温度补偿型振荡器以及其制造方法

专利名称：温度补偿型振荡器以及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种与周围温度的变化无关地使输出信号的 频率保持大致恒定的温度补偿型振荡器，特别是涉及一种也可 以将该温度补偿功能设为无效状态的温度补偿型振荡器和其制 造方法。
背景技术：
温度补偿型振荡器(TCXO)被使用于多种领域中，近年来多 用于便携电话机等便携用移动通信设备。这种温度补偿型振荡 器 一 般多使用如下晶体振荡器，该晶体振荡器将10 MH z频带的 AT切(AT cut)晶体片(振子)作为振荡源而构成振荡电路，对其设 置温度补偿电路来消除AT切晶体片的三次曲线的温度特性，由 此使振荡频率稳定。
对于这种温度补偿型振荡器，追求振荡输出信号的稳定 性，并且追求小型轻量化和低价化。针对这些要求，已知多种 类型的封装。例如，在封装中将成为振子的晶体片(压电元件) 和构成温度补偿电路的集成电路同室安装的单型、将晶体片和 集成电路分别封装并粘在一起的双型、隔着中央的间隔而将晶 体片和集成电路分别安装在室内外的H型等。
在此，图14示出单型的表面安装用温度补偿型振荡器的封 装结构例。
该温度补偿型振荡器通过封装主体11 、焊接环12和罩13构 成封装(容器)IO,在其内部同室安装晶体片15、构成后述的振 荡电路和温度补偿电路的MOS型IC(集成电路)芯片16并密封。 此外，有时在封装主体11中除了IC芯片16之外也会安装芯片电容等电路元件。
这种温度补偿型振荡器的电路结构如图15所示。振荡电路
20使作为压电元件的晶体片15、反相器21和反馈电阻22并联连 接，并使其两个连接点分别通过直流切割电容Cc、 Cd和作为振 荡电容的电压可变电容(电压控制型可变容量的电容器)23、 24 接地，构成反相器振荡电路。然后，从反相器21输出侧的连接 点将振荡输出信号输出到输出端子26。
并且，设置有温度检测电路18，其检测该振荡电路20中 的晶体片15附近的温度状态；以及温度补偿电路30，其根据来 自该温度检测电路18的温度检测信号进行控制，使振荡电路20 的振荡频率保持大致恒定。
该温度补偿电路30由存储补偿数据的补偿数据存储电路 (非易失性存储器)31、以及D/A转换电路32构成，该D/A转换电 路32根据该补偿数据和来自温度检测电路18的温度检测信号而 产生电压信号作为温度补偿信号。然后，通过设置在振荡电路 20中的电阻R1、 R2将该电压信号分别施加到各电压可变电容 23、 24的非接地侧的端子，根据该电压改变各电压可变电容23、 24的容量，控制振荡电路20的振荡频率使振荡输出信号的频率 保持大致恒定。
在这种温度补偿型振荡器中，由于制造上的偏差等，晶体 片15以及形成在IC芯片16内的振荡电路20无法全部制作得完全 相同，从而导致具有各自不同的温度-频率特性。因此，无法通 过相同的基准对所有的振荡电路20进行温度补偿。因此，需要 对每个振荡电路制作不同的补偿数据并存储到补偿数据存储电 路31中。但是，当晶体片15的特性偏差较大时无法补偿，因此 需要预先进行调整使得晶体片15的特性尽可能 一 致。
因此，存在如下调整方法当调整晶体片等压电元件的特性时，不安装构成振荡电路的IC芯片，而利用网络分析器等从 外部使压电元件谐振并监视其谐振频率，去除或者添加压电元 件表面的电极膜使得该频率成为期望值。
但是，这种调整方法存在如下问题在封装中也安装有IC
芯片来进行振荡动作时的振荡频率与预先调整好的谐振频率之 间会产生偏差。而且调整步骤变多会花费额外的调整成本。 为了解决这种问题而提出了一种温度补偿型振荡器，在封
装内安装晶体片等压电元件和IC芯片等而构成温度补偿型振荡
器的状态下，能够使该振荡电路动作并正确地调整压电元件自 身的温度特性，并且能够适当地继续进行其后的补偿数据的作 成和将该补偿数据存储到补偿数据存储电路中的操作，实现调 整过程的简化和高精确化(例如，参照专利文献l)。
该温度补偿型振荡器设置有选择单元，该选择单元选择将 温度补偿电路的温度补偿功能设为有效状态还是无效状态，当 调整压电元件的电极膜以使在基准温度(常温)下振荡频率成为 期望的频率时，将温度补偿功能设为无效状态并作为单纯的振 荡器而进行动作。
具体地说，在温度补偿电路以外还"i殳置恒定电压产生电路 和使用了 2組传输门的选择电路，当将温度补偿功能设为有效状 态时，将来自温度补偿电路的温度补偿信号(电压信号)施加到 振荡电路的电压可变电容，根据温度来控制其容量，当将温度 补偿功能设为无效状态时，切换选择电路的传输门，将来自恒 定电压产生电路的恒定电压施加到上述电压可变电容，将其容 量固定为规定值。
