專利名稱：溫度補(bǔ)償壓電振蕩器及包含其的電子裝置的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及壓電振蕩器，尤其涉及溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，它根據(jù)周圍溫度補(bǔ)償振蕩頻率，并涉及包含溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的電子裝置。
相關(guān)技術(shù)的描述一般，壓電振蕩器包括壓電元件，諸如晶體條帶，其根據(jù)所施加的電壓以預(yù)定頻率諧振，以及放大電路，它用于通過(guò)壓電元件放大諧振信號(hào)并用于輸出被放大的諧振信號(hào)。諸如晶體條帶的壓電元件的諧振頻率取決于溫度。因此，即使施加相同的電壓，諧振頻率也隨元件溫度的變化而變化。
為了解決該問(wèn)題，已知包含連接到壓電元件的可變電容元件(諸如，變?nèi)荻O管)和溫度補(bǔ)償電壓生成電路的多種溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，其中溫度補(bǔ)償電壓生成電路用于根據(jù)環(huán)境溫度改變施加到可變電容元件上的電壓(例如，參加專利文獻(xiàn)1日本未審查的專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2002-135053；專利文獻(xiàn)2日本未審查的專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2002-76773；以及專利文獻(xiàn)3日本未審查的專利申請(qǐng)公開(kāi)No.6-224635)。
在這種溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中，諧振頻率取決于壓電元件和可變電容元件的組合電容。調(diào)節(jié)施加到可變電容元件上的電壓改變可變電容元件的電容。結(jié)果，改變組合的電容，且改變諧振頻率。通過(guò)設(shè)定諧振頻率的變化量以補(bǔ)償由于壓電元件的溫度引起的諧振頻率的變化量，就可以提供輸出具有恒定諧振頻率的高頻信號(hào)而不受周圍溫度影響的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器。
在每一種已知的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中，來(lái)自溫度補(bǔ)償電壓生成電路的輸出電壓被施加到可變電容元件(例如，變?nèi)荻O管)的一端，且可變電容元件的另一端接地或者設(shè)定為恒定電壓。
這種溫度補(bǔ)償壓電振蕩器安裝在移動(dòng)通信裝置或其它合適的裝置上，并用作參考信號(hào)源。近些年，移動(dòng)通信裝置需要電壓的減小。由于該減小，就需要用作參考信號(hào)源的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的電壓減小。
已知的溫度補(bǔ)償電壓生成電路包括熱敏元件，如上述專利文獻(xiàn)中描述的。將較低的電壓施加到電路上會(huì)生成與溫度相對(duì)應(yīng)的輸出電壓，并將該電壓提供到可變電容元件。通常，由于電路的簡(jiǎn)化，溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的電源電壓被用作電壓源，用于將較低的電壓提供給溫度補(bǔ)償電壓生成電路。
因此，如上所述，按照溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中的電壓減小，減少提供給溫度補(bǔ)償電壓生成電路的電壓。結(jié)果，輸出電壓，即提供給可變電容元件的電壓的最大值，被減小。因此，施加到可變電容元件上的電壓范圍減小，且電容中可能的變化范圍減小。
相反，雖然壓電元件(諸如石英晶體諧振器)的諧振頻率取決于溫度變化，諧振頻率不取決于所施加的電壓。因此，即使溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的電壓減少，相對(duì)于溫度變化的諧振頻率的變化量也不會(huì)變化。
