特許 6707366 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】6707366

(24)【登録日】2020年5月22日

(45)【発行日】2020年6月10日

(54)【発明の名称】発振装置

(51)【国際特許分類】

   H03B 5/32 20060101AFI20200601BHJP

   H03B 5/04 20060101ALI20200601BHJP

   H03L 1/02 20060101ALN20200601BHJP

【ＦＩ】

   H03B5/32 A

   H03B5/04 F

   H03B5/32 E

   !H03L1/02

【請求項の数】12

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-30377(P2016-30377)

(22)【出願日】2016年2月19日

(65)【公開番号】特開2017-147705(P2017-147705A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2018年12月21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】110002756

【氏名又は名称】特許業務法人弥生特許事務所

(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】100162008

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧澤 宣明

(72)【発明者】

【氏名】小林 薫

【審査官】 ▲高▼橋 徳浩

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０６８３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９９８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１５０３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１６５６３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｂ５／００−Ｈ０３Ｂ５／４２

Ｈ０３Ｌ１／００−Ｈ０３Ｌ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水晶振動子に接続されたクロック出力用の発振回路の出力をクロック信号とし、周波数設定値に応じた発振出力を生成するためのＰＬＬ回路部を備えた発振装置であって、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部と、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を検出する温度検出部と、
前記加熱部の温度設定値と、前記温度検出部にて検出した温度検出値との偏差分を取り出し、前記加熱部の出力を調節するための前記偏差分に対応した出力制御値を出力する制御値取得部と、
前記加熱部に対し、前記出力制御値に線形的に対応する制御用の電力を供給する制御電力供給部と、
前記雰囲気の温度が前記加熱部の温度設定値と異なることに起因して前記クロック信号が変化することに基づく前記発振出力の周波数の周波数設定値からの周波数偏差を補正するために、前記制御値取得部から出力された出力制御値に線形的に対応する周波数補正値を取得し、前記周波数設定値から前記周波数補正値を差し引く周波数補正部と、を備え、
前記加熱部は、
抵抗発熱部と、
前記抵抗発熱部に接続されると共に、前記制御電力供給部から供給される制御用の電力が供給される制御端を備え、前記制御用の電力に基づいて前記抵抗発熱部を流れる電流を制御する電流制御素子と、
前記雰囲気の温度に応じて抵抗値が非線形に変化し、その一端が、前記制御電力供給部と電流制御素子の制御端との接続点側に接続される位置に設けられたサーミスタを含み、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化に対応させて、前記制御端に供給される制御用の電力を補正するための補正回路と、を備えることを特徴とする発振装置。

【請求項2】

前記電流制御素子は、ｐ型の電界効果トランジスタ、ｎ型の電界効果トランジスタ、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ、及びｎｐｎ型のバイポーラトランジスタからなる制御素子群から選ばれたものであることを特徴とする請求項１に記載の発振装置。

【請求項3】

前記サーミスタは、負特性サーミスタ、正特性サーミスタ、及びＣＴＲ（Critical Temperature Resistor）サーミスタからなるサーミスタ群から選ばれたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の発振装置。

【請求項4】

前記電流制御素子は、ゲート側を制御端とし、ソース側に前記抵抗発熱部が接続されたｐ型の電界効果トランジスタであり、
前記補正回路は、前記制御端側の共通の節点に対して接続された前記制御電力供給部との接続端と、前記電界効果トランジスタの駆動用の電力が供給される駆動電力供給端と、接地端と、これら制御端と接続端との間、制御端と駆動電力供給端との間、制御端と接地端との間に各々設けられた抵抗とを備え、前記サーミスタは、その他端が前記接地端側に接続される位置に設けられた負特性サーミスタであることを特徴とする請求項１に記載の発振装置。

【請求項5】

前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が低下し、且つ、下に凸の曲線形状を示す変化であり、
前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を減少させることを特徴とする請求項４に記載の発振装置。

【請求項6】

前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が上昇し、且つ、上に凸の曲線形状を示す変化であり、
前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を増加させることを特徴とする請求項４に記載の発振装置。

【請求項7】

前記電流制御素子は、ゲート側を制御端とし、ソース側に前記抵抗発熱部が接続されたｐ型の電界効果トランジスタであり、
前記補正回路は、前記制御端側の共通の節点に対して接続された前記制御電力供給部との接続端と、前記電界効果トランジスタの駆動用の電力が供給される駆動電力供給端と、接地端と、これら制御端と接続端との間、制御端と駆動電力供給端との間、制御端と接地端との間に各々設けられた抵抗とを備え、前記サーミスタは、その他端が、前記駆動電力供給端側に接続される位置に設けられた負特性サーミスタであることを特徴とする請求項１に記載の発振装置。

【請求項8】

前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が低下し、且つ、下に凸の曲線形状を示す変化であり、
前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を減少させることを特徴とする請求項７に記載の発振装置。

【請求項9】

前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が上昇し、且つ、上に凸の曲線形状を示す変化であり、
前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を増加させることを特徴とする請求項７に記載の発振装置。

【請求項10】

水晶振動子に接続されたクロック出力用の発振回路の出力をクロック信号とし、周波数設定値に応じた発振出力を生成するためのＰＬＬ回路部を備えた発振装置であって、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部と、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を検出する温度検出部と、
前記加熱部の温度設定値と、前記温度検出部にて検出した温度検出値との偏差分を取り出し、前記加熱部の出力を調節するための前記偏差分に対応した出力制御値を出力する制御値取得部と、
前記加熱部に対し、前記出力制御値に線形的に対応する制御用の電力を供給する制御電力供給部と、
前記雰囲気の温度が前記加熱部の温度設定値と異なることに起因して前記クロック信号が変化することに基づく前記発振出力の周波数の周波数設定値からの周波数偏差を補正するために、前記制御値取得部から出力された出力制御値に線形的に対応する周波数補正値を取得し、前記周波数設定値から前記周波数補正値を差し引く周波数補正部と、を備え、
前記加熱部は、
抵抗発熱部と、
前記抵抗発熱部に接続されると共に、前記制御電力供給部から供給される制御用の電力が供給される制御端を備えるｐｎｐ型のバイポーラトランジスタまたはｎｐｎ型のバイポーラトランジスタのいずれか一方により構成され、前記制御用の電力に基づいて前記抵抗発熱部を流れる電流を制御する電流制御素子と、
前記雰囲気の温度に応じて抵抗値が非線形に変化し、その一端が、前記制御電力供給部側に接続され、その他端が、前記電流制御素子の制御端側に接続される位置に設けられた、負特性サーミスタまたはＣＴＲ（Critical Temperature Resistor）サーミスタを含み、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化に対応させて、前記制御端に供給される制御用の電力を補正するための補正回路と、を備えることを特徴とする発振装置。

【請求項11】

前記温度検出部は、
水晶片に第１の電極を設けて構成した第１の水晶振動子と、
水晶片に第２の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の発振回路の発振周波数をｆ１、基準温度における第１の発振回路の発振周波数をｆ１ｒ、第２の発振回路の発振周波数をｆ２、基準温度における第２の発振回路の発振周波数をｆ２ｒとすると、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、の差分値に対応する値を温度検出値として求める周波数差検出部と、を備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の発振装置。

