特許 6118091 発振装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6118091

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】発振装置

(51)【国際特許分類】

   H03B 5/32 20060101AFI20170410BHJP

【ＦＩ】

   H03B5/32 H

   H03B5/32 A

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-269526(P2012-269526)

(22)【出願日】2012年12月10日

(65)【公開番号】特開2014-116791(P2014-116791A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2015年10月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000232483

【氏名又は名称】日本電波工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091513

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 俊夫

(74)【代理人】

【識別番号】100133776

【弁理士】

【氏名又は名称】三井田 友昭

(72)【発明者】

【氏名】依田 友也

【審査官】 河合 弘明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１３５３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７００５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−２０６３０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５４−０６５５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０６８９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３６３９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０３３１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０４３８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１０６８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００１２５６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１６１８８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５２００７１４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 K KOBAYASHI et al.，"High-Performance DSP-TCXO Using Twin-Crystal Oscillator"，2014 IEEE International Frequency Control Symposium(FCS)，IEEE，２０１４年 ５月２２日，p.1-4

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｂ ５／３０−５／４２

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

環境温度の検出結果に基づいて出力周波数の設定値を補正する発振装置において、
水晶片の両面に夫々第１の励振電極を設けて構成した第１の水晶振動子と、
水晶片の両面に夫々第２の励振電極を設けて構成した第２の水晶振動子と、
これら第１の水晶振動子及び第２の水晶振動子に夫々接続された第１の発振回路及び第２の発振回路と、第１の発振回路及び第２の発振回路の発振周波数の差分に対応する信号を温度の検出結果とし、この検出結果に基づいて第１の発振回路の出力周波数の設定値を補正する補正部を含む集積回路チップと、
前記第１の水晶振動子、第２の水晶振動子及び集積回路チップを収納する容器と、を備え、
平面で見たときに、前記集積回路チップの重心位置から前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ１、Ｄ２とすると、Ｄ１／Ｄ２は０．９５以上１．０５以下であり、
前記第１の水晶振動子の水晶片及び前記第２の水晶振動子の水晶片は、高さ方向において互いに同じ位置に配置されていることを特徴とする発振装置。

【請求項2】

前記第１の励振電極及び第２の励振電極は形状及び面積が互いに揃うように形成されて前記容器内に左右対称に配置され、前記集積回路チップは、平面で見たときに、前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置から夫々等距離にある直線に対して左右対称の形状であることを特徴とする請求項１記載の発振装置。

【請求項3】

水晶振動子を収納した容器内を加熱部により加熱する恒温槽付きの発振装置において、
水晶片の両面に夫々第１の励振電極を設けて構成した第１の水晶振動子と、
水晶片の両面に夫々第２の励振電極を設けて構成した第２の水晶振動子と、
前記第１の水晶振動子の温度を検出する温度検出部と、
これら第１の水晶振動子及び第２の水晶振動子に夫々接続された第１の発振回路及び第２の発振回路と、温度検出部の検出結果に基づいて第１の水晶振動子の温度が設定温度になるように加熱部の設定値を補正する補正部を含み、前記容器内に配置された集積回路チップと、を備え、
平面で見たときに、前記集積回路チップの重心位置から前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ１、Ｄ２とすると、Ｄ１／Ｄ２は０．９５以上１．０５以下であり、
平面で見たときに、前記加熱部の重心位置から前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ３、Ｄ４とすると、Ｄ３／Ｄ４は０．９５以上１．０５以下であり、
前記第１の水晶振動子の水晶片及び前記第２の水晶振動子の水晶片は、高さ方向において互いに同じ位置に配置されていることを特徴とする発振装置。

【請求項4】

前記第１の励振電極及び第２の励振電極は形状及び面積が互いに揃うにように形成されて前記容器内に左右対称に配置され、前記集積回路チップ及び加熱部は、平面で見たときに、前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置から夫々等距離にある直線に対して左右対称の形状であることを特徴とする請求項３記載の発振装置。

【請求項5】

前記容器は、平面で見たときに、前記直線に対して対称であることを特徴とする請求項２又は４記載の発振装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１の水晶振動子、第２の水晶振動子及び集積回路チップを容器内に備えた発振装置に関する。

【背景技術】

【0002】

水晶発振器に用いられる水晶振動子は、温度に応じて発振周波数が変化する周波数温度特性を持っているため、高い周波数特性が要求されるアプリケーションに組み込まれる場合には、恒温槽付水晶発振器(ＯＣＸＯ)や温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）等が用いられる。ＴＣＸＯは、ＯＣＸＯに比べて周波数安定度が劣るものの、構造が簡素であり、消費電力が小さいという特徴があり、用途に応じて選択される。

