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JP2023032468A - Temperature compensation type piezoelectric oscillator - Google Patents

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JP2023032468A
JP2023032468A JP2021138617A JP2021138617A JP2023032468A JP 2023032468 A JP2023032468 A JP 2023032468A JP 2021138617 A JP2021138617 A JP 2021138617A JP 2021138617 A JP2021138617 A JP 2021138617A JP 2023032468 A JP2023032468 A JP 2023032468A
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Japan
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temperature
voltage
compensation voltage
temperature sensor
frequency
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Application number
JP2021138617A
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Japanese (ja)
Inventor
慎一郎 坂本
Shinichiro Sakamoto
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Daishinku Corp
Original Assignee
Daishinku Corp
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Publication date
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Abstract

To suppress an influence applied to an oscillatory frequency from a noise generated in a temperature sensor as much as possible.SOLUTION: A temperature compensation type piezoelectric oscillator 1 comprises: a piezoelectric transducer 6; a temperature sensor 2 that outputs a detection voltage corresponded to a temperature; and a compensation voltage generation circuit 3 that generates a compensation voltage that compensates a frequency temperature characteristic of the piezoelectric transducer 6 on the basis of the detection voltage of the temperature sensor 2. The temperature compensation type piezoelectric oscillator suppressing an oscillatory frequency on the basis of the compensation voltage, provides a low-pass filter 5 that passes a low region component of the detection voltage of the temperature sensor 2 to between the temperature sensor 2 and the compensation voltage generation circuit 3 to output it to the compensation voltage generation circuit 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、温度補償型圧電発振器に関する。 The present invention relates to a temperature compensated piezoelectric oscillator.

圧電振動子の周波数温度特性を補償する温度補償型圧電発振器は、温度変化に対する周波数安定度が高いので、電子機器や携帯型の通信機器の基準信号源等として広く用いられている。 A temperature-compensated piezoelectric oscillator that compensates for the frequency-temperature characteristic of a piezoelectric vibrator has high frequency stability with respect to temperature changes, and is therefore widely used as a reference signal source for electronic devices and portable communication devices.

このような温度補償型圧電発振器として、温度センサや補償電圧を発生する温度補償回路等が、集積回路素子として集積化されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As such a temperature-compensated piezoelectric oscillator, there is known one in which a temperature sensor, a temperature-compensating circuit for generating a compensation voltage, and the like are integrated as an integrated circuit element (see, for example, Patent Document 1).

特開2003-224425号公報(図3)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-224425 (Fig. 3)

温度補償型圧電発振器では、温度センサの検出電圧に応じて、補償電圧発生回路で補償電圧を発生し、この補償電圧を、電圧制御発振器に印加して発振周波数を制御している。温度センサの検出電圧には、温度センサで発生したノイズが含まれている。この温度センサの検出電圧に含まれるノイズが、補償電圧発生回路で増幅され、増幅されたノイズを含む補償電圧が、電圧制御発振器に印加されて、発振周波数に影響を及ぼすという課題がある。 In a temperature-compensated piezoelectric oscillator, a compensation voltage is generated by a compensation voltage generation circuit according to a voltage detected by a temperature sensor, and this compensation voltage is applied to a voltage-controlled oscillator to control the oscillation frequency. The detected voltage of the temperature sensor contains noise generated in the temperature sensor. The noise included in the detected voltage of the temperature sensor is amplified by the compensation voltage generation circuit, and the amplified compensation voltage including the noise is applied to the voltage controlled oscillator to affect the oscillation frequency.

本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであって、温度センサで発生するノイズが、発振周波数に及ぼす影響を可及的に抑制することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to minimize the influence of noise generated by a temperature sensor on the oscillation frequency.

