温度控制装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104076840 A (43)申请公布日 2014.10.01 CN 104076840 A (21)申请号 201410120553.0 (22)申请日 2014.03.27 2013-069731 2013.03.28 JP G05D 23/30(2006.01) H03L 7/099(2006.01) H03L 7/18(2006.01) (71)申请人 日本电波工业株式会社 地址 日本东京涉谷区笹塚一丁目 50 番 1 号 笹塚 NA 大楼 (72)发明人 赤池和男 古幡司 (74)专利代理机构 北京同立钧成知识产权代理 有限公司 11205 代理人 张洋 。

2、(54) 发明名称 温度控制装置 (57) 摘要 本发明提供一种温度控制装置。温度控制装 置通过加热器控制被加热体的温度， 温度检测部 检测所述被加热体的温度， 差分运算部求出所述 温度检测值与温度设定值的差分值， 调节部进行 用以使所述差分值成为零的操作量的运算。比较 部对利用差分运算部求出的差分值与规定的阈值 进行比较， 在差分值超过阈值时输出第 1 信号， 异 常检测部在输出第 1 信号超过规定的设定时间 时， 输出作为异常检测信号的第2信号。 供电停止 部在输出有第 2 信号时， 停止对加热器的供电， 所 述加热器基于利用调节部所得的操作量而被控制 供电量。本发明可高精度地且容易地设定。

3、与未适 当地进行温度控制的状态对应的阈值。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书10页 附图7页 (10)申请公布号 CN 104076840 A CN 104076840 A 1/2 页 2 1. 一种温度控制装置， 将通过加热器加热的被加热体的温度控制为目标温度， 其特征 在于包括 ： 温度检测部， 检测所述被加热体的温度 ； 差分运算部， 求出利用所述温度检测部检测的温度检测值与对应于所述目标温度的温 度设定值的差分值 ； 调节部， 进行用以使利用。

4、所述差分运算部运算出的所述差分值成为零的操作量的运 算 ； 比较部， 对利用所述差分运算部求出的所述差分值、 与为了检测温度控制的异常而预 先设定的阈值进行比较， 并在所述差分值超过所述阈值时输出第 1 信号 ； 异常检测部， 在输出所述第 1 信号超过预先设定的设定时间时， 输出作为异常检测信 号的第 2 信号 ； 及 供电停止部， 在输出所述第 2 信号时停止对所述加热器的供电 ； 且 所述加热器基于利用所述调节部所得的操作量而被控制供电量。 2. 根据权利要求 1 所述的温度控制装置， 其特征在于 ： 所述被加热体是电子零件。 3. 根据权利要求 1 所述的温度控制装置， 其特征在于 ：。

5、 所述调节部相对于所述差分值而利用比例积分运算来运算所述操作量。 4. 根据权利要求 1 所述的温度控制装置， 其特征在于 ： 所述差分运算部输出所述差分值作为数字信号， 所述温度设定值及所述差分值为数字信号， 且 所述比较部对作为数字信号的所述阈值与所述差分值进行比较。 5. 根据权利要求 4 所述的温度控制装置， 其特征在于， 所述温度检测部包括 ： 第 1 晶体振子， 在晶体片设置第 1 电极而构成 ； 第 2 晶体振子， 在晶体片设置第 2 电极而构成 ； 第 1 振荡电路及第 2 振荡电路， 分别连接于所述第 1 晶体振子及第 2 晶体振子 ； 及 频率差检测部， 当将第1振荡电路的。

6、振荡频率设为f1、 将基准温度下的第1振荡电路的 振荡频率设为 f1r、 将第 2 振荡电路的振荡频率设为 f2、 将基准温度下的第 2 振荡电路的振 荡频率设为 f2r 时， 求出对应于 f1 和 f1r 的差分的值、 与对应于 f2 和 f2r 的差分的值的差 分值所对应的值作为温度检测值 ； 且 所述频率差检测部包括 ： 脉冲产生部， 产生与所述 f1 与所述 f2 的差分对应的频率的脉冲 ； 直接数字频率合成 器电路部， 以与输入的直流电压的大小对应的频率输出随着时间而信号值反复增加、 减少 的频率信号 ； 锁存电路， 通过利用所述脉冲产生部产生的脉冲而锁存从该直接数字频率合 成器电路。

