溫度補償型振蕩器的製作方法

2023-07-16 23:51:06

專利名稱：溫度補償型振蕩器的製作方法
技術領域：
本發明涉及與周圍溫度無關，使輸出信號的頻率大致保持恆定的溫 度補償型振蕩器，特別涉及到也可以使其溫度補償功能成為無效狀態的 溫度補償型振蕩器。
背景技術：
溫度補償型振蕩器(TCXO)已應用於種種領域，但近年來多用於 可攜式電話機等可攜式移動通信設備中。這種溫度補償型振蕩器一般是 以10MHz頻帶的AT切割石英片(振子)為振動源構成振蕩電路，於其 中設有採用了某種頻率可變裝置的溫度補償電路，多採用通過消除AT 切割石英片的3次曲線溫度特性來穩定振蕩頻率的石英振蕩器。根據這種溫度補償電路的結構，大致分為模擬溫度補償型振蕩器與 數字溫度補償型振蕩器。對於此種溫度補償型振蕩器，在要求振蕩輸出信號穩定性的同時， 還希望其小型輕量化與低價格化。圖8例示了超小型表面安裝用溫度補償型振蕩器的封裝結構。此溫度補償型振蕩器由封裝主體11、焊接環12與蓋13構成封裝(容 器)10，在其內部密封地安裝有石英片(振子)15、構成後述的振蕩電 路與溫度補償電路的MOS型的IC (集成電路)晶片16、晶片電容等電 路元件17。這種溫度補償型振蕩器的電路結構如圖9所示。振蕩電路20與石英 片15、反相器21以M饋電阻22並聯，將該兩個連接點分別通過直流4截止電容器Cc、 Cd與振蕩電容器的電壓控制型可變電容器23、 24接地， 構成倒相振蕩電路。從反相器21的輸出側的連接點引出輸出基于振蕩輸出的信號的輸出 線25，與輸出端子26連接。此外，也可以用其他壓電元件作為振子來取 代石英片。還設有溫度檢測電路18，用以通過熱敏電阻等檢測振蕩電路20 中石英片15附近的溫度狀態；補償電路30，用以根據此溫度檢測電路 18的溫度檢測信號，將輸出到振蕩電路20的輸出線25上的信號頻率保 持恆定。該溫度補償電路30包括存儲用於進行溫度補償的補償數據的補償 數據存儲電路(非易失性存儲器)31;基於該補償數據和來自溫度檢測 電路18的溫度檢測信號，產生控制電壓的D/A變換電路32。該D/A變換電路32輸出的控制電壓經振蕩電路20中所設的電阻Rl 、 R2，分別施加到電壓控制型可變電容器23、 24的正極側(與直流截止電 容器Cc、 Cd連接的各連接點)，根據此電壓改變各電壓控制型可變電容 器23、 24的電容值。由此控制振蕩電路20的振蕩頻率，將輸出信號的 頻率大致保持不變。在這種溫度補償型振蕩器中，在石英片15和IC晶片16內所形成的 振蕩電路20，由於製造上的偏差等不可能全部完全一致地製造而各自具 有不同的溫度-頻率特性。所以不能由同一基準來對所有振蕩電路20進 行溫度補償。為此有必要對各振蕩電路製作不同的補償數據存儲於存儲電路31 中。但是如果石英片15的特性的偏差大而不能全部補償，故需要預先進 行調節以使石英片15的特性儘可能地一致。這樣，以往都以下述步驟進行調整作業。SMSI將石英片15等壓電元件安裝到封裝(圖8的封裝主體11)內。 ②將封裝保持於基準溫度(一般為室溫25°C)，由網絡分析器監控該壓電元件的諧振頻率，並由離子束等除去壓電元件表面的電極膜，調整到所希望的頻率。③ 安裝構成振蕩電路與溫度補償電路的IC晶片於封裝中。④ 將封裝暴露於多種溫度狀態下，在各種溫度狀態下測定振蕩頻率，測定它們與期望的振蕩頻率fo的差。⑤ 基於上述測定值形成溫度補償數據，將其寫入IC晶片補償數據存 儲電路(非易失性存儲器)中。據此，在以往的溫度補償型振蕩器的調整方法中，在調整石英片等 壓電元件的特性時，不安裝構成振蕩電路的IC晶片，由網絡分析器等從 外部使壓電元件諧振而監控其諧振頻率，為使此頻率成為期望的值，除 去壓電元件表面的電極膜。為此，在把IC晶片安裝到封裝中與壓電元件一起構成振蕩電路進行 振蕩時的振蕩頻率與預先調整的諧振頻率之間會發生偏移的問題。此外， 調整步驟也將增多，需要額外的調整費用。