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

すなわち、本発明の温度補償型圧電発振器は、圧電振動子と、温度に対応した検出電圧を出力する温度センサと、該温度センサの検出電圧に基づいて、前記圧電振動子の周波数温度特性を補償する補償電圧を発生する補償電圧発生回路とを備え、前記補償電圧に基づいて発振周波数を制御する温度補償型圧電発振器であって、
前記温度センサと前記補償電圧発生回路との間に、前記温度センサの検出電圧の低域成分を通過させて、前記補償電圧発生回路に出力するローパスフィルタを設けている。
That is, the temperature-compensated piezoelectric oscillator of the present invention includes a piezoelectric vibrator, a temperature sensor that outputs a detection voltage corresponding to temperature, and a frequency-temperature characteristic of the piezoelectric vibrator that is compensated based on the detection voltage of the temperature sensor. A temperature-compensated piezoelectric oscillator that controls an oscillation frequency based on the compensation voltage, comprising a compensation voltage generation circuit that generates a compensation voltage that
A low-pass filter is provided between the temperature sensor and the compensation voltage generation circuit for passing low-frequency components of the voltage detected by the temperature sensor and outputting the low-frequency component to the compensation voltage generation circuit.

本発明によれば、温度センサと補償電圧発生回路との間に、温度センサの検出電圧の低域成分を通過させて、補償電圧発生回路に出力するローパスフィルタを設けているので、温度センサで発生した検出電圧に含まれるノイズを、ローパスフィルタによって除去することができ、温度センサで発生したノイズが、補償電圧発生回路で増幅されて、発振周波数へ及ぼす影響を抑制することができる。 According to the present invention, a low-pass filter is provided between the temperature sensor and the compensation voltage generation circuit to pass low-frequency components of the voltage detected by the temperature sensor and output the voltage to the compensation voltage generation circuit. The noise contained in the generated detection voltage can be removed by the low-pass filter, and the noise generated by the temperature sensor is amplified by the compensation voltage generation circuit to suppress the influence on the oscillation frequency.

本発明の好ましい実施態様では、前記圧電振動子を発振させると共に、前記補償電圧に基づいて発振周波数を制御する電圧制御発振回路を備える。 In a preferred embodiment of the present invention, a voltage-controlled oscillation circuit is provided that oscillates the piezoelectric vibrator and controls the oscillation frequency based on the compensation voltage.

この実施態様によれば、電圧制御発振回路の制御電圧として補償電圧を印加することによって、圧電振動子の周波数温度特性を補償した発振周波数に制御することができる。 According to this embodiment, by applying the compensating voltage as the control voltage of the voltage-controlled oscillation circuit, the oscillation frequency can be controlled to compensate for the frequency-temperature characteristics of the piezoelectric vibrator.

本発明の一実施態様では、ローパスフィルタは、抵抗とコンデンサとによって構成されている。 In one embodiment of the invention, the low-pass filter is composed of resistors and capacitors.

この実施態様によれば、簡単な構成によって、低コスト化を図ることができる
本発明の他の実施態様では、前記温度センサ、前記ローパスフィルタの前記抵抗、及び、前記補償電圧発生回路が、ICに集積化されている。
According to this embodiment, it is possible to achieve cost reduction with a simple configuration. are integrated in

この実施態様によれば、小型化、薄型化を図ることができる。 According to this embodiment, miniaturization and thinning can be achieved.

本発明の好ましい実施態様では、前記圧電振動子が、水晶振動子である。 In a preferred embodiment of the invention, the piezoelectric vibrator is a crystal vibrator.

この実施態様によれば、圧電振動子が水晶振動子であるので、周波数安定度が優れている。 According to this embodiment, since the piezoelectric oscillator is a crystal oscillator, the frequency stability is excellent.

本発明によれば、温度センサと補償電圧発生回路との間に、温度センサの検出電圧の低域成分を通過させて、補償電圧発生回路に出力するローパスフィルタを設けているので、温度センサで発生した検出電圧に含まれるノイズを、ローパスフィルタによって除去することができる。これによって、温度センサで発生したノイズが、補償電圧発生回路で増幅されて発振周波数に影響を及ぼすのを抑制することができる。 According to the present invention, a low-pass filter is provided between the temperature sensor and the compensation voltage generation circuit to pass low-frequency components of the voltage detected by the temperature sensor and output the voltage to the compensation voltage generation circuit. Noise contained in the generated detection voltage can be removed by a low-pass filter. As a result, it is possible to suppress the noise generated by the temperature sensor from being amplified by the compensation voltage generation circuit and affecting the oscillation frequency.