7、部输出的频率信号 ； 环路滤波器， 将利用该锁存电路锁存的信号值积分， 并输出其 积分值作为与所述差分值对应的值 ； 及加法运算部， 提取所述环路滤波器的输出、 与对应于 f1r 和 f2r 的差分的值的差分， 并将所述差分作为向所述直接数字频率合成器电路部的输 入值 ； 且 通过所述加热器加热的被加热体为晶体振子。 权 利 要 求 书 CN 104076840 A 2 2/2 页 3 6. 根据权利要求 5 所述的温度控制装置， 其特征在于 ： 所述第 1 晶体振子与第 2 晶体振子设置于共用的晶体片。 7. 根据权利要求 1 所述的温度控制装置， 其特征在于 ： 所述加热器为晶体管， 其设。

8、置有 ： 集电极， 连接于电源部 ； 基极， 被从所述温度控制装 置进行供电 ； 及发射极， 经由电阻而接地。 8. 根据权利要求 1 所述的温度控制装置， 其特征在于 ： 所述比较部在将利用所述差分运算部所求出的所述差分值转换为绝对值后， 进行所述 绝对值与所述阈值的比较。 9. 根据权利要求 1 所述的温度控制装置， 其特征在于 ： 所述阈值设定为相对于温度设定值而在 10的范围内的值。 权 利 要 求 书 CN 104076840 A 3 1/10 页 4 温度控制装置 技术领域 0001 本发明涉及一种将通过加热器 （heater） 加热的被加热体的温度控制为目标温度 的温度控制装置，。

9、 且涉及在温度控制产生异常时停止对加热器的供电的技术领域。 背景技术 0002 存在通过加热器将电子零件加热至固定的温度来谋求电子零件的特性的稳定化 的情况， 作为其一例， 可列举所谓的带有烘箱 （oven） 的晶体振荡器 （恒温晶体振荡器， Oven Controlled Crystal Oscillator， OCXO） 。 晶体振子的频率根据温度而变动， 因此在对输出 频率要求高稳定度的情况下， 使用所述类型 （type） 的晶体振荡器。 0003 在恒温晶体振荡器中， 为了预防因电路或加热器的不良情况等导致无法进行适当 的温度控制的情况而必须防止加热器过热。 因此， 例如设置有模拟电路。

10、 （analog circuit） ， 该模拟电路在利用热敏电阻 （thermistor） 所得的温度检测值成为与异常值对应的阈值时， 停止对加热器的供电。 0004 此外， 如果所述阈值过于偏离通常使用的温度范围， 则温度控制的异常检测会 延迟， 另一方面， 如果所述阈值过于接近通常的温度范围， 则会难以区别是温度控制环路 （control loop） 产生异常， 还是突发性的温度变化。 而且恒温晶体振荡器根据机型的不同， 而框体的大小或电子零件的配置布局 （layout） 不同， 因此必须针对每种机型来设定判定温 度检测值为异常的阈值。进而， 也加上异常检测电路为模拟电路的情况， 从而在制。

11、造厂商 （maker） 侧在初始的调整时高精度地调整所述阈值的作业烦杂、 困难。 0005 在专利文献 1 中， 记载有如下电路 ： 利用热敏电阻检测电子照相装置的热定影部 的附近的温度， 在温度检测值相当于异常高温时强制性地停止对加热器的通电。 然而， 所述 异常检测方式无法解决所述问题。 0006 在专利文献 2 中， 记载有如下电路 ： 利用温度比较部求出温度传感器 （sensor） 的温度检测值与温度基准值的误差值， 并利用模数转换 (Analog/Digital， A/D) 将该 误差值数字化， 以使转换为数字信号的误差值成为零 （zero）的方式进行比例积分微分 （proporti。

12、on-integral-derivative， PID） 控制。然而， 在专利文献 2 中， 关于检测温度控 制部的异常的技术未有记载。 0007 在专利文献 3 中， 记载有利用晶体振子而作为数字值进行温度检测， 但未限定关 于其应用的揭示。 0008 背景技术文献 0009 专利文献 0010 专利文献 1 日本专利特开平 8-262923 号公报 （段落 0009） 0011 专利文献 2 日本专利特开 2004-88776 号公报 （权利要求 5） 0012 专利文献 3 日本专利特开 2012-170050 号公报 （段落 0024） 发明内容 说 明 书 CN 104076840 。

