特開 2022-100204 温度制御型及び温度補償型発振装置並びにその方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022100204

(43)【公開日】2022-07-05

(54)【発明の名称】温度制御型及び温度補償型発振装置並びにその方法

(51)【国際特許分類】

   H03B 5/32 20060101AFI20220628BHJP

【ＦＩ】

H03B5/32 A

【審査請求】有

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021111671

(22)【出願日】2021-07-05

(31)【優先権主張番号】17/132,739

(32)【優先日】2020-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】506413591

【氏名又は名称】台灣晶技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】特許業務法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】謝 萬霖

(72)【発明者】

【氏名】高 笙翔

【テーマコード（参考）】

5J079

【Ｆターム（参考）】

5J079AA04

5J079BA02

5J079CA12

5J079CB01

5J079DA13

5J079FB01

(57)【要約】

【課題】本発明は温度制御型及び温度補償型の発振装置並びにその温度制御及び温度補償の方法を提供する。
【解決手段】周囲温度の変動から生じる周波数源の周波数変動は、周囲温度が第１温度とこの第１温度より高い第２温度の間である第１範囲にある時、ある電圧を周波数源に適用することにより低減される。周波数源の動作温度は、周囲温度が第３温度と第３温度より高い第４温度の間である第２範囲にある時、ヒーターを周囲温度まで駆動することにより調節される。第１温度は第３温度より高い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ある周囲温度を有する環境に配置される発振装置であって、
ヒーターと、
前記周囲温度に温度依存する周波数を有する周波数源と、
前記周波数源に結合される電圧制御発振回路であって、前記周囲温度が第１温度と前記第１温度より高い第２温度の間である第１範囲にある時、前記周波数源を駆動することにより、前記周囲温度の変動から生じる前記周波数源の周波数変動を低減する電圧制御発振回路と、
前記ヒーター及び前記電圧制御発振回路に結合される温度制御回路であって、前記周囲温度が第３温度と前記第３温度より高い第４温度の間である第２範囲にある時、前記ヒーターを目標温度まで駆動することにより、前記周波数源の動作温度を調節する温度制御回路と、を含み、
前記第１温度は前記第３温度より高い、発振装置。

【請求項2】

前記電圧制御発振回路に結合される第１温度センサーをさらに含み、前記第１温度センサーは前記周囲温度が前記第１範囲にある時に前記周囲温度を感知して、第１検出電圧を生成するように構成され、
前記温度制御回路は前記周囲温度が第１範囲にある時に前記周囲温度及び前記目標温度に基づき第１制御電圧を生成し、前記電圧制御発振回路は前記第１制御電圧及び前記第１検出電圧を受けるとともに前記第１制御電圧及び前記第１検出電圧に基づいて前記周波数源を駆動する、請求項１に記載の発振装置。

【請求項3】

前記温度制御回路は、
前記周囲温度を感知するように構成される第２温度センサーであって、前記周囲温度が前記第２範囲にある時に前記周囲温度に基づいて第２検出電圧を生成する第２温度センサーと、
前記周囲温度を感知するように構成される目標温度設定回路であって、前記周囲温度が前記第２範囲にある時に前記周囲温度及び前記目標温度に基づいて第２制御電圧を生成し、前記周囲温度が前記第１範囲にある時に前記周囲温度及び前記目標温度に基づいて前記第１制御電圧を生成する目標温度設定回路と、
前記ヒーター、前記第２温度センサー及び前記目標温度設定回路に結合され、かつ前記第２検出電圧及び前記第２制御電圧を受けるとともに、前記第２検出電圧及び前記第２制御電圧に基づいて前記ヒーターを前記目標温度まで駆動するように構成されるヒーティングコンパレーターと、
を含む、請求項２に記載の発振装置。

【請求項4】

前記電圧制御発振回路は
前記第１温度センサー及び前記目標温度設定回路に結合されるドライビングコンパレーターであって、前記第１制御電圧及び前記第１検出電圧を受けて駆動電圧を生成するドライビングコンパレーターと、
前記ドライビングコンパレーターに結合され、かつ前記駆動電圧を受けるとともに、その駆動電圧に基づいて少なくとも１つの動作電圧を生成するように構成される電圧発生器と、
前記周波数源及び前記電圧発生器に結合され、かつ前記少なくとも１つの動作電圧を受けて静電容量を調整するように構成され、これにより前記周波数源の前記周波数変動を低減する少なくとも１つの可変容量ダイオードと、
を含む、請求項３に記載の発振装置。

