発振回路システム
【課題】温度特性情報を生成する際の測定温度の個数を増やすことなく温度補償を高精度に行うことが可能な圧電発振器の発振回路システムを提供する。
【解決手段】圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を示す温度特性情報７６から圧電振動子の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式を算出し、第１の近似式と温度センサー１６の検出電圧６６に対応した温度補償量８０から周波数補正回路４２により発振信号５８の温度補償を行う発振回路システムであって、温度特性情報は、圧電振動子の温度と発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報に補間温度特性情報を付加した情報に基づいて生成されたものであるとともに、補間温度特性情報は、前記情報から第１の近似式が算出可能となるように、離散温度特性情報に基づいて算出され、第１の近似式より低次の第２の近似式から抽出したものである。
【解決手段】圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を示す温度特性情報７６から圧電振動子の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式を算出し、第１の近似式と温度センサー１６の検出電圧６６に対応した温度補償量８０から周波数補正回路４２により発振信号５８の温度補償を行う発振回路システムであって、温度特性情報は、圧電振動子の温度と発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報に補間温度特性情報を付加した情報に基づいて生成されたものであるとともに、補間温度特性情報は、前記情報から第１の近似式が算出可能となるように、離散温度特性情報に基づいて算出され、第１の近似式より低次の第２の近似式から抽出したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの測位信号に基づいて位置計測を行う圧電発振器の温度補償に係り、特に温度補償機能を外部に委ねる圧電発振器であるＴＳＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｘｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）に搭載され、外部の温度補償回路に供される圧電発振器の温度補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ機能を備えた携帯電話機等の受信装置、及びＧＰＳ受信機能を備えた携帯電話器等は、複数のＧＰＳ衛星から送信される測位信号を復調・解析して現在位置を測定するものである。これらの受信装置に使用される基準発振器としては、温度による周波数変化の小さい温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｘｔａｌ Ｏｓｃｉｌａｌａｔｏｒ）が、広く使用されている。その理由は、受信装置に内蔵された発振器の周波数精度が高いほど、ＧＰＳ衛星から送信される測位信号を捕捉するためのサーチ範囲を狭めることができ、結果的にサーチ時間を短縮して、すなわちＧＰＳ衛星の測位信号を捕捉する時間を短縮して、短時間で測位を行うことができる。
【０００３】
一方、上述の受信装置等は装置の電源投入時等の立ち上げ時において、装置全体で温度が短時間に上昇したり、携帯電話等においては屋外から屋内、屋内から屋外に移動したときに温度が急激に変動するため、発振器内での温度が安定するまで温度補償が不安定になる問題があった。この問題を解決するため、ユーザー側で温度変化に対して高速で応答できる温度補償回路を独自に構築し、発振器側から発振器に搭載された圧電振動子特有の３次曲線的な周波数温度特性を示す温度特性情報を取得して、これにより温度補償を適切に行なう要請がなされている。よって、これに対応するため、発振回路側として温度補償回路を不要とするＴＳＸＯが適用され、ＴＳＸＯは、搭載された圧電振動子の現在温度をユーザー側に出力する温度センサーと、搭載された圧電振動子の周波数温度情報（温度係数）を記憶し、ユーザー側に周波数温度情報を出力する記憶回路を搭載している（特許文献１参照）。
【０００４】
厚みすべり振動を利用した水晶振動子を使用する場合、発振器から出力される発振信号は、正の３次曲線を描く温度依存性を有するが、上述のＴＳＸＯを搭載しユーザー側でＴＳＸＯに接続した温度補償回路を有するＧＰＳシステム等においては、温度センサーから得た現在温度と、記憶回路から得た温度特性情報をもとに、どの温度においても周波数が一定となるように温度補償回路において温度補償量を算出して周波数補正を掛けている。
【０００５】
ここで、記憶回路に記憶している温度特性情報は製造検査工程時に取得したものであるため、製造時のスループットの観点から、温度上昇時、または温度下降時のいずれか一方の温度変化した際の温度特性情報を取得し、記憶回路に記憶するのが一般的である。一方、温度補償回路側ではこの温度特性情報に基づいて水晶振動子の基準温度における発振周波数を基準とし温度変化に対して連続的に変化する周波数偏差の近似式を算出し、この近似式と現在温度から温度補償量を算出している。
【０００６】
ところで、上述のＧＰＳ機能を搭載した携帯電話端末などの高精度の電子機器の分野においては、周波数偏差（Δｆ／ｆ０）の許容範囲が非常に狭く、例えば、−３０℃〜８５℃の温度範囲では周波数偏差（Δｆ／ｆ０）は０．５ｐｐｍ以内であることが要求される。この条件を満たさないとサーチ時間が長くなり、結果的に測位誤差が生じたり、ＧＰＳ衛星との同調が不調となる虞がある、といった問題があった。このため温度特性情報の情報数を多くすることにより近似式を高精度に算出して温度補償を行うことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３２４３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、温度特性情報を取得する際は、互いに異なった設定温度に設定された複数の恒温槽に水晶振動子を順次浸漬し、水晶振動子の温度が浸漬した恒温槽の設定温度になったところでその発振周波数を測定する。しかし温度特性情報の情報数を増やすことはそのまま恒温槽の数を増やすことになるので、作業時間及びコストが掛かるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、上記問題点に着目し、温度特性情報を生成する際の測定温度の個数を増やすことなく温度補償回路で必要とする温度特性情報を生成し、温度補償回路に周波数偏差情報の近似式を高精度に算出させ温度補償を高精度に行うことが可能な圧電発振器の温度補償方法、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】
【００１０】
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、以下の形態及び適用例として実現することが可能である。
第１の形態に係る発振回路システムは、圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力する発振回路と、前記圧電振動子の温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段と、前記圧電振動子の発振周波数の温度特性を示す温度特性情報を出力する記憶回路と、を有する圧電発振器と、前記温度特性情報から前記圧電振動子の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式を算出し、前記第１の近似式と前記検出電圧を用いて温度補償量を出力するＣＰＵと、前記温度補償量に対応して前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有する温度補償回路と、を備えた発振回路システムであって、前記温度特性情報は、前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報に補間温度特性情報を付加した情報に基づいて生成されたものであるとともに、前記補間温度特性情報は、前記情報から前記第１の近似式が算出可能となるように、前記離散温度特性情報に基づいて算出され前記第１の近似式より低次の第２の近似式から抽出したものであることを特徴とする発振回路システム。
【００１１】
上記構成により、温度特性情報は実測により生成された離散温度特性情報と、離散温度特性情報から第２の近似式を介して求めた補間温度特性情報により構成される。よって温度特性情報は第２の近似式により求めた成分を有するため、全て実測のデータに基づいて構成した場合よりも近似の精度が劣化するとも思われる。しかし、温度補償回路において第１の近似式は、第１の近似式の係数の個数よりも多くの情報数を有する温度特性情報に基づいて行なうため、第１の近似式の係数と温度特性情報との全ての組み合わせから一定の近似の誤差の範囲に収まる係数を算出することになるので、結果的に第１の近似式の精度が向上し、全て実測のデータに基づいて構成した温度特性情報を用いた場合と遜色ないものとなる。したがって、実測のデータを得るための恒温槽の数を増やす必要はなく、作業時間及びコストを抑制し、温度補償回路に高精度な温度補償を行なわせることが可能な発振回路システムとなる。
【００１２】
［適用例１］
圧電振動子の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式を前記圧電振動子の温度特性情報に基づいて算出し、前記第１の近似式と前記圧電振動子の温度に対応する情報を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に、発振信号と前記温度特性情報を出力する圧電発振器の温度補償方法であって、前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報を生成し、前記離散温度特性情報に基づいて前記第１の近似式より低次である第２の近似式を算出し、前記第２の近似式から前記第１の近似式が算出可能となる補間温度特性情報を抽出し、前記離散温度特性情報に前記補間温度特性情報を付加した情報を前記温度特性情報として生成したことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【００１３】
上記方法により、温度特性情報は実測により生成された離散温度特性情報と、離散温度特性情報から第２の近似式を介して求めた補間温度特性情報により構成される。よって、温度補償回路において第１の近似式は、第１の近似式の係数の個数以上の情報数を有する温度特性情報に基づいて算出するため、一定の近似の誤差の範囲に収まる係数を算出することになる。そのため、第１の近似式を用いた場合の温度補償の精度は、第２の近似式を用いて温度補償を行った場合よりも向上する。したがって、実測のデータを得るための恒温槽の数を増やす必要はなく、作業時間及びコストを抑制し、温度補償回路に高精度な温度補償を行なわせることができる。
【００１４】
［適用例２］
前記温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、により生成したことを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器の製造方法。
【００１５】
上記方法により、圧電発振器側で温度係数の演算が不要となるため圧電発振器形成時の作業負担を抑制してコストを抑制することができる。この場合、ユーザー側で温度特性情報に対応する第１の近似式から温度係数を算出することになるが、ユーザー側で独自に正確な温度係数を演算することができる。
【００１６】
［適用例３］
前記温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数の情報、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、から求めた前記第１の近似式から抽出される温度係数により生成したことを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器の製造方法。
【００１７】
上記方法により、温度補償回路においては温度係数を算出するための演算が不要となるため、ユーザー側の負担を軽減して圧電発振器を搭載したシステムの構築を容易に行うことができる。
【００１８】
［適用例４］
前記圧電振動子の温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段を前記圧電振動子に隣接して配設し、前記第１の近似式、前記第２の近似式及び前記温度特性情報は、前記検出電圧に関連付けられた情報として生成し、前記温度特性情報に基づいて前記第１の近似式を算出し、前記第１の近似式と前記温度検出手段から入力される前記検出電圧を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に前記発振信号を出力することを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の圧電発振器の製造方法。
