專利名稱：振蕩裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及檢測被放置的晶體振子的溫度，并基于溫度檢測結果，進行輸出頻率的溫度補償?shù)恼袷幯b置。
背景技術：
當將晶體振蕩器組裝到要求極高的頻率穩(wěn)定性的應用中的情況下，一般使用通常的0CX0。但是，OCXO的裝置規(guī)模大，消耗電力多，因此對使用結構簡單且消耗電力少的TCXO進行了研究。但是，TCXO與OCXO相比具有相對于溫度而言的頻率穩(wěn)定性差的缺點。圖13表示TCXO的一般 的結構。90是晶體振子，91是振蕩電路，通過改變從控制電壓發(fā)生部93供給到電壓可變電容元件92的控制電壓，控制電壓可變電容元件92的電容，從而調整振蕩頻率(輸出頻率)。由于晶體振子90的頻率是隨著溫度而變化的，因此控制電壓發(fā)生部93根據(jù)溫度檢測器94檢測出的溫度對控制電壓進行修正。具體而言，在存儲器95內存儲例如三次函數(shù)，基于該函數(shù)(頻率溫度特性)讀取與溫度檢測值對應的頻率，該三次函數(shù)是按基準溫度將晶體振子90的頻率溫度特性標準化(歸一化)而得到的函數(shù)。即，讀取此時的溫度條件下的頻率與基準溫度時的頻率相比偏離了多少，將與該頻率偏離量對應的控制電壓作為溫度補償量，從與基準溫度時的頻率對應的控制電壓中減去。但是，在要進行極細微的溫度補償控制的情況下，規(guī)定頻率溫度特性的函數(shù)的數(shù)據(jù)量變大，需要大容量的存儲器作為存儲器95，因此價格增加。另外，作為溫度檢測器一般使用熱敏電阻(thermistor)，即使增加了上述數(shù)據(jù)量，但是由于溫度檢測器的檢測精度的限制，仍不能期待頻率精度的提高。進而，因溫度檢測器94和晶體振子90的配置位置不同而不能精確地獲得晶體振子90的實際的溫度信息，因此從這點看，也不能期待頻率精度的提高。在專利文獻I的圖2和圖3中，記載有在共用的晶體片設置2對電極而構成2個晶體振子(晶體共振子)。另外，在段記載有與溫度變化相應地，在2個晶體振子之間產生頻率差，因此測量該頻率差與測量溫度變得相同。然后，將該頻率差與要修正的頻率的量的關系存儲在ROM中，基于Λ f讀取頻率修正量。但是，這種方法如段中記載的那樣，需要對晶體振子進行調整，以使得關于所期望的輸出頻率fo和2個晶體振子各自的頻率fl、f2，成為f0 fl f2的關系，因此存在不僅使晶體振子的制造工序變得復雜，而且不能獲得較高的成品率的問題。進而，如圖4所示那樣，對來自各晶體振子的頻率信號即時鐘進行一定時間的計數(shù)而求得其差(fl_f2)，因此，檢測時間直接影響到檢測精度，難以實現(xiàn)高精度的溫度補償?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2001-292030號

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠高精度地進行輸出頻率的溫度補償?shù)恼袷幯b置。用于解決問題的手段本發(fā)明提供一種振蕩裝置，其基于環(huán)境溫度的檢測結果，對輸出頻率的設定值進行修正，該振蕩裝置的特征在于，包括在晶體片(石英片)設置第一電極而構成的第一晶體振子；在晶體片設置第二電極而構成的第二晶體振子；分別與上述第一晶體振子和第二晶體振子連接的第一振蕩電路和第二振蕩電
路；頻率差檢測部，當設第一振蕩電路的振蕩頻率為fl,基準溫度條件下的第一振蕩電路的振蕩頻率為flr，第二振蕩電路的振蕩頻率為f2，基準溫度條件下的第二振蕩電路的振蕩頻率為f2r時，求取與對應于H和fir之差的值和對應于f2和f2r之差的值的差值對應的值；和修正值取得部，基于由該頻率差檢測部檢測出的與上述差值對應的值，以及與上述差值對應的值和第一振蕩電路的振蕩頻率f I的頻率修正值的關系，取得因環(huán)境溫度與基準溫度的不同而產生的fl的頻率修正值，振蕩裝置的輸出利用上述第一振蕩電路的輸出而生成，基于由上述修正值取得部求得的上述頻率修正值，對上述輸出頻率的設定值進行修正。與對應于n和fir之差的值和對應于f2和f2r之差的值的差值對應的值，例如為[{(f2-f2r)/f2r}-{(fl-flr)/fir}]。