温度控制电路、振荡控制电路以及温度控制方法技术

本发明专利技术提供一种温度控制电路、振荡控制电路以及温度控制方法，更高精度地进行封装体内的温度控制。为此，温度控制电路具备：温度传感器，其配置于封装体内，检测封装体内的温度；加热器电流检测电路，其检测加热器的驱动量；指标温度生成电路，其根据谐振器的目标温度和通过加热器电流检测电路检测出的驱动量检测值来生成指标温度；加热器电流驱动器，其控制加热器，以使通过温度传感器检测出的检测温度与指标温度一致；以及N阶校正电路，其被输入通过加热器电流检测电路检测出的驱动量检测值或者基于指标温度的信号，来消除通过加热器电流检测电路产生的二阶以上的变动分量对谐振器的温度的影响。的温度的影响。的温度的影响。

【技术实现步骤摘要】
温度控制电路、振荡控制电路以及温度控制方法


[0001]本专利技术涉及一种温度控制电路、振荡控制电路以及温度控制方法。

技术介绍

[0002]一般来说，对于面向基站的基准时钟，要求将频率温度变动抑制到数十～数百ppb的数量级。一般使用利用了晶体振子(Xtal)的晶体振荡器(XO)作为基准时钟的时钟源，但是晶体振子的频率温度变动例如在-40℃～85℃的范围内为数十ppm这种大小。
[0003]因此，一般使用将晶体振子的温度保持恒定的OCXO(恒温晶体振荡器、Oven Controlled Xtal Oscillator)，从而实现了对晶体振子的频率温度变动的抑制。
[0004]OCXO例如图17所示，为了使通过温度传感器101检测出的温度Vsens与为恒定电压的指标温度Vgt一致，设置差分放大器102来形成热反馈环，根据差分放大器102的输出来控制作为电流驱动器103的PMOS元件，由此使规定的加热器电流Ih流动。由此，加热器发热，通过该发热使包括晶体振子104的封装体105内的温度恒定。另外，温度传感器101、差分放大器102、电流驱动器103以及控制晶体振荡器中的晶体振子104的控制电路构成为集成电路IC。
[0005]在此，在图17所示的热控制中，相对于环境温度的变化而言恒定的是温度传感器101的输出温度，而不是晶体振子104的温度。因此，晶体振子104的温度在现实中以数[℃]的数量级变化。关于该原理，说明图18所示的热阻模型。
[0006]在图18所示的封装体105内的热阻模型中，针对环境温度Ta[℃]，将搭载了加热器的电流驱动器103、晶体振子104的控制电路等的集成电路IC的温度(下面，也称为IC温度。)设为Ti[℃]，将晶体振子104的温度(下面，也称为晶体振子温度。)设为Tx[℃]，将集成电路IC的功耗设为Pi[W]。另外，作为热阻，将外部空气～IC之间设为θai[℃/W]，将外部空气～晶体振子104之间设为θax[℃/W]，将集成电路IC～晶体振子104之间设为θix[℃/W]。
[0007]首先，IC温度Ti通过热反馈而被控制为目标值Tgt，因此Ti＝Tgt(恒定)。
[0008]另一方面，对于晶体振子温度Tx，通过将IC温度Ti(＝Tgt)和环境温度Ta根据热阻θix和θax进行分割，能够通过下面的式(1)表示。
[0009]Tx＝{(θax/(θix+θax)}
×
Tgt+{θix/(θix+θax)}
×
Ta
……
(1)
[0010]也就是说，针对环境温度Ta的变动，晶体振子温度Tx示出1阶变化。例如在Tgt＝98[℃]、θai＝300[℃/W]、θax＝295[℃/W]、θix＝5[℃/W]的情况下，晶体振子104的温度变动达到约2[℃]。
[0011]假设，作为晶体振子104，即使使用了在其频率温度特性为极值的拐点温度附近的频率温度变动小的SC-cut型Xtal，该SC-cut型Xtal的频率温度特性也在相对于极值偏离数[℃]的温度处例如为100[ppb/℃]左右。因此，通过约2[℃]的晶体振子温度变动产生的频率变动为约200[ppb]。例如在符合Stratum3E的基准时钟中自运行时频率变动(延迟特性)的要求为每天10[ppb]，在图18所示的热阻模型中无法满足。这样在一般的OCXO中，晶体振子温度示出1阶变动，存在频率温度变动变大这样的问题。
[0012]因此，提出以下方法：例如与指标温度Vgt同环境温度Ta之差成比例地将指标温度Vgt以1阶校正分量进行移位，来抑制频率温度变动(例如，参照专利文献1。)。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1：日本专利第5977197号
[0016]专利文献2：美国专利第7154351号说明书

