が入力され、そのうちの最大電圧値を選択して第６の制御電圧ｙ６として出力する。ＭＩＮ回路１０３ｂには、定電圧回路１０１及び温度センサ回路１０２によって生成される第４の制御電圧ｙ４及び第５の制御電圧ｙ５並びにＭＡＸ回路１０３ａからの第６の制御電圧ｙ６が入力され、そのうちの最小電圧値を選択して第７の制御電圧ｙ７として出力する。第７の制御電圧ｙ７が、すなわち温度補償用の制御電圧Ｖｃとなる。
【０００８】
このように、温度補償用の制御電圧Ｖｃを生成する制御回路１０３によると、複数の簡単な回路を用いて、制御電圧Ｖｃとしての第７の制御電圧ｙ７を連続した直線状に変化する５本の制御電圧群として出力することにより、温度補償特性の折れ線近似を行なうことができる。
【特許文献１】国際公開第９９／０３１９５号パンフレット（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示された温度補償信号を生成する回路の場合、各温度範囲に対し、あらかじめ、全温度範囲に対し勾配、極性が調整された複数の信号同士を、ＭＩＮ回路やＭＡＸ回路を組み合わせ合成して補償信号を作成するため、決められた極性に設定された補償信号しか生成することができない。従って、温度補償特性の選択範囲が制限される。
【００１０】
しかも、全温度範囲に亘り、温度に依存した出力レベルを持つ複数の調整回路の出力信号の比較、加算を複数回繰り返す構成であるため、システムが複雑である。
【００１１】
また、４次の曲線、５次の曲線などのように次数が増えると、生成すべき補償信号の変曲点が増え、複数のＭＡＸ回路、ＭＩＮ回路を経由しなくてはならず、システムの複雑化を避けることができない。また、理想的な曲線に対し誤差が大きくなる。
【００１２】
さらに、生成する補償信号が、ゲイン調整用、オフセット調整用、など、異なる特性を有した信号生成が必要な場合、それぞれにそれを生成する素子が増えるため、コストアップが避けられない。
【００１３】
従って本発明は、生成すべき補償信号の極性に制限がなく、環境パラメータに対する依存特性補償信号の選択範囲が広い補償信号生成回路を、簡易な構成で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の第１構成の依存特性補償信号生成回路は、所定の環境パラメータの基準値未満の低値側領域では出力レベルが前記環境パラメータの値に線形依存し、前記環境パラメータ基準値を超えた高値側領域では前記環境パラメータ基準値に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する低値側信号を生成する低値側信号生成回路と、前記環境パラメータ基準値未満の低値側領域では前記基準出力レベルとなり、前記環境パラメータ基準値を超えた高値側領域では出力レベルが前記環境パラメータの値に線形依存する特性を有する高値側信号を生成する高値側信号生成回路と、前記低値側信号における前記低値側領域での前記環境パラメータに対する依存特性の勾配および極性を調整する低値側特性調整回路と、前記高値側信号における前記高値側領域での前記環境パラメータに対する依存特性の勾配および極性を調整する高値側特性調整回路とを備え、前記低値側特性調整回路および前記高値側特性調整回路の出力信号を加算して、依存特性補償信号として出力する。なお、「加算」とは、加算器で演算する場合だけでなく、差を演算して出力する減算器の場合でも同様の効果は得られるので、減算器による演算も含むものとする。
【００１５】
本発明の第２構成の依存特性補償信号生成回路は、所定の環境パラメータに対する所定の動作範囲全域で前記環境パラメータに対し線形依存する環境パラメータ感知信号を出力する環境パラメータ感知回路と、所定の環境パラメータ基準値に対応するレベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、前記環境パラメータ感知信号における環境パラメータ依存特性の勾配および極性を調整する低値側特性調整回路と、前記環境パラメータ感知信号における環境パラメータ依存特性の勾配および極性を調整する前記低値側特性調整回路とは独立して設けられた高値側特性調整回路と、前記環境パラメータ感知信号を前記基準電位と比較して、前記環境パラメータ感知信号が前記基準電位に対して低値側の電位である場合は前記低値側特性調整回路の出力信号を選択し、前記環境パラメータ感知信号が前記基準電位に対して高値側の電位である場合は前記高値側特性調整回路の出力信号を選択して、依存特性補償信号として出力する選択回路とを備える。
【００１６】
本発明の第１構成の温度補償信号生成回路は、所定の基準温度未満の低温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存し、前記基準温度を超えた高温側領域では前記基準温度に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する低温側信号を生成する低温側信号生成回路と、前記基準温度未満の低温側領域では前記基準出力レベルとなり、前記基準温度を超えた高温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存する特性を有する高温側信号を生成する高温側信号生成回路と、前記低温側信号における前記低温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する低温側特性調整回路と、前記高温側信号における前記高温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する高温側特性調整回路とを備え、前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の出力信号を加算して、温度補償信号として出力する。
【００１７】
本発明の第２構成の温度補償信号生成回路は、所定の動作温度範囲全域で温度に対し線形依存する温度感知信号を出力する温度感知回路と、所定の基準温度に対応するレベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、前記温度感知信号における温度依存特性の勾配および極性を調整する低温側特性調整回路と、前記温度感知信号における温度依存特性の勾配および極性を調整する前記低温側特性調整回路とは独立して設けられた高温側特性調整回路と、前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記低温側特性調整回路の出力信号を選択し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記高温側特性調整回路の出力信号を選択して、温度補償信号として出力する選択回路とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成の補償信号生成回路によれば、例えば、所定の環境パラメータが温度である場合、各温度範囲のみについてそれぞれ、温度に依存した補償出力を各調整回路で生成し、それらを加算（または減算）するのみで温度補償信号を生成できる。従って、回路を簡素に構成することができる。また、各温度範囲のみで特性の調整を行い、各温度範囲で調整された出力を加算（または減算）するのみで、最終的な温度補償信号を出力できるため、生成したい補償信号の極性に制限はなく、特性の調整範囲が広い。
【００１９】
さらに、生成したい補償信号の変曲点が増えた（多項式化）場合、基準温度の設定数が増えて、各基準温度間の範囲毎に、上述と同様の構成を追加すればよいので、多項式の設定の自由度も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の依存特性補償信号生成回路、あるいは温度補償信号生成回路は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【００２１】
すなわち、上記の第１構成の依存特性補償信号生成回路において、前記低値側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低値側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記低値側領域での依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、前記高値側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高値側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記高値側領域での依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、前記低値側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する低値側極性反転回路と、前記高値側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する高値側極性反転回路と、前記低値側特性調整回路の出力信号と前記低値側極性反転回路の出力信号を選択する低値側切り替えスイッチと、前記高値側特性調整回路の出力信号と前記高値側極性反転回路の出力信号を選択する高値側切り替えスイッチとを更に備え、前記低値側切り替えスイッチと前記高値側切り替えスイッチによりそれぞれ選択された信号を加算して、前記依存特性補償信号として出力する構成とすることができる。