修正值取得部基于規(guī)定了與上述差值對應的值和第一振蕩電路的振蕩頻率n的頻率修正值的關系的關系式，通過運算取得n的頻率修正值。頻率差檢測部能夠如例如以下方式構成，其包括生成上述fl和f2的差頻率的脈沖的脈沖生成部；DDS電路部，輸出信號值以與被輸入的直流電壓的大小相應的頻率隨時間反復增加、減少的頻率信號；鎖存電路，利用由上述脈沖生成部生成的脈沖將從該DDS電路部輸出的頻率信號鎖存；環(huán)路濾波器，對由該鎖存電路鎖存的信號值進行積分，并將其積分值作為與上述差值對應的值輸出；和加法部，將該環(huán)路濾波器的輸出與對應于fir和f2r之差的值的差取出，作為向上述DDS電路部的輸入值。此外，本發(fā)明也可以構成為將成為頻率修正對象的晶體振子與構成可稱為溫度計的第一晶體振子和第二晶體振子中的ー個不共用化。發(fā)明效果在本發(fā)明的基于環(huán)境溫度的檢測結果來對輸出頻率進行修正的振蕩裝置中，設第一和第二振蕩電路的振蕩輸出為fl和f2，基準溫度條件下的第一和第二振蕩電路的振蕩頻率分別為fir和f2r，將與對應于H和fir之差的值與對應于f2和f2r之差的值的差值對應的值作為此時的溫度進行處理，由于該值與溫度的相關度極高，因此能夠高精度地進行輸出頻率的溫度補償。


圖I表示本發(fā)明的實施方式的整體結構的方框圖。圖2表不本發(fā)明的實施方式的一部分的方框圖。圖3為圖2所示的一部分的輸出的波形圖。圖4為示意地表示圖2所示的包含DDS電路部的環(huán)路中未鎖定(lock)的狀態(tài)的各部分的波形圖。 圖5為示意地表示圖2所示的包含DDS電路部的環(huán)路中鎖定的狀態(tài)的各部分的波形圖。圖6為與上述實施方式對應的實際裝置的上述環(huán)路中的各部分的波形圖。圖7為表示第一振蕩電路的頻率f I及第ニ振蕩電路的頻率f2與溫度的關系的頻率溫度特性圖。圖8為表示fl、f2的各自標準化的值與溫度的關系的頻率溫度特性圖。圖9表示將fl標準化而得到的值與溫度的關系，以及將fl標準化而得到的值與將f2標準化而得到的值之差AF與溫度的關系的頻率溫度特性圖。圖10為表示將圖9的縱軸標準化而得到的值和頻率修正值的關系的特性圖。圖11表示修正值運算部的方框圖。圖12為表示頻率差檢測部的動作模擬的特性圖。圖13為表示現(xiàn)有的TCXO的結構圖。
具體實施例方式圖I是表示本發(fā)明的振蕩裝置的實施方式整體的方框圖。該振蕩裝置作為輸出所設定的頻率的頻率信號的頻率合成器而構成，包括使用晶體振子的電壓控制振蕩器100 ；構成電壓控制振蕩器100的PLL的控制電路部200 ;和對被輸入到該控制電路部200的基準時鐘進行溫度補償?shù)臏囟妊a償部。對溫度補償部未附加附圖標記，相當于圖I中的控制電路部200的左側部分。控制電路部200中，用相位頻率比較部205，對從DDS(DirectDigitalSynthesizer,直接數(shù)字合成器)電路部201輸出的參照(reference)時鐘和將電壓控制振蕩器100的輸出由分頻器204分頻而得到的時鐘的相位進行比較，將作為其比較結果的相位差通過未圖示的電荷泵模擬化。模擬化后的信號輸入到環(huán)路濾波器206，進行控制以使得PLL(Phase locked loop，鎖相環(huán))穩(wěn)定。因此，控制電路部200也能夠稱作為PLL部。此處，DDS電路部201將從后述的第一振蕩電路I輸出的頻率信號作為基準時鐘使用，被輸入用于輸出作為目的的頻率的信號的頻率數(shù)據(jù)(數(shù)字值(digital value))。但是，由于上述基準時鐘的頻率具有溫度特性，因此為了消除這種溫度特性，利用加法部60，將被輸入到DDS電路部201的上述頻率數(shù)據(jù)和與后述的頻率修正值對應的信號相加。通過對被輸入到DDS電路部201的頻率數(shù)據(jù)進行修正，將基于基準時鐘的溫度特性變動量的DDS電路部201的輸出頻率的溫度變動量消除，其結果是，參照用時鐘的頻率相對于溫度變動是穩(wěn)定的，因而來自電壓控制振蕩器100的輸出頻率穩(wěn)定。