13、A 4 2/10 页 5 0013 本发明是在所述情况下完成的， 其目的在于提供一种温度控制装置， 所述温度控 制装置可高精度地且容易地设定阈值， 所述阈值对应未适当地进行温度控制的状态。 0014 本发明的温度控制装置将通过加热器加热的被加热体的温度控制为目标温度， 其 特征在于包括 ： 0015 温度检测部， 检测所述被加热体的温度 ； 0016 差分运算部， 求出利用所述温度检测部检测的温度检测值与对应于目标温度的温 度设定值的差分值 ； 0017 调节部， 进行用以使利用所述差分运算部运算出的差分值成为零的操作量的运 算 ； 0018 比较部， 对利用所述差分运算部求出的差分值、 与为。

14、了检测温度控制的异常而预 先设定的阈值进行比较， 在差分值超过阈值时输出第 1 信号 ； 0019 异常检测部， 在输出所述第 1 信号超过预先设定的设定时间时， 输出作为异常检 测信号的第 2 信号 ； 及 0020 供电停止部， 在输出有所述第 2 信号时停止对所述加热器的供电 ； 且 0021 所述加热器基于利用所述调节部所得的操作量而被控制供电量。 0022 上述的温度控制装置也可具备下述特征。 0023 （a） 所述被加热体是电子零件。 0024 （b） 所述调节部相对于所述差分值而利用比例积分 （proportion-integral， PI） 运 算而运算操作量。 0025 （c。

15、） 所述差分运算部输出差分值作为数字信号， 所述温度设定值及所述差分值为 数字信号， 所述比较部对作为数字信号的阈值与所述差分值进行比较。 0026 （d） 在 （c） 中， 所述温度检测部包括 ： 第 1 晶体振子， 在晶体片设置第 1 电极而构 成 ； 第 2 晶体振子， 在晶体片设置第 2 电极而构成 ； 第 1 振荡电路及第 2 振荡电路， 分别连 接于这些第 1 晶体振子及第 2 晶体振子 ； 频率差检测部， 当将第 1 振荡电路的振荡频率设 为 f1、 将基准温度下的第 1 振荡电路的振荡频率设为 f1r、 将第 2 振荡电路的振荡频率设为 f2、 将基准温度下的第 2 振荡电路的。

16、振荡频率设为 f2r 时， 求出对应于 f1 和 f1r 的差分的 值、 与对应于 f2 和 f2r 的差分的值的差分值所对应的值作为温度检测值 ； 所述频率差检测 部包括 ： 脉冲 （pulse） 产生部， 产生与所述 f1 和 f2 的差分对应的频率的脉冲 ； 直接数字频 率合成器 （Direct Digital Synthesizer， DDS） 电路部， 以与输入的直流电压的大小对应的 频率， 输出随着时间而信号值反复增加、 减少的频率信号 ； 锁存 （latch） 电路， 通过利用所 述脉冲产生部产生的脉冲来锁存从所述直接数字频率合成器电路部输出的频率信号 ； 环路 滤波器 （loo。

17、p filter） ， 将利用所述锁存电路锁存的信号值积分， 并输出其积分值作为与所 述差分值对应的值 ； 及加法运算部， 提取该环路滤波器的输出、 与对应于 f1r 和 f2r 的差分 的值的差分， 并将所述差分作为向所述直接数字频率合成器电路部的输入值 ； 且通过所述 加热器加热的被加热体为晶体振子。 0027 发明的效果 0028 根据本发明， 在将通过加热器加热的被加热体的温度控制为设定温度的温度控制 装置中， 进行用以使温度检测值与温度设定值的差分值成为零的操作量的运算， 并基于该 运算结果来决定对加热器的供电量。 因此， 着眼于所述差分值在通常时为零左右的值， 但在 说 明 书 C。

18、N 104076840 A 5 3/10 页 6 未适当地进行温度控制时具有较通常时大的值这一情况， 在该值超过阈值设定时间时判断 为温度控制存在异常， 而停止加热器的供电。因此， 可高精度地且容易地设定阈值， 所述阈 值对应未适当地进行温度控制的状态对应。 附图说明 0029 图 1 是本发明的实施方式的温度控制装置的框图 （block diagram） 。 0030 图 2 是设置于所述温度控制装置的频率差检测部的框图。 0031 图 3（a） 、 图 3（b） 、 图 3（c） 、 图 3（d） 是所述频率差检测部的输入输出波形的说 明图。 0032 图 4（a） 、 图 4（b） 、 。