図1は、本発明の一実施形態に係る温度補償型水晶発振器の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a temperature-compensated crystal oscillator according to one embodiment of the present invention. 図2は、図1の温度センサの入出力特性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing input/output characteristics of the temperature sensor of FIG. 図3は、図1の補償電圧発生回路の補償電圧の温度特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing temperature characteristics of the compensation voltage of the compensation voltage generation circuit of FIG. 図4は、図1の電圧制御発振回路の制御電圧(補償電圧)対周波数特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing control voltage (compensation voltage) vs. frequency characteristics of the voltage controlled oscillator of FIG. 図5は、図1の水晶振動子の周波数温度特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing frequency-temperature characteristics of the crystal oscillator of FIG. 図6は、図1の温度補償型水晶発振器の周波数温度特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing frequency-temperature characteristics of the temperature-compensated crystal oscillator of FIG. 図7は、図1の温度補償型水晶発振器の概略構成を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the temperature-compensated crystal oscillator of FIG. 図8はローパスフィルタを備えていない従来の温度補償型水晶発振器の出力周波数を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the output frequency of a conventional temperature-compensated crystal oscillator that does not have a low-pass filter. 図9は図1の温度補償型水晶発振器の出力周波数を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the output frequency of the temperature-compensated crystal oscillator of FIG.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る温度補償型水晶発振器(Temperature Compensated Xtal Oscillator:TCXO)の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a temperature compensated crystal oscillator (TCXO) according to one embodiment of the present invention.

この実施形態の温度補償型水晶発振器1は、温度に対応した検出電圧を出力する温度センサ2と、温度センサ2の検出電圧に基づいて、補償電圧を発生する補償電圧発生回路3と、補償電圧が制御電圧として印加される電圧制御発振回路4とを備えており、更に、温度センサ2と補償電圧発生回路3との間に、温度センサ2の検出電圧の低域成分を通過させて補償電圧発生回路3に出力するローパスフィルタ5が設けられている。 The temperature-compensated crystal oscillator 1 of this embodiment includes a temperature sensor 2 that outputs a detection voltage corresponding to temperature, a compensation voltage generation circuit 3 that generates a compensation voltage based on the detection voltage of the temperature sensor 2, and a compensation voltage is applied as a control voltage, and a low-frequency component of the voltage detected by the temperature sensor 2 is passed between the temperature sensor 2 and the compensation voltage generation circuit 3 to generate a compensation voltage A low-pass filter 5 is provided for output to the generating circuit 3 .

この実施形態の電圧制御発振回路4は、電圧制御水晶発振器(Voltage Controlled Xtal Oscillator:VCXO)であり、水晶振動子6と、帰還抵抗7と、インバータ8と、可変コンデンサ9,10とを備えている。 The voltage controlled oscillator circuit 4 of this embodiment is a voltage controlled crystal oscillator (Voltage Controlled Xtal Oscillator: VCXO), and includes a crystal oscillator 6, a feedback resistor 7, an inverter 8, and variable capacitors 9 and 10. there is

水晶振動子6、インバータ8及び帰還抵抗7は、互いに並列に接続され、各一端とグランドGNDとの間には、可変コンデンサ9,10がそれぞれ接続されている。 Crystal oscillator 6, inverter 8 and feedback resistor 7 are connected in parallel with each other, and variable capacitors 9 and 10 are connected between one end of each of them and ground GND, respectively.

可変コンデンサ9,10は、印加される電圧に応じて、出力信号の発振周波数を調整するための可変容量素子として動作する。なお、可変コンデンサ9,10に代えて可変容量ダイオードを使用してもよい。 Variable capacitors 9 and 10 operate as variable capacitance elements for adjusting the oscillation frequency of the output signal according to the applied voltage. Variable capacitance diodes may be used instead of the variable capacitors 9 and 10. FIG.

電圧制御発振回路4には、補償電圧発生回路3の補償電圧が制御電圧として印加され、電圧制御発振回路4は、補償電圧に応じた周波数の発振信号を出力する。 A compensation voltage of compensation voltage generation circuit 3 is applied to voltage controlled oscillation circuit 4 as a control voltage, and voltage controlled oscillation circuit 4 outputs an oscillation signal having a frequency corresponding to the compensation voltage.

