JP3176107B2 - Digitally controlled temperature compensated crystal oscillator - Google Patents
Digitally controlled temperature compensated crystal oscillatorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、水晶振動子の温度特性
を補償する温度補償水晶発振器、特に周囲の温度を測定
してデジタルデータによって制御したデジタル制御型温
度補償水晶発振器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature-compensated crystal oscillator for compensating for temperature characteristics of a crystal unit, and more particularly to a digitally-controlled temperature-compensated crystal oscillator which measures ambient temperature and controls the temperature based on digital data.
【0002】[0002]
【従来の技術】水晶発振器は、例えばATカットされた
水晶振動子が一般的に用いられるが、この水晶振動子の
もつ温度−周波数特性によって、低温領域から高温領域
にわたって周期が高度に安定した発振を得ることは困難
である。2. Description of the Related Art As a crystal oscillator, for example, an AT-cut crystal unit is generally used. Due to the temperature-frequency characteristics of the crystal unit, an oscillation whose period is highly stable from a low temperature region to a high temperature region is obtained. It is difficult to get.
【0003】この種の水晶振動子は、3次曲線の温度−
周波数特性を有するが、該温度−周波数特性を補償した
発振器が温度補償水晶発振器であり、従来の補償方法
は、コンデンサと水晶振動子を接続して用いて、コンデ
ンサのもつ温度特性によって、水晶振動子の温度−周波
数特性を補償したり、またサーミスタ等の温度により抵
抗値が変化する素子を利用したりしていた。[0003] This type of crystal oscillator has a cubic curve of temperature-
An oscillator that has frequency characteristics but compensates for the temperature-frequency characteristics is a temperature-compensated crystal oscillator.A conventional compensation method uses a capacitor and a crystal resonator connected to each other, and the crystal oscillation is controlled by the temperature characteristics of the capacitor. The temperature-frequency characteristics of the element have been compensated, and an element such as a thermistor whose resistance value changes with temperature has been used.
【0004】さらに、近年では、デジタル技術を利用し
て水晶振動子の温度−周波数特性を補償したデジタル制
御型温度補償水晶発振器が用いられている。Further, in recent years, a digital control type temperature-compensated crystal oscillator which compensates the temperature-frequency characteristics of a crystal unit using digital technology has been used.
【0005】その一つは、3次曲線の水晶振動子の温度
−周波数特性(以下、3次の温度特性という)を補償す
る3次曲線をマイクロコンピュターに演算させていた。One of the problems is that the microcomputer calculates a cubic curve for compensating for the temperature-frequency characteristic (hereinafter referred to as a cubic temperature characteristic) of the cubic crystal resonator.
【0006】また、別の方法として、メモリ手段である
ROMに、特定の水晶振動子の周囲のある温度時点毎の
補償量データを保持させ、周囲の温度検出手段により得
られた温度情報に基づいて、ROMからその温度におけ
る補償量データを得ていた。As another method, a ROM serving as a memory means stores compensation amount data at a certain time point around a specific crystal unit, and based on temperature information obtained by the surrounding temperature detecting means. Thus, the compensation amount data at that temperature was obtained from the ROM.
【0007】この補償量データをD/Aコンバータで電
圧値に変換し、その電圧を水晶振動子の一端に接続した
バリキャップダイオードに印加して、水晶振動子の3次
の温度特性を補償していた。(特開昭63−24490
4号参照)上述のROMデータによる補償方法では、例
えば、シーケンシャルの256ビットのROMを用い
て、例えば−35℃〜+85℃の120℃を51温度領
域に分割し、夫々の温度領域に対応するアドレスに5ビ
ットの補償データを保持させていた。即ち、約2℃に対
して1つの補償データが保持されており、32段階の補
償をおこなっていた。The compensation amount data is converted into a voltage value by a D / A converter, and the voltage is applied to a varicap diode connected to one end of the crystal unit to compensate for the third-order temperature characteristic of the crystal unit. I was (JP-A-63-24490)
In the above-described compensation method using ROM data, for example, using a sequential 256-bit ROM, for example, 120 ° C. from −35 ° C. to + 85 ° C. is divided into 51 temperature regions, and each temperature region is corresponded. The address holds 5-bit compensation data. That is, one compensation data is held for about 2 ° C., and compensation is performed in 32 steps.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】近年、ROMの集積技
術の向上により、大記憶容量のROMが可能となったた
め、補償温度領域の分割数を51から100などと大き
くすることができる。In recent years, a ROM having a large storage capacity has been made possible by the improvement of ROM integration technology, and therefore the number of divisions of the compensation temperature region can be increased from 51 to 100.
【0009】しかし、水晶振動子の3次の温度特性を高
精度に補償しようとすれば、例えば、0.25℃の間隔
で温度検出し、その温度による補償を±0.5PPM単
位程度に補償しなければならない。仮に、−35℃〜+
85℃で上述の高精度の補償を考えると、480の温度
領域(約480を512(9ビットと換算))、±0.
5PPM単位の補償を行うには7ビットの補償データが
必要となり、結局、ROMの容量は512×7ビット=
3584ビットと、非常に大きなメモリが必要となる。However, in order to compensate the third-order temperature characteristic of the crystal unit with high accuracy, for example, the temperature is detected at intervals of 0.25 ° C., and the compensation based on the temperature is compensated for about ± 0.5 PPM unit. Must. Assuming -35 ° C ~ +
Considering the above-mentioned high-precision compensation at 85 ° C., a temperature range of 480 (about 480 to 512 (converted into 9 bits)), ± 0.
To perform compensation in units of 5 PPM, compensation data of 7 bits is required. As a result, the capacity of the ROM is 512 × 7 bits =
A very large memory of 3584 bits is required.
【0010】このため、メモリ容量的に実施可能であっ
ても、メモリ部を有するICチップが大型化してしま
い、コストアップとなってしまうという問題点があっ
た。[0010] For this reason, there is a problem in that even if the implementation is possible with a large memory capacity, the IC chip having the memory section becomes large and the cost increases.
【0011】また、ROMに任意値の補償データを書き
込むことができるが、隣接する補償温度領域の補償デー
タとの間に大きな差があると、デジタル誤差が大きくな
り、デジタル制御型温度補償水晶発振器全体の精度を管
理するのが困難であった。Although any value of compensation data can be written in the ROM, if there is a large difference between compensation data in the adjacent compensation temperature region, a digital error increases, and a digitally controlled temperature compensated crystal oscillator is used. It was difficult to control the overall accuracy.
【0012】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、ROMの記憶容量を少なくし
て、かつ精度の高い温度補償を可能にするデジタル制御
型温度補償水晶発振器を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to reduce the storage capacity of a ROM and to achieve highly accurate temperature compensation in a digitally controlled temperature compensation crystal. It is to provide an oscillator.
【0013】[0013]
【課題を解決するための具体的な手段】本発明は、周囲
温度によって周期が変化するパルスを発生する温度パル
ス発生器と、基準パルス発生器と、符号データとカウン
トクロックデータとを保持し、両データを出力するメモ
リ部と、前記基準パルス発生器と温度パルス発生器との
パルス信号に基づいて、メモリ部の両データの出力を制
御するタイミグ発生器と、該メモリ部の両データに基づ
いて初期基準温度補償値に加減算を行うアップダウンカ
ウンターと、該アップダウンカウンターの演算結果を所
定電圧値に制御するD/Aコンバターと、該D/Aコン
バターに接続され、前記電圧値によって制御される水晶
発振回路とから成るデジタル制御型温度補償水晶発振器
である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises a temperature pulse generator for generating a pulse whose cycle changes according to the ambient temperature, a reference pulse generator, and code data and count clock data. A memory unit that outputs both data, a timing generator that controls output of both data of the memory unit based on pulse signals of the reference pulse generator and the temperature pulse generator, and a timing generator that controls both data of the memory unit. An up / down counter for adding / subtracting the initial reference temperature compensation value, a D / A converter for controlling the operation result of the up / down counter to a predetermined voltage value, and a D / A converter connected to the D / A converter and controlled by the voltage value. This is a digital control type temperature-compensated crystal oscillator comprising a crystal oscillation circuit.