【００２２】
また、上記いずれかの構成の依存特性補償信号生成回路において、前記環境パラメータは、温度、圧力、および湿度の少なくとも１種である構成とすることができる。
【００２３】
また、上記の第１構成の温度補償信号生成回路において、所定の動作温度範囲の全域で温度に対し線形依存する温度感知信号を出力する温度感知回路と、前記基準出力レベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記温度感知信号を出力し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記基準電位を出力する低温側比較回路と、前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記基準電位を出力し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記温度感知信号を出力する高温側比較回路とを備え、前記温度感知回路、前記基準電位用定電源、および前記低温側比較回路により前記低温側信号生成回路が構成されて、前記低温側比較回路の出力が前記低温側信号として出力され、前記温度感知回路、前記基準電位用定電源、および前記高温側比較回路により前記高温側信号生成回路が構成されて、前記高温側比較回路の出力が前記高温側信号として出力される構成とすることができる。
【００２４】
また、上記いずれかの構成の温度補償信号生成回路において、前記低温側信号のレベルを前記基準出力レベルに対して反転して反転低温側信号を生成する低温側反転回路と、前記高温側信号のレベルを前記基準出力レベルに対して反転して反転高温側信号を生成する高温側反転回路とを備え、前記低温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低温側信号および前記反転低温側信号のレベルを所定の比率で加算することにより、前記低温側領域での温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成され、前記高温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高温側信号および前記反転高温側信号のレベルを所定の比率で加算することにより、前記高温側領域での温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成することができる。
【００２５】
あるいは、前記低温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低温側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記低温側領域での温度依存特性の勾配が調整された信号を出力するように構成され、前記高温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高温側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記高温側領域での温度依存特性の勾配が調整された信号を出力するように構成され、前記低温側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する低温側極性反転回路と、前記高温側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する高温側極性反転回路と、前記低温側特性調整回路の出力信号と前記低温側極性反転回路の出力信号を選択する低温側切り替えスイッチと、前記高温側特性調整回路の出力信号と前記高温側極性反転回路の出力信号を選択する高温側切り替えスイッチとを更に備え、前記低温側切り替えスイッチと前記高温側切り替えスイッチによりそれぞれ選択された信号を加算して、前記温度補償信号として出力する構成とすることができる。
【００２６】
また、上記いずれかの構成の温度補償信号生成回路において、前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の組み合わせを複数対備え、前記低温側信号生成回路および前記高温側信号生成回路の出力信号は、複数対の前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路に対して共通に供給される構成とすることができる。
【００２７】
また、第２構成の温度補償信号生成回路において、前記温度感知信号のレベルを前記基準電位に対して反転して反転温度感知信号を生成する反転回路を備え、前記低温側特性調整回路は、前記基準電位を出力信号のゼロレベルとし、前記温度感知信号および前記反転温度感知信号のレベルを所定の比率で加算することにより、温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成され、前記高温側特性調整回路は、前記基準電位を出力信号のゼロレベルとし、前記温度感知信号および前記反転温度感知信号のレベルを所定の比率で加算することにより、温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成とすることができる。
【００２８】
また、前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の組み合わせを複数対備え、前記温度感知回路、前記基準電位用定電源および前記反転回路の出力信号は、複数対の前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路に対して共通に供給される構成とすることができる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら、具体的に説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における温度補償信号生成回路を示すブロック図である。本実施の形態では、角速度センサの温度特性を補償するための温度補償信号を生成する回路を例として示す。
【００３１】
図１に示す温度補償信号生成回路は、温度切替回路１、オフセット特性調整回路２、およびゲイン特性調整回路３から構成される。オフセット調整処理回路４は、角速度センサ回路の構成要素であり、オフセット特性調整回路２が出力する温度補償信号が供給される。すなわち、本実施の形態の温度補償信号生成回路から、温度補償信号が供給される要素の一例として、参考のために示したものである。
【００３２】
温度切替回路１は、温度感知回路５、基準電位用定電源６、低温側比較回路７ａ、高温側比較回路７ｂ、バッファ８ａ、８ｂ、反転アンプ９ａ、９ｂから構成される。オフセット特性調整回路２は、低温側ＤＡコンバータ１０ａ、高温側ＤＡコンバータ１０ｂ、常時ＤＡコンバータ１０ｃから構成される。ゲイン特性調整回路３は、低温側ＤＡコンバータ１１ａ、高温側ＤＡコンバータ１１ｂ、常時ＤＡコンバータ１１ｃから構成される。
【００３３】
上記構成の回路の動作について、図２に示す特性直線を参照して説明する。図２の波形図における特性ａ〜特性ｈの符号は、図１の各部に付した符号と対応する。横軸は温度、縦軸は出力レベルを示す。縦の破線が基準温度を示す。基準温度は、温度特性の変曲点に対応して設定される。すなわち、温度補償信号の特性線の変曲点となる温度である。本実施の形態では、基準温度は一点であるが、複数点設定することもできる。
【００３４】
温度感知回路５は、全温度範囲、すなわち少なくとも、想定される所定の動作温度範囲内の全域において、図２の特性ａのように、温度に線形依存した温度感知信号Ｓｔを出力する。基準電位用定電源６は、特性ｂのように、基準温度に対応するレベルの基準電位Ｓｄｃを発生する。上述のとおり基準温度は、所望の温度補償特性に合わせて任意に設定され、温度補償特性の変曲点に対応する温度が、基準温度として設定される。
【００３５】
低温側比較回路７ａおよび高温側比較回路７ｂはそれぞれ、温度感知回路５からの温度感知信号Ｓｔと、基準電位用定電源６からの基準電位Ｓｄｃの供給を受ける。
【００３６】