補償電圧発生回路3は、ローパスフィルタ5を介して入力される温度センサ2からの温度に対応する検出電圧に応じて、水晶振動子6の周波数温度特性を補償するための補償電圧を発生する。この補償電圧を電圧制御発振回路4に印加することによって、電圧制御発振回路4は、広い温度範囲で安定した周波数の発振信号を出力することができる。 Compensation voltage generation circuit 3 generates a compensation voltage for compensating the frequency-temperature characteristic of crystal oscillator 6 according to the detected voltage corresponding to the temperature from temperature sensor 2 input via low-pass filter 5 . By applying this compensation voltage to the voltage controlled oscillator circuit 4, the voltage controlled oscillator circuit 4 can output an oscillation signal with a stable frequency over a wide temperature range.

この実施形態では、上記のように温度センサ2と補償電圧発生回路3との間に、ローパスフィルタ5が設けられている。このローパスフィルタ5は、抵抗11と、抵抗11の出力側とグランドGNDとの間に接続されたコンデンサ12とを備えている。 In this embodiment, the low-pass filter 5 is provided between the temperature sensor 2 and the compensation voltage generation circuit 3 as described above. The low-pass filter 5 includes a resistor 11 and a capacitor 12 connected between the output side of the resistor 11 and the ground GND.

このローパスフィルタ5は、温度センサ2の検出電圧から低域成分を通過させることにより、高い周波数成分のノイズを除去した検出電圧を、補償電圧発生回路3に出力する。 The low-pass filter 5 passes low-frequency components from the voltage detected by the temperature sensor 2 to remove noise of high-frequency components and outputs the detected voltage to the compensation voltage generation circuit 3 .

この実施形態では、温度センサ2、ローパスフィルタ5の抵抗11、補償電圧発生回路3、及び、水晶振動子6を除く電圧制御発振回路4が、仮想線で示されるように、1チップのIC13に集積化されており、後述のように、パッケージに収容されている。 In this embodiment, the temperature sensor 2, the resistor 11 of the low-pass filter 5, the compensation voltage generator circuit 3, and the voltage controlled oscillator circuit 4 excluding the crystal oscillator 6 are integrated into a single chip IC 13 as indicated by the phantom line. It is integrated and housed in a package as described below.

温度センサ2は、ICに集積化するのに好適な半導体温度センサが用いられている。図2は、この温度センサ2の入出力特性の一例を示し、横軸が温度であり、縦軸が検出電圧である。この例では、検出電圧が、温度の上昇に伴なって直線的に低下する負の特性を有している。温度センサ2は、温度に対応した検出電圧を出力する。 A semiconductor temperature sensor suitable for integration into an IC is used as the temperature sensor 2 . FIG. 2 shows an example of input/output characteristics of the temperature sensor 2, where the horizontal axis is temperature and the vertical axis is detected voltage. In this example, the detected voltage has a negative characteristic that decreases linearly as the temperature rises. The temperature sensor 2 outputs a detection voltage corresponding to temperature.

図3は、温度センサ2の検出電圧がローパスフィルタ5を介して入力される補償電圧発生回路3の補償電圧の温度特性の一例を示し、横軸が温度であり、縦軸が補償電圧である。 FIG. 3 shows an example of the temperature characteristic of the compensation voltage of the compensation voltage generation circuit 3 to which the voltage detected by the temperature sensor 2 is input through the low-pass filter 5, where the horizontal axis represents temperature and the vertical axis represents compensation voltage. .

補償電圧発生回路3は、25℃付近に変曲点を有し、25℃より低温の温度範囲で極大値を示し、25℃より高温の温度範囲で極小値を示す3次曲線の特性を有している。25℃における補償電圧を、Vaで示している。 The compensation voltage generating circuit 3 has a cubic curve characteristic that has an inflection point near 25.degree. are doing. The compensation voltage at 25° C. is indicated by Va.

図4は、電圧制御発振回路4の特性の一例を示し、横軸が制御電圧、すなわち、補償電圧であり、縦軸が周波数偏差df/f、すなわち、基準周波数からのずれ量である。 FIG. 4 shows an example of the characteristics of the voltage controlled oscillator circuit 4. The horizontal axis represents the control voltage, ie, the compensation voltage, and the vertical axis represents the frequency deviation df/f, ie, the amount of deviation from the reference frequency.