专利文献l:日本特开2003-218636号公报(第4-9页，图1)
发明内容发明要解决的问题
然而，在这种温度补偿型振荡器中，除了设置温度补偿电 路以外，还需要设置用于将温度补偿电路的温度补偿功能设为 无效状态的专用的恒定电压产生电路、用于切换施加到振荡电 路的电压可变电容的电压信号的选择电路。
本发明是为了解决这种问题而完成的，其共同的目的在 于，不需要用于将温度补偿电路的温度补偿功能设为无效状态 的专用恒定电压产生电路而可以简单地进4亍无效状态与有效状 态的切换，能够容易且确实地进行常温下的初始频率调整，并 且实现成本降低的目的。
并且，其它目的在于，可以进行更高精度的振荡频率的调 整、振荡电路的电源电压的调整、与用途相应的振荡频率的变 更、或者由用户进行的振荡频率的调整等，在这种情况下也能 总是在相同条件下进行初始的频率调整操作。
用于解决问题的方案
本发明的温度补偿型振荡器具有具备电压可变电容的振 荡电路、检测该振荡电路附近温度的温度检测电路、以及根据 该温度检测电路的信息生成电压信号作为温度补偿信号的温度
号来使振荡频率保持大致恒定，该温度补偿型振荡器的特征在 于，为了达到上述的目的而设置有控制单元，该控制单元将上 述电压可变电容的两个端子设为相同电位。
上述控制单元能够对上述电压可变电容的两个端子都施 加作为上述温度补偿信号的电压信号，由此将上述电压可变电 容的两个端子设为相同电位。
或者，上述控制单元能够将上述电压可变电容的两个端子 都设为接地电位，由此将上述电压可变电容的两个端子设为相同电4立。
上述电压可变电容最好具有以下特性在两个端子电位相 同的状态下电容值成为可变电容范围的大致中间值。
这些温度补偿型振荡器也可以具有存储电路，上述控制单 元根据存储在该存储电路中的信息将上述电压可变电容的两个 端子控制为相同电位。
上述存储电路也可以具有多个存储元件，上述控制单元在 该多个存储元件的存储状态处于规定状态时、将上述电压可变 电容的两个端子控制为相同电位。
在该温度补偿型振荡器中也可以具有用于将上述振荡电 路的驱动电压保持恒定的恒定电压电路，该恒定电压电路在上 述多个存储元件的存储状态处于上述规定的状态时、将上述驱 动电压控制为规定的电压值。
在这些温度补偿型振荡器中也可以具有用于对由上述振荡 电路振荡得到的信号进行分频的分频电路，该分频电路在上述
的分频比。
另外，在这些温度补偿型振荡器中也可以具备用于输入基 于电压信号的频率控制信号的外部端子，对上述电压可变电容 提供从该外部端子输入的频率控制信号或者将该频率控制信号 放大得到的信号。
或者，也可以具备生成作为用于校正振荡频率在常温下的 偏差的电压信号的常温频率校正信号的常温频率校正信号生成 电路，将该常温频率校正信号提供到上述电压可变电容。
并且，也可以设置用于输入上述频率控制信号的外部端 子、和生成常温频率校正信号的常温频率校正信号生成电路， 将由上述温度补偿信号与上述频率控制信号和上述常温频率校正信号中的一个或两个合成得到的信号作为提供给上述电压可 变电容的上述电压信号。
本发明的温度补偿型振荡器的制造方法的特征在于，在上 述温度补偿型振荡器的组装过程中，在将上述电压可变电容的 两个端子设为相同电位来驱动上述振荡电路的状态下调整该振 荡电路所具备的振子的电极厚度，由此进行常温下的上述振荡 电路的振荡频率调整操作。
另外，在具有上述存储电路的温度补偿型振荡器的组装过 程中，可以在常温下的上述振荡电路的振荡频率调整操作之前
成为上述规定的状态，在将上述电压可变电容的两个端子设为 相同电位并驱动上述振荡电路的状态下调整该振荡电路所具备 的振子的电极厚度，由此进行上述振荡频率调整操作。 发明的效果
本发明的温度补偿型振荡器不需要用于将温度补偿功能 设为无效状态的专用的恒定电压产生电路就可以简单地切换无 效状态与有效状态，在其制造过程中可以容易并且确实地进行 常温下的振荡频率的初始调整操作，并且能够实现降低成本。
并且，可以进行更高精度的振荡频率的调整、振荡电路的 电源电压的调整、与用途相应的振荡频率的变更、或者由用户 进行的振荡频率的调整等，在这种情况下也能够总是在相同条 件下进行初始的频率调整操作。


图l是表示本发明的温度补偿型振荡器的第 一 实施方式的 结构的方框电路图。
图2是表示本发明的温度补偿型振荡器的第二实施方式的结构的方框电路图。
图3是表示作为在本发明中使用的电压可变电容的一例的 MOS型可变电容的结构例的示意性截面图。