【請求項12】

前記クロック出力用の発振回路と前記第１の発振回路及び第２の発振回路の一方とが共用されていることを特徴とする請求項１１に記載の発振装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を調節しながら発生させたクロック信号に基づいて、周波数設定値に応じた発振出力を生成するためのＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路部を含む発振装置に関する。

【背景技術】

【0002】

水晶振動子を用いた発振装置として、恒温槽付き発振装置であるＯＣＸＯ（Oven Controlled Xtal Oscillator）は、水晶振動子が置かれる雰囲気をヒーターにより一定の温度に加熱し、水晶振動子の温度が外部の温度変化に左右されないように構成されている。
例えば特許文献１には、ヒーターの温度制御の高精度化を目指した技術として、２つの水晶振動子を温度検出部として用い、２つの水晶振動子の周波数差を利用して計算した温度検出値に相当する信号値を求め、この信号値に基づいてヒーターの出力を制御するＯＣＸＯが記載されている（特許文献１）。

【0003】

このように、水晶振動子が置かれる雰囲気の温度（雰囲気温度）を一定に維持する機能を備えたＯＣＸＯであっても、水晶振動子から離れた位置に配置された回路（例えば水晶振動子の発振回路を構成する集積回路）は、構造上の制約により十分な温度制御が難しい。このため外部温度の変化などに伴って、当該部品が置かれる雰囲気の温度が微妙に変化してしまう場合がある。このとき、当該部品に温度−周波数特性が存在すると、ＯＣＸＯから出力される周波数信号（発振出力）の周波数（出力周波数）が周波数設定値からずれてしまうおそれもある。

【0004】

そこで特許文献１に記載のＯＣＸＯは、前記雰囲気温度とＯＣＸＯの出力周波数（詳細には周波数設定値からの周波数偏差を示す周波数安定度[ｐｐｂ]）との関係を直線的に近似し、当該出力周波数が一定となるように、雰囲気温度の温度検出値に基づいてＯＣＸＯの周波数設定値を補正するＴＣＸＯ（Temperature Compensated Xtal Oscillator）の機能も備えている。
ところが、上述の直線的な近似関係を利用した補正は、水晶振動子に対する温度変化の影響のみに着目した補正であるため、周波数安定度の向上には限界があった。

【0005】

ここで特許文献２には、温度検出部としてサーミスタを採用し、周囲の温度変化に伴うサーミスタの抵抗変化を利用して、パワートランジスタに接続された発熱体に流れる電流を増減して水晶発振器を一定温度に維持する水晶発振器用温度制御回路が記載されている。しかしながら当該特許文献２には、水晶発振器用温度制御回路による温度制御を行いつつ、水晶発振器が置かれている雰囲気の温度が変化した場合に、その出力周波数を一定に保つ技術の記載はない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４− ６８３１６号公報：請求項１、段落００１１、００３４、００４３、図１

【特許文献2】特開平１１−３１７６２２号公報：請求項１、段落００１１〜００１２、図１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を検出し、その温度検出値に基づいて加熱部を制御して前記雰囲気の温度を一定にする発振装置において、周波数の安定度の高い発振出力を得ることができる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】

【0008】

第１の発明に係る発振装置は、水晶振動子に接続されたクロック出力用の発振回路の出力をクロック信号とし、周波数設定値に応じた発振出力を生成するためのＰＬＬ回路部を備えた発振装置であって、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部と、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を検出する温度検出部と、
前記加熱部の温度設定値と、前記温度検出部にて検出した温度検出値との偏差分を取り出し、前記加熱部の出力を調節するための前記偏差分に対応した出力制御値を出力する制御値取得部と、
前記加熱部に対し、前記出力制御値に線形的に対応する制御用の電力を供給する制御電力供給部と、
前記雰囲気の温度が前記加熱部の温度設定値と異なることに起因して前記クロック信号が変化することに基づく前記発振出力の周波数の周波数設定値からの周波数偏差を補正するために、前記制御値取得部から出力された出力制御値に線形的に対応する周波数補正値を取得し、前記周波数設定値から前記周波数補正値を差し引く周波数補正部と、を備え、
前記加熱部は、
抵抗発熱部と、
前記抵抗発熱部に接続されると共に、前記制御電力供給部から供給される制御用の電力が供給される制御端を備え、前記制御用の電力に基づいて前記抵抗発熱部を流れる電流を制御する電流制御素子と、
前記雰囲気の温度に応じて抵抗値が非線形に変化し、その一端が、前記制御電力供給部と電流制御素子の制御端との接続点側に接続される位置に設けられたサーミスタを含み、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化に対応させて、前記制御端に供給される制御用の電力を補正するための補正回路と、を備えることを特徴とする。
また、第２の発明に係る発信装置は、水晶振動子に接続されたクロック出力用の発振回路の出力をクロック信号とし、周波数設定値に応じた発振出力を生成するためのＰＬＬ回路部を備えた発振装置であって、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部と、
前記水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を検出する温度検出部と、
前記加熱部の温度設定値と、前記温度検出部にて検出した温度検出値との偏差分を取り出し、前記加熱部の出力を調節するための前記偏差分に対応した出力制御値を出力する制御値取得部と、
前記加熱部に対し、前記出力制御値に線形的に対応する制御用の電力を供給する制御電力供給部と、
前記雰囲気の温度が前記加熱部の温度設定値と異なることに起因して前記クロック信号が変化することに基づく前記発振出力の周波数の周波数設定値からの周波数偏差を補正するために、前記制御値取得部から出力された出力制御値に線形的に対応する周波数補正値を取得し、前記周波数設定値から前記周波数補正値を差し引く周波数補正部と、を備え、
前記加熱部は、
抵抗発熱部と、
前記抵抗発熱部に接続されると共に、前記制御電力供給部から供給される制御用の電力が供給される制御端を備えるｐｎｐ型のバイポーラトランジスタまたはｎｐｎ型のバイポーラトランジスタのいずれか一方により構成され、前記制御用の電力に基づいて前記抵抗発熱部を流れる電流を制御する電流制御素子と、
前記雰囲気の温度に応じて抵抗値が非線形に変化し、その一端が、前記制御電力供給部側に接続され、その他端が、前記電流制御素子の制御端側に接続される位置に設けられた、負特性サーミスタまたはＣＴＲ（Critical Temperature Resistor）サーミスタを含み、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化に対応させて、前記制御端に供給される制御用の電力を補正するための補正回路と、を備えることを特徴とする。

