JP2000209030A - 発振回路 - Google Patents

発振回路

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JP2000209030A
JP2000209030A JP11011365A JP1136599A JP2000209030A JP 2000209030 A JP2000209030 A JP 2000209030A JP 11011365 A JP11011365 A JP 11011365A JP 1136599 A JP1136599 A JP 1136599A JP 2000209030 A JP2000209030 A JP 2000209030A
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JP
Japan
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circuit
oscillation
oscillation circuit
resistor
temperature
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JP11011365A
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English (en)
Inventor
Akio Seki
昭男 関
Teru Ueda
輝 上田
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Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
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Publication date
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水晶振動子等用いた発振回路の発振周波数を
温度等に対して安定化する。 【解決手段】 水晶振動子Xに直列に抵抗器R1を接続す
る、並列に抵抗器R2を接続する、または直列にコンデン
サC2を接続し、水晶振動子の励振レベルを適宜に抑制
し、トランジスタQ11 で増幅されエミッタより出力され
る信号の温度に対する発振周波数特性を滑らかな三次曲
線状にし、温度補償をし易くする。また、誘電体共振器
を用いたマイクロ波帯等の発振回路では、温度に関して
は、発振回路に供給される電源電圧を温度補償回路によ
り温度に応じて可変し、発振周波数を安定化し、湿度に
関しては、湿度検出回路で相対湿度を検出し、温度補償
回路で相対湿度に応じた制御電圧を生成し、発振回路を
制御して発振周波数を安定化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発振回路に係り、水
晶振動子または誘電体共振器を用いた発振回路の温度変
化または湿度変化に対する周波数安定度を向上するもの
に関する。
【0002】
【従来の技術】発振回路には、高い発振周波数安定度を
得るため水晶振動子、あるいは誘電体共振器が用いられ
る。図2は水晶振動子の等価回路であるが、水晶振動子
を用いた発振回路では等価直列抵抗Rに対して発振回路
の負性抵抗を十分に大きくすることにより安定した発振
が得られる。ところが、水晶振動子の励振レベルが大き
くなり過ぎると、図3(イ)に示すように温度に対する
発振周波数特性が高温度領域で三次曲線から外れ、不自
然なカーブとなり、発振周波数を温度補償する場合に困
難が生ずる。
【0003】また、誘電体共振器はマイクロ波帯の局部
発振回路等によく用いられるが、誘電体共振器を用いた
発振回路の温度に対する周波数特性は図5(ロ)に示す
如く二次曲線状の特性を示す。この特性は、誘電体共振
器の材料の選択等によって二次曲線の傾きを右上がりに
するか、または左上がりにすることは可能であるが、二
次曲線を直線に変えることはできない。また、相対湿度
に対する周波数特性は図7(ロ)に示す如く相対湿度の
上昇で周波数が低下するという特性を持つ。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような点
に鑑み、水晶振動子を用いる発振回路では、水晶振動子
の励振レベルを適宜のレベルに抑え、温度変化に対して
発振周波数の特性が素直な三次曲線になるようにして温
度補償を可能にし、また、誘電体共振器を用いる発振回
路では、温度に関しては、発振回路に供給する電圧に温
度特性を持たせて発振周波数を安定化させ、湿度に関し
ては、発振回路に印加する制御電圧を相対湿度に応じて
変化させ、環境変化に対して発振周波数を安定化させる