為此可以考慮將壓電元件與IC晶片安裝到封裝內使振蕩電路工作，監控此諧振頻率，在接近實際使用狀態的狀態下，進行室溫下壓電元件 諧振頻率的調整及形成此後的補償數據。在這種情形下，溫度補償電路 也工作。而且在溫度補償數據存儲電路中處於初始狀態時不存儲補償數據，就有用於存儲此數據的寄存器的各位全為"0"的情形以及全為"1"的情形，不能判定初始值。因而具有不能適當地調整石英片等壓電元件的 諧振頻率以及也不能適當形成其後的補償數據的問題，發明內容本發明是為解決上述問題而產生的，目的在於謀求溫度補償型振蕩器的調整步驟簡潔化與高精度化，即在將石英片等壓電元件與IC晶片等安裝到封裝內構成溫度補償型振蕩器的狀態下，使其振蕩電路工作，能 正確地調整壓電元件本身的溫度特性，且還能繼續地適當地進行其後的' 本發明是在具有具有振蕩頻率隨;度變化而變化的振蕩電路；基於 其振蕩電路的振蕩輸出而輸出信號的輸出線；檢測此振蕩電路附近的溫 度狀態的溫度檢測電路；基於從此溫度檢測電路的輸出對上述輸出線所輸出的頻率大致保持一定的溫度補償電路，其特徵在於設有選擇此溫 度補償電路的溫度補償功能有效狀態或無效狀態的選擇裝置。在上述振蕩電路與上述輸出線之間設有可變分頻電路，其特徵在於 上述選擇裝置在上述溫度補償電路的溫度補償功能為有效狀態時，在此 溫度補償電路上使上述可變分頻電路的分頻比隨上述溫度檢測電路所檢 測出的溫度而變化，而在此溫度補償功能為無效狀態時，則有使上述可 變分頻電路的分頻比固定到規定的值的裝置。在上述溫度補償振蕩器中，上述振蕩電路具有振蕩電容，上述選擇 裝置在上述溫度補償電路的溫度補償功能為有效狀態時，在此溫度補償 電路上使振蕩電容的電容值依隨上述溫度檢測電路檢測出的溫度而變 化，而在此溫度補償功能為無效狀態時則有使上述振蕩電容的電容值固 定到規定的電容值的裝置。上述振蕩電容具有根據所加電壓而改變電容值的可變電容，上述溫 度補償電路具有使施加到可變電容上的電壓變化而改變振蕩電容的電容 值的裝置。在上述情形下，當把上述振蕩電容的電容值固定到規定電容值時， 上述選擇裝置可以具有將施加到上述可變電容上的電壓固定到規定值的 裝置，或者，上述振蕩電容具有多個固定電容，而上述溫度補償電路則有 使這多個固定電容的連接狀態變化而使振蕩電容的電容值變化的裝置。在上述情形下，上述選擇裝置當把振蕩電容固定到規定的電容值上 時，可以具有使上述可變電容不包含在振蕩電容中的分離裝置。在上述溫度補償型振蕩器中可以設置存儲用於控制上述選擇裝置選 擇狀態的控制信息的選擇信息存儲電路。此外，還最好設有存儲上述溫度補償電路的溫度補償數據的補償數 據存儲電路。也可以設置上述選擇信息存儲電路與補償數據存儲電路兩者，此時 可由整體化的存儲電路(例如一個非易失性存儲器)構成這兩種電路。 也可以設置用於從外部輸入控制上述選擇裝置選擇狀態的控制信息的控制信息輸入端子。此控制信息輸入端子也可以是設於構成此溫度補 償型振蕩器的封裝上的外部端子。上述選擇信息存儲電路由規定的導電圖形組成，通過將此導電圖形 切斷則可以存儲用作控制選擇裝置的選擇狀態的信息。


圖1是表示本發明的溫度補償型振蕩器的第一實施方式結構的電路 框圖。圖2是示明該振蕩電路另一例子的電路圖。 圖3是示明此振蕩電路又一不同例子的電路圖。 圖4是表示本發明的溫度補償型振蕩器的第二實施方式結構的電路 框圖。圖5是表示圖4中可變分頻電路的一個例子的框圖。圖6例示上述可變分頻電路的分頻數據M、 N與分頻比(遞變倍數)以及輸出信號頻率的關係。圖7是表示本發明的溫度補償型振蕩器的第三實施方式結構的電路框圖。圖8是例示溫度補償型振蕩器的封裝的簡略剖面圖。圖9是表示已有的溫度補償型振蕩器結構例的電路框圖。
具體實施方式
為了更詳細地描述本發明，下面根據