【請求項5】

前記温度制御回路は前記周囲温度が前記第１範囲にある時に前記周囲温度を感知して第１検出電圧を生成するように構成され、前記温度制御回路は前記周囲温度が前記第１範囲にある時に前記周囲温度及び前記目標温度に基づいて第１制御電圧を生成し、前記電圧制御発振回路は前記第１制御電圧及び前記第１検出電圧を受けるとともに、前記第１制御電圧及び前記第１検出電圧に基づいて前記周波数源を駆動する、請求項１に記載の発振装置。

【請求項6】

前記温度制御回路は、
前記周囲温度を感知するように構成される温度センサーであって、前記周囲温度が前記第１範囲にある時に前記周囲温度に基づいて前記第１検出電圧を生成し、かつ前記周囲温度が前記第２範囲にある時に前記周囲温度に基づいて第２検出電圧を生成する温度センサーと、
前記周囲温度を感知するように構成される目標温度設定回路であって、前記周囲温度が前記第１範囲にある時に前記周囲温度及び前記目標温度に基づいて前記第１制御電圧を生成し、かつ前記周囲温度が前記第２範囲にある時に前記周囲温度及び前記目標温度に基づいて第２制御電圧を生成する目標温度設定回路と、
前記ヒーター、前記温度センサー及び前記目標温度設定回路に結合され、かつ前記第２検出電圧及び前記第２制御電圧を受けるとともに、前記第２検出電圧及び前記第２制御電圧に基づいて前記ヒーターを前記目標温度まで駆動するように構成されるヒーティングコンパレーターと、
を含む、請求項５に記載の発振装置。

【請求項7】

前記電圧制御発振回路は、
前記温度センサー及び前記目標温度設定回路に結合され、かつ前記第１制御電圧及び前記第１検出電圧を受けて駆動電圧を生成するように構成されるドライビングコンパレーターと、
前記ドライビングコンパレーターに結合され、かつ前記駆動電圧を受けるとともに、その駆動電圧に基づいて少なくとも１つの動作電圧を生成するように構成される電圧発生器と、
前記周波数源及び前記電圧発生器に結合され、かつ前記少なくとも１つの動作電圧を受けて静電容量を調整するように構成され、これにより前記周波数源の前記周波数変動を低減する少なくとも１つの可変容量ダイオードと、
を含む、請求項６に記載の発振装置。

【請求項8】

前記温度制御回路は前記周囲温度が前記第１範囲にある時に前記周囲温度を感知して第１検出電圧を生成するように構成され、前記電圧制御発振回路は前記第１検出電圧を受けるとともに、その第１検出電圧に基づいて前記周波数源を駆動する、請求項１に記載の発振装置。

【請求項9】

前記温度制御回路は、
前記周囲温度を感知するように構成される温度センサーであって、前記周囲温度が前記第１範囲にある時に前記周囲温度に基づいて前記第１検出電圧を生成し、かつ前記周囲温度が前記第２範囲にある時に前記周囲温度に基づいて第２検出電圧を生成する温度センサーと、
前記周囲温度を感知するように構成される目標温度設定回路であって、前記周囲温度が前記第２範囲にある時に前記周囲温度及び前記目標温度に基づいて制御電圧を生成する目標温度設定回路と、
前記ヒーター、前記温度センサー及び前記目標温度設定回路に結合され、かつ前記第２検出電圧及び前記制御電圧を受けるとともに、前記第２検出電圧及び前記制御電圧に基づいて前記ヒーターを前記目標温度まで駆動するように構成されるコンパレーターと、
を含む、請求項８に記載の発振装置。

【請求項10】

前記電圧制御発振回路は、
前記温度センサーに結合され、かつ前記第１検出電圧を受けるとともに、その第１検出電圧に基づいて少なくとも１つの動作電圧を生成するように構成される電圧発生器と、
前記周波数源及び前記電圧発生器に結合され、かつ前記少なくとも１つの動作電圧を受けて静電容量を調整するように構成され、これにより前記周波数源の前記周波数変動を低減する少なくとも１つの可変容量ダイオードと、
を含む、請求項９に記載の発振装置。