【００１９】
上記方法により、温度検出手段は圧電振動子の温度の測定誤差を抑制し、圧電振動子の温度に対応する検出電圧を出力することができるので、離散温度特性情報を高精度に算出して、第２の近似式及び補間温度特性情報を高精度に算出し、これにより第１の近似式、温度特性情報を高精度に算出することができる。さらに圧電振動子の現在温度をリアルタイムでかつ高精度に測定できるので、温度補償回路における補正誤差を抑制して、温度補償を高精度に行なわせることができる。
【００２０】
［適用例５］
適用例１乃至４のいずれか１例に記載の圧電発振器の製造方法により形成された圧電発振器に前記温度補償回路を組み込んだことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
上記方法により、温度特性情報を生成するための恒温槽を増やすことなく、高精度に温度補償が行われた発振信号を出力することができる。
【００２１】
［適用例６］
圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させるとともに、前記圧電振動子の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式を、前記圧電振動子の温度特性情報に基づいて算出し、前記第１の近似式と前記圧電振動子の温度に対応した情報とを用いて温度補償量を算出する温度補償回路に発振信号を出力する発振回路と、前記温度特性情報を記憶する記憶回路と、を有し、前記温度特性情報は、前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報を生成し、前記離散温度特性情報に基づいて前記第１の近似式より低次である第２の近似式を算出し、前記第２の近似式から前記第１の近似式が算出可能となる補間温度特性情報を抽出し、前記離散温度特性情報に前記補間温度特性情報を付加した情報を前記温度特性情報として前記記憶回路に記憶したことを特徴とする圧電発振器。
【００２２】
上記構成により、温度特性情報は実測により生成された離散温度特性情報と、離散温度特性情報から第２の近似式を介して求めた補間温度特性情報により構成される。よって温度特性情報は第２の近似式により求めた成分を有するため、全て実測のデータに基づいて構成した場合よりも近似の精度が劣化するとも思われる。しかし、温度補償回路において第１の近似式は、第１の近似式の係数の個数よりも多くの情報数を有する温度特性情報に基づいて行なうため、第１の近似式の係数と温度特性情報との全ての組み合わせから一定の近似の誤差の範囲に収まる係数を算出することになるので、結果的に第１の近似式の精度が向上し、全て実測のデータに基づいて構成した温度特性情報を用いた場合と遜色ないものとなる。したがって、実測のデータを得るための恒温槽の数を増やす必要はなく、作業時間及びコストを抑制し、温度補償回路に高精度な温度補償を行なわせることが可能な圧電発振器となる。
【００２３】
［適用例７］
前記温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数の情報、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、からなることを特徴とする適用例６に記載の圧電発振器。
【００２４】
上記構成により、圧電発振器側で温度係数の演算が不要となるため圧電発振器形成時の作業負担を抑制してコストを抑制することが可能となる。この場合、ユーザー側で温度特性情報に対応する第１の近似式から温度係数を算出することになるが、ユーザー側で独自に正確な温度係数を演算することが可能な圧電発振器となる。
【００２５】
［適用例８］
前記温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数の情報、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報とから求めた前記第１の近似式から抽出された温度係数であることを特徴とする適用例６に記載の圧電発振器。
【００２６】
上記構成により、温度補償回路においては温度係数を算出するための演算が不要となるため、ユーザー側の負担を軽減して圧電発振器を搭載したシステムの構築を容易に行うことができる。
【００２７】
［適用例９］
前記圧電振動子の温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段が前記圧電振動子に隣接して設けられるとともに、前記第１の近似式、前記第２の近似式及び前記温度特性情報は、前記検出電圧に関連付けられた情報として生成し、前記発振回路は、前記温度特性情報に基づいて前記第１の近似式を算出し、前記第１の近似式と前記温度検出手段から入力される前記検出電圧を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に前記発振信号を出力することを特徴とする適用例６乃至８のいずれか１例に記載の圧電発振器。
【００２８】
上記構成により、温度検出手段は圧電振動子の温度の測定誤差を抑制して測定し、圧電振動子の温度に対応する検出電圧を出力することができるので、離散温度特性情報を高精度に算出して、第２の近似式及び補間温度特性情報を高精度に算出し、これにより第１の近似式、温度特性情報を高精度に算出することができる。さらに圧電振動子の現在温度をリアルタイムでかつ高精度に測定できるので、温度補償回路における補正誤差を抑制して、温度補償を高精度に行なわせることが可能な圧電発振器となる。
【００２９】
［適用例１０］
適用例６乃至９のいずれか１例に記載の圧電発振器に前記温度補償回路を組み込んで形成したことを特徴とする圧電発振器。
上記構成により、温度特性情報を生成するための恒温槽を増やすことなく、高精度に温度補償が行われた発振信号を出力することが可能な温度補償型発振器となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】温度補償回路に接続された本実施形態の圧電発振器を備えた発振回路システムの模式図である。
【図２】本実施形態の圧電発振器と測定器との接続図である。
【図３】本実施形態の第２の近似式及び温度特性情報を算出するフロー図である。
【図４】温度特性情報に付加する単位電圧当たりの温度変化量の係数と、基準温度における電圧の値を取得するフロー図である。
【図５】温度補償回路における温度補償のフロー図である。
【図６】離散温度特性情報と、離散温度特性情報に対応して算出された第２の近似式を示す図である。
【図７】第２の近似式から抽出された補間温度特性情報と、離散温度特性情報と補間温度特性情報を足し合わせて生成した温度特性情報に対応して算出された第１の近似式を示す図である。
【図８】第１の近似式及び第２の近似式を用いた場合の温度補償の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００３２】
図１に温度補償回路に接続された本実施形態に係る圧電発振器を備えた発振回路システムを示す。本実施形態に係る圧電発振器１０は、圧電振動子１２と、前記圧電振動子１２を発振させるとともに、前記圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式７０（図７参照）を、前記圧電振動子１２の温度特性情報７６に基づいて算出し、前記第１の近似式７０と前記圧電振動子１２の温度に対応した情報（検出電圧６６）とを用いて温度補償量８０を算出する温度補償回路４０に発振信号５８を出力する発振回路１４と、前記温度特性情報７６を記憶する記憶回路２０と、を有し、前記温度特性情報７６は、前記圧電振動子１２の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報７４を生成し、前記離散温度特性情報７４に基づいて前記第１の近似式７０より低次である第２の近似式７２（図６参照）を算出し、前記第２の近似式７２から前記第１の近似式７０が算出可能となる補間温度特性情報７８を抽出し、前記離散温度特性情報７４に前記補間温度特性情報７８を付加した情報を前記温度特性情報７６として前記記憶回路２０に記憶したものである。
【００３３】
したがって上記構成を用いた圧電発振器１０の温度補償方法は、圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式７０を前記圧電振動子１２の温度特性情報７６に基づいて算出し、前記第１の近似式７６と前記圧電振動子１２の温度に対応する情報（検出電圧６６）を用いて温度補償量８０を算出可能な温度補償回路４０に、発振信号５８と前記温度特性情報７６を出力する圧電発振器１０の温度補償方法であって、前記圧電振動子１２の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報７４を生成し、前記離散温度特性情報７４に基づいて前記第１の近似式７０より低次である第２の近似式７２を算出し、前記第２の近似式７２から前記第１の近似式７０が算出可能となる補間温度特性情報７８を抽出し、前記離散温度特性情報７４に前記補間温度特性情報７８を付加した情報を前記温度特性情報７６として生成したものである。
【００３４】
本実施形態の圧電発振器１０は、温度補償回路４０を内蔵しないＴＳＸＯである。半導体基板（不図示）上にパターニングにより、発振回路１４、温度センサー１６、バッファー１８、記憶回路２０、シリアルインターフェース回路２２、電源端子３６、グランド端子３８等の各端子が形成され、発振回路１４と圧電振動子１２が接続された構造を有している。さらに図１に示すように、圧電発振器１０の接続対象となる温度補償回路４０は、周波数補正回路４２、ＣＰＵ４４、メモリ４６、Ａ／Ｄ変換器４８を有する。また温度特性情報７６を算出する際には図２に示すように、圧電発振器１０は測定器５０に接続され、測定器５０は、周波数カウンター５２、ＰＣ５４、電圧マルチメーター５６を有する。
【００３５】
圧電振動子１２は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料であり、水晶であればＡＴカットすることにより形成され、発振回路１４から交流電圧を受けて、厚みすべり振動により所定の共振周波数で発振することができる。このＡＴカットによる厚みすべり振動を用いた水晶振動子の共振周波数は、基準温度（２５℃）を中心として正の３次曲線となる温度特性を有している。
【００３６】
発振回路１４は、圧電振動子１２を発振源とする例えばコルピッツ型の発振回路であり、発振周波数出力端子２４を介して温度補償回路４０、または測定器５０に発振信号５８を出力する。
【００３７】
温度センサー１６は、ダイオード構造を有しており、順方向電流を流し、温度によって変化する検出電圧６６をバッファー１８を介して温度センサー電圧出力端子３４から温度補償回路４０または測定器５０に出力するものである。ここで検出電圧６６は温度上昇とともに１次関数的に減少し、出力される検出電圧６６は測定される温度に対応したものとなっている。なお、温度センサー１６は圧電振動子１２に隣接して配置することが望ましい。これにより圧電振動子１２の温度を正確に測定することができ、後述の離散温度特性情報７４、第２の近似式７２、補間温度特性情報７８において温度と周波数、若しくは周波数変位との対応を正確に行ない、第１の近似式７０及び温度特性情報７６を高精度に算出することができる。このように本実施形態において圧電振動子の温度は、温度センサー１６からの検出電圧６６に対応しており、後述の温度補償回路４０や測定器５０もこの検出電圧６６に関連付けられた情報として離散温度特性情報７４、補間温度特性情報７８、温度特性情報７６、第１の近似式７０、第２の近似式７２を算出している。
【００３８】
シリアルインターフェース回路２２は、外部からの指令を受けて記憶回路２０に温度特性情報７６を記憶したり、温度センサー１６から出力される検出電圧６６、記憶回路２０に記憶された温度特性情報７６を外部に出力するものである。シリアルインターフェース回路２２は記憶回路２０、温度センサー１６に接続されており、データ入出力端子２６、第１制御クロック入力端子２８、第２制御クロック入力端子３０を有している。
【００３９】
第１制御クロック入力端子２８に第１の制御クロック６０を入力すると、データ入出力端子２６に入力されるシリアル化された温度特性情報７６を、第１の制御クロック６０をトリガとして（第１の制御クロック６０に同期して）記憶回路２０に記憶する（書き込む）ことができる。第２制御クロック入力端子３０に第２の制御クロック６２を入力すると、記憶回路２０に記憶された温度特性情報７６を、データ入出力端子２６を介して第２の制御クロック６２をトリガとしてシリアルデータ化して出力することができる。
【００４０】
記憶回路２０は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成され、シリアルインターフェース回路２２を介して温度特性情報７６が記憶され（書き込まれ）、または温度特性情報７６を出力することができる。温度特性情報７６は、有限個のデータにより構成されているが、それぞれ測定器５０中のＰＣ５４、及び温度補償回路４０中のＣＰＵ４４が共通に認識できるアドレスが設けられている。