本發明的最佳實施方式。l笫一實施方式圖1 ;14示本發明的溫度補償型振蕩器的第一實施方式結構的電路 框圖，在圖8與9中對於相同的部分附以相同的標號而略去其說明。該圖1所示的溫度補償型振蕩器包括具有與圖9所示已有例相同 的輸出線25與輸出端子26的振蕩電路20以及溫度檢測電路18和溫度 補償電路30。作為本實施方式所特有的還包括選擇裝置的選擇電路40、存儲用於控制其選擇狀態的控制信息的選擇信息存儲電路(非易失性存儲器)50、輸出恆壓Vk的恆壓發生電路51。在選擇信息存儲電路50之外，在圖8所示封裝10的外部設有外部 端子52，作為輸入用於控制選擇電路40的選擇狀態的控制信息的控制信 息輸入端子。此控制信息輸入端子也可設於封裝主體ll的內部。選擇電路40包括一對傳輸門41、 42，三輸入的NAND電路以及兩 個反相器("非，，電路)44、 45。溫度補償電路30的輸出即控制電壓Vc，可通過一個傳輸門41施加 到振蕩電路20的圖9所示電阻R1、 R2的共同連接點上。恆壓發生電路 51的輸出即恆壓Vk則通過另一傳輸門42施加到同一振蕩電路20的電 阻R1、 R2的共同連接點上。選擇信息存儲電路50輸出3位的選擇信息，其位1與位3的輸出原 樣地成為三輸入NAND電路43的兩個輸入，位2的輸出通過反相器44 反轉，成為NAND電路43的剩餘的一個輸入。因此，當選擇信息存儲 電路50輸出的選擇信息僅是"101"時，由於NAND電路43的三個輸入 全為"1"，其輸出成為"O"。此NAND電路43的輸出直接施加到傳輸門41的負邏輯側的門與傳 輸門42的正邏輯側的門；而通過反相器45反轉，施加給傳輸門41的正 邏輯側的門與傳輸門42的負邏輯側的門。於是，只當從選擇信息存儲電路50所輸出的選擇信息為"101，，時， 傳輸門41才導通而傳輸門42才截止，所以溫度補償電路30輸出的控制 電壓Vc便通過傳輸門41施加給振蕩電路20，通過圖9所示的電阻R1、 R2施加給電壓控制型可變電"「23、 24，從而其振蕩電容的電容值依隨 溫度變化，使振蕩電路20的振蕩率保持恆定以進行溫度補償。當選擇信息存儲電路50輸出的信息不是"101"時，傳輸門42導通而 傳輸門41截止，於是恆壓發生電路51輸出的恆壓Vk通過傳輸門42施 加給振蕩電路20，經圖9所示的電阻R1、 R2施加給電壓控制型可變電 容器23、 24，其振蕩電容的電容值因而固定到對應於該恆壓的規定電容 值，不對振蕩電路20的振蕩頻率作溫度補償。這樣，選擇電路40基於選擇信息存儲電路50所輸出的3位選擇信 息，對于振蕩電路20供給來自溫度補償電路30的控制電壓Vc使溫度補 償功能有效，或者由恆壓發生電路供給恆壓Vk選擇使溫度補償功能無 效。該選擇電路40的切換可以通過對外部端子52施加作為控制信息的 高電平"l"信號(電壓)或施加低電平"0"信號進行。在設有外部端子52這種控制信息輸入端子時，也可以省略圖1中的 選擇信息存儲電路50與選擇電路40內的NAND電路43和反相器44。根據此溫度補償型振蕩器，振蕩電路20的石英片的初始調整以及溫 度補償數據的形成存儲調整作業，在把構成石英片與振蕩電路以及溫度 補償電路等的IC晶片等安裝到封裝內完成溫度補償型振蕩器的狀態下， 能夠使此振蕩電路20進行工作。在此調整之際，通過使選擇信息存儲電 路50的選擇信息處於"101"之外，使溫度補償功能無效而以規定的振蕩 電容使振蕩電路20進行振蕩作業。這種調整作業的步驟如下。① 在封裝(例如圖8所示的封裝主體11)內安裝構成振蕩電路20以 及圖ll所示各電路的IC晶片，然後安W英片。② 將封裝保持於基準溫度( 一般，室溫25'C)下，使此溫度補償 型振蕩器的溫度補償功能無效而作為單純的振蕩器工作，用網絡分析器 等監控其振蕩頻率，同時由離子束等除去石英片表面的電極膜，調整到 所希望的振蕩頻率fo。③ 對封裝加蓋，將石英片氣密密封。④ 將封裝置於多種溫度狀態下測定各個溫度狀態下的振蕩頻率，測 定其與所希望的頻率fo的差. 基於上述測定值形成溫度補償數據，將其寫入IC晶片補償數據存 儲電路(非易失性存儲器)中。在經上述調整之後，設選擇信息存儲電路50的選擇信息為"101"， 則溫度補償功能為有效，可作為溫度補償型振蕩器正常地工作，從而完 成了超小型溫度補償型振蕩器。