低温側比較回路７ａは、温度感知信号Ｓｔと基準電位Ｓｄｃを比較して、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して低温側の電位である場合は温度感知信号Ｓｔを出力し、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して高温側の電位である場合は基準電位Ｓｄｃを出力する。従って、低温側比較回路７ａが出力する低温側信号は、図２の特性ｃのような出力特性を有する。低温側比較回路７ａは例えば、ＭＡＸ回路により構成することができる。
【００３７】
高温側比較回路７ｂは、温度感知信号Ｓｔと基準電位Ｓｄｃを比較して、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して低温側の電位である場合は基準電位Ｓｄｃを出力し、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して高温側の電位である場合は温度感知信号Ｓｔを出力する。従って、高温側比較回路７ｂが出力する高温側信号は、図２の特性ｄのような出力特性を有する。高温側比較回路７ｂは例えば、ＭＩＮ回路により構成することができる。
【００３８】
低温側比較回路７ａの出力信号は、一方でバッファ８ａを介し、図２の特性ｅを有する信号となり、オフセット特性調整回路２の低温側ＤＡコンバータ１０ａの一方の入力、およびゲイン特性調整回路３の低温側ＤＡコンバータ１１ａの一方の入力として供給される。バッファ８ａからの出力はまた、反転アンプ９ａの一方の入力となる。反転アンプ９ａの他方の入力としては基準電位Ｓｄｃが供給される。反転アンプ９ａの出力信号は、図２の特性ｆを有する信号となり、低温側ＤＡコンバータ１０ａ、１１ａの他方の入力として供給される。
【００３９】
高温側比較回路７ｂの出力信号は、一方でバッファ８ｂを介し、図２の特性ｇを有する信号となり、オフセット特性調整回路２の高温側ＤＡコンバータ１０ｂの一方の入力、およびゲイン特性調整回路３の高温側ＤＡコンバータ１１ｂの一方の入力として供給される。バッファ８ｂの出力はまた、反転アンプ９ｂの一方の入力となる。反転アンプ９ｂの他方の入力としては基準電位Ｓｄｃが供給される。反転アンプ９ｂの出力信号は、図２の特性ｈを有する信号となり、オフセット特性調整回路２の高温側ＤＡコンバータ１０ｂの他方の入力、およびゲイン特性調整回路３の高温側ＤＡコンバータ１１ｂの他方の入力として供給される。
【００４０】
ＤＡコンバータ１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂは、例えば図３に示すようなＲ−２Ｒラダーを用いた構成とすることができる。入力端子１４には、すなわち上側のＲ−２Ｒラダーには、バッファ８ａまたは８ｂから出力される特性ｅまたはｇを有する非反転信号が入力される。入力端子１５には、すなわち下側のＲ−２Ｒラダーには、反転アンプ９ａまたは９ｂから出力される特性ｆまたはｈを有する反転信号が入力される。入力端子１６には、基準電位用定電源６からの基準電位Ｓｄｃが入力される。出力端子１７からは、上下のＲ−２Ｒラダーの出力信号が所定の比率で加算され、供給される。設定スイッチＳ１〜Ｓ６の切替え選択は、オフセット特性調整回路２またはゲイン特性調整回路３に対してそれぞれ要求される温度補償特性に応じて、任意に設定される。
【００４１】
低温側ＤＡコンバータ１０ａ、１１ａの場合は、特性ｅを有する非反転信号が入力端子１４に、特性ｆを有する反転信号が入力端子１５に入力される。上下のＲ−２Ｒラダーは、入力信号が基準電位Ｓｄｃよりも高電位または低電位の領域、従って、基準温度よりも低温側領域でのみ動作する。
【００４２】
高温側ＤＡコンバータ１０ｂ、１１ｂの場合は、特性ｇを有する非反転信号が入力端子１４に、特性ｈを有する反転信号が入力端子１５に入力される。上下のＲ−２Ｒラダーは、入力信号が基準電位Ｓｄｃよりも高電位または低電位の領域、従って、基準温度よりも高温側領域でのみ動作する。
【００４３】
以上のように、低温側ＤＡコンバータ１０ａ、１１ａと高温側ＤＡコンバータ１０ｂ、１１ｂとは、動作する方が温度に応じて自動的に切り替わるように機能する。
【００４４】
低温側ＤＡコンバータ１０ａ、１１ａでは、低温側領域において、特性ｅからなる出力信号を負極性の最大勾配、特性ｆからなる出力信号を正極性の最大勾配として、設定スイッチＳ１〜Ｓ６の選択により、出力特性の勾配および極性を適宜設定することができる。また高温側ＤＡコンバータ１０ｂ、１１ｂでは、高温側領域において、特性ｈからなる出力信号を正極性の最大勾配、特性ｇからなる出力信号を負極性の最大勾配として、設定スイッチＳ１〜Ｓ６の選択により、出力特性の勾配および極性を適宜設定することができる。
【００４５】
常時ＤＡコンバータ１０ｃ、１１ｃは、実際には切替機能付の電流源により構成される。すなわち、周囲温度にかかわらず、仕様により設定された一定の電流を常に出力し、低温側調整回路、高温側調整回路からの出力電流と加算される。
【００４６】
オフセット特性調整回路２からは、ＤＡコンバータ１０ａ〜１０ｃの出力が加算されて温度補償信号として出力され、オフセット調整処理回路４に供給される。オフセット調整処理回路４では、温度補償信号は電流電圧変換回路１２により電圧に変換された後、オペアンプ１３の非反転入力端子に入力される。オペアンプ１３の反転入力端子には、角速度センサの検出信号に対する処理中の信号が入力され、オフセット温度特性を補償するための処理が行われる。一方、ゲイン特性調整回路３からは、ＤＡコンバータ１１ａ、１１ｂの出力が加算され、さらにＤＡコンバータ１１ｃを経た信号が温度補償信号として出力され、角速度センサの検出信号に対する処理中の信号に対して、ゲイン温度特性を補償するための処理に供される。
【００４７】
以上のように、本実施の形態の温度補償信号生成回路によれば、低温側および高温側の各温度範囲のみについてそれぞれ、温度に依存した補償出力を各調整回路で生成し、それらを加算（または減算）するのみで温度補償信号を生成できる。従って、回路を簡素に構成することができる。また、各温度範囲のみで特性の調整を行い、各温度範囲で調整された出力を加算（または減算）するのみで、最終的な温度補償信号を出力できるため、生成したい補償信号の極性に制限はなく、特性の調整範囲が広い。
【００４８】
また、生成したい補償信号の変曲点が増えた（多項式化）場合、基準電位Ｓｄｃの設定数を増加させて、各基準電位間の温度範囲毎に、上述と同様の構成を追加すればよいので、多項式の自由度も向上する。
【００４９】
また、本実施の形態の構成では、角速度センサ回路におけるオフセットおよびゲインの温度補償信号をそれぞれ生成するための、オフセット特性調整回路２およびゲイン特性調整回路３に対して、温度切替回路１を共通に用いることができる。これに対して、従来例の温度補償信号生成回路では、それぞれの温度特性補償信号を生成するための回路が別個に構成され、一部が共通に使用されることはなかった。したがって、本実施の形態によれば、多岐に亘る温度特性についてそれぞれ温度特性補償信号を生成する場合に、システムの簡素化の効果が顕著である。
【００５０】
例えば図４は、４種類の温度特性補償信号を生成するための温度補償信号生成回路の例を示す。この回路は、角速度センサ回路におけるＸ軸用検知素子およびＹ軸用検知素子の出力信号を処理する回路に対してそれぞれ、オフセットおよびゲインの温度補償信号を生成するための、Ｘ軸用補償信号生成回路１８およびＹ軸用補償信号生成回路１９を備えている。
【００５１】
Ｘ軸用補償信号生成回路１８およびＹ軸用補償信号生成回路１９はそれぞれ、オフセット特性調整回路２Ａ、２Ｂおよびゲイン特性調整回路３Ａ、３Ｂを備えている。オフセット特性調整回路２Ａ、２Ｂおよびゲイン特性調整回路３Ａ、３Ｂは、低温側ＤＡコンバータ２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ、および高温側ＤＡコンバータ２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂから構成されている。各ＤＡコンバータの特性は、図３に示したように、個別に調整可能である。
【００５２】
一方、温度切替回路１は、オフセット特性調整回路２Ａ、２Ｂおよびゲイン特性調整回路３Ａ、３Ｂに対して共通に出力信号を供給する。温度切替回路１は、図１に示したものと同様、温度感知回路５、低温側比較回路（ＭＡＸ回路）７ａ、高温側比較回路（ＭＩＮ回路）７ｂ、反転アンプ９ａ、９ｂ等から構成される。以上のとおり、温度切替回路１を共用することにより、全体の構成を簡素にすることができる。
【００５３】
図１に示した温度補償信号生成回路の構成は、図５のように表すことができる。すなわち、温度感知回路５からの温度感知信号Ｓｔと基準電位用定電源６からの基準電位Ｓｄｃを用いて、比較回路（ＭＡＸ／ＭＩＮ回路）２４により、図２に示した特性ｃを有する低温側信号Ｓｍａｘと、特性ｄを有する高温側信号Ｓｍｉｎを生成する。
【００５４】
