專利名稱：溫度補償型振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與周圍溫度無關(guān)，使輸出信號的頻率大致保持恒定的溫 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(tài)的 溫度補償型振蕩器。
背景技術(shù)：
溫度補償型振蕩器(TCXO)已應(yīng)用于種種領(lǐng)域，但近年來多用于 便攜式電話機等便攜式移動通信設(shè)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(gòu)成振蕩電路，于其 中設(shè)有采用了某種頻率可變裝置的溫度補償電路，多采用通過消除AT 切割石英片的3次曲線溫度特性來穩(wěn)定振蕩頻率的石英振蕩器。根據(jù)這種溫度補償電路的結(jié)構(gòu)，大致分為模擬溫度補償型振蕩器與 數(shù)字溫度補償型振蕩器。對于此種溫度補償型振蕩器，在要求振蕩輸出信號穩(wěn)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(jié)構(gòu)。此溫度補償型振蕩器由封裝主體11、焊接環(huán)12與蓋13構(gòu)成封裝(容 器)10，在其內(nèi)部密封地安裝有石英片(振子)15、構(gòu)成后述的振蕩電 路與溫度補償電路的MOS型的IC (集成電路)芯片16、芯片電容等電 路元件17。這種溫度補償型振蕩器的電路結(jié)構(gòu)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并聯(lián)，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(gòu)成倒相振蕩電路。從反相器21的輸出側(cè)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(shè)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(tài)；補償電路30，用以根據(jù)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 持恒定。該溫度補償電路30包括存儲用于進行溫度補償?shù)难a償數(shù)據(jù)的補償 數(shù)據(jù)存儲電路(非易失性存儲器)31;基于該補償數(shù)據(jù)和來自溫度檢測 電路18的溫度檢測信號，產(chǎn)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(jīng)振蕩電路20中所設(shè)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(cè)(與直流截止電 容器Cc、 Cd連接的各連接點)，根據(jù)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芯片16內(nèi)所形成的 振蕩電路20，由于制造上的偏差等不可能全部完全一致地制造而各自具 有不同的溫度-頻率特性。所以不能由同一基準(zhǔn)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制作不同的補償數(shù)據(jù)存儲于存儲電路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(yù)先進 行調(diào)節(jié)以使石英片15的特性盡可能地一致。這樣，以往都以下述步驟進行調(diào)整作業(yè)。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(nèi)。 ②將封裝保持于基準(zhǔn)溫度(一般為室溫25°C)，由網(wǎng)絡(luò)分析器監(jiān)控該壓電元件的諧振頻率，并由離子束等除去壓電元件表面的電極膜，調(diào)整到所希望的頻率。③ 安裝構(gòu)成振蕩電路與溫度補償電路的IC芯片于封裝中。④ 將封裝暴露于多種溫度狀態(tài)下，在各種溫度狀態(tài)下測定振蕩頻率，測定它們與期望的振蕩頻率fo的差。⑤ 基于上述測定值形成溫度補償數(shù)據(jù)，將其寫入IC芯片補償數(shù)據(jù)存 儲電路(非易失性存儲器)中。據(jù)此，在以往的溫度補償型振蕩器的調(diào)整方法中，在調(diào)整石英片等 壓電元件的特性時，不安裝構(gòu)成振蕩電路的IC芯片，由網(wǎng)絡(luò)分析器等從 外部使壓電元件諧振而監(jiān)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芯片安裝到封裝中與壓電元件一起構(gòu)成振蕩電路進行 振蕩時的振蕩頻率與預(yù)先調(diào)整的諧振頻率之間會發(fā)生偏移的問題。此外， 調(diào)整步驟也將增多，需要額外的調(diào)整費用。為此可以考慮將壓電元件與IC芯片安裝到封裝內(nèi)使振蕩電路工作，監(jiān)控此諧振頻率，在接近實際使用狀態(tài)的狀態(tài)下，進行室溫下壓電元件 諧振頻率的調(diào)整及形成此后的補償數(shù)據(jù)。在這種情形下，溫度補償電路 也工作。