【0009】

上述の発振装置は、下記の特徴を備えていてもよい。
（ａ）第１、第２の発明において、前記温度検出部は、水晶片に第１の電極を設けて構成した第１の水晶振動子と、水晶片に第２の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の発振回路の発振周波数をｆ１、基準温度における第１の発振回路の発振周波数をｆ１ｒ、第２の発振回路の発振周波数をｆ２、基準温度における第２の発振回路の発振周波数をｆ２ｒとすると、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、の差分値に対応する値を温度検出値として求める周波数差検出部と、を備えること。
このとき、前記クロック出力用の発振回路と前記第１の発振回路及び第２の発振回路の一方とが共用されていること。
（ｂ）第１の発明において、前記電流制御素子は、ｐ型の電界効果トランジスタ、ｎ型の電界効果トランジスタ、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ、及びｎｐｎ型のバイポーラトランジスタからなる制御素子群から選ばれたものであること。また、前記サーミスタは、負特性サーミスタ、正特性サーミスタ、及びＣＴＲ（Critical Temperature Resistor）サーミスタからなるサーミスタ群から選ばれたものであること。
（ｃ）第１の発明において、前記電流制御素子は、ゲート側を制御端とし、ソース側に前記抵抗発熱部が接続されたｐ型の電界効果トランジスタであり、前記補正回路は、前記制御端側の共通の節点に対して接続された前記制御電力供給部との接続端と、前記電界効果トランジスタの駆動用の電力が供給される駆動電力供給端と、接地端と、これら制御端と接続端との間、制御端と駆動電力供給端との間、制御端と接地端との間に各々設けられた抵抗とを備え、前記サーミスタは、その他端が前記接地端側に接続される位置に設けられた負特性サーミスタであること。このとき、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が低下し、且つ、下に凸の曲線形状を示す変化であり、前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を減少させること。または、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が上昇し、且つ、上に凸の曲線形状を示す変化であり、前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を増加させること。
（ｄ）第１の発明において、前記電流制御素子は、ゲート側を制御端とし、ソース側に前記抵抗発熱部が接続されたｐ型の電界効果トランジスタであり、前記補正回路は、前記制御端側の共通の節点に対して接続された前記制御電力供給部との接続端と、前記電界効果トランジスタの駆動用の電力が供給される駆動電力供給端と、接地端と、これら制御端と接続端との間、制御端と駆動電力供給端との間、制御端と接地端との間に各々設けられた抵抗とを備え、前記サーミスタは、その他端が、前記駆動電力供給端側に接続される位置に設けられた負特性サーミスタであること。このとき、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が低下し、且つ、下に凸の曲線形状を示す変化であり、前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を減少させること。または、前記雰囲気の温度の変化に対する前記発振出力の周波数の非線形な変化は、前記雰囲気の温度の上昇に伴って発振出力の周波数が上昇し、且つ、上に凸の曲線形状を示す変化であり、前記周波数補正部は、前記制御電力供給部から加熱部に供給される制御用の電力が増加する方向に変化したとき、周波数補正値を増加させること。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、水晶振動子を発振させて得られたクロック信号を利用する発振装置からの発振出力を得るにあたり、水晶振動子が置かれる雰囲気の温度とその温度設定値との偏差分に対応した出力制御値を利用して、当該雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部の出力制御と、雰囲気温度の変化に起因する発振出力の周波数の補正とに利用している。そして、雰囲気温度と発振出力の周波数との対応関係が非線形であるとき、前記出力制御値に対する加熱部側の応答を、発振出力側の対応関係に合わせて非線形に変化させるための補正回路を設けている。この結果、雰囲気温度が変化したとき、発振出力の周波数の補正に適した出力制御値が出力されるように、加熱部側の応答が調整されるので、当該出力制御値を利用した周波数補正を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る発振装置の全体構成を示すブロック図である。

【図2】前記発振装置に設けられている周波数差検出部の出力値と温度との関係を示す温度特性図である。

【図3】前記発振装置の概略の内部構造を示す縦断側面図である。

【図4】前記発振装置内の雰囲気の温度を一定化するためのヒーター回路の比較例に係る回路図である。

【図5】前記発振装置に設けられているループフィルタからの出力制御値とヒーター制御電圧及び雰囲気の温度検出値との関係を示す特性図である。

【図6】比較例における出力周波数の補正法を示す模式図である。

【図7】実施形態に係るヒーター回路の第１の構成例を示す回路図である。

【図8】前記第１の構成例に係るヒーター回路に設けられているＮＴＣ型のサーミスタの特性図である。

【図9】第１の構成例に係る雰囲気温度−ヒーター制御電圧特性図である。

【図10】第１の構成例に係るヒーター回路を備えた発振装置の出力周波数の補正法を示す模式図である。

【図11】実施形態に係るヒーター回路の第２の構成例を示す回路図である。

【図12】第２の構成例に係る雰囲気温度−ヒーター制御電圧特性図である。

【図13】比較例における出力周波数の補正法の他の例を示す模式図である。

【図14】第２の構成例に係るヒーター回路を備えた発振装置の出力周波数の補正法を示す模式図である。

【図15】雰囲気温度の変化に対する他の出力周波数特性の例を示す説明図である。

【図16】ヒーター制御電圧と、周波数設定値を補正する周波数補正値との対応関係を示す特性図である。

【図17】ＣＴＲ型、及びＰＣＴ型のサーミスタの特性図である。

【図18】ヒーター回路のバリエーションとその特性を示す第１の説明図である。

【図19】ヒーター回路のバリエーションとその特性を示す第２の説明図である。

【図20】ヒーター回路のバリエーションとその特性を示す第３の説明図である。

【図21】ヒーター回路のバリエーションとその特性を示す第４の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は本発明の実施形態に係る発振装置の全体を示すブロック図である。この発振装置は、周波数設定値に応じた周波数の周波数信号（発振出力）を生成する周波数シンセサイザとして構成されている。
発振装置には、第１の水晶振動子１０、第２の水晶振動子２０と、これらの水晶振動子を発振させる第１の発振回路１、第２の発振回路２とが含まれる。第１の発振回路１、第２の発振回路２は、例えばコルピッツ型の発振回路により構成される。

【0013】

第１の発振回路１、第２の発振回路２の出力は、周波数差検出部３１に入力される。さらに周波数差検出部３１の後段には、第１の加算部３２、ヒーター制御部３３、Ｄ／Ａ変換部３４が設けられ、当該Ｄ／Ａ変換部３４の出力は、第１、第２の水晶振動子１０、２０の近傍に設けられた加熱部であるヒーター回路４に入力される。

【0014】

以下の説明では、第１の発振回路１により第１の水晶振動子１０を発振させて得られた周波数信号をｆ１とし、第２の発振回路２により第２の水晶振動子２０を発振させて得られた周波数信号をｆ２とする（説明の便宜上、ｆ１、ｆ２は各周波数信号の周波数を示す場合がある）。
第１の発振回路１からの周波数信号ｆ１は、ＰＬＬ回路部６内に設けられている後述のＶＣＸＯ（Voltage Controlled Xtal Oscillator、電圧制御発振部）６２から得られた周波数信号との位相比較が行われる基準周波数信号を生成する際のクロック信号に用いられる。さらに周波数信号ｆ１は、水晶振動子１０、２０が置かれた雰囲気の温度（後述の容器７１内の温度、「雰囲気温度」とも呼ぶ）を検出する目的にも用いられる。一方で、第２の発振回路２からの周波数信号ｆ２は、水晶振動子１０、２０が置かれた雰囲気温度の検出の目的のみに用いられる。