【請求項11】

前記目標温度は前記周囲温度に対して、一次多項式、高次多項式又は一次多項式と高次多項式の組み合わせの相関関係を有する、請求項１に記載の発振装置。

【請求項12】

ある周囲温度を有する環境に配置される発振装置であって
ヒーターと、
前記ヒーターに結合される温度制御回路と、
前記周囲温度に温度依存する周波数を有する周波数源であって、前記周囲温度が第１温度と前記第１温度より高い第２温度の間である第１範囲にある時、前記温度制御回路が前記ヒーターを目標温度まで駆動することにより、前記周波数源の動作温度を調節する周波数源と、
前記周囲温度を感知するように構成される第１温度センサーであって、前記周囲温度が第３温度と前記第３温度より高い第４温度の間である第２範囲にある時に前記周囲温度に基づいて第１検出電圧を生成する第１温度センサーと、
前記周波数源及び前記第１温度センサーに結合される電圧制御発振回路であって、前記第１検出電圧を受けて前記周波数源を駆動するとともに、前記周囲温度の変動から生じる前記周波数源の周波数変動を低減する電圧制御発振回路と、を含み
前記第３温度は前記第１温度より高い、発振装置。

【請求項13】

前記温度制御回路は、
前記周囲温度を感知するように構成される第２温度センサーであって、前記周囲温度が前記第１範囲にある時に前記周囲温度に基づいて第２検出電圧を生成する第２温度センサーと、
前記周囲温度を感知するように構成される目標温度設定回路であって、前記周囲温度が前記第１範囲にある時に前記周囲温度及び前記目標温度に基づいて制御電圧を生成する目標温度設定回路と、
前記ヒーター、前記第２温度センサー及び前記目標温度設定回路に結合され、かつ前記第２検出電圧及び前記制御電圧を受けるとともに、前記第２検出電圧及び前記制御電圧に基づいて前記ヒーターを前記目標温度まで駆動するように構成されるコンパレーターと、
を含む、請求項１２に記載の発振装置。

【請求項14】

前記電圧制御発振回路は、
前記第１温度センサーに結合され、かつ前記第１検出電圧を受けるとともに、その第１検出電圧に基づいて少なくとも１つの動作電圧を生成するように構成される電圧発生器と、
前記周波数源及び前記電圧発生器に結合され、かつ前記少なくとも１つの動作電圧を受けて静電容量を調整するように構成され、これにより前記周波数源の前記周波数変動を低減する少なくとも１つの可変容量ダイオードと、
を含む、請求項１２に記載の発振装置。

【請求項15】

前記目標温度は前記周囲温度に対して、一次多項式、高次多項式又は一次多項式と高次多項式の組み合わせの相関関係を有する、請求項１２に記載の発振装置。

【請求項16】

ある周囲温度に温度依存する周波数を有する周波数源に用いられる温度制御及び温度補償の方法であって、
周囲温度が第１温度と前記第１温度より高い第２温度の間である第１範囲にある時、ヒーターを目標温度まで駆動することにより前記周波数源の動作温度を調節することと、
前記周囲温度が第３温度と前記第３温度より高い第４温度の間である第２範囲にある時、ある電圧を前記周波数源に適用することにより前記周囲温度の変動から生じる前記周波数源の周波数変動を低減することと、を含み、
前記第３温度は前記第１温度より高い、方法。

【請求項17】

前記目標温度は前記周囲温度に対して、一次多項式、高次多項式又は一次多項式と高次多項式の組み合わせの相関関係を有する、請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は温度制御型及び温度補償型発振装置並びにその方法に関する。

【背景技術】

【0002】

水晶発振器（ｃｒｙｓｔａｌ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）に用いられる水晶振動子（ｑｕａｒｔｚ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）は発振周波数特性が温度に応じて大きく変動するという性質を有している。そのような変動を補償して精度が高く安定した周波数特性を確保するために、様々な技術が提案されてきた。その中の一つが従来既知の恒温槽型水晶発振器である。

【0003】

恒温槽型水晶発振器のようなタイプは、温度センサーで測定される外部空気温度に関係した実際の温度を設定温度と比較し、実際の温度と設定温度の差が縮まるように熱源を制御することにより、ケーシングとしての恒温槽に収容された水晶発振器の温度を所定の目標温度で維持するように構成されている。詳しくは、恒温槽型水晶発振器は、温度センサーと、所定の目標温度が設定されている温度設定ユニットと、コンパレーター又はトランジスターのような制御手段と、熱源としてのヒーターと、水晶発振器を駆動する発振回路を備えた構造などを統合してモジュール化することにより、また、こうして得られたモジュールを水晶発振器と共に恒温槽に収容することにより構成されたものである。温度センサー、温度設定ユニット、コンパレーター及びヒーターは集積回路（ＩＣ）に統合される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

実際の温度が低い時は、設定温度の方が高い。しかし、設定温度が高過ぎると、ＩＣの性能が低下するおそれがある。上述した従来技術の問題を解決するために、本発明は温度制御型及び温度補償型発振装置並びに温度制御及び温度補償の方法を提供する。