而且在溫度補償數(shù)據(jù)存儲電路中處于初始狀態(tài)時不存儲補償數(shù)據(jù)，就有用于存儲此數(shù)據(jù)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(dāng)?shù)卣{(diào)整石英片等壓電元件的 諧振頻率以及也不能適當(dāng)形成其后的補償數(shù)據(jù)的問題，發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為解決上述問題而產(chǎn)生的，目的在于謀求溫度補償型振蕩器的調(diào)整步驟簡潔化與高精度化，即在將石英片等壓電元件與IC芯片等安裝到封裝內(nèi)構(gòu)成溫度補償型振蕩器的狀態(tài)下，使其振蕩電路工作，能 正確地調(diào)整壓電元件本身的溫度特性，且還能繼續(xù)地適當(dāng)?shù)剡M行其后的' 本發(fā)明是在具有具有振蕩頻率隨;度變化而變化的振蕩電路；基于 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(tài)的溫度檢測電路；基于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，其特征在于設(shè)有選擇此溫 度補償電路的溫度補償功能有效狀態(tài)或無效狀態(tài)的選擇裝置。在上述振蕩電路與上述輸出線之間設(shè)有可變分頻電路，其特征在于 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(tài)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(tài)時，則有使上述可 變分頻電路的分頻比固定到規(guī)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(tài)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(tài)時則有使上述振蕩電容的電容值固 定到規(guī)定的電容值的裝置。上述振蕩電容具有根據(jù)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(dāng)把上述振蕩電容的電容值固定到規(guī)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(guī)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(tài)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(dāng)把振蕩電容固定到規(guī)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(shè)置存儲用于控制上述選擇裝置選 擇狀態(tài)的控制信息的選擇信息存儲電路。此外，還最好設(shè)有存儲上述溫度補償電路的溫度補償數(shù)據(jù)的補償數(shù) 據(jù)存儲電路。也可以設(shè)置上述選擇信息存儲電路與補償數(shù)據(jù)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(gòu)成這兩種電路。 也可以設(shè)置用于從外部輸入控制上述選擇裝置選擇狀態(tài)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(shè)于構(gòu)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(guī)定的導(dǎo)電圖形組成，通過將此導(dǎo)電圖形 切斷則可以存儲用作控制選擇裝置的選擇狀態(tài)的信息。


圖1是表示本發(fā)明的溫度補償型振蕩器的第一實施方式結(jié)構(gòu)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(fā)明的溫度補償型振蕩器的第二實施方式結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)M、 N與分頻比(遞變倍數(shù))以及輸出信號頻率的關(guān)系。圖7是表示本發(fā)明的溫度補償型振蕩器的第三實施方式結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)例的電路框圖。
具體實施方式
為了更詳細(xì)地描述本發(fā)明，下面根據(jù)

本發(fā)明的最佳實施方式。l笫一實施方式圖1 ;14示本發(fā)明的溫度補償型振蕩器的第一實施方式結(jié)構(gòu)的電路 框圖，在圖8與9中對于相同的部分附以相同的標(biāo)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、存儲用于控制其選擇狀態(tài)的控制信息的選擇信息存儲電路(非易失性存儲器)50、輸出恒壓Vk的恒壓發(fā)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(shè)有外部 端子52，作為輸入用于控制選擇電路40的選擇狀態(tài)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(shè)于封裝主體ll的內(nèi)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。恒壓發(fā)生電路 51的輸出即恒壓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(zhuǎn)，成為NAND電路43的剩余的一個輸入。因此，當(dāng)選擇信息存儲 電路50輸出的選擇信息僅是"101"時，由于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(fù)邏輯側(cè)的門與傳 輸門42的正邏輯側(cè)的門；而通過反相器45反轉(zhuǎn)，施加給傳輸門41的正 邏輯側(cè)的門與傳輸門42的負(fù)邏輯側(cè)的門。