この実施形態の電圧制御発振回路4は、制御電圧として与えられる補償電圧の上昇に伴って、周波数偏差がマイナス方向へ略直線的に変化する特性である。 The voltage controlled oscillator circuit 4 of this embodiment has the characteristic that the frequency deviation changes approximately linearly in the negative direction as the compensation voltage applied as the control voltage rises.

この例では、温度25℃において、制御電圧として補償電圧Vaを入力すると、電圧制御発振回路4の出力信号の周波数偏差が「0」となり、出力信号の周波数は、所望の周波数である基準周波数と一致する。 In this example, when the compensation voltage Va is input as the control voltage at a temperature of 25° C., the frequency deviation of the output signal of the voltage controlled oscillator circuit 4 becomes "0", and the frequency of the output signal is the desired frequency, which is the reference frequency. match.

図5は、水晶振動子6の周波数温度特性の一例を示し、横軸が温度であり、縦軸が周波数偏差df/fである。この例では、水晶振動子6は、ATカットの水晶振動子であり、変極点を有する3次曲線の特性を有し、この3次曲線は、温度が25℃のときに周波数偏差df/fが「0」になるように設計されている。 FIG. 5 shows an example of frequency-temperature characteristics of the crystal resonator 6, where the horizontal axis is temperature and the vertical axis is frequency deviation df/f. In this example, the crystal oscillator 6 is an AT-cut crystal oscillator and has characteristics of a cubic curve with an inflection point. is designed to be "0".

この図5に示されるように、例えば、温度が50℃付近では、周波数偏差がマイナス側に大きくずれているが、上記図3の補償電圧に示すように、温度が50℃付近では、温度が25℃のときの補償電圧Vaよりも低くなる。制御電圧として印加される補償電圧が、補償電圧Vaより低くなるので、上記図4の特性を有する電圧制御発振回路4では、周波数偏差がプラス方向へ補正され、その結果、図6の当該温度補償型水晶発振器1の周波数温度特性に示すように、温度が50℃付近の周波数偏差は、略「0」となる。 As shown in FIG. 5, for example, when the temperature is around 50.degree. It is lower than the compensation voltage Va at 25°C. Since the compensation voltage applied as the control voltage is lower than the compensation voltage Va, the frequency deviation is corrected in the positive direction in the voltage controlled oscillator circuit 4 having the characteristics shown in FIG. As shown in the frequency temperature characteristics of the type crystal oscillator 1, the frequency deviation near 50° C. is approximately "0".

また、図5の水晶振動子6の周波数温度特性に示すように、例えば、温度が0℃付近では、水晶振動子6の周波数偏差がプラス側に大きくずれているが、上記図3の補償電圧に示すように、温度が0℃付近では、温度が25℃のときの補償電圧Vaよりも高くなる。制御電圧として印加される補償電圧が、補償電圧Vaより高くなるので、上記図4の特性を有する電圧制御発振回路4では、周波数偏差がマイナス方向へ補正され、その結果、図6に示すように、温度が0℃付近の周波数偏差は略「0」となる。 Further, as shown in the frequency-temperature characteristics of the crystal oscillator 6 in FIG. , when the temperature is around 0.degree. C., the compensation voltage Va is higher than when the temperature is 25.degree. Since the compensating voltage applied as the control voltage is higher than the compensating voltage Va, the frequency deviation is corrected in the negative direction in the voltage controlled oscillator circuit 4 having the characteristics shown in FIG. , the frequency deviation near 0° C. is approximately “0”.

このように温度補償型水晶発振器1では、補償電圧発生回路3で、水晶振動子6の周波数温度特性を打ち消すように補償電圧を発生し、この補償電圧が、電圧制御発振回路4に印加されるので、その発振信号の周波数は、水晶振動子6の周波数温度特性に比べて周波数偏差が小さいものとなる。 Thus, in the temperature-compensated crystal oscillator 1 , the compensation voltage generation circuit 3 generates a compensation voltage so as to cancel out the frequency-temperature characteristics of the crystal oscillator 6 , and this compensation voltage is applied to the voltage-controlled oscillation circuit 4 . Therefore, the frequency of the oscillation signal has a smaller frequency deviation than the frequency-temperature characteristic of the crystal oscillator 6 .

