JPH05315836A - 温度補償型水晶発振器 - Google Patents
温度補償型水晶発振器Info
- Publication number
- JPH05315836A JPH05315836A JP11634392A JP11634392A JPH05315836A JP H05315836 A JPH05315836 A JP H05315836A JP 11634392 A JP11634392 A JP 11634392A JP 11634392 A JP11634392 A JP 11634392A JP H05315836 A JPH05315836 A JP H05315836A
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- JP
- Japan
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- crystal oscillator
- resistor
- frequency
- voltage
- peac
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- Pending
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- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＰＥＡＣ素子を用いる水晶発振器において、
水晶発振器の駆動電源を利用して発振周波数を調整する
手段を提供する。 【構成】 ＰＥＡＣ素子１３、コルピッツ水晶発振回
路、発振回路部を駆動する定電圧源、出力回路から構成
され水晶発振器において、第２の抵抗１１を介してＰＥ
ＡＣ素子１３の容量電極に印加する電圧を変えることに
より、発振周波数を変える。この第２の抵抗１１の一端
は水晶発振器の駆動電源か、または他の電源に接続され
る。周波数の変化量は該第２の抵抗の値を変えるか、該
第２の抵抗に接続する他の電源の電圧を変える。
水晶発振器の駆動電源を利用して発振周波数を調整する
手段を提供する。 【構成】 ＰＥＡＣ素子１３、コルピッツ水晶発振回
路、発振回路部を駆動する定電圧源、出力回路から構成
され水晶発振器において、第２の抵抗１１を介してＰＥ
ＡＣ素子１３の容量電極に印加する電圧を変えることに
より、発振周波数を変える。この第２の抵抗１１の一端
は水晶発振器の駆動電源か、または他の電源に接続され
る。周波数の変化量は該第２の抵抗の値を変えるか、該
第２の抵抗に接続する他の電源の電圧を変える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、携帯通信機などのよう
に高安定の周波数を必要とする装置の基準周波数信号を
発生する水晶発振器において、電圧可変容量素子、具体
的にはフローティング電極ＭＯＳ容量素子を用いてその
周波数を調整する水晶発振器に関するものである。
に高安定の周波数を必要とする装置の基準周波数信号を
発生する水晶発振器において、電圧可変容量素子、具体
的にはフローティング電極ＭＯＳ容量素子を用いてその
周波数を調整する水晶発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フローティング電極ＭＯＳ容量素子（以
下ＰＥＡＣ素子と称する）は薄いＳｉＯ2 膜中を流れる
トンネル電流により、フローティング電極に電子を注
入、注出し、該電極直下に形成される空乏層容量を変え
る素子である。該電極にトンネル電流が流れるに十分な
電界が印加されない限りは該電極中の電子の数は一定に
維持されるので、新たに電子を注入、注出しない限りＰ
ＥＡＣ素子の静電容量は一定に保たれる。即ち、ＰＥＡ
Ｃ素子はトリマコンデンサとして使うことができる。Ｐ
ＥＡＣ素子の水晶発振器への応用の詳細は文献、「電気
的に周波数調整可能な水晶発振器の開発」（日本時計学
会誌 Ｎｏ．１２４）に開示されている。又、ＰＥＡＣ
素子の静電容量はバイアス電圧により変化するので、サ
ーミスタ等の感温素子を用い該バイアス電圧を周囲温度
により変わるようにすることにより水晶振動子を温度補
償することができる。
下ＰＥＡＣ素子と称する）は薄いＳｉＯ2 膜中を流れる
トンネル電流により、フローティング電極に電子を注
入、注出し、該電極直下に形成される空乏層容量を変え
る素子である。該電極にトンネル電流が流れるに十分な