低温側信号Ｓｍａｘをバッファ８ａを通した出力と、低温側信号Ｓｍａｘを反転アンプ９ａにより反転させた反転低温側信号ＳｍａｘＲと、基準電位Ｓｄｃが、第１低温側特性調整回路２５ａおよび第２低温側特性調整回路２６ａに入力される。
【００５５】
高温側信号Ｓｍｉｎをバッファ８ｂを通した出力と、高温側信号Ｓｍｉｎを反転アンプ９ｂにより反転させた反転高温側信号ＳｍｉｎＲと、基準電位Ｓｄｃが、第１高温側特性調整回路２５ｂおよび第２高温側特性調整回路２６ｂに入力される。
【００５６】
第１低温側特性調整回路２５ａおよび第１高温側特性調整回路２５ｂの出力信号は、第１加算器２７により加算され、第１温度補償信号として出力される。また、第２低温側特性調整回路２６ａおよび第２高温側特性調整回路２６ｂの出力信号は、第２加算器２８により加算され、第２温度補償信号として出力される。なお、第１低温側特性調整回路２５ａおよび第１高温側特性調整回路２５ｂの出力信号の演算は、加算器に代えて減算器により行うことも可能である。
【００５７】
第１低温側特性調整回路２５ａおよび第１高温側特性調整回路２５ｂはそれぞれ、図１のオフセット特性調整回路２の、低温側ＤＡコンバータ１０ａおよび高温側ＤＡコンバータ１０ｂに対応する。第２低温側特性調整回路２６ａおよび第２高温側特性調整回路２６ｂは、図１のゲイン特性調整回路３の、低温側ＤＡコンバータ１１ａおよび高温側ＤＡコンバータ１１ｂに対応する。
【００５８】
ここで、低温側信号Ｓｍａｘを生成するための回路構成を、低温側信号生成回路と称する。低温側信号Ｓｍａｘは、基準温度未満の低温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存し、基準温度を超えた高温側領域では周囲温度に関わらず基準温度に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する信号と定義することができる。また、高温側信号Ｓｍｉｎを生成するための回路構成を、高温側信号生成回路と称する。高温側信号Ｓｍｉｎは、基準温度未満の低温側領域では周囲温度に関わらず基準出力レベルとなり、基準温度を超えた高温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存する特性を有する信号と定義することができる。
【００５９】
また、反転アンプ９ａおよび第１低温側特性調整回路２５ａ（第２低温側特性調整回路２６ａ）を合わせた回路構成により、低温側信号Ｓｍａｘにおける低温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する機能を持つ。一方、反転アンプ９ｂおよび第１高温側特性調整回路２５ｂ（第２高温側特性調整回路２６ｂ）を合わせた回路構成により、高温側信号Ｓｍｉｎにおける高温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する機能を持つ。
【００６０】
以上の構成の温度補償信号生成回路において、温度感知回路５として、例えば図６Ａに示すような構成を用いることができる。２個のダイオード２９の直列接続に定電流源３０により電流を供給する回路である。ダイオード２９の温度特性に基づき、温度感知信号Ｓｔを出力することができる。この回路は、図６Ｂに示すような出力特性を示す。基準温度および基準電位Ｓｄｃの例を併せて示す。
【００６１】
また、低温側比較回路７ａを構成するＭＡＸ回路の構成例を、図７Ａに示す。２個のＮＰＮトランジスタ３１、３２を並列接続し、ＮＰＮトランジスタ３１のベースに基準電位Ｓｄｃを、ＮＰＮトランジスタ３２のベースに温度感知信号Ｓｔを供給する。この回路の出力特性（低温側信号Ｓｍａｘ）を図７Ｂに示す。
【００６２】
高温側比較回路７ｂを構成するＭＩＮ回路の構成例を、図８Ａに示す。２個のＰＮＰトランジスタ３３、３４を並列接続し、ＰＮＰトランジスタ３３のベースに基準電位Ｓｄｃを、ＰＮＰトランジスタ３４のベースに温度感知信号Ｓｔを供給する。この回路の出力特性（高温側信号Ｓｍｉｎ）を図８Ｂに示す。
【００６３】
図９Ａは、第１低温側特性調整回路２５ａ（低温側ＤＡコンバータ１０ａ）の入力特性を示す。図７Ｂに示した低温側比較回路７ａの出力特性（Ｓｍａｘ）と、それを反転した特性（ＳｍａｘＲ）を併せたものになっている。図９Ｂは、第１低温側特性調整回路２５ａの出力特性を示す。この出力特性は、基準温度よりも低温側で特性直線の勾配および極性が調整される様子を示す。すなわち、正負の最大勾配間に示される複数の特性直線のいずれかで表される特性になるように、例えば低温側ＤＡコンバータ１０ａの設定スイッチＳ１〜Ｓ６（図３参照）が切替えられる。
【００６４】
図１０Ａは、第１高温側特性調整回路２５ｂ（高温側ＤＡコンバータ１０ｂ）の入力特性を示す。図８Ｂに示した高温側比較回路７ｂの出力特性（Ｓｍｉｎ）と、それを反転した特性（ＳｍｉｎＲ）を併せたものになっている。図１０Ｂは、第１高温側特性調整回路２５ｂの出力特性を示す。この出力特性は、基準温度よりも高温側で特性直線の勾配および極性が調整される様子を示す。すなわち、正負の最大勾配間に示される複数の特性直線のいずれかで表される特性になるように、例えば低温側ＤＡコンバータ１０ｂの設定スイッチＳ１〜Ｓ６（図３参照）が切替えられる。
【００６５】
図１１は、例えば低温側特性調整回路を構成するＤＡコンバータ１０ａ、１０ｂ等の設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す。設定Ｂｉｔは、図３に示した設定スイッチＳ１〜Ｓ６の切り替えに対応する。すなわち、設定Ｂｉｔに対応した図１１の特性に応じて、低温側信号Ｓｍａｘおよび反転低温側信号ＳｍａｘＲの加算の比率が決定され、従って、補償信号の極性と勾配が決定される。
【００６６】
なお、上述の構成では、ＤＡコンバータとして電流値に変換する形態のものを用いたが、電圧値に変換する形態のものでも同様に使用可能である。
【００６７】
（実施の形態２）
図１２は、実施の形態２における温度補償信号生成回路を示すブロック図である。本実施の形態の回路は、実施の形態１における図５に示した構成を一部変更したものである。従って、図５に示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明の繰り返しを省略する。
【００６８】
本実施の形態では、図５の構成のような比較回路（ＭＡＸ／ＭＩＮ回路）２４、および低温側用、高温側用のバッファ８ａ、８ｂ、反転アンプ９ａ、９ｂを設けず、比較回路（コンパレータ）３５と、一組のバッファ３６、反転アンプ３７を設ける。更に、第１低温側特性調整回路２５ａと第２高温側特性調整回路２５ｂの出力を、切替えスイッチ３８ａ、３８ｂにより切替える切替え回路３８、および第２低温側特性調整回路２６ａと第２高温側特性調整回路２６ｂの出力を、切替えスイッチ３９ａ、３９ｂにより切替える切替え回路３９が設けられる。
【００６９】
温度感知回路５からの温度感知信号Ｓｔは、バッファ３６および比較回路３５に供給される。基準電位用定電源６からの基準電位Ｓｄｃは、反転アンプ３７、および比較回路３５に供給される。反転アンプ３７は、バッファ３６を経由した温度感知信号Ｓｔを基準電位Ｓｄｃを基準として反転し、反転温度感知信号ＳｔＲを生成する。
【００７０】
第１、第２低温側特性調整回路２５ａ、２６ａ、第１、第２高温側特性調整回路２５ｂ、２６ｂは、実施の形態１と同様の、図１３に示したようなＤＡコンバータにより構成される。但し、第１、第２低温側特性調整回路２５ａ、２６ａ、第１、第２高温側特性調整回路２５ｂ、２６ｂのいずれにおいても、入力端子には温度感知信号Ｓｔおよび反転温度感知信号ＳｔＲが供給される。従って、それらの回路の入力特性は同一であり、図１４Ａに示すとおりである。出力特性は、図１４Ｂに示すとおりとなる。すなわち、全温度領域において、温度感知信号Ｓｔに対応する出力電流および反転温度感知信号ＳｔＲに対応する出力電流の特性直線により挟まれた範囲で、出力特性直線の勾配および極性が調整される。
【００７１】
第１、第２低温側特性調整回路２５ａ、２６ａ、第１、第２高温側特性調整回路２５ｂ、２６ｂの出力特性直線の勾配および極性は、各々別個に調整される。例えば、第１低温側特性調整回路２５ａは、オフセットについて所望される温度補償信号の低温側領域での特性に適合するように調整され、第１高温側特性調整回路２５ｂは、高温側領域での特性に適合するように調整される。第２低温側特性調整回路２６ａは、ゲインについて所望される温度補償信号の低温側領域での特性に適合するように調整され、第２高温側特性調整回路２６ｂは、高温側領域での特性に適合するように調整される。
【００７２】
図１４Ｃは、低温側（高温側）特性調整回路を構成するＤＡコンバータの設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す。設定Ｂｉｔは、図１３に示した設定スイッチＳ１〜Ｓ６による設定に対応する。すなわち、設定Ｂｉｔに対応した図１４Ｃの特性に応じて、低温側信号ＳｍａｘＲまたは反転低温側信号Ｓｍａｘの加算の比率が決定され、従って、補償信号の極性と勾配が決定される。