19、图 4（c） 是示意性地表示在所述频率差检测部的包含直接数 字频率合成器电路部的环路中未锁定 （lock） 的状态的各部的波形图。 0033 图 5（a） 、 图 5（b） 、 图 5（c） 是示意性地表示在包含所述直接数字频率合成器电 路部的环路中锁定的状态的各部的波形图。 0034 图 6（a） 、 图 6（b） 是关于与所述实施方式对应的实际的装置中的所述环路的各部 的波形图。 0035 图 7 是表示频率差检测部的数字输出值与温度的关系的特性图。 0036 图 8（a） 、 图 8（b） 、 图 8（c） 、 图 8（d） 是停止从温度控制装置对加热器的供电的 动作的时序图 （time。

20、 chart） 。 0037 图 9 是具备本发明的温度控制装置的振荡装置的框图。 0038 附图标记 ： 0039 1 ： 第 1 振荡电路 0040 2 ： 第 2 振荡电路 0041 3 ： 频率差检测部 0042 5 ： 加热器 0043 6、 622 ： 加法运算器 0044 8 ： 控制部 0045 10 ： 第 1 晶体振子 0046 11、 12、 21、 22 ： 电极 0047 20 ： 第 2 晶体振子 0048 31 ： 触发器电路 0049 32 ： 单触发电路 0050 33 ： 锁存电路 0051 34 ： 环路滤波器 0052 35、 63 ： 加法运算部 00。

21、53 36、 201 ： 直接数字频率合成器电路部 0054 37 ： 平均电路 0055 60 ： 加热器控制电路 0056 61 ： P 调节部 0057 62 ： I 调节部 说 明 书 CN 104076840 A 6 4/10 页 7 0058 64 ： 选择器 0059 65 ： 脉宽调制内插部 0060 66 ： 低通滤波器 0061 70 ： 加热器异常检测电路 0062 71 ： 绝对值转换部 0063 72 ： 数字比较器 0064 73 ： 计时器 0065 100 ： 电压控制振荡器 0066 200 ： 控制电路部 0067 202 ： 电荷泵 0068 204 ： 。

22、分频器 0069 205 ： 相位比较部 0070 206 ： 环路滤波器 0071 621 ： 乘法运算器 0072 623 ： 锁定部 0073 K1 ： 比例增益 0074 K2 ： 积分增益 0075 Xb ： 晶体片 0076 f1、 f2 ： 频率 0077 t0、 t1、 t2 ： 时刻 0078 *a ： 信号 0079 fr ： 差分 具体实施方式 0080 图 1 是表示本发明的实施方式的温度控制装置的整体的框图。该温度控制装置具 备如下功能， 即调节对加热器5的供电量， 该加热器5是用以调整设置于晶体振荡器 （OCXO） 内的作为被加热体的晶体振子 10、 晶体振子 20。

23、 所处的环境的温度。 0081 该晶体振荡器具备第 1 晶体振子 10 及第 2 晶体振子 20， 这些第 1 晶体振子 10 及 第 2 晶体振子 20 使用共用的晶体片 Xb 而构成。例如将短条状的晶体片 Xb 沿长度方向分 割为两部分， 在各分割区域 （振动区域） 的正背两表面设置激励用的电极。因此， 通过其中一 分割区域与一对电极 11、 电极 12 来构成第 1 晶体振子 10， 且通过另一分割区域与一对电极 21、 电极 22 来构成第 2 晶体振子 20。因此， 可说第 1 晶体振子 10 及第 2 晶体振子 20 热性 结合。 0082 在第 1 晶体振子 10 及第 2 晶体。

24、振子 20 分别连接有第 1 振荡电路 1 及第 2 振荡电 路 2。这些振荡电路 1、 振荡电路 2 的输出的任一者， 例如可为晶体振子 10、 晶体振子 20 的 谐波 （overtone） （高次谐波 （higher harmonic wave） ） ， 也可为基波 （fundamental wave） 。 在获得谐波的输出的情况下， 例如也可在包含晶体振子与放大器的振荡环路内设置谐波的 调谐电路 （tuned circuit） ， 并使振荡环路以谐波振荡。或者也可对于振荡环路， 使其以基 波振荡， 在振荡级的后级、 例如在作为考毕兹电路 （Colpitts circuit） 的一部分的。

25、放大器 说 明 书 CN 104076840 A 7 5/10 页 8 的后级设置 C 类放大器 （class C amplifier） ， 通过该 C 类放大器使基波畸变， 并且在 C 类 放大器的后级设置调谐为谐波的调谐电路， 结果为从振荡电路 1、 振荡电路 2 均可输出例如 三次谐波的振荡频率。 0083 此处， 出于方便， 设为从第 1 振荡电路 1 输出频率 f1 的频率信号， 从第 2 振荡电路 2输出频率f2的频率信号， 则频率f1的频率信号作为本晶体振荡器的振荡输出而输出至外 部。图 1 中， 3 为频率差检测部， 概略性地来说， 该频率差检测部 3 是用以提取 f1 和 f。

