振蕩裝置、振蕩元件以及電子設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供既能夠提高頻率穩(wěn)定度又不會(huì)降低制造效率的小型且廉價(jià)的振蕩裝置、振蕩元件以及電子設(shè)備。該振蕩裝置包括：溫度補(bǔ)償型振蕩器（2），其在包含第1溫度范圍的一部分在內(nèi)的溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)補(bǔ)償頻率溫度特性；以及溫度控制電路（5），其具有加熱器（6），利用上述加熱器（6）進(jìn)行如下控制：使上述溫度補(bǔ)償型振蕩器（2）的石英振子（3）的溫度處于上述溫度補(bǔ)償范圍包含的第2溫度范圍內(nèi)。此外，上述溫度補(bǔ)償型振蕩器（2）還可以使上述第1溫度范圍中的可通過(guò)一次近似進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊徊糠职谏鲜鰷囟妊a(bǔ)償范圍內(nèi)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】振蕩裝置、振蕩元件以及電子設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及振蕩裝置、振蕩元件以及電子設(shè)備等。
【背景技術(shù)】
[0002]溫度補(bǔ)償型石英振蕩器(TCXO:Temperature Compensated X，tal Oscillator)通過(guò)在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)抵消石英振子振蕩頻率相對(duì)于期望頻率(公稱(chēng)頻率)的偏差(頻率偏差)來(lái)獲得較高的頻率穩(wěn)定度。例如，一般的TCXO的頻率穩(wěn)定度是±200ppb左右(使用溫度范圍:-20°C?+70°C)。
[0003]一般地，采用頻率溫度特性如圖12 (A)所示那樣近似為3次函數(shù)的AT切石英振子作為T(mén)CX0，但各個(gè)AT切石英振子的該3次函數(shù)不同。因此，在TCXO的特性檢查中，需要求出4點(diǎn)以上的溫度與振蕩頻率的關(guān)系，計(jì)算用于對(duì)石英振動(dòng)的頻率溫度特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)男畔?溫度補(bǔ)償信息)。
[0004]并且，在TCXO進(jìn)行動(dòng)作時(shí)，根據(jù)該溫度補(bǔ)償信息，相對(duì)于溫度變化在內(nèi)部生成使得產(chǎn)生圖12 (B)所示的頻率變化的溫度補(bǔ)償電壓，從而所輸出的振蕩信號(hào)的頻率溫度特性趨近于平滑。
[0005]近年來(lái)，在毫微微蜂窩(femtocell)這樣的小通話區(qū)域用的小型基站或測(cè)量器中需要更高精度的時(shí)鐘信號(hào)。在這樣的用途中，有時(shí)需要例如±50ppb左右的頻率穩(wěn)定度。
[0006]作為頻率穩(wěn)定度比TCXO良好的振蕩裝置，存在具備恒溫槽的OCXO (OvenControlled Crystal Oscillator:恒溫晶體振蕩器)。但是，因?yàn)榫哂泻銣夭奂捌錅囟瓤刂齐娐?，所以存在比TCXO昂貴且大型的缺點(diǎn)。
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)I的發(fā)明提供如下這樣的廉價(jià)且小型的振蕩裝置:利用蓋來(lái)封閉安裝有TCXO的基座使溫度保持恒定，具有TCXO與0CX0中間程度的溫度特性。
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2010-124348號(hào)公報(bào)
[0009]但是，即使在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的方法中也是相對(duì)于溫度變化在內(nèi)部產(chǎn)生圖12 (B)所示的溫度補(bǔ)償電壓，使輸出的振蕩信號(hào)的頻率溫度特性平滑。因此，在制造時(shí)需要這樣的作業(yè):求出根據(jù)各個(gè)AT切石英振子而不同的高次函數(shù)，進(jìn)行調(diào)整以正好抵消例如極大值或極小值。此時(shí)，需要求出4點(diǎn)以上的溫度和振蕩頻率的關(guān)系，從而使制造的效率降低。
[0010]另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的方法中，利用蓋來(lái)封閉基座而形成的封閉空間作為模擬恒溫室發(fā)揮作用(以下，這種封閉空間的模擬恒溫室也稱(chēng)為恒溫室)。此時(shí)，需要以與0CX0—樣高的精度(例如±l°c)使恒溫室保持為預(yù)定的溫度。但是，在組裝TCXO和其它電路而構(gòu)成的專(zhuān)利文獻(xiàn)I的振蕩裝置中容易產(chǎn)生個(gè)體的偏差。因此，為了將恒溫室的溫度調(diào)整為目標(biāo)溫度，需要溫度控制電路的調(diào)整作業(yè)，為了使恒溫室的溫度處于例如土rc的較小范圍內(nèi)，不得不進(jìn)行非常耗費(fèi)工夫的調(diào)整作業(yè)。