【００７３】
比較回路３５は、温度感知信号Ｓｔと基準電位Ｓｄｃを比較して、切替え回路３８、１９を切替える信号を供給する。すなわち、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して低温側の電位である場合は第１、第２低温側特性調整回路２５ａ、２６ａの出力信号を選択し、温度感知信号Ｓｔが基準電位Ｓｄｃに対して高温側の電位である場合は第１、第２高温側特性調整回路２５ｂ、２６ｂの出力信号を選択するように制御が行われる。
【００７４】
以上のようにして、加算器２７、２８からは、実施の形態１と同様の温度補償信号が出力される。
【００７５】
（実施の形態３）
図１５は、実施の形態５における温度補償信号生成回路を示すブロック図である。本実施の形態の回路は、実施の形態１における図５に示した構成を一部変更したものである。従って、図５に示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明の繰り返しを省略する。
【００７６】
本実施の形態では、図５の構成のような反転アンプ９ａ、９ｂを設けず、各特性調整回路４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂの出力を反転するための極性反転回路４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂが設けられる。さらに、各調整回路の非反転出力信号と反転出力信号を切替えるためのスイッチ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂが設けられる。
【００７７】
各特性調整回路４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂはそれぞれ、図１６に示すような、Ｒ−２Ｒラダーを用いたＤＡコンバータにより構成される。第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａの場合、入力端子４７には、低温側信号Ｓｍａｘが入力され、入力端子４８には、基準電位Ｓｄｃが入力される。第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂの場合、入力端子４７には、高温側信号Ｓｍｉｎが入力され、入力端子４８には、基準電位Ｓｄｃが入力される。
【００７８】
従って、第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａの場合、入力特性は１７Ａに示すとおりである。これに対して、出力端子４９からの出力特性は、図１７Ｂに示すとおりになる。すなわち、低温側信号Ｓｍａｘからなる出力信号を最大勾配として負極性側のみで勾配の調整が行われる。また、第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂの場合、入力特性は１８Ａに示すとおりである。これに対して、出力端子４９からの出力特性は、図１８Ｂに示すとおりになる。すなわち、高温側信号Ｓｍｉｎからなる出力信号を最大勾配として正極性側のみで勾配の調整が行われる。
【００７９】
図１９は、図１６のＤＡコンバータの設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す。設定Ｂｉｔに対応した図１９の特性に応じて、低温側信号Ｓｍａｘまたは高温側信号Ｓｍｉｎからなる出力信号の低減比率が決定され、従って、補償信号の勾配が決定される。
【００８０】
第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａ、および第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂの出力特性直線の勾配は、各々別個に調整される。第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａ、第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂの出力は、極性反転回路４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂにより極性反転を受ける。選択スイッチ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂにより、非反転信号と反転信号の一方を選択することにより、実施の形態１および２において、反転アンプを用いて反転信号を作成し、温度補償信号の正負両極性を選択可能としたのと同様、広い範囲での調整が可能となる。
【００８１】
図２０Ａは、第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａに接続された極性反転回路４３ａ、４４ａの構成の一例を示す。ＮＰＮトランジスタ５０ａ、５０ｂで構成されたミラー回路からなり、図２０Ｂのような入出力特性を有する。第１、第２低温側特性調整回路４１ａ、４２ａの出力信号が入力され、極性反転された信号を出力する。
【００８２】
図２１Ａは、第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂに接続された極性反転回路４３ｂ、４４ｂの構成の一例を示す。ＰＮＰトランジスタ５１ａ、５１ｂで構成されたミラー回路からなり、図２１Ｂのような入出力特性を有する。第１、第２高温側特性調整回路４１ｂ、４２ｂの出力信号が入力され、極性反転された信号を出力する。
【００８３】
なお、以上の各実施の形態では、温度補償特性の変曲点が１つの場合が示されたが、変曲点が複数ある場合でも、同様に対応可能である。すなわち、基準温度として、第１〜第ｎ基準温度（ｎは整数）を設定する場合、例えば、第ｉ基準温度（ｉは１〜ｎまでのいずれかの整数）に対して、第（ｉ−１）基準温度から第ｉ基準温度までを低温側領域とし、第ｉ基準温度から第（ｉ＋１）基準温度までを高温側領域として、上記各実施の形態と同様に構成すれば、全ての温度領域について、補償特性線を規定し、調整することができる。その結果、任意の次数の多項式となる補償信号を、容易に生成可能である。
【００８４】
また、電子素子の特性に影響を与える因子としては、温度に限らず、圧力、湿度などの他の種々の周囲環境に対して、本発明を適用することが可能である。
【００８５】
また、実施の形態の説明に記載した、ＭＡＸ回路（図７Ａ）、ＭＩＮ回路（図８Ａ）、ＮＰＮトランジスタのミラー回路（図２０Ａ）、ＰＮＰトランジスタのミラー回路（図２１Ａ）等については、ＮＰＮトランジスタおよびＰＮＰトランジスタに代えて、それぞれ、ＮＭＯＳトランジスタおよびＰＭＯＳトランジスタを用いても、同等の特性が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の補償信号生成回路によれば、生成すべき補償信号の極性に制限がなく、環境パラメータに対する依存特性補償信号の選択範囲が広い回路を、簡易な構成で実現できるので、種々の環境パラメータに依存する特性を補償する制御を行う、水晶発振器や各種センサー回路等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施の形態１における温度補償信号生成回路を示すブロック図
【図２】同温度補償信号生成回路の各部における信号の特性を示す波形図
【図３】同温度補償信号生成回路に用いられるＤＡコンバータの構成例を示す回路図
【図４】同温度補償信号生成回路の他の適用例を示すブロック図
【図５】同温度補償信号生成回路の原理的構成を示すブロック図
【図６Ａ】同温度補償信号生成回路に用いられる温度感知回路の構成例を示す回路図
【図６Ｂ】同温度感知回路の出力特性を示す図
【図７Ａ】実施の形態１の温度補償信号生成回路に用いられる低温側比較回路の構成例を示す回路図
【図７Ｂ】同低温側比較回路の出力特性を示す図
【図８Ａ】実施の形態１の温度補償信号生成回路に用いられる高温側比較回路の構成例を示す回路図
【図８Ｂ】同高温側比較回路の出力特性を示す図
【図９Ａ】実施の形態１の温度補償信号生成回路に用いられる低温側特性調整回路の入力特性を示す図
【図９Ｂ】同低温側特性調整回路の出力特性を示す図
【図１０Ａ】実施の形態１の温度補償信号生成回路に用いられる高温側特性調整回路の入力特性を示す図
【図１０Ｂ】同高温側特性調整回路の出力特性を示す図
【図１１】同低温側（高温側）特性調整回路を構成するＤＡコンバータの設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す図
【図１２】実施の形態２における温度補償信号生成回路を示すブロック図
【図１３】同温度補償信号生成回路の特性調整回路に用いられるＤＡコンバータの構成例を示す回路図