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の発振回路では、水晶振動子の一端子をトラ
ンジスタのベースに接続し、他端子を負荷容量を介して
接地接続してなる発振回路において、前記水晶振動子の
励振レベルを制限する手段を設け、発振周波数の温度特
性を補償し易くする。
【0006】この水晶振動子の励振レベルの制限手段
は、水晶振動子に直列に第1抵抗器を接続したものとす
る。
【0007】または、水晶振動子に並列に第2抵抗器を
接続したものとする。
【0008】あるいは、水晶振動子の一端子とトランジ
スタのベースとの間にコンデンサを直列に接続したもの
とする。
【0009】また、誘電体共振器を用いた発振回路にお
いて、発振回路に電源を供給する電源回路と発振回路と
の間に、電源回路よりの電圧を周囲温度に応じて可変
し、発振回路に供給して発振周波数を可変する温度補償
回路を設け、温度変化時の発振周波数の変動を抑止する
ように構成する。
【0010】この温度補償回路は、電源回路よりの電圧
をエミッタに入力し、コレクタより発振回路に出力する
PNP型トランジスタと、PNP型トランジスタのベー
スにコレクタを接続し、ベースを第1サーミスタおよび
第3抵抗器の並列回路を介してPNP型トランジスタの
コレクタに接続すると共に第2サーミスタおよび第4抵
抗器の直列回路を介して接地に接続し、エミッタを第5
抵抗器を介して接地に接続すると共にツェナダイオード
を介してPNP型トランジスタのコレクタに接続したN
PN型トランジスタとから構成する。なお、第1サーミ
スタおよび第3抵抗器の並列回路に直列に第6抵抗器を
接続してもよい。
【0011】また、誘電体共振器を用いた発振回路に、
相対湿度を検出する湿度検出回路と、湿度検出回路より
の信号に応じた制御電圧を生成し、発振回路に印加して
発振周波数を制御する制御電圧生成回路とを設け、相対
湿度の変化時の発振周波数の変動を抑止するように構成
する。
【0012】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図1は本発明による発振回
路の一実施例の要部ブロック図で(イ)は水晶振動子を
用いた発振回路の一例、(ロ)および(ハ)は水晶振動
子回路部分の他の例、図2は水晶振動子の等価回路、図
3は水晶振動子の励振レベルと周波数特性の関係を示す
図である。図1の1、1′および1″はそれぞれ水晶振
動子回路で、Xは水晶振動子、C1は負荷容量、R1は第1
抵抗器、R2は第2抵抗器、C2はコンデンサである。Q11
は発振回路を構成するエミッタフォロワ接続のトランジ
スタ(NPN型)で、抵抗器R11 および抵抗器R12 でベ
ースバイアス電圧を与え、トランジスタQ11 に合わせて
バイアス容量(コンデンサ)C11 およびC12 を決定し、
電力増幅し、エミッタ回路の抵抗器R13 を介し発振信号
を出力する。
【0013】水晶振動子Xの発振周波数は負荷容量C1に
よって決定される。この発振回路は回路の負性抵抗を水
晶振動子Xの等価直列抵抗Rに対して十分に大きくとる
ことで安定した発振が得られるが、これは同時に水晶振
動子Xの励振能力を高めることであり、励振レベルが大
きくなる。ところが、水晶振動子Xの励振レベルが過大
になると、図3(イ)に示す如く高温度領域の発振周波
数特性が三次曲線から外れ、上下動して波うち型にな
り、発振周波数を温度補償する場合に極めて難しいもの
となる。そこで、水晶振動子Xの励振レベルを適宜に制
限する手段を設け、温度に対する発振周波数の特性を図
3(ロ)に示す如く滑らかに変化する三次曲線とし、温
度補償をし易くする。図1(イ)の水晶振動子回路1は
水晶振動子Xに第1抵抗器R1を直列に介挿した例(第1
抵抗器R1を負荷容量C1側に介挿するようにもできる)、
(ロ)の水晶振動子回路1′は水晶振動子Xに第2抵抗
器R2を並列に接続した例、(ハ)の水晶振動子回路1″
は水晶振動子XにコンデンサC2を直列に介挿した例であ
るが、これらにより、水晶振動子Xの消費電力(励振エ
ネルギー)が介挿したこれら抵抗器あるいはコンデンサ
で分割消費され、水晶振動子Xの励振レベルが適宜に制
限され、発振周波数の温度特性が滑らかに変化する三次
曲線となり、温度補償を容易に行うことができる。
【0014】図4は本発明による発振回路の他の実施例
の要部ブロック図、および温度補償回路の一例で、21は
電源回路、22は温度補償回路、23は誘電体共振器を用い
たマイクロ波帯の局部発振回路等に用いる発振回路であ
る。発振回路23の発振周波数は、図5(ロ)に示す如
く、中温度領域(20℃〜25℃)をピークとしてこれより
高温度領域および低温度領域で共に発振周波数が下がる
(逆U字型)という温度特性を示す。ところで、発振回
路23は、図5(イ)に示す如く電源電圧が上がれば発振