這樣，在讓振蕩電路進行與實際使用狀態作同樣地振蕩的同時，能 夠不受溫度補償電路的影響正確地調整水晶片的溫度特性，而且還能恰 當地繼續在以後形成補償數據和將其存儲於存儲電路中的作業，可以謀 求溫度補償型振蕩器調整步驟的簡潔化和高精度化。於步驟②，為了將封裝保持於基準溫度(一般為室溫25°C)，也可 將封裝置於恆溫箱內進行調整作業。於步驟④，為使封裝暴露於多種溫度狀態下，可順次變化恆溫箱的 設定溫度。也可將封裝順次置納於設定為不同溫度的多個恆溫箱內，封 裝的測定溫度範圍是此振蕩器的工作保證溫度範圍，例如設定為-4(TC ~ +100'0之間的適當溫度點(如約11個溫度點)。調整石英片的基準頻率時，預先在石英片的表面蒸鍍銀等金屬膜， 形成使諧振蕩頻率比基準頻率低的膜厚(厚度)，為此可用離子槍以離子 束照射此水晶片表面的電極膜，或進行臧射腐蝕，或可以通過僅僅減少 電極膜的質量進行。作為振蕩電路的振子，也可以使用其他壓電元件來取代石英片。由於以AT石英片為振子的振蕩電路的溫度特性曲線基本上是3次曲 線，即l更進行調整佳羞準溫度下的振蕩頻率成為所希望的頻率fo,但當 環境溫度變化時，振蕩頻率會偏移。為此，實際上是使溫度在使用保證 溫度範圍的下限到上限之間變化，於此各溫度狀態(測溫點)下測定振 蕩電路的實際振蕩頻率即輸出給輸出端子26的信號的頻率，再測定與所 希望的振蕩頻率fo的差。算出溫度補償電路30為發生用於使上述差為0的控制電壓Vc所需 的溫度補償數據，使與溫度數據相對應而寫入圖9所示補償數據存儲電 路(非易失性存儲器)31中。測溫點多時雖能形成高精度的溫度補償數據，但測定時間便增長。 為此可以根據適當個數(例如約11個測溫點)的溫度狀態下的測定結果， 推定此振蕩電路溫度特性的三次曲線，也可以在各測溫點之間內插形成 相對於溫度的溫度補償數據，而將後者寫入補償數據存儲電路中。l振蕩電路的不同例1下面以圖2與3示明振蕩電路的不同例子，特別是其振蕩電容器與 其電容可變裝置的不同例子。圖2所示的振蕩電路與圖9所示的振蕩電路20相同，將石英片15、 反相器21與反饋電阻22並聯，將其兩個連接點分別經振蕩電容器接地， 構成倒相振蕩電路。但是作為該振蕩電容器，可以用多個固定電容的並 聯電路來取代電壓控制型可變電容器。具體地說，在反相器21的輸入側與接地之間設置著將電容器Cl~ C5分別經開關SI ~ S5並聯的第一電容陣列27，在反相器21的輸出側與 接地之間設置著將電容器C6 ~ C10分別通過開關S7 ~ S10並聯的第二電 容陣列28。各開關SI ~ S10也可以釆用MOS-FET等開關元件。在上述情形下，設有從補償數據存儲電路31讀出與溫度檢測電路18 的溫度檢測數據相對應的補償數據，輸出控制振蕩電路開關S1~S10的 通/斷狀態的可變開關控制信號的電路，用來代替圖9所示的D/A變換電 路取代溫度補償電路。此外，改變圖1所示的恆壓發生電路51,設有產生固定開關控制信 號的電路，使振蕩電路的開關S1 S10之中規定的開關(例如開關S1 S3與S6 ~ S8 )接通而使其他開關斷開。通過選擇裝置選擇上述的固定開 關控制信號與上述的溫度補償電路產生的可變開關控制信號中的一個， 施加給振蕩電路的開關SI ~S10的各控制電極以控制其通/斷。這樣，在初始調整時使溫度補償功能無效時，由選擇裝置選擇上述 固定的開關控制信號輸入振蕩電路，例如使開關Sl-S3與S6-S8接通而 斷開其他開關。由此，第一電容陣列27的電容值固定到電容器Cl-C3 的並聯電路的電容值，而第二電容陣列28的電容值固定到電容器C6-C8 的並聯電路的電容值。於是，振蕩電容的電容值與溫度變化無關而成為 恆定值。初始調整後，在使溫度補償功能有效時，由選擇裝置從溫度補償電 路選擇可變的開關控制信號輸入到振蕩電路中，將第一電容陣列27的開 關Sl-S5和第二電容陣列28的開關S6-S10各大於等於1作選擇性地接 通。由此改變第一電容陣列27和第二電容陣列28的有效的電容器組合(連接狀態)。