图4是表示该MOS型可变电容的施加电压与电容值之间的 关系的特性曲线图。
图5是表示MOS型可变电容的其它结构例的示意性截面图。
图6是表示本发明的温度补偿型振荡器的第三实施方式的 结构的电路图。
图7是表示本发明的温度补偿型振荡器的第四实施方式的 主要部分结构的方框电路图。
图8是表示本发明的温度补偿型振荡器的第五实施方式的 主要部分结构的电路图。
图9是表示本发明的温度补偿型振荡器的第六实施方式的 主要部分结构的方框电路图。
图IO是表示本发明的温度补偿型振荡器的第七实施方式的 主要部分结构的电路图。
图1 l是表示本发明的温度补偿型振荡器的第八实施方式的 结构的框图。
图12是图ll的恒定电压电路的结构例的电路图。
图13是表示本发明的温度补偿型振荡器的第九实施方式的 结构的框图。
图M是表示温度补偿型振荡器的封装结构例的概要截面图。
图15是表示现有技术的温度补偿型振荡器的结构例的方框 电路图。
附图标记说明1、 2:开关元件(MOS型晶体管)；3:外部端子；4:传输 门(双向模拟开关)；5:反相器；6:加法电路；7:存储电路； 8: NAND电路；9A、 9B:加法电路；10:封装(容器)；11:封 装主体；I2:焊接环；13:罩；"晶体片(压电元件)；16: MOS型IC(集成电路)芯片；18:温度检测电路；20、 20，振荡 电路；21:反相器；22:反馈电阻；26:输出端子；30:温度 补偿电路；31:补偿数据存储电路；32: D/A转换电路；41: 硅的p基板；42: N井；43: N+层；44:体；45:绝缘膜(Si02); 46:金属膜；47: P+层；50:常温频率校正信号生成电路；60: 恒定电压电^各；61:电源线；62: 4姿地线；63:基准电压生成 部；64: ii大部；65:输出FET; 66:反馈电阻；67:存4诸电 路；70:输出放大电路；80:分频电路；81:存储电路；Cc、 Cd、 Ce:直流切割电容(电容器)；Rl、 R2、 R3:电阻；S1 S4: 开关元件。
具体实施例方式
下面根据附图具体地说明本发明的最佳实施方式。此外， 在下面的各图中，对与上述图15的各部分对应的部分附加相同 的附图标记，对它们简单地进行说明。
图6是表示本发明的温度补偿型振荡器的第三实施方式的 结构的电路图。
该第三实施方式的温度补偿型振荡器将图2示出的第二实施方式中的开关元件l连接在振荡电路20，的频率控制信号输入
点a与接地(Gnd)之间，将开关元件2连接在从电压可变电容23 、 24的共用连接端子通过电阻R3连接的另 一个频率控制信号输 入点b与接地之间，直接对其栅极端子施加非TCXO模式信号。 并且，对频率控制信号输入点b施加从外部端子3输入的外部输 入频率控制信号(电压信号)。在该外部输入频率控制信号较小 的情况下，也可以通过未图示的放大电路放大后输入到频率控 制信号输入点b。
该温度补偿型振荡器在非TCXO模式信号为高电平时，开 关元件l、 2都成为导通状态(0N)，因此频率控制信号输入点a 和b都成为接地电位，因此电压可变电容23、 24的两个端子也通 过接地电位成为相同电位，4展荡电i 各20，在与第一实施方式中的 振荡电路20在非TCXO模式下的情况相同的状态下进行振荡。
当非TCXO模式信号成为低电平时，开关元件l、 2都成为 非导通状态(OFF),因此分别对频率控制信号输入点a施加温度 补偿信号，对频率控制信号输入点b施加外部输入频率控制信 号，对各电压可变电容23、 24的两个端子之间施加其差电压。 因此，各电压可变电容23、 24成为与该差电压相应的电容值， 从而根据温度补偿信号和外部输入频率控制信号来控制振荡电 路20，的振荡频率。
外部输入频率控制信号由用户从外部输入，能够任意地改
换振荡电路2 0 ，的振荡频率的规定值。如果将温度补偿信号的补 偿值为零时的电压和外部输入频率控制信号在非控制时的电压 分别设为振荡电路20，的电源电压Vdd与接地电位之间的中间 (中点)电位，则两个信号的控制范围能够取得较大范围，当两 个信号的电位相同时，各电压可变电容23、 24的两个端子也成 为相同电位，成为与非TCXO模式的状态相同的状态。也能够检测振荡电路2 0 ，的实际的振荡频率，冲艮据与期望频 率之间的误差来对外部输入频率控制信号进行反馈控制。
图7是表示本发明的温度补偿型振荡器的第四实施方式的 主要部分的结构的方框电路图。