周波数が上昇するという特性を持つ。そこで、温度補償
回路22により、電源回路21よりの電圧Viを、中温度領域
(20℃〜25℃)で低く、高温度領域および低温度領域で
高い電圧となる(U字型)ように出力電圧Voに温度特性
を持たせ、発振回路23に供給するようにする。これによ
り、図5(ロ)の周波数特性は温度変化に対して略平坦
(直線)になり、発振周波数の変動を抑止する。
【0015】温度補償回路22は、電源回路21よりの電圧
ViをPNP型トランジスタQ21 のエミッタに入力し、コ
レクタより電圧Voを発振回路23に出力し、PNP型トラ
ンジスタQ21 のベースにNPN型トランジスタQ22 のコ
レクタを接続し、NPN型トランジスタQ22 はベースを
第1サーミスタTh21と第3抵抗器R21 の並列回路を介し
て出力電圧Vo端(PNP型トランジスタQ21 のコレク
タ)に接続すると共に第2サーミスタTh22と第4抵抗器
R22 の直列回路を介して接地に接続し、エミッタをツェ
ナダイオードDzを介して出力電圧Vo端に接続すると共に
第5抵抗器R23 を介して接地に接続する。第3抵抗器R2
1 は第1サーミスタTh21の抵抗値の温度変化を鈍らせる
ためのものであり、第4抵抗器R22 は二つのサーミスタ
回路(第1サーミスタTh21と第3抵抗器R21 の並列回路
と、第2サーミスタTh22と第4抵抗器R22 の直列回路)
の接続点の電圧分岐比率を調整するためのものである。
二つのサーミスタ回路の接続点の電圧、すなわち出力電
圧Voの分岐比率は温度によって変化し、この電圧がNP
N型トランジスタQ22 のベース電圧となるが、エミッタ
電圧(基準電圧)は出力電圧Voと連動するため、二つの
サーミスタ回路の各素子の適宜な選定によりNPN型ト
ランジスタQ22 のバイアス電圧に適宜の温度依存性を持
たせることができ、PNP型トランジスタQ21 のベース
電流に温度依存性を持たせ、出力電圧Voを上述のU字型
の温度特性にすることができる。なお、第1サーミスタ
Th21と第3抵抗器R21 の並列回路に第6抵抗器を直列接
続することにより、第6抵抗器の適宜の選定で温度補償
精度を上げることができる。
【0016】図6は本発明による発振回路のもう一つの
実施例の要部ブロック図で、図の31は湿度検出回路、32
は制御電圧生成回路、33は誘電体共振器を用いたマイク
ロ波帯の局部発振回路等に用いる発振回路である。湿度
検出回路31は、例えば、スチレンの共重合体の薄膜上に
電導性表面吸着層のパターンを形成し、周囲を非電導性
物質で囲んだ構造とし、水分の吸着で表面吸着層の抵抗
値が低下する点を利用する湿度センサを用いる。湿度セ
ンサは、電導性表面吸着層に適宜の抵抗器を介して交流
電圧を印加することにより、相対湿度の上昇で抵抗器の
両端間の電圧が上昇するので、この電圧を出力する。す
なわち、図7(イ)に示す如く相対湿度の上昇で湿度検
出回路31の出力電圧(信号レベル)が上昇する。制御電
圧生成回路32は、湿度検出回路31よりの信号レベルの上
昇にて出力される制御電圧が上昇する。発振回路33は、
図7(ロ)に示す如く、相対湿度が上昇すると発振周波
数が低下し、図7(ハ)に示す如く、制御電圧が上昇す
れば発振周波数が上昇する。すなわち、図6に示すブロ
ック図の構成により、相対湿度の上昇で湿度検出回路31
の出力信号レベルが上昇し、制御電圧生成回路32の出力
する制御電圧が上昇し、発振回路33の発振周波数が上
昇、すなわち、相対湿度の上昇で低下状態にあった発振
回路33の発振周波数は低下を抑制され、安定化する。
【0017】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明による発
振回路によれば、水晶振動子を用いるものでは、水晶振
動子の励振レベルを適宜のレベルに抑え、温度変化に対
して発振周波数の特性が素直な三次曲線になるようにし
たものであるから、温度補償を容易に行うことができ、
また、誘電体共振器を用いるものでは、温度に関して
は、発振回路に供給する電圧を温度補償回路で温度変化
に応じて可変し、発振回路の発振周波数を制御するもの
で、さらに、湿度に関しては、発振回路に印加する制御
電圧を相対湿度に応じて可変し、発振周波数を安定化さ
せるもので、マイクロ波帯の局部発振回路等に用いる場
合に局部発振周波数を温度あるいは相対湿度の変化に対
して安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による発振回路の一実施例の要部ブロッ
ク図である。
【図2】水晶振動子の等価回路である。
【図3】水晶振動子の励振レベルと周波数特性の関係を
示す図である。
【図4】本発明による発振回路の他の実施例の要部ブロ
ック図および温度補償回路の一例である。
【図5】図4の発振回路の電圧および温度に対する発振