因此，在從溫度補(bǔ)償電壓生成電路生成的電壓范圍內(nèi)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電元件的諧振頻率的足夠溫度補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明的較佳實(shí)施例提供了一種溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，它確保溫度補(bǔ)償并且即使在降低電源電壓時(shí)也能輸出具有恒定諧振頻率的高頻信號(hào)，以及包含這種新穎的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的電子裝置。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，在包含壓電元件、連接到壓電元件的一端的放大電路、連接到壓電元件的另一端的可變電容元件以及用于將與溫度相對(duì)應(yīng)的電壓施加到可變電容元件上的補(bǔ)償電壓生成電路的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中，補(bǔ)償電壓生成電路包括用于將可根據(jù)周圍溫度變化的第一電壓施加到可變電容元件的一端上的第一電壓生成電路以及用于將可根據(jù)周圍溫度在與第一電壓相反的方向上變化的第二電壓施加到可變電容元件的另一端上的第二電壓生成電路。
采用這種結(jié)構(gòu)，可根據(jù)周圍溫度變化并根據(jù)由第一電壓生成電路生成的第一電壓和由第二電壓生成電路生成的第二電壓之間的電位差的電壓被施加到與壓電元件相聯(lián)的可變電容元件上。因此，通過(guò)將由第一電壓生成電路生成的可能電壓的范圍設(shè)定成與由第二電壓生成電路生成的可能電壓的范圍不同，與可變電容元件的一端被設(shè)定為恒定電壓的情況相比，就可以將更寬電壓范圍中依賴溫度的電壓變化施加到可變電容元件上。因此，增加了可變電容元件的電容范圍，且該電容根據(jù)周圍溫度而變化。結(jié)果，即使減小電源電壓，也不會(huì)減小電容范圍，且電容根據(jù)溫度在電容范圍內(nèi)劇烈變化。通過(guò)將由溫度引起的電容變化量設(shè)定為同由壓電元件的溫度引起的諧振頻率的變化量相對(duì)應(yīng)，包含壓電元件和可變電容元件的諧振電路的諧振頻率就得以補(bǔ)償。
此外，第一和第二電壓生成電路中的每一個(gè)優(yōu)選包括至少一個(gè)熱敏元件和多個(gè)電阻元件。
熱敏元件優(yōu)選是熱敏電阻器。
采用這種結(jié)構(gòu)，將電壓施加到可變電容元件上的第一和第二電壓生成電路中的每一個(gè)都由包含熱敏電阻器和電阻器的簡(jiǎn)單的模擬網(wǎng)絡(luò)限定。
較佳地，溫度補(bǔ)償壓電振蕩器進(jìn)一步包括用于檢測(cè)周圍溫度并用于生成與檢測(cè)出的溫度相對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)生成電路。第一和第二電壓生成電路中的每一個(gè)都包括DA轉(zhuǎn)換器，它用于將數(shù)字格式的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
采用這種結(jié)構(gòu)，溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)生成電路預(yù)先存儲(chǔ)與檢測(cè)出的溫度相對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)，且與檢測(cè)出的溫度相對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)被輸出到第一和第二電壓生成電路中的每一個(gè)。第一和第二電壓生成電路中的每一個(gè)將數(shù)字格式中的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬格式的電壓信號(hào)，并將該電壓信號(hào)施加到可變電容元件上?？勺冸娙菰碾娙莞鶕?jù)從第一電壓生成電路施加的電壓信號(hào)和從第二電壓生成電路施加的電壓信號(hào)之間的電位差而變化。由于溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于由于壓電元件的溫度引起的諧振頻率的變化量，包括壓電元件和可變電容元件的諧振電路的諧振頻率適當(dāng)?shù)氐靡匝a(bǔ)償。
壓電元件優(yōu)選是AT-切割石英晶體諧振器。
可變電容元件優(yōu)選是可變電容二極管(變?nèi)荻O管)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例，一種電子裝置包括上述溫度補(bǔ)償壓電振蕩器。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的各種較佳實(shí)施例，根據(jù)溫度在相互相反的方向上可變的電壓從相應(yīng)的電壓生成電路施加到可變電容元件的相應(yīng)端部，其會(huì)影響振蕩頻率。因此，提供了一種確保振蕩頻率的溫度補(bǔ)償并輸出即使在降低電源電壓時(shí)其振蕩頻率也不取決于溫度的高頻信號(hào)的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器。