溫度補償部具有第一晶體振子10和第二晶體振子20，上述第一晶體振子10和第ニ晶體振子20使用共用的晶體片Xb而構成。即，將例如長方狀的晶體片Xb的區(qū)域在長度方向上一分為ニ，在各分割區(qū)域(振動區(qū)域)的表背兩面設置激振用的電極。從而，ー個分割區(qū)域和一對電極11、12構成第一晶體振子10,另ー個分割區(qū)域和一對電極21、22構成第ニ晶體振子20。因此，第一晶體振子10和第二晶體振子20被熱結合而成。第一晶體振子10和第二晶體振子20分別與第一振蕩電路I和第二振蕩電路2連接。該振蕩電路1、2的輸出，例如既可以是晶體振子10、20的泛音(overtone,高次諧波)，也可以是基波。在得到泛音的輸出的情況下，例如在包括晶體振子和放大器(増幅器)的振蕩環(huán)路內設置有泛音的調諧電路，可以使振蕩環(huán)路以泛音進行振蕩?；蛘?，使振蕩環(huán)路以基波進行振蕩，在振蕩級的后級，例如作為科耳皮茲電路的一部分的放大器的后級設置有C級放大器，通過該C級放大器使基波變形，并且在C級放大器的后級設置有與調諧成泛音的調諧電路，其結果是，可以從振蕩電路1、2均輸出例如三次泛音的振蕩頻率。為了便于說明，設從第一振蕩電路I輸出頻率fl的頻率信號，從第二振蕩電路2 輸出頻率f2的頻率信號，頻率fl的頻率信號作為基準時鐘被供給到上述控制電路部200。3是頻率差檢測部，該頻率差檢測部3概略而言是用于取出fl和f2之差與Afr的差即AF=f2-fl-Afr的電路部。A fr是在基準溫度例如為25°C時的fl和f2之差。若列舉fl和f2之差的ー個例子，則例如為數(shù)MHz。本發(fā)明是通過由頻率差檢測部3來計算對應于fl和f2之差的值與基準溫度例如25°C時對應于fl和f2之差的值的差即AF而成立的。在該實施方式中，更詳細來說，則通過頻率差檢測部3得到的值為{(f2-fI) /fl} -{(f2r-flr) /fir}。其中，附圖中省略了頻率差檢測部3的輸出的表示。圖2所示為頻率差檢測部3的具體例。31是雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路(F/F電路)，該雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路31的一個輸入端被輸入來自第一振蕩電路I的頻率fl的頻率信號，另ー個輸入端被輸入來自第二振蕩電路2的頻率f2的頻率信號，通過來自第一振蕩電路I的頻率fl的頻率信號鎖存來自第二振蕩電路2的頻率f2的頻率信號。下面，為避免記載冗長，令H、f2表示頻率或頻率信號自身。雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路31輸出具有與fl和f2的頻率差對應的值，即(f2-n)/n的頻率的信號。在雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路31的后級設置有單觸發(fā)電路32，通過單觸發(fā)電路32以從雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路31獲得的脈沖信號的上升沿，輸出單觸發(fā)的脈沖。圖3是表示此前ー系列的信號的時序圖。在單觸發(fā)電路32的后級設置有PLL (Phase Locked Loop)，該PLL由鎖存電路33、具有積分功能的環(huán)路濾波器34、加法部35和DDS電路部36構成。鎖存電路33是用來通過從單觸發(fā)電路32輸出的脈沖將從DDS電路部36輸出的鋸齒波鎖存的電路，鎖存電路33的輸出是在上述脈沖被輸出的時刻的上述鋸齒波的信號電平。環(huán)路濾波器34對作為該信號電平的直流電壓進行積分，加法部35對該直流電壓和與△ fr對應的直流電壓進行加法運算。將與對應于Afr的直流電壓對應的數(shù)據(jù)存儲在圖2所示的存儲器30中。在該例中，加法部35中的符號如下 與Afr對應的直流電壓的輸入側是“ + ”，環(huán)路濾波器34的輸出電壓的輸入側是在DDS電路部36，由加法部35運算得到的直流電壓即從與Afr對應的直流電壓減去環(huán)路濾波器34的輸出電壓所得到的電壓被輸入，與該電壓值對應的頻率的鋸齒波被輸出。