【００４１】
図２に圧電発振器１０と測定器５０との接続図を示す。測定器５０は、温度補償回路４０が必要とする温度特性情報７６を記憶回路２０に書き込むものである。
すなわち測定器５０は、発振回路１４に搭載された圧電振動子１２の発振周波数の温度特性から温度特性情報７６より情報数の少ない離散温度特性情報７４を生成し、離散温度特性情報７４から第１の近似式７０より低次の第２の近似式７２を算出し、第２の近似式７２において第１の近似式７０が算出可能となる補間温度特性情報７８を抽出し、離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８とを加えて温度補償回路４０で用いられる温度特性情報７６を生成して記憶回路２０に書き込むものである。
【００４２】
測定器５０は、周波数カウンター５２、ＰＣ（パーソナルコンピューター）５４、電圧マルチメーター５６により構成される。周波数カウンター５２は、発振回路１４に接続され、所定時間間隔ごとに発振回路１４から出力される発振信号５８の周波数を測定してＰＣ５４に出力することができる。電圧マルチメーター５６は、温度センサー１６からの検出電圧６６をデジタルデータに変換してＰＣ５４に出力することができる。
【００４３】
ＰＣ５４は、キー操作等により周波数カウンター５２や電圧マルチメーター５６を起動可能であるとともに、温度センサー１６からの検出電圧６６（現在温度）を入力してＰＣに付属する記憶領域に記憶することができる。
【００４４】
温度特性情報７６は、離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８に基づいて生成されている。離散温度特性情報７４は、圧電発振器１０を互いの設定温度の異なる複数の恒温槽に順次浸漬し、各恒温槽で圧電発振器１０の温度が設定温度と一致して安定したときの圧電振動子１２の発振周波数を測定して得られる温度と周波数偏差との関係を示す離散的なデータである。補間温度特性情報７８は、離散温度特性情報７４に基づいて圧電振動子１２の周波数偏差情報の後述の第２の近似式７２を算出し、第２の近似式７２の曲線から後述の第１の近似式７０が算出可能となる温度において抽出したデータである。よって補間温度特性情報７８は離散温度特性情報７４と温度が重ならない第２の近似式７２上の位置から抽出する。
【００４５】
温度特性情報７６の内容としては、離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８とを加えてそのまま用いたもの、すなわち、使用温度範囲から任意に選択した複数の温度（後述の恒温槽の温度）の情報と、前記複数の温度中の各温度に対応した周波数の情報、若しくは基準周波数からの周波数偏差の情報との組み合わせを用いることができる。またはこの組み合わせに基づいて算出した温度係数と温度係数の一部であるオフセット係数との組み合わせを用いることができる。このうち、複数の温度の情報と、前記複数の温度中の各温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報との組み合わせは、発振周波数の絶対値を用いた場合より桁数を小さくすることができるので、温度特性情報７６の容量が最も小さくなる。また温度特性情報７６として温度係数を記憶する場合は、温度の情報そのものを記憶する必要はないので温度特性情報７６の容量を小さくすることができる。なお、温度特性情報７６として、上述の複数の温度の情報と、各温度に対応した周波数の情報との組み合わせとした場合には、基準温度と基準温度における周波数の情報を取得するとともに、その組み合わせについて、ＰＣ５４及びＣＰＵ４４が他の情報と識別できるアドレスを付す必要がある。
【００４６】
上述の温度特性情報７６において、いずれかの形式を用いるかは、温度補償回路４０がどのような形式の温度特性情報を用いるかによって決定されるため、ＰＣ５４において温度補償回路４０が必要とする温度特性情報の形式に対応して適宜算出して記憶回路２０に書き込むものとする。
【００４７】
本実施形態において、互いに設定温度の異なる恒温槽（不図示）を５つ用いて、各恒温槽に圧電発振器１０を浸漬して圧電振動子１２の温度を恒温槽の設定温度にし、ＰＣ５４は圧電振動子１２が所定の温度に安定したときの温度センサー１６から検出電圧６６（温度の情報）を入力し、またそのときの圧電振動子１２の発振周波数を周波数カウンター５２を介して入力し、５点の温度と各温度における発振周波数との関係から離散温度特性情報７４を生成する。
【００４８】
厚みすべり振動を用いた圧電振動子の発振周波数について、基準温度Ｔ０における基準周波数をｆとすると、任意の温度Ｔにおける発振周波数の周波数偏差情報は、以下に示すように４次までの次数を有し５つの係数を有する第２の近似式７２（ΔｆＢ／ｆ）により表現できる。
【数１】
【００４９】
ここで、Ｂ１〜Ｂ４は周波数偏差情報を決定する温度係数、Ｂ０が周波数偏差情報のオフセットを決定するオフセット係数であり温度係数に属するものである。よって、ＰＣ５４は数式１に離散温度特性情報７４を代入して、５つの係数と５つの式を用い、多項式近似を用いることにより数式１の各係数を近似的に算出することができる。
【００５０】
一方、温度補償回路４０で温度特性情報７６に基づいて行う温度補償においては、以下に示すように、５次までの次数を有し６つの係数を有する第１の近似式７０（ΔｆＡ／ｆ）を用いて行なわれる。
【数２】
【００５１】
ここで、Ａ１〜Ａ５は周波数偏差情報を決定する温度係数、Ａ０は周波数偏差情報のオフセットを決定するオフセット係数であり、温度係数に属するものである。このように数式２において係数は６つあるため、数式２を満たす係数の算出において離散温度特性情報７４のみでは不十分となる。よって数式１から第１の近似式７０が算出可能な補間温度特性情報７８を１点抽出し、これを離散温度特性情報７４に付加して温度特性情報７６を生成すれば算出可能とも思われる。しかし実際の周波数偏差情報を精度良く表現しうる近似関数を求めるためには、関数を決定する係数の数と同じ数の温度と周波数偏差の情報のみで未知の係数を求めて関数化する方法では精度的に不十分である。本実施形態のように５次近似を行なう場合において、実際に使用した６点の温度と周波数偏差の情報のみが５次の近似式の曲線上を通れば、それが理想の５次の近似式になるとは限らないためで、６点以外の任意の温度ポイントでの周波数偏差と５次の近似式との誤差分ができるだけ小さくなるように考慮しなければならない。よって本実施形態では第１の近似式７０を求めるため、温度特性情報７６は第１の近似式７０の係数の個数以上の情報数を有する必要がある。温度特性情報７６が温度の情報と、温度に対応する周波数偏差の情報である場合は、その情報数は７つ（またはそれ以上）用意し、最小二乗法を用いて最も良く整合する近似関数を算出する。最小二乗法とは、組になった複数のデータの関係を下に最良の近似値を推定する方法であり、実際のデータと近似関数上の理論値との誤差の二乗を各離散データごとに全て加算したときの総和が最小となるように係数を導くものである。すなわち（ｔ１、ｆ１）・・・（ｔｎ、ｆｎ）というｎ個（ｎ＝７）のデータが与えられたとき、これらを近似する方程式として、
【数３】
【００５２】
という５次の多項式を考え、以下に示すこの方程式の理論値と元になる測定データ（離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８との組み合わせ）との誤差の二乗和の総和Ｓが最小となる係数ａ５〜ａ０を決定する。
【数４】
【００５３】
この二乗和Ｓが最小となるようにするには、以下に示すように二乗和Ｓを各係数ａ５〜ａ０でそれぞれ偏微分した値が全てゼロとなるようにする。
【数５】
【００５４】
そして、数式５をもとに導出した連立６元一次方程式をガウスジョルダンの消去法を用いて解くことで、各近似係数ａ５〜ａ０の値を求める。すなわち、
【数６】
となるａｊ（ｊ＝０〜５）を求める。ここで、Ａｊｋは正規方程式の係数行列、Ｆｊは正規方程式の定数ベクトルで、
【数７】
【数８】
となる。さらに数式６は、
【数９】
であるが、これを
【数１０】
に示すように数式９の左辺のＡｉｊの部分が単位行列となるように変形し、これによりａ５＝Ｆ５’，・・・ａ０＝Ｆ０’となるようにして各近似係数ａ５〜ａ０の値を求める。ＰＣ５４は上述の演算を行なって各近似係数（温度係数）を求め、これを温度特性情報７６として生成し記憶回路２０に記憶する。また上述の演算は温度補償回路４０においても可能であるので、その場合ＰＣ５４は、離散温度特性情報７４に補間温度特性情報７８を付加したものを温度特性情報７６として生成し記憶回路２０に記憶する。
【００５５】
温度特性情報７６は上述のように、離散温度特性情報７４に補間温度特性情報７８を付加したものと、この付加したものから最小二乗法を用いて数式２の温度係数を算出したものがある。温度特性情報７６を温度係数とした場合は温度の情報を省略できるだけでなく情報数が１つ減るので、温度特性情報７６の容量を削減し、記憶回路２０の小型化が可能となり、圧電発振器１０の小型化及び低コスト化を測ることができる。
【００５６】
上述のようにＰＣ５４において温度特性情報７６を構築したのち、ＰＣ５４は、第１制御クロック入力端子２８に第１の制御クロック６０を出力し、第１の制御クロック６０に同期させてシリアル化させた温度特性情報７６をデータ入出力端子２６に出力し、シリアルインターフェース回路２２を介して記憶回路２０に温度特性情報７６を記憶する。
【００５７】
前述のように測定器５０は温度センサー１６からの検出電圧６６に関連付けられた情報として離散温度特性情報７４、第２の近似式７２、補間温度特性情報７８、温度特性情報７６を生成している。一方、温度補償回路４０も検出電圧６６を定義域とし温度特性情報７６を用いて第１の近似式７０を算出するが、実際の温度の値を定義域として第１の近似式７０を算出する場合は、温度特性情報７６をこれに対応させる必要がある。
【００５８】
上述のように温度センサー１６から出力される検出電圧６６は温度変化に対して一次関数的に変化するものである。ここで基準温度（２５℃）における検出電圧６６の値をＶ２５とすると、温度センサー１６から出力された検出電圧６６（Ｖｒｅａｄ）とそのときの温度Ｔは以下のように表すことができる。
【数１１】
【００５９】
ここでＡは１Ｖ当たりの温度変化量の係数であり、Ａは以下のように求めることができる。
【数１２】
【００６０】
ここでＶ８５は設定最高温度における検出電圧６６の値、Ｖ（−２５）は設定最低温度における検出電圧６６の値である。よってＰＣ５４は設定最低温度（−３０℃）、基準温度（２５℃）、設定最高温度（８５℃）における検出電圧６６のそれぞれの値（Ｖ（−３０）、Ｖ２５、Ｖ８５）を測定して係数Ａを求め、係数Ａと、基準温度（２５℃）における検出電圧６６の値Ｖ２５と、にＣＰＵ４４が認識できるアドレスを付加した上で温度特性情報７６に付加する。
【００６１】
図１に示すように、温度補償回路４０は、圧電発振器１０とは分離した外部システムの一部である。温度補償回路４０は、ＰＣ５４から記憶回路２０に入力された温度特性情報７６を用いて第１の近似式７０を算出し、第１の近似式７０と温度センサー１６から常時入力される検出電圧６６（温度の情報）に基づいて温度補償量８０を算出するものであり、周波数補正回路４２、ＣＰＵ４４、メモリ４６等から構成される。周波数補正回路４２は、ＣＰＵ４４から出力される温度補償量８０に対応して出力信号の周波数を可変させる回路であって、発振回路１４に接続されて発振信号５８が入力され、ＣＰＵ４４の制御のもと温度補償を行った発振信号６８を出力するものである。
【００６２】
ＣＰＵ４４は、温度補償回路４０の中核をなすものであって、記憶回路２０から入力した温度特性情報７６から周波数偏差情報となる第１の近似式７０を算出し、第１の近似式７０と温度センサー１６から入力される検出電圧６６（温度の情報）に基づいて温度補償量８０を算出して周波数補正回路４２に出力するものである。
【００６３】
ＣＰＵ４４は、データ入出力端子２６、第２制御クロック入力端子３０、周波数補正回路４２、さらに温度センサー１６にＡ／Ｄ変換器４８を介して接続されている。ＣＰＵ４４は、起動時に、プログラムにより第２制御クロック入力端子３０に第２の制御クロック６２を入力し、第２の制御クロック６２に同期して記憶回路２０内の温度特性情報７６をシリアルインターフェース回路２２を介して出力させ、ＣＰＵ４４に付属するメモリ４６に記憶する。
【００６４】
記憶回路２０に記憶された温度特性情報７６が圧電振動子１２の使用温度範囲の複数の温度の情報と、前記複数の温度中の各温度に対応した周波数偏差の情報との組み合わせである場合、ＣＰＵ４４は、温度特性情報７６と数式２〜数式８を用いて、温度係数と、オフセット係数を上述の方法により算出し、付属のメモリ４６に記憶可能な構成を有するものを用いる。また温度特性情報７６が上述の複数の温度の情報と各温度に対応した周波数（絶対値）の情報である場合は、ＣＰＵ４４は温度特性情報７６中の基準温度の情報と基準温度で測定した周波数の情報のアドレスを識別可能とし、温度特性情報７６と数式２〜数式８を用いて、温度係数と、オフセット係数を上述の方法により算出し、付属のメモリ４６に記憶可能な構成を有するものを用いる。また記憶回路２０に記憶された温度特性情報７６が温度係数とオフセット係数であれば、ＣＰＵ４４は、そのまま付属のメモリ４６に記憶する構成を有するものを用いる。