【0003】

本発明者は、ＴＣＸＯやＯＣＸＯにおいて、２つの水晶振動子の周波数差を利用して温度を演算し、温度による周波数変動の補正を行うことを検討している。特許文献１には、ＴＣＸＯにおいて、共通の水晶片により第１及び第２の水晶振動子を構成し、これらの水晶振動子の周波数差から周波数補正値を求める技術が提案されている。この技術では第１及び第２の水晶振動子に夫々接続される第１及び第２の発振回路の発振出力をｆ１、ｆ２とし、基準温度における第１及び第２の発振回路の発振周波数を夫々ｆ１ｒ、ｆ２ｒとする。そして、ｆ１とｆ１ｒとの差分に対応する値と、ｆ２とｆ２ｒとの差分に対応する値と、の差分である周波数差をそのときの温度として取り扱い、この周波数差に基づいて多項式近似により周波数補正値を求めている。

【0004】

このようなＴＣＸＯは、例えば水晶振動子毎に周波数特性を取得して補正データを作成した後、プリント基板に水晶振動子と、発振回路や温度補償回路を含む集積回路チップ（ＬＳＩ）を実装することにより製造される。しかしながら、水晶発振器の動作時間が長くなると、発振周波数の補正値に誤差が生じ、発振周波数の安定度が低下するおそれがある。この要因としては、水晶発振器の動作により集積回路チップが発熱し、この熱によって、２つの水晶振動子の温度に差異が発生するためと推察される。既述の構成では、２つの水晶振動子の温度が同じであることが前提となっているため、２つの水晶振動子の温度に差異が生じると、補正データとの対応関係が崩れ、補正値に誤差が発生してしまうからである。

【0005】

特許文献２には、弾性表面波分波器において、ベース基板上に２個の弾性表面波フィルタ素子を搭載し、これらの間に集中定数回路素子を設けた構成が記載されている。特許文献３には、恒温型水晶発振器において、第１の回路基板に水晶振動子を設けると共に、第１の回路基板と間隔を開けて設けられた第３の回路基板に緩衝段と温度制御回路の回路素子を設けることにより、緩衝段等への熱影響を抑え、特性低下を防止する技術が記載されている。特許文献４には、電圧制御型圧電発振器において、絶縁基板の一面側に圧電振動子、他面側に温度制御回路を設け、圧電振動子が常温以下の温度領域では、発熱体を温度制御回路で制御し、常温以上の温度領域では、圧電振動子の周波数温度特性を用いる技術が記載されている。

【0006】

しかしながら、特許文献１〜特許文献４には、２つの水晶振動子を備えた発振装置において、周波数安定度を向上させる技術については記載されていない。従って、特許文献１〜特許文献４によっても本発明の課題を解決することは困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２−１７００５０号公報

【特許文献2】特開２００１−１２７５８８号公報（段落０００４、図９）

【特許文献3】特開２０１０−１５４２２７号公報（段落００２５〜００３０、図１）

【特許文献4】特開２０１１−１９９３３５号公報（段落００１７、図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、周波数安定度が高い発振装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

このため、本発明の発振装置は、
環境温度の検出結果に基づいて出力周波数の設定値を補正する発振装置において、
水晶片の両面に夫々第１の励振電極を設けて構成した第１の水晶振動子と、
水晶片の両面に夫々第２の励振電極を設けて構成した第２の水晶振動子と、
これら第１の水晶振動子及び第２の水晶振動子に夫々接続された第１の発振回路及び第２の発振回路と、第１の発振回路及び第２の発振回路の発振周波数の差分に対応する信号を温度の検出結果とし、この検出結果に基づいて第１の発振回路の出力周波数の設定値を補正する補正部を含む集積回路チップと、
前記第１の水晶振動子、第２の水晶振動子及び集積回路チップを収納する容器と、を備え、
平面で見たときに、前記集積回路チップの重心位置から前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ１、Ｄ２とすると、Ｄ１／Ｄ２は０．９５以上１．０５以下であり、
前記第１の水晶振動子の水晶片及び前記第２の水晶振動子の水晶片は、高さ方向において互いに同じ位置に配置されていることを特徴とする