為容易地理解PLL的動作，圖4示意性地示出了各部分的輸出的情況。在裝置開始工作吋，與△ fr對應的直流電壓通過加法部35被輸入到DDS電路部36，例如設Afr為5MHz吋，與該頻率相應的頻率的鋸齒波從DDL36輸出。通過鎖存電路33以與(f2_fl)對應的頻率的脈沖將上述鋸齒波鎖存，但是當設(f2-fl)為例如6MHz吋，由于鎖存用的脈沖的周期比鋸齒波短，因此鋸齒波的鎖存點如圖4(a)所示那樣逐漸下降，鎖存電路33的輸出和環(huán)路濾波器34的輸出如圖4(b)、(c)所示那樣向ー側逐漸下降。由于加法部35的環(huán)路濾波器34的輸出側的符號為“_”，因此從加法部35輸入到DDS電路部36的直流電壓上升。因此，從DDS電路部36輸出的鋸齒波的頻率增高，向DDS電路部36輸入與6MHz對應的直流電壓時，鋸齒波的頻率成為6MHz，如圖5 (a) (c)所示那樣PLL被鎖定。此時，從環(huán)路濾波器34輸出的直流電壓成為與Afr-(f2-fl)=-IMHz對應的值。即，環(huán)路濾波器34的積分值，相當于鋸齒波從5MHz向6MHz變化時的IMHz變化量的積分值。與該例相反，在Afr為6MHz、(f2_fI)為5MHz時，鎖存用的脈沖的周期比鋸齒波長，因此圖4(a)所示的鎖存點逐漸升高，鎖存電路33的輸出和環(huán)路濾波器34的輸出也隨之上升。因此，由于在加法部35被減去的值増大，因此鋸齒波的頻率逐漸下降，不久在成為與(f2-fl)相同的5MHz吋，PLL被鎖定。此時，從環(huán)路濾波器34輸出的直流電壓成為與A fr-(f2-fl) = IMHz對應的值。另外，圖6為實測數(shù)據(jù)，在該例子中，PLL在時刻t0被鎖定。但是，如上所述，實際上頻率差檢測部3的輸出即圖2所示的平均化電路37的輸出，是將{(f2-fl)/fl}-{(f2r-flr)/flr}的值以34比特(bit)的數(shù)字值來表示的值。當設從_50°C附近至100°C附近的該值的集合為(fl-flr)/fI = OSCl (單位為ppm或ppb)、(f2-f2r)/f2r = 0SC2 (單位為ppm或ppb)時，相對于溫度的變化成為與0SC2-0SC1實質相同的曲線。從而，頻率差檢測部3的輸出能夠作為0SC2-0SC1 =溫度數(shù)據(jù)來處理。另外，在雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路31中，通過fI鎖存f2的動作并非同步，因此也存在產生亞穩(wěn)態(tài)(當在時鐘的邊緣鎖存輸入數(shù)據(jù)時，進行鎖存的邊緣的前后一定時間需要保持輸入數(shù)據(jù)，但是由于時鐘和輸入數(shù)據(jù)大致同時變化，因此輸出不穩(wěn)定的狀態(tài))等不定區(qū)間的可能性，存在在環(huán)路過濾器34的輸出中包含瞬間誤差的可能性。在上述的PLL，由于將環(huán)路過濾器34的輸出作為與溫度對應的值即Afr和(f2-fl)之差進行處理，因此在環(huán)路過濾器34的輸出側，設置有求取預先設定的時間的輸入值的移動平均的平均化電路37，使得即使產生上述瞬間誤差也可以去除。通過設置平均化電路37，最終能夠高精度地取得與變動溫度相應的頻率偏離信息。將由PLL的環(huán)路濾波器34獲得的與變動溫度相應的頻率偏離信息，在該例中為Afr-(f2-fl)，輸入到圖I所示的作為修正值取得部的修正值運算部4，在此對頻率的修正值進行運算。在描述修正值運算部4之前，參照圖7 圖10，對頻率偏離信息和頻率修正值進行說明。圖7是表示按基準溫度將fl和f2標準化的溫度和頻率的關系的特性圖。這里所謂的標準化是指，例如以25°C為基準溫度，就溫度和頻率的關系而言，以基準溫度條件下的頻率為零，求取從基準溫度的頻率開始的頻率偏離量與溫度的關系。當設第一振蕩電路I在25°C時的頻率為f Ir，第二振蕩電路2在25°C時的頻率為f2r時，即當設25°C時的H和f2的值分別為fir、f2r時，圖7的縱軸的值為(fl-flr)和(f2_f2r)。圖8表示關于圖7所示的各溫度的頻率相對于基準溫度(25°C )時的頻率的變化率。因此，圖8的縱軸的值為(fl-flr)/flr和(f2-f2r)/f2r，將這些值分別用OSCl和0SC2表示。另外，圖8的縱軸的值的單位是ppm。