26、2 的差 分与 fr 的差分即 f2 f1 fr 的电路部。fr 为基准温度例如 25时的 f1（f1r） 与 f2（f2r） 的差分。如果列举 f1 与 f2 的差分的一例， 则例如为数 MHz。本发明是通过利 用频率差检测部 3 计算 F 而成立， F 是对应于 f1 和 f2 的差分的值、 与对应于基准温度 例如25时的f1和f2的差分的值的差分。 在该实施方式的情况下， 更详细来说， 利用频率 差检测部 3 所得的值为 （f2 f1） /f1 （f2r f1r） /f1r。 0084 图 2 表示频率差检测部 3 的具体例。31 为触发器电路 （flip-flop circuit） （。

27、F/ F 电路） ， 对该触发器电路 31 的一输入端输入来自第 1 振荡电路 1 的频率 f1 的频率信号， 且 对另一输入端从第 2 振荡电路 2 输入频率 f2 的频率信号， 通过来自第 1 振荡电路 1 的频率 f1 的频率信号而锁存来自第 2 振荡电路 2 的频率 f2 的频率信号。以下， 为了避免记载的冗 长， f1、 f2 视为表示频率或频率信号本身。从触发器电路 31 输出具有对应于 f1 与 f2 的频 率差的值即 （f2 f1） /f1 的频率的信号。 0085 在触发器电路 31 的后级设置有单触发 （one-shot） 电路 32， 在单触发电路 32 中， 在从触发器。

28、电路 31 所得的脉冲信号的上升中输出单触发的脉冲。图 3（a） 、 图 3（b） 、 图 3 （c） 、 图 3（d） 是表示此前的一系列信号的时序图。单触发电路 32 相当于设置于本例的频 率差检测部 3 的脉冲产生部。 0086 在单触发电路 32 的后级设置有锁相环路 （Phase Locked Loop， PLL） ， 该锁相环路 包含锁存电路 33、 具有积分功能的环路滤波器 34、 加法运算部 35 及直接数字频率合成器 （Direct Digital Synthesizer） 电路部 36。锁存电路 33 是用以通过从单触发电路 32 输 出的脉冲来锁存从直接数字频率合成器电路。

29、部 36 输出的锯齿波的电路， 锁存电路 33 的输 出为输出所述脉冲的时序 （timing） 下的所述锯齿波的信号电平 （level） 。环路滤波器 34 将作为该信号电平的直流电压积分， 加法运算部 35 使该直流电压与对应于 fr （基准温度 例如 25时的 f1 与 f2 的差分） 的直流电压相加。与 fr 对应的直流电压的数据 （data） 被储存在未图示的存储器 （memory） 中。 0087 在该例中， 加法运算部35的符号， 在与fr对应的直流电压的输入侧为 “+” ， 且在 环路滤波器 34 的输出电压的输入侧成为 “-” 。对直接数字频率合成器电路部 36， 输入从利 用。

30、加法运算部 35 运算的直流电压、 即从与 fr 对应的直流电压减去环路滤波器 34 的输出 电压所得的电压， 且输出与该电压值对应的频率的锯齿波。 为了容易理解锁相环路的动作， 而于图 4 中极其示意性地表示各部的输出的情况， 且预先以可直观性地把握的方式进行极 其示意性的说明。在装置启动时， 与 fr 对应的直流电压通过加法运算部 35 而输入至直 接数字频率合成器电路部 36， 例如当设为 fr 为 5MHz 时， 从直接数字频率合成器电路部 36 输出与该频率对应的频率的锯齿波。 0088 所述锯齿波通过锁存电路 33 而以与 （f2 f1） 对应的频率的脉冲被锁存， 但当 （f2 f。

31、1）例如为 6MHz 时， 由于锁存用的脉冲的周期短于锯齿波， 因此锯齿波的锁存点 说 明 书 CN 104076840 A 8 6/10 页 9 （latch point） 如图 4（a） 所示缓缓下降， 锁存电路 33 的输出及环路滤波器 34 的输出， 如 图 4（b） 、 图 4（c） 所示般向一侧缓缓下降。由于加法运算部 35 中的环路滤波器 34 的输出 侧的符号为 “-” ， 所以从加法运算部 35 输入至直接数字频率合成器电路部 36 的直流电压 上升。因此从直接数字频率合成器电路部 36 输出的锯齿波的频率变高， 在对直接数字频率 合成器电路部 36 输入有与 6MHz 对应。