【００６５】
またＣＰＵ４４は、プログラムにより所定時間ごとに温度センサー１６からの検出電圧６６（温度の情報）をＡ／Ｄ変換器４８を介してデジタル化して入力し、付属のメモリ４６に記憶する。そしてメモリ４６から温度係数とオフセット係数を読み出して第１の近似式７０を算出し、さらにメモリ４６から温度センサー１６からの検出電圧６６（電圧の情報）を読み出して、第１の近似式７０と検出電圧６６から温度補償量８０を算出し、温度補償量８０を周波数補正回路４２に出力する。よってＣＰＵ４４は所定時間ごとに温度補償量８０を算出して周波数補正回路４２に出力する。これにより周波数補正回路４２からは所定時間ごとに温度補償が行われた発振信号６８が出力される。なおＣＰＵ４４が実際の温度を定義域として第１の近似式７０を算出する場合は、ＣＰＵ４４は数式９に基づいて入力された検出電圧６６（現在電圧）を温度に変換する構成を有するものとする。これに対応してＰＣ５４は上述のように温度特性情報７６に係数ＡとＶ２５を付加しておく。
【００６６】
本実施形態に係る圧電発振器１０の温度特性情報の書き込みの手順について述べる。
図３に第２の近似式及び温度特性情報を算出するフロー図を示し、図４に温度特性情報に付加する単位電圧当たりの温度変化量の係数と、基準温度における電圧の値を取得するフロー図を示す。
【００６７】
まず図２に示すように、圧電発振器１０に測定器５０を接続し、圧電発振器１０を浸漬する５つの恒温槽（不図示）の設定温度を互いに異なる値に設定し、圧電発振器を恒温槽に順次浸漬する。そして圧電発振器１０の温度が安定したところでＰＣ５４が検出電圧６６（温度の情報）と発振周波数を取得し、離散温度特性情報７４を生成してＰＣ５４の記憶領域（不図示）に記憶する。そして多項式近似を用いて４次の次数を有する第２の近似式７２を算出する。そして離散温度特性情報７４と重複しない第２の近似式７２上の２点を抽出して補間温度特性情報７８を生成し、補間温度特性情報７８に記憶領域から読み出した離散温度特性情報７４を加えた情報を温度特性情報７６とし、これを記憶領域（不図示）に記憶する。
【００６８】
ここで温度補償回路４０に温度係数を出力する場合は、ＰＣ５４の記憶領域から読み出した温度特性情報７６を用いて５次の次数を有する第１の近似式７０を最小二乗法を用いて算出し、得られた温度係数を新たな温度特性情報７６としてＰＣ５４の記憶領域に上書きする。次に図４に示すように。離散温度特性情報７４の低温側及び恒温側の両端の温度（−３０℃、８０℃）と、その温度における温度センサー１６から出力される検出電圧６６の値Ｖ（−３０）、Ｖ８０、そして基準温度（２５℃）における検出電圧６６の値Ｖ２５を抽出し、単位電圧当たりの温度変化量の係数Ａを数式９に従って算出し、係数ＡとＶ２５を、ＰＣ５４の記憶領域から読み出した温度特性情報７６に付加して、付加した後の温度特性情報７６を記憶領域に上書きする。
【００６９】
次に温度補償回路４０における温度補償の手順について説明する。本実施形態では圧電発振器１０及び温度補償回路４０を包含するＧＰＳ機器を想定して説明する。図５に温度補償回路における温度補償のフロー図を示す。
【００７０】
図１に示すように圧電発振器１０に温度補償回路４０を接続し、周波数補正回路４２に発振信号５８を出力する。そして、周波数補正回路４２から出力された発振信号６８を受けたＧＰＳ機器がＧＰＳ衛星からの測位信号を一定の探索範囲で捕捉する作業を開始する。このときＣＰＵ４４は記憶回路に記憶された温度特性情報７６を取得して、第１の近似式を算出する。ここで温度特性情報７６が離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８を足し合わせたものである場合は、上述の最小二乗法を用いて第１の近似式７０の係数を算出する。また温度特性情報７６がすでにＰＣ５４において温度係数に変換されたものであるときは第１の近似式７０に対応する係数にそのまま代入する。そして温度センサー１６から検出電圧６６（Ｖｒｅａｄ）を取得して周波数偏差を求める。このとき温度補償回路４０が検出電圧６６ではなく実際の温度の値を定義域として周波数偏差を算出する場合は、温度補償回路４０は温度を定義器として生成された温度特性情報７６を用いて温度を定義域とする第１の近似式７０を算出し、取得した温度特性情報７６から係数Ａと基準温度における電圧の値Ｖ２５を抽出して数式９に従って入力された検出電圧６６から現在温度の値を算出する。そして第１の近似式７０上の現在温度の値を抽出して周波数偏差を算出し、この周波数偏差から温度補償量８０を周波数補正回路４２に出力して新たな温度補償が行われた発振信号６８をＧＰＳ機器に出力し、測位信号の探索範囲をオフセットさせる。これにより測位信号の捕捉を短時間に行なうことができる。
【００７１】
本実施形態の圧電発振器を用いた温度補償の作用効果について述べる。
図６は測定により得られた離散温度特性情報７４と、離散温度特性情報７４に対応して算出された第２の近似式７２の模式図を示す。図７は離散温度特性情報７４と、第２の近似式７２上の点であって第１の近似式７０が算出可能となる（離散温度特性情報７４と温度が重複しない）温度において抽出した生成された補間温度特性情報７８と、離散温度特性情報７４及び補間温度特性情報７８を元に生成された第１の近似式７０の模式図を示す。
【００７２】
図６において離散温度特性情報７４は、−３０℃、０℃、２５℃、５５℃、８５℃にて測定している。第２の近似式７２は離散温度特性情報７４を元に算出するため、離散温度特性情報７４のプロット上を通過しており、第２の近似式７２は離散温度特性情報７４に対して良好な近似曲線となっている。しかし、それ以外の温度で近似曲線が実際の周波数偏差との誤差を縮小するためにはさらに高次の近似が必要となる。よって本実施形態では図３に示すように−１５℃と７５℃における第２の近似式７２上の点を抽出して補間温度特性情報７８を生成した。そして図７に示すように、離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８を元に最小二乗法を用いて５次の次数を有する第１の近似式７０を算出した。
【００７３】
図８は第２の近似式７２で温度補償を行った場合の温度補償特性（細線）と、第１の近似式７０で温度補償を行った場合の温度補償特性（太線）とを比較した結果を示したものである。図８に示すように、４次の次数を有する第２の近似式７２を用いて温度補償を行った場合（細線）は、４５℃付近で０．２ｐｐｍを超える温度補償の誤差が発生している。一方、５次の次数を有する第１の近似式７０を用いて温度補償を行った場合（太線）は４５℃付近の誤差が１．５ｐｐｍ程度に改善されるとともに、それ以外の温度領域でもほぼ０．１ｐｐｍ程度に抑えられている。よって５点の設定温度による実測データを共通に用いても、４次の近似式より５次の近似式のほうが温度補償の精度が改善されていることが分かる。
【００７４】
本来５次の近似式を最小二乗法で精度良く算出するためには７点の設定温度に基づく実測データがあるのが好ましい。しかし、本実施形態においては５点の設定温度に基づく実測データとなる離散温度特性情報７４をもとにしている。従って、近似式の近似誤差を考慮すると、実測データが５点の場合は５つの係数を有する４次の近似式を算出するのが好ましい。そこで、本実施形態では上述の離散温度特性情報７４をもとに算出した４次の次数を有する第２の近似式７２上の２点を抽出して生成した補間温度特性情報７８を、離散温度特性情報７４に付加して温度特性情報７６を生成し、これをもとに最小二乗法を用いて５次の次数を有する第１の近似式７０を算出し、これに基づいて温度補償を行っている。このような温度補償方法を用いることにより、図８に示すように４次の近似式で温度補償を行った場合より温度補償の精度を高めることが可能であることがわかる。
【００７５】
なお、本実施形態において、圧電振動子１２は厚みすべり振動子を前提として述べてきたが、これに限定されず、双音叉型圧電振動子、シングルビーム型圧電振動子、ＳＡＷ共振子等にも適用できる。また本実施形態において、圧電発振器１０はＴＳＸＯを前提として述べてきたが、温度補償回路４０を組み込むことにより温度補償型発振器（ＴＣＸＯ）を形成でき、高精度な温度補償がなされた発振信号６８が出力可能であることは言うまでもない。
【００７６】
以上述べたように、本実施形態に係る圧電発振器１０及び圧電発振器１０の製造方法によれば、第１には、温度特性情報７６は実測により生成された離散温度特性情報７４と、離散温度特性情報７４から第２の近似式７２を介して求めた補間温度特性情報７８により構成される。よって、温度補償回路４０において第１の近似式７０は、第１の近似式７０の係数の個数以上の情報数を有する温度特性情報７６に基づいて算出するため、一定の近似の誤差の範囲に収まる係数を算出することになる。そのため、第１の近似式７０を用いた場合の温度補償の精度は、第２の近似式７２を用いて温度補償を行った場合よりも向上する。したがって、実測のデータを得るための恒温槽の数を増やす必要はなく、作業時間及びコストを抑制し、温度補償回路４０に高精度な温度補償を行なわせることができる。
【００７７】
第２には、温度特性情報７６は、圧電振動子の温度の情報と、圧電振動子の温度に対応した発振周波数の情報、若しくは基準周波数からの周波数偏差の情報により生成したことにより、圧電発振器１０側で温度係数の演算が不要となるため圧電発振器１０形成時の作業負担を抑制してコストを抑制することができる。この場合、ユーザー側で温度特性情報７６に対応する第１の近似式７０から温度係数を算出することになるが、ユーザー側で独自に正確な温度係数を演算することができる。
【００７８】
第３には、温度特性情報７６は、圧電振動子の温度の情報と、圧電振動子の温度に対応した発振周波数の情報、若しくは基準周波数からの周波数偏差の情報に第１の近似式７０を整合させて抽出される温度係数により生成したことにより、温度補償回路４０においては温度係数を算出するための演算が不要となるため、ユーザー側の負担を軽減して圧電発振器１０を搭載したシステムの構築を容易に行うことができる。
【００７９】
第４には、温度に対応した検出電圧６６を出力する温度センサー１６を圧電振動子１２に隣接して配設し、第１の近似式７０、第２の近似式７２及び温度特性情報７６は、検出電圧６６に関連付けられた情報として生成し、温度特性情報７６に基づいて第１の近似式７０を算出し、第１の近似式７０と温度センサー１６から入力される温度の情報（検出電圧６６）を用いて温度補償量８０を算出可能な温度補償回路４０に発振信号５８を出力することにより、温度センサー１６は圧電振動子１２の温度を測定誤差を抑制して測定することができるので、離散温度特性情報７４を高精度に算出して、第２の近似式７２及び補間温度特性情報７８を高精度に算出し、これにより第１の近似式７０、温度特性情報７６を高精度に算出することができる。さらに圧電振動子１２の現在温度をリアルタイムでかつ高精度に測定できるので、温度補償回路４０における補正誤差を抑制して、温度補償を高精度に行なわせることができる。
【００８０】
また本実施形態に係る温度補償型発振器及びその製造方法によれば、上述の圧電発振器１０に温度補償回路４０を組み込んで形成したことにより、温度特性情報７６を生成するための恒温槽を増やすことなく、高精度に温度補償が行われた発振信号６８を出力することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０………圧電発振器、１２………圧電振動子、１４………発振回路、１６………温度センサー、１８………バッファー、２０………記憶回路、２２………シリアルインターフェース回路、２４………発振周波数出力端子、２６………データ入出力端子、２８………第１制御クロック入力端子、３０………第２制御クロック入力端子、３４………温度センサー電圧出力端子、３６………電源端子、３８………グランド端子、４０………温度補償回路、４２………周波数補正回路、４４………ＣＰＵ、４６………メモリ、４８………Ａ／Ｄ変換器、５０………測定器、５２………周波数カウンター、５４………ＰＣ、５６………電圧マルチメーター、５８………発振信号、６０………第１の制御クロック、６２………第２の制御クロック、６６………検出電圧、６８………発振信号、７０………第１の近似式、７２………第２の近似式、７４………離散温度特性情報、７６………温度特性情報、７８………補間温度特性情報、８０………温度補償量。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの測位信号に基づいて位置計測を行う圧電発振器の温度補償に係り、特に温度補償機能を外部に委ねる圧電発振器であるＴＳＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｘｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）に搭載され、外部の温度補償回路に供される圧電発振器の温度補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ機能を備えた携帯電話機等の受信装置、及びＧＰＳ受信機能を備えた携帯電話器等は、複数のＧＰＳ衛星から送信される測位信号を復調・解析して現在位置を測定するものである。これらの受信装置に使用される基準発振器としては、温度による周波数変化の小さい温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｘｔａｌ Ｏｓｃｉｌａｌａｔｏｒ）が、広く使用されている。その理由は、受信装置に内蔵された発振器の周波数精度が高いほど、ＧＰＳ衛星から送信される測位信号を捕捉するためのサーチ範囲を狭めることができ、結果的にサーチ時間を短縮して、すなわちＧＰＳ衛星の測位信号を捕捉する時間を短縮して、短時間で測位を行うことができる。