這里，回到頻率差檢測部3的說明，如上所述，在該實施方式中，頻率差檢測部3并非求取(f2-f2r)-(fl-flr) = f2_fI-A fr的值，而是進行求取0SC2-0SC1的運算。即，關于表示各頻率以什么比率偏離基準溫度的比率的值，求取f2時的比率和fl時的比率的差。雖然對鎖存電路33輸入與(f2-fl)對應的頻率信號，但是由于PLL環(huán)路中輸入了鋸齒波，因此能夠組成電路來進行這種運算。當設頻率差檢測部3的輸出是34比特的數(shù)字值時，例如每I比特分配0.058 (ppb)的值，0SC2-0SC1的值能夠獲得精確到0. 058 (ppb)的精度。另夕卜，能夠設定每I比特為0.058 (ppb)的值的根據(jù)是基于后述的(2) (4)式。在該階段對圖6進行說明的話，圖6中在f I和f2的頻率差(精確而言是頻率的變化率的差)0SC2-0SC1為40ppm的情況下，是組裝在實際電路中的鎖存電路33和環(huán)路濾波器34的輸出值。圖9表示OCSl和溫度的關系(與圖8相同)，以及(0SC2-0SC1)和溫度的關系，從圖可知(0SC2-0SC1)與溫度呈直線(線性)關系。從而可知，(0SC2-0SC1)與偏離基準溫度的溫度變動偏離量對應。一般而言，晶體振子的頻率溫度特性可以用3次函數(shù)表示，如果求取抵消基于3次函數(shù)的頻率變動量的頻率修正值和(0SC2-0SC1)的關系，就能基于(0SC2-0SC1)的檢測值求得頻率修正值。該實施方式的振蕩裝置，如上所述，將從第一振蕩電路I獲得的頻率信號(fl)用作圖I所示的控制電路部200的基準時鐘，由于該基準時鐘存在頻率溫度特性，因此對基準時鐘的頻率進行溫度修正。首先，預先求取按基準溫度標準化了的、表示溫度和fl的關系的函數(shù)，如圖10所示求取用于抵消基于該函數(shù)的fl的頻率變動量的函數(shù)。從而，圖10的縱軸是-OSCl。在該例中，為了高精度地進行溫度修正，將上述函數(shù)設定為例如9次函數(shù)。如上所述，由于溫度與(0SC2-0SC1)為直線關系，因此圖10的橫軸為(0SC2-0SC1)的值，但是如果直接使用(0SC2-0SC1)的值，則用于確定該值的數(shù)據(jù)量變多，因此如以下所示那樣將(0SC2-0SC1)的值標準化。即，設定振蕩裝置在實際使用時的上限溫度和下限溫度，設上限溫度時的(0SC2-0SC1)的值為+1，下限溫度時的(0SC2-0SC1)的值為-I來進行處理。在該例中，如圖10所示那樣，以-30ppm為+1，以+30ppm為-I。在上述例子中，使晶體振子的相對于溫度的頻率特性為9次多項近似式來進行處理。具體而言，在生產晶體振子時，通過實測取得(0SC2-0SC1)與溫度的關系，基于該實測數(shù)據(jù)導出將相對于溫度的頻率變動量抵消、表示溫度和-OSCl的關系的修正頻率曲線，利用最小ニ乘法導出9次多項近似式系數(shù)。然后，將多項近似式系數(shù)預先存儲在存儲器30 (參照圖I)中，修正值運算部4利用這些多項近似式系數(shù)進行(I)式的運算處理。Y = Pl X9+P2 X8+P3 X7+P4 X6+P5 X5+P6 X4+P7 X3+P8 X2+P9 X. (I)(I)式中X表示頻率差檢測信息，Y表示修正數(shù)據(jù)，Pl P9表示多項近似式系數(shù)。在此，X為由圖I所示的頻率差檢測部3獲得的值，即由圖2所示的平均化電路37獲得的值(0SC2-0SC1)。用于由修正值運算部4執(zhí)行運算的方框圖的ー個例子如圖11所示。在圖11中，401 409為進行(I)式的各項運算的運算部,400為加法部,410是進行舍入處理的電路。另外，修正值運算部4也可以例如使用I個乘法部，利用該乘法部求取9乘(次)項的值，接著利用該乘法部求取8乘項的值，按此反復利用該乘法部，最終將各乘項的值相加。另夕卜，修正值的運算式不限定于使用9次多項近似式，也可以使用與所要求的精度相應的次數(shù)的近似式。下面，總結上述實施方式的整體動作。