【図１４Ａ】図１２の温度補償信号生成回路に用いられる低温側特性調整回路および高温側特性調整回路の入力特性を示す図
【図１４Ｂ】同低温側（高温側）特性調整回路の出力特性を示す図
【図１４Ｃ】同低温側（高温側）特性調整回路を構成するＤＡコンバータの設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す図
【図１５】実施の形態３における温度補償信号生成回路を示すブロック図
【図１６】同温度補償信号生成回路の特性調整回路に用いられるＤＡコンバータの構成例を示す回路図
【図１７Ａ】図１５の温度補償信号生成回路に用いられる低温側特性調整回路の入力特性を示す図
【図１７Ｂ】同低温側特性調整回路の出力特性を示す図
【図１８Ａ】図１５の温度補償信号生成回路に用いられる高温側特性調整回路の入力特性を示す図
【図１８Ｂ】同高温側特性調整回路の出力特性を示す図
【図１９】図１６のＤＡコンバータの設定Ｂｉｔに対する出力電流の特性を示す図
【図２０Ａ】図１５の温度補償信号生成回路に用いられる低温側特性調整回路に接続された極性反転回路の構成例を示す回路図
【図２０Ｂ】同極性反転回路の出力特性を示す図
【図２１Ａ】図１５の温度補償信号生成回路に用いられる高温側特性調整回路に接続された極性反転回路の構成例を示す回路図
【図２１Ｂ】同極性反転回路の出力特性を示す図
【図２２】水晶発振器の発振周波数の温度特性と、その温度特性の補償動作について説明する図
【図２３】従来例の温度補償機能付き水晶発振装置を示すブロック図
【符号の説明】
【００８８】
１ 温度切替回路
２、２Ａ、２Ｂ オフセット特性調整回路
３、３Ａ、３Ｂ ゲイン特性調整回路
４ オフセット調整処理回路
５ 温度感知回路
６ 基準電位用定電源
７ａ 低温側比較回路
７ｂ 高温側比較回路
８ａ、８ｂ、３６ バッファ
９ａ、９ｂ、３７ 反転アンプ
１０ａ、１１ａ、２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ 低温側ＤＡコンバータ
１０ｂ、１１ｂ、２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ 高温側ＤＡコンバータ
１０ｃ、１１ｃ 常時ＤＡコンバータ
１４、１５、１６、４７、４８ 入力端子
１７、４９ 出力端子
１８ Ｘ軸用補償信号生成回路
１９ Ｙ軸用補償信号生成回路
２４ 比較回路（ＭＡＸ／ＭＩＮ回路）
２５ａ、４１ａ 第１低温側特性調整回路
２５ｂ、４１ｂ 第１高温側特性調整回路
２６ａ、４２ａ 第２低温側特性調整回路
２６ｂ、４２ｂ 第２高温側特性調整回路
２７ 第１加算器
２８ 第２加算器
２９ ダイオード
３０ 定電流源
３１、３２、５０ａ、５０ｂ ＮＰＮトランジスタ
３３、３４、５１ａ、５１ｂ ＰＮＮトランジスタ
３５ 比較回路（コンパレータ）
３８、３９ 切替え回路
３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂ 切り替えスイッチ
４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ 選択スイッチ
４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ 極性反転回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の環境パラメータの基準値未満の低値側領域では出力レベルが前記環境パラメータの値に線形依存し、前記環境パラメータ基準値を超えた高値側領域では前記環境パラメータ基準値に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する低値側信号を生成する低値側信号生成回路と、
前記環境パラメータ基準値未満の低値側領域では前記基準出力レベルとなり、前記環境パラメータ基準値を超えた高値側領域では出力レベルが前記環境パラメータの値に線形依存する特性を有する高値側信号を生成する高値側信号生成回路と、
前記低値側信号における前記低値側領域での前記環境パラメータに対する依存特性の勾配および極性を調整する低値側特性調整回路と、
前記高値側信号における前記高値側領域での前記環境パラメータに対する依存特性の勾配および極性を調整する高値側特性調整回路とを備え、
前記低値側特性調整回路および前記高値側特性調整回路の出力信号を加算して、依存特性補償信号として出力する依存特性補償信号生成回路。
【請求項２】
前記低値側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低値側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記低値側領域での依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、
前記高値側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高値側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記高値側領域での依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、
前記低値側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する低値側極性反転回路と、
前記高値側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する高値側極性反転回路と、
前記低値側特性調整回路の出力信号と前記低値側極性反転回路の出力信号を選択する低値側切り替えスイッチと、
前記高値側特性調整回路の出力信号と前記高値側極性反転回路の出力信号を選択する高値側切り替えスイッチとを更に備え、
前記低値側切り替えスイッチと前記高値側切り替えスイッチによりそれぞれ選択された信号を加算して、前記依存特性補償信号として出力する請求項１に記載の依存特性補償信号生成回路。
【請求項３】
所定の環境パラメータに対する所定の動作範囲全域で前記環境パラメータに対し線形依存する環境パラメータ感知信号を出力する環境パラメータ感知回路と、
所定の環境パラメータ基準値に対応するレベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、
前記環境パラメータ感知信号における環境パラメータ依存特性の勾配および極性を調整する低値側特性調整回路と、
前記環境パラメータ感知信号における環境パラメータ依存特性の勾配および極性を調整する前記低値側特性調整回路とは独立して設けられた高値側特性調整回路と、
前記環境パラメータ感知信号を前記基準電位と比較して、前記環境パラメータ感知信号が前記基準電位に対して低値側の電位である場合は前記低値側特性調整回路の出力信号を選択し、前記環境パラメータ感知信号が前記基準電位に対して高値側の電位である場合は前記高値側特性調整回路の出力信号を選択して、依存特性補償信号として出力する選択回路とを備えた依存特性補償信号生成回路。
【請求項４】
前記環境パラメータは、温度、圧力、および湿度の少なくとも１種である請求項１〜３のいずれか１項に記載の依存特性補償信号生成回路。
【請求項５】
所定の基準温度未満の低温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存し、前記基準温度を超えた高温側領域では前記基準温度に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する低温側信号を生成する低温側信号生成回路と、
前記基準温度未満の低温側領域では前記基準出力レベルとなり、前記基準温度を超えた高温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存する特性を有する高温側信号を生成する高温側信号生成回路と、
前記低温側信号における前記低温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する低温側特性調整回路と、
前記高温側信号における前記高温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する高温側特性調整回路とを備え、
前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の出力信号を加算して、温度補償信号として出力する温度補償信号生成回路。
【請求項６】
所定の動作温度範囲の全域で温度に対し線形依存する温度感知信号を出力する温度感知回路と、
前記基準出力レベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、