【０００３】
一方、上述の受信装置等は装置の電源投入時等の立ち上げ時において、装置全体で温度が短時間に上昇したり、携帯電話等においては屋外から屋内、屋内から屋外に移動したときに温度が急激に変動するため、発振器内での温度が安定するまで温度補償が不安定になる問題があった。この問題を解決するため、ユーザー側で温度変化に対して高速で応答できる温度補償回路を独自に構築し、発振器側から発振器に搭載された圧電振動子特有の３次曲線的な周波数温度特性を示す温度特性情報を取得して、これにより温度補償を適切に行なう要請がなされている。よって、これに対応するため、発振回路側として温度補償回路を不要とするＴＳＸＯが適用され、ＴＳＸＯは、搭載された圧電振動子の現在温度をユーザー側に出力する温度センサーと、搭載された圧電振動子の周波数温度情報（温度係数）を記憶し、ユーザー側に周波数温度情報を出力する記憶回路を搭載している（特許文献１参照）。
【０００４】
厚みすべり振動を利用した水晶振動子を使用する場合、発振器から出力される発振信号は、正の３次曲線を描く温度依存性を有するが、上述のＴＳＸＯを搭載しユーザー側でＴＳＸＯに接続した温度補償回路を有するＧＰＳシステム等においては、温度センサーから得た現在温度と、記憶回路から得た温度特性情報をもとに、どの温度においても周波数が一定となるように温度補償回路において温度補償量を算出して周波数補正を掛けている。
【０００５】
ここで、記憶回路に記憶している温度特性情報は製造検査工程時に取得したものであるため、製造時のスループットの観点から、温度上昇時、または温度下降時のいずれか一方の温度変化した際の温度特性情報を取得し、記憶回路に記憶するのが一般的である。一方、温度補償回路側ではこの温度特性情報に基づいて水晶振動子の基準温度における発振周波数を基準とし温度変化に対して連続的に変化する周波数偏差の近似式を算出し、この近似式と現在温度から温度補償量を算出している。
【０００６】
ところで、上述のＧＰＳ機能を搭載した携帯電話端末などの高精度の電子機器の分野においては、周波数偏差（Δｆ／ｆ０）の許容範囲が非常に狭く、例えば、−３０℃〜８５℃の温度範囲では周波数偏差（Δｆ／ｆ０）は０．５ｐｐｍ以内であることが要求される。この条件を満たさないとサーチ時間が長くなり、結果的に測位誤差が生じたり、ＧＰＳ衛星との同調が不調となる虞がある、といった問題があった。このため温度特性情報の情報数を多くすることにより近似式を高精度に算出して温度補償を行うことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３２４３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、温度特性情報を取得する際は、互いに異なった設定温度に設定された複数の恒温槽に水晶振動子を順次浸漬し、水晶振動子の温度が浸漬した恒温槽の設定温度になったところでその発振周波数を測定する。しかし温度特性情報の情報数を増やすことはそのまま恒温槽の数を増やすことになるので、作業時間及びコストが掛かるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、上記問題点に着目し、温度特性情報を生成する際の測定温度の個数を増やすことなく温度補償回路で必要とする温度特性情報を生成し、温度補償回路に周波数偏差情報の近似式を高精度に算出させ温度補償を高精度に行うことが可能な圧電発振器の温度補償方法、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】
【００１０】
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、以下の形態及び適用例として実現することが可能である。
第１の形態に係る発振回路システムは、圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力する発振回路と、前記圧電振動子の温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段と、前記圧電振動子の発振周波数の温度特性を示す温度特性情報を出力する記憶回路と、を有する圧電発振器と、前記温度特性情報から前記圧電振動子の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式を算出し、前記第１の近似式と前記検出電圧を用いて温度補償量を出力するＣＰＵと、前記温度補償量に対応して前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有する温度補償回路と、を備えた発振回路システムであって、前記温度特性情報は、前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報に補間温度特性情報を付加した情報に基づいて生成されたものであるとともに、前記補間温度特性情報は、前記情報から前記第１の近似式が算出可能となるように、前記離散温度特性情報に基づいて算出され前記第１の近似式より低次の第２の近似式から抽出したものであることを特徴とする発振回路システム。
【００１１】
上記構成により、温度特性情報は実測により生成された離散温度特性情報と、離散温度特性情報から第２の近似式を介して求めた補間温度特性情報により構成される。よって温度特性情報は第２の近似式により求めた成分を有するため、全て実測のデータに基づいて構成した場合よりも近似の精度が劣化するとも思われる。しかし、温度補償回路において第１の近似式は、第１の近似式の係数の個数よりも多くの情報数を有する温度特性情報に基づいて行なうため、第１の近似式の係数と温度特性情報との全ての組み合わせから一定の近似の誤差の範囲に収まる係数を算出することになるので、結果的に第１の近似式の精度が向上し、全て実測のデータに基づいて構成した温度特性情報を用いた場合と遜色ないものとなる。したがって、実測のデータを得るための恒温槽の数を増やす必要はなく、作業時間及びコストを抑制し、温度補償回路に高精度な温度補償を行なわせることが可能な発振回路システムとなる。
【００１２】
［適用例１］
圧電振動子の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式を前記圧電振動子の温度特性情報に基づいて算出し、前記第１の近似式と前記圧電振動子の温度に対応する情報を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に、発振信号と前記温度特性情報を出力する圧電発振器の温度補償方法であって、前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報を生成し、前記離散温度特性情報に基づいて前記第１の近似式より低次である第２の近似式を算出し、前記第２の近似式から前記第１の近似式が算出可能となる補間温度特性情報を抽出し、前記離散温度特性情報に前記補間温度特性情報を付加した情報を前記温度特性情報として生成したことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【００１３】
上記方法により、温度特性情報は実測により生成された離散温度特性情報と、離散温度特性情報から第２の近似式を介して求めた補間温度特性情報により構成される。よって、温度補償回路において第１の近似式は、第１の近似式の係数の個数以上の情報数を有する温度特性情報に基づいて算出するため、一定の近似の誤差の範囲に収まる係数を算出することになる。そのため、第１の近似式を用いた場合の温度補償の精度は、第２の近似式を用いて温度補償を行った場合よりも向上する。したがって、実測のデータを得るための恒温槽の数を増やす必要はなく、作業時間及びコストを抑制し、温度補償回路に高精度な温度補償を行なわせることができる。
【００１４】
［適用例２］
前記温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、により生成したことを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器の製造方法。
【００１５】
上記方法により、圧電発振器側で温度係数の演算が不要となるため圧電発振器形成時の作業負担を抑制してコストを抑制することができる。この場合、ユーザー側で温度特性情報に対応する第１の近似式から温度係数を算出することになるが、ユーザー側で独自に正確な温度係数を演算することができる。
【００１６】
［適用例３］
前記温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数の情報、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、から求めた前記第１の近似式から抽出される温度係数により生成したことを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器の製造方法。
【００１７】
上記方法により、温度補償回路においては温度係数を算出するための演算が不要となるため、ユーザー側の負担を軽減して圧電発振器を搭載したシステムの構築を容易に行うことができる。
【００１８】
［適用例４］
前記圧電振動子の温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段を前記圧電振動子に隣接して配設し、前記第１の近似式、前記第２の近似式及び前記温度特性情報は、前記検出電圧に関連付けられた情報として生成し、前記温度特性情報に基づいて前記第１の近似式を算出し、前記第１の近似式と前記温度検出手段から入力される前記検出電圧を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に前記発振信号を出力することを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の圧電発振器の製造方法。
【００１９】
上記方法により、温度検出手段は圧電振動子の温度の測定誤差を抑制し、圧電振動子の温度に対応する検出電圧を出力することができるので、離散温度特性情報を高精度に算出して、第２の近似式及び補間温度特性情報を高精度に算出し、これにより第１の近似式、温度特性情報を高精度に算出することができる。さらに圧電振動子の現在温度をリアルタイムでかつ高精度に測定できるので、温度補償回路における補正誤差を抑制して、温度補償を高精度に行なわせることができる。
【００２０】
［適用例５］
適用例１乃至４のいずれか１例に記載の圧電発振器の製造方法により形成された圧電発振器に前記温度補償回路を組み込んだことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
上記方法により、温度特性情報を生成するための恒温槽を増やすことなく、高精度に温度補償が行われた発振信号を出力することができる。
【００２１】
［適用例６］
圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させるとともに、前記圧電振動子の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式を、前記圧電振動子の温度特性情報に基づいて算出し、前記第１の近似式と前記圧電振動子の温度に対応した情報とを用いて温度補償量を算出する温度補償回路に発振信号を出力する発振回路と、前記温度特性情報を記憶する記憶回路と、を有し、前記温度特性情報は、前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報を生成し、前記離散温度特性情報に基づいて前記第１の近似式より低次である第２の近似式を算出し、前記第２の近似式から前記第１の近似式が算出可能となる補間温度特性情報を抽出し、前記離散温度特性情報に前記補間温度特性情報を付加した情報を前記温度特性情報として前記記憶回路に記憶したことを特徴とする圧電発振器。
【００２２】
上記構成により、温度特性情報は実測により生成された離散温度特性情報と、離散温度特性情報から第２の近似式を介して求めた補間温度特性情報により構成される。よって温度特性情報は第２の近似式により求めた成分を有するため、全て実測のデータに基づいて構成した場合よりも近似の精度が劣化するとも思われる。しかし、温度補償回路において第１の近似式は、第１の近似式の係数の個数よりも多くの情報数を有する温度特性情報に基づいて行なうため、第１の近似式の係数と温度特性情報との全ての組み合わせから一定の近似の誤差の範囲に収まる係数を算出することになるので、結果的に第１の近似式の精度が向上し、全て実測のデータに基づいて構成した温度特性情報を用いた場合と遜色ないものとなる。したがって、実測のデータを得るための恒温槽の数を増やす必要はなく、作業時間及びコストを抑制し、温度補償回路に高精度な温度補償を行なわせることが可能な圧電発振器となる。