【0014】[0014]
【作用】本発明によれば、メモリ部であるROMに記憶
された水晶振動子の補償データが、符号データとカウン
トクロックデータとからなるため、一つの温度補償領域
に対して2ビットのデータのみが保持されている。この
ため、例えば、−35℃〜+85℃の間を480に分割
して、1つの温度補償領域を0.25℃としたしても、
480(約512=9ビット)×2ビット=1024ビ
ットという非常に小さい記憶容量で済みで、高精度の温
度補償が可能となる水晶発振器となる。According to the present invention, since the compensation data of the crystal oscillator stored in the ROM serving as the memory section is composed of the code data and the count clock data, only two bits of data are provided for one temperature compensation area. Is held. For this reason, for example, even if the range between −35 ° C. to + 85 ° C. is divided into 480 and one temperature compensation region is set to 0.25 ° C.,
An extremely small storage capacity of 480 (approximately 512 = 9 bits) × 2 bits = 1024 bits is required, and the crystal oscillator can perform highly accurate temperature compensation.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
【0016】図1は、本発明に係るデジタル制御型温度
補償水晶発振器のブロック回路図であり、図中、1は基
準パルス発生器、2は温度パルス発生器、3はタイミン
グパルス発生器、4はメモリ部であるROM回路、5は
アップダウンカウンタ(U/Dカウンタ)、6はラッチ
回路、デジタル−アナログ(D/A)コンバータ、7は
電圧制御型水晶発振器である。尚、21はヒステリシス
回路である。FIG. 1 is a block diagram of a digitally controlled temperature-compensated crystal oscillator according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a reference pulse generator, 2 denotes a temperature pulse generator, 3 denotes a timing pulse generator, Is a ROM circuit as a memory unit, 5 is an up / down counter (U / D counter), 6 is a latch circuit, a digital-analog (D / A) converter, and 7 is a voltage controlled crystal oscillator. Incidentally, 21 is a hysteresis circuit.
【0017】基準パルス発生器1は、周囲の温度に安定
的なパルスを発生するものであり、具体的には周囲温度
に対して比較的安定な無安定マルチバイブレータ(例え
ば、約62.2KHz)と9ビットのバイナリカウンタ
ーで構成されている。基準パルス発生器1は基準パルス
tsとその分周パルスPUの2種類を発生し、夫々タイ
ミングパルス発生器3に出力される。基準パルスPUは
温度パルス発生器2の温度パルスTTと組み合わされる
パルスであり、基準パルスtsは、温度パルスTTと基
準パルスPUと組み合わされて周囲の温度に対応するパ
ルス数を有するクロックパルス列COの基準となるパル
スである。このパルスtsは、基準パルスPUの一周期
内に、ROM4の全アドレス数、例えば512に相当す
るパルス数を発生する。尚、基準パルスtsは、ROM
4のアドレス信号ADとして、ROM4にも出力されて
いる。The reference pulse generator 1 generates a stable pulse at an ambient temperature. Specifically, an astable multivibrator (for example, about 62.2 KHz) which is relatively stable at an ambient temperature. And a 9-bit binary counter. The reference pulse generator 1 generates two types of a reference pulse ts and a divided pulse PU thereof, and outputs the two to the timing pulse generator 3 respectively. The reference pulse PU is a pulse combined with the temperature pulse TT of the temperature pulse generator 2, and the reference pulse ts is a pulse of the clock pulse train CO having the number of pulses corresponding to the ambient temperature combined with the temperature pulse TT and the reference pulse PU. This is a reference pulse. This pulse ts generates a pulse number corresponding to the total number of addresses of the ROM 4, for example, 512 in one cycle of the reference pulse PU. The reference pulse ts is stored in the ROM
4 is also output to the ROM 4 as the address signal AD.
【0018】温度パルス発生器2は周囲の温度に対応し
て周期が変化するパルスを発生するものである。具体的
には、周囲温度に対して比較的敏感な無安定マルチバイ
ブレータ(例えば、約47.7±2.3KHz)を13
ビットのバイナリカウンタで分周して、温度上昇でリニ
アに周期が減少又は増加するパルスTTを発生する。The temperature pulse generator 2 generates a pulse whose cycle changes according to the ambient temperature. Specifically, an astable multivibrator (for example, about 47.7 ± 2.3 kHz) which is relatively sensitive to the ambient temperature is set to 13
The frequency is divided by a binary counter of bits, and a pulse TT whose period decreases or increases linearly as the temperature rises is generated.
【0019】この温度パルスTTはヒステリシス回路2
1を介してタイミングパルス発生器3に出力される。This temperature pulse TT is applied to the hysteresis circuit 2
1 to the timing pulse generator 3.
【0020】タイミングパルス発生器3は、基準パルス
発生器1の基準パルスPUに基づいて、所定間隔で、ロ
ード信号LO、ラッチ信号LA、リセット信号REを作
成するとともに、基準パルスPU、ts及び温度パルス
発生器2の温度パルスTTを組み合わせて、その検出し
た周囲温度に対応するパルス数のクロックパルス列CO
を作成する。これらのLO信号、LA信号、RE信号、
及びクロックパルス列COの発生タイミングは図2に示
す。The timing pulse generator 3 generates a load signal LO, a latch signal LA, and a reset signal RE at predetermined intervals based on the reference pulse PU of the reference pulse generator 1, and generates the reference pulse PU, ts and temperature. The temperature pulse TT of the pulse generator 2 is combined to generate a clock pulse train CO of a pulse number corresponding to the detected ambient temperature.
Create These LO signal, LA signal, RE signal,
FIG. 2 shows the generation timing of the clock pulse train CO.
【0021】ROM4には、各アドレスには、夫々温度
補償データが保持されている。例えばROM4のアドレ
ス数が512であり、補償温度範囲、例えば−35℃〜
85℃の120℃である場合、約0.23℃毎(1つの
温度補償領域)に夫々定めされた補償データが保持され
ている。The ROM 4 stores temperature compensation data at each address. For example, the number of addresses of the ROM 4 is 512, and a compensation temperature range, for example, −35 ° C.
When the temperature is 85 ° C. and 120 ° C., the compensation data respectively defined about every 0.23 ° C. (one temperature compensation area) is held.
【0022】1アドレスに保持された温度補償データ
は、U/Dカウンタ5での加算・減算の別を示す1ビッ
トの符号(「−」「+」の2種類)データVDと、U/
Dカウンタ5のクロックのゲートとして動作する1ビッ
トのカウンタクロックデータ(「1」「0」の2種類)
SDとから構成されている。これらの補償データは、符
号データVDとカウンタクロックデータSDの組み合わ
せにより、「−1」「0」「+1」の3種類の補償デー
タが作成されることになる。これらの補償データは、タ
イミングパルス発生器3によって制御されるゲート5
1、52を介して、上述のクロックパルス列COに同期
して、U/Dカウンタ5のクロック端子CP、アップダ
ウン端子U/Dに出力される。The temperature compensation data held at one address is composed of 1-bit sign (two types of "-" and "+") data VD indicating addition or subtraction by the U / D counter 5, and U / D
1-bit counter clock data that operates as a clock gate of the D counter 5 (two types of "1" and "0")
And SD. As these compensation data, three types of compensation data "-1", "0", and "+1" are created by a combination of the code data VD and the counter clock data SD. These compensation data are supplied to the gate 5 controlled by the timing pulse generator 3.
The clock signal is output to the clock terminal CP and the up / down terminal U / D of the U / D counter 5 in synchronization with the above-mentioned clock pulse train CO via the first and second clock pulses.
【0023】U/Dカウンタ5は、クロックパルス列C
Oの発生から終了までの間に上述のROM4から出力さ
れる3種類の補償データ及びタイミングパルス発生器3
のLO信号によってロードされる初期基準補償値Yとを
計数(加算・減算・変化なし)して、検出時の周囲温度
に対する補償量を作成する。そして、タイミングパルス
発生器3のLA信号によって、その補償量(デジタル
量)をラッチ・D/Aコンバータ6に出力する。例えば
7ビットのU/Dカウンタ5であれば、補償温度範囲に
おける最大周波数偏差を128段階で補正することがで
きる。The U / D counter 5 has a clock pulse train C
The three types of compensation data and the timing pulse generator 3 output from the ROM 4 during the period from the occurrence of O to the end.