將從第一振蕩電路I輸出的頻率信號作為時鐘信號，供給到電壓控制振蕩器100的控制電路部200的DDS201，如本實施方式的開頭所述的那樣，通過控制電路部200的控制動作，從電壓控制振蕩器100輸出作為目的的頻率的頻率信號。另ー方面，從第一振蕩電路I和第二振蕩電路2分別輸出的頻率信號H、f2被輸入到頻率差檢測部3，通過已詳細描述過的動作，在該例中，當頻率差檢測部3的輸出即PLL的輸出成為與{Afr-(f2-fl)}對應的值、本例中為(0SC2-0SC1)時鎖定。然后，將該值輸入到修正值運算部4，執(zhí)行(I)式的運算，得到作為溫度修正數(shù)據(jù)的頻率修正量。(I)式的運算，是求取例如在圖10所示的特性圖中，與基于頻率差檢測部3的輸出值而得到的值對應的修正頻率曲線的縱軸的值的處理。回到圖1，向控制部200的輸入側的加法部60，輸入由與用于設定電壓控制振蕩器100的輸出頻率的設定值對應的數(shù)字值構成的頻率數(shù)據(jù)，利用加法部60將頻率數(shù)據(jù)與作為上述溫度修正數(shù)據(jù)的頻率修正量相加。因此，DDS201的動作時鐘的頻率溫度變化量被補償。如圖I所示，第一晶體振子10和第二晶體振子20使用共用的晶體片Xb而構成，由于互相熱結合，振蕩電路11和12的頻率差是與環(huán)境溫度非常精確地對應的值，因此，頻率差檢測部3的輸出是環(huán)境溫度和基準溫度(該例中為25°C)的溫度差信息。由于第一振蕩電路11輸出的頻率信號fl作為控制電路部200的主時鐘使用，因此由修正值運算部4獲得的修正值，為了將基于因溫度偏離25°C所導致的f I的頻率偏離量的對控制電路部200的動作的影響抵消，作為用于對控制部200的動作進行補償?shù)男盘柋皇褂?。其結果是，作為本實施方式的振蕩裝置I的輸出的電壓控制振蕩器100的輸出頻率與溫度變化無關，是穩(wěn)定的。如上所述，根據(jù)上述實施方式，動作時鐘本身與溫度變動無關，能夠獲得與溫度變動量對應的精確的頻率偏離信息，其結果是能夠實現(xiàn)高穩(wěn)定、高精度的振蕩裝置。此外，將對應于fl和flr之差的值與對應于f2和f2r之差的值的差值，作為頻率差檢測信息(與溫度變動相應的頻率偏離信息)，因此無需像專利文獻I那樣進行調整為flたf2的繁瑣的作業(yè)，而且也不存在晶體振子的成品率降低的問題。而且，為求取頻率差檢測信息，制作fl和f2的差頻率的脈沖，利用上述脈沖將從DDS電路部輸出的鋸齒波信號在鎖存電路鎖存，對被鎖存的信號值進行積分，將其積分值作為上述頻率差輸出，并且取出該輸出與對應于flr和f2r之差的值的差，輸入到上述DDS電路部，由此構成PLL。像專利文獻I那樣，在對H和f2進行計數(shù)取得其差的情況下，計數(shù)時間直接影響到檢測精度，然而在上述結構中不存在上述問題，因此檢測精度高。實際中通過模擬對兩種方式進行了比較，在對頻率計數(shù)的方式中，設定200ms的計數(shù)時間，結果得到本實施方式的檢測精度約高了 50倍。另外，在本實施方式的PLL的情況下，不像現(xiàn)有的DDS電路部那樣包括正弦波ROM表，因此具有能夠減小存儲器容量的優(yōu)點，能夠使裝置規(guī)?？s小。另外，因為是基干與溫度變動相應的頻率偏離信息，通過運算處理來求得頻率的修正值，因此不需要大容量的存儲器，就這一點而言也能夠縮小裝置的規(guī)模，抑制成本。這里，使用圖2的電路，在fl為81. 9MHz,f2為76. 69MHz的情況下，作為頻率差檢測部3的輸出的頻率差信息和時間的關系的調查結果如圖12所示。此時，頻率差信息被設定為(0SC2-0SC1)，該值是 +50ppm重復說明的是，在本實施方式中，對應于fl和flr之差的值是{(fl-flr)/flr}(=0SC1)，對應于f2和f2r之差的值是{(f2-f2r) /f2r} ( = 0SC2)，與對應于fI和flr之差的值和對應于f2和f2r之差的值的差值對應的值是0SC2-0SC1。本發(fā)明不僅限于此，頻率差檢測部3也可以使用(fl-flr)和(f2-f2r)的差值本身，作為與對應于fI和flr之差的值和對應于f2和f2r之差的值的差值對應的值，在這種情況下，利用圖7的圖表求取溫度。