此外，根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，由于用于生成溫度補(bǔ)償電壓的每個(gè)電路都由僅包含熱敏電阻器和電阻器的簡(jiǎn)單的模擬電路限定，溫度補(bǔ)償壓電振蕩器具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的各種較佳實(shí)施例，與周圍溫度相對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)被預(yù)先存儲(chǔ)并輸出到不同的DA轉(zhuǎn)換器以便被轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，且該電壓信號(hào)被施加到可變電容元件的端部。因此，提供了一種溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，它確保振蕩頻率的溫度補(bǔ)償并輸出即使在降低電源電壓時(shí)其振蕩頻率也不取決于溫度的高頻信號(hào)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，通過(guò)提供溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，提供了穩(wěn)定地以低電源電壓工作而不受周圍溫度和工作溫度影響的電子裝置。
通過(guò)以下較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述并參考附圖將使本發(fā)明的其它特點(diǎn)、元件、步驟、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。
附圖概述

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的結(jié)構(gòu)的等效電路圖。
圖2包括一圖表，它示出了圖1所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中溫度補(bǔ)償電壓生成電路的溫度補(bǔ)償輸出電壓(電位差)的溫度從屬性；另一圖表，它示出已知的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中溫度補(bǔ)償電壓生成電路的溫度補(bǔ)償輸出電壓的溫度從屬性；以及一等效電路圖，它示出已知溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中的溫度補(bǔ)償電壓生成電路。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的等效電路圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的等效電路圖。
圖5是一圖表，它示出圖4所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中的溫度補(bǔ)償電壓生成電路的溫度補(bǔ)償輸出電壓(電位差)的溫度從屬性。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第四較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的等效電路圖。
圖7是一圖表，它示出變?nèi)荻O管VD的電容的施加電壓特性。
圖8是一圖表，它示出圖6所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的溫度補(bǔ)償電壓生成電路的溫度補(bǔ)償輸出電壓(電位差)的溫度從屬性。
圖9是示出通信裝置的框圖，它是根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的電子裝置的一個(gè)實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
將參考圖1和2描述根據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器。
圖1是根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的等效電路圖。
如圖1所示，溫度補(bǔ)償壓電振蕩器優(yōu)選包括AT-切割石英晶體諧振器(以下，簡(jiǎn)稱“石英晶體諧振器”)XD，它是壓電元件；連接到石英晶體諧振器XD的一端的放大電路3；作為可變電容元件的變?nèi)荻O管VD，它連接到石英晶體諧振器XD的另一端；以及溫度補(bǔ)償電壓生成電路10。來(lái)自溫度補(bǔ)償電壓生成電路10的兩個(gè)輸出分別經(jīng)由電阻器R11和R12連接到變?nèi)荻O管VD的端部。
溫度補(bǔ)償電壓生成電路10包括連接到電阻器R11的第一電壓生成電路1和連接到電阻器R12的第二電壓生成電路2。第一和第二電壓生成電路1和2的每一個(gè)都連接到電源電壓(Vcc)端子4并接地。