该第四实施方式的温度补偿型振荡器将作为双向模拟开关 的传输门4连接在与上述第三实施方式相同的振荡电路20，的两 个频率控制信号输入点a和b之间，对其正逻辑栅极端子原样施 加非TCXO模式信号，对负逻辑栅极端子施加利用反相器5将非 TCXO模式信号反转得到的信号。然后，对频率控制信号输入 点a输入由温度补偿电路30输出的温度补偿信号，对频率控制信 号输入点b输入由常温频率校正信号生成电路5 0生成的常温频 率校正信号(电压信号)。
该温度补偿型振荡器在非TCXO模式信号为高电平时，传 输门4成为导通状态(0N)，频率控制信号输入点a和b短路，因 此温度补偿信号和常温频率校正信号成为相同电位，振荡电路 20，的电压可变电容23、 24的两个端子也成为相同电位。因此， 振荡电路20，在与图2示出的第二实施方式2中的非TCXO模式的 情况相同的状态下进行振荡。
当非TCXO才莫式信号为低电平时,传输门4成为非导通状态 (OFF),因此，分别对频率控制信号输入点a施加温度补偿信号， 对频率控制信号输入点b施加常温频率校正信号，对各电压可变 电容23、 24的两个端子之间施加其差电压。因此，各电压可变 电容23、 24成为与该差电压相应的电容值，根据温度补偿信号 和常温频率校正信号来控制振荡电路20，的振荡频率。
在需要高精度地进行调整以使振荡电路20，的振荡频率与 标称值(13MHZ、 19.2MHz等)严密吻合的情况下，仅进行晶体片15的电极的膜厚调整已无法满足，因此为了在上述初始调整 后进一步校正常温下相对于标称值的偏差而使用该常温频率校 正信号。在这种情况下如果将温度补偿信号的补偿值为零时的 电压和常温频率校正信号在非校正时的电压分别设为振荡电路
20，的电源电压Vdd与接地电位之间的中间(中点)电位，则也能 够将两个信号的校正范围取得较大范围，当两个信号的电位相 同时各电压可变电容23、 24的两个端子也成为相同电位，成为 与非TCXO模式的状态相同的状态。 [第五实施方式图8]
图8是表示本发明的温度补偿型振荡器的第五实施方式的 主要部分的结构的电路图。
该第五实施方式的温度补偿型振荡器的结构与上述的第三 实施方式(图6)大致相同，但是，对频率控制信号输入点b输入 将从外部端子3输入的外部输入频率控制信号(也可以是将其放 大得到的信号)、和由上述第四实施方式示出的常温频率校正信 号生成电路50生成的常温频率校正信号通过加法电路6合成得
到的信号。
在非TCXO模式信号为高电平时，该温度补偿型振荡器的 动作与上述第三实施方式的非TCXO模式的动作相同。
非TCXO模式信号为低电平时，开关元件l、 2都成为非导 通状态(OFF),因此分别对频率控制信号输入点a施加温度补偿 信号，对频率控制信号输入点b施加外部输入频率控制信号和常 温频率校正信号的合成信号，对各电压可变电容23、 24的两个 端子之间施加其差电压。因此，各电压可变电容23、 24成为与 该差电压相应的电容值，根据温度补偿信号和外部输入频率控 制信号以及常温频率校正信号来控制振荡电路20，的振荡频率。
根据该实施方式，能够进行基于常温频率校正信号的常温下的规定频率的偏差的校正、使用时的基于温度补偿以及外部 输入频率控制信号的振荡频率的改换。
图9是表示本发明的温度补偿型振荡器的第六实施方式的 主要部分的结构的方框电路图。
该第六实施方式的温度补偿型振荡器的结构与上述第五实 施方式(图8)大致相同，但是对频率控制信号输入点b输入频率 控制信号。该频率控制信号可以是上述的外部输入频率控制信 号或者常温频率校正信号、或者这些以外的用于控制频率的电 压信号、将它们两个以上合成得到的信号中的任意 一种。
另外，为了产生非TCXO模式信号而设置存储电路7和3输 入的(中央的输入端子为负逻辑)的NAND电3各8，将该NAND电 路8的输出作为非T C X O模式信号施加到开关元件1 、 2的各栅 极。
存储电路7具有多个(本例中为3个)存储元件，在其存储状 态为"101"以外的状态时，NAND电路8的输出为"1"，开关元件 1、 2都成为导通状态(ON)。
因此，频率控制信号输入点a和b都^接地而成为相同电位， 振荡电^各20，的电压可变电容23、 24的两个端子也成为相同电 位。因此，振荡电路20，在与图8示出的第五实施方式中的非 TCXO模式下的情况相同的状态下进行振荡。
在没有对存储电路7进行任何写入的初始状态下，通常多个 存储元件成为全部为"0"或者全部为"1"的状态，将这种存储状 态设为"规定的状态"，在存储电路7的多个存储元件的存储状态 处于"规定的状态"时，进行控制将电压可变电容23、 24的两个 端子设为相同电位。