電界が印加されない限りは該電極中の電子の数は一定に
維持されるので、新たに電子を注入、注出しない限りＰ
ＥＡＣ素子の静電容量は一定に保たれる。即ち、ＰＥＡ
Ｃ素子はトリマコンデンサとして使うことができる。Ｐ
ＥＡＣ素子の水晶発振器への応用の詳細は文献、「電気
的に周波数調整可能な水晶発振器の開発」（日本時計学
会誌 Ｎｏ．１２４）に開示されている。又、ＰＥＡＣ
素子の静電容量はバイアス電圧により変化するので、サ
ーミスタ等の感温素子を用い該バイアス電圧を周囲温度
により変わるようにすることにより水晶振動子を温度補
償することができる。
【０００３】ＰＥＡＣ素子の温度補償型水晶発振器の応
用に関する詳細は、特願昭６１−１２３８９６号公報に
開示されている。水晶発振器の出力周波数を要求される
精度内に合わせ込むために、また、その後の変化をユー
ザが修正できるように、該水晶発振器は該ＰＥＡＣ素子
の電子注入端子に接続する周波数調整端子を持ってい
る。
用に関する詳細は、特願昭６１−１２３８９６号公報に
開示されている。水晶発振器の出力周波数を要求される
精度内に合わせ込むために、また、その後の変化をユー
ザが修正できるように、該水晶発振器は該ＰＥＡＣ素子
の電子注入端子に接続する周波数調整端子を持ってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＳｉＯ2 膜にトンネル
電流を流すには、１０11Ｖ／ｍ以上の電界を必要とす
る。該ＰＥＡＣ素子のフローティング電極下のＳｉＯ2
膜の厚さは１００Å以上あるので、電子の注入・注出に
は１０Ｖ以上の電圧を印加しなければならない。水晶発
振器は一般に５Ｖ以下の電圧で駆動されるので、ＰＥＡ
Ｃ素子により発振周波数を調整するにはもう一つの電源
が必要となり、ユーザ自身が周波数調整をするのに不便
であるという欠点があった。
電流を流すには、１０11Ｖ／ｍ以上の電界を必要とす
る。該ＰＥＡＣ素子のフローティング電極下のＳｉＯ2
膜の厚さは１００Å以上あるので、電子の注入・注出に
は１０Ｖ以上の電圧を印加しなければならない。水晶発
振器は一般に５Ｖ以下の電圧で駆動されるので、ＰＥＡ
Ｃ素子により発振周波数を調整するにはもう一つの電源
が必要となり、ユーザ自身が周波数調整をするのに不便
であるという欠点があった。
【０００５】又、水晶発振器の周波数の経時変化を親局
の高安定の周波数信号を基準に自動補正するシステムに
事実上使用することができないという欠点があった。本
発明は、該ＰＥＡＣ素子を使う水晶発振器において、必
然的に生じる上記欠点を解決することを目的とする。
の高安定の周波数信号を基準に自動補正するシステムに
事実上使用することができないという欠点があった。本
発明は、該ＰＥＡＣ素子を使う水晶発振器において、必
然的に生じる上記欠点を解決することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明が上記目的を達成
するために採用した手段は、感温素子と抵抗からなる回
路網により一定電圧を分圧し、該分圧電圧を抵抗を介し
て、電圧可変容量素子に印加し水晶振動子の周波数温度
特性を補償する温度補償型水晶発振器において、前記電
圧可変容量素子と第２の周波数調整端子の間に、前記電
圧可変容量素子に直流電圧を印加するための抵抗を設け
ることを特徴とする温度補償型水晶発振器。
するために採用した手段は、感温素子と抵抗からなる回
路網により一定電圧を分圧し、該分圧電圧を抵抗を介し
て、電圧可変容量素子に印加し水晶振動子の周波数温度
特性を補償する温度補償型水晶発振器において、前記電
圧可変容量素子と第２の周波数調整端子の間に、前記電
圧可変容量素子に直流電圧を印加するための抵抗を設け
ることを特徴とする温度補償型水晶発振器。
【０００７】
【作用】本発明は、ＰＥＡＣ素子に印加されるバイアス
電圧を外部から変えることによって、該ＰＥＡＣ素子の
静電容量を変え、発振周波数を調整するものである。
電圧を外部から変えることによって、該ＰＥＡＣ素子の
静電容量を変え、発振周波数を調整するものである。
【０００８】
【実施例】次に、本発明を実施例によって説明する。図
１は、本発明の実施例を示す。１はＶdd端子、２はＶss
端子で通常Ｖddに＋５Ｖが印加される。３は出力端子、
４は第１の周波数調整端子（以下ＦＡ１端子と称する）
でＰＥＡＣ素子１３の電流注入注出端子に接続する。５
は第２の周波数調整端子（以下ＦＡ２端子と称する）で
