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公開番号2025162937
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-28
出願番号2024083209
出願日2024-05-22
発明の名称発振装置
出願人台灣晶技股ふん有限公司
代理人個人,個人,個人
主分類H03B 5/32 20060101AFI20251021BHJP(基本電子回路)
要約【課題】本発明は、消費電力を測定することなく、過渡状態を捉えて温度の後補償を達成する発振装置を提供する。
【解決手段】本発明の発振装置1は、周囲温度を有する環境に配置され、ヒーター10、発振器11及び温度制御回路12を含む。発振器11は、周波数が周囲温度に依存する第1クロック信号を生成するように構成される。温度制御回路12はヒーター10に直接電気的に接続する。温度制御回路12は周囲温度を検出して周囲温度に依存する入力電圧を生成し、ヒーターに入力電圧を供給する。温度制御回路12はMOSFET120及び温度検出回路121を含む。MOSFET120のドレインはヒーター10に直接電気的に接続する。MOSFET120とヒーター10は高圧端子と低圧端子の間で電気的に接続する。温度検出回路121はMOSFET120のゲートに電気的に接続する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
周囲温度を有する環境に配置される発振装置であって、
ヒーター、発振器及び温度制御回路を含み、
前記発振器は、周波数が前記周囲温度に依存する第１クロック信号を生成するように構成され、
前記温度制御回路は、前記ヒーターに直接電気的に接続し、前記周囲温度を検出して前記周囲温度に依存する入力電圧を生成し、前記ヒーターに前記入力電圧を供給するように構成され、
前記温度制御回路は、金属酸化物半導体電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ：ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｆｉｅｌｄ－ｅｆｆｅｃｔｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）及び温度検出回路を含み、
前記ＭＯＳＦＥＴのドレインが前記ヒーターに直接電気的に接続し、前記ＭＯＳＦＥＴと前記ヒーターは高圧端子と低圧端子の間で電気的に接続し、
前記温度検出回路は前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに電気的に接続することを特徴とする発振装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
アナログ－デジタルコンバーター（ＡＤＣ：ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）及び通信インターフェースをさらに含み、
前記ＡＤＣは、前記ヒーター及び前記温度制御回路に電気的に接続し、前記入力電圧を受けてデジタル電圧信号に変換するように構成され、
前記通信インターフェースは、前記ＡＤＣに電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の発振装置。
【請求項３】
アナログ－デジタルコンバーター（ＡＤＣ：ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、プロセッサー及び通信インターフェースをさらに含み、
前記ＡＤＣは、前記ヒーター及び前記温度制御回路に電気的に接続し、前記入力電圧を受けてデジタル電圧信号に変換するように構成され、
前記プロセッサーは、前記ＡＤＣに電気的に接続し、前記デジタル電圧信号を受信するように構成され、前記プロセッサーは前記入力電圧に関連する電圧-周波数関係に基づいて前記デジタル電圧信号を周波数補償信号に変換するように構成され、
前記通信インターフェースは、前記プロセッサーに電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の発振装置。
【請求項４】
アナログ－デジタルコンバーター（ＡＤＣ：ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、プロセッサー及び位相ロックループ（ＰＬＬ：ｐｈａｓｅ－ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ）をさらに含み、
前記ＡＤＣは、前記ヒーター及び前記温度制御回路に電気的に接続し、前記入力電圧を受けてデジタル電圧信号に変換するように構成され、
前記プロセッサーは、前記ＡＤＣに電気的に接続し、前記デジタル電圧信号を受信するように構成され、また、前記入力電圧に関連する電圧－周波数関係に基づいて前記デジタル電圧信号を周波数補償信号に変換するように構成され、
前記ＰＬＬは、前記プロセッサー及び前記発振器に電気的に接続し、前記周波数補償信号及び前記第１クロック信号を受信するように構成され、また、前記周波数補償信号に基づいて前記第１クロック信号の位相を変化させて第２クロック信号を生成するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の発振装置。
【請求項５】
前記電圧－周波数関係は前記デジタル電圧信号の時間変化率に関連付けられることを特徴とする請求項４に記載の発振装置。
【請求項６】
前記電圧－周波数関係は、前記デジタル電圧信号に対する多項式の線形結合に関連付けられることを特徴とする請求項４に記載の発振装置。
【請求項７】
前記ＭＯＳＦＥＴはＰチャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスター（ＰＭＯＳＦＥＴ：Ｐ－ｃｈａｎｎｅｌＭｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ－ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、前記ＰＭＯＳＦＥＴのソースは前記高圧端子に電気的に接続し、前記ヒーターは前記低圧端子に電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の発振装置。
【請求項８】
前記ＭＯＳＦＥＴはＮチャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスター（ＮＭＯＳＦＥＴ：Ｎ－ｃｈａｎｎｅｌＭｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ－ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、前記ＮＭＯＳＦＥＴのソースは前記低圧端子に電気的に接続し、前記ヒーターは前記高圧端子に電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の発振装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は電子装置に関し、特に、発振装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
発振回路は、デジタル及びアナログの電子システムにおいて、中心的かつますます重要な役割を果たしている。デジタルデバイスは正確なシステムタイミングを必要とし、これは発振器や同様のタイミングソースが提供する機能である。アナログ及びデジタルのコンポーネントを有する電気通信やデータ伝送システムも同様に、変調、復調、システムクロッキング、その他の機能において発振器に依存している。
【０００３】
このような用途における安定性の高い周波数源の標準的な選択肢は、水晶ベースの発振器又は振動子である。原子周波数標準は精度が高いが、コストや環境性能の問題から、使用される用途は限られている。水晶発振器は、非水晶ベースの回路に比べて安定しているが、水晶の温度変化やその他の環境の影響に対する固有の周波数応答のため、周波数と安定性においてある程度のばらつきを示す。水晶振動子の温度効果を補正するアプローチとして、発振器の感温部の温度を一定に保つ方法がある。恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ：ＯｖｅｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｒｙｓｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）のようなデバイスは、より優れた安定性と周波数制御を提供する。しかし、ＯＣＸＯは、原子周波数基準器と同等の安定性を実現するために、製造においてより多くの配慮が必要であるため、コストも高くなる。特許文献１（米国特許第６７８４７５６号明細書）では、ＯＣＸＯは、ヒーターの消費電力に対応するパラメーターを監視し、監視されたパラメーターと所定の水晶発振器に必要な周波数補償信号との間から導き出された関係に応じて、周波数補償器の入力に周波数補償信号を提供する。ヒーターの消費電力に対応する監視パラメーターは、ヒーターと直列に接続された抵抗器の両端の電圧測定によって決定され、ここで、変動する電位は一定供給での変動する電流消費を示す。
【０００４】
上述した従来技術の問題を解決するために、本発明は発振装置を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第６７８４７５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、消費電力を測定することなく、共振器の過渡状態の温度変化を感知して温度の後補償を達成する発振装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態において、発振装置は周囲温度を有する環境に配置される。発振装置はヒーター、発振器及び温度制御回路を含む。発振器は、周波数が周囲温度に依存する第１クロック信号を生成するように構成される。温度制御回路は、ヒーターに直接電気的に接続する。温度制御回路は、周囲温度を検出して周囲温度に依存する入力電圧を生成し、ヒーターに入力電圧を供給するように構成される。温度制御回路は、金属酸化物半導体電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ：ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｆｉｅｌｄ－ｅｆｆｅｃｔｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）及び温度検出回路を含む。ＭＯＳＦＥＴのドレインはヒーターに直接電気的に接続する。ＭＯＳＦＥＴとヒーターは高圧端子と低圧端子の間で電気的に接続する。温度検出回路はＭＯＳＦＥＴのゲートに電気的に接続する。
【０００８】
本発明の一実施形態において、発振装置はアナログ－デジタルコンバーター（ＡＤＣ：ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）及び通信インターフェースをさらに含む。ＡＤＣは、ヒーター及び温度制御回路に電気的に接続し、入力電圧を受けてデジタル電圧信号に変換するように構成される。通信インターフェースはＡＤＣに電気的に接続する。
【０００９】
本発明の一実施形態において、発振装置はＡＤＣ、プロセッサー及び通信インターフェースをさらに含む。ＡＤＣは、ヒーター及び温度制御回路に電気的に接続し、入力電圧を受けてデジタル電圧信号に変換するように構成される。プロセッサーは、ＡＤＣに電気的に接続し、デジタル電圧信号を受信するように構成される。プロセッサーは入力電圧に関連する電圧－周波数関係に基づいてデジタル電圧信号を周波数補償信号に変換するように構成される。通信インターフェースは、プロセッサーに電気的に接続する。
【００１０】
本発明の一実施形態において、発振装置はＡＤＣ、プロセッサー及び位相ロックループ（ＰＬＬ：ｐｈａｓｅ－ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ）をさらに含む。ＡＤＣは、ヒーター及び温度制御回路に電気的に接続し、入力電圧を受けてデジタル電圧信号に変換するように構成さる。プロセッサーは、ＡＤＣに電気的に接続し、デジタル電圧信号を受信するように構成される。また、プロセッサーは、入力電圧に関連する電圧－周波数関係に基づいてデジタル電圧信号を周波数補償信号に変換するように構成される。ＰＬＬは、プロセッサー及び発振器に電気的に接続し、周波数補償信号及び第１クロック信号を受信するように構成される。また、ＰＬＬは、周波数補償信号に基づいて第１クロック信号の位相を変化させて第２クロック信号を生成するように構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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