[0011]如以上那樣，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的方法中，出廠前的調(diào)整作業(yè)耗費(fèi)工夫，從而導(dǎo)致制造效率降低，結(jié)果，成本很有可能上升。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明是鑒于以上的問(wèn)題點(diǎn)而完成的。根據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)方式，可提供既能夠提高頻率穩(wěn)定度又不會(huì)降低制造效率的小型且廉價(jià)的振蕩裝置。
[0013]本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，可作為以下的方式或應(yīng)用例來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0014][應(yīng)用例I]
[0015]本應(yīng)用例的振蕩裝置包含:溫度補(bǔ)償型振蕩器，其具有振蕩元件，在包含第I溫度范圍的一部分在內(nèi)的溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)對(duì)頻率溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償；以及溫度控制電路，其將所述振蕩元件的溫度控制在所述溫度補(bǔ)償范圍中包含的第2溫度范圍內(nèi)。
[0016][應(yīng)用例2]
[0017]在上述應(yīng)用例的振蕩裝置中，也可以是，所述溫度補(bǔ)償型振蕩器使所述第I溫度范圍中的可通過(guò)一次近似進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊徊糠职谒鰷囟妊a(bǔ)償范圍內(nèi)。
[0018][應(yīng)用例3]
[0019]在上述應(yīng)用例的振蕩裝置中，也可以是，所述溫度補(bǔ)償型振蕩器將所述溫度補(bǔ)償范圍設(shè)為包含所述第I溫度范圍的上限溫度在內(nèi)的高溫側(cè)的一部分。
[0020]這些應(yīng)用例的振蕩裝置包含溫度補(bǔ)償型振蕩器和溫度控制電路。溫度補(bǔ)償型振蕩器根據(jù)振蕩元件的溫度來(lái)補(bǔ)償頻率溫度特性。溫度補(bǔ)償型振蕩器例如是TCXO(溫度補(bǔ)償型石英振蕩器)、硅振蕩器等。
[0021]溫度補(bǔ)償型振蕩器在使用溫度范圍、即應(yīng)得到使用時(shí)的作為溫度補(bǔ)償型振蕩器的期待特性的第I溫度范圍的“一部分”中進(jìn)行溫度補(bǔ)償。即，不需要求出關(guān)于整個(gè)使用溫度范圍的高次函數(shù)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，所以在制造時(shí)，例如能夠減輕進(jìn)行調(diào)整來(lái)正好抵消極大值或極小值的作業(yè)的勞力。
[0022]例如，使用溫度范圍中的可通過(guò)一次近似進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊徊糠挚梢允菧囟妊a(bǔ)償范圍。此時(shí)，只要求出2點(diǎn)的溫度與振蕩頻率的關(guān)系即可，調(diào)整變得容易。因此，能夠提高制造的效率。另外，因?yàn)橥ㄟ^(guò)一次近似進(jìn)行補(bǔ)償，所以能夠提高溫度補(bǔ)償范圍中的頻率穩(wěn)定度。作為可通過(guò)一次近似進(jìn)行補(bǔ)償?shù)氖褂脺囟确秶囊徊糠郑缈膳e出上限溫度附近或下限溫度附近(參照?qǐng)D12 (A))。
[0023]并且，溫度控制電路利用溫度調(diào)節(jié)元件進(jìn)行使溫度補(bǔ)償型振蕩器的振蕩元件的溫度處于溫度補(bǔ)償范圍包含的第2溫度范圍內(nèi)的控制。即，將包含振蕩元件的恒溫室的溫度保持在第2溫度范圍內(nèi)。溫度調(diào)節(jié)元件可以是例如發(fā)熱的發(fā)熱元件(以下，設(shè)為加熱器)，也可以是拍耳帖(Peltier)元件等。
[0024]利用溫度控制電路的控制，使振蕩元件的溫度包含于溫度補(bǔ)償型振蕩器的溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)。因此，可提供提高頻率穩(wěn)定度的振蕩裝置。此時(shí)，不像OCXO那樣使用恒溫槽，因此振蕩裝置小型且廉價(jià)。