【0005】

本発明は、高過ぎる目標温度によりＩＣの性能が低下しないようにする、温度制御型及び温度補償型発振装置並びに温度制御及び温度補償の方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態において、発振装置はある周囲温度を有する環境に配置される。発振装置はヒーター、周波数源、電圧制御発振回路及び温度制御回路を含む。周波数源の周波数は周囲温度に温度依存する。電圧制御発振回路は周波数源に結合される。周囲温度が第１温度と第１温度より高い第２温度の間である第１範囲にある時、電圧制御発振回路は周波数源を駆動することにより、周囲温度の変動から生じる周波数源の周波数変動を低減する。温度制御回路はヒーター及び電圧制御発振回路に結合される。周囲温度が第３温度と第３温度より高い第４温度の間である第２範囲にある時、温度制御回路はヒーターを目標温度まで駆動することにより、周波数源の動作温度を調節する。第１温度は第３温度より高い。

【0007】

本発明の一実施形態において、発振装置はある周囲温度を有する環境に配置される。発振装置はヒーター、温度制御回路、周波数源、第１温度センサー及び電圧制御発振回路を含む。温度制御回路はヒーター及び電圧制御発振回路に結合される。周波数源の周波数は周囲温度に温度依存する。周囲温度が第１温度と第１温度より高い第２温度の間である第１範囲にある時、温度制御回路は前記ヒーターを目標温度まで駆動して周波数源の動作温度を調節する。第１温度センサーは周囲温度を感知するように構成される。第１温度センサーは、周囲温度が第３温度と第３温度より高い第４温度の間である第２範囲にある時に周囲温度に基づいて第１検出電圧を生成する。電圧制御発振回路は周波数源及び第１温度センサーに結合される。電圧制御発振回路は、第１検出電圧を受けて周波数源を駆動するとともに、周囲温度の変動から生じる周波数源の周波数変動を低減する。第３温度は第１温度より高い。

【0008】

本発明の一実施形態において、温度制御及び温度補償の方法は周囲温度に温度依存する周波数の周波数源に用いられる。当該方法は、周囲温度が第１温度と前記第１温度より高い第２温度の間である第１範囲にある時、ヒーターを目標温度まで駆動することにより周波数源の動作温度を調節することと、周囲温度が第３温度と第３温度より高い第４温度の間である第２範囲にある時、ある電圧を周波数源に適用することにより周囲温度の変動から生じる周波数源の周波数変動を低減することと、を含み、第３温度は第１温度より高い。

【発明の効果】

【0009】

本発明の実施形態によれば、発振装置は、高過ぎる目標温度のためにＩＣの性能が低下するという事態を回避できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１の実施形態における発振装置を示す図である。

【図2】本発明の第２の実施形態における発振装置を示す図である。

【図3】本発明の第３の実施形態における発振装置を示す図である。

【図4a】本発明の第１、第２及び第３の実施形態における第１温度、第２温度、第３温度及び第４温度の分布を示す図である。

【図4b】本発明の第１、第２及び第３の実施形態における第１温度、第２温度、第３温度及び第４温度の分布を示す図である。

【図4c】本発明の第１、第２及び第３の実施形態における第１温度、第２温度、第３温度及び第４温度の分布を示す図である。

【図4d】本発明の第１、第２及び第３の実施形態における第１温度、第２温度、第３温度及び第４温度の分布を示す図である。

【図5】本発明の第４の実施形態における発振装置を示す図である。

【図6a】本発明の第４の実施形態における第１温度、第２温度、第３温度及び第４温度の分布を示す図である。

【図6b】本発明の第４の実施形態における第１温度、第２温度、第３温度及び第４温度の分布を示す図である。

【図6c】本発明の第４の実施形態における第１温度、第２温度、第３温度及び第４温度の分布を示す図である。

【図6d】本発明の第４の実施形態における第１温度、第２温度、第３温度及び第４温度の分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施形態について、関連する図を合わせて以下にさらなる説明を加える。図面及び明細書においては、可能な限り、同じ符号で同一又は同様の部材を示す。図面においては、簡潔性及び利便性のため、形状及び厚さが拡大表示されることがある。本説明は、特に、本発明による方法及び装置の一部を形成する要素、又は本発明による方法及び装置とより直接的に協働する要素に関する。特に図中で表示されていない、或いは明細書に記載されていない素子は、当業者が知る形態であると解釈できる。当業者は本発明の内容に基づいて様々な変更や修正を行うことができる。