在上述實施方式中，在圖8 圖10的說明中，頻率的變化量用單位“ppm”表示，但是由于在實際的數(shù)字電路中全部是按2進數(shù)處理的，因此DDS電路36的頻率設定精度按構成比特數(shù)計算，例如為34比持。舉例來說，在對圖I所示的控制電路部200所包含的DDS電路部201供給IOMHz的時鐘的情況下，該時鐘的變動頻率為IOOHz吋，[變動比率計算]100Hz/10MHz = 0.00001[ppm 換算]0. 00001*le6 = 10 [ppm][DDS設定精度換算]0. 00001*2~34 ^ 171, 799 [ratio (比)-34bit(比特)(暫稱)]在上述情況下，上述頻率設定精度用下面的(2)式表示I X [ratio~34bit] = 10M[Hz]/2'34 0. 58m[Hz/bit]......(2)從而，100[Hz]/0. 58m[Hz/bit] 171，799 [bit (ratio_34bit)]。另外,0. 58mHz相對于10MHz,能夠用下面的(3)式計算0. 58m[Hz]/10M[Hz]*le9 ^ 0. 058 [ppb]......(3)從而，從⑵、⑶式，⑷式的關系成立le9/2'34 = 0. 058 [ppb/ratio-34bit]......(4)S卩，用DDS電路部36處理的頻率消失，成為僅是比特數(shù)的關系。進而，在上述例子中，第一晶體振子10和第二晶體振子20使用共用的晶體片Xb，但是晶體片Xb也可以不共用。在這種情況下，能夠列舉例如將第一晶體振子10和第二晶體振子20配置在共用的殼體中。根據(jù)這種結構，由于實際上是被放置在相同的溫度環(huán)境下，因此能夠得到同樣的效果。頻率差檢測部3的DDS電路部36的輸出信號不限于鋸齒波，只要是信號值隨時間反復增加、減少的頻率信號就可以，例如正弦波也可以。另外，作為頻率差檢測部3，也可以利用計數(shù)器對H和f2進行計數(shù)，從其計數(shù)值的差值減去相當于Afr的值，輸出與得到的計數(shù)值對應的值。本發(fā)明以利用上述第一振蕩電路I的輸出來生成振蕩裝置的輸出為前提，在作為該方式的上述實施方式中，將從第一振蕩電路I獲得的頻率信號fl作為圖I所示的控制電路部200 (具體為DDS電路部201)的基準時鐘使用。但是，作為利用第一振蕩電路I的輸出來生成振蕩裝置的輸出的方式，也可以是如圖13所示的一般的TCXO那樣，直接利用第一振蕩電路I的輸出作為振蕩裝置的輸出的方式。在該情況下，第一振蕩電路I的輸出頻率的溫度特性直接成為振蕩輸出的溫度特性。從而，取代圖13所示的溫度檢測器94的輸出，也可以使用由頻率差檢測部3獲得的頻率差信息，基于該信息，求得與頻率修正量相符的控制電壓(相當于設定頻率的設定信號)的補償量，通過控制電壓發(fā)生部93，將上述補償量和用于輸出基準溫度條件下的頻率的基準電壓相加來作為控制電壓。基于 頻率差信息求取頻率修正量的方法，如上述實施方式那樣不限于多項近似式，也可以是在存儲器中預先存儲表示頻率差信息和頻率修正量的關系的表，并參照該表的方法。在以上的實施方式中，將第一晶體振子10和第二晶體振子20的頻率差，作為可稱為是溫度計測值來使用，基于該溫度計測值，求得第一晶體振子10的相對于溫度變動的頻率修正值。但是，在采用成為頻率修正對象的晶體振子和構成可稱為是溫度計的2個晶體振子中的ー個不共用化的結構的情況也包含在本發(fā)明的技術范圍內。在這種情況下，使用第一晶體振子10和第二晶體振子20以外的第三晶體振子，利用與該第三晶體振子連接的振蕩電路的輸出，生成振蕩裝置的輸出。第一晶體振子10、第二晶體振子20和第三晶體振子例如可以構成在共用的晶體片，或者也可以使晶體片不共用，而例如收納在同一容器內，放置在相同的環(huán)境溫度氣氛中。在這種情況下，上述修正值取得部，并非基于由頻率差檢測部檢測出的與上述差值對應的值，以及與上述差值對應的值和第一振蕩電路的振蕩頻率fl的頻率修正值的關系，來取得fl的頻率修正值，而是采用以下方式基于由頻率差檢測部檢測出的與上述差值對應的值，以及與上述差值對應的值和其他振蕩電路的振蕩頻率f0的頻率修正值的關系，來取得f0的頻率修正值，該其他振蕩電路是使不同于第一晶體振子及第ニ晶體振子的其他晶體振子振蕩的振蕩電路。附圖標記說明I第一振蕩電路2第二振蕩電路10第一晶體振子20第二晶體振子3頻率差檢測部31雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路32單觸發(fā)電路33鎖存電路34環(huán)路濾波器35加法部36DDS 電路部4修正值運算部(修正值取得部)100 電壓控制振蕩器200 控制電路部