当存储电路7的多个存储元件的存储状态成为"101"时，NAND电路8的输出为"0"， 开关元件l、 2都成为非导通状态 (OFF)，因此分别对频率控制信号输入点a施加温度补偿信号， 对频率控制信号输入点b施加上述频率控制信号，对各电压可变 电容23、 24的两个端子之间施加其差电压。因此，各电压可变 电容23、 24成为与该差电压相应的电容值，根据温度补偿信号 和上述频率控制信号来控制振荡电路20，的振荡频率。
也可以将该实施方式中的存储电i 各7、以及3输入的NAND 电路8应用于产生此前说明的各实施方式的非TCXO模式信号。
另外，通过用3输入(中央输入端子为负逻辑)的AND电路来 代替NAND电路8，仅在存储电路7的多个存储元件的存储状态 为"101"时AND电路的输出、即非TCXO模式信号为"l",使开 关元件l、 2都成为导通状态(ON),能够将电压可变电容23、 24 的两个端子控制为相同电位。在这种情况下，存储电路7的多个 存储元件的存储状态为"101"时是"规定的状态"。
该"规定的状态"不限于这些示例，能够以任意的位数设定 为"1"和"0"的任意组合。
图IO是表示本发明的温度补偿型振荡器的第七实施方式的 主要部分的结构的电路图。
该第七实施方式的温度补偿型振荡器的结构与上述的第一 实施方式(图l)大致相同，但是，对频率控制信号输入点a输入 将温度补偿信号、常温频率校正信号和外部输入频率控制信号 通过加法电路9A、 9B合成而得到的电压信号。由此，在非TCXO 模式信号为低电平"0，，的TCXO模式下，能够通过温度补偿信 号、常温频率校正信号和外部输入频率控制信号中的任意一个 来控制振荡电路20的振荡频率。
此外，对频率控制信号输入点a的输入也可以设为将温度补偿信号与常温频率校正信号或者外部输入频率控制信号中的任 一个合成得到的电压信号。
图1 1是表示本发明的温度补偿型振荡器的第八实施方式的
结构的框图。该温度补偿型振荡器具备振荡电路20(或者20', 下面用20来代表)、恒定电压电路60以及输出i文大电路70。输出 放大电路70是将振荡电路20的振荡输出信号放大并输出的电 路，恒定电压电路60是用于将振荡电^各20和输出》丈大电路70的 驱动电压保持恒定的电路。
此外，在该图ll中省略了振荡电i 各20的内部电3各、以及温 度补偿信号和其它频率控制信号的输入点、根据非TCXO模式
信号将电压控制电容的两个端子设为相同电位的控制单元等的 图示，但是它们可以使用上述任一实施方式的结构。
恒定电压电^各60例如如图12所示那才羊构成，在施加电源电 压Vdd的电源线61与接地的接地线62之间，设置并连接有由4个 FET和1个电阻构成的基准电压生成部63、由4个FET构成的放大 部64和由输出FET65与反馈电阻66形成的串联电路。
在反馈电阻66中，在中间四个位置设置接头，从该各接头 分别通过开关元件S1 S4中的某一个连接到有放大部64的反馈 用FET的栅极。根据存储电路67的4位输出的各位的状态("0"或 "l")来控制该开关元件Sl S4的导通/截止。
基准电压生成部63生成电源电压Vdd与4秦地电位之间的基 准电压，用放大部64对其进行反馈放大，从输出FET65与反馈 电阻66之间的连接点输出恒定电压，提供给振荡电路20和输出 放大电路70。
对存储电路67输入恒定电压切换信号和上述的非TCXO模 式信号，当非TCXO模式信号为"O"时，能够根据恒定电压切换信号来选择存储电路67的多个存储数据或者改写存储数据。由
此，能够根据存储电路67的输出数据选择性地将开关元件 S1 S4的任一个设为导通状态，将反馈电压控制为4个等级，将 输出的恒定电压切换为4种。
当非TCXO模式信号为"l"时，选择存储电路67的多个存储 数据中预先决定的存储数据或者改写为该存储数据。由此，根 据存储电路67的输出数据仅将开关元件S1 S4中的规定的开关 元件设为导通状态，将使反馈电压成为规定等级并使输出的恒 定电压控制为规定的电压值。
在通过由图9示出的存储电^各7和NAND电^各8来生成非 TCXO模式信号的情况下，当存储电路7的多个存储元件的存储 状态处于规定的状态时，非TCXO模式信号成为"l",将恒定电 压电路60所输出的恒定电压、即振荡电路20的驱动电压控制为 规定的电压值。
根据该实施方式，能够选择多个恒定电压来驱动振荡电路 20以及输出放大电路70，但是在常温下对振荡电路20的振荡频 率进行初始调整的非TCXO模式时，能够总是通过规定的驱动 电压使振荡电路20以及输出放大电路70进行动作，能够总是在 相同的驱动条件下进行初始调整。