The initial reference compensation value Y loaded by the LO signal is counted (no addition, subtraction, change) to create a compensation amount for the ambient temperature at the time of detection. Then, in accordance with the LA signal of the timing pulse generator 3, the compensation amount (digital amount) is output to the latch / D / A converter 6. For example, if the 7-bit U / D counter 5 is used, the maximum frequency deviation in the compensation temperature range can be corrected in 128 steps.
【0024】ラッチ・D/Aコンバータ6は、U/Dカ
ウンタ5のデジタル補償量をアナログ電圧値に変化する
ものである。The latch / D / A converter 6 changes the digital compensation amount of the U / D counter 5 to an analog voltage value.
【0025】電圧制御型水晶発振器7は、水晶振動子7
1を有する発振回路であって、図示していないが、水晶
振動子71の一端側にバリキャップダイオドなどの印加
電圧によって容量が変化し得る素子が接続されている。The voltage controlled crystal oscillator 7 includes a crystal oscillator 7
Although not shown in the figure, an oscillator circuit having a variable capacitance 1 such as a varicap diode is connected to one end of the crystal unit 71.
【0026】次に、上述の構成のディジタル制御型温度
補償水晶発振器の動作を説明する。Next, the operation of the digitally-controlled temperature-compensated crystal oscillator having the above configuration will be described.
【0027】図2のタイミングパルス発生器3における
タイミングチャトにおいて、先ず、基準パルスPUに同
期して、LO信号が発生する。これにより、U/Dカウ
ンタ5に初期基準補償値Yがロードされる。In the timing chart of the timing pulse generator 3 of FIG. 2, first, an LO signal is generated in synchronization with the reference pulse PU. As a result, the U / D counter 5 is loaded with the initial reference compensation value Y.
【0028】次に、基準温度パルスPUと温度パルスT
Tとの組み合わせにより、検出温度に対応するパルス数
のクロックパルス列COが発生する。クロックパルス列
COのパルスに応じて、ROM4に保持された補償デー
タがU/Dカウンタ5に出力される。U/Dカウンタ5
は、初期基準補償値Yに、逐次与えられる「−1」
「0」「+1」の何れかの補償データと計数して、検出
した周囲の温度に対応する水晶振動子71の周波数変化
を補償する補償量を得る次に、クロックパルス列COの
終了後、LA信号が発生する。これより、上述のU/D
カウンタ5で計数された補償量がラッチ・D/Aコンバ
ータ6で、所定電圧値に変換され、この電圧が電圧制御
型水晶発振器7のバリキャップダイオドに印加されて、
上記補償量に基づいて補償された発振周波数の出力が得
られることになる。Next, the reference temperature pulse PU and the temperature pulse T
In combination with T, a clock pulse train CO having the number of pulses corresponding to the detected temperature is generated. The compensation data stored in the ROM 4 is output to the U / D counter 5 in accordance with the pulse of the clock pulse train CO. U / D counter 5
Is “−1” sequentially given to the initial reference compensation value Y.
It is counted as either “0” or “+1” compensation data to obtain a compensation amount for compensating the frequency change of the crystal unit 71 corresponding to the detected ambient temperature. Next, after the end of the clock pulse train CO, LA A signal is generated. Thus, the above U / D
The compensation amount counted by the counter 5 is converted into a predetermined voltage value by a latch / D / A converter 6, and this voltage is applied to a varicap diode of a voltage controlled crystal oscillator 7,
The output of the oscillation frequency compensated based on the compensation amount is obtained.
【0029】次に、RE信号によって、温度パルス発生
器2にリセットが掛かり、次のLO信号によって上述の
動作を繰り返すことになる。Next, the temperature pulse generator 2 is reset by the RE signal, and the above operation is repeated by the next LO signal.
【0030】次に、ROM4に保持された補償データ
(符号データVD、カウンタクロックデータSD)につ
いて説明する。Next, the compensation data (code data VD and counter clock data SD) held in the ROM 4 will be described.
【0031】ROM4としてアドレス512ビットを用
いる場合、1アドレスあたり、約0.23℃の温度領域
の補償データが保持され、尚、LO信号によってU/D
カウンタ5にロードされる初期基準補償値Yは「64」
とする。When 512 bits of address are used as the ROM 4, compensation data in a temperature range of about 0.23 ° C. is held per address, and the U / D is controlled by the LO signal.
The initial reference compensation value Y loaded into the counter 5 is “64”
And
【0032】アドレス0番地の補償データは、クロック
パルス列COの1パルス目によってU/Dカウンタ5に
出力され、クロックパルス列COの2パルス目によって
アドレス1番地の補償データが出力され、クロックパル
ス列COのNパルス目にはN−1番地の補償データが出
力されることになる。The compensation data at address 0 is output to the U / D counter 5 by the first pulse of the clock pulse train CO, and the compensation data at address 1 is output by the second pulse of the clock pulse train CO. At the N-th pulse, the compensation data at address N-1 is output.
【0033】例えば周囲の温度が最低補償温度である−
35℃であれば、クロックパルス列COは1パルスだけ
発生し、U/Dカウンタ5では、初期基準補償値Yの6
4にアドレス0に保持された補償データが計数されるこ
とになる。例えばアドレス0に符号データVD「+」、
カウンタクロックデータSDが「1」であれば、計数後
の補償量として「65」が算出される。同様に、検出し
た温度Tに対応するクロックパルス列COがNパルス目
であれば、アドレス0からアドレスN−1までの補償デ
ータの加算結果と初期基準補償値Yとの加算した補償量
が作成される。For example, the ambient temperature is the minimum compensation temperature.
At 35 ° C., the clock pulse train CO generates only one pulse, and the U / D counter 5 generates the initial reference compensation value Y of 6
4, the compensation data held at the address 0 is counted. For example, the code data VD “+” at address 0,
If the counter clock data SD is “1”, “65” is calculated as the compensation amount after counting. Similarly, if the clock pulse train CO corresponding to the detected temperature T is the Nth pulse, a compensation amount obtained by adding the result of adding the compensation data from address 0 to address N-1 and the initial reference compensation value Y is created. You.
【0034】即ち、アドレスNには、初期基準補償値Y
とアドレス0〜アドレスN−1までの補償データとの計
数結果に対して、さらに1加算する補償量を得たいの
か、1減算する補償量を得たいのか、またはそのままの
補償量を得たいのかを、所期の温度補償カーブに基づい
て、「+1」「−1」「0」の何れかの補償データを記
憶させる。また、初期基準補償値Yを所定の値に設定す
る。That is, the address N has an initial reference compensation value Y
Do you want to obtain a compensation amount to be added by one, a compensation amount to be subtracted by one, or a compensation amount as it is with respect to the counting result of the compensation data from address 0 to address N-1? Is stored as one of compensation data “+1”, “−1”, and “0” based on a desired temperature compensation curve. Further, the initial reference compensation value Y is set to a predetermined value.
【0035】次に、上述の動作を図3、図4を用いて簡
略的に説明する。図3は補償温度範囲を16分割した時
の得たい温度補償カーブを示す。Next, the above operation will be briefly described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a desired temperature compensation curve when the compensation temperature range is divided into 16 parts.
【0036】ROM4のアドレスが16であり、初期基
準補償値Yが4の場合で説明する。The case where the address of the ROM 4 is 16 and the initial reference compensation value Y is 4 will be described.
【0037】図4において、基準温度パルスtsは基準
温度PUの一周期に16パルス発生するように設定され
ている。また、ROM4のアドレス0〜には、夫々補償
データとして、+1、0、+1、0、0、−1、−1、
−1、−1・・・と保持されている。したがってクロッ
クパルス列COに同期して、ROM4の符号データV
D、カウンタクロックデータSDが導出される。In FIG. 4, the reference temperature pulse ts is set so that 16 pulses are generated in one cycle of the reference temperature PU. In addition, addresses 0 to 0 of the ROM 4 include compensation data of +1, 0, +1, 0, 0, -1, -1,
-1, -1... Are held. Therefore, the code data V in the ROM 4 is synchronized with the clock pulse train CO.
D, counter clock data SD is derived.