抵抗１１（Ｒ5 ）を介して該ＰＥＡＣ素子の容量端子に
接続する。本実施例では発振回路はインバータ１６（Ｉ
1 ）と帰還抵抗１２（Ｒf ）により構成されるインバー
タ増幅器と水晶振動子１５（Ｘ）によるコルピッツ型発
振回路である。インバータ１６の出力はバッファ用イン
バータ１７（Ｉ2 ）に加えられる。インバータ１６、１
７は定電圧源２０（以下ＶＲ）により電源電圧Ｖddより
も低い一定の電圧（例えば２Ｖ）で駆動される。該イン
バータ１７の出力はレベルシフタ１９（ＬＳ）により信
号電圧がレベルアップされ、出力インバータ１８
（Ｉ3 ）に加えられる。
１は、本発明の実施例を示す。１はＶdd端子、２はＶss
端子で通常Ｖddに＋５Ｖが印加される。３は出力端子、
４は第１の周波数調整端子（以下ＦＡ１端子と称する）
でＰＥＡＣ素子１３の電流注入注出端子に接続する。５
は第２の周波数調整端子（以下ＦＡ２端子と称する）で
抵抗１１（Ｒ5 ）を介して該ＰＥＡＣ素子の容量端子に
接続する。本実施例では発振回路はインバータ１６（Ｉ
1 ）と帰還抵抗１２（Ｒf ）により構成されるインバー
タ増幅器と水晶振動子１５（Ｘ）によるコルピッツ型発
振回路である。インバータ１６の出力はバッファ用イン
バータ１７（Ｉ2 ）に加えられる。インバータ１６、１
７は定電圧源２０（以下ＶＲ）により電源電圧Ｖddより
も低い一定の電圧（例えば２Ｖ）で駆動される。該イン
バータ１７の出力はレベルシフタ１９（ＬＳ）により信
号電圧がレベルアップされ、出力インバータ１８
（Ｉ3 ）に加えられる。
【０００９】最終的な出力信号は出力端子３を介して得
られる。２１は金属ケースであり、水晶振動子を含む水
晶発振回路全体を収納する。本実施例では、抵抗６（Ｒ
1 ）７（Ｒ2 ），８（Ｒ3 ）およびサーミスタ９
（Ｒt ）よりなる抵抗サーミスタ回路網が電位差Ｖdd−
ＶＲを分割し、抵抗１０（Ｒ4 ）を介してＰＥＡＣ素子
の容量端子に印加する（ＰＥＡＣ素子の容量端子に印加
する電圧をバイアス電圧ＶBと称する）。ＰＥＡＣ素子
の静電容量はＶB が大きくなると減少するので、発振周
波数が高くなる。
られる。２１は金属ケースであり、水晶振動子を含む水
晶発振回路全体を収納する。本実施例では、抵抗６（Ｒ
1 ）７（Ｒ2 ），８（Ｒ3 ）およびサーミスタ９
（Ｒt ）よりなる抵抗サーミスタ回路網が電位差Ｖdd−
ＶＲを分割し、抵抗１０（Ｒ4 ）を介してＰＥＡＣ素子
の容量端子に印加する（ＰＥＡＣ素子の容量端子に印加
する電圧をバイアス電圧ＶBと称する）。ＰＥＡＣ素子
の静電容量はＶB が大きくなると減少するので、発振周
波数が高くなる。
【００１０】本実施例では温度が高くなると、サーミス
タ９の抵抗値が小さくなりＰＥＡＣ素子に印加されるＶ
B は小さくなり、発振周波数を下げようとする。従っ
て、水晶振動子１５の周波数温度特性が正であれば、こ
れは回路の発振周波数温度特性によって補償され、結果
として周波数温度特性が改善される。図２は、本発明の
実使用例を示している。端子１、２間に電圧Ｅ0 （例え
ば５Ｖ）が印加される。端子２、３間に負荷インピーダ
ンス２３が接続する。端子４、１間にスイッチ２５を介
して電圧Ｅ1 （１３Ｖ以上）が印加される。スイッチ２
５をＯＮにすることにより周波数を変える（本実施例で
は周波数が高くなる）。次に端子５、１間に可変抵抗器
２６（Ｒ6 ）を接続する。Ｒ6 の値を増減することによ
り、ＰＥＡＣ素子のバイアス電圧ＶB を変え、発振周波
数を変えることができる。
タ９の抵抗値が小さくなりＰＥＡＣ素子に印加されるＶ
B は小さくなり、発振周波数を下げようとする。従っ
て、水晶振動子１５の周波数温度特性が正であれば、こ
れは回路の発振周波数温度特性によって補償され、結果
として周波数温度特性が改善される。図２は、本発明の
実使用例を示している。端子１、２間に電圧Ｅ0 （例え
ば５Ｖ）が印加される。端子２、３間に負荷インピーダ
ンス２３が接続する。端子４、１間にスイッチ２５を介
して電圧Ｅ1 （１３Ｖ以上）が印加される。スイッチ２
５をＯＮにすることにより周波数を変える（本実施例で
は周波数が高くなる）。次に端子５、１間に可変抵抗器
２６（Ｒ6 ）を接続する。Ｒ6 の値を増減することによ
り、ＰＥＡＣ素子のバイアス電圧ＶB を変え、発振周波
数を変えることができる。
【００１１】図３は、本発明の他の実使用例を示してい
る。端子５、２間に電圧Ｅ2 が印加される。Ｅ2 を変え
ることにより発振周波数を変えることができる（本実施