这种规定的驱动电压最好设为恒定电压电路6 0所能够输出 各种电压不同的多个恒定电压中尽可能接近中央值的电压的恒 定电压。
图13是表示本发明的温度补偿型振荡器的第九实施方式的 结构的框图。该温度补偿型振荡器具备振荡电路20(或者20', 下面用20代表)、分频电路80和存储电路81、以及输出放大电路 70。然后，根据需要通过分频电路80对振荡电路20的振荡输出 信号进行分频，通过输出放大电路70进行放大并输出。
此外，在该图13中也省略了振荡电i 各20的内部电路、以及 温度补偿信号和其它频率控制信号的输入点、根据非TCXO模 式信号将电压控制电容的两个端子设为相同电位的控制单元等 的图示，但是它们可以使用上述任一实施方式的结构。并且， 也可以设置与上述的第八实施方式相同的恒定电压电路60。
分频电路80为公知的可变分频电路，根据从存储电路81输 出的多位(在本例中4位)数据控制为身见定的分频比(例如，1.00、 0.50等)。对该存储电路81输入分频比选择信号和上述非TCXO 模式信号，当非TCXO模式信号为"0"时能够根据分频比选择信 号来选择存储电路81的多个存储数据或者改写存储数据。由此， 能够根据存储电路81的输出数据将分频电路80的分频比设为多 个不同的分频比中的任一个。
当非TCXO模式信号为"l"时，选择存储电路81的多个存储 数据中预先决定的存储数据或者改写为该存储数据。由此，根 据存储电路81的输出数据将分频电路80的分频比控制为规定的 分频比。
在通过由图9示出的存储电路7和NAND电路8生成非TCXO 模式信号的情况下，当存储电路7的多个存储元件的存储状态处 于规定状态时，非TCXO模式信号成为"l"，将分频电路80控制 为规定的分频比。
根据该实施方式，能够通过分频电路8 0用期望的分频比对 振荡电路20所输出的振荡输出信号进行分频，然后通过输出放 大电路70对其进行放大并输出。但是，在常温下对振荡电路20 的振荡频率进行初始调整的非TCXO模式时，使分频电路80总 是以规定的分频比进行动作，能够总是在相同的驱动条件下进4亍初始调整。
该规定的分频比例如设定为l(不分频)。 [温度补偿型振荡器的制造方法的实施方式]
关于本申请技术方案的上述的各实施方式的温度补偿型振
荡器，可以在将晶体片15以及构成振荡电i 各20(或者20'，下面 用20代表)和温度补偿电路30等的IC芯片等安装在封装内来完 成温度补偿型振荡器的状态下，使该振荡电路2 0动作来进行其 组装过程中的作为振荡电路20的振子的晶体片的初始调整、以 及作成温度补偿数据并存储的调整操作。
在初始调整时，将非TCXO模式信号设为高电平"1"。在通 过由图9示出的存储电路7和NAND电路8来生成非TCXO模式信 号的情况下，在通过将存储电路7的多个存储元件的存储状态设 为"101"以外的规定状态来使振荡电路20内的电压可变电容的 两个端子设为相同电位、使温度补偿功能无效的状态下，使振 荡电路20以规定的振荡电容进行振荡动作。将其它的常温频率 校正信号、外部输入频率控制信号等的频率控制信号也设为无 效。
在具有使振荡电路20的驱动电压恒定的恒定电压电路60 的情况下，控制恒定电压电路60来以规定的恒定电压驱动振荡 电路20。在具有对由振荡电路20进行振荡的信号进行分频的分 频电路8 0的情况下，控制该分频电路8 0以规定的分频比进行动作。
由此，能够总是以相同的条件进行上述调整操作。
如果在该振荡频率的调整操作之前对存储电路7不进行任
何写入，则通常存储电路7的各存储元件成为全部为"0"或者全
部为"l"的状态，成为"101"以外的规定的状态。
该调整操作的步骤如下。参照作为在现有技术的说明中使用的单型封装结构例的图14来进行说明。 步骤l
在封装主体ll内安装构成振荡电路20以及在上述各实施方 式中示出的各电路的IC芯片16，然后安装作为振子的晶体片15。 步骤2
将封装主体ll保持为基准温度(通常室温25°C),如上所 述，将振荡电路20内的电压可变电容的两个端子设为相同电位 来使温度补偿功能无效而作为单纯的振荡器进行动作，并进行 如下调整 一边利用频率计数器等监视其振荡频率， 一边去除 或者增加晶体片15的表面的电极膜来达到期望的振荡频率fO。
步骤3
通过焊接环12在封装主体11上安装罩13来将晶体片15气密密封。
步骤4
将图9示出的存储电路7的各存储元件的存储状态设为规定 状态以外的"101"来使温度补偿功能有效之后，将封装10暴露于 多种温度下，在该各温度状态下测量振荡频率，测量与期望的 振荡频率fO之差。