權利要求
1.一種振蕩裝置，其基于環(huán)境溫度的檢測結果，對輸出頻率的設定值進行修正，該振蕩裝置的特征在于，包括 在晶體片設置第一電極而構成的第一晶體振子； 在晶體片設置第二電極而構成的第二晶體振子； 分別與所述第一晶體振子和第二晶體振子連接的第一振蕩電路和第二振蕩電路；頻率差檢測部，當設第一振蕩電路的振蕩頻率為fl,基準溫度的第一振蕩電路的振蕩頻率為flr，第二振蕩電路的振蕩頻率為f2，基準溫度的第二振蕩電路的振蕩頻率為f2r時，求取與對應于fl和Hr之差的值和對應于f2和f2r之差的值的差值對應的值；和修正值取得部，基于由該頻率差檢測部檢測出的與所述差值對應的值，以及與所述差值對應的值和第一振蕩電路的振蕩頻率fl的頻率修正值的關系，取得起因于環(huán)境溫度與基準溫度的不同的fl的頻率修正值， 振蕩裝置的輸出利用所述第一振蕩電路的輸出而生成， 基于由所述修正值取得部求得的所述頻率修正值，對所述輸出頻率的設定值進行修正。
2.如權利要求I所述的振蕩裝置，其特征在于 與對應于n和fir之差的值和對應于f2和f2r之差的值的差值對應的值為{(f2-f2r)/f2r}-{(fl-flr)/fir}。
3.如權利要求I所述的振蕩裝置，其特征在于 所述修正值取得部基于規(guī)定了與所述差值對應的值和第一振蕩電路的振蕩頻率fl的頻率修正值的關系的關系式，通過運算取得fl的頻率修正值。
4.如權利要求I所述的振蕩裝置，其特征在于 頻率差檢測部包括 生成所述fl和f2的差頻率的脈沖的脈沖生成部； DDS電路部，輸出信號值以與被輸入的直流電壓的大小相應的頻率隨時間反復增加、減少的頻率信號； 鎖存電路，利用由所述脈沖生成部生成的脈沖將從該DDS電路部輸出的頻率信號鎖存； 環(huán)路濾波器，對由該鎖存電路鎖存的信號值進行積分，并將其積分值作為與所述差值對應的值輸出；和 加法部，將該環(huán)路濾波器的輸出和對應于Hr和f2r之差的值的差取出，作為向所述DDS電路部的輸入值。
5.如權利要求I所述的振蕩裝置，其特征在于 將第一晶體振子的晶體片和第二晶體振子的晶體片共用。
6.如權利要求I所述的振蕩裝置，其特征在于 所述修正值取得部， 并非基于由頻率差檢測部檢測出的與所述差值對應的值，以及與所述差值對應的值和第一振蕩電路的振蕩頻率fl的頻率修正值的關系，來取得fl的頻率修正值， 而是采用以下方式基于由頻率差檢測部檢測出的與所述差值對應的值，以及與所述差值對應的值和其他振蕩電路的振蕩頻率fO的頻率修正值的關系，來取得fO的頻率修正值，該其他振蕩電路是使不同于第一晶體振子及第二晶體振子的其他晶體振子振蕩的振蕩電路， 振蕩裝置的輸出，是利用使所述其他晶體振子振蕩的其他振蕩電路的輸出而生成的，而并非利用所述第一振蕩電路的輸出而生成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種振蕩裝置，其基于環(huán)境溫度的檢測結果，對輸出頻率進行修正，高精度地進行輸出頻率的溫度補償。在振蕩裝置中，利用共用的晶體片構成第一和第二晶體振子，并且當設分別與上述晶體振子連接的第一和第二振蕩電路的振蕩輸出為f1和f2，基準溫度條件下的第一和第二振蕩電路的振蕩頻率為f1r和f2r時，將對應于f1和f1r之差的值和對應于f2和f2r之差的值的差值即頻率差，作為此時的溫度進行處理。然后，基于該頻率差利用多項式近似求得頻率修正值。
文檔編號H03L1/02GK102624381SQ20121002029
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月29日 優(yōu)先權日2011年1月28日
發(fā)明者小林薰, 赤池和男 申請人:日本電波工業(yè)株式會社