第一電壓生成電路1包括連接到Vcc端子4的并聯(lián)電路，其包括電阻器R1和熱敏電阻器TH1，它是熱敏元件，電阻器R3以及熱敏電阻器TH3。電阻器R3和熱敏電阻器TH3與并聯(lián)電路串聯(lián)，且熱敏電阻器TH3的一端接地。同樣，電阻器R3和并聯(lián)電路(包括電阻器R1和熱敏電阻器TH1)的連接點(diǎn)經(jīng)由電阻器R11連接到變?nèi)荻O管VD的陰極。
第二電壓生成電路2包括連接到Vcc端子4的并聯(lián)電路，其包括電阻器R2和熱敏電阻器TH2，它是熱敏元件，以及電阻器R4。電阻器R4與并聯(lián)電路串聯(lián)，且電阻器R4的一端接地。同樣，電阻器R4和并聯(lián)電路(包括電阻器R2和熱敏電阻器TH2)的連接點(diǎn)經(jīng)由電阻器R12連接到變?nèi)荻O管VD的陽(yáng)極。
變?nèi)荻O管的陽(yáng)極連接到石英晶體諧振器XD。變?nèi)荻O管VD的陰極經(jīng)由高頻旁路電容器C1接地。
放大電路3中NPN晶體管Tr的基極連接到石英晶體諧振器XD，且晶體管Tr的集電極經(jīng)由電阻器R22連接到Vcc端子4，且晶體管Tr的發(fā)射極經(jīng)由電阻器R23和電容器C12接地。此外，反饋電容器C11連接于晶體管Tr的發(fā)射極和基極之間。用于提供偏置電流的電阻器R21連接于晶體管Tr的基極和Vcc端子4之間。此外，晶體管Tr的集電極經(jīng)由電容器C14連接到輸出端子5。此外，Vcc端子4經(jīng)由電容器C13而RF接地。結(jié)果，在石英晶體諧振器XD的諧振頻率處，晶體管Tr具有負(fù)電阻。
溫度補(bǔ)償電壓生成電路10的第一電壓生成電路1經(jīng)由電阻器R11將電壓信號(hào)施加到變?nèi)荻O管VD的陰極，該電壓信號(hào)用包含電阻器R1和熱敏電阻器TH1的并聯(lián)電路與包含電阻器R3和熱敏電阻器TH3的串聯(lián)電路之間的標(biāo)度比劃分電源電壓Vcc。相反，第二電壓生成電路2經(jīng)由電阻器R12將電壓信號(hào)施加到變?nèi)荻O管VD的陽(yáng)極，該電壓信號(hào)用于電阻R4與包含電阻R2和熱敏電阻器TH2的并聯(lián)電路之間的標(biāo)度比劃分電源電壓Vcc。
變?nèi)荻O管VD用作電容元件，其電容根據(jù)來(lái)自第二電壓生成電路2的電壓和來(lái)自第一電壓生成電路1的電壓之間的電位差而變化。
AT-切割石英晶體諧振器優(yōu)選用作石英晶體諧振器XD。石英晶體諧振器XD的諧振頻率基于與周圍溫度有關(guān)的三次函數(shù)而變化。此外，石英晶體諧振器XD的電容、變?nèi)荻O管的電容和電容器C1的電容限定諧振電路。石英晶體諧振器XD以與這些元件的組合電容相對(duì)應(yīng)的諧振頻率與放大電路3一起諧振。
放大電路3的晶體管Tr以電源電壓Vcc工作，與上述諧振電路一起振蕩，并將諧振信號(hào)輸出到輸出端子5。
根據(jù)周圍溫度的變化，使從第一電壓生成電路1輸出的電壓信號(hào)的電壓電平以及從第二電壓生成電路2輸出的電壓信號(hào)的電壓電平變化。
圖2(a)是一圖表，它示出了圖1所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中溫度補(bǔ)償電壓生成電路的溫度補(bǔ)償輸出電壓(電位差)(即施加于變?nèi)荻O管VD的陰極和陽(yáng)極之間的電壓)的溫度從屬性。圖2(b)是另一圖表，它示出已知的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中溫度補(bǔ)償電壓生成電路的溫度補(bǔ)償輸出電壓(即施加于變?nèi)荻O管VD的陰極和陽(yáng)極之間的電壓)的溫度從屬性。圖2(c)是已知溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中的溫度補(bǔ)償電壓生成電路的一等效電路圖。圖2(a)示出了以下情況下的模擬結(jié)果在圖1中，電阻器的電阻被設(shè)定為R1＝30kΩ，R2＝20kΩ，R3＝1kΩ且R4＝1kΩ，其中熱敏電阻器在25℃時(shí)的電阻被設(shè)定為T(mén)H1＝2.31kΩ，TH2＝46.2kΩ且TH3＝462Ω，其中每個(gè)熱敏電阻器的B常數(shù)被設(shè)定為約3000和4000之間，且其中Vcc被設(shè)定為3V。此外，圖2(b)示出以下情況下的模擬結(jié)果在圖2(c)中，電阻器的電阻被設(shè)定為R01＝30kΩ，R02＝10kΩ且R03＝10kΩ，其中熱敏電阻器在25℃時(shí)的電阻被設(shè)定為T(mén)H1＝18.5kΩ，TH2＝1.24kΩ且TH3＝201kΩ，其中每個(gè)熱敏電阻器的B常數(shù)優(yōu)選被設(shè)定為3000和4000之間，且Vcc被設(shè)定為3V。