【0015】

初めに、周波数信号ｆ１、ｆ２を用いた温度検出の手法について説明する。第１の発振回路１からの周波数信号ｆ１及び第２の発振回路２からの周波数信号ｆ２は周波数差検出部３１に入力され、周波数差ｆ１−ｆ２に対応する値であるΔＦが演算される。概略的には、周波数差検出部３１は、ｆ１とｆ２との差分と、Δｆｒとの差分である、ｆ２−ｆ１−Δｆｒを取り出すための回路部である。Δｆｒは、基準温度例えば２５℃におけるｆ１（ｆ１ｒ）とｆ２（ｆ２ｒ）との差分である。ｆ１とｆ２との差分の一例を挙げれば、例えば数ＭＨｚである。周波数差検出部３１はｆ１とｆ２との差分に対応する値と、基準温度例えば２５℃におけるｆ１とｆ２との差分に対応する値との差分であるΔＦを計算する。この実施形態の場合、より詳しく言えば、周波数差検出部３１で得られる値は、｛（ｆ２−ｆ１）／ｆ１｝−｛（ｆ２ｒ−ｆ１ｒ）／ｆ１ｒ｝である。

【0016】

図２は、周波数差検出部３１のディジタル出力値と温度との関係を示しており、当該出力が温度に対して直線関係にあることが分かる。従って周波数差検出部３の出力値（ディジタル値）は水晶振動子１０、２０が置かれている雰囲気の温度検出値に対応しているということができる。従って、水晶振動子１０、２０、発振回路１、２及び周波数差検出部３１は前記温度検出値を得るための温度検出部に相当している。

【0017】

図１に説明を戻すと、周波数差検出部３１の後段には第１の加算部３２が設けられている。第１の加算部３２には、外部から取得した前記雰囲気温度の設定値（例えば８０℃）に対応する値（以下、「温度設定値」と呼ぶ）と、周波数差検出部３１にて算出された温度検出値ΔＦとの差分値（温度設定値と温度検出値との偏差分）が後段のヒーター制御部３３へと出力される。

【0018】

ヒーター制御部３３は、ヒーター回路４の出力を調節するための出力制御値を後段のＤ／Ａ変換部３４へ出力する。ヒーター制御部３３は、第１の加算部３２にて演算された偏差分をゼロにするためヒーター回路４の出力を調節する出力制御値の演算を行う。ヒーター制御部３３は、例えば前記偏差分を時間積分し、その積分値に対応する値を出力制御値として出力するループフィルタにより構成する例が挙げられる。ヒーター回路４の出力調節用の出力制御値の演算を行うヒーター制御部３３は、本例の制御値取得部に相当している。

【0019】

Ｄ／Ａ変換部３４は、ヒーター制御部３３から出力される出力制御値のディジタル値をアナログ信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部３４は、ヒーター制御部３３から取得した出力制御値に基づいた制御用の電力をヒーター回路４に対して出力する。

【0020】

水晶振動子１０、２０の近傍に設けられたヒーター回路４は、このＤ／Ａ変換部３４から出力された制御用の電力に応じて出力の調節が行われる。ヒーター回路４の詳細な構成については後述する。

【0021】

次いで、第１の発振回路１から得た周波数信号ｆ１をクロック信号として利用し、周囲の温度が変化しても安定した周波数の周波数信号を出力するＰＬＬ回路部６について説明する。ＰＬＬ回路部６は、不図示のＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）回路部と、位相比較部と、チャージポンプ部と、ループフィルタとを備えたＶＣＸＯ制御部６１と、周波数信号を発振させる不図示の水晶振動子が設けられたＶＣＸＯ６２と、を備える。また、ＶＣＸＯ制御部６１には、ＶＣＸＯ６２より得られた周波数信号を分周する分周器を設けてもよい。

【0022】

ＶＣＸＯ制御部６１に対しては、外部から入力された周波数設定値を用いて周波数設定が行われる。ＶＣＸＯ制御部６１内に設けられたＤＤＳ回路部は、第１の発振回路１から出力される周波数信号ｆ１を動作クロック（クロック信号）とし、前記周波数設定値に基づいて不図示の波形テーブルから振幅データを読み出し、当該周波数設定値に対応する基準周波数信号を発生する。

【0023】

一方でＶＣＸＯ６２を発振させて得られた周波数信号は、必要に応じて分周された後、位相比較部にて基準周波数信号と位相比較され、位相差に応じた信号がチャージポンプ部でアナログ変換され、ループフィルタに入力される。ループフィルタでは、アナログ変換された位相差が積分され、ＶＣＸＯ６２の制御電圧とされる。

【0024】

以上に説明した構成により、ＶＣＸＯ６２内の水晶振動子を発振させて得られた周波数信号の周波数が、周波数設定値に基づきＤＤＳ回路部にて発生させた基準周波数信号の周波数に近づくように周波数制御が実行され、安定した出力周波数ｆｏの周波数信号がＶＣＸＯ６２から出力される。

【0025】

上述の発振装置は、温度検出部（水晶振動子１０、２０、発振回路１、２及び周波数差検出部３１）にて、ＰＬＬ回路部６のＶＣＸＯ制御部６１を作動させるクロック信号を発振するための第１の水晶振動子１０が置かれる雰囲気の温度を検出し、その検出結果（温度検出値）に基づいて雰囲気温度を調節するヒーター回路４の出力調節を実行するＯＣＸＯとして構成されている。

【0026】

図３に概略の縦断側面を示すように、ＯＣＸＯである発振装置は、容器７１内に収容されたプリント基板７２に対し、例えば当該プリント基板７２の上面側に各水晶振動子１０、２０と、既述の発振回路１、２や周波数差検出部３１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部３００と、ＰＬＬ回路部６内のＶＣＸＯ６２の水晶振動子６２１とが設けられている。またプリント基板７２の下面側には、例えば水晶振動子１０、２０と対向する位置にヒーター回路４が設けられ、このヒーター回路４の発熱により、水晶振動子１０、２０の置かれる雰囲気が温度設定値に対応する温度に維持されている。図３に示した例では、水晶振動子１０、２０が置かれる雰囲気の温度は、容器７１の空間内の温度に相当する。

【0027】

さらに本発振装置は、前記温度検出値に基づいて周波数設定値を補正するＴＣＸＯとしても構成されている。この結果、ＯＣＸＯのヒーター回路４による周波数安定化と、雰囲気温度の温度検出値に基づく周波数補正とによる二重の周波数安定化措置がとられ、高精度で周波数を安定させることができる。

【0028】

図１に示すように、ＴＣＸＯに係る構成として、発振装置はＰＬＬ回路部６の周波数設定値に対して、周波数補正値を加算する第２の加算部５２と、当該第２の加算部５２に対して周波数補正値を出力する補正値取得部５１とを備えている。補正値取得部５１は、第１の水晶振動子１０が置かれる雰囲気の検出結果に基づいて算出された出力制御値をヒーター制御部３３から取得し、この出力制御値に基づいて周波数補正値を得ている。
これら補正値取得部５１、第２の加算部５２は、本発振装置の周波数補正部に相当する。