使各電容陣列27、 28的電容值(振蕩電容)隨溫度的變 4匕而變4t。例如以前所述，使第一電容陣列27的開關Sl-S3與第二電容陣列28 的S6-S8接通，將電容器C1-C3、電容器C6-C8分別連接為並聯狀態作 為基準狀態時，若從該狀態使開關S1或S2或此兩者斷開，則當開關S6 或S7或此兩者斷開時，第一電容陣列27與第二電容陣列28各個電容值 便減少。此外，從在標準狀態，使開關S4或S5或此兩者接通，開關S9 或S10或此兩者接通時，第一電容陣列27與第二電容陣列28各個電容 值便增加。再有，通過適當地選定構成第一電容陣列27與第二電容陣列28的 電容器的個數以及該各個電容器的電容值，並使其連接狀態變化，則能 頗精細地控制振蕩電容的電容值進行振蕩頻率的溫度補償。振蕩電路的不同例2圖3所示的振蕩電路是在圖9所示的振蕩電路20中的電壓控制型可 變電容23、 24之中分別串聯地插入開關S11、 S12，與它們分別並聯地連 接電容器Ca與開關S13的串聯電路以及電容器Cb與開關S14的串聯電 路。電容器Ca、 Cb為為固定電容。Cc、 Cd為直流部分切斷電容。然後，在初始調整時使溫度補償功能無效之際，通過由選擇電路使 開關Sll、 S12斷開，開關S13、 S14接通，將振蕩電容的電容值固定到 電容器Ca、 Cb的電容值，此時的電壓控制型可變電容23、 24成為斷開 狀態，使其不包含在振蕩電容中。初始調整後，在使溫度補償功能有效時，通過由選擇電路使開關Sll、 S12接通、開關S13、 S14斷開，電壓控制型可變電容23、 24成為振蕩 電容，通過電阻Rl、 R2施加來自溫度補償電路的控制電壓，由於此各 個電容值隨溫度變化而變化，故能進行振蕩頻率的溫度補償。在上述的振蕩電路中，同樣也可用其他壓電元件取代石英片用作振子。第二實施方式l下面據圖4說明本發明的溫度補償型振蕩器的第二實施方式。在圖4中與圖1和9相同的部分附以相同標號而略去其說明，但是本實施方式 中的溫度補償電路的補償數據存儲電路31和選擇信息存儲電路50是一 整體的存儲電路，兼用l個非易失性存儲器19，此存儲區的大部分作為 補償數據存儲電路31而被使用， 一部分作為選擇信息存儲電路50而被 使用。此圖4所示的溫度補償型振蕩器在振蕩電路20與輸出線25之間設 有可變分頻電路60,作為選擇裝置則設有第一選擇電路40A與第二選擇 電路40B。此第一、第二選擇電路40A、 40B具同樣的電路結構，如第二 選擇電路40B所示，由數字門電路47、 48和3輸入"與"電路46,以及 兩個反相器("非"電路)44、 49構成。選擇信息存儲電路50輸出的3位選擇信息中的位1與位3的輸出直 接地成為3輸入"與"電路46的兩個輸入，位2的輸出通過反相器反轉成 為"與"電路46的餘剩的一個輸入。所以，從選擇信息存儲電路50所輸 出的選擇信息僅在"101"時，"與，，電路46的三個輸入全為"l"，從而其輸 出成為"1"。當選擇信息存儲電路50輸出的選擇信息為"101"以外的情形 時，"與"電路46的輸出成為"0"。此"與"電路46的輸出直接施加給數字門電路47的控制端子C，而 到數字門電路48的控制端子C則是通過反相器49反轉而施加的。於是，此第二選擇電路40B僅在選擇信息存儲電路50所輸出的選擇 信息只是"101"時，由於數字門電路47成為導通而數字門電路48成為截 止，就選擇從溫度補償電路30，的補償數據輸出電路33輸入的可變分頻 數據Dc，輸出給可變分頻電路60，而當從選擇信息存儲電路50所輸出 的選擇信息為"101，，以外時，由於數字門電路48成為導通而數字門電路 47成為截止，就選擇從ROM 52輸入的固定分頻數據Dk，輸出給可變 分頻電路60。第一選擇電路40也具有與上述完全相同的結構，不同的只是所選擇 的是開關控制數據Sc、 Sk，所選擇的開關控制數據的輸出對象是振蕩電 路20。溫度補償電路30，的補償數據輸出電路33對應於溫度檢測電路18檢測出的溫度數據，參考補償數據存儲電路31的補償數據，輸出用於進行 溫度補償的可變開關控制信號(數字數據)Sc和分頻數據Dc,分別輸入 到第一、第二選擇電路40A、 40B的數字門電路47。