專利名稱：溫度傳感器電路及溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明尤其涉及能夠以低電壓驅(qū)動而且相對于溫度的電壓靈敏度良 好的溫度傳感器電路、以及使用它的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器。
背景技術(shù)：
近年來，壓電振蕩器由于頻率穩(wěn)定性、小型輕量、低價格等，被應(yīng) 用于手機(jī)等通信設(shè)備到石英鐘表那樣的民用設(shè)備的眾多領(lǐng)域中。其中，補(bǔ)償了壓電振子的頻率溫度特性的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器(TCX0)，在需 要頻率穩(wěn)定性的手機(jī)等中被廣泛應(yīng)用。專利文獻(xiàn)1公開了一種溫度補(bǔ)償型晶體振蕩器，其具有根據(jù)溫度傳 感器產(chǎn)生所需電壓的電壓產(chǎn)生電路。該溫度傳感器如圖9 (a)所示，其 構(gòu)成為將串聯(lián)連接了多個二極管Dl、 D2、 D3…Dn的電路的一個端部接地， 將另一個端部通過電阻R51連接到電源Vcc。把溫度傳感器的二極管Dl 的陽極和電阻R51的連接點(diǎn)設(shè)為輸出0UT，由此處取出輸出電壓。其利用 了相對于溫度變化的二極管的接合電位差的變化，在向電阻R51的一個 端部施加直流電壓時，可以從輸出OUT取出對應(yīng)于溫度變化的電壓變化。 如圖9 (a)所示，通過串聯(lián)連接n個二極管，相對于溫度的輸出電壓的 靈敏度為一個二極管時的n倍，如該圖(b)所示，可以獲得與溫度大致 成比例的電壓。并且，如圖9 (c)所示公開了一種溫度傳感器，將熱敏電阻TH和 電阻R53的串聯(lián)連接電路的電阻R53的一個端子接地，將熱敏電阻TH的 另一個端子通過電阻R52連接到電源Vcc。其利用了相對于溫度的熱敏電 阻TH的電阻值的變化。把熱敏電阻TH和電阻R52的連接點(diǎn)設(shè)為輸出0UT， 由此處獲得輸出電壓。專利文獻(xiàn)1日本特開平6—276Q20號公報但是，在圖9 (a)所示的溫感元件采用二極管的溫度傳感器中，由 于多級連接二極管，所以電源電壓Vcc升高，存在不適合近來的低電壓 化要求的問題。并且，在圖9 (c)所示的溫感元件采用熱敏電阻TH的溫 度傳感器中，存在相對于溫度的輸出電壓的直線性不好的問題。并且， 在圖9 (d)所示的溫感元件釆用一個二極管，并利用放大器放大輸出電 壓的溫度傳感器中，存在由放大器產(chǎn)生的噪聲對溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器 的輸出造成影響的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，提供一種適 合于低電壓化的噪聲較小的溫度傳感器電路、以及使用它的溫度補(bǔ)償型 壓電振蕩器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的溫度傳感器電路的特征在于，所述溫 度傳感器電路具有發(fā)射極接地的晶體管、 一端連接到所述晶體管的集電 極的第1電阻、以及一端連接到所述第1電阻的另一端的第2電阻，所 述第1電阻和所述第2電阻的連接點(diǎn)連接到所述晶體管的基極。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，具有如下優(yōu)點(diǎn)可以獲得適合于低電壓化的溫度傳感器電路，并且，由于把晶體管用作二極管，所以可以構(gòu)成噪聲較小的 溫度傳感器電路。并且，本發(fā)明的溫度傳感器電路的特征在于，所述溫度傳感器電路具有發(fā)射極接地的第1晶體管； 一端連接到所述第1晶體管的集電極 的第1電阻； 一端連接到所述第1電阻的另一端的第2電阻；發(fā)射極連 接到所述第1晶體管的集電極的第2晶體管； 一端連接到所述第2晶體 管的集電極的第3電阻；以及一端連接到所述第3電阻的另一端的第4電阻，所述第1電阻和所述第2電阻的連接點(diǎn)連接到所述第1晶體管的 基極，所述第3電阻和所述第4電阻的連接點(diǎn)連接到所述第2晶體管的 基極，所述第2電阻的另一端連接到所述第4電阻的另一端。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，具有可以獲得溫度傳感器電路的輸出電壓的溫度靈 敏度提高、并且噪聲較小的低電壓化的溫度傳感器電路的效果。并且，本發(fā)明的溫度傳感器電路的特征在于，電源是電壓電平伴隨 溫度上升而上升的可變電源。