于是，只當(dāng)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(dǎo)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的振蕩率保持恒定以進行溫度補償。當(dāng)選擇信息存儲電路50輸出的信息不是"101"時，傳輸門42導(dǎo)通而 傳輸門41截止，于是恒壓發(fā)生電路51輸出的恒壓Vk通過傳輸門42施 加給振蕩電路20，經(jīng)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(yīng)于該恒壓的規(guī)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基于選擇信息存儲電路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，或者由恒壓發(fā)生電路供給恒壓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(shè)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(nèi)的NAND電路43和反相器44。根據(jù)此溫度補償型振蕩器，振蕩電路20的石英片的初始調(diào)整以及溫 度補償數(shù)據(jù)的形成存儲調(diào)整作業(yè)，在把構(gòu)成石英片與振蕩電路以及溫度 補償電路等的IC芯片等安裝到封裝內(nèi)完成溫度補償型振蕩器的狀態(tài)下， 能夠使此振蕩電路20進行工作。在此調(diào)整之際，通過使選擇信息存儲電 路50的選擇信息處于"101"之外，使溫度補償功能無效而以規(guī)定的振蕩 電容使振蕩電路20進行振蕩作業(yè)。這種調(diào)整作業(yè)的步驟如下。① 在封裝(例如圖8所示的封裝主體11)內(nèi)安裝構(gòu)成振蕩電路20以 及圖ll所示各電路的IC芯片，然后安W英片。② 將封裝保持于基準(zhǔn)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(wǎng)絡(luò)分析器 等監(jiān)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(diào)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 將封裝置于多種溫度狀態(tài)下測定各個溫度狀態(tài)下的振蕩頻率，測 定其與所希望的頻率fo的差. 基于上述測定值形成溫度補償數(shù)據(jù)，將其寫入IC芯片補償數(shù)據(jù)存 儲電路(非易失性存儲器)中。在經(jīng)上述調(diào)整之后，設(shè)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(tài)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(diào)整水晶片的溫度特性，而且還能恰 當(dāng)?shù)乩^續(xù)在以后形成補償數(shù)據(jù)和將其存儲于存儲電路中的作業(yè)，可以謀 求溫度補償型振蕩器調(diào)整步驟的簡潔化和高精度化。于步驟②，為了將封裝保持于基準(zhǔn)溫度(一般為室溫25°C)，也可 將封裝置于恒溫箱內(nèi)進行調(diào)整作業(yè)。于步驟④，為使封裝暴露于多種溫度狀態(tài)下，可順次變化恒溫箱的 設(shè)定溫度。也可將封裝順次置納于設(shè)定為不同溫度的多個恒溫箱內(nèi)，封 裝的測定溫度范圍是此振蕩器的工作保證溫度范圍，例如設(shè)定為-4(TC ~ +100'0之間的適當(dāng)溫度點(如約11個溫度點)。調(diào)整石英片的基準(zhǔn)頻率時，預(yù)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(zhǔn)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(zhì)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。由于以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(diào)整佳羞準(zhǔn)溫度下的振蕩頻率成為所希望的頻率fo,但當(dāng) 環(huán)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 溫度范圍的下限到上限之間變化，于此各溫度狀態(tài)(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(fā)生用于使上述差為0的控制電壓Vc所需 的溫度補償數(shù)據(jù)，使與溫度數(shù)據(jù)相對應(yīng)而寫入圖9所示補償數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，但測定時間便增長。 為此可以根據(jù)適當(dāng)個數(shù)(例如約11個測溫點)的溫度狀態(tài)下的測定結(jié)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(nèi)插形成 相對于溫度的溫度補償數(shù)據(jù)，而將后者寫入補償數(shù)據(jù)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并聯(lián)，將其兩個連接點分別經(jīng)振蕩電容器接地， 構(gòu)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并 聯(lián)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(cè)與接地之間設(shè)置著將電容器Cl~ C5分別經(jīng)開關(guān)SI ~ S5并聯(lián)的第一電容陣列27，在反相器21的輸出側(cè)與 接地之間設(shè)置著將電容器C6 ~ C10分別通過開關(guān)S7 ~ S10并聯(lián)的第二電 容陣列28。