32、的直流电压时， 锯齿波的频率成为 6MHz， 如图 5（a） 、 图 5（b） 、 图 5（c） 所示， 锁相环路被锁定。这时从环路滤波器 34 输出的直流电压， 成为与 fr （f2 f1） -1MHz 对应的值。即， 可说环路滤波器 34 的积分值相当于锯齿波从 5MHz 变化为 6MHz 时的 1MHz 的变化量的积分值。 0089 与该例相反地， 在 fr 为 6MHz、（f2 f1） 为 5MHz 的情况下， 由于锁存用的脉冲 的周期长于锯齿波， 因此， 图 4（a） 所示的锁存点缓缓变高， 伴随于此， 锁存电路 33 的输出 及环路滤波器 34 的输出也上升。因此， 在加法运算部 。

33、35 中减去的值变大， 所以锯齿波的频 率缓缓下降， 在最终成为与 （f2 f1） 相同的 5MHz 时锁相环路被锁定。这时， 从环路滤波器 34 输出的直流电压成为与 fr （f2 f1） 1MHz 对应的值。此外， 图 6 为实测数据， 在 该例中于时刻 t0 锁相环路锁定。 0090 此外， 实际上， 频率差检测部 3 的输出、 即图 2 所示的平均电路 （averaging circuit） 37 的输出， 为将 （f2 f1） /f1 （f2r f1r） /f1r 的值以 34 位 （bit） 的 数字值表示的值。当将从 -50左右至 100左右为止的该值的集合设为 （f1 f1r）。

34、 /f1 OSC1（单位为 ppm 或 ppb） 、（f2 f2r） /f2r OSC2（单位为 ppm 或 ppb） 时， 相对于温 度的变化成为与 OSC2 OSC1 实质上相同的曲线 （curve） 。因此， 频率差检测部 3 的输出可 视为 OSC2 OSC1 温度数据。 0091 另外， 在触发器电路 31 中利用 f1 锁存 f2 的动作为非同步， 因此也存在产生亚稳 态 （metastable） （为如下状态， 即当在时脉 （clock） 的边缘 （edge） 锁存输入数据时， 在锁存 的边缘的前后固定时间必须保持输入数据， 但时脉与输入数据几乎是同时变化， 因此输出 变得不稳定。

35、） 等不稳定区间的可能性， 也存在环路滤波器 34 的输出中包含瞬间误差的可能 性。因此， 在环路滤波器 34 的输出侧， 设置求出预先设定的时间中的输入值的移动平均值 的平均电路 37， 从而即使产生所述瞬间误差也可加以消除。通过设置平均电路 37， 而最终 可高精度地获取变动温度量的频率偏差信息， 但也可为未设置平均电路 37 的构成。 0092 图 7 表示频率差检测部 3 的输出与温度的关系， 可知该输出相对于温度存在直线 关系。因此， 可使频率差检测部 3 的输出值对应于晶体振子 10、 晶体振子 20 所处的温度的 检测值。 0093 返回至图 1 进行说明， 在频率差检测部 3 。

36、的后级设置加法运算器 （差分运算部） 6， 提取频率差检测部 3 的输出与温度设定值的差分值 （均为数字信号） 。温度设定值是对应于 晶体振子 10、 晶体振子 20 的目标温度来决定的， 且通过下述的控制部 8 来设定。温度设定 值优选对应于从用以获得晶体振荡器的输出的第 1 晶体振子 10 获得的 OSC1 的值不易因温 度变化而变动的目标温度来设定。在本例的温度控制装置中， 目标温度例如为 50。 0094 在加法运算器 6 的后级， 具备 P 调节部 61 与 I 调节部 62， 这些调节部是进行为了 使利用所述加法运算器6运算所得的差分值成为零而调节对加热器5的供电量的操作量的 运算。

37、的调节部。 0095 P 调节部 61 是为了获得与差分值的大小成正比的操作量而使该差分值乘以比例 说 明 书 CN 104076840 A 9 7/10 页 10 增益 （gain） K1 的乘法运算器。比例增益 K1 被设定为负值以获得抵消差分值的操作量。 0096 I 调节部 62 是用以获得与差分值的时间积分值成正比的操作量的积分电路， 包 括 ： 乘法运算器 621， 使所述差分值乘以积分增益 K2 ； 加法运算器 622， 获取后级的锁存部 623的输出， 并与所述乘法运算器621的输出相加 ； 及锁存部623， 为了锁存前一个加法运算 器622的输出， 且与当前的乘法运算器621。