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，除低電壓化、低噪聲的效 果外，還具有輸出電壓相對于溫度的變化增大、溫度靈敏度得到改善的 優(yōu)點(diǎn)。并且，本發(fā)明的溫度傳感器電路的特征在于，與電源連接的第2電 阻的電阻值或第4電阻的電阻值構(gòu)成為能夠變更。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，除低電壓化、低噪聲的效果外，還具有可以把溫度 傳感器電路的輸出電壓調(diào)整為后級的補(bǔ)償電壓產(chǎn)生電路所需要的電壓的 效果。并且，本發(fā)明的溫度傳感器電路的特征在于，把所述第2電阻或所 述第4電阻作為電流源。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，除低電壓化、低噪聲的效果外， 還具有可以構(gòu)成不受電源電壓變動影響的溫度傳感器電路的效果。并且，本發(fā)明的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的特征在于，具有本發(fā)明的 溫度傳感器電路、以及根據(jù)溫度傳感器電路的溫度檢測結(jié)果產(chǎn)生溫度補(bǔ) 償電壓的溫度補(bǔ)償電壓產(chǎn)生電路。通過這樣構(gòu)成溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，由于使用高靈敏度、低噪聲 的溫度傳感器，所以能夠抑制補(bǔ)償電壓電路的增益，可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電壓 的低噪聲化，改善溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的相位噪聲。


圖1 (a)是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式涉及的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖l (b)是表示輸出電壓特性的圖。圖2是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式涉及的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖3是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式涉及的溫度傳感器的輸出電壓特性的圖。圖4是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式涉及的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖5 (a)是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式涉及的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖5 (b)是輸出施加電壓VT的電路結(jié)構(gòu)圖，圖5 (c)是表示施加電壓VT的溫度特性的圖。圖6是表示本發(fā)明第5實(shí)施方式涉及的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖7是表示本發(fā)明第6實(shí)施方式涉及的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖8是表示溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的結(jié)構(gòu)的功能方框圖。 圖9 (a)是表示以往的溫度傳感器的圖，圖9 (b)是表示(a)的 輸出電壓特性的圖，圖9 (c)、 (d)是表示以往的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)的圖。符號說明1、 2、 3、 4、 5、 6溫度傳感器電路；Trl、 Tr2、 Tr3晶體管；Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 Rll、 R12、 R13、 R21、 R22、 R41、 R42電阻；Vref基準(zhǔn)電壓；V0Ut輸出電壓；VBE1、 V啦基極一發(fā)射極間電壓；0P運(yùn)算放大器；Da二極管;VI、 VT電壓;S21、 S22、 S41、 S42開關(guān)。