[0025]另外，溫度補(bǔ)償型振蕩器可以使溫度補(bǔ)償范圍成為包含使用溫度范圍的上限溫度在內(nèi)的高溫側(cè)的一部分。此時(shí)，不僅能夠通過(guò)一次近似進(jìn)行補(bǔ)償，還可以采用加熱器作為溫度調(diào)節(jié)元件，所以能夠抑制成本。例如，還可以利用I個(gè)功率晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱器。
[0026][應(yīng)用例4]
[0027]在上述應(yīng)用例的振蕩裝置中，也可以是，溫度控制電路包含溫度傳感器，該溫度傳感器測(cè)定所述振蕩元件的溫度，所述溫度控制電路以如下方式規(guī)定所述第2溫度范圍:使所述第2溫度范圍的下限溫度與所述溫度補(bǔ)償范圍的下限溫度之差的大小、以及所述溫度補(bǔ)償范圍的上限溫度與所述第2溫度范圍的上限溫度之差的大小大于所述溫度傳感器的測(cè)定值與所述振蕩元件的實(shí)際溫度之差的大小。
[0028][應(yīng)用例5]
[0029]在上述應(yīng)用例的振蕩裝置中，也可以是，所述溫度控制電路具有對(duì)振蕩元件進(jìn)行加熱的發(fā)熱元件。
[0030]這些應(yīng)用例的振蕩裝置包含測(cè)定振蕩元件的溫度的溫度傳感器。該溫度傳感器并非位于溫度補(bǔ)償型振蕩器的內(nèi)部，所以在測(cè)定溫度中含有誤差。但是，根據(jù)這些應(yīng)用例的振蕩裝置，可設(shè)定第2溫度范圍，使其具有大于該誤差的余量，從而即使存在誤差，該恒溫室的溫度也必然包含于溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)。因此，能夠提供提高頻率穩(wěn)定度的振蕩裝置。另外，如果采用加熱器作為發(fā)熱元件來(lái)調(diào)整恒溫室的溫度，則能夠抑制成本。
[0031][應(yīng)用例6]
[0032]上述應(yīng)用例述的振蕩裝置中，所述振蕩元件可以是振子。
[0033][應(yīng)用例7]
[0034]本應(yīng)用例的電子設(shè)備包含上述應(yīng)用例的振蕩裝置。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是示出本實(shí)施方式的振蕩裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0036]圖2是示出本實(shí)施方式的TCXO的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0037]圖3是示出本實(shí)施方式的石英振子的頻率穩(wěn)定度的例子的圖。
[0038]圖4是示出本實(shí)施方式的TCXO的溫度補(bǔ)償?shù)睦拥膱D。
[0039]圖5是示出本實(shí)施方式的溫度控制電路的例子的電路圖。
[0040]圖6是示出本實(shí)施方式的TCXO與加熱器的位置關(guān)系的例子的圖。
[0041]圖7中的(A)是示出本實(shí)施方式的TCXO與加熱器的位置關(guān)系的例子的示意剖面圖，圖7中的(B)是示出變形例中的TCXO與加熱器的位置關(guān)系的例子的示意剖面圖。
[0042]圖8中的(A)、(B)是示出不加工印制基板的情況下的其它變形例中的TCXO與加熱器的位置關(guān)系的例子的示意剖面圖。
[0043]圖9是示出本實(shí)施方式的恒溫室的溫度范圍與溫度補(bǔ)償范圍的關(guān)系的例子的圖。
[0044]圖10是示出本實(shí)施方式的振蕩裝置的制造方法的流程圖。
[0045]圖11是應(yīng)用例的電子設(shè)備的功能框圖。
[0046]圖12中的(A)是示出石英振子的頻率溫度特性的一例的圖，圖12中的(B)是示出溫度補(bǔ)償電壓的頻率變化的一例的圖。
[0047]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0048]I振蕩裝置；3石英振子；4集成電路；5溫度控制電路；6加熱器；7溫度傳感器；9端子；IINTC熱敏電阻；12調(diào)節(jié)器；14印制基板；15蓋；16封裝；18恒溫室；20差動(dòng)放大器；30功率晶體管；31功率晶體管；32可變電容元件；34電壓控制振蕩電路；36溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路；38溫度傳感器；40電阻；41電阻；42電阻；43電阻；44電阻；45電阻；46電阻；47電阻；48電阻；50電容器；51電容器；52電容器；53電容器；300電子設(shè)備；330操作部；360通信部；370顯示部；380聲音輸出部。
【具體實(shí)施方式】
[0049]以下，采用附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。此外，下面所說(shuō)明的本實(shí)施方式并非不恰當(dāng)?shù)叵薅?quán)利要求記載的本
【發(fā)明內(nèi)容】