各開關(guān)SI ~ S10也可以釆用MOS-FET等開關(guān)元件。在上述情形下，設(shè)有從補償數(shù)據(jù)存儲電路31讀出與溫度檢測電路18 的溫度檢測數(shù)據(jù)相對應(yīng)的補償數(shù)據(jù)，輸出控制振蕩電路開關(guān)S1~S10的 通/斷狀態(tài)的可變開關(guān)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所示的恒壓發(fā)生電路51,設(shè)有產(chǎn)生固定開關(guān)控制信 號的電路，使振蕩電路的開關(guān)S1 S10之中規(guī)定的開關(guān)(例如開關(guān)S1 S3與S6 ~ S8 )接通而使其他開關(guān)斷開。通過選擇裝置選擇上述的固定開 關(guān)控制信號與上述的溫度補償電路產(chǎn)生的可變開關(guān)控制信號中的一個， 施加給振蕩電路的開關(guān)SI ~S10的各控制電極以控制其通/斷。這樣，在初始調(diào)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(guān)控制信號輸入振蕩電路，例如使開關(guān)Sl-S3與S6-S8接通而 斷開其他開關(guān)。由此，第一電容陣列27的電容值固定到電容器Cl-C3 的并聯(lián)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 的并聯(lián)電路的電容值。于是，振蕩電容的電容值與溫度變化無關(guān)而成為 恒定值。初始調(diào)整后，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(guān)控制信號輸入到振蕩電路中，將第一電容陣列27的開 關(guān)Sl-S5和第二電容陣列28的開關(guān)S6-S10各大于等于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(tài))。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(guān)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分別連接為并聯(lián)狀態(tài)作 為基準(zhǔn)狀態(tài)時，若從該狀態(tài)使開關(guān)S1或S2或此兩者斷開，則當(dāng)開關(guān)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，使開關(guān)S4或S5或此兩者接通，開關(guān)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(dāng)?shù)剡x定構(gòu)成第一電容陣列27與第二電容陣列28的 電容器的個數(shù)以及該各個電容器的電容值，并使其連接狀態(tài)變化，則能 頗精細(xì)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(lián)地插入開關(guān)S11、 S12，與它們分別并聯(lián)地連 接電容器Ca與開關(guān)S13的串聯(lián)電路以及電容器Cb與開關(guān)S14的串聯(lián)電 路。電容器Ca、 Cb為為固定電容。Cc、 Cd為直流部分切斷電容。然后，在初始調(diào)整時使溫度補償功能無效之際，通過由選擇電路使 開關(guān)Sll、 S12斷開，開關(guān)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(tài)，使其不包含在振蕩電容中。初始調(diào)整后，在使溫度補償功能有效時，通過由選擇電路使開關(guān)Sll、 S12接通、開關(guān)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，由于此各 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(jù)圖4說明本發(fā)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(biāo)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(shù)據(jù)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(qū)的大部分作為 補償數(shù)據(jù)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(shè) 有可變分頻電路60,作為選擇裝置則設(shè)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(jié)構(gòu)，如第二 選擇電路40B所示，由數(shù)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(gòu)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(zhuǎn)成 為"與"電路46的余剩的一個輸入。