【0038】例えば、タイミングパルス発生器3のLO
信号によってU/Dカウンタ5に初期基準補償値Y
「4」がロードされる。For example, the LO of the timing pulse generator 3
The initial reference compensation value Y is supplied to the U / D counter 5 by the signal.
"4" is loaded.
【0039】次にクロックパルス列COの1番目のパル
スでアドレス0の補償データ+1(符号データVD
「+」、カウンタクロックデータSD「1」)がU/D
カウンタ5に出力され、初期基準補償値Y「4」と「+
1」の補償データに加算され、結局デジタル量「5」の
補償量が作成される。Next, at the first pulse of the clock pulse train CO, the compensation data at address 0 + 1 (code data VD
“+”, Counter clock data SD “1”) is U / D
Output to the counter 5, the initial reference compensation values Y “4” and “+”
The compensation amount is added to the compensation data of "1", and the compensation amount of the digital amount "5" is created after all.
【0040】クロックパルス列COの2番目のパルスに
より、アドレス1の補償データ0(符号データVD
「+」、「−」何れでもよい、カウンタクロックデータ
SD「0」)がU/Dカウンタ5に出力され、先の補償
量「5」がそのまま補償量として作成される。By the second pulse of the clock pulse train CO, the compensation data 0 (code data VD
The counter clock data SD “0”, which may be “+” or “−”, is output to the U / D counter 5, and the previous compensation amount “5” is created as it is as the compensation amount.
【0041】同様にして、3番目のパルスでアドレス2
の補償データ+1がU/Dカウンタ5に出力され、先の
デジタル量「6」の補償データに加算され、結局デジタ
ル量「7」の補償データが作成される。In the same manner, address 3 is applied by the third pulse.
Is output to the U / D counter 5 and is added to the compensation data of the digital amount "6", and eventually the compensation data of the digital amount "7" is created.
【0042】例えば、ある周囲の温度に対応してクロッ
クパルス列COが8パルスとなった時には、アドレス0
〜アドレス7の補償データの演算結果と初期基準補償値
Yとが計数され、結局デジタル量「5」の補償データが
作成される。For example, when the clock pulse train CO has eight pulses corresponding to a certain ambient temperature, the address 0
The calculation result of the compensation data at the address 7 and the initial reference compensation value Y are counted, and eventually, compensation data of the digital amount "5" is created.
【0043】このデジタル量の温度補償値「5」がLA
信号により、ラッチ・D/Aコンバータ6で、デジタル
温度補償値「5」に対応する電圧値に変換する。The temperature compensation value “5” of this digital quantity is LA
According to the signal, the latch / D / A converter 6 converts the voltage into a voltage value corresponding to the digital temperature compensation value “5”.
【0044】以上のように、本発明のデジタル制御型温
度補償水晶発振器では、水晶振動子71が有する固有の
温度特性に対して、ROM4に保持される補償データ
が、前アドレスまでに計数された補償量に対する変化量
を、補償データとして「0」「−1」「+1」が保持さ
れており、結局、1アドレスに対して符号データVDの
1ビットとカウンタクロックデータSDの1ビットの合
計2ビットで済み、データ容量が大きく軽減できること
になる。As described above, in the digital control type temperature-compensated crystal oscillator of the present invention, the compensation data held in the ROM 4 is counted up to the previous address for the unique temperature characteristic of the crystal unit 71. “0”, “−1”, and “+1” are held as compensation data for the amount of change with respect to the compensation amount. As a result, one bit of the code data VD and one bit of the counter clock data SD for one address are 2 in total. Only bits are required, and the data capacity can be greatly reduced.
【0045】これにより、ROM4の容量が大幅に節約
でき、さらにROM4を構成するICチップを小形化で
きるとともに、低コスト化が実現できる。即ち、例えば
約0.23℃という極めて狭い温度間隔(1つの補償温
度領域)で、温度補償が可能となり、周波数特性の優れ
た水晶発振器が可能となる。As a result, the capacity of the ROM 4 can be largely saved, and the size of the IC chip constituting the ROM 4 can be reduced, and the cost can be reduced. That is, for example, temperature compensation can be performed at an extremely narrow temperature interval (one compensation temperature region) of about 0.23 ° C., and a crystal oscillator having excellent frequency characteristics can be achieved.
【0046】上述の補償方法では、ROM4の全アドレ
ス0から511の補償データを順次計数する補償方法で
説明したが、実際には、実際のデジタル制御型温度補償
水晶発振器は、略常温(25℃)付近で使用されること
が多い。このため、周囲温度に対応するクロックパルス
列COのパルスは、最大512パルス数の中心値である
256パルス数前後となる。In the above-described compensation method, the compensation method of sequentially counting the compensation data of all addresses 0 to 511 of the ROM 4 has been described. However, actually, the actual digitally controlled temperature-compensated crystal oscillator is substantially at room temperature (25 ° C.). ) Is often used in the vicinity. Therefore, the number of pulses of the clock pulse train CO corresponding to the ambient temperature is about 256 pulses, which is the central value of the maximum 512 pulses.
【0047】このため、補償温度領域−35℃〜85℃
のなかで、基準温度To、例えば25℃(クロックパル
ス列COのパルス数で256に相当)を設定し、基準温
度Toと周囲の温度に対応するクロックパルス列CO
を、基準温度Toの左右の何れかに導出するようにして
も構わない。Therefore, a compensation temperature range of -35 ° C. to 85 ° C.
Among them, a reference temperature To, for example, 25 ° C. (corresponding to 256 pulses of the clock pulse train CO) is set, and the clock pulse train CO corresponding to the reference temperature To and the ambient temperature is set.
May be derived to either the left or right of the reference temperature To.
【0048】この場合、図5に示すようにタイミングパ
ルス発生器3は、LO信号、クロックパルス列CO、L
A信号、RE信号の他に、さらに、クロックパルス列C
Oの最大パルス数(最低温度補償温度Tmin(−35
℃)と最高温度補償温度Tmax(+85℃)の間で現
れるパルス列信号)512パルスの中に256パルス目
(基準温度To(+25℃に対応))で立ち上がるよう
な信号UDを作成する必要がある。In this case, as shown in FIG. 5, the timing pulse generator 3 outputs the LO signal and the clock pulse trains CO and L.
In addition to the A and RE signals, the clock pulse train C
O maximum pulse number (minimum temperature compensation temperature Tmin (−35
C) and the maximum temperature compensation temperature Tmax (pulse train signal appearing between + 85 ° C.) It is necessary to create a signal UD that rises at the 256th pulse (reference temperature To (corresponding to + 25 ° C.)) in 512 pulses. .
【0049】図5では、基準パルスPUの立ち下がりま
たは立ち上がりを基準にすべての信号が制御されてお
り、LO信号は、ある基準パルスPUから8パルス目の
基準パルスPU8 の立ち下がりによってLO信号が立ち
下がり、その時点でU/Dカウンタ5に初期基準補償値
Yがロードされる。[0049] In FIG. 5, and all the signals are controlled based on the falling or rising of the reference pulse PU, LO signal, LO signal at the falling of the reference pulse PU 8 of 8 pulses counted from a certain reference pulse PU Falls, at which point the U / D counter 5 is loaded with the initial reference compensation value Y.
【0050】さらに10パルス目の基準パルスPU10の
立ち上がりによってUD信号がLからHに反転する。こ
の10パルス目の1周期内に検出した周囲温度に対応す
る所定パルス数のクロックパルス列COが発生し、U/
Dカウンタ5で計数処理される。Further, the UD signal is inverted from L to H by the rise of the 10th reference pulse PU10. A clock pulse train CO of a predetermined number of pulses corresponding to the ambient temperature detected within one cycle of the tenth pulse is generated.
The count processing is performed by the D counter 5.
【0051】さらに13パルス目の基準パルスPU13の
立ち下がりによってLA信号が発生し、14パルス目の
基準パルスPU14の立ち下がりによって消滅し、さらに
15パルス目の基準パルスPU15の立ち下がりによって
LA信号が発生し、16パルス目の基準パルスPU16の
立ち下がりによって消滅する。[0051] Further 13 LA signal is generated by the fall of the pulse of the reference pulse PU 13, and extinguished by the fall of the 14-th pulse of the reference pulse PU 14, by further 15 fall of pulse of the reference pulse PU 15 An LA signal is generated and disappears at the falling edge of the 16th reference pulse PU16.