另一方面，在只讀存儲器ROM52中，預存儲固定的開關控制信號 (數字數據)Sk與分頻數據Dk，由圖中省略的讀出電路讀出各數據， 分別輸入到第一、第二選擇電路40A、 40B的數字電路48。於是，第一選擇電路40A當從選擇信息存儲電路50所輸出的選擇信 息只是"101"時，選擇從溫度補償電路30，的補償數據輸出電路33輸入的 可變控制信號Sc，輸出給振蕩電路20，當選擇信息存儲電路50所輸出 的選擇信息為"101"以外的結果時，則選擇從ROM52輸入的固定的開關 控制信號Sk，輸出給振蕩電路20。振蕩電路20例如圖2所示，是採用了把多個電容器通過開關並聯設 置的第一、第二電容陣列27、 28作為振蕩電容的電路，由第一選擇電路 40A輸出的開關控制信號(數字數據)Sc或Sk控制各開關S1-S10的通/ 斷，由此控制該振蕩電容的電容值而能改變諧振頻率。可以將能由MOS 型才莫擬開關等1位數位訊號控制開/關的電子開關用作圖2所示的開關 Sl國SlO。變頻電路60採用周知的電路，現由圖5說明它的一個例子。該可變 分頻電路60包括基準分頻器61、相位比較器62、低通濾波器(以後簡 稱為"LPF")63、電壓控制振蕩電路(以後簡稱為"VCO，，) 64、反饋分 頻器65以輸出緩沖器66。由基準分頻器61將來自振蕩電路20的振蕩輸出信號分頻，作為基 準信號輸入給相位比較器62。另一方面，VC064的振蕩信號由反饋分頻 器65分頻，作為比較信號輸入給相位比較器62。相位比較器62輸出對 應於這兩個輸入信號相位差的電壓，經LPF63供給VC064,控制VC064 的振蕩頻率，該VCO的振蕩信號通過輸出緩衝器66輸出給輸出線25。基準分頻器61與反饋分頻器65都是能由可變的整數值分頻的可編 程分頻器。此可變分頻電路60的輸出信號的頻率fo在把振蕩電路20的振蕩輸出信號的頻率設為fc時，由基準分頻器61的分頻數M與反饋分頻器65 的分頻數N用下述關係式決定 fo=fcxN/M基準分頻器61將輸入信號的頻率按1/M分頻輸出，反饋分頻器65 將輸入信號按1/N分頻輸出。N/M為分頻變(在此時為遞變的倍數)，可根據頻率M與N的值任 意地設定。例如以M=N=100為基準值，通過使分頻數M與N的值如圖 6所示變化，能使分頻比(遞變倍數)從1.000按0.005幅度遞增或遞減。所以，當來自振蕩電路20的振蕩輸出信號的頻率fc為20MHz時， 輸出信號的頻率fo以20MHz為基準，按O.lMHz幅度增減。於是，設圖4所示的ROM52中存儲的固定分頻數據Dk由M與N 構成而M=N=100,同時補償數據輸出電路33輸出的可變分頻數據Dc 也由分頻數M與N構成，如圖6所示的情形，則當圖4的第二選擇電路 40B從ROM52選擇固定的分頻數據Dk而輸入給可變分頻電路60時， 由於M-N-IOO,分頻比成為1.000，輸出信號的頻率fo便與振蕩電路20 的振蕩輸出信號的頻率fc相同(在圖6的例子中為20MHz)。當圖4中的第二選擇電路40B選擇從補償數據輸出電路33輸出可變 的分頻數數據Dc而輸入給可變分頻電路60時，通過構成分頻數數據Dc 的分頻數M與N的值，能使分頻比作種種變化，如圖6所例示，使分頻 比(遞變倍數)從1.000按0.005幅度增減，則能使輸出信號的頻率fo 以20MHz為基準按(UMHz幅度增減。此分頻比(遞變倍數)的最小可變幅度(幅度寬度)與最大可變範 圍可通過分頻數M與N的選擇任意地設定。在此實施方式中，在調整振蕩電路20的石英片的諧振頻率，形成補 償數據並將其存儲到補償數據存儲電路31中的初始調整時期，選擇信息 存儲電路50的3位的選擇信息也成為"101"以外的狀態。所以，第一選擇電路40A選擇從ROM52輸入的固定開關控制信號 Sk，輸出給振蕩電路20，而第二選擇電路40B則選擇從ROM52輸入的 固定分頻數數據Dk，輸出給可變分頻電路60。