。以下說(shuō)明的所有結(jié)構(gòu)并非是本發(fā)明的必須構(gòu)成要件。
[0050]1.振蕩裝置的整體結(jié)構(gòu)
[0051]圖1是示出本實(shí)施方式的振蕩裝置I的結(jié)構(gòu)的圖。振蕩裝置I包含TCX02和溫度控制電路5。TCX02包含石英振子3和集成電路4。另外，溫度控制電路5包含加熱器6和溫度傳感器7。
[0052]這里，圖1中的TCX02、石英振子3、加熱器6分別與本發(fā)明的溫度補(bǔ)償型振蕩器、振蕩元件、溫度調(diào)節(jié)元件對(duì)應(yīng)。
[0053]TCX02在包含使用溫度范圍的一部分在內(nèi)的溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)對(duì)頻率溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償。例如，在本實(shí)施方式中，使用溫度范圍是_20°C?+85°C。TCX02在僅包含該使用溫度范圍的一部分(例如+70°C?+85°C)在內(nèi)的溫度補(bǔ)償范圍(+70°C?IO(TC)內(nèi)對(duì)頻率溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償。
[0054]如后所述，集成電路4 (IC)不僅包含溫度補(bǔ)償電路，還包含與石英振子3連接的振蕩電路，并且進(jìn)行了單片化。
[0055]溫度控制電路5利用加熱器6的熱量來(lái)調(diào)整TCX02的溫度。具體地說(shuō)，進(jìn)行控制以保持后述的恒溫室18 (參照?qǐng)D7 (A))的溫度。此時(shí)，恒溫室18的溫度處于溫度補(bǔ)償范圍包含的某固定范圍內(nèi)。
[0056]溫度傳感器7配置在石英振子3的附近而測(cè)定溫度。并且，溫度控制電路5根據(jù)溫度傳感器7的測(cè)定溫度來(lái)控制加熱器6的發(fā)熱。此外，在本實(shí)施方式中，加熱器6是作為發(fā)熱元件的功率晶體管30 (參照?qǐng)D5)。另外，溫度傳感器7是NTC熱敏電阻11 (參照?qǐng)D5)。
[0057]2.TCXO 的結(jié)構(gòu)
[0058]圖2是示出本實(shí)施方式的TCX02的結(jié)構(gòu)的圖。如圖2所示，在本實(shí)施方式中，集成電路4構(gòu)成為包含電壓控制振蕩電路34、溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路36、溫度傳感器38。
[0059]電壓控制振蕩電路34經(jīng)由端子與石英振子3連接，根據(jù)來(lái)自溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路36的控制電壓使可變電容元件32的電容值發(fā)生變化，由此控制石英振子3的振蕩頻率。電壓控制振蕩電路34的振蕩信號(hào)經(jīng)由端子(未圖示)向外部輸出。
[0060]溫度補(bǔ)償電壓發(fā)生電路36根據(jù)來(lái)自溫度傳感器38的輸出值(例如，電壓值)產(chǎn)生控制電壓。這里，溫度傳感器38與圖1的溫度傳感器7不同，和石英振子3—起存在于TCX02的內(nèi)部。因此，與溫度傳感器7相比，可準(zhǔn)確地測(cè)定石英振子3的溫度。
[0061]這里，當(dāng)不考慮溫度補(bǔ)償時(shí)，石英振子3的頻率穩(wěn)定度如圖3所示。圖3中的頻率穩(wěn)定度表示以25°C時(shí)的頻率為基準(zhǔn)的波動(dòng)。如圖3所示，在使用溫度范圍的上限溫度即85°C附近，頻率穩(wěn)定度的變化可進(jìn)行線形近似。即，可進(jìn)行一次函數(shù)的近似而不是高次函數(shù)(參照?qǐng)D12 (B))。因此，如果以使用溫度范圍的上限溫度即85°C為基準(zhǔn)僅對(duì)±15°C (BP,70°C?100°C)的范圍(圖3的P)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，則可通過(guò)線形近似來(lái)進(jìn)行高精度的補(bǔ)償。
[0062]圖4表示關(guān)于本實(shí)施方式的TCX02的溫度補(bǔ)償后的輸出的頻率穩(wěn)定度。如圖4那樣，在85°C ±15°C的范圍內(nèi)變得平滑，表現(xiàn)出良好的頻率穩(wěn)定性。即，只要是在85°C ±15°C的范圍內(nèi)使用本實(shí)施方式的TCX02，就能夠獲得和OCXO —樣的頻率穩(wěn)定度。
[0063]因此，在本實(shí)施方式的振蕩裝置I中，溫度控制電路5進(jìn)行溫度控制，使包含石英振子3的恒溫室18 (參照?qǐng)D7 (A))的溫度處于85°C ±15°C的范圍內(nèi)。以下，詳細(xì)說(shuō)明溫度控制電路5。
[0064]3.溫度控制電路