【0052】この補償方法では、基準温度To(中心
値)を設定するためのUD信号を作成し、また、基準温
度Toに対して低温領域側及び高温領域側の補償データ
の処理の計数方法が異なる。このため、ゲート52とし
てEX−ORゲートなどを用いる必要があり、図6に示
す構成となる。In this compensation method, a UD signal for setting the reference temperature To (center value) is created, and the counting method for processing the compensation data on the low temperature region side and the high temperature region side with respect to the reference temperature To. different. Therefore, it is necessary to use an EX-OR gate or the like as the gate 52, and the configuration shown in FIG. 6 is obtained.
【0053】このUD信号は、U/Dカウンター5の入
力に接続したEX−ORゲート52に出力される。この
EX−ORゲート52には、常にスキャンされている符
号データVDが入力され、EX−ORゲート52を介し
てカウンタクロックデータSDがU/Dカウンター5に
入力される。This UD signal is output to an EX-OR gate 52 connected to the input of the U / D counter 5. The EX-OR gate 52 receives the constantly scanned code data VD, and the counter clock data SD is input to the U / D counter 5 via the EX-OR gate 52.
【0054】また、補償温度範囲(−35℃〜+85)
とクロックパルス列COとROM4との関係を図7に示
す。The compensation temperature range (-35 ° C. to +85)
FIG. 7 shows the relationship between the clock pulse train CO and the ROM 4.
【0055】周囲温度が基準温度Toの時、クロックパ
ルス列COのパルス数が0(ROMアドレス256)と
なるように温度パルス発生器2を調整する。基準温度T
o〜Tmax間に256パルスがでる。また最低補償温
度Tmin〜To間に256パルスがでる。When the ambient temperature is the reference temperature To, the temperature pulse generator 2 is adjusted so that the number of pulses of the clock pulse train CO becomes 0 (ROM address 256). Reference temperature T
256 pulses are generated between o and Tmax. Further, 256 pulses are generated between the minimum compensation temperature Tmin and To.
【0056】基準温度Toより高温側である左側を
「−」、低温側である右側を「+」とすると、1〜51
2のパルス数が−256〜+256のパルス数に変換さ
れている。例えば、周囲の温度+55℃(T1 )であれ
ば、−128のパルス数のクロックパルス列COとな
り、周囲の温度−5℃(T2 )であれば、+128のパ
ルス数のクロックパルス列COとなる。Assuming that the left side which is higher than the reference temperature To is “−” and the right side which is lower than the reference temperature To is “+”, 1 to 51
The number of pulses of 2 is converted into the number of pulses of -256 to +256. For example, if the ambient temperature is + 55 ° C. (T 1 ), the clock pulse train CO has a pulse number of −128. If the ambient temperature is −5 ° C. (T 2 ), the clock pulse train CO has a pulse number of +128. .
【0057】従って、周囲の温度Tに対応するクロック
パルス列COが、基準温度Toを中心に補償処理がされ
るため、ROM4に補償データを記憶させる時には、温
度Toを中心にして、最高温度補償温度Tmax〜T
o、最低温度補償温度Tmin〜Toで、符号データV
D「+」「−」及びカウンタクロックデータSD「0」
「1」を考慮する必要がある。Therefore, the clock pulse train CO corresponding to the ambient temperature T is compensated around the reference temperature To. Therefore, when the compensation data is stored in the ROM 4, the maximum temperature compensation temperature is centered around the temperature To. Tmax ~ T
o, at the minimum temperature compensation temperature Tmin to To, the code data V
D "+""-" and counter clock data SD "0"
It is necessary to consider "1".
【0058】ROM4には、例えば512アドレスを有
しており、1アドレスあたり、約0.23℃間毎の補償
データが保持されている。例えばアドレス0には、最高
補償温度85℃における補償データが保持されており、
アドレス1には、84.77℃における補償データが保
持されており、アドレス511には最低補償温度−35
℃における補償データが保持されている。The ROM 4 has, for example, 512 addresses, and holds compensation data for about 0.23 ° C. per address. For example, at address 0, compensation data at the maximum compensation temperature of 85 ° C. is held.
Address 1 holds the compensation data at 84.77 ° C., and address 511 holds the minimum compensation temperature −35.
Compensation data at ° C. is retained.
【0059】ここで、本実施例は、基準温度Toを中心
に高温側と低温側を判別して補償を行うため、基準温度
To〜最高補償温度Tmax間においては、基準温度T
o〜最高補償温度Tmax間においては、n番目のアド
レスには、初期基準補償値Yとn+1番目の補償データ
〜255番目のアドレスに保持された補償データの計数
の合計に対する変位量、即ち「−1」「0」「+1」の
いづれかが保持されている。In this embodiment, since the compensation is performed by discriminating between the high temperature side and the low temperature side around the reference temperature To, between the reference temperature To and the maximum compensation temperature Tmax, the reference temperature T is set.
Between o and the maximum compensation temperature Tmax, the displacement of the n-th address relative to the total of the initial reference compensation value Y and the count of the compensation data held in the (n + 1) th compensation data to the 255th address, ie, “−” One of "1", "0" and "+1" is held.
【0060】基準温度To〜最低補償温度Tmin間に
おいては、n番目のアドレスには、初期基準補償値Y
と、256番目〜n−1番目のアドレスに保持された補
償データの計数の合計に対する変位量、即ち「−1」
「0」「+1」が保持されている。Between the reference temperature To and the minimum compensation temperature Tmin, the n-th address contains the initial reference compensation value Y
And the displacement amount with respect to the total of the counts of the compensation data held at the 256th to (n-1) th addresses, that is, "-1"
“0” and “+1” are held.
【0061】上述のように、補償データを夫々保持させ
ても、上述の実施例と同様に、ROM4の容量として
は、例えば、512のアドレス(例えば−35℃〜+8
5℃を512の補償温度領域に分割する)に7ビット
(最大周波数偏差を128段階で補償を与える)を記憶
させるには、512×2=1024ビットでよい。これ
に対して従来の512×7=3584ビットのメモリサ
イズが必要であり、メモリサイズとして、2/7のメモ
リサイズで済むことになる。As described above, even if the compensation data is held, the capacity of the ROM 4 is, for example, 512 addresses (for example, −35 ° C. to +8
To store 7 bits (providing the maximum frequency deviation in 128 steps) in 5 ° C. into 512 compensation temperature regions, 512 × 2 = 1024 bits may be used. On the other hand, a conventional memory size of 512 × 7 = 3584 bits is required, and a memory size of 2/7 is sufficient.
【0062】前述の図3に示す補償カーブを得る場合に
基づいて、同様な条件で説明する。A description will be given under the same conditions based on the case where the compensation curve shown in FIG. 3 is obtained.
【0063】図8において、基準パルスPUの一周期に
は、基準パルスts(アドレス信号AD)及びクロック
パルス列COが最大16パルス発生する。In FIG. 8, a maximum of 16 reference pulses ts (address signal AD) and clock pulse train CO are generated in one cycle of the reference pulse PU.
【0064】UD信号は、基準パルスPUの反転時に同
期して反転するものであり、即ち16×tsの周期のパ
ルスである。これのUD信号の反転によって、温度補償
可能領域の中心値(基準温度To)が定まることにな
る。The UD signal is inverted in synchronization with the inversion of the reference pulse PU, that is, a pulse having a period of 16 × ts. By inverting the UD signal, the center value (reference temperature To) of the temperature compensable region is determined.
【0065】ROM4には、アドレス0〜15まで、夫
々補償データが「+1」、「+1」、「0」、「0」、
「0」、「−1」、「−1」、「−1」、「−1」、
「−1」、「−1」、「−1」、「+1」、「+1」、
「+1」、「+1」に保持されている。この中心値より
も左側が高温領域となり、アドレス0には最高補償温度
Tmaxにおける補償データが保持されている。また中
心値よりも右側が低温領域となり、アドレス15には最
高補償温度Tmaxにおける補償データが保持されてい
る。In the ROM 4, compensation data “+1”, “+1”, “0”, “0”,
"0", "-1", "-1", "-1", "-1",
"-1", "-1", "-1", "+1", "+1",
"+1" and "+1" are held. The left side of the center value is a high temperature region, and address 0 holds compensation data at the maximum compensation temperature Tmax. The right side of the center value is a low temperature region, and the address 15 holds compensation data at the maximum compensation temperature Tmax.