【0029】

ここで上記補正値取得部５１にて周波数補正値を取得するにあたり、ヒーター回路４の出力を調節するための出力制御値を利用している理由と、その算出方法について、図４〜図６を参照しながら説明する。
はじめに、実施の形態に係るヒーター回路４の構成、作用の理解を容易にするため、図４に示す比較例に係るヒーター回路４’を用いて、その動作及び当該ヒーター回路４’の出力調節に用いられる出力制御値の特性について説明する。

【0030】

ヒーター回路４’は、複数の抵抗が並列に接続された抵抗回路４０２と、この抵抗回路４０２を流れる電流を制御する電流制御素子である例えばｐ型の電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor、ＦＥＴ）４０１とを備える。またＦＥＴ４０１は、電流が流れる際に発熱するので、抵抗回路４０２と共にヒーター回路４’の抵抗発熱部としても機能する。
ＦＥＴ４０１のソース側の端子には、既述の抵抗回路４０２を介して、ヒーター用電力を供給するヒーター電源が接続されている一方で、ドレイン側の端子は接地されている。

【0031】

一方、ＦＥＴ４０１のゲート側の端子（制御端）Ａには、ＦＥＴ４０１の駆動電源が接続され、この駆動電源から供給された電力に対し、Ｄ／Ａ変換部３４から出力された制御用の電力が重畳される。さらに、ＦＥＴ４０１のゲート側の端子Ａは接地されている。ＦＥＴ４０１のゲート側の端子Ａと、Ｄ／Ａ変換部３４から出力された制御用の電力が供給される接続端との間、同じくゲート側の端子Ａと、ＦＥＴ４０１の駆動用の電力が供給される駆動電力供給端との間、同じくゲート側の端子Ａと、接地された接地端との間に各々設けられた抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、ＦＥＴ４０１の駆動動作点を決める抵抗である。

【0032】

上述のヒーター回路４’において、ヒーター電源側、及び駆動電源側の電圧が一定であるとき、Ｄ／Ａ変換部３４側から供給される制御用の電力が増大すると、電力に比例してＦＥＴ４０１に印加される電圧（ヒーター制御電圧）が高くなる。ｐ型のＦＥＴ４０１においては、ヒーター制御電圧が高くなると、ソース-ドレイン間を流れる電流が減少し、抵抗回路４０２、ＦＥＴ４０１の消費電力が小さくなる（ヒーター回路４’の出力が小さくなる）。
これとは反対に、Ｄ／Ａ変換部３４側から供給される制御用の電力が減少すると、電力に比例してヒーター制御電圧が低くなり、ソース-ドレイン間を流れる電流が増大して、抵抗回路４０２、ＦＥＴ４０１の消費電力は大きくなる（ヒーター回路４’の出力が大きくなる）。

【0033】

以上の動作をまとめると、図４に示すヒーター回路４’においては、制御用の電力を増大させると出力が小さくなり、制御用の電力を減少させると出力が大きくなる。
ヒーター回路４’の出力を小さくする必要が生じるのは、第１の水晶振動子１０が置かれる雰囲気の温度が上昇したときであり、出力を大きくする必要が生じるのは、当該雰囲気温度が低下したときである。従って、雰囲気温度の温度検出値が高くなったら制御用の電力を増大させ、温度検出値が低くなったら制御用の電力を減少させるように、温度検出値とヒーター制御部３３から出力される出力制御値との対応関係を設定すればよい。

【0034】

上述の対応関係に基づき、ヒーター制御部３３から出力される出力制御値に基づいて、ＦＥＴ４０１に印加するヒーター制御電圧を決定することができる。図５には、ヒーター制御部３３から出力される出力制御値（横軸）に対する雰囲気温度の温度検出値、及びヒーター制御電圧（縦軸）の対応関係を示してある。既述のように、ヒーター回路４’においては、雰囲気温度の上昇に伴って制御用の電力を大きくするという傾きが正の対応関係があるのに対し、当該雰囲気温度の上昇に伴って、周波数差検出部３１からのディジタル出力値は小さくなる、傾きが負の対応関係がある（図２）。そこで図５に示す対応関係を実現するため、例えばヒーター制御部３３は、第１の加算部３２から入力されたディジタル値の正負を反転した出力制御値をＤ／Ａ変換部３４へと出力する。

【0035】

Ｄ／Ａ変換部３４は、雰囲気温度と線形的な対応関係にあるヒーター制御部３３の出力制御値に対し、所定のゲインを乗じた制御用の電力を出力することにより、ヒーター制御電圧を調節する。この観点において、Ｄ／Ａ変換部３４は、出力制御値に線形的に対応した制御用の電力をヒーター回路４に対して供給する制御電力供給部に相当している。

【0036】

図５に示す関係によれば、ヒーター制御部３３から出力される出力制御値は、発振装置が置かれる雰囲気の温度検出値と対応している。
一方で、第１の発振回路１から得た周波数信号ｆ１をクロック信号として利用するＰＬＬ回路部６は、雰囲気温度が変化してクロック信号の周波数が変化してしまうと、周波数設定値からずれた出力周波数の周波数信号が出力されてしまう。

【0037】

例えば図６（ａ）は、雰囲気温度に対する出力周波数ｆｏの変化（出力周波数特性）を示している。同図に示すように、温度設定値に対応する設定温度から雰囲気温度が大きくずれるほど、周波数設定値からの出力周波数のずれ量は大きくなる傾向がある。また、図６（ａ）に示す例では、雰囲気温度が設定温度よりも低い方向にずれると出力周波数が大きくなる傾向を示し、高い温度にずれると出力周波数が小さくなる傾向を示している。さらに当該例では、雰囲気温度の変化に対して、低温側で周波数の変化率が大きく、高温側ではその変化率が小さくなる傾向、即ち、雰囲気温度の上昇に対して「下がり傾向、且つ、下に凸」の出力周波数特性を有している。
なお、図６の横軸は発振装置が置かれる雰囲気の温度を示し、縦軸は、周波数安定度（ＰＬＬ回路部６の出力周波数ｆｏと周波数設定値ｆｏｓとの差分値を周波数設定値ｆｏｓにて除した値（ｐｐｂ単位））を示している（図１０、図１３〜図１５において同じ）。

【0038】

ここで、各雰囲気温度において、周波数設定値の変化と出力周波数の変化とがほぼ正比例の関係にあると考える。このとき、所定の周波数設定値ｆｏｓを入力した結果、ＰＬＬ回路部６からの出力周波数が「ｆｏ＝ｆｏｓ＋Δｆｏ」であったならば、補正値Δｆｏを用いて周波数設定値を補正し、新たな周波数設定値として「ｆｏｓ’＝ｆｏｓ−Δｆｏ」を入力すれば、より周波数設定値ｆｏｓに近い出力周波数が得られる。

【0039】

例えば図６（ａ）中に示す破線は、実線で示した出力周波数特性を直線で近似した雰囲気温度-周波数安定度の対応関係を示している。出力周波数が周波数設定値に一致した状態（周波数安定度が０ｐｐｂ）からの前記対応関係のずれ量を補正値として、周波数設定値から差し引く補正を行うことにより、図６（ｂ）に示すように出力周波数特性を改善することが可能となる。