前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記温度感知信号を出力し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記基準電位を出力する低温側比較回路と、
前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記基準電位を出力し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記温度感知信号を出力する高温側比較回路とを備え、
前記温度感知回路、前記基準電位用定電源、および前記低温側比較回路により前記低温側信号生成回路が構成されて、前記低温側比較回路の出力が前記低温側信号として出力され、
前記温度感知回路、前記基準電位用定電源、および前記高温側比較回路により前記高温側信号生成回路が構成されて、前記高温側比較回路の出力が前記高温側信号として出力される請求項５に記載の温度補償信号生成回路。
【請求項７】
前記低温側信号のレベルを前記基準出力レベルに対して反転して反転低温側信号を生成する低温側反転回路と、
前記高温側信号のレベルを前記基準出力レベルに対して反転して反転高温側信号を生成する高温側反転回路とを備え、
前記低温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低温側信号および前記反転低温側信号のレベルを所定の比率で加算することにより、前記低温側領域での温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成され、
前記高温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高温側信号および前記反転高温側信号のレベルを所定の比率で加算することにより、前記高温側領域での温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成された請求項５または６に記載の温度補償信号生成回路。
【請求項８】
前記低温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低温側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記低温側領域での温度依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、
前記高温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高温側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記高温側領域での温度依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、
前記低温側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する低温側極性反転回路と、
前記高温側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する高温側極性反転回路と、
前記低温側特性調整回路の出力信号と前記低温側極性反転回路の出力信号を選択する低温側切り替えスイッチと、
前記高温側特性調整回路の出力信号と前記高温側極性反転回路の出力信号を選択する高温側切り替えスイッチとを更に備え、
前記低温側切り替えスイッチと前記高温側切り替えスイッチによりそれぞれ選択された信号を加算して、前記温度補償信号として出力する請求項５または６に記載の温度補償信号生成回路。
【請求項９】
前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の組み合わせを複数対備え、
前記低温側信号生成回路および前記高温側信号生成回路の出力信号は、複数対の前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路に対して共通に供給される請求項５〜８のいずれか１項に記載の温度補償信号生成回路。
【請求項１０】
所定の動作温度範囲全域で温度に対し線形依存する温度感知信号を出力する温度感知回路と、
所定の基準温度に対応するレベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、
前記温度感知信号における温度依存特性の勾配および極性を調整する低温側特性調整回路と、
前記温度感知信号における温度依存特性の勾配および極性を調整する前記低温側特性調整回路とは独立して設けられた高温側特性調整回路と、
前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記低温側特性調整回路の出力信号を選択し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記高温側特性調整回路の出力信号を選択して、温度補償信号として出力する選択回路とを備えた温度補償信号生成回路。
【請求項１１】
前記温度感知信号のレベルを前記基準電位に対して反転して反転温度感知信号を生成する反転回路を備え、
前記低温側特性調整回路は、前記基準電位を出力信号のゼロレベルとし、前記温度感知信号および前記反転温度感知信号のレベルを所定の比率で加算することにより、温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成され、
前記高温側特性調整回路は、前記基準電位を出力信号のゼロレベルとし、前記温度感知信号および前記反転温度感知信号のレベルを所定の比率で加算することにより、温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成された請求項１０に記載の温度補償信号生成回路。
【請求項１２】
前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の組み合わせを複数対備え、
前記温度感知回路、前記基準電位用定電源および前記反転回路の出力信号は、複数対の前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路に対して共通に供給される請求項１１に記載の温度補償信号生成回路。
【請求項１】
所定の環境パラメータの基準値未満の低値側領域では出力レベルが前記環境パラメータの値に線形依存し、前記環境パラメータ基準値を超えた高値側領域では前記環境パラメータ基準値に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する低値側信号を生成する低値側信号生成回路と、
前記環境パラメータ基準値未満の低値側領域では前記基準出力レベルとなり、前記環境パラメータ基準値を超えた高値側領域では出力レベルが前記環境パラメータの値に線形依存する特性を有する高値側信号を生成する高値側信号生成回路と、
前記低値側信号における前記低値側領域での前記環境パラメータに対する依存特性の勾配および極性を調整する低値側特性調整回路と、
前記高値側信号における前記高値側領域での前記環境パラメータに対する依存特性の勾配および極性を調整する高値側特性調整回路とを備え、
前記低値側特性調整回路および前記高値側特性調整回路の出力信号を加算して、依存特性補償信号として出力する依存特性補償信号生成回路。
【請求項２】
前記低値側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低値側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記低値側領域での依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、
前記高値側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高値側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記高値側領域での依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、
前記低値側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する低値側極性反転回路と、
前記高値側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する高値側極性反転回路と、
前記低値側特性調整回路の出力信号と前記低値側極性反転回路の出力信号を選択する低値側切り替えスイッチと、
前記高値側特性調整回路の出力信号と前記高値側極性反転回路の出力信号を選択する高値側切り替えスイッチとを更に備え、
前記低値側切り替えスイッチと前記高値側切り替えスイッチによりそれぞれ選択された信号を加算して、前記依存特性補償信号として出力する請求項１に記載の依存特性補償信号生成回路。
【請求項３】