【００２３】
［適用例７］
前記温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数の情報、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報と、からなることを特徴とする適用例６に記載の圧電発振器。
【００２４】
上記構成により、圧電発振器側で温度係数の演算が不要となるため圧電発振器形成時の作業負担を抑制してコストを抑制することが可能となる。この場合、ユーザー側で温度特性情報に対応する第１の近似式から温度係数を算出することになるが、ユーザー側で独自に正確な温度係数を演算することが可能な圧電発振器となる。
【００２５】
［適用例８］
前記温度特性情報は、温度の情報と、前記温度に対応した発振周波数の情報、若しくは前記温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報とから求めた前記第１の近似式から抽出された温度係数であることを特徴とする適用例６に記載の圧電発振器。
【００２６】
上記構成により、温度補償回路においては温度係数を算出するための演算が不要となるため、ユーザー側の負担を軽減して圧電発振器を搭載したシステムの構築を容易に行うことができる。
【００２７】
［適用例９］
前記圧電振動子の温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段が前記圧電振動子に隣接して設けられるとともに、前記第１の近似式、前記第２の近似式及び前記温度特性情報は、前記検出電圧に関連付けられた情報として生成し、前記発振回路は、前記温度特性情報に基づいて前記第１の近似式を算出し、前記第１の近似式と前記温度検出手段から入力される前記検出電圧を用いて温度補償量を算出可能な温度補償回路に前記発振信号を出力することを特徴とする適用例６乃至８のいずれか１例に記載の圧電発振器。
【００２８】
上記構成により、温度検出手段は圧電振動子の温度の測定誤差を抑制して測定し、圧電振動子の温度に対応する検出電圧を出力することができるので、離散温度特性情報を高精度に算出して、第２の近似式及び補間温度特性情報を高精度に算出し、これにより第１の近似式、温度特性情報を高精度に算出することができる。さらに圧電振動子の現在温度をリアルタイムでかつ高精度に測定できるので、温度補償回路における補正誤差を抑制して、温度補償を高精度に行なわせることが可能な圧電発振器となる。
【００２９】
［適用例１０］
適用例６乃至９のいずれか１例に記載の圧電発振器に前記温度補償回路を組み込んで形成したことを特徴とする圧電発振器。
上記構成により、温度特性情報を生成するための恒温槽を増やすことなく、高精度に温度補償が行われた発振信号を出力することが可能な温度補償型発振器となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】温度補償回路に接続された本実施形態の圧電発振器を備えた発振回路システムの模式図である。
【図２】本実施形態の圧電発振器と測定器との接続図である。
【図３】本実施形態の第２の近似式及び温度特性情報を算出するフロー図である。
【図４】温度特性情報に付加する単位電圧当たりの温度変化量の係数と、基準温度における電圧の値を取得するフロー図である。
【図５】温度補償回路における温度補償のフロー図である。
【図６】離散温度特性情報と、離散温度特性情報に対応して算出された第２の近似式を示す図である。
【図７】第２の近似式から抽出された補間温度特性情報と、離散温度特性情報と補間温度特性情報を足し合わせて生成した温度特性情報に対応して算出された第１の近似式を示す図である。
【図８】第１の近似式及び第２の近似式を用いた場合の温度補償の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００３２】
図１に温度補償回路に接続された本実施形態に係る圧電発振器を備えた発振回路システムを示す。本実施形態に係る圧電発振器１０は、圧電振動子１２と、前記圧電振動子１２を発振させるとともに、前記圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式７０（図７参照）を、前記圧電振動子１２の温度特性情報７６に基づいて算出し、前記第１の近似式７０と前記圧電振動子１２の温度に対応した情報（検出電圧６６）とを用いて温度補償量８０を算出する温度補償回路４０に発振信号５８を出力する発振回路１４と、前記温度特性情報７６を記憶する記憶回路２０と、を有し、前記温度特性情報７６は、前記圧電振動子１２の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報７４を生成し、前記離散温度特性情報７４に基づいて前記第１の近似式７０より低次である第２の近似式７２（図６参照）を算出し、前記第２の近似式７２から前記第１の近似式７０が算出可能となる補間温度特性情報７８を抽出し、前記離散温度特性情報７４に前記補間温度特性情報７８を付加した情報を前記温度特性情報７６として前記記憶回路２０に記憶したものである。
【００３３】
したがって上記構成を用いた圧電発振器１０の温度補償方法は、圧電振動子１２の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式７０を前記圧電振動子１２の温度特性情報７６に基づいて算出し、前記第１の近似式７６と前記圧電振動子１２の温度に対応する情報（検出電圧６６）を用いて温度補償量８０を算出可能な温度補償回路４０に、発振信号５８と前記温度特性情報７６を出力する圧電発振器１０の温度補償方法であって、前記圧電振動子１２の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報７４を生成し、前記離散温度特性情報７４に基づいて前記第１の近似式７０より低次である第２の近似式７２を算出し、前記第２の近似式７２から前記第１の近似式７０が算出可能となる補間温度特性情報７８を抽出し、前記離散温度特性情報７４に前記補間温度特性情報７８を付加した情報を前記温度特性情報７６として生成したものである。
【００３４】
本実施形態の圧電発振器１０は、温度補償回路４０を内蔵しないＴＳＸＯである。半導体基板（不図示）上にパターニングにより、発振回路１４、温度センサー１６、バッファー１８、記憶回路２０、シリアルインターフェース回路２２、電源端子３６、グランド端子３８等の各端子が形成され、発振回路１４と圧電振動子１２が接続された構造を有している。さらに図１に示すように、圧電発振器１０の接続対象となる温度補償回路４０は、周波数補正回路４２、ＣＰＵ４４、メモリ４６、Ａ／Ｄ変換器４８を有する。また温度特性情報７６を算出する際には図２に示すように、圧電発振器１０は測定器５０に接続され、測定器５０は、周波数カウンター５２、ＰＣ５４、電圧マルチメーター５６を有する。
【００３５】
圧電振動子１２は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料であり、水晶であればＡＴカットすることにより形成され、発振回路１４から交流電圧を受けて、厚みすべり振動により所定の共振周波数で発振することができる。このＡＴカットによる厚みすべり振動を用いた水晶振動子の共振周波数は、基準温度（２５℃）を中心として正の３次曲線となる温度特性を有している。
【００３６】
発振回路１４は、圧電振動子１２を発振源とする例えばコルピッツ型の発振回路であり、発振周波数出力端子２４を介して温度補償回路４０、または測定器５０に発振信号５８を出力する。
【００３７】
温度センサー１６は、ダイオード構造を有しており、順方向電流を流し、温度によって変化する検出電圧６６をバッファー１８を介して温度センサー電圧出力端子３４から温度補償回路４０または測定器５０に出力するものである。ここで検出電圧６６は温度上昇とともに１次関数的に減少し、出力される検出電圧６６は測定される温度に対応したものとなっている。なお、温度センサー１６は圧電振動子１２に隣接して配置することが望ましい。これにより圧電振動子１２の温度を正確に測定することができ、後述の離散温度特性情報７４、第２の近似式７２、補間温度特性情報７８において温度と周波数、若しくは周波数変位との対応を正確に行ない、第１の近似式７０及び温度特性情報７６を高精度に算出することができる。このように本実施形態において圧電振動子の温度は、温度センサー１６からの検出電圧６６に対応しており、後述の温度補償回路４０や測定器５０もこの検出電圧６６に関連付けられた情報として離散温度特性情報７４、補間温度特性情報７８、温度特性情報７６、第１の近似式７０、第２の近似式７２を算出している。
【００３８】
シリアルインターフェース回路２２は、外部からの指令を受けて記憶回路２０に温度特性情報７６を記憶したり、温度センサー１６から出力される検出電圧６６、記憶回路２０に記憶された温度特性情報７６を外部に出力するものである。シリアルインターフェース回路２２は記憶回路２０、温度センサー１６に接続されており、データ入出力端子２６、第１制御クロック入力端子２８、第２制御クロック入力端子３０を有している。
【００３９】
第１制御クロック入力端子２８に第１の制御クロック６０を入力すると、データ入出力端子２６に入力されるシリアル化された温度特性情報７６を、第１の制御クロック６０をトリガとして（第１の制御クロック６０に同期して）記憶回路２０に記憶する（書き込む）ことができる。第２制御クロック入力端子３０に第２の制御クロック６２を入力すると、記憶回路２０に記憶された温度特性情報７６を、データ入出力端子２６を介して第２の制御クロック６２をトリガとしてシリアルデータ化して出力することができる。
【００４０】
記憶回路２０は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成され、シリアルインターフェース回路２２を介して温度特性情報７６が記憶され（書き込まれ）、または温度特性情報７６を出力することができる。温度特性情報７６は、有限個のデータにより構成されているが、それぞれ測定器５０中のＰＣ５４、及び温度補償回路４０中のＣＰＵ４４が共通に認識できるアドレスが設けられている。
【００４１】
図２に圧電発振器１０と測定器５０との接続図を示す。測定器５０は、温度補償回路４０が必要とする温度特性情報７６を記憶回路２０に書き込むものである。
すなわち測定器５０は、発振回路１４に搭載された圧電振動子１２の発振周波数の温度特性から温度特性情報７６より情報数の少ない離散温度特性情報７４を生成し、離散温度特性情報７４から第１の近似式７０より低次の第２の近似式７２を算出し、第２の近似式７２において第１の近似式７０が算出可能となる補間温度特性情報７８を抽出し、離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８とを加えて温度補償回路４０で用いられる温度特性情報７６を生成して記憶回路２０に書き込むものである。
【００４２】
測定器５０は、周波数カウンター５２、ＰＣ（パーソナルコンピューター）５４、電圧マルチメーター５６により構成される。周波数カウンター５２は、発振回路１４に接続され、所定時間間隔ごとに発振回路１４から出力される発振信号５８の周波数を測定してＰＣ５４に出力することができる。電圧マルチメーター５６は、温度センサー１６からの検出電圧６６をデジタルデータに変換してＰＣ５４に出力することができる。
【００４３】
ＰＣ５４は、キー操作等により周波数カウンター５２や電圧マルチメーター５６を起動可能であるとともに、温度センサー１６からの検出電圧６６（現在温度）を入力してＰＣに付属する記憶領域に記憶することができる。
【００４４】
温度特性情報７６は、離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８に基づいて生成されている。離散温度特性情報７４は、圧電発振器１０を互いの設定温度の異なる複数の恒温槽に順次浸漬し、各恒温槽で圧電発振器１０の温度が設定温度と一致して安定したときの圧電振動子１２の発振周波数を測定して得られる温度と周波数偏差との関係を示す離散的なデータである。補間温度特性情報７８は、離散温度特性情報７４に基づいて圧電振動子１２の周波数偏差情報の後述の第２の近似式７２を算出し、第２の近似式７２の曲線から後述の第１の近似式７０が算出可能となる温度において抽出したデータである。よって補間温度特性情報７８は離散温度特性情報７４と温度が重ならない第２の近似式７２上の位置から抽出する。
【００４５】