【0012】

特に説明がない限り、いくつかの条件句或いは助詞、例えば「できる（ｃａｎ）」、「可能性がある（ｃｏｕｌｄ）」、「かもしれない（ｍｉｇｈｔ）」、或いは「～してよい（ｍａｙ）」等は、通常は本発明の実施形態を表現するが、不要な可能性もある特徴、部材或いは工程と解釈してもよい。その他の実施形態において、これらの特徴、部材、或いは工程は不要な場合もある。

【0013】

文中における「一つの実施形態」又は「一実施形態」という記述は少なくとも１つの実施形態内において関連する特定の素子、構造又は特徴のことを指す。したがって、以下の文中において多くの箇所にある「一つの実施形態」又は「一実施形態」といった複数の記述は必ずしも同一実施形態に対するものではない。

【0014】

明細書及び特許請求の範囲において特定の構成要素を指すために特定の用語が使用されるが、構成要素を異なる名称により称している場合があることを当業者は理解されよう。本開示は、名称が異なるが機能は異ならない構成要素を区別することは、意図していない。本明細書及び特許請求の範囲における「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）の用語は、オープンエンド形式（ｏｐｅｎ－ｅｎｄｅｄ）で用いられるものであり、つまり、挙げられたものに限定されないことを意図している。また、「結合される」、「結合する」及び「結合している」等の語句は、いかなる直接的及び間接的な接続も含まれる。したがって、本開示中に第１装置が第２装置に結合されるという記載がある場合、当該第１装置は、電気的接続、ワイヤレス通信、光学的通信又はその他の信号的接続を介して、その他の媒介装置又は接続手段を伴い／伴わず、当該第２装置に、直接的又は間接的に接続できることを示す。

【0015】

温度制御型及び温度補償型発振装置並びに温度制御及び温度補償の方法について以下に説明する。発振装置において電圧制御発振回路は、周囲温度が高過ぎる時に、高過ぎる目標温度がＩＣの性能を低下させないように、周波数源を駆動して周囲温度の変動から生じる周波数源の周波数変動を低減する。以下に提供される発振装置はその他の回路構成に適用することもできる。

【0016】

図１は本発明の第１の実施形態における発振装置を示す図である。図１を参照すると、発振装置１はある周囲温度を有する環境に配置される。発振装置１はヒーター１０、周波数源１１、電圧制御発振回路１２及び温度制御回路１３を含む。電圧制御発振回路１２及び温度制御回路１３はそれぞれＩＣであってよい。周波数源１１の周波数は周囲温度に温度依存する。電圧制御発振回路１２は周波数源１１に結合される。周囲温度が第１温度と第１温度より高い第２温度の間である第１範囲にある時、電圧制御発振回路１２は周波数源１１を駆動することにより、周囲温度の変動から生じる周波数源１１の周波数変動を低減する。温度制御回路１３はヒーター１０及び電圧制御発振回路１２に結合される。周囲温度が第３温度と第３温度より高い第４温度の間である第２範囲にある時、温度制御回路１３はヒーター１０を目標温度まで駆動することにより、周波数源１１の動作温度を調節する。温度制御回路１３は温度情報を電圧制御発振回路１２に送信できる。第１温度は前記第３温度より高い。目標温度は周囲温度に対して、一次多項式、高次多項式又は一次多項式と高次多項式の組み合わせの相関関係を有する。

【0017】

本発明のいくつかの実施形態において、発振装置１は、電圧制御発振回路１２に結合される第１温度センサー１４をさらに含む。第１温度センサー１４は周囲温度が第１範囲にある時に周囲温度を感知して、第１検出電圧Ｄ１を生成するように構成される。温度制御回路１３は周囲温度が第１範囲にある時に周囲温度及び目標温度に基づき第１制御電圧Ｃ１を生成する。電圧制御発振回路１２は第１制御電圧Ｃ１及び第１検出電圧Ｄ１を受けるとともに第１制御電圧Ｃ１及び第１検出電圧Ｄ１に基づいて周波数源１１を駆動する。