所定の環境パラメータに対する所定の動作範囲全域で前記環境パラメータに対し線形依存する環境パラメータ感知信号を出力する環境パラメータ感知回路と、
所定の環境パラメータ基準値に対応するレベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、
前記環境パラメータ感知信号における環境パラメータ依存特性の勾配および極性を調整する低値側特性調整回路と、
前記環境パラメータ感知信号における環境パラメータ依存特性の勾配および極性を調整する前記低値側特性調整回路とは独立して設けられた高値側特性調整回路と、
前記環境パラメータ感知信号を前記基準電位と比較して、前記環境パラメータ感知信号が前記基準電位に対して低値側の電位である場合は前記低値側特性調整回路の出力信号を選択し、前記環境パラメータ感知信号が前記基準電位に対して高値側の電位である場合は前記高値側特性調整回路の出力信号を選択して、依存特性補償信号として出力する選択回路とを備えた依存特性補償信号生成回路。
【請求項４】
前記環境パラメータは、温度、圧力、および湿度の少なくとも１種である請求項１〜３のいずれか１項に記載の依存特性補償信号生成回路。
【請求項５】
所定の基準温度未満の低温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存し、前記基準温度を超えた高温側領域では前記基準温度に対応する一定の基準出力レベルとなる特性を有する低温側信号を生成する低温側信号生成回路と、
前記基準温度未満の低温側領域では前記基準出力レベルとなり、前記基準温度を超えた高温側領域では出力レベルが周囲温度に線形依存する特性を有する高温側信号を生成する高温側信号生成回路と、
前記低温側信号における前記低温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する低温側特性調整回路と、
前記高温側信号における前記高温側領域での温度依存特性の勾配および極性を調整する高温側特性調整回路とを備え、
前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の出力信号を加算して、温度補償信号として出力する温度補償信号生成回路。
【請求項６】
所定の動作温度範囲の全域で温度に対し線形依存する温度感知信号を出力する温度感知回路と、
前記基準出力レベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、
前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記温度感知信号を出力し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記基準電位を出力する低温側比較回路と、
前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記基準電位を出力し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記温度感知信号を出力する高温側比較回路とを備え、
前記温度感知回路、前記基準電位用定電源、および前記低温側比較回路により前記低温側信号生成回路が構成されて、前記低温側比較回路の出力が前記低温側信号として出力され、
前記温度感知回路、前記基準電位用定電源、および前記高温側比較回路により前記高温側信号生成回路が構成されて、前記高温側比較回路の出力が前記高温側信号として出力される請求項５に記載の温度補償信号生成回路。
【請求項７】
前記低温側信号のレベルを前記基準出力レベルに対して反転して反転低温側信号を生成する低温側反転回路と、
前記高温側信号のレベルを前記基準出力レベルに対して反転して反転高温側信号を生成する高温側反転回路とを備え、
前記低温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低温側信号および前記反転低温側信号のレベルを所定の比率で加算することにより、前記低温側領域での温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成され、
前記高温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高温側信号および前記反転高温側信号のレベルを所定の比率で加算することにより、前記高温側領域での温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成された請求項５または６に記載の温度補償信号生成回路。
【請求項８】
前記低温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記低温側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記低温側領域での温度依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、
前記高温側特性調整回路は、前記基準出力レベルを出力信号のゼロレベルとし、前記高温側信号のレベルを所定の比率で低減することにより、前記高温側領域での温度依存特性の勾配が調整された信号を生成するように構成され、
前記低温側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する低温側極性反転回路と、
前記高温側特性調整回路の出力信号の極性を反転して出力する高温側極性反転回路と、
前記低温側特性調整回路の出力信号と前記低温側極性反転回路の出力信号を選択する低温側切り替えスイッチと、
前記高温側特性調整回路の出力信号と前記高温側極性反転回路の出力信号を選択する高温側切り替えスイッチとを更に備え、
前記低温側切り替えスイッチと前記高温側切り替えスイッチによりそれぞれ選択された信号を加算して、前記温度補償信号として出力する請求項５または６に記載の温度補償信号生成回路。
【請求項９】
前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の組み合わせを複数対備え、
前記低温側信号生成回路および前記高温側信号生成回路の出力信号は、複数対の前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路に対して共通に供給される請求項５〜８のいずれか１項に記載の温度補償信号生成回路。
【請求項１０】
所定の動作温度範囲全域で温度に対し線形依存する温度感知信号を出力する温度感知回路と、
所定の基準温度に対応するレベルの基準電位を発生する基準電位用定電源と、
前記温度感知信号における温度依存特性の勾配および極性を調整する低温側特性調整回路と、
前記温度感知信号における温度依存特性の勾配および極性を調整する前記低温側特性調整回路とは独立して設けられた高温側特性調整回路と、
前記温度感知信号を前記基準電位と比較して、前記温度感知信号が前記基準電位に対して低温側の電位である場合は前記低温側特性調整回路の出力信号を選択し、前記温度感知信号が前記基準電位に対して高温側の電位である場合は前記高温側特性調整回路の出力信号を選択して、温度補償信号として出力する選択回路とを備えた温度補償信号生成回路。
【請求項１１】
前記温度感知信号のレベルを前記基準電位に対して反転して反転温度感知信号を生成する反転回路を備え、
前記低温側特性調整回路は、前記基準電位を出力信号のゼロレベルとし、前記温度感知信号および前記反転温度感知信号のレベルを所定の比率で加算することにより、温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成され、
前記高温側特性調整回路は、前記基準電位を出力信号のゼロレベルとし、前記温度感知信号および前記反転温度感知信号のレベルを所定の比率で加算することにより、温度依存特性の勾配および極性が調整された信号を出力するように構成された請求項１０に記載の温度補償信号生成回路。
【請求項１２】
前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路の組み合わせを複数対備え、
前記温度感知回路、前記基準電位用定電源および前記反転回路の出力信号は、複数対の前記低温側特性調整回路および前記高温側特性調整回路に対して共通に供給される請求項１１に記載の温度補償信号生成回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１０−４８６７５（Ｐ２０１０−４８６７５Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１３２０２（Ｐ２００８−２１３２０２）
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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