【0066】基準パルスPUと温度パルスTTとの組み
合わせによって周囲温度Tに対応するクロックパルス列
COが発生するが、周囲温度Tが基準温度Toよりも高
いときには、中心値より左側に中心寄りに周囲温度T対
応するパルス数のクロックパルス列COが発生する。ま
た、周囲温度Tが基準温度Toよりも低いときには、中
心値より右側に中心寄りに周囲温度Tに対応するパルス
数のクロックパルス列COが発生する。即ち、最大16
パルスのクロックパルス列COは、−8〜+8パルスに
変換されることになる。A clock pulse train CO corresponding to the ambient temperature T is generated by a combination of the reference pulse PU and the temperature pulse TT. When the ambient temperature T is higher than the reference temperature To, the ambient temperature is shifted leftward from the center value toward the center toward the center. A clock pulse train CO having a pulse number corresponding to T is generated. When the ambient temperature T is lower than the reference temperature To, a clock pulse train CO having a pulse number corresponding to the ambient temperature T is generated to the right of the center value toward the center. That is, up to 16
The pulse clock pulse train CO is converted into -8 to +8 pulses.
【0067】ROM4に保持されている補償データを構
成するカウンタクロックデータSDはクロックパルス列
COとアンドゲート51で論理積されてU/Dカウンタ
5のクロック端子CPに入力される。The counter clock data SD constituting the compensation data held in the ROM 4 is ANDed with the clock pulse train CO by the AND gate 51 and is input to the clock terminal CP of the U / D counter 5.
【0068】また、符号データVDは、UD信号とEX
−ORゲート52で論理演算されてUDカウンター5の
U/D端子に入力される。The code data VD is composed of the UD signal and the EX signal.
-The logical operation is performed by the OR gate 52 and the result is input to the U / D terminal of the UD counter 5.
【0069】タイミングパルス発生器3において、LO
信号により、UDカウンター5に初期基準値4がロード
される。In the timing pulse generator 3, LO
The signal causes the UD counter 5 to be loaded with the initial reference value 4.
【0070】図9(a)はある周囲温度を検出した結
果、低温領域のある温度における場合のタイミングチャ
ート図である。FIG. 9A is a timing chart in the case where a low temperature region is at a certain temperature as a result of detecting a certain ambient temperature.
【0071】図中、クロックパルス列COは、基準パル
スPUと温度パルスTTの組み合わせに基づいて基準パ
ルスtsと同期して現れる検出した周囲温度に対応する
パルスである。In the figure, a clock pulse train CO is a pulse corresponding to a detected ambient temperature which appears in synchronization with the reference pulse ts based on a combination of the reference pulse PU and the temperature pulse TT.
【0072】クロックパルス列COは、UD信号の反転
によって設定された中心値よりも図中右側に所定パルス
数だけ現れる。常時、アドレス信号ADによってROM
4がアドレス0〜15までの補償データが順次スキャン
されていても、実際にはこのクロックパルス列COに対
応するアドレスの補償データがU/Dカウンター5に供
給されることになる。The clock pulse train CO appears by a predetermined number of pulses on the right side of the figure from the center value set by the inversion of the UD signal. Always ROM by address signal AD
Even if 4 is sequentially scanned with the compensation data of addresses 0 to 15, the compensation data of the address corresponding to the clock pulse train CO is actually supplied to the U / D counter 5.
【0073】CPパルスは、補償データを構成するカウ
ンタークロックデータSDとクロックパルス列COとを
論理積を行い、U/Dカウンタ5のクロック端子CPに
供給されるパルスである。The CP pulse is a pulse which performs a logical product of the counter clock data SD constituting the compensation data and the clock pulse train CO, and is supplied to the clock terminal CP of the U / D counter 5.
【0074】また、U/D×CPのパルスは、補償デー
タを構成する符号データVDとUD信号(低温領域であ
るため、常にL状態)とEX−ORゲート52で論理演
算が行われ、U/Dカウンタ5のアップダウン端子U/
Dに供給されるパルス信号と、上述の信号CPとを組み
合わせたもので、実際、U/Dカウンタ5で計数動作を
示すものである。The pulse of U / D × CP is subjected to a logical operation by the EX-OR gate 52 and the code data VD constituting the compensation data, the UD signal (always in the L state because of the low temperature range), / D counter 5 up / down terminal U /
This is a combination of the pulse signal supplied to D and the above-described signal CP, and actually indicates a counting operation by the U / D counter 5.
【0075】図では、低温領域のある温度に対応するク
ロックパルス列COが6パルスが発生している。これ
は、UD信号の反転によって設定された中心値よりも図
中右側に現れ、基準パルスtsの9パルス目から14パ
ルス目にまで夫々同期して現れる。これにより、ROM
4の補償データは、アドレス8の補償データからアドレ
ス13の補償データまでがU/Dカウンタ5に供給され
ることになる。In the figure, six pulses of the clock pulse train CO corresponding to a certain temperature in the low temperature region are generated. This appears on the right side of the figure from the center value set by the inversion of the UD signal, and appears in synchronization with the ninth to fourteenth pulses of the reference pulse ts. This allows the ROM
As for the compensation data 4, the compensation data at the address 8 to the compensation data at the address 13 are supplied to the U / D counter 5.
【0076】即ち、U/Dカウンタ5では、U/D×C
Pのパルスから分かるように、−1、−1、−1、−
1、+1、+1という計数が行われることになる。That is, in the U / D counter 5, U / D × C
As can be seen from the pulse of P, -1, -1, -1,-
The counting of 1, +1 and +1 is performed.
【0077】実際には、UDカウンター5では、初期基
準補償値Yの「4」に上述の計数が行われ、結局、
「2」というデジタルの補償量が得られる。この補償量
「2」がラッチ・D/Aコンバター6によって所定値の
電圧に変換され、電圧制御型水晶発振器7に供給され、
周囲の温度における周波数の変動を補償した所期の周波
数の発振出力が得られることになる。Actually, in the UD counter 5, the above-mentioned counting is performed on the initial reference compensation value Y of "4".
A digital compensation amount of “2” is obtained. This compensation amount “2” is converted into a voltage of a predetermined value by the latch / D / A converter 6 and supplied to the voltage-controlled crystal oscillator 7.
As a result, an oscillation output of the desired frequency can be obtained in which the fluctuation of the frequency at the ambient temperature is compensated.
【0078】次に、ある周囲温度を検出した結果、高温
領域のある温度における場合のタイミングチャート図を
図9(b)に示す。Next, as a result of detecting a certain ambient temperature, a timing chart at a certain temperature in a high temperature region is shown in FIG.
【0079】クロックパルス列COは、UD信号の反転
によって設定された中心値に、所定パルス列の最終パル
スが同期するように発生する。即ち、クロックパルス列
COの最終パルスの立ち下がりとU/D信号の反転動作
が同期する。したがって、中心値よりも図中の左側に基
準パルスtsに同期して所定パルス数のクロックパルス
列COだけ現れる。常時、アドレス信号ADによってR
OM4がアドレス0〜15までの補償データが順次スキ
ャンされていても、実際にはこのクロックパルス列CO
に対応するアドレスの補償データがU/Dカウンター5
に供給されることになる。The clock pulse train CO is generated such that the last pulse of the predetermined pulse train is synchronized with the center value set by inversion of the UD signal. That is, the falling of the last pulse of the clock pulse train CO and the inversion operation of the U / D signal are synchronized. Therefore, only a predetermined number of clock pulse trains CO appear on the left side of the center value in the figure in synchronization with the reference pulse ts. Always, R
Even if the compensation data of addresses 0 to 15 is sequentially scanned by the OM 4, the clock pulse train CO
The compensation data at the address corresponding to the U / D counter 5
Will be supplied.