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(dāng)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(shù)字門電路47的控制端子C，而 到數(shù)字門電路48的控制端子C則是通過反相器49反轉(zhuǎn)而施加的。于是，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，由于數(shù)字門電路47成為導(dǎo)通而數(shù)字門電路48成為截 止，就選擇從溫度補償電路30，的補償數(shù)據(jù)輸出電路33輸入的可變分頻 數(shù)據(jù)Dc，輸出給可變分頻電路60，而當(dāng)從選擇信息存儲電路50所輸出 的選擇信息為"101，，以外時，由于數(shù)字門電路48成為導(dǎo)通而數(shù)字門電路 47成為截止，就選擇從ROM 52輸入的固定分頻數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)，不同的只是所選擇 的是開關(guān)控制數(shù)據(jù)Sc、 Sk，所選擇的開關(guān)控制數(shù)據(jù)的輸出對象是振蕩電 路20。溫度補償電路30，的補償數(shù)據(jù)輸出電路33對應(yīng)于溫度檢測電路18檢測出的溫度數(shù)據(jù)，參考補償數(shù)據(jù)存儲電路31的補償數(shù)據(jù)，輸出用于進行 溫度補償?shù)目勺冮_關(guān)控制信號(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))Sc和分頻數(shù)據(jù)Dc,分別輸入 到第一、第二選擇電路40A、 40B的數(shù)字門電路47。另一方面，在只讀存儲器ROM52中，預(yù)存儲固定的開關(guān)控制信號 (數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))Sk與分頻數(shù)據(jù)Dk，由圖中省略的讀出電路讀出各數(shù)據(jù)， 分別輸入到第一、第二選擇電路40A、 40B的數(shù)字電路48。于是，第一選擇電路40A當(dāng)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(shù)據(jù)輸出電路33輸入的 可變控制信號Sc，輸出給振蕩電路20，當(dāng)選擇信息存儲電路50所輸出 的選擇信息為"101"以外的結(jié)果時，則選擇從ROM52輸入的固定的開關(guān) 控制信號Sk，輸出給振蕩電路20。振蕩電路20例如圖2所示，是采用了把多個電容器通過開關(guān)并聯(lián)設(shè) 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(guān)控制信號(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))Sc或Sk控制各開關(guān)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(guān)等1位數(shù)字信號控制開/關(guān)的電子開關(guān)用作圖2所示的開關(guān) Sl國SlO。變頻電路60采用周知的電路，現(xiàn)由圖5說明它的一個例子。該可變 分頻電路60包括基準(zhǔn)分頻器61、相位比較器62、低通濾波器(以后簡 稱為"LPF")63、電壓控制振蕩電路(以后簡稱為"VCO，，) 64、反饋分 頻器65以輸出緩沖器66。由基準(zhǔn)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(zhǔn)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(yīng)于這兩個輸入信號相位差的電壓，經(jīng)LPF63供給VC064,控制VC064 的振蕩頻率，該VCO的振蕩信號通過輸出緩沖器66輸出給輸出線25?；鶞?zhǔn)分頻器61與反饋分頻器65都是能由可變的整數(shù)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(shè)為fc時，由基準(zhǔn)分頻器61的分頻數(shù)M與反饋分頻器65 的分頻數(shù)N用下述關(guān)系式?jīng)Q定 fo=fcxN/M基準(zhǔn)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(shù))，可根據(jù)頻率M與N的值任 意地設(shè)定。例如以M=N=100為基準(zhǔn)值，通過使分頻數(shù)M與N的值如圖 6所示變化，能使分頻比(遞變倍數(shù))從1.000按0.005幅度遞增或遞減。所以，當(dāng)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(zhǔn)，按O.lMHz幅度增減。于是，設(shè)圖4所示的ROM52中存儲的固定分頻數(shù)據(jù)Dk由M與N 構(gòu)成而M=N=100,同時補償數(shù)據(jù)輸出電路33輸出的可變分頻數(shù)據(jù)Dc 也由分頻數(shù)M與N構(gòu)成，如圖6所示的情形，則當(dāng)圖4的第二選擇電路 40B從ROM52選擇固定的分頻數(shù)據(jù)Dk而輸入給可變分頻電路60時， 由于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(dāng)圖4中的第二選擇電路40B選擇從補償數(shù)據(jù)輸出電路33輸出可變 的分頻數(shù)數(shù)據(jù)Dc而輸入給可變分頻電路60時，通過構(gòu)成分頻數(shù)數(shù)據(jù)Dc 的分頻數(shù)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(shù))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(zhǔn)按(UMHz幅度增減。