因此，如圖2所示，即使提供相同的電源電壓Vcc，與已知實(shí)例中的輸出電位差的范圍(約為0.7V)相比，使用根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償電壓生成電路將輸出電位差的范圍增加到約1.2V。換句話說(shuō)，即使減少電源電壓Vcc，施加到變?nèi)荻O管上的電壓范圍(電位差)中的降低也得到抑制。這是因?yàn)閬?lái)自溫度補(bǔ)償電壓生成電路10的兩個(gè)輸出電壓至少在一部分溫度范圍內(nèi)在彼此相反的方向上變化。
由于變?nèi)荻O管VD用作電容元件，其電容基于上述的電位差，所以實(shí)現(xiàn)了比已知實(shí)例更寬的電容范圍。換句話說(shuō)，即使在電源電壓下降時(shí)，溫度補(bǔ)償電壓生成電路的上述結(jié)構(gòu)抑制變?nèi)荻O管VD的電容范圍的降低。
結(jié)果，包括石英晶體諧振器XD、變?nèi)荻O管VD和電容器C1的諧振電路的組合電容充分改變，且變化的組合電容運(yùn)作以充分改變諧振電路的諧振頻率。
相反，由于石英晶體諧振器XD原本具有溫度從屬性，如上所述，諧振頻率根據(jù)周圍溫度的變化而改變。
預(yù)先設(shè)定溫度補(bǔ)償電壓生成電路的電阻器和熱敏電阻器，從而由于變?nèi)荻O管VD的電容變化量引起的諧振頻率的變化量以及由于石英晶體諧振器XD的溫度變化引起的諧振頻率的變化量彼此補(bǔ)償。因此，即使減少電源電壓，也能抑制諧振頻率的變化。換句話說(shuō)，輸出具有穩(wěn)定的振蕩頻率而不依賴環(huán)境溫度的高頻信號(hào)。
將參考圖3描述根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器。圖3是根據(jù)該較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的等效電路圖。
如圖3所示，溫度補(bǔ)償壓電振蕩器優(yōu)選包括石英晶體諧振器XD、包括石英晶體諧振器XD的放大電路30、作為可變電容元件并經(jīng)由電容器C32連接到石英晶體諧振器XD的變?nèi)荻O管VD以及溫度補(bǔ)償電壓生成電路11。來(lái)自溫度補(bǔ)償電壓生成電路11的兩個(gè)輸出分別經(jīng)由低通濾波器LPF34和LPF35連接到變?nèi)荻O管VD的端部。
溫度補(bǔ)償電壓生成電路11包括連接到低通濾波器LPF35的第一DA轉(zhuǎn)換器32和連接到低通濾波器LPF34的第二DA轉(zhuǎn)換器33。第一DA轉(zhuǎn)換器32和第二DA轉(zhuǎn)換器33中的每一個(gè)都連接到驅(qū)動(dòng)電壓(Vdd)端子4’。此外，第一DA轉(zhuǎn)換器32和第二DA轉(zhuǎn)換器33中的每一個(gè)都連接到溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)控制器31并被接地(Vss)。
變?nèi)荻O管VD的陽(yáng)極經(jīng)由電容器C32連接到放大電路30的石英晶體諧振器XD并連接到低通濾波器LPF34。變?nèi)荻O管VD的陰極經(jīng)由高頻旁路電容器C1接地并連接到低通濾波器LPF35。
在放大電路30中，石英晶體諧振器XD、倒相器36和電阻器R30相互并聯(lián)。并聯(lián)點(diǎn)分別經(jīng)由電容器C33和C34接地。同樣，放大電路30的輸出側(cè)(倒相器36的輸出側(cè))連接到輸出端子5。這里，上述Vdd和Vss用作包含倒相器36的IC的電源。
溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)控制器31預(yù)先在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)與周圍溫度相對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)。溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)控制器31根據(jù)溫度檢測(cè)單元檢測(cè)出的溫度從該存儲(chǔ)器讀取溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)，并將該溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)輸出到DA轉(zhuǎn)換器32和DA轉(zhuǎn)換器33。根據(jù)放大電路30中石英晶體諧振器XD的諧振頻率的溫度從屬性，溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)確定要施加到變?nèi)荻O管VD端部的電壓(電位差)，并存儲(chǔ)要輸出到DA轉(zhuǎn)換器32的數(shù)據(jù)和要輸出到DA轉(zhuǎn)換器33的數(shù)據(jù)。