[0065]圖5是本實(shí)施方式的溫度控制電路5的電路圖。在圖5的溫度控制電路5中，功率晶體管30對(duì)應(yīng)于加熱器6，NTC熱敏電阻11對(duì)應(yīng)于溫度傳感器7。
[0066]從外部對(duì)圖5的上側(cè)端子9提供電源電位Vcc。另外，圖5的下側(cè)端子9接地，被提供接地電位GND。另外，由調(diào)節(jié)器12生成基準(zhǔn)電位Vref。
[0067]在基準(zhǔn)電位Vref與接地電位GND之間連接交流噪聲去除用的電容器52，在電源電位Vcc與接地電位GND之間連接交流噪聲去除用的電容器53、54。另外，從端子9向差動(dòng)放大器20提供電源電位Vcc、接地電位GND。
[0068]NTC熱敏電阻11的第I端子與基準(zhǔn)電位Vref連接，第2端子與電阻40的第I端子、電阻43的第I端子以及電容器50的第I端子連接，電阻40的第2端子與接地電位GND連接。電阻43的第2端子與差動(dòng)放大器20的反相輸入端子(_輸入端子)、電阻44的第I端子連接。電阻44的第2端子與差動(dòng)放大器20的輸出端子以及電阻45的第I端子連接，電容器50的第2端子與接地電位GND連接。
[0069]電阻41的第I端子與基準(zhǔn)電位Vref連接，第2端子與差動(dòng)放大器20的同相輸入端子(+輸入端子)以及電阻42的第I端子連接。電阻42的第2端子與接地電位GND連接。
[0070]電阻45的第2端子與功率晶體管30的集電極端子、功率晶體管31的基極端子、電容器51的第I端子以及電阻48的第I端子連接，電容器51的第2端子以及電阻48的第2端子與接地電位GND連接。
[0071]功率晶體管31的集電極端子與電源電位Vcc連接，發(fā)射極端子與功率晶體管30的基極端子、電阻46的第I端子以及電阻47的第I端子連接。功率晶體管30的發(fā)射極端子、電阻46的第2端子以及電阻47的第2端子與接地電位GND連接。
[0072]功率晶體管30 (發(fā)熱元件的一例)是NPN型的雙極晶體管，其靠近被加熱物而配置，利用散熱對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱。因此，在本實(shí)施方式中作為加熱器6發(fā)揮作用。發(fā)熱量根據(jù)流過(guò)功率晶體管30的電流量而變化。
[0073]NTC熱敏電阻11根據(jù)作為測(cè)定對(duì)象的被加熱物的溫度而改變電阻值。具體地說(shuō)，電阻相對(duì)于被加熱物的溫度上升而減小。因此，在本實(shí)施方式中NTC熱敏電阻作為溫度傳感器7發(fā)揮作用。
[0074]并且，本實(shí)施方式的溫度控制電路5可通過(guò)差動(dòng)放大器20根據(jù)NTC熱敏電阻11的電阻值來(lái)控制功率晶體管30的發(fā)熱量。
[0075]當(dāng)被加熱物的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，一邊根據(jù)NTC熱敏電阻11的電阻值控制功率晶體管30的發(fā)熱量一邊對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱。具體地說(shuō)，當(dāng)被加熱物的溫度與設(shè)定溫度一致時(shí)，NTC熱敏電阻11的電阻值成為預(yù)定值，電阻43的第I端子的電位與差動(dòng)放大器20的同相輸入端子(+輸入端子)的電位一致。因此，當(dāng)被加熱物的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，NTC熱敏電阻11的電阻值高于預(yù)定值，所以電阻43的第I端子的電位低于差動(dòng)放大器20的同相輸入端子(+輸入端子)的電位。因此，差動(dòng)放大器20的輸出電位變高，功率晶體管30導(dǎo)通而進(jìn)行發(fā)熱。
[0076]被加熱物通過(guò)功率晶體管30進(jìn)行加熱，當(dāng)被加熱物的溫度上升時(shí)，NTC熱敏電阻11的電阻值降低，所以電阻43的第I端子的電位上升。與此相對(duì)，差動(dòng)放大器20的同相輸入端子(+輸入端子)的電位幾乎沒(méi)有變化。因此，差動(dòng)放大器20的同相輸入端子(+輸入端子)與電阻43的第I端子之間的電位差變小。由此，差動(dòng)放大器20的輸出電位降低，所以功率晶體管30的發(fā)熱量減少。并且，當(dāng)被加熱物的溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，功率晶體管30截止，停止被加熱物的加熱。
[0077]4.振蕩裝置的外觀
[0078]這里，對(duì)本實(shí)施方式的振蕩裝置I的外觀進(jìn)行說(shuō)明。所謂外觀，具體是指TCX02、力口熱器6、溫度傳感器7的位置關(guān)系。圖6是表示具有本實(shí)施方式的TCX02的端子9的面的示意仰視圖。如圖6所示，加熱器6與TCX02的封裝面(端子9以外的部分)相接。因此，能夠高效地向TCX02傳遞熱量。