【0040】

ここで、図６（ａ）中に破線で示した、雰囲気温度の上昇に対して直線的に補正値が小さくなる対応関係は、図５中に実線で示した前記雰囲気の温度検出値と、出力制御値との対応関係の傾きを反転させたものに他ならない。
そこで図１に示すように、ヒーター制御部３３から出力される出力制御値を利用し、補正値取得部５１にて所定のゲインを乗じることにより、図６（ａ）に破線で示す周波数補正値（出力制御値に線形的に対応する周波数補正値）の直線を得ることができる。言い替えると、ヒーター回路４’に供給されるヒーター制御電圧（ヒーター制御電力）と、補正値取得部５１から出力される周波数補正値との間には、傾きが負の対応関係がある（後述の図１６（ａ）参照）。

【0041】

補正値取得部５１にて取得した周波数補正値を第２の加算部５２にて周波数設定値から差し引き、こうして得られた補正後の周波数設定値に基づいてＰＬＬ回路部６を動作させる。この結果、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）に示した出力周波数特性と比較して、雰囲気温度の変化に対する周波数安定度の良好な出力周波数特性を得ることができる。 上述のＴＣＸＯの機能に係る補正値取得部５１、第２の加算部５２は発振装置の周波数補正部に相当している。

【0042】

このように、ヒーター回路４’により第１の水晶振動子１０の温度制御を行うＯＣＸＯとして構成された発振装置がＴＣＸＯの機能も備えていることにより、背景技術にて説明した、第１の水晶振動子１０以外の回路（例えば第１の発振回路１）に対する発振装置が置かれる雰囲気の温度変化の影響を低減し、安定した出力周波数の周波数信号を出力することができる。

【0043】

しかしながら、図６（ａ）に示すようにＰＬＬ回路部６の実際の出力周波数特性は、雰囲気温度の変化に対して曲線（非線形）形状を示す場合がある。ここで第１の水晶振動子１０については、ヒーター回路４’による制御が行われる温度範囲内で温度−周波数特性がほぼ平坦なものを採用する場合が多い。このような場合であっても出力周波数特性が曲線形状を示す理由は、既述の第１の水晶振動子１０以外の回路の温度−周波数特性が曲線的な変化を示すことによる影響が大きいと考えられる。

【0044】

このとき、図６（ａ）に破線で示すように雰囲気温度に対して直線的に変化する補正値（補正値直線）を用いた場合には、補正を行った後においても、出力周波数特性の湾曲に起因する偏差幅が残ってしまう（図６（ｂ））。
このような偏差幅を低減するためには、図１０（ａ）に破線で示すように、実際の出力周波数特性の変化に沿って、雰囲気温度の変化に応じて湾曲する曲線形状の補正値曲線を用いればよい。

【0045】

ところが、図４に示した比較例に係るヒーター回路４’においては、図５を用いて説明したように、ＦＥＴ４０１に印加されるヒーター制御電圧が、雰囲気温度の変化（温度検出値の変化）に応じて直線的に変化する。このため、補正値の取得の際に利用する出力制御値についても温度変化に対して直線的に変化する関係しか得られず、図１０（ａ）に破線で示す補正値曲線を得ることはできない。

【0046】

そこで本発明の実施の形態に係る発振装置は、図７に示す特別な構成のヒーター回路４を備えている。図７に示すヒーター回路４において、図４を用いて説明した比較例に係るヒーター回路４’と共通の構成要素に対しては、図４にて用いたものと同じ符号を付してある（後述の図１１において同じ）。

【0047】

実施の形態に係るヒーター回路４は、駆動電源から供給される電力に対し、Ｄ／Ａ変換部３４から出力された制御用の電力が重畳され、ヒーター制御電圧として印加されるＦＥＴ４０１のゲート側の端子Ａと、抵抗Ｒ３’を介して接地された接地端との間に、前記抵抗Ｒ３’と直列にＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient：負特性）型のサーミスタ４０３を設けた構成となっている。

【0048】

図８（ａ）に示すようにサーミスタ４０３の温度−抵抗特性は、温度の上昇に対応して抵抗値が小さくなる、下に凸の曲線形状を示す。そこで、図８（ｂ）の拡大図に示すようにＴＣＸＯによる温度調節範囲に対応した使用範囲内のサーミスタ４０３の温度−抵抗特性を利用すれば、雰囲気温度が変化したときにＦＥＴ４０１に印加されるヒーター制御電圧を曲線的（非線形）に変化させることができる。

【0049】

サーミスタ４０３を備えたヒーター回路４を用いて、図６（ａ）に示した、雰囲気温度の上昇に対して下がり傾向、且つ、下に凸の曲線である出力周波数特性を補正する補正値曲線を得る作用について説明する。
例えばサーミスタ４０３が置かれている雰囲気温度が高くなると、ＦＥＴ４０１のゲート側の端子Ａから見て接地側の抵抗（抵抗Ｒ３’とサーミスタ４０３との合成抵抗）が小さくなる。この結果、サーミスタ４０３を設けていない場合（接地側の抵抗が変化しない場合）と比べて、ＦＥＴ４０１に印加されるヒーター制御電圧は低くなるので、ソース-ドレイン間を流れる電流が増大し、抵抗回路４０２、ＦＥＴ４０１の消費電力はより大きくなる（ヒーター回路４の出力は大きくなる）。

【0050】

一方で、発振装置に設けられたヒーター制御部３３側では、上述のヒーター回路４の出力増大を抑える方向、即ち、サーミスタ４０３を設けていない場合と比べて、ヒーター制御電圧をより大きく上昇させる方向へ制御が働く（図９の実線）。なお、図９の実線は、制御が安定した状態における雰囲気温度に対するヒーター制御電圧の特性図であり、同図中の二点鎖線は、サーミスタ４０３を設けていない場合の特性を示している。

【0051】

このとき、ＮＴＣ型のサーミスタ４０３は、図８（ｂ）に示す使用範囲において低温側での抵抗値の変化率が大きく、高温側ではその変化率が小さくなる特性を有する。この特性を反映して、図９に実線で示すヒーター制御電圧についても、雰囲気温度の上昇に対して、低温側の変化率が大きく、高温側では変化率が小さい特性、即ち、上がり傾向、且つ、上に凸の曲線形状の特性が得られる。

【0052】

以上に説明したように、図７に示すヒーター回路４を用いた場合には、雰囲気温度が上昇するほど、ＦＥＴ４０１に印加されるヒーター制御電圧は低くなってしまうので、これを補うようにＤ／Ａ変換部３４から出力される制御用の電力を増加させる（図９）。
ここで、図５に実線で示すように、ヒーター制御部３３から出力される出力制御値が大きくなるに連れて、制御用の電力は増大する比例関係（線形的関係）にある。従って、図９に実線で示す曲線に沿って、ヒーターの制御電圧が変化する場合には、図１０（ａ）に破線で示す補正値曲線に対応した出力制御値の特性が得られる。