技术实现思路

[0017]专利技术要解决的问题
[0018]然而，在想要通过现实的电路来实现现有技术的情况下，无法一次完成对IC的指标温度的校正，导致残留非线性的错误分量(N阶的高阶分量)。其结果，导致频率温度变动特性劣化。
[0019]因此，本专利技术是着眼于上述以往的未解决的问题而完成的，目的在于提供一种能够更高精度地进行温度控制的温度控制电路、振荡控制电路以及温度控制方法。
[0020]用于解决问题的方案
[0021]本专利技术的一个实施方式所涉及的温度控制电路是针对在封装体内收纳有对象物和发热电路的模块的温度控制电路，其特征在于，具备：温度传感器，其配置于所述封装体内，检测所述封装体内的温度；驱动量检测电路，其检测所述发热电路的驱动量；指标温度生成电路，其根据所述对象物的目标温度和通过所述驱动量检测电路检测出的驱动量检测值，来生成指标温度；驱动电路，其控制所述驱动量，以使通过所述温度传感器检测出的检测温度与所述指标温度一致；以及消除电路，其被输入所述驱动量检测值或者基于所述指标温度的信号，来消除通过所述驱动量检测电路产生的二阶以上的变动分量对所述对象物的温度的影响。
[0022]本专利技术的其它实施方式所涉及的振荡控制电路的特征在于，包括：上述实施方式所涉及的温度控制电路、作为配置于所述封装体内的所述对象物的谐振器以及控制该谐振器的振荡电路。
[0023]并且，本专利技术的其它实施方式所涉及的温度控制方法是针对在封装体内收纳有对象物和发热电路的模块的温度控制方法，其特征在于，所述模块具备：温度传感器，其配置于所述封装体内，检测所述封装体内的温度；驱动量检测电路，其检测所述发热电路的驱动量；指标温度生成电路，其根据所述对象物的目标温度和通过所述驱动量检测电路检测出的驱动量检测值，来生成指标温度；以及驱动电路，其控制所述驱动量，以使通过所述温度传感器检测出的检测温度与所述指标温度一致，在所述温度控制方法中，使用所述驱动量检测值或基于所述指标温度的信号，通过调整所述温度传感器的检测信号或所述指标温度，来消除通过所述驱动量检测电路生成的二阶以上的变动分量对所述对象物的温度影响。
[0024]专利技术的效果
[0025]根据本专利技术的一个方式，能够更高精度地进行温度控制，例如在振荡控制电路中，能够进一步抑制伴随温度变动的频率温度变动，能够进一步提高振荡控制的精度。
附图说明
[0026]图1是示出以往的振荡控制电路的一例的电路图。
[0027]图2是用于说明以往的振荡控制电路的动作的说明图。
[0028]图3是用于说明以往的振荡控制电路的特性的特性图。
[0029]图4是用于说明以往的振荡控制电路的动作的特性图。
[0030]图5是示出本专利技术的第一实施方式所涉及的振荡控制电路的一例的框图。
[0031]图6是示出N阶校正电路的一例的电路图。
[0032]图7是示出第二实施方式所涉及的温度控制电路的一例的框图。
[0033]图8是示出第三实施方式所涉及的温度控制电路的一例的框图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度控制电路，是针对在封装体内收纳有对象物和发热电路的模块的温度控制电路，其特征在于，具备：温度传感器，其配置于所述封装体内，检测所述封装体内的温度；驱动量检测电路，其检测所述发热电路的驱动量；指标温度生成电路，其根据所述对象物的目标温度和通过所述驱动量检测电路检测出的驱动量检测值，来生成指标温度；驱动电路，其控制所述驱动量，以使通过所述温度传感器检测出的检测温度与所述指标温度一致；以及消除电路，其被输入所述驱动量检测值或者基于所述指标温度的信号，来消除通过所述驱动量检测电路产生的二阶以上的变动分量对所述对象物的温度的影响。2.根据权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于，所述消除电路包括：N阶分量第一生成电路，其根据所述驱动量检测值来生成N为＞1的整数的N阶分量；以及加法运算电路，其将通过该N阶分量第一生成电路生成的所述N阶分量与所述温度传感器的检测信号相加。3.根据权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于，所述消除电路包括N阶分量第二生成电路，该N阶分量第二生成电路设置于所述指标温度生成电路与所述驱动电路之间，根据基于所述指标温度的信号来生成N为≥1的整数的N阶分量，所述温度控制电路将通过该N阶分量第二生成电路生成的所述N阶分量作为基于所述指标温度的信号输出到所述驱动电路。4.根据权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于，所述消除电路包括N阶分量第二生成电路，该N阶分量第二生成电路设置于所述驱动量检测电路与所述指标温度生成电路之间，根据所述驱动量检测值来生成N为≥1的整数的N阶分量，所述温度控制电路将通过该N阶分量第二生成电路生成的所述N阶分量作为所述驱动量检测值输出到所述指标温度生成电路。5.根据权利要求1～4中的任一项所述的温度控制电路，其特征在于，还具备电源变动消除电路，该电源变动消除电路消除通过所述消除电路生成的信号中包含的、由于电源电压变动产生的变动...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤贵之，
申请(专利权)人：旭化成微电子株式会社，
类型：发明
国别省市：