【0010】

また、本発明の発振装置は、
水晶振動子を収納した容器内を加熱部により加熱する恒温槽付きの発振装置において、
水晶片の両面に夫々第１の励振電極を設けて構成した第１の水晶振動子と、
水晶片の両面に夫々第２の励振電極を設けて構成した第２の水晶振動子と、
前記第１の水晶振動子の温度を検出する温度検出部と、
これら第１の水晶振動子及び第２の水晶振動子に夫々接続された第１の発振回路及び第２の発振回路と、温度検出部の検出結果に基づいて第１の水晶振動子の温度が設定温度になるように加熱部の設定値を補正する補正部を含み、前記容器内に配置された集積回路チップと、を備え、
平面で見たときに、前記集積回路チップの重心位置から前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ１、Ｄ２とすると、Ｄ１／Ｄ２は０．９５以上１．０５以下であり、
平面で見たときに、前記加熱部の重心位置から前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ３、Ｄ４とすると、Ｄ３／Ｄ４は０．９５以上１．０５以下であり、
前記第１の水晶振動子の水晶片及び前記第２の水晶振動子の水晶片は、高さ方向において互いに同じ位置に配置されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、第１の水晶振動子、第２の水晶振動子及び集積回路チップが容器内に収納された発振装置において、平面で見て、前記集積回路チップの重心位置から前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ１、Ｄ２としたときに、Ｄ１／Ｄ２を０．９５以上１．０５以下に設定している。発振装置を動作させることにより集積回路チップが発熱するが、集積回路チップは第１の励振電極及び第２の励振電極に対して等距離離れた位置に設けられているので、集積回路チップからの熱は第１の励振電極及び第２の励振電極に対して同じ様に伝わっていく。これにより第１の励振電極及び第２の励振電極同士との間の温度差の発生が抑えられ、第１の水晶振動子と第２の水晶振動子の発振周波数の差分に基づいて補正される出力周波数の設定値の精度が高くなるので、発振周波数が安定する。

【0012】

また、本発明の他の発明によれば、第１の水晶振動子、第２の水晶振動子、集積回路チップ及び加熱部が容器内に収納された発振装置において、平面で見て、前記集積回路チップの重心位置から前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ１、Ｄ２としたときに、Ｄ１／Ｄ２を０．９５以上１．０５以下に設定している。また、平面で見て、前記加熱部の重心位置から前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ３、Ｄ４としたときに、Ｄ３／Ｄ４を０．９５以上１．０５以下に設定している。このため、加熱部の熱や集積回路チップの熱が第１の励振電極及び第２の励振電極に対して同じ様に伝わっていくので、第１の励振電極及び第２の励振電極同士との間に温度差が発生しにくい。従って、第１の水晶振動子と第２の水晶振動子の発振周波数は、温度に起因する誤差の発生が抑えられて精度が高いものとなるため、発振周波数が安定する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の発振装置の一例を示す平面図である。

【図2】発振装置を示す縦断側面図である。

【図3】水晶振動子を示す斜視図である。

【図4】発振装置を示すブロック図である。

【図5】発振装置を示す平面図である。

【図6】発振装置の他の例を示す平面図である。

【図7】発振装置を示す縦断側面図である。

【図8】発振装置を示す平面図である。

【図9】発振装置のさらに他の例を示す平面図である。

【図10】発振装置を示す縦断側面図である。

【図11】発振装置を示すブロック図である。

【図12】発振装置のさらに他の例を示す平面図である。

【図13】発振装置を示す縦断側面図である。

【図14】発振装置のさらに他の例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の発振装置である水晶発振器の第１の実施形態を示す。図１は発振装置の平面図、図２は発振装置の縦断側面図である。なお、図中Ｘ、Ｙ、Ｚは、直交座標系の座標軸である。図１中１１はプリント基板１２と例えばセラミックス製のカバー体１３とにより構成された容器であり、プリント基板１２の上面側には、後述する水晶振動子２０、３０を収納したパッケージ４と、前記水晶振動子２０、３０の発振回路及び周波数差検出部などを含むディジタル処理を行う回路をワンチップ化した集積回路チップ（ＩＣチップ）５であるＬＳＩが設けられている。

【0015】

前記水晶振動子２０、３０について説明する。図中２１、３１は、夫々例えばＡＴカットの例えば短冊状の水晶片である。この実施の形態では、水晶片２１、３１の短辺方向（図１中Ｙ方向）を左右方向とする。
図２及び図３に第１の水晶振動子２０を例にして示すように、水晶片２１、３１には、夫々表裏両面に励振用の第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３（３３は図示せず）が形成されている。第１の励振電極２２、２３は、水晶片２１の上下面において当該水晶片２１を介して相対向するように形成され、第２の励振電極３２、３３は、水晶片３１の上下面において当該水晶片３１を介して相対向するように形成されている。こうして、水晶片２１と一対の励振電極２２、２３とにより第１の水晶振動子２０が構成され、水晶片３１と一対の励振電極３２、３３とにより第２の水晶振動子３０が構成される。
図中２４ａ、２４ｂは第１の電極２２、２３の引出電極、３４ａ、３４ｂ（３４ｂは図示せず）は第２の電極３２、３３の引出電極である。これら引出電極２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂは、水晶片２１、３１の端部領域に引き回されている。この例では、第１の励振電極２２、２３と第２の励振電極３２、３３は、形状及び面積が互いに揃うように形成されている。