16由此，振蕩電路20通過其固定的開關控制信號Sk，例如僅使圖2 所示的開關Sl-S3與S6-S8接通而使其他開關斷開。為此，第一電容陣列27的電容值便固定為電容器Cl-C3的並聯電路 的電容值，而第二電容陣列28的電容值則固定到電容器C6-C8的並聯電 路的電容值。這是標準狀態，振蕩電容與溫度變化無關而為恆定，振蕩 輸出信號的頻率fc由於石英片15的溫度特性雖多少有波動但不進行溫度 補償。另 一方面，可變分頻電路60由於固定的分頻數數據Dk的M=N=100， 分頻比固定到1.000，對輸出線輸出的信號的頻率fo與振蕩電路20的頻 率fc相同，在此也不作溫度補償。即，此時的溫度補償功能成為無效， 圖4所示的溫度補償型振蕩器只起到振蕩器的作用。調整作業結束後，在把最後的補償數據寫入補償數據存儲電路31時 或緊接其後，將"101"作為選擇信息寫入相同的非易失性存儲器19內的 選擇信息存儲電路50中。據此，選擇信息存儲電路50輸出的選擇信息成為"101"，第一選擇 電路40A從溫度補償電路30，的補償數據輸出電路33選擇可變的開關控 制信號Sc，輸出給振蕩電路20，而第二選擇電路40B也從補償數據輸出 電路33選擇可變分頻數據Dc，輸出給可變分頻電路60。振蕩電路20通過其可變的開關控制信號Sc，將例如圖2所示的第一 電容陣列27的開關Sl-S5以及第二電容陣列28的各大於等於1的開關 S6-S10接通。於是改變了第一電容陣列27與第二電容陣列28的有效的 電容器組合(連接狀態)，使各電容陣列27、 28的電容值(振蕩電容) 依隨溫度變化而變化，而振蕩電路20的振蕩信號的頻率fc便調整以外Hi 溫度所致的變動。此外，可變分頻電路60根據構成輸入的分頻數數據Dc的分頻數M 與N的值使分頻比變化，將輸出信號的頻率fo作為fcxN/M輸出。在圖 6所示例子中，使輸出信號的頻率以20MHz為基準按0.1MHz幅度增減。這樣，在使溫度補償功能有效時，通過調整振蕩電路20的振蕩電容 的值，再結合調整可變分頻電路60的分頻比(遞變倍數)，就能補償石英片溫度特性所致的振蕩頻率變動，常能將恆定頻率的輸出信號輸出給輸出端子26。同樣，在此實施方式中可以取代石英片而把其他壓電元件用作振動 電路20的振子。[第三實施方式l下面根據圖7說明本發明的第三實施方式。在圖7中與圖l相同的 部分附以相同的標號而略去其說明。圖7所示的溫度補償型振蕩器，它的選擇電路40，是從圖1所示的選 擇電路40中除去NAND電路43與反相器44的電路，同時設置了採用 規定的導電圖形56的選擇信息存儲電路55來取代圖1所示的溫度補償 型振蕩器中非易失性存儲器的選擇信息存儲電路50。此外，未設置有圖 l中的外部端子52。此導電圖形56例如形成於設置在圖8所示的封裝主體11之內部或 是外部的在初始調整結束時能從外部操作的部位處的絕緣基板上。然後 以其一端與正電源線57相連而以另一端經電阻58接地。將此導電圖形 56與電阻58的連接點P點的電壓電平作為2值的選擇信息輸出給選擇 電路40，，將它如圖所示直接地或通過反相器45反轉，施加給傳輸門41、 42的各個門。在初始狀態時，選擇信息存儲電路55的導電圖形56導通，P點的 電壓電平為高電平"l"，選擇電路40，的傳輸門42導通，而傳輸門41成 為截止。所以恆壓發生電路51輸出恆壓Vk，通過傳輸門42供給振蕩電 路20，由于振蕩電路20的振蕩電容值固定到規定容量值，溫度補償功能 無效。當初始調整結束後切斷選擇信息存儲電路55的導電圖形56時，由 於P點的電壓電平成為接地電平即低電平"O"，使選擇電路40，的傳輸門 41導通，傳輸門42截止。於是溫度補償電路30根據溫度檢測電路18 的溫度檢測信號輸出的控制電壓VC，通過傳輸門41供給振蕩電路20， 使振蕩電路20的振蕩電容的電容值隨溫度變化而變化。由此，即便環境溫度變動，振蕩頻率，即通過輸出線25輸出到輸出端子26的信號的頻率，也將保持恆定而能有效地影響溫度補償功能。 [實施方式的變更例l在前述的第一、二實施方式中是通過使選擇信息存儲電路50的選擇 信息為"101"而讓溫度補償功能有效，但並不局限於這種方式，而是可以 把任何數據用作這種選擇信息，而且這種數據的位數也是任意的。但一 般情形下，構成選擇信息存儲電路50的非易失性存儲器等在初始狀態下 的數據全為"1，，或全為"0"的概率高，因此最好避免將"111"或"000"設定 為上述的選擇信息。如上所述，本發明的溫度補償型振蕩器在封裝內安裝石英片等壓電 元件與IC晶片等而構成溫度補償型振蕩器的狀態下，能使它的振蕩電路 工作而正確地調整壓電元件本身的溫度特性。此外還能繼續合適地進行其後的補償數據的形成和將此補償數據存 儲於存儲電路中的作業，從而可以謀求使調整步驟簡潔化與高精度化。由此可以不使成本增加而實現在內部安裝了這種振蕩器的可攜式移 動通信器等性能的提高。
權利要求
1.一種溫度補償型振蕩器的製造方法，其特徵在於包括在封裝內，對構成具有振蕩電路以及補償數據存儲電路的溫度補償電路的IC晶片和上述振蕩電路的振子進行封裝，構成振蕩器的步驟；接著上述步驟，將上述封裝保持在基準溫度，在使上述溫度補償電路的溫度補償功能無效的狀態下，調整上述振子以使上述振蕩電路的振蕩頻率成為所希望的振蕩頻率的步驟；在上述步驟之後，對上述振子進行氣密封安裝的步驟；生成溫度補償數據並將其寫入到上述補償數據存儲電路的步驟；在上述溫度補償數據寫入到上述補償數據存儲電路的狀態下，使上述溫度補償電路的溫度補償功能有效的步驟。
2. 根據權利要求1所述的溫度補償型振蕩器的製造方法，其特徵 在於在調整上述振子的步驟中，將上述封裝保持在基準溫度是將上述 封裝放入恆溫箱中進行的。
3. 根據權利要求1所述的溫度補償型振蕩器的製造方法，其特徵 在於生成溫度補償數據並將其寫入到上述補償數據存儲電路的步驟是 將上述封裝放入恆溫箱中進行的。
4. 根據權利要求1至3的任意一項所述的溫度補償型振蕩器的制 造方法，其特徵在於在生成上述溫度補償數據並將其寫入到上述補償數據存儲電路的 步驟中，將上述封裝暴露於多個溫度，在該各溫度的狀態下，測定上 述振蕩電路的振蕩頻率，測定與上述希望的振蕩頻率的差，基於該測定值生成上述溫度補償數據。
5. 根據權利要求4所述的溫度補償型振蕩器的製造方法，其特徵 在於將上述封裝暴露的多個溫度是該振蕩器的動作保證溫度範圍內的 適宜的點。
6. 根據權利要求5所述的溫度補償型振蕩器的製造方法，其特徵 在於上述動作保證溫度範圍在負40*€到正ioox:之間，上述點是11個點。
7. 根據權利要求1至3的任意一項所述的溫度補償型振蕩器的製造方法，其特徵在於在使上達溫度補償電路的溫度補償功能有效的步驟中，根據特定的選擇信息，使溫度補償功能有效。
8. 根據權利要求7所述的溫度補償型振蕩器的製造方法，其特徵 在於上述特定的選擇信息是根據預先決定的組合的多位的信息。
9. 根據權利要求1至3的任意一項所述的溫度補償型振蕩器的制 造方法，其特徵在於在調整上述振子的步驟中，預先在上述振子的表面蒸鍍金屬膜， 使共振頻率低於基準頻率，在該振子表面的電極膜上照射離子束或者 進行濺射蝕刻，使該電極膜的質量一點點地減少。
全文摘要
本發明提供一種溫度補償型振蕩器。本發明的溫度補償型振蕩器包括振蕩電路(20)、溫度檢測電路(18)，以及基於此溫度檢測電路(18)的溫度檢測信號使振蕩電路(20)的輸出信號的頻率大致保持恆定的溫度補償電路(30)，還設有選擇電路(40)可選擇該補償電路(30)的有效或無效狀態。這樣，在封裝內安裝有石英片與IC晶片等狀態下，使補償電路(30)的溫度補償功能為無效狀態時，可操作振蕩電路(20)來正確地調整石英片本身的溫度特性，而後可以繼續進行補償數據的形成和將其存儲於存儲器中的作業。
文檔編號H03L7/183GK101262202SQ200810095718
公開日2008年9月10日 申請日期2003年1月20日 優先權日2002年1月21日
發明者桜井保宏 申請人:西鐵城控股株式會社