【0018】

本発明のいくつかの実施形態において、温度制御回路１３は第２温度センサー１３１、目標温度設定回路１３２及びヒーティングコンパレーター１３３を含むことができる。第２温度センサー１３１は周囲温度を感知するように構成される。第２温度センサー１３１は周囲温度が第２範囲にある時に周囲温度に基づいて第２検出電圧Ｄ２を生成する。目標温度設定回路１３２は周囲温度を感知するように構成される。目標温度設定回路１３２は周囲温度が第２範囲にある時に周囲温度及び目標温度に基づいて第２制御電圧Ｃ２を生成する。また、目標温度設定回路１３２は周囲温度が第１範囲にある時に周囲温度及び目標温度に基づいて第１制御電圧Ｃ１を生成する。ヒーティングコンパレーター１３３はヒーター１０、第２温度センサー１３１及び目標温度設定回路１３２に結合され、かつ第２検出電圧Ｄ２及び第２制御電圧Ｃ２を受けるとともに、第２検出電圧Ｄ２及び第２制御電圧Ｃ２に基づいてヒーター１０を目標温度まで駆動するように構成される。

【0019】

本発明のいくつかの実施形態において、電圧制御発振回路１２はドライビングコンパレーター１２１、電圧発生器１２２及び少なくとも１つの可変容量ダイオード１２３を含むことができる。ドライビングコンパレーター１２１は第１温度センサー１４及び目標温度設定回路１３２に結合される。ドライビングコンパレーター１２１は第１制御電圧Ｃ１及び第１検出電圧Ｄ１を受けて駆動電圧ＤＶを生成する。電圧発生器１２２はドライビングコンパレーター１２１に結合され、かつ駆動電圧ＤＶを受けるとともに、その駆動電圧ＤＶに基づいて少なくとも１つの動作電圧ＯＶを生成するように構成される。可変容量ダイオード１２３は周波数源１１及び電圧発生器１２２に結合され、かつ動作電圧ＯＶを受けて静電容量を調整するように構成され、これにより周波数源１１の周波数変動を低減する。

【0020】

図２は本発明の第２の実施形態における発振装置を示す図である。図２を参照すると、発振装置２はある周囲温度を有する環境に配置される。発振装置２はヒーター２０、周波数源２１、電圧制御発振回路２２及び温度制御回路２３を含む。電圧制御発振回路２２及び温度制御回路２３はそれぞれＩＣであってよい。周波数源２１の周波数は周囲温度に温度依存する。電圧制御発振回路２２は周波数源２１に結合される。周囲温度が第１温度と第１温度より高い第２温度の間である第１範囲にある時、電圧制御発振回路２２は周波数源２１を駆動することにより、周囲温度の変動から生じる周波数源２１の周波数変動を低減する。温度制御回路２３はヒーター２０及び電圧制御発振回路２２に結合される。周囲温度が第３温度と第３温度より高い第４温度の間である第２範囲にある時、温度制御回路２３はヒーター２０を目標温度まで駆動することにより、周波数源２１の動作温度を調節する。温度制御回路２３は温度情報を電圧制御発振回路２２に送信できる。第１温度は第３温度より高い。温度制御回路２３は、周囲温度が第１範囲にある時に周囲温度を感知して第１検出電圧Ｄ１を生成するように構成される。温度制御回路２３は、周囲温度が第１範囲にある時に周囲温度及び目標温度に基づいて第１制御電圧Ｃ１を生成することができる。電圧制御発振回路２２は第１制御電圧Ｃ１及び第１検出電圧Ｄ１を受けるとともに、第１制御電圧Ｃ１及び第１検出電圧Ｄ１に基づいて周波数源２１を駆動することができる。目標温度は周囲温度に対して、一次多項式、高次多項式又は一次多項式と高次多項式の組み合わせの相関関係を有する。

【0021】

本発明のいくつかの実施形態において、温度制御回路２３は温度センサー２３１、目標温度設定回路２３２及びヒーティングコンパレーター２３３を含むことができる。温度センサー２３１は周囲温度を感知するように構成される。温度センサー２３１は周囲温度が第１範囲にある時に周囲温度に基づいて第１検出電圧Ｄ１を生成する。また、温度センサー２３１は周囲温度が第２範囲にある時に周囲温度に基づいて第２検出電圧Ｄ２を生成する。目標温度設定回路２３２は周囲温度を感知するように構成される。目標温度設定回路２３２は周囲温度が第１範囲にある時に周囲温度及び目標温度に基づいて第１制御電圧Ｃ１を生成する。目標温度設定回路２３２は周囲温度が第２範囲にある時に周囲温度及び目標温度に基づいて第２制御電圧Ｃ２を生成する。ヒーティングコンパレーター２３３はヒーター２０、温度センサー２３１及び目標温度設定回路２３２に結合され、かつ第２検出電圧Ｄ２及び第２制御電圧Ｃ２を受けるとともに、第２検出電圧Ｄ２及び第２制御電圧Ｃ２に基づいてヒーター２０を目標温度まで駆動するように構成される。