[0079]圖7中的(A)是表示本實(shí)施方式的TCX02、加熱器6 (即圖5的功率晶體管30)、溫度傳感器7 (即圖5的NTC熱敏電阻11)、印制基板14 (例如，玻璃環(huán)氧基板等)的位置關(guān)系的示意剖面圖(關(guān)于圖7中的(B)?圖8中的(B)也是相同的)。此外，關(guān)于加熱器6、溫度傳感器7之間的布線或其它電路，省略圖示。
[0080]如圖7中的(A)那樣，在本實(shí)施方式的振蕩裝置I中，印制基板14在端子9之間的部分進(jìn)行了開(kāi)孔的加工，例如通過(guò)粘接劑等在TCX02的封裝16上安裝加熱器6。
[0081]TCX02在封裝16的內(nèi)部安裝石英振子3和集成電路4，利用蓋15進(jìn)行密封。因此，內(nèi)部的封閉空間作為模擬的恒溫室18發(fā)揮作用，能夠使溫度保持恒定。在本實(shí)施方式的振蕩裝置I中，加熱器6對(duì)TCX02加熱，使恒溫室18的溫度處于溫度補(bǔ)償范圍包含的預(yù)定溫度范圍內(nèi)。此時(shí)，如利用圖4所說(shuō)明的那樣，能夠獲得和OCXO —樣的頻率穩(wěn)定度。
[0082]這里，為了適當(dāng)控制加熱器6，需要溫度傳感器7測(cè)定石英振子3的環(huán)境溫度即恒溫室18的溫度(與圖5的說(shuō)明中的被加熱物的溫度對(duì)應(yīng))。在本實(shí)施方式中，溫度傳感器7配置在TCX02附近的印制基板14上。根據(jù)溫度傳感器7的測(cè)定值來(lái)控制加熱器6。
[0083]雖然溫度傳感器7測(cè)定恒溫室18的溫度，但不是配置在TCX02的內(nèi)部而是外部，所以在測(cè)定值與實(shí)際的恒溫室18的溫度之間產(chǎn)生誤差。因此，優(yōu)選使由加熱器6設(shè)定的恒溫室18的溫度范圍相對(duì)于TCX02的溫度補(bǔ)償范圍減小與誤差相應(yīng)的量。即，優(yōu)選具有大于誤差的余量。
[0084]圖9是示出恒溫室18的溫度范圍(應(yīng)設(shè)定的溫度范圍)與TCX02的溫度補(bǔ)償范圍的關(guān)系的圖。在圖9的例子中考慮到溫度傳感器7的誤差，相對(duì)于TCX02的溫度補(bǔ)償范圍具有5°C的余量而設(shè)定恒溫室18的溫度范圍。因此，即使誤差例如是_5°C，恒溫室的溫度也是TCX02的溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)，因此能夠獲得期望的頻率穩(wěn)定度。
[0085]這里，圖7中的(B)、圖8中的(A)、圖8中的(B)分別表示關(guān)于TCX02、加熱器6、溫度傳感器7的位置關(guān)系的變形例。在圖7中的(B)的例子中，與圖7 (A)相比，溫度傳感器7的位置不同。在圖7中的(B)的例子中，在TCX02的封裝16上不僅安裝加熱器6，還通過(guò)例如粘接劑等安裝溫度傳感器7。因此，有可能可更準(zhǔn)確地測(cè)定恒溫室18的溫度。
[0086]圖8中的(A)、圖8中的(B)表示不對(duì)印制基板14進(jìn)行加工的情況下的配置例。圖8中的(A)的例子與圖7 (B)中的例子不同，端子9具有足夠的高度。因此，即使不在印制基板14上開(kāi)孔，也能夠在封裝16的底面安裝加熱器6、溫度傳感器7。
[0087]在圖8中的(B)的例子中，將無(wú)法安裝到封裝16底面的加熱器6安裝在蓋15上。在此情況下，加熱器6也能夠有效地向TCX02傳熱。此外，溫度傳感器7與本實(shí)施方式同樣地配置在TCX02附近的印制基板14上。
[0088]無(wú)論是圖7中的(A)?圖8中的(B)所示的哪種外觀，只要利用加熱器6使恒溫室18的溫度處于預(yù)定的范圍內(nèi)(考慮到溫度傳感器7的誤差而相對(duì)于溫度補(bǔ)償范圍減小誤差后的溫度范圍內(nèi))，就能夠獲得與OCXO —樣的頻率穩(wěn)定度。
[0089]5.振蕩裝置的制造方法
[0090]圖10是示出本實(shí)施方式的振蕩裝置I的制造方法的流程圖。首先，以使用溫度范圍的上限溫度即85°C為基準(zhǔn)在±15°C的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度補(bǔ)償(S10)。此時(shí)，能夠以例如在85°C的溫度下形成作為目標(biāo)的頻率穩(wěn)定度(例如±100ppb以內(nèi))的方式進(jìn)行線形近似。
[0091]接著，進(jìn)行TCXO和溫度控制電路的組裝(S20)。然后，利用調(diào)整電阻(與圖5的電阻40?42對(duì)應(yīng))進(jìn)行調(diào)整，以使得恒溫室的設(shè)定溫度包含在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)(S30)。
[0092]然后，進(jìn)行包裝(S40)，進(jìn)行出廠檢查(S50)，使合格品出廠(S60)。這里，在本實(shí)施方式的振蕩裝置I的制造方法中，與現(xiàn)有技術(shù)大不相同的是步驟S30。