【0016】

前記水晶片２１、３１は例えばセラミックス製のパッケージ４内に搭載されており、このパッケージ４は、図２に示すように、ベース体４１と蓋体４２とにより構成されている。前記ベース体４１は水晶片２１、３１を夫々支持する台座部４３、４４（４４は図示せず）を備え、前記水晶片２１、３１は一端側が前記台座部４３、４４に導電性接着剤４５により固定されている。

【0017】

前記引出電極２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂは、夫々台座部４３、４４及びベース体４１を上下方向に貫通する導電路（図示せず）を介して、ベース体４１の底面に形成された図示しない外部電極に夫々接続されている。そして、第１の水晶振動子２０は外部電極を介してＩＣチップ５内の第１の発振回路５１に接続され、第２の水晶振動子３０は外部電極を介してＩＣチップ５内の第２の発振回路５２に接続される。

【0018】

続いてＩＣチップ５について説明する。このＩＣチップ５内には、図４のブロック図に示すように、第１の水晶振動子２０に接続された第１の発振回路５１、第２の水晶振動子３０に接続された第２の発振回路５２、周波数差検出部５３、温度補正部５４、ＰＬＬ回路部５５、アナログディジタル変換部（ＡＤＣ）５６、メモリ５７が設けられている。ＰＬＬ回路部５５の出力側には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５８及び電圧制御発振器（ＶＣＯ）５９が接続されている。ＰＬＬ回路部５５は、第１の発振回路５１からの発振出力をクロック信号とし、ディジタル値である周波数設定信号に基づいて生成されるパルス信号と電圧制御発振器５９からの帰還パルスとの位相差に相当する信号をアナログ化し、そのアナログ信号を積分してローパスフィルタ５８に出力する。電圧制御発振器５９の出力が発振装置１の発振出力であり、この発振出力はＰＬＬ回路部５５に帰還されている。

【0019】

第１の発振回路５１からの発振出力ｆ１と第２の発振回路５２からの発振出力ｆ２との周波数差ｆ１−ｆ２に対応する値は、水晶振動子２０、３０が置かれている雰囲気の温度に対応し、温度検出値ということができる。なお、説明の便宜上ｆ１、ｆ２は、夫々第１の発振回路５１及び第２の発振回路５２の発振周波数をも表しているものとする。周波数差検出部５３は、この例では、{（ｆ２−ｆ１）／ｆ１}―{（ｆ２ｒ−ｆ１ｒ）／ｆ１ｒ}の値を取り出しており、この値が温度に対して比例関係にある温度検出値に相当する。ｆ１ｒ及びｆ２ｒは、夫々基準温度例えば２５℃における第１の発振回路５１の発振周波数及び第２の発振回路５２の発振周波数である。温度補正部５４は、第１の発振回路５１及び第２の発振回路５２の発振周波数の差分に対応する温度の検出結果に基づいて第１の発振回路５１の出力周波数の設定値を補正する補正部に相当する。つまり、温度検出値と、予め作成した温度検出値と周波数補正値との関係とに基づいて周波数補正値を算出する共に、周波数設定値と補正値とを加算する加算部を備え、周波数設定信号を設定する。前記温度検出値と周波数補正値との関係はメモリ５７に格納されている。前記補正値は、第１の水晶振動子２０の温度が目標温度から変動した時に、その変動分、つまり前記クロック信号の温度変動分を補償するための値である。
このようなＩＣチップ５は、電子回路を例えばセラミックス製のパッケージに収納して構成され、前記パッケージは例えば扁平な直方体状に形成されている。ＩＣチップ５は例えば平面形状が１辺が１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の四角形状に構成され、厚さが０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。

【0020】

前記パッケージ４及びＩＣチップ５はプリント基板１２の一面側にハンダにより実装され、プリント基板１２に形成された配線を介して電気的に接続されている。この例では、前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３は前記容器１１内に左右対称に配置されている。図５中Ｓは、平面で見たときに、前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３から夫々等距離にある直線である。前記容器１１は、平面で見たときに、前記直線Ｓに対して対称であり、ＩＣチップ５は、平面で見たときに前記直線Ｓに対して左右対称の形状になるように設けられている。

【0021】

第１の励振電極２２、２３と第２の励振電極３２、３３は同様に構成されているので、第１の励振電極２２、２３の重心位置Ｇ２を例にし、図３を参照して前記重心位置Ｇ２、Ｇ３について説明する。水晶振動子２０では、励振電極２２、２３が対向する領域が振動領域２００であるので、第１の励振電極２２、２３の重心位置とは振動領域２００の重心位置である。そして、一面側の励振電極２２の重心Ｐ１１と他面側の励振電極２３の重心Ｐ１２とを結ぶ直線の中心位置が第１の励振電極２２、２３の重心位置Ｇ２となる。前記ＩＣチップ５は直方体状に構成されているので、重心位置Ｇ１は同様に求められる。