図7は、この実施形態の温度補償型水晶発振器1の概略構成を示す断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the temperature-compensated crystal oscillator 1 of this embodiment.

この実施形態の温度補償型水晶発振器1のパッケージ15は、第1,第2の収納凹部16,17を上下に有するベース18と、封止部材19を介してベース18の第1の収納凹部16の開口部に接合されて、第1の収納凹部16を気密に封止する蓋体としてのリッド20とを備えている。このパッケージ15は、略直方体状であって、平面視矩形状である。 The package 15 of the temperature-compensated crystal oscillator 1 of this embodiment includes a base 18 having first and second storage recesses 16 and 17 on the top and bottom, and a sealing member 19 interposed between the first storage recess 16 of the base 18 and the base 18 . and a lid 20 as a lid which is joined to the opening of the first housing recess 16 to hermetically seal the first housing recess 16 . The package 15 has a substantially rectangular parallelepiped shape and a rectangular shape in plan view.

ベース18はアルミナ等のセラミック材料からなり、平面視が矩形平板状の基板部18aと、この基板部18aの一方の主面側(図7では上側)の外周部に沿って上方に突設された平面視矩形枠状の第1枠部18bと、基板部18aの他方の主面側(図7では下側)の外周部に沿って下方に突設された平面視矩形枠状の第2枠部18cとを有して、断面が略H型となっている。 The base 18 is made of a ceramic material such as alumina. A first frame portion 18b having a rectangular frame shape in plan view and a second frame portion 18b having a rectangular frame shape in plan view projected downward along the outer peripheral portion of the other main surface side (lower side in FIG. 7) of the substrate portion 18a. It has a frame portion 18c and has a substantially H-shaped cross section.

基板部18aと上側の第1枠部18bとによって、第1の収納凹部16が構成され、基板部18aと下側の第2枠部18cとによって、第2の収納凹部17が構成される。 The substrate portion 18a and the first frame portion 18b on the upper side constitute the first recessed storage portion 16, and the substrate portion 18a and the second frame portion 18c on the lower side constitute the second recessed storage portion 17. As shown in FIG.

ベース18の第1の収納凹部16には、上記水晶振動子6が収納されている。水晶振動子6は、その一対の励振電極が、第1の収納凹部16の内底面の一対の振動子搭載用電極22に導電性接着剤23によって接合されている。 The crystal oscillator 6 is housed in the first housing recess 16 of the base 18 . A pair of excitation electrodes of the crystal oscillator 6 are bonded to a pair of oscillator mounting electrodes 22 on the inner bottom surface of the first housing recess 16 with a conductive adhesive 23 .

ベース18の第2の収納凹部17には、上記のように、温度センサ2、ローパスフィルタ5の抵抗11、補償電圧発生回路3、及び、水晶振動子6を除く電圧制御発振回路4が、1チップに集積化されたIC13及びローパスフィルタ5のコンデンサ12が収納されている。このため、大きな容量のコンデンサを設定できるようになり回路設計やその調整が容易に行える。IC13は、第2の収納凹部17の内底面のIC搭載用電極24に、バンプ25によってフリップチップ実装されており、第2の収納凹部17には、アンダーフィル27が充填されている。なお、コンデンサ12については、外部回路基板に別途設置してもよい。 In the second housing recess 17 of the base 18, the temperature sensor 2, the resistor 11 of the low-pass filter 5, the compensation voltage generation circuit 3, and the voltage-controlled oscillation circuit 4 excluding the crystal oscillator 6 are installed as described above. An IC 13 integrated on a chip and a capacitor 12 of the low-pass filter 5 are accommodated. Therefore, a capacitor with a large capacity can be set, and circuit design and adjustment thereof can be easily performed. The IC 13 is flip-chip mounted on the IC mounting electrodes 24 on the inner bottom surface of the second housing recess 17 by bumps 25 , and the second housing recess 17 is filled with an underfill 27 . Note that the capacitor 12 may be separately installed on an external circuit board.