【0080】図中、CP、U/D×CPの両パルスは、
図9(a)と同じである。In the figure, both CP and U / D × CP pulses are:
This is the same as FIG.
【0081】図では、高温領域のある温度に対応するク
ロックパルス列COが7パルスが発生している。これ
は、クロックパルス列COの最終7パルス目の立ち下が
りがUD信号の反転によって設定された中心値に一致す
るように、中心値よりも図中左側に、基準パルスtsの
2パルス目から8パルス目にまで夫々同期して現れる。In the figure, seven pulses of the clock pulse train CO corresponding to a certain temperature in the high temperature region are generated. This is because eight pulses from the second pulse of the reference pulse ts are located on the left side of the center value so that the falling edge of the last seventh pulse of the clock pulse train CO coincides with the center value set by inversion of the UD signal. Appear synchronously to each eye.
【0082】これにより、ROM4の補償データは、ア
ドレス1の補償データからアドレス7の補償データまで
がU/Dカウンタ5で計数されることになる。As a result, the compensation data in the ROM 4 from the compensation data at the address 1 to the compensation data at the address 7 is counted by the U / D counter 5.
【0083】即ち、U/Dカウンタ5では、U/D×C
Pのパルスから分かるように、−1、0、0、0、+
1、+1、+1という計数が行われることになる。That is, in the U / D counter 5, U / D × C
As can be seen from the pulse of P, -1, 0, 0, 0, +
The counting of 1, +1 and +1 is performed.
【0084】実際には、UDカウンター5では、初期基
準補償値Yの「4」に上述の計数が行われ、結局、
「6」というデジタルの補償量が得られる。この補償量
「6」がラッチ・D/Aコンバター6によって所定値の
電圧に変換され、電圧制御型水晶発振器7に供給され、
周囲の温度における周波数の変動を補償した所期の周波
数の発振出力が得られることになる。Actually, in the UD counter 5, the above-mentioned counting is performed for the initial reference compensation value Y of "4".
A digital compensation amount of “6” is obtained. This compensation amount “6” is converted into a voltage of a predetermined value by the latch / D / A converter 6 and supplied to the voltage-controlled crystal oscillator 7.
As a result, an oscillation output of the desired frequency can be obtained in which the fluctuation of the frequency at the ambient temperature is compensated.
【0085】このように、補償温度領域Tmin〜Tm
axの中心温度(基準温度To)で、反転するようなU
/D信号を発生させ、U/D信号の反転を基準に、クロ
ックパルス列COを発生させるようにすれば、例えばア
ドレス0の補償データから順次補償データを読み取り、
U/Dカウンタ5で計数処理する必要がなく、U/Dカ
ウンタ5での負荷が軽減されることになる。特に、水晶
振動子71の多くは、基準温度To、例えば25℃(温
度補償可能領域−35〜85℃の中心温度)付近の温度
で発振周波数の温度変化率が0ppm/℃と補償が不要
な温度があること、実際の発振器の使用においてこの温
度付近の温度補償が多いことからしても、回路構成の動
作上、極めて有用である。As described above, the compensation temperature regions Tmin to Tm
U at the center temperature of ax (reference temperature To)
By generating the / D signal and generating the clock pulse train CO based on the inversion of the U / D signal, for example, the compensation data is sequentially read from the compensation data at the address 0, for example.
The U / D counter 5 does not need to perform the counting process, and the load on the U / D counter 5 is reduced. In particular, most of the quartz oscillators 71 do not require compensation because the temperature change rate of the oscillation frequency is 0 ppm / ° C. at a temperature near the reference temperature To, for example, 25 ° C. (the temperature at which the temperature can be compensated is 35 to 85 ° C.). The fact that there is a temperature and that there are many temperature compensations near this temperature in the actual use of an oscillator are extremely useful in the operation of the circuit configuration.
【0086】実際には、高精度にデジタル制御し得る水
晶振動子の条件として、第1にエージング特性が高い信
頼性を示す水晶振動子71である必要がある。次に、再
現性の高いものが必要である。動作中に温度特性が変動
したり、熱ヒステリシスのあるものについては、ROM
4に固定的に保持した補償データでは、追随できないた
めである。Actually, as a condition of the crystal unit which can be digitally controlled with high accuracy, first, it is necessary that the crystal unit 71 has high aging characteristics and high reliability. Next, something with high reproducibility is required. If the temperature characteristics fluctuate during operation or thermal hysteresis is
This is because the compensation data fixedly held at No. 4 cannot follow.
【0087】使用する水晶振動子71の温度特性スペッ
ク上では、補償温度範囲(例えば−35℃〜+85℃)
での周波数偏差Δf、温度勾配θtの最大値、最小値を
規定する必要がある。最大周波数偏差Δfmaxと最大
温度勾配θtは、 Δfmax=(fmax−fmin)/fo×106 (PPM) θt=d(f/fo)/dt×106 (PPM/℃) で与えられ、一例として、 Δfmax≦30(PPM) θt≦±1(PPM/℃)である。According to the temperature characteristic specification of the crystal unit 71 to be used, a compensation temperature range (for example, -35 ° C. to + 85 ° C.)
, The maximum value and the minimum value of the frequency deviation Δf and the temperature gradient θt need to be defined. The maximum frequency deviation Δfmax and the maximum temperature gradient θt are given by Δfmax = (fmax−fmin) / fo × 10 6 (PPM) θt = d (f / fo) / dt × 10 6 (PPM / ° C.) Δfmax ≦ 30 (PPM) θt ≦ ± 1 (PPM / ° C.).
【0088】ここで、Δfmaxは最大周波数偏差、f
maxは補償温度範囲内での最高周波数、fmin補償
温度範囲内での最低周波数、fは発振周波数、foは公
称周波数、θtは周波数温度勾配である。Here, Δfmax is the maximum frequency deviation, f
max is the highest frequency within the compensation temperature range, fmin is the lowest frequency within the compensation temperature range, f is the oscillation frequency, fo is the nominal frequency, and θt is the frequency temperature gradient.
【0089】これらの水晶振動子の温度変化を略「0」
に補正するような補償データをROM4のアドレス51
2(1アドレスあたり、約0.23℃)には、夫々に符
号データVD(「+」「−」)、カウンタクロックデー
タSD(「1」「0」)の2ビットのデータが保持され
ている。また、最大周波数偏差Δfmaxを7ビット
(128)に分割して、0.25PPM(実際には、±
0.375PPM)の補償が可能ように、初期基準温度
補償値を64(7ビット=128の半分)に設定する。
1アドレスのデータが符号データVD(「+」「−」)
とカウンタクロックデータSD(「1」「0」)に基づ
いて、それまでの補償データに対して、1加算するの
か、そのままのデータを維持するのか、または1減算す
るのかを逐次計数させ、初期基準温度補償値64と加算
又は減算して、検出の周囲温度に対して、1〜128種
類の一つ補償値を算出して、それをD/Aコンバター6
で電圧値に変換した後、その電圧を電圧制御型水晶発振
器のバリキャップダイオードに印加して、温度補償を行
うものである。The temperature change of these quartz oscillators is substantially “0”.
The compensation data to be corrected to the address 51 of the ROM 4
2 (approximately 0.23 ° C. per address) holds 2-bit data of code data VD (“+” “−”) and counter clock data SD (“1” “0”), respectively. I have. Further, the maximum frequency deviation Δfmax is divided into 7 bits (128) and is divided into 0.25 PPM (actually ±
The initial reference temperature compensation value is set to 64 (7 bits = half of 128) so that compensation of 0.375 PPM is possible.
The data of one address is the code data VD ("+""-")
Based on the counter clock data SD (“1” and “0”), whether to increment by 1, maintain the data as it is, or subtract 1 from the compensation data up to that point is sequentially counted. By adding or subtracting from the reference temperature compensation value 64, one compensation value of 1 to 128 types is calculated for the detected ambient temperature, and the compensation value is calculated by the D / A converter 6.
After converting to a voltage value, the voltage is applied to a varicap diode of a voltage controlled crystal oscillator to perform temperature compensation.