具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)附圖具體說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖l (a)是表示本發(fā)明第l實(shí)施方式涉及的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)的電 路圖。該圖所示的溫度傳感器電路1利用晶體管Trl、和串聯(lián)連接了作為 第1電阻的電阻R1和作為第2電阻的電阻R2的串聯(lián)電路構(gòu)成。構(gòu)成串 聯(lián)電路的電阻R1的一端連接到晶體管Trl的集電極，構(gòu)成串聯(lián)電路的 電阻R2的一端連接到基準(zhǔn)電源。并且，晶體管Trl的基極連接到電阻 Rl和電阻R2的連接點(diǎn)，晶體管Trl的發(fā)射極接地。圖1 (b)是利用虛線表示圖1 (a)所示的溫度傳感器電路1的晶體 管Trl的基極一發(fā)射極間電壓V^的溫度特性，利用實(shí)線表示輸出電壓 Vout的圖。輸出電壓Vout具有對應(yīng)于溫度(Temp)的上升而大致直線 減小的特性。并且，在本實(shí)施方式的溫度傳感器電路l中，通過把電阻 Rl和電阻R2的連接點(diǎn)連接到晶體管Trl的基極，可以把晶體管Trl用作-------* ^j^^目 。圖2是表示第2實(shí)施方式涉及的溫度傳感器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。 溫度傳感器電路2由溫度傳感器部Cl和溫度傳感器部C2構(gòu)成。溫度傳感器部C1的結(jié)構(gòu)與圖1 (a)所示的溫度傳感器電路1相同。溫度傳 感器部C2由晶體管Tr2和兩個電阻R3、 R4的串聯(lián)電路構(gòu)成，并且在晶 體管Tr2的集電極上連接電阻R3的一個端子，將另一個端子和基極連接， 在電阻R3的另一個端子上連接電阻R4的一個端子，將另一個端子連接 到基準(zhǔn)電壓Vref。并且，構(gòu)成為將溫度傳感器電路C1的輸出和溫度傳感 器電路C2的晶體管Tr2的發(fā)射極連接，從晶體管Tr2的集電極獲取輸出。 圖3是分別利用虛線表示圖2所示的溫度傳感器電路2的晶體管Trl 的基極一發(fā)射極電壓V,、晶體管Tr2的基極一發(fā)射極電壓V啦的、溫度 特性，分別利用實(shí)線表示溫度傳感器電路Cl的輸出電壓VI和溫度傳感 器電路2的輸出電壓Vout的圖。另外，在把晶體管Trl的集電極電流設(shè) 為工c時，輸出電壓Vl成為Vl-V啦一RlXIc。根據(jù)該圖3，溫度傳感器 電路2的輸出特性與圖1的輸出特性相比，溫度傳感器靈敏度提高2 倍左右。這樣構(gòu)成的第2實(shí)施方式涉及的溫度傳感器電路2具有以下特征， 可以改善溫度靈敏度和實(shí)現(xiàn)低電壓化，并且由于使用晶體管的基極一發(fā) 射極電壓，所以輸出電壓Vout是低噪聲。其中，流向晶體管Tr2的發(fā)射極電流流向晶體管Trl的集電極，即 使流向溫度傳感器部C2的電流略微變動，晶體管Trl的基極一發(fā)射極電 壓Vlil:,也幾乎不變，所以溫度傳感器部Cl的輸出電壓VI幾乎不受溫度傳 感器部C2的變動的影響。因此，該傳感器電路可以獨(dú)立設(shè)計溫度傳感器 部C1和溫度傳感器部C2。并且，由于溫度傳感器電路2的基極一發(fā)射極電壓和流過電阻的電 流分別具有溫度特性，所以與只采用二極管的順向電壓的以往的溫度傳 感器電路相比，可以獲得溫度靈敏度更高的輸出電壓。并且，由于可以 設(shè)定為使輸出電壓的動作點(diǎn)(常溫時的輸出電壓值)不因電阻R1的電 壓下降而升高，所以還具有容易優(yōu)化下級電路的輸入電壓的優(yōu)點(diǎn)。艮P， 由于可以把常溫時的電壓設(shè)定為偏離飽和點(diǎn)的最佳點(diǎn)，所以在高溫時或 低溫時哪個輸出電壓都不飽和，可以在使用溫度范圍內(nèi)獲得最大的溫度 靈敏度。另外，在只采用二極管的順向電壓的以往的溫度傳感器電路中， 為了提高溫度靈敏度，必須將常溫時的輸出電壓自身設(shè)定得高到某種程 度，不能同時實(shí)現(xiàn)溫度靈敏度的提高和低電壓化。并且，本實(shí)施例不使 用運(yùn)算放大器等，所以電路結(jié)構(gòu)簡單，還具有在LSI結(jié)構(gòu)方面可以減小 芯片面積的優(yōu)點(diǎn)。圖4是表示第3實(shí)施方式涉及的溫度傳感器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。 該圖3所示的溫度傳感器電路3通過級聯(lián)連接多個溫度傳感器部 Cl、 C2、 C3…而構(gòu)成。