ベース18の外底面の四隅には、当該温度補償型水晶発振器1を、外部回路基板等に表面実装するための表面実装用の外部接続端子26が、形成されている。 At the four corners of the outer bottom surface of the base 18, surface-mounting external connection terminals 26 are formed for surface-mounting the temperature-compensated crystal oscillator 1 on an external circuit board or the like.

上記のように温度センサ2の検出電圧には、該温度センサ2で発生したノイズが含まれており、この温度センサ2の検出電圧を、そのまま補償電圧発生回路3に入力すると、補償電圧発生回路3の補償電圧に、該補償電圧発生回路3で増幅されたノイズが含まれることになる。この増幅されたノイズを含む補償電圧が電圧制御発振回路4に印加されると、発振周波数がノイズの影響を受けることになる。 As described above, the detected voltage of the temperature sensor 2 includes noise generated by the temperature sensor 2. If the detected voltage of the temperature sensor 2 is directly input to the compensation voltage generation circuit 3, the compensation voltage generation circuit 3 includes the noise amplified by the compensation voltage generating circuit 3 . When the compensation voltage containing this amplified noise is applied to the voltage controlled oscillator circuit 4, the oscillation frequency is affected by the noise.

この実施形態では、温度センサ2と補償電圧発生回路3との間には、低域成分のみを通過させることにより、高い周波数成分のノイズを除去するローパスフィルタ5が設けられているので、温度センサ2の検出電圧に含まれるノイズを除去することができる。これによって、補償電圧発生回路3で発生する補償電圧のノイズを低減することができ、温度補償型水晶発振器1の発振信号にノイズが及ぼす影響を抑制することができる。 In this embodiment, a low-pass filter 5 is provided between the temperature sensor 2 and the compensation voltage generation circuit 3 to remove noise of high frequency components by passing only low frequency components. 2 can be removed. As a result, it is possible to reduce the noise of the compensation voltage generated by the compensation voltage generation circuit 3 and suppress the influence of the noise on the oscillation signal of the temperature compensated crystal oscillator 1 .

図8は、上記図1において、ローパスフィルタ5を備えていない従来の温度補償型水晶発振器の出力周波数を示す図であり、図9は、ローパスフィルタ5を備えた本実施形態の温度補償型水晶発振器1の出力周波数を示す図であり、各図において、横軸が時間であり、縦軸が出力周波数である。 FIG. 8 is a diagram showing the output frequency of a conventional temperature-compensated crystal oscillator without the low-pass filter 5 in FIG. 1, and FIG. 2A and 2B are diagrams showing the output frequency of the oscillator 1. In each diagram, the horizontal axis is time, and the vertical axis is the output frequency.

図9に示されるローパスフィルタ5によって温度センサ2の検出電圧に含まれるノイズを除去する本実施形態の出力周波数は、図8の従来例に比べて、出力周波数のノイズによる変動が抑制されていることが分かる。 The output frequency of this embodiment, in which noise contained in the detected voltage of the temperature sensor 2 is removed by the low-pass filter 5 shown in FIG. 9, is suppressed in variations due to noise in the output frequency compared to the conventional example of FIG. I understand.

このように本実施形態では、温度センサ2の検出電圧に含まれるノイズを、ローパスフィルタ5よって除去して、発振周波数に及ぼすノイズの影響を抑制することができ、温度補償型水晶発振器1の出力の位相雑音を改善することができる。 As described above, in this embodiment, the noise contained in the detected voltage of the temperature sensor 2 can be removed by the low-pass filter 5 to suppress the influence of the noise on the oscillation frequency. can improve the phase noise of

温度補償型水晶発振器1のパッケージ構造は、上記図7に示すような水晶振動子6とIC13とを、個別の収納凹部16,17にそれぞれ収納したH型のパッケージ構造に限らず、例えば、水晶振動子6とIC13とを共通の収納凹部に収納したシングルパッケージ構造であってもよく、あるいは、水晶振動子6とIC13とを個別に収納して積層したセパレートパッケージ構造などであってもよい。また、パッケージ材料として、セラミック以外の絶縁材料などにより構成してもよい。 The package structure of the temperature-compensated crystal oscillator 1 is not limited to the H-shaped package structure in which the crystal resonator 6 and the IC 13 are housed in separate housing recesses 16 and 17 as shown in FIG. A single package structure in which the resonator 6 and the IC 13 are housed in a common housing recess may be used, or a separate package structure in which the crystal resonator 6 and the IC 13 are individually housed and stacked may be used. Also, the package material may be composed of an insulating material other than ceramics.