【0022】

本発明のいくつかの実施形態において、電圧制御発振回路２２はドライビングコンパレーター２２１、電圧発生器２２２及び少なくとも１つの可変容量ダイオード２２３を含むことができる。ドライビングコンパレーター２２１は温度センサー２３１及び目標温度設定回路２３２に結合され、かつ第１制御電圧Ｃ１及び第１検出電圧Ｄ１を受けて駆動電圧ＤＶを生成するように構成される。電圧発生器２２２はドライビングコンパレーター２２１に結合され、かつ駆動電圧ＤＶを受けるとともに、その駆動電圧ＤＶに基づいて少なくとも１つの動作電圧ＯＶを生成するように構成される。可変容量ダイオード２２３は周波数源２１及び電圧発生器２２２に結合され、かつ動作電圧ＯＶを受けて静電容量を調整するように構成され、これにより周波数源２１の周波数変動を低減する。

【0023】

図３は本発明の第３の実施形態における発振装置を示す図である。図３を参照すると、発振装置３はある周囲温度を有する環境に配置される。発振装置３はヒーター３０、周波数源３１、電圧制御発振回路３２及び温度制御回路３３を含む。電圧制御発振回路３２及び温度制御回路３３はそれぞれＩＣであってよい。周波数源３１の周波数は周囲温度に温度依存する。電圧制御発振回路３２は周波数源３１に結合される。周囲温度が第１温度と第１温度より高い第２温度の間である第１範囲にある時、電圧制御発振回路３２は周波数源３１を駆動することにより、周囲温度の変動から生じる周波数源３１の周波数変動を低減する。温度制御回路３３はヒーター３０及び電圧制御発振回路３２に結合される。周囲温度が第３温度と第３温度より高い第４温度の間である第２範囲にある時、温度制御回路３３はヒーター３０を目標温度まで駆動することにより、周波数源３１の動作温度を調節する。温度制御回路３３は温度情報を電圧制御発振回路３２に送信できる。第１温度は第３温度より高い。目標温度は周囲温度に対して、一次多項式、高次多項式又は一次多項式と高次多項式の組み合わせの相関関係を有する。温度制御回路３３は、周囲温度が第１範囲にある時に周囲温度を感知して第１検出電圧Ｄ１を生成するように構成される。電圧制御発振回路３２は第１検出電圧Ｄ１を受けるとともに、その第１検出電圧Ｄ１に基づいて周波数源３１を駆動する。

【0024】

本発明のいくつかの実施形態において、温度制御回路３３は温度センサー３３１、目標温度設定回路３３２及びコンパレーター３３３を含むことができる。温度センサー３３１は周囲温度を感知するように構成される。温度センサー３３１は周囲温度が第１範囲にある時に周囲温度に基づいて第１検出電圧Ｄ１を生成する。また、温度センサー３３１は周囲温度が第２範囲にある時に周囲温度に基づいて第２検出電圧Ｄ２を生成する。目標温度設定回路３３２は周囲温度を感知するように構成される。目標温度設定回路３３２は周囲温度が第２範囲にある時に周囲温度及び目標温度に基づいて制御電圧Ｃを生成する。コンパレーター３３３はヒーター３０、温度センサー３３１及び目標温度設定回路３３２に結合され、かつ第２検出電圧Ｄ２及び制御電圧Ｃを受けるとともに、第２検出電圧Ｄ２及び制御電圧Ｃに基づいてヒーター３０を目標温度まで駆動するように構成される。

【0025】

本発明のいくつかの実施形態において、電圧制御発振回路３２は電圧発生器３２２及び少なくとも１つの可変容量ダイオード３２３を含むことができる。電圧発生器３２２は温度センサー３３１に結合され、かつ第１検出電圧Ｄ１を受けるとともに、その第１検出電圧Ｄ１に基づいて少なくとも１つの動作電圧ＯＶを生成するように構成される。可変容量ダイオード３２３は周波数源３１及び電圧発生器３２２に結合され、かつ動作電圧ＯＶを受けて静電容量を調整するように構成され、これにより周波数源３１の周波数変動を低減する。