【0022】

このように配置することにより、図５に示すように、ＩＣチップ５の重心位置Ｇ１は平面で見たときに前記直線Ｓ上に位置する。また、第１の励振電極２２、２３の重心位置Ｇ２と第２の励振電極３２、３３の重心位置Ｇ３は、前記直線Ｓから等距離分左右対称に離れたところに位置する。こうして、前記ＩＣチップ５の重心位置Ｇ１から前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３までの距離を夫々Ｄ１、Ｄ２とすると、Ｄ１／Ｄ２は０．９５以上１．０５以下になる。ここで距離Ｄ１、Ｄ２を、０．９５≦Ｄ１／Ｄ２≦１．０５としたのは、距離Ｄ１と距離Ｄ２とが等しい（Ｄ１＝Ｄ２）として設計しても、０．９５≦Ｄ１／Ｄ２≦１．０５の範囲で製造上誤差が生じる場合があるからである。

【0023】

続いて発振装置１の動作について説明する。第１の水晶振動子２０及び第１の発振回路５１は、発振装置１の出力である周波数信号を生成するものであるが、第２の水晶振動子３０及び第２の発振回路５２と共に温度検出部としての役割を持っている。これら発振回路５１、５２から各々得られる周波数信号の周波数差に対応する値は、既述のように温度に対応する。

【0024】

周波数差検出部５３からの出力は温度補正部５４に入力され、温度補正データである周波数補正分が得られる。発振回路５１、５２の周波数差は環境温度に正確に対応した値であり、従って周波数差検出部５３の出力は、環境温度と基準温度（この例では２５℃）との温度差情報である。温度補正部５４の加算部には、電圧制御発振器５９の出力周波数を設定するための設定値に対応するディジタル値からなる周波数データが入力されており、前記温度補正データである周波数補正分は、加算部にて周波数データに加算される。このため、動作クロックの周波数温度変化分が補償される。このように温度補正部５４にて得られた補正値は、温度が２５℃からずれたことによるｆ１の周波数ずれ分に基づく変動分を相殺するために、変動分を補償するための信号として用いられる。

【0025】

ここで、発振装置１を動作させると、ＩＣが発熱し、ＩＣチップ５のパッケージを介してプリント基板１２に放熱される。この熱はプリント基板１２を介して例えば図５に実線の矢印にて示すように水晶振動子２０、３０に伝熱し、さらに容器１１に伝熱する。このため、水晶振動子２０、３０の温度が上昇するが、既述のように、温度が２５℃からずれたことによるｆ１の周波数ずれ分を補償しているため、発振装置１の出力である電圧制御発振器５９の出力周波数が温度変動にかかわらず安定したものとなる。

【0026】

上述の実施の形態によれば、平面で見たときに、ＩＣチップ５の重心Ｇ１と第１の励振電極の重心Ｇ２との間の距離Ｄ１と、ＩＣチップ５の重心Ｇ１と第２の励振電極３２との間の距離Ｄ２とが互いに揃うように発振装置１が構成されている。このため、発振装置１を動作させることによりＩＣチップ５が発熱しても、ＩＣチップ５から第１の励振電極２２、２３（第１の振動領域）と第２の励振電極３２、３３（第２の振動領域）に対する熱の伝わり方が揃えられる。これにより第１の振動領域と第２の振動領域との間に温度差が発生しにくく、第１の水晶振動子２０と第２の水晶振動子３０の発振周波数の差分に基づいて演算される環境温度の検出結果の精度が高くなる。温度補正部５４では、前記環境温度の検出結果に基づいて第１の発振回路４１の出力周波数の設定値を補正するため、前記検出結果の精度の向上に伴い、出力周波数の設定値が高精度に補正され、発振周波数が安定する。

【0027】

また、第１の水晶振動子２０と第２の水晶振動子３０とが、前記直線Ｓを介して左右対称に配置されると共に、容器１１は前記直線Ｓに対して対称に形成されている。このため、第１の水晶振動子２０と第２の水晶振動子３０の熱は、同じように容器１１に伝わっていく。従って、ＩＣチップ５からの熱が第１の水晶振動子２０と第２の水晶振動子３０の一方に蓄積されることが抑えられ、第１の水晶振動子２０と第２の水晶振動子３０の温度がより揃った状態となる。また、容器１１の外部の温度が変動したときにおいても、容器１１と第１の水晶振動子２０及び第２の水晶振動子３０との間で熱の授受が同様に行われるので、第１及び第２の水晶振動子２０、３０同士の間で温度差が生じにくい。これにより、外部温度の変動の際にも、高い精度で補正できるため、発振周波数が安定する。