[0093]例如，如果是0CX0，則需要使恒溫室的設(shè)定溫度成為目標(biāo)(例如85°C)溫度的± I°c以內(nèi)。因此，在調(diào)整中要花費(fèi)工夫，使得制造的效率降低。
[0094]但是，在本實(shí)施方式的振蕩裝置I的制造方法中，當(dāng)使用圖9的例子時(shí)，即使考慮到溫度傳感器7的誤差，只要使恒溫室的溫度處于85°C ±10°C的范圍內(nèi)即可。因此，幾乎不需要進(jìn)行調(diào)整，使得制造的效率提高。
[0095]如上所述，本實(shí)施方式的振蕩裝置I通過(guò)采用線形近似來(lái)進(jìn)行高精度的補(bǔ)償，從而提高TCXO的頻率穩(wěn)定度，并且?guī)缀醪恍枰P(guān)于恒溫室設(shè)定溫度的調(diào)整，所以不會(huì)降低制造的效率，不像OCXO那樣需要恒溫槽，所以能夠提高小型且廉價(jià)的振蕩裝置。
[0096]6.電子設(shè)備
[0097]圖11是應(yīng)用例的電子設(shè)備300的功能框圖。本應(yīng)用例的電子設(shè)備300的結(jié)構(gòu)為包含振蕩裝置 1、CPU (Central Processing Unit:中央處理單元)320、操作部 330、R0M (ReadOnly Memory:只讀存儲(chǔ)器)340、RAM (Random Access Memory:隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)350、通信部360、顯示部370、聲音輸出部380。此外，本應(yīng)用例的電子設(shè)備300可省略或變更圖11的構(gòu)成要素(各部)的一部分，或者可采用附加有其它構(gòu)成要素的結(jié)構(gòu)。
[0098]如上述實(shí)施方式所說(shuō)明的那樣，振蕩裝置I可輸出高精度的振蕩信號(hào)(時(shí)鐘信號(hào))。
[0099]CPU320按照存儲(chǔ)在R0M340等中的程序，采用振蕩裝置I所輸出的振蕩信號(hào)(時(shí)鐘信號(hào))進(jìn)行各種計(jì)算處理、控制處理。具體地說(shuō)，CPU320進(jìn)行與來(lái)自操作部330的操作信號(hào)對(duì)應(yīng)的各種處理、為了與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而控制通信部360的處理、向顯示部370發(fā)送用于顯不各種信息的顯不信號(hào)的處理、使聲音輸出部380輸出各種聲音的處理等。
[0100]操作部330是由操作鍵、按鈕開(kāi)關(guān)等構(gòu)成的輸入裝置，將與用戶的操作對(duì)應(yīng)的操作信號(hào)輸出到CPU320。
[0101]R0M340存儲(chǔ)有用于供CPU320進(jìn)行各種計(jì)算處理、控制處理的程序、數(shù)據(jù)等。
[0102]RAM350被用作CPU320的作業(yè)區(qū)域，其臨時(shí)存儲(chǔ)從R0M340讀出的程序、數(shù)據(jù)、從操作部330輸入的數(shù)據(jù)、CPU320按照各種程序執(zhí)行的運(yùn)算結(jié)果等。
[0103]通信部360進(jìn)行用于建立CPU320與外部裝置之間的數(shù)據(jù)通信的各種控制。
[0104]顯示部370是由LOXLiquid Crystal Display:液晶顯示器)等構(gòu)成的顯示裝置，根據(jù)從CPU320輸入的顯示信號(hào)來(lái)顯示各種信息。
[0105]聲音輸出部380是揚(yáng)聲器等輸出聲音的裝置。
[0106]根據(jù)本實(shí)施方式的電子設(shè)備300，可利用振蕩裝置I獲得與OCXO —樣的高精度的時(shí)鐘信號(hào)。因此，可考慮將本發(fā)明應(yīng)用于毫微微蜂窩這樣的小通話區(qū)域用的小型基站、覆蓋大范圍的便攜電話的基站、分辨率高的測(cè)量器等電子設(shè)備300。
[0107]7.其它
[0108]本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在本發(fā)明的主旨范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變形實(shí)施。
[0109]在上述實(shí)施方式中，作為振蕩裝置包含的振蕩器，以溫度補(bǔ)償型石英振蕩器(TCXO)為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的振蕩器不限于此，例如可以是壓電振蕩器、SAW振蕩器、壓控型振蕩器、硅振蕩器、原子振蕩器等。