在該實(shí)施例中，連接溫度傳感器部C1的輸出(集電極)和第2個 溫度傳感器部C2的發(fā)射極，再連接溫度傳感器部C2的集電極和第3 個溫度傳感器部C3的發(fā)射極，以后相同，順序連接第i一l個溫度傳感 器部Ci一l (未圖示)的晶體管的集電極、和第i個溫度傳感器部Ci (未圖示)的晶體管的發(fā)射極，從最后一級(第n個)溫度傳感器部 Cri (未圖示)的晶體管Trn (未圖示)的集電極獲取輸出。在此，把級 聯(lián)連接的溫度傳感器的數(shù)量設(shè)為n(n為2以上的整數(shù))，i是滿足2^i ^n的所有整數(shù)。這樣構(gòu)成的第3實(shí)施方式涉及的溫度傳感器電路3，除上述第2實(shí) 施方式涉及的溫度傳感器電路2的效果外，輸出電壓的靈敏度增加級數(shù) 的量，所以適合于低電壓化。另外，在以上說明的本實(shí)施方式的溫度傳感器電路中，為了作為高 精度的溫度傳感器發(fā)揮作用，施加基準(zhǔn)電壓Vref作為電源電壓，但也可 以取代基準(zhǔn)電壓Vref而使用電源電壓Vcc等固定電壓來構(gòu)成溫度傳感器 電路。該情況時，可以省略基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，這樣可以簡化電路結(jié)構(gòu)。圖5是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式涉及的溫度傳感器電路的結(jié)構(gòu)的電 路圖。該圖5所示的溫度傳感器電路4的電路結(jié)構(gòu)與圖2所示的溫度傳 感器電路2相同，不同之處是取代基準(zhǔn)電壓Vref，施加相對于溫度的 增加而直線增加的電壓VT。圖5 (b)是表示產(chǎn)生相對于溫度而直線增 加的電壓的電路圖，將二極管Da的陰極側(cè)接地，在陽極側(cè)連接電阻R12， 施加基準(zhǔn)電壓Vr。通過電阻R13連接二極管Da的陽極側(cè)和運(yùn)算放大器0P的反轉(zhuǎn)端子(一)，向非反轉(zhuǎn)端子(+ )施加電壓V0，通過電阻Rll連接運(yùn)算放大器OP的輸出和反轉(zhuǎn)端子(一)，由此構(gòu)成電路。圖5 (c)是表示該圖(b)的輸出電壓VT的溫度特性的圖，電壓VT對應(yīng)于溫度的上升而上升。這樣，溫度傳感器電路使用相對于溫度而直線增加的電壓VT，由此可以構(gòu)成溫度靈敏度比圖2所示的溫度傳感器電路2高的溫度傳感器電路。另外，在第4實(shí)施方式中例示了溫度傳感器部的級數(shù)為兩級的情 況，但如果使用多級的電路結(jié)構(gòu)，則溫度靈敏度進(jìn)一步改善。圖6是表示第5實(shí)施方式涉及的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)的電路圖。與 圖2所示的溫度傳感器電路2的電路結(jié)構(gòu)的不同之處是，取代電阻R2， 順序串聯(lián)連接開關(guān)S21和電阻R21的并聯(lián)電路、開關(guān)S22和電阻R22 的并聯(lián)電路、開關(guān)S2i (i = l n)和電阻R2i (i = l n)的并聯(lián)電路， 構(gòu)成為可以變更電阻值，同時取代電阻R4，順序串聯(lián)連接開關(guān)S41和 電阻R41的并聯(lián)電路、開關(guān)S42和電阻R42的并聯(lián)電路、開關(guān)S4i (i =l n)和電阻R4i (i = l n)的并聯(lián)電路，構(gòu)成為可以變更電阻值。 開關(guān)S2i、 S4i (i二l n)根據(jù)來自未圖示的控制電路(存儲器電路) 的信號而適當(dāng)導(dǎo)通、截止，從而可以改變電阻值，可以把溫度傳感器電 路的靈敏度調(diào)節(jié)為最佳值。如果減小電阻值而使電流流過，則可以提高 溫度靈敏度。并且，也可以用作輸出電壓和溫度靈敏度的調(diào)整功能。另外，在第5實(shí)施方式中例示了電路級數(shù)為兩級的情況，但如果 使用多級的電路結(jié)構(gòu)，則溫度靈敏度進(jìn)一步改善。圖7是表示第6實(shí)施方式涉及的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)的電路圖。與圖2所示的溫度傳感器電路2的電路結(jié)構(gòu)的不同之處是，取代電 阻R2、 R4和基準(zhǔn)電壓Vref，分別使用恒定電流源II、 12和電源電壓 Vcc構(gòu)成。通過使用恒定電流源，可以構(gòu)成不受電源電壓的變動影響的 溫度傳感器電路，并且可以實(shí)現(xiàn)低電壓動作。