[发明专利]温度补偿型振荡器以及其制造方法

说明书

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10MHz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)10，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1)。

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设置恒定电压产生电路和使用了2组传输门的选择电路，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。