當(dāng)溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)控制器31將與檢測(cè)出的溫度相對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)輸出到溫度補(bǔ)償電壓生成電路11的DA轉(zhuǎn)換器32和DA轉(zhuǎn)換器33時(shí)，DA轉(zhuǎn)換器32和DA轉(zhuǎn)換器33將相應(yīng)的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將被轉(zhuǎn)換的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)作為模擬格式的電壓信號(hào)輸出。這些電壓信號(hào)分別經(jīng)由低通濾波器LPF34和LPF35被施加到變?nèi)荻O管VD的端部。
變?nèi)荻O管VD的電容根據(jù)來(lái)自DA轉(zhuǎn)換器33的電壓信號(hào)和來(lái)自DA轉(zhuǎn)換器32的電壓信號(hào)之間的差(電位差)改變，并用作電容元件。
AT-切割晶體條帶優(yōu)選用作放大電路30的石英晶體諧振器XD。石英晶體諧振器XD的諧振頻率基于相對(duì)于周圍溫度的三次函數(shù)而變化。由于諧振頻率受變?nèi)荻O管的電容影響，根據(jù)溫度改變電容能抑制由于周圍溫度引起的諧振頻率變化。換句話說(shuō)，預(yù)先存儲(chǔ)在溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)控制器31中的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)被設(shè)定，從而根據(jù)被檢測(cè)的溫度通過(guò)變?nèi)荻O管VD的電容抑制石英晶體諧振器XD的諧振頻率變化。因此，輸出具有恒定振蕩頻率而不依賴溫度的高頻信號(hào)。
雖然在該較佳實(shí)施例中在DA轉(zhuǎn)換器32和DA轉(zhuǎn)換器33的輸出側(cè)處提供低通濾波器LPF34和LPF35，但也可省去低通濾波器LPF34和LPF35。
將參考圖4和5描述根據(jù)第三較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器。
圖4是根據(jù)該較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的等效電路圖。
圖4所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器優(yōu)選具有同圖1所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器相同的結(jié)構(gòu)，其區(qū)別在于，圖1所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的第一電壓生成電路1由第一電壓生成電路1’取代。在第一電壓生成電路1’中，省去了圖1所示的第一電壓生成電路1的熱敏電阻器TH3。
圖5是一圖表，它示出圖4所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器中的溫度補(bǔ)償電壓生成電路的溫度補(bǔ)償輸出電壓(電位差)的溫度從屬性。圖5示出如下情況中的模擬結(jié)果圖4中，電阻器的電阻被設(shè)定為R1＝50kΩ，R2＝100kΩ，R3＝20kΩ且R4＝1kΩ，其中熱敏電阻器在25℃時(shí)的電阻被設(shè)定為T(mén)H1＝2.31kΩ且TH2＝46.2kΩ，其中每一個(gè)熱敏電阻器的B常數(shù)被設(shè)定為約3000和約4000之間，且Vcc被設(shè)定為3V。
因此，圖4所示的電路結(jié)構(gòu)允許施加到變?nèi)荻O管VD上的電壓(電位差)位于近似對(duì)應(yīng)于三次函數(shù)的曲線中。因此，石英晶體諧振器的諧振頻率中的幾乎所有變化都得到補(bǔ)償。
結(jié)果，輸出具有近似恒定振蕩頻率而不依賴周圍溫度的高頻信號(hào)的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器可以具備更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。
將參考圖6到8描述根據(jù)第四較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器。
圖6是根據(jù)這個(gè)較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的等效電路圖。