周波数特性である。
【図6】本発明による発振回路の他の実施例の要部ブロ
ック図である。
【図7】図6の発振回路の湿度検出特性、湿度および制
御電圧に対する発振周波数特性である。
【符号の説明】
1、1′、1″ 水晶振動子回路 X 水晶振動子 C1 負荷容量 R1、R2 第1、第2抵抗器 C2 コンデンサ Q11 トランジスタ(NPN型) R11 〜R13 抵抗器 C11 、C12 コンデンサ R 水晶振動子の等価直列抵抗 C 水晶振動子の等価直列容量 L 水晶振動子の等価直列線輪 Co 水晶振動子の等価並列容量 21 電源回路 22 温度補償回路 23、33 発振回路 31 湿度検出回路 32 制御電圧生成回路 Q21 PNP型トランジスタ Q22 NPN型トランジスタ Dz ツェナダイオード Th21、Th22 第1、第2サーミスタ R21 〜R23 第3〜第5抵抗器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J079 AA04 BA02 BA32 CB02 DA00 FA12 FA14 FA21 FB11 GA02 GA15 5J081 AA03 CC17 CC23 DD03 DD26 EE05 FF17 FF19 FF23 GG01 HH06 KK02 KK03 KK12 KK22 LL01 MM01 5J106 AA01 CC02 EE02 GG01 HH03 KK13 KK19 LL01

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水晶振動子の一端子をトランジスタのベ
    ースに接続し、他端子を負荷容量を介して接地接続して
    なる発振回路において、前記水晶振動子の励振レベルを
    制限する手段を設けることにより発振周波数の温度特性
    を補償し易くするようにした発振回路。
  2. 【請求項2】 前記水晶振動子の励振レベル制限手段
    は、前記水晶振動子に直列に第1抵抗器を接続してなる
    請求項1記載の発振回路。
  3. 【請求項3】 前記水晶振動子の励振レベル制限手段
    は、前記水晶振動子に並列に第2抵抗器を接続してなる
    請求項1記載の発振回路。
  4. 【請求項4】 前記水晶振動子の励振レベル制限手段
    は、前記水晶振動子の一端子と前記トランジスタのベー
    スとの間にコンデンサを直列接続してなる請求項1記載
    の発振回路。
  5. 【請求項5】 誘電体共振器を用いた発振回路におい
    て、該発振回路に電源を供給する電源回路と発振回路と
    の間に、電源回路よりの電圧を周囲温度に応じて可変
    し、発振回路に供給して発振周波数を可変する温度補償
    回路を設け、温度変化時の発振周波数の変動を抑止する
    ようにした発振回路。
  6. 【請求項6】 前記温度補償回路は、前記電源回路より
    の電圧をエミッタに入力し、コレクタより前記発振回路
    に出力するPNP型トランジスタと、該PNP型トラン
    ジスタのベースにコレクタを接続し、ベースを第1サー
    ミスタおよび第3抵抗器の並列回路を介して前記PNP
    型トランジスタのコレクタに接続すると共に第2サーミ
    スタおよび第4抵抗器の直列回路を介して接地に接続
    し、エミッタを第5抵抗器を介して接地に接続すると共
    にツェナダイオードを介して前記PNP型トランジスタ
    のコレクタに接続したNPN型トランジスタとから構成
    した請求項5記載の発振回路。
  7. 【請求項7】 前記第1サーミスタおよび第3抵抗器の
    並列回路に直列に第6抵抗器を接続した請求項6記載の
    発振回路。
  8. 【請求項8】 誘電体共振器を用いた発振回路に、相対
    湿度を検出する湿度検出回路と、湿度検出回路よりの信
    号に応じた制御電圧を生成し、発振回路に印加して発振
    周波数を制御する制御電圧生成回路とを設け、相対湿度
    の変化時の発振周波数の変動を抑止するようにした発振
    回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013106190A (ja) * 2011-11-14 2013-05-30 Daishinku Corp 発振回路、及び、発振回路の製造方法
WO2014073503A1 (ja) * 2012-11-08 2014-05-15 古野電気株式会社 基準信号発生装置及び基準信号発生方法
CN116131631A (zh) * 2021-11-12 2023-05-16 宏碁股份有限公司 在进水时具备保护功能的电源供应装置

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