38、的输出相加， 而将所锁存的值输出至加法运算器 622， 并且输出所锁存的值作为操作量。与 P 调节部 61 的情况同样地， 积分增益 K2 被设定 为负值。 0097 P 调节部 61、 I 调节部 62 的输出利用加法运算部 63 相加， 并经过下述的选择器 （selector） 64 而输入至脉宽调制 （Pulse Width Modulation， PWM） 内插部 65。脉宽调制内 插部 65 进行以固定时间的脉冲信号表现 14 位的数字信号 （从 -213至 +213为止的 2 的补数） 的转换。例如在最小 H 脉冲宽度为 10nsec 的情况下， 将 21410-9 16.384m。

39、sec 设为固定 时间， 而表现该期间的脉冲数数字信号。具体来说以如下方式表现。在 14 位的数字值为零 时， 16.384msec 期间的 H 脉冲数为 213个。在 14 位的数字值为 -213时， 16.384msec 期间的 H 脉冲数为零个。在 14 位的数字值为 213 1 时， 16.384msec 期间的 H 脉冲数为 214 1 个。 0098 在脉宽调制内插部 65 的后级， 设置有低通滤波器 （lowpass filter， LPF） 66， 将来 自脉宽调制内插部 65 的输出平均化而输出与该输出即脉冲数对应的直流电压。即， 在该例 中， 脉宽调制内插部 65 及低通滤。

40、波器 66 用来将数字值转换为模拟值， 也可使用数字 / 模拟 转换器来代替使用脉宽调制内插部 65 及低通滤波器 66。 0099 在低通滤波器 66 的后级， 设置有相当于加热部的加热器 5。该加热器 5 可通过低 通滤波器 66 的输出而被供电， 并根据其供电量来控制发热温度， 从而控制晶体振子 10、 晶 体振子 20 的温度。例如加热器 5 包括 ： 晶体管， 在基极连接有低通滤波器 66 的输出端， 并 且被从未图示的电源部对集电极供给电压 ； 及电阻， 连接于该晶体管的发射极与接地之间。 供给至晶体管的基极的电压、 与晶体管的消耗电力及电阻的消耗电力的合计电力的关系成 为直线关系。

41、， 因此， 可基于利用 P 调节部 61、 I 调节部 62 获得的操作量， 而直线性地控制加 热器 5 的发热温度。在该例中， 晶体管也成为加热器 5 的一部分， 晶体振子 10、 晶体振子 20 与加热器 5 被收纳在共用的框体内。 0100 具备所述构成的温度控制装置， 具备在判断为温度控制存在异常的情况下停止对 加热器 5 的供电的功能。以下对该功能的构成进行说明。 0101 关于所述功能， 温度控制装置包括 ： 绝对值转换部 71， 将加法运算器 6 的输出转换 为绝对值 ； 数字比较器 （digital comparator） 72， 将利用绝对值转换部 71 所得的差分值的 绝对。

42、值与预先设定的阈值进行比较 ； 计时器 （timer） 73， 判断所述绝对值成为超过阈值的 状态的时间是否为预先设定的设定时间内 ； 选择器 64， 基于数字比较器 72 的判断结果而进 行对加热器 5 的供电的供断 ； 及控制部 8， 对这些各机器 6、 72、 73 输出设定信号。 0102 绝对值转换部 71 获取输入至 P 调节部 61、 I 调节部 62 的加法运算器 6 的输出 （差 分值） 并转换为绝对值， 且输出至后级的数字比较器 72。在利用频率差检测部 3 检测的温 度检测值与温度设定值一致的情况下， 绝对值转换部 71 的输出成为零。 0103 数字比较器 72 对从绝。

43、对值转换部 71 获取的差分值的绝对值、 与通过控制部 8 设 定的数字信号即阈值进行比较， 在所述绝对值超过阈值的情况下， 将表示该情况的信号 （第 1 信号） 输出至计时器 73。例如数字比较器 72 在所述绝对值未超过阈值的情况下向计时 说 明 书 CN 104076840 A 10 8/10 页 11 器 73 输出 “0” ， 在超过阈值的情况下向计时器 73 输出 “1” 。在本例的温度控制装置中， 阈 值例如设定为相对于目标值而在 1 10的范围内的值。在这些观点下， 绝对值转换 部 71、 数字比较器 72 相当于本实施方式的比较部。 0104 计时器 73 对从数字比较器 7。