圖6所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器優(yōu)選具有同圖4所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器相同的結(jié)構(gòu)，其區(qū)別在于圖4所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的第二電壓生成電路2由第二電壓生成電路2’取代。在第二電壓生成電路2’中，Vcc端子4連接到電阻器R4，電阻器R4連接到包含熱敏電阻器TH2和電阻器R2的并聯(lián)電路，且該并聯(lián)電路的一端接地。此外，電阻器R4與并聯(lián)電路的連接點(diǎn)經(jīng)由電阻器R12連接到變?nèi)荻O管VD。
采用這種結(jié)構(gòu)，由于元件(電阻器R1到R4以及熱敏電阻器TH1和TH2)的元件值(阻抗)的設(shè)定和溫度補(bǔ)償電壓生成電路13中熱敏電阻器的B常數(shù)的組合，可以將負(fù)電壓(在二極管方面是正向偏置電壓)施加到變?nèi)荻O管VD上。
圖7是示出變?nèi)荻O管VD的電容的施加電壓特性的圖表。在該圖表中，施加電壓的正向表示二極管特性方面中的反方向。如該圖表所示，當(dāng)施加電壓降低到負(fù)電壓時(shí)，變?nèi)荻O管VD的電容增加。該電容一直增加，直到其達(dá)到電壓Vf，在該電壓Vf處，電流開(kāi)始在二極管中流動(dòng)。
圖8是一圖表，它示出圖6所示的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的溫度補(bǔ)償電壓生成電路的溫度補(bǔ)償輸出電壓(電位差)的溫度從屬性。圖8示出了以下情況中的模擬結(jié)果圖6中，電阻器的電阻被設(shè)定為R1＝50kΩ，R2＝20kΩ，R3＝20kΩ且R4＝20kΩ，其中熱敏電阻器在25℃時(shí)的電阻被設(shè)定為T(mén)H1＝23.1kΩ且TH2＝37.0kΩ，其中每個(gè)熱敏電阻器的B常數(shù)被設(shè)定于約3000和約4000之間，且Vcc被設(shè)定為3V。
因此，圖6所示的電路結(jié)構(gòu)允許施加到變?nèi)荻O管VD上的電壓(電位差)位于近似對(duì)應(yīng)于三次函數(shù)的曲線中，并增加施加到變?nèi)荻O管VD上的電壓(電位差)的范圍。因此，即使使用高度依賴于溫度的石英晶體諧振器，即該石英晶體諧振器的諧振頻率根據(jù)周圍溫度劇烈變化，諧振頻率的幾乎所有的變化都可以得到補(bǔ)償。
結(jié)果，提供了輸出具有近似恒定的振蕩頻率而不依賴周圍溫度的高頻信號(hào)的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器。
雖然在每一個(gè)前述較佳實(shí)施例中都已說(shuō)明了包括Colpitts振蕩電路和倒相器振蕩電路的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，通過(guò)使用諸如Hartley振蕩電路、Pierce振蕩電路或Clapp振蕩電路的振蕩電路也可以實(shí)現(xiàn)類似的優(yōu)點(diǎn)。此外，雖然已說(shuō)明了包含雙極晶體管的振蕩電路，但也可使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管。此外，通過(guò)使用包括邏輯元件(諸如CMOS)的振蕩電路也可以實(shí)現(xiàn)類似優(yōu)點(diǎn)。同樣，通過(guò)在每一個(gè)上述較佳實(shí)施例中示出的溫度補(bǔ)償電壓生成電路中插入電路元件(諸如電容器和電感器)也可以實(shí)現(xiàn)類似的優(yōu)點(diǎn)。同樣，壓電元件不限于石英晶體諧振器。通過(guò)使用表面聲波諧振器、使用體積諧振(bulk resonance)的陶瓷諧振器、鉭酸鋰諧振器或者鈮酸鋰諧振器也可以獲得類似優(yōu)點(diǎn)。
將參考圖9描述根據(jù)第五較佳實(shí)施例的電子裝置。
圖9是示出作為電子裝置實(shí)例的通信裝置的框圖。
如圖9所示，通信裝置90包括天線901、雙工器902、放大器903a和903b、混頻器904a和904b、電壓控制振蕩器905、PLL電路906、低通濾波器907、根據(jù)本發(fā)明的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器910、調(diào)制器Tx和解調(diào)器Rx。
PLL電路906接受來(lái)自電壓控制振蕩器905的輸出信號(hào)，比較輸出信號(hào)的相位和溫度補(bǔ)償壓電振蕩器910的振蕩信號(hào)的分隔信號(hào)，并輸出控制電壓，從而電壓控制振蕩器905具有預(yù)定頻率。
電壓控制振蕩器905經(jīng)由低通濾波器907在控制端子處接收控制電壓，并輸出與該控制電壓相對(duì)應(yīng)的高頻信號(hào)。高頻信號(hào)被提供給混頻器904a和904b中的每一個(gè)作為局部振蕩信號(hào)。
混頻器904a混合中頻信號(hào)和從調(diào)制器Tx輸出的局部振蕩信號(hào)，并將混合信號(hào)轉(zhuǎn)換成傳輸信號(hào)。傳輸信號(hào)由放大器903a放大，并經(jīng)由雙工器902從天線901發(fā)出。