【0053】

そして、図４〜図６を用いて説明した比較例と同様に、出力制御値と周波数補正値との間の負の比例関係（線形的関係）を利用し、各雰囲気温度においてヒーター制御部３３から出力された出力制御値に対し、補正値取得部５１にて所定のゲインを乗じる。この結果、図１０（ａ）に破線で示す下がり傾向、且つ、下に凸の周波数補正値（出力制御値に線形的に対応する周波数補正値）の曲線を得ることができる。

【0054】

図１０（ａ）には、ＰＬＬ回路部６の出力周波数特性とほぼ平行な、理想的な補正値曲線を示した。曲線の形状は、容器７１内におけるヒーター回路４の配置位置や抵抗発熱部である抵抗回路４０２やＦＥＴ４０１からのサーミスタ４０３の距離、サーミスタ４０３の熱容量や補正値取得部５１にて乗じるゲインなどの設計変数を変化させることによって調節することができる。
なお、図１０（ａ）においては、出力周波数特性と補正値曲線との識別を容易にするため、便宜上、これらの曲線を上下方向に離して記載してある。また、同図中の二点鎖線で示した直線は、参考として、サーミスタ４０３を設けない場合に補正値取得部５１にて取得される補正値直線を示してある（上述のように、種々の設計変数が変更されているので、図６（ａ）に示す補正値直線とは必ずしも一致しない）。

【0055】

上述の補正値曲線に沿った周波数補正値を補正値取得部５１から取得し、第２の加算部５２にて周波数設定値から差し引き、補正後の周波数設定値に基づいてＰＬＬ回路部６を動作させる。この結果、図１０（ｂ）に示すように、図６（ｂ）と比較して偏差幅が小さく、さらに周波数安定度の良好な出力周波数特性を得ることができる。

【0056】

ここで図１０（ａ）に破線で示した、下がり傾向、且つ、下に凸の周波数補正値曲線を得ることが可能なヒーター回路４の構成は、図７に示した例に限定されない。
例えば、図１１に記載のヒーター回路４ａは、Ｄ／Ａ変換部３４から出力された制御用の電力が重畳されるＦＥＴ４０１のゲート側の端子Ａと、駆動電源側の端子との間の抵抗Ｒ２’と直列にサーミスタ４０３ａを設けた構成となっている。

【0057】

上述のヒーター回路４ａにおいて、例えばＮＴＣ型のサーミスタ４０３ａが置かれている雰囲気温度が高くなると、ＦＥＴ４０１のゲート側の端子Ａから見て駆動電源側の抵抗（抵抗Ｒ２’とサーミスタ４０３ａとの合成抵抗）が小さくなる。この結果、サーミスタ４０３ａを設けていない場合（駆動電源側の抵抗が変化しない場合）と比べて、ＦＥＴ４０１に印加されるヒーター制御電圧は高くなるので、ソース-ドレイン間を流れる電流が減少し、抵抗回路４０２、ＦＥＴ４０１の消費電力はより小さくなる（ヒーター回路４ａの出力は小さくなる）。

【0058】

一方で、発振装置に設けられたヒーター制御部３３側では、上述のヒーター回路４ａの出力減少を補う方向、即ち、サーミスタ４０３ａを設けていない場合と比べて、ヒーター制御電圧の低下量を増加させる方向へ制御が働く（図１２の実線）。なお、図１２の実線は、制御が安定した状態における雰囲気温度に対するヒーター制御電圧の特性図であり、同図中の二点鎖線は、サーミスタ４０３ａを設けていない場合の特性を示している。このとき、図８（ｂ）に示す曲線に沿ってサーミスタ４０３ａの抵抗が変化することにより、図１２に実線で示すように低温側での抵抗値の変化率が大きく、高温側ではその変化率が小さくなる曲線形状の特性が得られる。

【0059】

そして、図７〜図１０を用いて説明したヒーター回路４の場合と同様に、各雰囲気温度においてヒーター制御部３３から出力された出力制御値に対し、補正値取得部５１にて所定のゲインを乗じることにより、図１０（ａ）に破線で示す下がり傾向、且つ、下に凸の周波数補正値（出力制御値に線形的に対応する周波数補正値）の曲線を得ることができる。

【0060】

以上に説明した実施の形態に係る発振装置によれば以下の効果がある。第１の水晶振動子１０を発振させて得られたクロック信号を利用する発振装置からの発振出力を得るにあたり、第１の水晶振動子１０が置かれる雰囲気の温度とその温度設定値との偏差分に対応した出力制御値を利用して、当該雰囲気の温度の一定化を図るための加熱部の出力制御（ＯＣＸＯ用）と、雰囲気温度の変化に起因する出力周波数の補正（ＴＣＸＯ用）とに利用している。そして、雰囲気温度と出力周波数との対応関係（出力周波数特性）が非線形であるとき、前記出力制御値に対するヒーター回路４、４ａ側の応答を、出力周波数特性に合わせて非線形に変化させるためのサーミスタ４０３、４０３ａを含む補正回路を設けている。この結果、雰囲気温度が変化したとき、出力周波数の補正に適した出力制御値が出力されるように、ヒーター回路４、４ａ側の応答が調整されるので、当該出力制御値を利用した周波数補正を正確に行うことができる。

【0061】

ここで、雰囲気温度に対する出力周波数特性の変化の態様は、図６（ａ）を用いて説明した「下がり傾向、且つ、下に凸」以外の曲線を描く場合もある。
例えば図１３（ａ）に示すように、雰囲気温度の上昇に対して上がり傾向、且つ、上に凸の曲線となる場合もある。
この場合において、図４に示す比較例に係るヒーター回路４’を備える発振装置を用いる場合には、例えばヒーター制御部３３から出力される出力制御値に対して、図６（ａ）に示す場合とは正負が反対となるように、補正値取得部５１にて符号が反対のゲインを乗じる。この結果、図１３（ａ）に破線で示す補正値直線が得られる。しかしながら、この補正値直線を用いた補正を行っても、出力周波数特性の湾曲に起因する偏差幅が残ってしまう点は、図６（ｂ）を用いて示した例と同様である（図１３（ｂ））。

【0062】

そこで、図６〜図１２を用いて説明した例とは上下対称に、下がり傾向、且つ、下に凸の曲線形状を呈する雰囲気温度-ヒーター制御電圧特性を得ることができれば、図６（ａ）の出力周波数特性に対してヒーター回路４、４ａのヒーター制御電圧特性を利用した例と同様の手法により、図１３（ａ）の出力周波数特性を改善できる（図１４、図１０（ｂ））。
なお、図１４においても、出力周波数特性と補正値曲線との識別を容易にするため、便宜上、これらの曲線を上下方向に離して記載してある。