步骤5
根据该测量值作成温度补偿数据，将其写入IC芯片16的补 偿数据存储电路(非易失性存储器)。
因此，能够 一 边使振荡电路与实际使用状态相同地进行振 荡， 一边不受温度补偿电路的影响而正确地调整晶体片的温度 特性，并且还能够继续适当地进行其后的补偿数据的作成和将 其存储到补偿数据存储电路中的操作。因此，能够实现温度补 偿型振荡器的调整过程的简化和高精度化。
为了使常温下的振荡频率与标称值更加严密吻合，仅调整晶体片"的电极的膜厚还不够，因此将封装10保持基准温度(常 温)， 一边利用频率计数器等监视振荡电路20的振荡频率， 一边 改变常温频率校正信号来进行微调整，使得该振荡频率与标称 值一致。
在步骤2中，关于将封装主体ll保持为基准温度(通常室温 25。C),最好将封装主体ll放入恒温槽来进行调整操作。
在步骤4中，关于将封装10暴露于多种温度状态中，依次改 变恒温槽的设定温度、或者将封装10依次收纳在设定为不同温 度的多个恒温槽内即可。其测量温度范围是该振荡器的动作保 证温度范围，例如设为-40。C +10(TC之间的适宜的点(例如，11 个点左右)。
预先在晶体片15的表面上蒸镀银等的金属膜，形成使谐振 频率比基准频率略低的膜厚(略厚)，使用离子枪在该晶体片15 表面的电极膜上照射离子束或者进行溅射蚀刻， 一 点点地减少 电极膜的质量，由此进行晶体片15的基准频率的调整。
或者，与此相反，将金属膜的膜厚形成为使谐振频率比基 准频率略高的膜厚(略薄)，通过在该晶体片15的表面的电极膜
上进一步蒸镀银等金属， 一点点地增加电极膜的质量，由此进 行晶体片15的基准频率的调整。
此外，作为振荡电路的振子而使用其它压电元件来代替晶 体片的情况也相同。
将AT切晶体片作为振子的振荡电路的振荡频率的温度特 性大致为3次曲线，因此即使调整为在基准温度下振荡频率成为 期望的频率f0,当环境温度发生变化时振荡频率也会偏离。因 此，在动作保证温度范围的下限至上限之间实际地改变温度， 在该各温度状态(测量点)下测量输入到振荡电路的实际的振荡 频率即输出到输出端子26的振荡输出信号的频率，测量与期望的振荡频率fO之间的差。
然后，算出通过温度补偿电路30产生用于使其差为O的温 度补偿信号(电压信号)所需的温度补偿数据，与温度数据对应
地写入与图15示出的现有技术同样地具有的补偿数据存储电路 (非易失性存储器)31中。
此外，测量点越多就能够作成精度越高的温度补偿数据， 但是测量时间会变长，因此可以根据适当数量(例如，ll个点左 右)的温度状态下的测量结果估计该振荡电路的温度特'性的3次 曲线，进行插值来作成相对于各测量点之间的温度的温度补偿 数据并将其写入补偿数据存储电路即可。
在上述第六实施方式(图9)中，根据存储在存储电路7中的 信息来生成非TCXO模式信号，将振荡电路20，的电压可变电容 23、 24的两个端子设为相同电位来使温度补偿功能无效。然后， 例如当存储电路7的多个存储元件的存储状态为"101"时，使非 TCXO模式信号为"0，，来使温度补偿功能有效，但是不限于此， 存储元件的存储状态在哪种状态时都可以设为TCXO模式并使 温度补偿功能设为有效或者无效。该存储数据的位数也是任意 的。
但是，通常，非易失性存储器等在初始状态下的数据全部
为"r，或者全部为"o，，的概率较高，因此最好在"iir，、 "ooo"的 情况下将非Tcxo模式信号设为"r，并将温度补偿功能设为无
效，当写入除此以外的某个数据时非TCXO模式信号成为"0"并
将温度补偿功能设为有效。
但是，也可以在对存储电路7写入"ior那样的特定数据时
的存储元件的存储状态下，设为非TCXO模式并将温度补偿功
能设为无效，在对存储电路7写入"ior，那样的特定数据以外的
数据或者消除特定数据时，设为TCXO模式并将温度补偿功能设为有效。
产业上的可利用性
本发明的温度补偿型振荡器以及其制造方法能够应用于 各种温度补偿型振荡器以及其制造中，特别是对在多用于便携
电话机等便携型移动通信设备的、将AT切晶体片作为振子而使 用的超小型温度补偿型振荡器的高精度化、多样化和其制造过 程中的常温下的振荡频率的初始调整操作的效率化非常有效。
权利要求
1. 一种温度补偿型振荡器，具有具备电压可变电容的振荡电路、检测该振荡电路附近的温度的温度检测电路、以及根据该温度检测电路的信息生成电压信号作为温度补偿信号的温度补偿信号生成电路，通过对上述电压可变电容提供上述电压信号来使振荡频率保持大致恒定，该温度补偿型振荡器的特征在于，设置有控制单元，该控制单元将上述电压可变电容的两个端子设为相同电位。