44、2 输入有第 1 信号 （表示差分值的绝对值超过阈值的 信号） 的状态的持续时间、 与通过控制部 8 而设定的设定时间进行比较， 在所述持续时间超 过设定时间的情况下， 将表示该情况的异常检测信号 （第 2 信号） 输出至选择器 64。例如计 时器73在所述持续时间未超过设定时间的情况下向选择器64输出 “0” ， 在超过设定时间的 情况下向选择器 64 输出 “1” 来作为异常检测信号。在本例的温度控制装置中， 设定时间例 如设定为 10 秒 600 秒的范围内的值。计时器 73 相当于本实施方式的异常检测部。 0105 选择器 64 基于计时器 73 的输出， 而在从 P 调节部 61 及。

45、 I 调节部 62 输出的操作 量、 与停止对加热器 5 的供电的信号之间切换向脉宽调制内插部 65 输出的信号。停止对加 热器 5 的供电的信号通过控制部 8 设定， 例如输入使脉宽调制内插部 65 的输出为 “0” 的信 号 （在图 1 中记为 “*a” ） 。 0106 然后， 选择器 64 在从计时器 73 输入有 “0” 时 （持续时间未超过设定时间的情况） ， 将从 P 调节部 61 及 I 调节部 62 获得的操作量输出至脉宽调制内插部 65。另一方面， 在输 入有异常检测信号即 “1” 时 （持续时间超过设定时间的情况） ， 将用以停止对加热器 5 的供 电的信号输出至脉宽调制。

46、内插部 65。 0107 在该观点下， 选择器 64 相当于本实施方式的供电停止部。 0108 对具备以上说明的构成的本例的温度控制装置的作用进行说明。首先， 如果着眼 于利用该温度控制装置进行晶体振子 10、 晶体振子 20 的温度控制的晶体振荡器， 则如上所 述， 晶体振荡器的振荡输出相当于从第 1 振荡电路 1 输出的频率信号。而且， 通过加热器 5 以成为目标温度的方式加热晶体振子 10、 晶体振子 20 所处的环境。第 1 晶体振子 10 及第 1 振荡电路 1 产生晶体振荡器的输出即频率信号， 但也与第 2 晶体振子 20 及第 2 振荡电路 2 一同具有作为温度检测部的作用。与从。

47、这些振荡电路 1、 2 分别获得的频率信号的频率差 对应的值 OSC2 OSC1 （频率差检测部 3 的输出） ， 如上所述般对应于温度检测值， 利用加法 运算器 6 而提取与温度设定值 （例如 50时的 OSC2 OSC1 的值） 的差分值。 0109 基于该差分值， 利用 P 调节部 61、 I 调节部 62 而运算操作量， 并经由选择器 64 而 供给至脉宽调制内插部 65、 低通滤波器 66， 由此转换为直流电压而调整加热器 5 的控制电 力。 操作量用来进行如下调节， 即在晶体振子10、 晶体振子20的温度超过目标温度 （在本例 中为50） 的情况下， 使供电量降低， 且在晶体振子1。

48、0、 晶体振子20的温度低于目标温度的 情况下使供电量增大。其结果为， 晶体振子 10、 晶体振子 20 所处的环境的温度被维持在目 标温度即 50， 因此作为振荡输出的来自第 1 振荡电路 1 的输出频率稳定。 0110 另一方面， 来自频率差检测部3的输出与温度设定值的差分值 （加法运算器6的输 出） ， 利用绝对值转换部 71 而转换为绝对值， 并利用数字比较器 72 监视。此处， 例如由于电 路或加热器 5 的不良情况等而导致无法进行适当的温度控制， 如图 8 所示， 加法运算器 6 的 输出开始经时性地上升。数字比较器 72 在从加法运算器 6 输出的差分值的绝对值超过预 先设定的阈值的时序 （时刻 t1） ， 将表示该情况的第 1 信号 “1” 输出至计时器 73。 0111 计时器 73 测定从数字比较器 72 持续地输出第 1 信号的时间 （持续时间） ， 并将该 时间与预先设定的设定时间进行比较， 在持续时间超过设定时间的时序 （时刻 t2） ， 将表示 说 明 书 CN 104076840 A 11 9/10 页 12 该情况的第 2 信号 “1” 输出至选择器 64。选择器 64 在获取第 2 信号的时点， 将输出至脉宽 调制内插部 65 的信号从利用 P 调节部 61、 I 调。