此分頻比(遞變倍數(shù))的最小可變幅度(幅度寬度)與最大可變范 圍可通過分頻數(shù)M與N的選擇任意地設(shè)定。在此實施方式中，在調(diào)整振蕩電路20的石英片的諧振頻率，形成補 償數(shù)據(jù)并將其存儲到補償數(shù)據(jù)存儲電路31中的初始調(diào)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(tài)。所以，第一選擇電路40A選擇從ROM52輸入的固定開關(guān)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(shù)數(shù)據(jù)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(guān)控制信號Sk，例如僅使圖2 所示的開關(guān)Sl-S3與S6-S8接通而使其他開關(guān)斷開。為此，第一電容陣列27的電容值便固定為電容器Cl-C3的并聯(lián)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的并聯(lián)電 路的電容值。這是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，振蕩電容與溫度變化無關(guān)而為恒定，振蕩 輸出信號的頻率fc由于石英片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由于固定的分頻數(shù)數(shù)據(jù)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(diào)整作業(yè)結(jié)束后，在把最后的補償數(shù)據(jù)寫入補償數(shù)據(jù)存儲電路31時 或緊接其后，將"101"作為選擇信息寫入相同的非易失性存儲器19內(nèi)的 選擇信息存儲電路50中。據(jù)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(shù)據(jù)輸出電路33選擇可變的開關(guān)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(shù)據(jù)輸出 電路33選擇可變分頻數(shù)據(jù)Dc，輸出給可變分頻電路60。振蕩電路20通過其可變的開關(guān)控制信號Sc，將例如圖2所示的第一 電容陣列27的開關(guān)Sl-S5以及第二電容陣列28的各大于等于1的開關(guān) S6-S10接通。于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(tài))，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(diào)整以外Hi 溫度所致的變動。此外，可變分頻電路60根據(jù)構(gòu)成輸入的分頻數(shù)數(shù)據(jù)Dc的分頻數(shù)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(zhǔn)按0.1MHz幅度增減。這樣，在使溫度補償功能有效時，通過調(diào)整振蕩電路20的振蕩電容 的值，再結(jié)合調(diào)整可變分頻電路60的分頻比(遞變倍數(shù))，就能補償石英片溫度特性所致的振蕩頻率變動，常能將恒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(jù)圖7說明本發(fā)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(biāo)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(shè)置了采用 規(guī)定的導(dǎo)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(shè)置有圖 l中的外部端子52。此導(dǎo)電圖形56例如形成于設(shè)置在圖8所示的封裝主體11之內(nèi)部或 是外部的在初始調(diào)整結(jié)束時能從外部操作的部位處的絕緣基板上。然后 以其一端與正電源線57相連而以另一端經(jīng)電阻58接地。將此導(dǎo)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(zhuǎn)，施加給傳輸門41、 42的各個門。在初始狀態(tài)時，選擇信息存儲電路55的導(dǎo)電圖形56導(dǎo)通，P點的 電壓電平為高電平"l"，選擇電路40，的傳輸門42導(dǎo)通，而傳輸門41成 為截止。所以恒壓發(fā)生電路51輸出恒壓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(guī)定容量值，溫度補償功能 無效。當(dāng)初始調(diào)整結(jié)束后切斷選擇信息存儲電路55的導(dǎo)電圖形56時，由 于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(dǎo)通，傳輸門42截止。