【0090】以上のように、本発明では、従来の同一精
度の温度補償を行うデジタル制御型温度補償水晶発振器
に対して、ROM4の容量が大幅に小さくできる(補償
段階が7ビット(128段階)とすると、2/7とな
る)できるので、ROM4が小形化でき、全体の温度補
償型水晶発振器も小型化できる。また、ROM4の価格
も低減できるので、製造コストも大きく低減できるもの
となる。As described above, according to the present invention, the capacity of the ROM 4 can be significantly reduced (compensation stage is 7 bits (128 stages)) as compared with the conventional digitally controlled temperature-compensated crystal oscillator that performs temperature compensation with the same accuracy. Therefore, the size of the ROM 4 can be reduced, and the entire temperature-compensated crystal oscillator can be reduced in size. Further, since the price of the ROM 4 can be reduced, the manufacturing cost can be greatly reduced.
【0091】また、隣接するアドレスのデータとの差が
最大でも、「1」であるため、デジタルデータ1当たり
の周波数変化分の約±1.5倍以内の精度に補償でき
る。Further, since the difference from the data of the adjacent address is “1” at the maximum, it is possible to compensate for the accuracy of the frequency change per digital data within about ± 1.5 times.
【0092】本発明は、符号データVD(「+」
「−」)とカウンタクロックデータSD(「1」
「0」)をROM4に保持させ、その両データの組み合
わせのデータをU/Dカウンター5で加算、又は減算す
ることより、水晶振動子のもつ温度特性を補償するもの
であり、その他の構成の具体的な制御は、種々の変更が
可能である。例えば、温度パルス発生器2に接続したヒ
ステリシス回路21を省略したり、基準パルス発生器
1、温度パルス発生器2、タイミングパルス発生器3の
構成は必要に応じて変更したりすることもできる。ま
た、基準パルスPUやtsに対する諸信号の立ち上がり
や立ち下がりなどの基準も任意に設定することができる
ことはいうまでもなく、また、LO信号による初期基準
補償値Yのロードも、計数処理の途中又は終了後におこ
なってもよい。In the present invention, the code data VD ("+"
"-") And counter clock data SD ("1")
“0”) is stored in the ROM 4, and the combination of the two data is added or subtracted by the U / D counter 5 to compensate for the temperature characteristic of the crystal unit. Various changes can be made to the specific control. For example, the hysteresis circuit 21 connected to the temperature pulse generator 2 can be omitted, and the configurations of the reference pulse generator 1, the temperature pulse generator 2, and the timing pulse generator 3 can be changed as needed. Needless to say, it is also possible to arbitrarily set the reference such as the rise and fall of various signals with respect to the reference pulse PU and ts, and also to load the initial reference compensation value Y by the LO signal during the counting process. Alternatively, it may be performed after completion.
【0093】さらに、初期基準補償値Yも「4」や「6
4」に限定されるものではなく、水晶振動子71の温度
特性に応じて任意に設定することもできる。また、RO
M4のアドレス数も「512」や「16」に限定される
ものではなく、また、全てのアドレスに補償データを保
持させる必要もない。さらにROM4のアドレスのスキ
ャン開始点やスキャン方法もデジタル技術を使って任意
に設定することもできる。Further, the initial reference compensation value Y is also “4” or “6”.
The present invention is not limited to 4 ", and may be arbitrarily set according to the temperature characteristics of the crystal unit 71. Also, RO
The number of addresses of M4 is not limited to “512” or “16”, and there is no need to hold compensation data in all addresses. Further, the scanning start point and scanning method of the address of the ROM 4 can be arbitrarily set using digital technology.
【0094】[0094]
【発明の効果】以上、本発明によれば、ROM回路の記
憶容量を最小にして、精度の高いデジデジタル制御型温
度補償水晶発振器が達成できるので、価格の低減、発振
器の小型化に大きく寄与できる。As described above, according to the present invention, a highly accurate digital digital control type temperature-compensated crystal oscillator can be achieved by minimizing the storage capacity of the ROM circuit, which greatly contributes to cost reduction and downsizing of the oscillator. it can.
【図1】本発明のデジタル制御型温度補償水晶発振器の
ブロック回路図である。FIG. 1 is a block circuit diagram of a digitally controlled temperature compensated crystal oscillator according to the present invention.
【図2】タイミングパルス発生器に制御される基準パル
スPUと、タイミングパルスであるLO信号、LA信
号、RE信号、及びクロックパルス列COの関係を示す
タイミングチャート図である。FIG. 2 is a timing chart illustrating the relationship between a reference pulse PU controlled by a timing pulse generator, and LO signals, LA signals, RE signals, and a clock pulse train CO, which are timing pulses.
【図3】ある水晶振動子に対する補償カーブを示す説明
図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a compensation curve for a certain crystal resonator.
【図4】基準パルスPUとROMのアドレス、補償デー
タの関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a reference pulse PU, a ROM address, and compensation data.
【図5】本発明の別の補償方法を説明するタイミングチ
ャート図である。FIG. 5 is a timing chart illustrating another compensation method of the present invention.
【図6】図5の補償方法を達成するためのデジタル制御
型温度補償水晶発振器のブロック回路図である。FIG. 6 is a block circuit diagram of a digital control type temperature compensated crystal oscillator for achieving the compensation method of FIG. 5;
【図7】補償温度範囲とROMのアドレス、クロックパ
ルス列COのパルス数との関係を説明するための図であ
る。FIG. 7 is a diagram for explaining a relationship between a compensation temperature range, a ROM address, and the number of pulses of a clock pulse train CO.
【図8】図5の補償方法における基準パルスPU、UD
信号、ROMのアドレスと補償データの関係を示す図で
ある。8 shows reference pulses PU and UD in the compensation method shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between signals, addresses of a ROM, and compensation data.
【図9】ある周囲温度にとける補償方法を説明する図で
あり、(a)は基準温度に対して低温側の補償方法を示
す図であり、(b)は基準温度に対して高温側の補償方
法を示す図である。9A and 9B are diagrams illustrating a compensation method at a certain ambient temperature, wherein FIG. 9A is a diagram illustrating a compensation method on a low temperature side with respect to a reference temperature, and FIG. It is a figure showing a compensation method.
【符号の説明】 1・・・基準パルス発生器 2・・・温度パルス発生器 3・・・タイミングパルス発生器 4・・・ROM 5・・・U/Dカウンタ5 6・・・ラッチ・D/Aコンバータ 7・・・電圧制御型水晶発振器[Description of Signs] 1 ... Reference pulse generator 2 ... Temperature pulse generator 3 ... Timing pulse generator 4 ... ROM 5 ... U / D counter 5 6 ... Latch D / A converter 7: Voltage controlled crystal oscillator
Claims (1)
発生する温度パルス発生器と、 基準パルス発生器と、 符号データとカウントクロックデータとを保持し、両デ
ータを同時に出力するメモリ部と、 前記基準パルス発生器と温度パルス発生器とのパルス信
号に基づいて、メモリ部の両データの出力を制御するタ
イミグ発生器と、 該メモリ部の両データに基づいて、初期基準温度補償値
に加減算を行うアップダウンカウンターと、 該アップダウンカウンターの演算結果を所定電圧値に制
御するD/Aコンバターと、 該D/Aコンバターに接続され、前記電圧値によって制
御される水晶発振回路とから成るデジタル制御型温度補
償水晶発振器。A temperature pulse generator for generating a pulse whose cycle changes according to an ambient temperature; a reference pulse generator; a memory unit for holding code data and count clock data and outputting both data simultaneously; A timing generator that controls the output of both data in the memory section based on pulse signals of the reference pulse generator and the temperature pulse generator; and adds and subtracts an initial reference temperature compensation value based on both data in the memory section. Digital control comprising: an up / down counter to be performed; a D / A converter for controlling an operation result of the up / down counter to a predetermined voltage value; and a crystal oscillation circuit connected to the D / A converter and controlled by the voltage value. Type temperature compensated crystal oscillator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31653391A JP3176107B2 (en) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | Digitally controlled temperature compensated crystal oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP31653391A JP3176107B2 (en) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | Digitally controlled temperature compensated crystal oscillator |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH05152846A JPH05152846A (en) | 1993-06-18 |
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- 1991-11-29 JP JP31653391A patent/JP3176107B2/en not_active Expired - Fee Related
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