温度特性情報７６の内容としては、離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８とを加えてそのまま用いたもの、すなわち、使用温度範囲から任意に選択した複数の温度（後述の恒温槽の温度）の情報と、前記複数の温度中の各温度に対応した周波数の情報、若しくは基準周波数からの周波数偏差の情報との組み合わせを用いることができる。またはこの組み合わせに基づいて算出した温度係数と温度係数の一部であるオフセット係数との組み合わせを用いることができる。このうち、複数の温度の情報と、前記複数の温度中の各温度に対応した基準周波数からの周波数偏差の情報との組み合わせは、発振周波数の絶対値を用いた場合より桁数を小さくすることができるので、温度特性情報７６の容量が最も小さくなる。また温度特性情報７６として温度係数を記憶する場合は、温度の情報そのものを記憶する必要はないので温度特性情報７６の容量を小さくすることができる。なお、温度特性情報７６として、上述の複数の温度の情報と、各温度に対応した周波数の情報との組み合わせとした場合には、基準温度と基準温度における周波数の情報を取得するとともに、その組み合わせについて、ＰＣ５４及びＣＰＵ４４が他の情報と識別できるアドレスを付す必要がある。
【００４６】
上述の温度特性情報７６において、いずれかの形式を用いるかは、温度補償回路４０がどのような形式の温度特性情報を用いるかによって決定されるため、ＰＣ５４において温度補償回路４０が必要とする温度特性情報の形式に対応して適宜算出して記憶回路２０に書き込むものとする。
【００４７】
本実施形態において、互いに設定温度の異なる恒温槽（不図示）を５つ用いて、各恒温槽に圧電発振器１０を浸漬して圧電振動子１２の温度を恒温槽の設定温度にし、ＰＣ５４は圧電振動子１２が所定の温度に安定したときの温度センサー１６から検出電圧６６（温度の情報）を入力し、またそのときの圧電振動子１２の発振周波数を周波数カウンター５２を介して入力し、５点の温度と各温度における発振周波数との関係から離散温度特性情報７４を生成する。
【００４８】
厚みすべり振動を用いた圧電振動子の発振周波数について、基準温度Ｔ０における基準周波数をｆとすると、任意の温度Ｔにおける発振周波数の周波数偏差情報は、以下に示すように４次までの次数を有し５つの係数を有する第２の近似式７２（ΔｆＢ／ｆ）により表現できる。
【数１】
【００４９】
ここで、Ｂ１〜Ｂ４は周波数偏差情報を決定する温度係数、Ｂ０が周波数偏差情報のオフセットを決定するオフセット係数であり温度係数に属するものである。よって、ＰＣ５４は数式１に離散温度特性情報７４を代入して、５つの係数と５つの式を用い、多項式近似を用いることにより数式１の各係数を近似的に算出することができる。
【００５０】
一方、温度補償回路４０で温度特性情報７６に基づいて行う温度補償においては、以下に示すように、５次までの次数を有し６つの係数を有する第１の近似式７０（ΔｆＡ／ｆ）を用いて行なわれる。
【数２】
【００５１】
ここで、Ａ１〜Ａ５は周波数偏差情報を決定する温度係数、Ａ０は周波数偏差情報のオフセットを決定するオフセット係数であり、温度係数に属するものである。このように数式２において係数は６つあるため、数式２を満たす係数の算出において離散温度特性情報７４のみでは不十分となる。よって数式１から第１の近似式７０が算出可能な補間温度特性情報７８を１点抽出し、これを離散温度特性情報７４に付加して温度特性情報７６を生成すれば算出可能とも思われる。しかし実際の周波数偏差情報を精度良く表現しうる近似関数を求めるためには、関数を決定する係数の数と同じ数の温度と周波数偏差の情報のみで未知の係数を求めて関数化する方法では精度的に不十分である。本実施形態のように５次近似を行なう場合において、実際に使用した６点の温度と周波数偏差の情報のみが５次の近似式の曲線上を通れば、それが理想の５次の近似式になるとは限らないためで、６点以外の任意の温度ポイントでの周波数偏差と５次の近似式との誤差分ができるだけ小さくなるように考慮しなければならない。よって本実施形態では第１の近似式７０を求めるため、温度特性情報７６は第１の近似式７０の係数の個数以上の情報数を有する必要がある。温度特性情報７６が温度の情報と、温度に対応する周波数偏差の情報である場合は、その情報数は７つ（またはそれ以上）用意し、最小二乗法を用いて最も良く整合する近似関数を算出する。最小二乗法とは、組になった複数のデータの関係を下に最良の近似値を推定する方法であり、実際のデータと近似関数上の理論値との誤差の二乗を各離散データごとに全て加算したときの総和が最小となるように係数を導くものである。すなわち（ｔ１、ｆ１）・・・（ｔｎ、ｆｎ）というｎ個（ｎ＝７）のデータが与えられたとき、これらを近似する方程式として、
【数３】
【００５２】
という５次の多項式を考え、以下に示すこの方程式の理論値と元になる測定データ（離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８との組み合わせ）との誤差の二乗和の総和Ｓが最小となる係数ａ５〜ａ０を決定する。
【数４】
【００５３】
この二乗和Ｓが最小となるようにするには、以下に示すように二乗和Ｓを各係数ａ５〜ａ０でそれぞれ偏微分した値が全てゼロとなるようにする。
【数５】
【００５４】
そして、数式５をもとに導出した連立６元一次方程式をガウスジョルダンの消去法を用いて解くことで、各近似係数ａ５〜ａ０の値を求める。すなわち、
【数６】
となるａｊ（ｊ＝０〜５）を求める。ここで、Ａｊｋは正規方程式の係数行列、Ｆｊは正規方程式の定数ベクトルで、
【数７】
【数８】
となる。さらに数式６は、
【数９】
であるが、これを
【数１０】
に示すように数式９の左辺のＡｉｊの部分が単位行列となるように変形し、これによりａ５＝Ｆ５’，・・・ａ０＝Ｆ０’となるようにして各近似係数ａ５〜ａ０の値を求める。ＰＣ５４は上述の演算を行なって各近似係数（温度係数）を求め、これを温度特性情報７６として生成し記憶回路２０に記憶する。また上述の演算は温度補償回路４０においても可能であるので、その場合ＰＣ５４は、離散温度特性情報７４に補間温度特性情報７８を付加したものを温度特性情報７６として生成し記憶回路２０に記憶する。
【００５５】
温度特性情報７６は上述のように、離散温度特性情報７４に補間温度特性情報７８を付加したものと、この付加したものから最小二乗法を用いて数式２の温度係数を算出したものがある。温度特性情報７６を温度係数とした場合は温度の情報を省略できるだけでなく情報数が１つ減るので、温度特性情報７６の容量を削減し、記憶回路２０の小型化が可能となり、圧電発振器１０の小型化及び低コスト化を測ることができる。
【００５６】
上述のようにＰＣ５４において温度特性情報７６を構築したのち、ＰＣ５４は、第１制御クロック入力端子２８に第１の制御クロック６０を出力し、第１の制御クロック６０に同期させてシリアル化させた温度特性情報７６をデータ入出力端子２６に出力し、シリアルインターフェース回路２２を介して記憶回路２０に温度特性情報７６を記憶する。
【００５７】
前述のように測定器５０は温度センサー１６からの検出電圧６６に関連付けられた情報として離散温度特性情報７４、第２の近似式７２、補間温度特性情報７８、温度特性情報７６を生成している。一方、温度補償回路４０も検出電圧６６を定義域とし温度特性情報７６を用いて第１の近似式７０を算出するが、実際の温度の値を定義域として第１の近似式７０を算出する場合は、温度特性情報７６をこれに対応させる必要がある。
【００５８】
上述のように温度センサー１６から出力される検出電圧６６は温度変化に対して一次関数的に変化するものである。ここで基準温度（２５℃）における検出電圧６６の値をＶ２５とすると、温度センサー１６から出力された検出電圧６６（Ｖｒｅａｄ）とそのときの温度Ｔは以下のように表すことができる。
【数１１】
【００５９】
ここでＡは１Ｖ当たりの温度変化量の係数であり、Ａは以下のように求めることができる。
【数１２】
【００６０】
ここでＶ８５は設定最高温度における検出電圧６６の値、Ｖ（−２５）は設定最低温度における検出電圧６６の値である。よってＰＣ５４は設定最低温度（−３０℃）、基準温度（２５℃）、設定最高温度（８５℃）における検出電圧６６のそれぞれの値（Ｖ（−３０）、Ｖ２５、Ｖ８５）を測定して係数Ａを求め、係数Ａと、基準温度（２５℃）における検出電圧６６の値Ｖ２５と、にＣＰＵ４４が認識できるアドレスを付加した上で温度特性情報７６に付加する。
【００６１】
図１に示すように、温度補償回路４０は、圧電発振器１０とは分離した外部システムの一部である。温度補償回路４０は、ＰＣ５４から記憶回路２０に入力された温度特性情報７６を用いて第１の近似式７０を算出し、第１の近似式７０と温度センサー１６から常時入力される検出電圧６６（温度の情報）に基づいて温度補償量８０を算出するものであり、周波数補正回路４２、ＣＰＵ４４、メモリ４６等から構成される。周波数補正回路４２は、ＣＰＵ４４から出力される温度補償量８０に対応して出力信号の周波数を可変させる回路であって、発振回路１４に接続されて発振信号５８が入力され、ＣＰＵ４４の制御のもと温度補償を行った発振信号６８を出力するものである。
【００６２】
ＣＰＵ４４は、温度補償回路４０の中核をなすものであって、記憶回路２０から入力した温度特性情報７６から周波数偏差情報となる第１の近似式７０を算出し、第１の近似式７０と温度センサー１６から入力される検出電圧６６（温度の情報）に基づいて温度補償量８０を算出して周波数補正回路４２に出力するものである。
【００６３】
ＣＰＵ４４は、データ入出力端子２６、第２制御クロック入力端子３０、周波数補正回路４２、さらに温度センサー１６にＡ／Ｄ変換器４８を介して接続されている。ＣＰＵ４４は、起動時に、プログラムにより第２制御クロック入力端子３０に第２の制御クロック６２を入力し、第２の制御クロック６２に同期して記憶回路２０内の温度特性情報７６をシリアルインターフェース回路２２を介して出力させ、ＣＰＵ４４に付属するメモリ４６に記憶する。
【００６４】
記憶回路２０に記憶された温度特性情報７６が圧電振動子１２の使用温度範囲の複数の温度の情報と、前記複数の温度中の各温度に対応した周波数偏差の情報との組み合わせである場合、ＣＰＵ４４は、温度特性情報７６と数式２〜数式８を用いて、温度係数と、オフセット係数を上述の方法により算出し、付属のメモリ４６に記憶可能な構成を有するものを用いる。また温度特性情報７６が上述の複数の温度の情報と各温度に対応した周波数（絶対値）の情報である場合は、ＣＰＵ４４は温度特性情報７６中の基準温度の情報と基準温度で測定した周波数の情報のアドレスを識別可能とし、温度特性情報７６と数式２〜数式８を用いて、温度係数と、オフセット係数を上述の方法により算出し、付属のメモリ４６に記憶可能な構成を有するものを用いる。また記憶回路２０に記憶された温度特性情報７６が温度係数とオフセット係数であれば、ＣＰＵ４４は、そのまま付属のメモリ４６に記憶する構成を有するものを用いる。
【００６５】
またＣＰＵ４４は、プログラムにより所定時間ごとに温度センサー１６からの検出電圧６６（温度の情報）をＡ／Ｄ変換器４８を介してデジタル化して入力し、付属のメモリ４６に記憶する。そしてメモリ４６から温度係数とオフセット係数を読み出して第１の近似式７０を算出し、さらにメモリ４６から温度センサー１６からの検出電圧６６（電圧の情報）を読み出して、第１の近似式７０と検出電圧６６から温度補償量８０を算出し、温度補償量８０を周波数補正回路４２に出力する。よってＣＰＵ４４は所定時間ごとに温度補償量８０を算出して周波数補正回路４２に出力する。これにより周波数補正回路４２からは所定時間ごとに温度補償が行われた発振信号６８が出力される。なおＣＰＵ４４が実際の温度を定義域として第１の近似式７０を算出する場合は、ＣＰＵ４４は数式９に基づいて入力された検出電圧６６（現在電圧）を温度に変換する構成を有するものとする。これに対応してＰＣ５４は上述のように温度特性情報７６に係数ＡとＶ２５を付加しておく。
【００６６】
本実施形態に係る圧電発振器１０の温度特性情報の書き込みの手順について述べる。
図３に第２の近似式及び温度特性情報を算出するフロー図を示し、図４に温度特性情報に付加する単位電圧当たりの温度変化量の係数と、基準温度における電圧の値を取得するフロー図を示す。
【００６７】
まず図２に示すように、圧電発振器１０に測定器５０を接続し、圧電発振器１０を浸漬する５つの恒温槽（不図示）の設定温度を互いに異なる値に設定し、圧電発振器を恒温槽に順次浸漬する。そして圧電発振器１０の温度が安定したところでＰＣ５４が検出電圧６６（温度の情報）と発振周波数を取得し、離散温度特性情報７４を生成してＰＣ５４の記憶領域（不図示）に記憶する。そして多項式近似を用いて４次の次数を有する第２の近似式７２を算出する。そして離散温度特性情報７４と重複しない第２の近似式７２上の２点を抽出して補間温度特性情報７８を生成し、補間温度特性情報７８に記憶領域から読み出した離散温度特性情報７４を加えた情報を温度特性情報７６とし、これを記憶領域（不図示）に記憶する。
【００６８】
ここで温度補償回路４０に温度係数を出力する場合は、ＰＣ５４の記憶領域から読み出した温度特性情報７６を用いて５次の次数を有する第１の近似式７０を最小二乗法を用いて算出し、得られた温度係数を新たな温度特性情報７６としてＰＣ５４の記憶領域に上書きする。次に図４に示すように。離散温度特性情報７４の低温側及び恒温側の両端の温度（−３０℃、８０℃）と、その温度における温度センサー１６から出力される検出電圧６６の値Ｖ（−３０）、Ｖ８０、そして基準温度（２５℃）における検出電圧６６の値Ｖ２５を抽出し、単位電圧当たりの温度変化量の係数Ａを数式９に従って算出し、係数ＡとＶ２５を、ＰＣ５４の記憶領域から読み出した温度特性情報７６に付加して、付加した後の温度特性情報７６を記憶領域に上書きする。