上記実施形態では、ローパスフィルタ5として、CRフィルタを使用したが、CRフィルタに限らず、LCフィルタ等の他のフィルタを使用してもよい。また、上記実施形態では、ローパスフィルタ5を温度センサ2と補償電圧発生回路3との間のみに設けたものを開示しているが、この部分以外の他の領域にローパスフィルタを追加した構成であってもよい。本発明は、水晶振動子に限らず、セラミック振動子等を用いた他の温度補償型圧電発振器にも適用できるものである。 Although a CR filter is used as the low-pass filter 5 in the above embodiment, other filters such as an LC filter may be used instead of the CR filter. In the above embodiment, the low-pass filter 5 is provided only between the temperature sensor 2 and the compensation voltage generating circuit 3. However, the low-pass filter may be added to other regions other than this portion. There may be. The present invention is applicable not only to crystal oscillators but also to other temperature compensated piezoelectric oscillators using ceramic oscillators or the like.

1 温度補償型水晶発振器
2 温度センサ
3 補償電圧発生回路
4 電圧制御発振回路
5 ローパスフィルタ
6 水晶振動子
11 抵抗
12 コンデンサ
13 IC
REFERENCE SIGNS LIST 1 temperature compensated crystal oscillator 2 temperature sensor 3 compensation voltage generation circuit 4 voltage controlled oscillation circuit 5 low pass filter 6 crystal oscillator 11 resistor 12 capacitor 13 IC

Claims (5)

圧電振動子と、温度に対応した検出電圧を出力する温度センサと、該温度センサの検出電圧に基づいて、前記圧電振動子の周波数温度特性を補償する補償電圧を発生する補償電圧発生回路とを備え、前記補償電圧に基づいて発振周波数を制御する温度補償型圧電発振器であって、
前記温度センサと前記補償電圧発生回路との間に、前記温度センサの検出電圧の低域成分を通過させて、前記補償電圧発生回路に出力するローパスフィルタを設けた、
ことを特徴とする温度補償型圧電発振器。
A piezoelectric vibrator, a temperature sensor that outputs a detection voltage corresponding to temperature, and a compensation voltage generation circuit that generates a compensation voltage that compensates for the frequency-temperature characteristics of the piezoelectric vibrator based on the detection voltage of the temperature sensor. A temperature-compensated piezoelectric oscillator that controls an oscillation frequency based on the compensation voltage,
A low-pass filter is provided between the temperature sensor and the compensation voltage generation circuit to pass low-frequency components of the voltage detected by the temperature sensor and output the voltage to the compensation voltage generation circuit.
A temperature compensated piezoelectric oscillator characterized by:
前記圧電振動子を発振させると共に、前記補償電圧に基づいて発振周波数を制御する電圧制御発振回路を備える、
請求項1に記載の温度補償型圧電発振器。
a voltage-controlled oscillation circuit that oscillates the piezoelectric vibrator and controls an oscillation frequency based on the compensation voltage;
2. The temperature compensated piezoelectric oscillator according to claim 1.
前記ローパスフィルタは、抵抗とコンデンサとによって構成されている、
請求項1または2に記載の温度補償型圧電発振器。
The low-pass filter is composed of a resistor and a capacitor,
3. The temperature-compensated piezoelectric oscillator according to claim 1.
前記温度センサ、前記ローパスフィルタの前記抵抗、及び、前記補償電圧発生回路が、ICに集積化されている、
請求項3に記載の温度補償型圧電発振器。
the temperature sensor, the resistor of the low-pass filter, and the compensation voltage generation circuit are integrated in an IC;
4. The temperature compensated piezoelectric oscillator according to claim 3.
前記圧電振動子が、水晶振動子である、
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の温度補償型圧電発振器。
wherein the piezoelectric vibrator is a quartz crystal vibrator,
5. The temperature-compensated piezoelectric oscillator according to claim 1.
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