[发明专利]晶体振荡器

说明书

本申请要求2008年10月27日提交的日本专利申请No.2008-275169的优先权，通过参考而在此包含其全部主题。 

技术领域

本发明存在于具有基于晶体单元的频率温度特性的晶体振荡器的技术领域，并且具体地涉及一种晶体振荡器，该晶体振荡器的频率温度特性在一标准内被校正。 

背景技术

由于晶体振荡器相比于使用陶瓷等的振荡器具有显著更高的Q值，并且具有优异的频率稳定性，所以可以在使用频率和时间作为基准源的各种类型的电子设备中引入晶体振荡器。作为一种类型的晶体振荡器，有这样一种晶体振荡器，其中使用具有AT切割作为代表切割角度并且具有大约10至100MHz的频带的晶体单元。 

图5、6A和6B是描述现有技术晶体振荡器的图，其中图5是现有技术晶体振荡器的电路图，而图6A和6B是现有技术晶体振荡器的频率温度特性图。 

晶体振荡器使用分压电容器(Ca和Cb)和晶体单元1作为电感器元件而形成谐振电路。晶体振荡器被制成所谓的Colpitts型振荡器，其中谐振电路的振荡频率由振荡放大器2回馈放大。在该例子中，将振荡放大器2制成共集电极作为发送器Tr。电压可变电容元件(可变电容二极管)3串联连接于晶体单元1，而控制电压Vc施加在电压可变电容元件3的端子之间。 

从AFC电路输入控制电压Vc，该AFC电路连同晶体振荡器一起被合并在电子设备的集基板(set substrate)上，该控制电压Vc例如是自动频率控制电压(AFC电压)。由于AFC电压根据电子设备的规格而不同，所以通常由第一电阻器Ra和第二电阻器Rb来分压并施加该AFC电压。因此，通过选择其中电压可变电容元件3相对于电压的电容变化为线性的部分，就可以改进振荡频率的频率变化特性。顺便提及，图中的符号R1、R2和R3指代偏压电阻器，RC指代高频阻塞电阻器，Ct指代频率调节电容器、Vcc指代电源，而Vout指代输出。 

在这种晶体振荡器中，振荡频率根据温度，特别是根据晶体单元(AT切割)1的频率温度特性而变化。在AT切割晶体单元中，频率温度特性成为在常温(大约25℃)附近具有拐点的三次曲线。在AT切割晶体单元中，根据极微小不同的切割角度，导致了在标准温度范围(-20至70℃)的两侧具有最大值和最小值的三次曲线(图6A中的曲线A)以及在常温侧具有最大值和最小值的三次曲线(图6B中的曲线B)。 

并且，例如，如果晶体单元1的工作温度是恒温型的，则选择在高温侧具有最大值的频率温度特性(图6A中的曲线A)，在该恒温型中，通过具有加热器(未示出)等的温度控制电路而将晶体单元1的工作温度固定、并且稳定为高的工作温度。在这种情况下，如果将工作温度设置为常温或更低，则当温度超过常温时，温度不能被降低。因此，将工作温度设置为超过常温的最大值。在最大值处，以该温度为中心的振荡频率的波动宽度(变化量)减小。 

此外，在典型的晶体振荡器中，由于即使温度从常温改变为低温侧或高温侧也抑制了振荡频率的波动宽度，因此也如上述情况那样，选择具有最大值和最小值的频率温度特性(图6B中的曲线B)。 

顺便提及，日本专利申请JP-UM-A-59-118307、JP-UM-A-61-81208 和JP-A-6-85538每个都描述了现有技术晶体振荡器。 

然而，在具有上述结构的晶体振荡器中，晶体振荡器的频率温度特性取决于晶体单元1，而晶体单元1的频率温度特性特别地取决于微妙的切割角度(以秒为单位)。因此，对于切割晶体单元1(人造晶体)而言需要严格的加工。此外，如果切割角度偏离标准切割角度，或者如果由其他电路元件导致的温度特性的影响较大，则相对于温度的频率偏移变为在标准之下。因此，出现晶体振荡器的产率下降的问题。 

因此，例如，考虑应用这样一种电容器作为用于调节振荡频率的电容器Ct，该电容器具有温度特性，并且其电容值具有正特性或负特性。即，通过电容器的温度特性，使频率温度特性以常温(即，拐点的大约25℃)为中心，而使得频率温度特性为标准。总之，由根据温度而变化的电容器的电容，改变从晶体单元1的两端所观察到的串联等效电容(负载电容)，并且频率温度特性被校正。