【0028】

（第２の実施の形態）
この実施の形態が上述の実施の形態と異なる点は、図６及び図７に示すように、ＩＣチップ５をプリント基板１２の裏面側に、パッケージ４と対向するように設けたことである。パッケージ４や第１の水晶振動子２０、第２の水晶振動子３０等は第１の実施の形態と同様に構成されている。第１の実施の形態と同様の構成部分には同符号を付し、説明を省略する。

【0029】

前記パッケージ４はプリント基板１２の一面側、ＩＣチップ５はプリント基板１２の他面側に夫々ハンダにより実装されている。第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３は前記容器１１内に左右対称に配置されている。また、ＩＣチップ５は、平面で見たときに、前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３から夫々等距離にある直線Ｓに対して左右対称の形状であり、容器１１は、平面で見たときに前記直線に対して左右対称の形状に夫々形成される。こうして、ＩＣチップ５の重心位置Ｇ１から前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３までの距離Ｄ１、Ｄ２は、０．９５≦Ｄ１／Ｄ２≦１．０５に設定される。

【0030】

この実施の形態においても、発振装置１を動作させることによりＩＣチップ５が発熱しても、第１の振動領域と第２の振動領域との間に温度差が発生しにくいので、出力周波数の設定値が高精度に補正され、発振周波数が安定する。また、ＩＣチップ５が発熱したときや外部温度が変動したときに、容器１１と第１の水晶振動子２０及び第２の水晶振動子３０との間で熱の授受が同じ様に行われる。このため、第１の振動領域２００と第２の振動領域３００との間に温度差が発生しにくいので、出力周波数の設定値が高精度に補正され、発振周波数が安定する。

【0031】

図８は、図６及び図７に示す第２の実施の形態の発振装置において、第１の水晶振動子２０及び第２の水晶振動子３０を、その長辺方向（Ｙ方向）が容器１１の短辺方向と揃うように配置した例である。この例では、水晶片２１、３１の短辺方向（図８中Ｘ方向）を左右方向とする。

【0032】

第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３は前記容器１１内に左右対称に配置され、ＩＣチップ５は、平面で見たときに、前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３から夫々等距離にある直線Ｓに対して左右対称の形状であり、容器１１は、平面で見たときに前記直線Ｓに対して左右対称の形状に夫々形成される。こうして、ＩＣチップ５の重心位置Ｇ１から前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３までの距離Ｄ１、Ｄ２は、０．９５≦Ｄ１／Ｄ２≦１．０５に設定される。図８は平面に見たときの、重心位置Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を示している（図５、図６、図９、図１２、図１４も同様である。）
この実施の形態においても、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
（第３の実施の形態）
この実施の形態は、本発明の発振装置を恒温槽付きの発振装置（ＯＣＸＯ）に適用したものである。図９及び図１０に示す発振装置６は、容器６１内に第１の水晶振動子２０、第２の水晶振動子３０、ＩＣチップ５及び容器６１内を加熱する加熱部をなすヒータ７を備えて構成されている。この例では、プリント基板１２の一面側に第１の水晶振動子２０と第２の水晶振動子３０とＩＣチップ５を設けると共に、プリント基板１２の他面側にヒータ７が設けられている。ヒータ７は、温度制御対象である容器６１内の雰囲気（水晶振動子２０、３０）を目標温度に加熱する役割がある。第１の実施の形態と同様の構成部分について同符号を付し、説明を省略する。この例では、図９中Ｙ方向が左右方向に相当する。

【0033】

第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３は前記容器６１内に左右対称に配置されている。また、ＩＣチップ５は、平面で見たときに、前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３から夫々等距離にある直線Ｓに対して左右対称の形状に形成される。さらに、ヒータ７及び容器６１は、平面で見たときに前記直線Ｓに対して左右対称の形状に夫々形成される。

【0034】

こうして、ＩＣチップ５の重心位置Ｇ１から前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３までの距離Ｄ１、Ｄ２は、０．９５≦Ｄ１／Ｄ２≦１．０５に設定される。また、平面で見たときに、前記ヒータ７の重心位置Ｇ４から前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３までの距離を夫々Ｄ３、Ｄ４とすると、０．９５≦Ｄ３／Ｄ４≦１．０５に設定される。

【0035】

この発振装置６のブロック図を図１１に示す。この例では、温度検出値は、水晶振動子２０、３０を目標温度に維持するためのヒータ７の発熱制御のために用いられる。従って、この実施の形態の発振装置６は、いわゆる恒温槽付の発振装置（ＯＣＸＯ）と温度制御発振装置（ＴＣＸＯ）との融合装置であるということができる。