于是溫度補償電路30根據(jù)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(huán)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，也將保持恒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，但并不局限于這種方式，而是可以 把任何數(shù)據(jù)用作這種選擇信息，而且這種數(shù)據(jù)的位數(shù)也是任意的。但一 般情形下，構(gòu)成選擇信息存儲電路50的非易失性存儲器等在初始狀態(tài)下 的數(shù)據(jù)全為"1，，或全為"0"的概率高，因此最好避免將"111"或"000"設(shè)定 為上述的選擇信息。如上所述，本發(fā)明的溫度補償型振蕩器在封裝內(nèi)安裝石英片等壓電 元件與IC芯片等而構(gòu)成溫度補償型振蕩器的狀態(tài)下，能使它的振蕩電路 工作而正確地調(diào)整壓電元件本身的溫度特性。此外還能繼續(xù)合適地進行其后的補償數(shù)據(jù)的形成和將此補償數(shù)據(jù)存 儲于存儲電路中的作業(yè)，從而可以謀求使調(diào)整步驟簡潔化與高精度化。由此可以不使成本增加而實現(xiàn)在內(nèi)部安裝了這種振蕩器的便攜式移 動通信器等性能的提高。
權(quán)利要求
1.一種溫度補償型振蕩器的制造方法，其特征在于包括在封裝內(nèi)，對構(gòu)成具有振蕩電路以及補償數(shù)據(jù)存儲電路的溫度補償電路的IC芯片和上述振蕩電路的振子進行封裝，構(gòu)成振蕩器的步驟；接著上述步驟，將上述封裝保持在基準(zhǔn)溫度，在使上述溫度補償電路的溫度補償功能無效的狀態(tài)下，調(diào)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；在上述步驟之后，對上述振子進行氣密封安裝的步驟；生成溫度補償數(shù)據(jù)并將其寫入到上述補償數(shù)據(jù)存儲電路的步驟；在上述溫度補償數(shù)據(jù)寫入到上述補償數(shù)據(jù)存儲電路的狀態(tài)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(jù)權(quán)利要求1所述的溫度補償型振蕩器的制造方法，其特征 在于在調(diào)整上述振子的步驟中，將上述封裝保持在基準(zhǔn)溫度是將上述 封裝放入恒溫箱中進行的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度補償型振蕩器的制造方法，其特征 在于生成溫度補償數(shù)據(jù)并將其寫入到上述補償數(shù)據(jù)存儲電路的步驟是 將上述封裝放入恒溫箱中進行的。
4. 根據(jù)權(quán)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，其特征在于在生成上述溫度補償數(shù)據(jù)并將其寫入到上述補償數(shù)據(jù)存儲電路的 步驟中，將上述封裝暴露于多個溫度，在該各溫度的狀態(tài)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，基于該測定值生成上述溫度補償數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度補償型振蕩器的制造方法，其特征 在于將上述封裝暴露的多個溫度是該振蕩器的動作保證溫度范圍內(nèi)的 適宜的點。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫度補償型振蕩器的制造方法，其特征 在于上述動作保證溫度范圍在負(fù)40*€到正ioox:之間，上述點是11個點。
7. 根據(jù)權(quán)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，其特征在于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(jù)特定的選擇信息，使溫度補償功能有效。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的溫度補償型振蕩器的制造方法，其特征 在于上述特定的選擇信息是根據(jù)預(yù)先決定的組合的多位的信息。
9. 根據(jù)權(quán)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，其特征在于在調(diào)整上述振子的步驟中，預(yù)先在上述振子的表面蒸鍍金屬膜， 使共振頻率低于基準(zhǔn)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(zhì)量一點點地減少。
全文摘要
本發(fā)明提供一種溫度補償型振蕩器。本發(fā)明的溫度補償型振蕩器包括振蕩電路(20)、溫度檢測電路(18)，以及基于此溫度檢測電路(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恒定的溫度補償電路(30)，還設(shè)有選擇電路(40)可選擇該補償電路(30)的有效或無效狀態(tài)。這樣，在封裝內(nèi)安裝有石英片與IC芯片等狀態(tài)下，使補償電路(30)的溫度補償功能為無效狀態(tài)時，可操作振蕩電路(20)來正確地調(diào)整石英片本身的溫度特性，而后可以繼續(xù)進行補償數(shù)據(jù)的形成和將其存儲于存儲器中的作業(yè)。
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(yōu)先權(quán)日2002年1月21日
發(fā)明者桜井保宏 申請人:西鐵城控股株式會社