【0063】

さらに雰囲気温度に対する出力周波数特性の変化は、図１５（ａ）に示すように雰囲気温度の上昇に対して上がり傾向、且つ、下に凸の曲線となる場合や、図１５（ｂ）に示すように雰囲気温度の上昇に対して下がり傾向、且つ、上に凸の曲線となる場合も想定できる。
また、電流制御素子としても、既述のｐ型のＦＥＴ４０１の他、ｎ型のＦＥＴ４０１ａやｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ４０１ｂ、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタ４０１ｃについても利用することができる（以下、バイポーラトランジスタ４０１ｂ、４０１ｃは、単に「トランジスタ４０１ｂ、４０１ｃ」と呼ぶ。）。さらには、サーミスタ４０３についても、既述のＮＴＣの他、図１７（ａ）に示す温度−抵抗特性を持つＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient：正特性）型や図１７（ｂ）に示す温度−抵抗特性を持つＣＴＲ（Critical Temperature Resistor）型も存在する。これらＰＴＣ型やＣＴＲ型のサーミスタ４０３についても、プリント基板７２上におけるサーミスタ４０３の配置位置や図７における駆動電源側の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３’の各定数の調節などにより、使用範囲内において所望の曲線形状を呈する温度−抵抗特性を利用することができる。

【0064】

これら図６（ａ）、図１３（ａ）、図１５（ａ）、（ｂ）に示した各種の出力周波数特性に対応するヒーター制御電圧特性は、図１８〜図２１の（ａ）、（ｂ）に示す、ヒーター回路４、４ａ〜４ｇを用いて実現することができる（図１８（ａ）、図１９（ａ）のヒーター回路４、４ａについては、各々、図７、図１２の再掲である）。ここで、図１８〜図２１の（ｃ）は、ＮＴＣ型またはＣＴＲ型のサーミスタ４０３、４０３ａ〜４０３ｇを用いてヒーター回路４、４ａ〜４ｇを構成したときの雰囲気温度−ヒーター制御電力特性を示している（図１８（ｃ）、図１９（ｃ）については、各々、図９、図１２の再掲に相当している）。一方、図１８〜図２１の（ｄ）は、ＰＴＣ型のサーミスタ４０３、４０３ａ〜４０３ｇを用いてヒーター回路４、４ａ〜４ｇを構成したときの雰囲気温度−ヒーター制御電力特性を示している。なお、図１８〜図２１の（ｃ）、（ｄ）の各図については、各ヒーター回路４、４ａ〜４ｇにサーミスタ４０３、４０３ａ〜４０３ｇを設けていない場合の特性を二点鎖線で示してある。

【0065】

これら各種のヒーター回路４、４ａ〜４ｇを用い、図６（ａ）、図１３（ａ）、図１５（ａ）、（ｂ）に示す４種類の出力周波数特性の補正を行う適用例について簡単に説明する。
１番目の適用例として、図６（ａ）に示す雰囲気温度の上昇に対して下がり傾向、且つ、下に凸の曲線である出力周波数特性を補正する補正値曲線を得るためには、図１８（ｃ）、図１９（ｃ）、図２０（ｃ）、図２１（ｃ）に示す雰囲気温度−ヒーター制御電力特性が得られるヒーター回路４、４ａ〜４ｇを用いる。
そして、図１８（ｃ）、図１９（ｃ）の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部５１から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが負となるように、ヒーター制御部３３や補正値取得部５１におけるゲインなどの設定を行う（図１６（ａ））。また、図２０（ｃ）、図２１（ｃ）の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部５１から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが正になるように、同様の設定を行う（図１６（ｂ））。

【0066】

２番目の適用例として、図１３（ａ）に示す雰囲気温度の上昇に対して上がり傾向、且つ、上に凸の曲線である出力周波数特性を補正する補正値曲線を得るためには、図１８（ｃ）、図１９（ｃ）、図２０（ｃ）、図２１（ｃ）に示す雰囲気温度−ヒーター制御電力特性が得られるヒーター回路４、４ａ〜４ｇを用いる。
そして、図１８（ｃ）、図１９（ｃ）の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部５１から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが正となるように、ヒーター制御部３３や補正値取得部５１におけるゲインなどの設定を行う（図１６（ｂ））。また、図２０（ｃ）、図２１（ｃ）の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部５１から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが負になるように、同様の設定を行う（図１６（ａ））。

【0067】

３番目の適用例として、図１５（ａ）に示す雰囲気温度の上昇に対して上がり傾向、且つ、下に凸の曲線である出力周波数特性を補正する補正値曲線を得るためには、図１８（ｄ）、図１９（ｄ）、図２０（ｄ）、図２１（ｄ）に示す雰囲気温度−ヒーター制御電力特性が得られるヒーター回路４、４ａ〜４ｇを用いる。
そして、図１８（ｄ）、図１９（ｄ）の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部５１から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが正となるように、ヒーター制御部３３や補正値取得部５１におけるゲインなどの設定を行う（図１６（ｂ））。また、図２０（ｄ）、図２１（ｄ）の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部５１から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが負になるように、同様の設定を行う（図１６（ａ））。

【0068】

４番目の適用例として、図１５（ｂ）に示す雰囲気温度の上昇に対して下がり傾向、且つ、上に凸の曲線である出力周波数特性を補正する補正値曲線を得るためには、図１８（ｄ）、図１９（ｄ）、図２０（ｄ）、図２１（ｄ）に示す雰囲気温度−ヒーター制御電力特性が得られるヒーター回路４、４ａ〜４ｇを用いる。
そして、図１８（ｄ）、図１９（ｄ）の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部５１から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが負となるように、ヒーター制御部３３や補正値取得部５１におけるゲインなどの設定を行う（図１６（ａ））。また、図２０（ｄ）、図２１（ｄ）の雰囲気温度−ヒーター制御電力特性に対しては、ヒーター制御電力と、補正値取得部５１から出力される周波数補正値との対応関係の傾きが正になるように、同様の設定を行う（図１６（ｂ））。

【0069】

また、制御値取得部であるヒーター制御部３３にて出力制御値を取得する手法は、ループフィルタを用いて得た温度設定値と温度検出値との偏差分の積分値を出力制御値とする場合に限られない。
例えば、前記偏差分に比例ゲインを乗算して得た比例演算値と、前記偏差分の時間積分値に積分ゲインを乗算して得た積分演算値との合計値であるＰＩ演算値を出力制御値としてもよい。また、前記比例演算値を出力制御値に採用してもよい。

【0070】

そして、温度検出部を構成する第１の水晶振動子１０、及び第１の発振回路１を、クロック信号の出力用に共用することは必須ではなく、容器７１内に、クロック信号出力専用の水晶振動子や発振回路を別途、設けてもよい。
さらには、温度検出部の構成として、第１、第２の水晶振動子１０、２０、第１、第２の発振回路１、２、及び周波数差検出部３１を設ける場合に限定されるものではない。温度検出部として、例えばサーミスタや熱電対を利用してもよい。

【符号の説明】

【0071】

１ 第１の発振回路
１０ 第１の水晶振動子
２ 第２の発振回路
２０ 第２の水晶振動子
３１ 周波数差検出部
３２ 第１の加算部
３３ ヒーター制御部
３４ Ｄ／Ａ変換部
４、４ａ、４’
ヒーター回路
４０１ ＦＥＴ
４０２ 抵抗回路
４０３、４０３ａ
サーミスタ
５１ 補正値取得部
５２ 第２の加算部
６ ＰＬＬ回路部
６１ ＶＣＸＯ制御部
６２ ＶＣＸＯ

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】