【0036】

ヒータ７は、例えばローパスフィルタ８４の出力端がベースに接続されると共に、電源部Ｖｃからコレクタに電圧が供給されるトランジスタ７１と、このトランジスタ７１のエミッタとアースとの間に接続された抵抗７２と、からなる。トランジスタ７１のベースに供給される電圧と、トランジスタ７１の消費電力及び抵抗７２の消費電力との合計電力と、の関係は直線関係になっており、温度検出値と温度目標値との差分に応じて発熱温度が直線的に制御される。ヒータ制御回路８では、周波数差検出部５３から出力された温度検出値（ディジタル値）が、加算部８１にて温度目標値に対応するディジタル値に加算される。加算部８１からのディジタル値はループフィルタ８２にて積分され、その積分値に応じたＰＷＭパルスが一定期間ＰＷＭ内挿部８３から出力され、そのパルスがローパスフィルタ８４にて平均化される。従ってローパスフィルタ８４からは、ループフィルタ８２からのディジタル値に応じたアナログ電圧が得られる。加算部８１にて温度目標値に対応するディジタル値に、温度検出値を加算することにより、ローパスフィルタ８４からアナログ電圧が出力され、こうしてヒータ７には制御電圧が入力される。従って、この例では、第１の水晶振動子２０と第２の水晶振動子３０の発振周波数差に対応する信号を温度検出値として取り扱い、この検出値に基づいて、周波数設定値の補正とヒータ７の制御を行っている。この例では、周波数差検出部５３とヒータ制御回路８とが補正部に相当する。

【0037】

この実施の形態では、ヒータ７とＩＣチップ５とが発熱源であるが、これら発熱源に対して、第１の励振電極２２、２３（第１の振動領域）及び第２の励振電極３２、３３（第２の振動領域）は、等距離分離れた位置に設けられている。従って、発熱源の熱が第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３に対して同じように伝わる。このため、第１の振動領域と第２の振動領域との間に温度差が発生しにくいので温度検出値の信頼性が高い。これにより、出力周波数の設定値が高精度に補正され、発振周波数が安定する。また、温度検出値の精度が高いことから、この温度検出値に基づいてヒータ７を高精度に制御でき、発振周波数の安定度が高くなる。
（第４の実施の形態）
この実施の形態が上述の第３の実施の形態と異なる点は、図１２及び図１３に示すように、ＩＣチップ５をプリント基板１２の裏面側に設けると共に、複数個のヒータ７Ａ、７Ｂを用意し、これらヒータ７Ａ、７Ｂをプリント基板１２の裏面側に設けたことである。第１の実施の形態と同様の構成部分には同符号を付し、説明を省略する。

【0038】

第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３は前記容器６１内に左右対称に配置されている。また、ＩＣチップ５は、平面で見たときに、前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３から夫々等距離にある直線Ｓに対して左右対称の形状である。また、ヒータ７Ａ、７Ｂ及び容器６１は、平面で見たときに前記直線Ｓに対して左右対称の形状に夫々形成される。

【0039】

こうして、ＩＣチップ５の重心位置Ｇ１から前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３までの距離Ｄ１、Ｄ２は、０．９５≦Ｄ１／Ｄ２≦１．０５に設定される。また、前記複数のヒータ７Ａ、７Ｂの夫々の重心位置Ｇ５、Ｇ６は、第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の重心位置Ｇ２、Ｇ３に対して等距離分離れた位置に設定される。つまり、平面で見たときに、ヒータ７Ａの重心位置Ｇ５と第１の励振電極２２、２３の重心位置Ｇ２との距離（Ｄ３）と、ヒータ７Ｂの重心位置Ｇ６と第１の励振電極２２、２３の重心位置Ｇ２との距離（Ｄ３）とは互いに揃っている。また、ヒータ７Ａの重心位置Ｇ５と第２の励振電極３２、３３の重心位置Ｇ３との距離（Ｄ４）と、ヒータ７Ｂの重心位置Ｇ６と第２の励振電極３２、３３の重心位置Ｇ３との距離（Ｄ４）とは互いに揃っている。ここで揃っているとは、製造上の誤差範囲を考慮して、距離Ｄ３（Ｄ４）同士を比較したときに、一方の距離Ｄ３（Ｄ４）に対して他方の距離Ｄ３（Ｄ４）が、０．９５Ｄ３（Ｄ４）以上１．０５Ｄ３（Ｄ４）以下であることをいう。こうして、ヒータ７Ａ、７Ｂの重心位置Ｇ５、Ｇ６から前記第１の励振電極２２、３２及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３までの距離を夫々Ｄ３、Ｄ４とすると、０．９５≦Ｄ３／Ｄ４≦１．０５に設定される。