在天線901處接收的接收信號(hào)經(jīng)由雙工器902由放大器903b放大?；祛l器904b混合通過(guò)放大器903b放大的接收信號(hào)和來(lái)自電壓控制振蕩器905的局部振蕩信號(hào)，并將該混合信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻信號(hào)。該中頻信號(hào)由解調(diào)器Rx檢測(cè)。
如上所述，每一個(gè)前述較佳實(shí)施例中示出的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器910的使用實(shí)現(xiàn)了具有優(yōu)良通信特性的緊湊的通信裝置。雖然已說(shuō)明了通信裝置90作為包含根據(jù)本發(fā)明的各種較佳實(shí)施例的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的電子裝置，但根據(jù)本發(fā)明的電子裝置不限于通信裝置。
雖然已相對(duì)于較佳實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，所揭示的發(fā)明可以按許多方式修改并可以假定除這里特別說(shuō)明和以上描述的那些之外的許多實(shí)施例。因此，所附權(quán)利要求書(shū)旨在覆蓋落在本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍之內(nèi)的本發(fā)明的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，其特征在于，包括；壓電元件；放大電路，它連接到所述壓電元件的一端部；可變電容元件，它連接到所述壓電元件的另一端部；以及補(bǔ)償電壓生成裝置，它用于將與溫度相對(duì)應(yīng)的電壓施加到該可變電容元件上；其中補(bǔ)償電壓生成裝置包括第一電壓生成裝置和第二電壓生成裝置，其中第一電壓生成裝置用于將根據(jù)周圍溫度可變的第一電壓施加到所述可變電容元件的一端部上，而第二電壓生成裝置用于將根據(jù)周圍溫度在第一電壓相反的方向上可變的第二電壓施加到可變電容元件的另一端部上。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，其特征在于，所述第一、第二電壓生成裝置每一個(gè)都包括至少一個(gè)熱敏元件和多個(gè)電阻元件。
3.如權(quán)利要求2所述的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，其特征在于，熱敏元件是熱敏電阻器。
4.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，其特征在于，包括溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)生成裝置，它用于檢測(cè)周圍溫度并用于生成與檢測(cè)出的溫度相對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)；其中所述第一、第二電壓生成裝置具有，把數(shù)字形式的所述溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的DA轉(zhuǎn)換裝置。
5.如權(quán)利要求1～4任何一項(xiàng)所述的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，其特征在于，所述壓電元件是AT切割石英晶體諧振器。
6.如權(quán)利要求1～5任何一項(xiàng)所述的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器，其特征在于，可變電容元件是可變電容二極管。
7.一種包括如權(quán)利要求1～6任何一項(xiàng)所述的溫度補(bǔ)償壓電振蕩器的電子裝置。
全文摘要
一種溫度補(bǔ)償壓電振蕩器包括AT－切割石英晶體諧振器，連接到該石英晶體諧振器的一端的放大電路，連接到石英晶體諧振器的另一端的變?nèi)荻O管，以及經(jīng)由電阻器連接到變?nèi)荻O管的端部的溫度補(bǔ)償電壓生成電路。該溫度補(bǔ)償電壓生成電路包括含熱敏電阻器和電阻器并連接到變?nèi)荻O管的陰極的第一電壓生成電路，并包括含熱敏電阻器和電阻器并連接到變?nèi)荻O管(VD)的陽(yáng)極的第二電壓生成電路。
文檔編號(hào)H03B5/36GK1778034SQ20048000075
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者加藤章 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所