另外，在第6實(shí)施方式中例示了電路級數(shù)為兩級的情況，但如果 使用多級的電路結(jié)構(gòu)，則溫度靈敏度進(jìn)一步改善。圖8是表示本實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的結(jié)構(gòu)的圖。該圖8所示的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器構(gòu)成為具有本發(fā)明的溫度傳感器電路10、 一次電壓產(chǎn)生電路12、 二次電壓產(chǎn)生電路13、三次電壓產(chǎn)生 電路13…n次電壓產(chǎn)生電路15、電壓加法器17、和壓電振蕩電路21等。 在這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器中，通過使用溫度傳 感器電路10，可以構(gòu)成低電壓驅(qū)動的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器。通過使用 高靈敏度、低噪聲的溫度傳感器，可以抑制補(bǔ)償電壓電路的增益，所以 能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)償電壓的低噪聲化。即，可以改善溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器的 輸出的相位噪聲。例如，在使用約L8V的電源電壓時，假設(shè)采取圖2所 示的兩級結(jié)構(gòu)，則溫度傳感器在25。C時的輸出電壓(溫度傳感器的中心 電壓)適合作為補(bǔ)償電壓電路的輸入電壓，可以實(shí)現(xiàn)容易控制的電壓。
權(quán)利要求
1.一種溫度傳感器電路，其特征在于，所述溫度傳感器電路具有發(fā)射極接地的晶體管、一端連接到所述晶體管的集電極的第1電阻、以及一端連接到所述第1電阻的另一端的第2電阻，所述第1電阻和所述第2電阻的連接點(diǎn)連接到所述晶體管的基極。
2. —種溫度傳感器電路，其特征在于，所述溫度傳感器電路具有發(fā)射極接地的第1晶體管； 一端連接到 所述第1晶體管的集電極的第1電阻； 一端連接到所述第1電阻的另一 端的第2電阻；發(fā)射極連接到所述第1晶體管的集電極的第2晶體管； ---端連接到所述第2晶體管的集電極的第3電阻；以及一端連接到所述 第3電阻的另一端的第4電阻，所述第1電阻和所述第2電阻的連接點(diǎn)連接到所述第1晶體管的基 極，所述第3電阻和所述第4電阻的連接點(diǎn)連接到所述第2晶體管的基 極，所述第2電阻的另一端連接到所述第4電阻的另一端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溫度傳感器電路，其特征在于，在所 述第2電阻的另一端上連接有電壓電平伴隨溫度上升而上升的可變電源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溫度傳感器電路，其特征在于，所述 第2電阻的電阻值或所述第4電阻的電阻值能夠變更。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溫度傳感器電路，其特征在于，把所 述第2電阻或所述第4電阻作為電流源。
6. —種溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，其特征在于，所述溫度補(bǔ)償型壓電 振蕩器具有權(quán)利要求1或2所述的溫度傳感器電路；以及根據(jù)該溫度 傳感器電路的溫度檢測結(jié)果產(chǎn)生溫度補(bǔ)償電壓的溫度補(bǔ)償電壓產(chǎn)生電 路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適合低電壓化的噪聲較小的溫度傳感器電路。該溫度傳感器電路利用晶體管(Tr1)、和串聯(lián)連接了作為第1電阻的電阻(R1)和作為第2電阻的電阻(R2)的串聯(lián)電路構(gòu)成。構(gòu)成串聯(lián)電路的電阻(R1)的一端連接到晶體管(Tr1)的集電極，構(gòu)成串聯(lián)電路的電阻(R2)的一端連接到基準(zhǔn)電源。并且，晶體管(Tr1)的基極連接到電阻(R1)和電阻(R2)的連接點(diǎn)，晶體管(Tr1)的發(fā)射極接地。
文檔編號H03B5/04GK101403641SQ200810165990
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者清原厚 申請人:愛普生拓優(yōu)科夢株式會社