【００６９】
次に温度補償回路４０における温度補償の手順について説明する。本実施形態では圧電発振器１０及び温度補償回路４０を包含するＧＰＳ機器を想定して説明する。図５に温度補償回路における温度補償のフロー図を示す。
【００７０】
図１に示すように圧電発振器１０に温度補償回路４０を接続し、周波数補正回路４２に発振信号５８を出力する。そして、周波数補正回路４２から出力された発振信号６８を受けたＧＰＳ機器がＧＰＳ衛星からの測位信号を一定の探索範囲で捕捉する作業を開始する。このときＣＰＵ４４は記憶回路に記憶された温度特性情報７６を取得して、第１の近似式を算出する。ここで温度特性情報７６が離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８を足し合わせたものである場合は、上述の最小二乗法を用いて第１の近似式７０の係数を算出する。また温度特性情報７６がすでにＰＣ５４において温度係数に変換されたものであるときは第１の近似式７０に対応する係数にそのまま代入する。そして温度センサー１６から検出電圧６６（Ｖｒｅａｄ）を取得して周波数偏差を求める。このとき温度補償回路４０が検出電圧６６ではなく実際の温度の値を定義域として周波数偏差を算出する場合は、温度補償回路４０は温度を定義器として生成された温度特性情報７６を用いて温度を定義域とする第１の近似式７０を算出し、取得した温度特性情報７６から係数Ａと基準温度における電圧の値Ｖ２５を抽出して数式９に従って入力された検出電圧６６から現在温度の値を算出する。そして第１の近似式７０上の現在温度の値を抽出して周波数偏差を算出し、この周波数偏差から温度補償量８０を周波数補正回路４２に出力して新たな温度補償が行われた発振信号６８をＧＰＳ機器に出力し、測位信号の探索範囲をオフセットさせる。これにより測位信号の捕捉を短時間に行なうことができる。
【００７１】
本実施形態の圧電発振器を用いた温度補償の作用効果について述べる。
図６は測定により得られた離散温度特性情報７４と、離散温度特性情報７４に対応して算出された第２の近似式７２の模式図を示す。図７は離散温度特性情報７４と、第２の近似式７２上の点であって第１の近似式７０が算出可能となる（離散温度特性情報７４と温度が重複しない）温度において抽出した生成された補間温度特性情報７８と、離散温度特性情報７４及び補間温度特性情報７８を元に生成された第１の近似式７０の模式図を示す。
【００７２】
図６において離散温度特性情報７４は、−３０℃、０℃、２５℃、５５℃、８５℃にて測定している。第２の近似式７２は離散温度特性情報７４を元に算出するため、離散温度特性情報７４のプロット上を通過しており、第２の近似式７２は離散温度特性情報７４に対して良好な近似曲線となっている。しかし、それ以外の温度で近似曲線が実際の周波数偏差との誤差を縮小するためにはさらに高次の近似が必要となる。よって本実施形態では図３に示すように−１５℃と７５℃における第２の近似式７２上の点を抽出して補間温度特性情報７８を生成した。そして図７に示すように、離散温度特性情報７４と補間温度特性情報７８を元に最小二乗法を用いて５次の次数を有する第１の近似式７０を算出した。
【００７３】
図８は第２の近似式７２で温度補償を行った場合の温度補償特性（細線）と、第１の近似式７０で温度補償を行った場合の温度補償特性（太線）とを比較した結果を示したものである。図８に示すように、４次の次数を有する第２の近似式７２を用いて温度補償を行った場合（細線）は、４５℃付近で０．２ｐｐｍを超える温度補償の誤差が発生している。一方、５次の次数を有する第１の近似式７０を用いて温度補償を行った場合（太線）は４５℃付近の誤差が１．５ｐｐｍ程度に改善されるとともに、それ以外の温度領域でもほぼ０．１ｐｐｍ程度に抑えられている。よって５点の設定温度による実測データを共通に用いても、４次の近似式より５次の近似式のほうが温度補償の精度が改善されていることが分かる。
【００７４】
本来５次の近似式を最小二乗法で精度良く算出するためには７点の設定温度に基づく実測データがあるのが好ましい。しかし、本実施形態においては５点の設定温度に基づく実測データとなる離散温度特性情報７４をもとにしている。従って、近似式の近似誤差を考慮すると、実測データが５点の場合は５つの係数を有する４次の近似式を算出するのが好ましい。そこで、本実施形態では上述の離散温度特性情報７４をもとに算出した４次の次数を有する第２の近似式７２上の２点を抽出して生成した補間温度特性情報７８を、離散温度特性情報７４に付加して温度特性情報７６を生成し、これをもとに最小二乗法を用いて５次の次数を有する第１の近似式７０を算出し、これに基づいて温度補償を行っている。このような温度補償方法を用いることにより、図８に示すように４次の近似式で温度補償を行った場合より温度補償の精度を高めることが可能であることがわかる。
【００７５】
なお、本実施形態において、圧電振動子１２は厚みすべり振動子を前提として述べてきたが、これに限定されず、双音叉型圧電振動子、シングルビーム型圧電振動子、ＳＡＷ共振子等にも適用できる。また本実施形態において、圧電発振器１０はＴＳＸＯを前提として述べてきたが、温度補償回路４０を組み込むことにより温度補償型発振器（ＴＣＸＯ）を形成でき、高精度な温度補償がなされた発振信号６８が出力可能であることは言うまでもない。
【００７６】
以上述べたように、本実施形態に係る圧電発振器１０及び圧電発振器１０の製造方法によれば、第１には、温度特性情報７６は実測により生成された離散温度特性情報７４と、離散温度特性情報７４から第２の近似式７２を介して求めた補間温度特性情報７８により構成される。よって、温度補償回路４０において第１の近似式７０は、第１の近似式７０の係数の個数以上の情報数を有する温度特性情報７６に基づいて算出するため、一定の近似の誤差の範囲に収まる係数を算出することになる。そのため、第１の近似式７０を用いた場合の温度補償の精度は、第２の近似式７２を用いて温度補償を行った場合よりも向上する。したがって、実測のデータを得るための恒温槽の数を増やす必要はなく、作業時間及びコストを抑制し、温度補償回路４０に高精度な温度補償を行なわせることができる。
【００７７】
第２には、温度特性情報７６は、圧電振動子の温度の情報と、圧電振動子の温度に対応した発振周波数の情報、若しくは基準周波数からの周波数偏差の情報により生成したことにより、圧電発振器１０側で温度係数の演算が不要となるため圧電発振器１０形成時の作業負担を抑制してコストを抑制することができる。この場合、ユーザー側で温度特性情報７６に対応する第１の近似式７０から温度係数を算出することになるが、ユーザー側で独自に正確な温度係数を演算することができる。
【００７８】
第３には、温度特性情報７６は、圧電振動子の温度の情報と、圧電振動子の温度に対応した発振周波数の情報、若しくは基準周波数からの周波数偏差の情報に第１の近似式７０を整合させて抽出される温度係数により生成したことにより、温度補償回路４０においては温度係数を算出するための演算が不要となるため、ユーザー側の負担を軽減して圧電発振器１０を搭載したシステムの構築を容易に行うことができる。
【００７９】
第４には、温度に対応した検出電圧６６を出力する温度センサー１６を圧電振動子１２に隣接して配設し、第１の近似式７０、第２の近似式７２及び温度特性情報７６は、検出電圧６６に関連付けられた情報として生成し、温度特性情報７６に基づいて第１の近似式７０を算出し、第１の近似式７０と温度センサー１６から入力される温度の情報（検出電圧６６）を用いて温度補償量８０を算出可能な温度補償回路４０に発振信号５８を出力することにより、温度センサー１６は圧電振動子１２の温度を測定誤差を抑制して測定することができるので、離散温度特性情報７４を高精度に算出して、第２の近似式７２及び補間温度特性情報７８を高精度に算出し、これにより第１の近似式７０、温度特性情報７６を高精度に算出することができる。さらに圧電振動子１２の現在温度をリアルタイムでかつ高精度に測定できるので、温度補償回路４０における補正誤差を抑制して、温度補償を高精度に行なわせることができる。
【００８０】
また本実施形態に係る温度補償型発振器及びその製造方法によれば、上述の圧電発振器１０に温度補償回路４０を組み込んで形成したことにより、温度特性情報７６を生成するための恒温槽を増やすことなく、高精度に温度補償が行われた発振信号６８を出力することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０………圧電発振器、１２………圧電振動子、１４………発振回路、１６………温度センサー、１８………バッファー、２０………記憶回路、２２………シリアルインターフェース回路、２４………発振周波数出力端子、２６………データ入出力端子、２８………第１制御クロック入力端子、３０………第２制御クロック入力端子、３４………温度センサー電圧出力端子、３６………電源端子、３８………グランド端子、４０………温度補償回路、４２………周波数補正回路、４４………ＣＰＵ、４６………メモリ、４８………Ａ／Ｄ変換器、５０………測定器、５２………周波数カウンター、５４………ＰＣ、５６………電圧マルチメーター、５８………発振信号、６０………第１の制御クロック、６２………第２の制御クロック、６６………検出電圧、６８………発振信号、７０………第１の近似式、７２………第２の近似式、７４………離散温度特性情報、７６………温度特性情報、７８………補間温度特性情報、８０………温度補償量。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力する発振回路と、前記圧電振動子の温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段と、前記圧電振動子の発振周波数の温度特性を示す温度特性情報を出力する記憶回路と、を有する圧電発振器と、
前記温度特性情報から前記圧電振動子の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式を算出し、前記第１の近似式と前記検出電圧を用いて温度補償量を出力するＣＰＵと、前記温度補償量に対応して前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有する温度補償回路と、を備えた発振回路システムであって、
前記温度特性情報は、
前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報に補間温度特性情報を付加した情報に基づいて生成されたものであるとともに、
前記補間温度特性情報は、
前記情報から前記第１の近似式が算出可能となるように、前記離散温度特性情報に基づいて算出され前記第１の近似式より低次の第２の近似式から抽出したものであることを特徴とする発振回路システム。
【請求項１】
圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させて発振信号を出力する発振回路と、前記圧電振動子の温度に対応した検出電圧を出力する温度検出手段と、前記圧電振動子の発振周波数の温度特性を示す温度特性情報を出力する記憶回路と、を有する圧電発振器と、
前記温度特性情報から前記圧電振動子の発振周波数の温度特性を近似するための第１の近似式を算出し、前記第１の近似式と前記検出電圧を用いて温度補償量を出力するＣＰＵと、前記温度補償量に対応して前記発振信号の温度補償を行う周波数補正回路と、を有する温度補償回路と、を備えた発振回路システムであって、
前記温度特性情報は、
前記圧電振動子の温度と前記発振周波数との関係を離散的に示した離散温度特性情報に補間温度特性情報を付加した情報に基づいて生成されたものであるとともに、
前記補間温度特性情報は、
前記情報から前記第１の近似式が算出可能となるように、前記離散温度特性情報に基づいて算出され前記第１の近似式より低次の第２の近似式から抽出したものであることを特徴とする発振回路システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１２０１９９（Ｐ２０１１−１２０１９９Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４５６８６（Ｐ２０１０−４５６８６）
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【分割の表示】特願２００９−２７５３９１（Ｐ２００９−２７５３９１）の分割
【原出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【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２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【分割の表示】特願２００９−２７５３９１（Ｐ２００９−２７５３９１）の分割
【原出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【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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