【0026】

図４ａから図４ｄは本発明の第１、第２及び第３の実施形態における第１温度、第２温度、第３温度及び第４温度の分布を示す図である。

【0027】

図５は本発明の第４の実施形態における発振装置を示す図である。図６ａから図６ｄは本発明の第４の実施形態における第１温度、第２温度、第３温度及び第４温度の分布を示す図である。図５及び図６ａから図６ｄを参照すると、発振装置４はある周囲温度を有する環境に配置され、ヒーター４０、周波数源４１、電圧制御発振回路４２、温度制御回路４３及び第１温度センサー４４を含む。電圧制御発振回路４２及び温度制御回路４３はそれぞれＩＣであってよい。温度制御回路４３はヒーター４０に結合される。周波数源４１の周波数は周囲温度に温度依存する。周囲温度が第１温度と第１温度より高い第２温度の間である第１範囲にある時、温度制御回路４３はヒーター４０を目標温度まで駆動することにより、周波数源４１の動作温度を調節する。第１温度センサー４４は周囲温度を感知するように構成される。第１温度センサー４４は、周囲温度が第３温度と第３温度より高い第４温度の間である第２範囲にある時、周囲温度に基づいて第１検出電圧Ｄ１を生成する。電圧制御発振回路４２は周波数源４１及び第１温度センサー４４に結合される。電圧制御発振回路４２は、第１検出電圧Ｄ１を受けて周波数源４１を駆動するとともに、周囲温度の変動から生じる周波数源４１の周波数変動を低減する。第３温度は第１温度より高い。目標温度は周囲温度に対して、一次多項式、高次多項式又は一次多項式と高次多項式の組み合わせの相関関係を有する。

【0028】

本発明のいくつかの実施形態において、温度制御回路４３は第２温度センサー４３１、目標温度設定回路４３２及びコンパレーター４３３を含むことができる。第２温度センサー４３１は周囲温度を感知するように構成される。第２温度センサー４３１は周囲温度が第１範囲にある時に周囲温度に基づいて第２検出電圧Ｄ２を生成する。目標温度設定回路４３２は周囲温度を感知するように構成される。目標温度設定回路４３２は周囲温度が第１範囲にある時に周囲温度及び目標温度に基づいて制御電圧Ｃを生成する。コンパレーター４３３はヒーター４０、第２温度センサー４３１及び目標温度設定回路４３２に結合され、かつ第２検出電圧Ｄ２及び制御電圧Ｃを受けるとともに、第２検出電圧Ｄ２及び制御電圧Ｃに基づいてヒーター４０を目標温度まで駆動するように構成される。

【0029】

本発明のいくつかの実施形態において、電圧制御発振回路４２は電圧発生器４２２及び少なくとも１つの可変容量ダイオード４２３を含むことができる。電圧発生器４２２は第１温度センサー４４に結合され、かつ第１検出電圧Ｄ１を受けるとともに、その第１検出電圧Ｄ１に基づいて少なくとも１つの動作電圧ＯＶを生成するように構成される。可変容量ダイオード４２３は周波数源４１及び電圧発生器４２２に結合され、かつ動作電圧ＯＶを受けて静電容量を調整するように構成され、これにより周波数源４１の周波数変動を低減する。

【0030】

上述の本発明の実施形態によれば、発振装置は、高過ぎる目標温度のためにＩＣの性能が低下するという事態を回避する。

【符号の説明】

【0031】

１ 発振装置
１０ ヒーター
１１ 周波数源
１２ 電圧制御発振回路
１２１ ドライビングコンパレーター
１２２ 電圧発生器
１２３ 可変容量ダイオード
１３ 温度制御回路
１３１ 第２温度センサー
１３２ 目標温度設定回路
１３３ ヒーティングコンパレーター
１４ 第1温度センサー
２ 発振装置
２０ ヒーター
２１ 周波数源
２２ 電圧制御発振回路
２２１ ドライビングコンパレーター
２２２ 電圧発生器
２２３ 可変容量ダイオード
２３ 温度制御回路
２３１ 温度センサー
２３２ 目標温度設定回路
２３３ ヒーティングコンパレーター
３ 発振装置
３０ ヒーター
３１ 周波数源
３２ 電圧制御発振回路
３２２ 電圧発生器
３２３ 可変容量ダイオード
３３ 温度制御回路
３３１ 温度センサー
３３２ 目標温度設定回路
３３３ コンパレーター
４ 発振装置
４０ ヒーター
４１ 周波数源
４２ 電圧制御発振回路
４２２ 電圧発生器
４２３ 可変容量ダイオード
４３ 温度制御回路
４３１ 第２温度センサー
４３２ 目標温度設定回路
４３３ コンパレーター
４４ 第１温度センサー
Ｃ 制御電圧
Ｃ１ 第１制御電圧
Ｃ２ 第２制御電圧
Ｄ１ 第１検出電圧
Ｄ２ 第２検出電圧
ＤＶ 駆動電圧
ОＶ 動作電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図4d】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図6d】