【0040】

この実施の形態においても、発熱源であるヒータ７Ａ、７ＢとＩＣチップ５に対して、第１の励振電極２２、２３（第１の振動領域）及び第２の励振電極３２、３３（第２の振動領域）は、等距離分離れた位置に設けられている。従って、第１の振動領域と第２の振動領域との間に温度差が発生しにくいので温度検出値の信頼性が高い。このため、出力周波数の設定値が高精度に補正されるので、発振周波数が安定する。また、温度検出値に基づいてヒータ７Ａ、７Ｂの制御が高精度に行われるので、発振周波数の安定度が高くなる。

【0041】

以上において、ヒータ７Ａ、７Ｂは、図１４に示すように、平面で見たときに、前記直線Ｓに対して左右対称に配置するようにしてもよい。この場合においても、ＩＣチップ５及びヒータ７Ａ、７Ｂは、平面で見たときに、前記直線Ｓに対して左右対称の形状に夫々形成される。
そして、ＩＣチップ５の重心位置Ｇ１から前記第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の各重心位置Ｇ２、Ｇ３までの距離Ｄ１、Ｄ２は、０．９５≦Ｄ１／Ｄ２≦１．０５に設定される。また、前記複数のヒータ７Ａ、７Ｂの夫々の重心位置Ｇ５、Ｇ６は、第１の励振電極２２、２３及び第２の励振電極３２、３３の重心位置Ｇ２、Ｇ３に対して等距離分離れた位置に設定される。つまり、平面で見たときに、ヒータ７Ａの重心位置Ｇ５と第１の励振電極２２、２３の重心位置Ｇ２との距離と、ヒータ７Ｂの重心位置Ｇ６と第２の励振電極２３２、３３の重心位置Ｇ３との距離とは互いに揃っている。また、ヒータ７Ａの重心位置Ｇ５と第２の励振電極３２、３３の重心位置Ｇ３との距離と、ヒータ７Ｂの重心位置Ｇ６と第１の励振電極２２、２３の重心位置Ｇ２との距離とは互いに揃っている。こうして、ヒータ７Ａの重心位置Ｇ５から前記第１の励振電極２２、３２の重心位置Ｇ２までの距離をＤ３、ヒータ７Ｂの重心位置Ｇ６から前記第２の励振電極３２、３３の重心位置Ｇ３までの距離をＤ４とすると、０．９５≦Ｄ３／Ｄ４≦１．０５に設定される。また、ヒータ７Ａの重心位置Ｇ５から前記第２の励振電極３２、３３の重心位置Ｇ３までの距離をＤ５、ヒータ７Ｂの重心位置Ｇ６から前記第１の励振電極２２、２３の重心位置Ｇ２までの距離をＤ６とすると、０．９５≦Ｄ５／Ｄ６≦１．０５に設定される。

【0042】

以上において、第１の水晶片及び第２の水晶片は同じ形状、同じ面積である必要はなく、第１の励振電極及び第２の励振電極も同じ形状、同じ面積である必要はない。この場合には、ＴＣＸＯの場合には、平面で見たときに、集積回路チップの重心位置から第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ１、Ｄ２としたときに、Ｄ１／Ｄ２を０．９５以上１．０５以下に設定すれば、本発明の効果が確保できる。

【0043】

また、ＯＣＸＯの場合には、集積回路チップの重心位置から第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ１、Ｄ２としたときに、Ｄ１／Ｄ２を０．９５以上１．０５以下に設定し、平面で見たときに、加熱部の重心位置から前記第１の励振電極及び第２の励振電極の各重心位置までの距離を夫々Ｄ３、Ｄ４とすると、Ｄ３／Ｄ４を０．９５以上１．０５以下に設定すればよい。対向する励振電極同士の間が振動領域であるため、既述の条件を満たせば、発熱源と各振動領域との距離が揃えられるので、各振動領域の温度差の発生が抑えられるからである。

【0044】

また、励振電極の形状は矩形状に限らず、円形等であってもよい。さらに、一面側の励振電極と他面側の励振電極とは互いに形状が異なるものであってもよい。この場合には、一面側の励振電極と他面側の励振電極とが対向する領域の重心位置が本発明の励振電極の重心位置に相当する。さらに、ＯＣＸＯにおいては、温度検出部としてサーミスタ等を用いるようにしてもよい。さらにまた、共通の水晶片の両面に夫々第１の励振電極及び第２の励振電極を設けて、第１の水晶振動子及び第２の水晶振動子を形成するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0045】

１、６ 発振装置
１１、６１ 容器
１２ プリント基板
１３ カバー体
２０ 第１の水晶振動子
３０ 第２の水晶振動子
２１、３１ 水晶片
２２、２３ 第１の励振電極
３２、３３ 第２の励振電極
５ ＩＣチップ
５１ 第１の発振回路
５２ 第２の発振回路
７ ヒータ
８ ヒータ制御回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】