[0110]另外，在本實(shí)施方式中采用石英振子作為振蕩器的振蕩元件，但例如還可以采用SAW (Surface Acoustic Wave:表面聲波)諧振器、AT切石英振子、SC切石英振子、音叉型石英振子、其它壓電振子或MEMS (Micro Electro Mechanical Systems:微電子機(jī)械系統(tǒng))振子等作為振蕩元件。另外，作為振蕩元件的基板材料，可采用石英、鉭酸鋰、鈮酸鋰等壓電單結(jié)晶、鋯鈦酸鉛等的壓電陶瓷等壓電材料、或硅半導(dǎo)體材料等。另外，作為振蕩元件的激勵(lì)單元，可采用基于壓電效應(yīng)的單元，或者可采用基于庫(kù)侖力的靜電驅(qū)動(dòng)。
[0111]上述實(shí)施方式以及變形例僅為一例，并不限于此。例如，還可以適當(dāng)組合各實(shí)施方式以及各變形例。
[0112]本發(fā)明包含與在實(shí)施方式中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)性相同的結(jié)構(gòu)(例如，功能、方法以及結(jié)果相同的結(jié)構(gòu)或者目的以及效果相同的結(jié)構(gòu))。另外，本發(fā)明包含對(duì)在實(shí)施方式中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)的非本質(zhì)部分進(jìn)行置換后的結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明包含能起到與在實(shí)施方式中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)同一作用效果的結(jié)構(gòu)或能夠達(dá)成同一目的的結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明包含對(duì)在實(shí)施方式中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)附加公知技術(shù)后的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種振蕩裝置，其包含: 溫度補(bǔ)償型振蕩器，其具有振蕩元件，在包含第I溫度范圍的一部分在內(nèi)的溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)對(duì)頻率溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償；以及 溫度控制電路，其將所述振蕩元件的溫度控制在所述溫度補(bǔ)償范圍中包含的第2溫度范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩裝置，其中， 所述溫度補(bǔ)償型振蕩器使所述第I溫度范圍中的可通過(guò)一次近似進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊徊糠职谒鰷囟妊a(bǔ)償范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩裝置，其中， 所述溫度補(bǔ)償型振蕩器將所述溫度補(bǔ)償范圍設(shè)為包含所述第I溫度范圍的上限溫度在內(nèi)的高溫側(cè)的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩裝置，其中， 所述溫度控制電路包含溫度傳感器，該溫度傳感器測(cè)定所述振蕩元件的溫度， 所述溫度控制電路以如下方式規(guī)定所述第2溫度范圍:使所述第2溫度范圍的下限溫度與所述溫度補(bǔ)償范圍的下限溫度之差的大小、以及所述溫度補(bǔ)償范圍的上限溫度與所述第2溫度范圍的上限溫度之差的大小大于所述溫度傳感器的測(cè)定值與所述振蕩元件的實(shí)際溫度之差的大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩裝置，其中， 所述溫度控制電路具有對(duì)振蕩元件進(jìn)行加熱的發(fā)熱元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩裝置，其中， 所述振蕩元件是振子。
7.一種電子設(shè)備，其包含權(quán)利要求1所述的振蕩裝置。
8.一種電子設(shè)備，其包含權(quán)利要求2所述的振蕩裝置。
9.一種電子設(shè)備，其包含權(quán)利要求3所述的振蕩裝置。
10.一種電子設(shè)備，其包含權(quán)利要求4所述的振蕩裝置。
11.一種電子設(shè)備，其包含權(quán)利要求5所述的振蕩裝置。
12.一種電子設(shè)備，其包含權(quán)利要求6所述的振蕩裝置。
【文檔編號(hào)】H03B5/32GK103427765SQ201310178845
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月23日
【發(fā)明者】德橋元弘 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社