2. 根据权利要求l所述的温度补偿型振荡器，其特征在于， 上述控制单元是对上述电压可变电容的两个端子都施加作为上述温度补偿信号的电压信号的单元。
3. 根据权利要求l所述的温度补偿型振荡器，其特征在于， 上述控制单元是将上述电压可变电容的两个端子都设为接;也电^f立的单元。
4. 根据权利要求1至3的任一项所述的温度补偿型振荡器， 其特征在于，上述电压可变电容具有以下特性在两个端子为相同电位 的状态下电容值成为可变电容范围的大致中间的值。
5. 根据权利要求1至3的任一项所述的温度补偿型振荡器， 其特征在于，具有存储电路，上述控制单元进行以下控制根据存储在 该存储电路中的信息将上述电压可变电容的两个端子设为相同 电位。
6. 根据权利要求5所述的温度补偿型振荡器，其特征在于， 上述存储电路具有多个存储元件，当该多个存储元件的存储状态处于规定的状态时，上述控"收""山/I * *"品A嫂4设为相同电位的控制。
7. 根据权利要求6所述的温度补偿型振荡器，其特征在于， 具有用于使上述振荡电路的驱动电压保持恒定的恒定电压电路，当上述多个存储元件的存储状态处于上述规定状态时，该 恒定电压电路进行将上述驱动电压设为规定的电压值的控制。
8. 根据权利要求6或者7所述的温度补偿型振荡器，其特征 在于，具有分频电路，该分频电路用于对通过上述振荡电路振荡 得到的信号进行分频，当上述多个存储元件的存储状态处于上述规定的状态时， 该分频电路进行控制成为规定的分频比。
9. 根据权利要求1至8的任一项所述的温度补偿型振荡器， 其特征在于，具备用于输入基于电压信号的频率控制信号的外部端子， 从该外部端子输入的频率控制信号或者对该频率控制信号进行 放大得到的信号也被提供到上述电压可变电容。
10. 根据权利要求1至9的任 一 项所述的温度补偿型振荡 器，其特征在于，具有生成作为用于校正振荡频率在常温下的偏差的电压信 号的常温频率校正信号的常温频率校正信号生成电路，将上述 常温频率校正信号也提供到上述电压可变电容。
11. 根据权利要求1至8的任一项所述的温度补偿型振荡 器，其特征在于，具有外部端子，其用于输入基于电压信号的频率控制信号；以及常温频率校正信号生成电路，其生成作为用于校正振荡频率在常温下的偏差的电压信号的常温频率校正信号，提供到上述电压可变电容的上述电压信号是将上述温度补 偿信号与上述频率控制信号和上述常温频率校正信号中的一个 或者两个合成得到的信号。
12. —种温度补偿型振荡器的制造方法，该温度补偿型振 荡器具有具备电压可变电容的振荡电路、检测该振荡电路附 近的温度的温度检测电路、以及根据该温度纟全测电路的信息生 成电压信号作为温度补偿信号的温度补偿信号生成电路，通过 对上述电压可变电容提供上述电压信号来使振荡频率保持大致 恒定，其特征在于，在该温度补偿型振荡器的组装过程中，在将上述电压可变 电容的两个端子设为相同电位来驱动上述振荡电路的状态下调 整该振荡电路所具备的振子的电极的厚度，由此来进行常温下 的上述振荡电路的振荡频率调整操作。
13. —种温度补偿型振荡器的制造方法，该温度补偿型振 荡器具有具备电压可变电容的振荡电路、检测该振荡电路附 近的温度的温度检测电路、根据该温度4企测电路的信息作为温 度补偿信号而生成电压信号的温度补偿信号生成电路、以及存荡频率保持大致恒定，其特征在于，在该温度补偿型振荡器的组装过程中，在常温下的上述振 荡电路的振荡频率调整操作之前不进行上述存储电路写入而使 该存储电路的存储状态成为规定的状态、由此在将上述电压可 变电容的两个端子设为相同电位驱动上述振荡电路的状态下， 调整该振荡电路具备的振子的电极的厚度，由此进行上述振荡 频率调整操作。
全文摘要
通过温度检测电路(18)检测具备电压可变电容(23、24)的振荡电路(20)附近的温度，温度补偿电路(30)根据该温度检测信号生成电压信号作为温度补偿信号，将该电压信号提供给电压可变电容(23、24)，由此使振荡电路20的振荡频率保持大致恒定。但是，当根据非TCXO模式信号将开关元件(1)设为导通时，各电压可变电容(23、24)都将两个端子设为相同电位(接地电位)而成为规定的电容，温度补偿功能无效。在这种状态下进行常温下的初始频率调整。
文档编号H03B5/32GK101305514SQ20068004160
公开日2008年11月12日 申请日期2006年11月6日 优先权日2005年11月7日
发明者中村里克, 古木拓夫, 增田崇臣 申请人:西铁城控股株式会社;西铁城美优达株式会社