例の場合Ｅ2 を大きくすると発振周波数は低下する）。
図４は、本実施例の周波数可変特性を示す図である。図
１において、端子５を端子１に接続し、Ｒ5 の値を３９
０ｋΩを中心に±８０ｋΩ（Ｒ5 ＝３１０〜４７０ｋ
Ω）変えた時の発振周波数の変化を示している。水晶振
動子１５の周波数温度特性のばらつきを補償して一定の
発振周波数温度特性を得るには該抵抗サーミスタ回路網
を構成する抵抗の値、Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 を種々選別す
る。本実施例においてはＲ1 は１３ｋΩから９１ｋΩの
範囲にある。従って、Ｒ5 ＝３９０±８０ｋΩとする
と、＋２．５〜＋３．５×１０-6、−３．５〜−４．５
×１０-6の可変幅を得ることができる。これは、水晶発
振器の経時変化を調整するのに十分な量である。具体的
にはＲ5 ＝３００ｋΩとし、Ｒ6 として２００ｋΩの可
変抵抗器を用いればよい。
る。端子５、２間に電圧Ｅ2 が印加される。Ｅ2 を変え
ることにより発振周波数を変えることができる（本実施
例の場合Ｅ2 を大きくすると発振周波数は低下する）。
図４は、本実施例の周波数可変特性を示す図である。図
１において、端子５を端子１に接続し、Ｒ5 の値を３９
０ｋΩを中心に±８０ｋΩ（Ｒ5 ＝３１０〜４７０ｋ
Ω）変えた時の発振周波数の変化を示している。水晶振
動子１５の周波数温度特性のばらつきを補償して一定の
発振周波数温度特性を得るには該抵抗サーミスタ回路網
を構成する抵抗の値、Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 を種々選別す
る。本実施例においてはＲ1 は１３ｋΩから９１ｋΩの
範囲にある。従って、Ｒ5 ＝３９０±８０ｋΩとする
と、＋２．５〜＋３．５×１０-6、−３．５〜−４．５
×１０-6の可変幅を得ることができる。これは、水晶発
振器の経時変化を調整するのに十分な量である。具体的
にはＲ5 ＝３００ｋΩとし、Ｒ6 として２００ｋΩの可
変抵抗器を用いればよい。
【００１２】次に、図５は本発明を説明するための従来
の回路図である。第２の周波数調整端子（ＦＡ２）５は
抵抗１１’（Ｒ5 ）と抵抗１０（Ｒ4 ）を介し、ＰＥＡ
Ｃ素子１３の容量端子に接続する。図６は、図５の回路
の周波数可変特性を示す図である。抵抗１１’が直接抵
抗サーミスタ回路網に接続しているため、Ｒ5 による周
波数可変量はＲ1 に大きく影響される。例えば、Ｒ1 ＝
１３ｋΩの時、ΔＲ＝−５０ｋΩで−２×１０-6変化す
るのに比し、Ｒ1 ＝９１ｋΩの時は−１０×１０-6も変
化する。これではユーザに適切な値を推奨することがで
きず非常に不便である。
の回路図である。第２の周波数調整端子（ＦＡ２）５は
抵抗１１’（Ｒ5 ）と抵抗１０（Ｒ4 ）を介し、ＰＥＡ
Ｃ素子１３の容量端子に接続する。図６は、図５の回路
の周波数可変特性を示す図である。抵抗１１’が直接抵
抗サーミスタ回路網に接続しているため、Ｒ5 による周
波数可変量はＲ1 に大きく影響される。例えば、Ｒ1 ＝
１３ｋΩの時、ΔＲ＝−５０ｋΩで−２×１０-6変化す
るのに比し、Ｒ1 ＝９１ｋΩの時は−１０×１０-6も変
化する。これではユーザに適切な値を推奨することがで
きず非常に不便である。
【００１３】以上のように、周波数調整用の抵抗１１’
（Ｒ5 ）は直接ＰＥＡＣ素子の容量電極に接続すべきで
あることが分かる。図７は、本発明の他の実施例を示し
ている。温度補償用素子として可変容量ダイオード１
３’を、周波数調整用素子として従来のトリマコンデン
サ１３”を使用している。動作原理は図１の実施例と同
じである。
（Ｒ5 ）は直接ＰＥＡＣ素子の容量電極に接続すべきで
あることが分かる。図７は、本発明の他の実施例を示し
ている。温度補償用素子として可変容量ダイオード１
３’を、周波数調整用素子として従来のトリマコンデン
サ１３”を使用している。動作原理は図１の実施例と同
じである。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば周波
数調整抵抗を直接ＰＥＡＣ素子の容量電極に接続するこ
とにより、温度補償用抵抗サーミスタ回路網の抵抗値に
よって可変幅のばらつきの小さな周波数可変特性を得る
ことができ、これによりユーザが該水晶発振器の経時変
化等による周波数の変化を補正するための条件を設定す
ることが楽になるという効果が得られる。
数調整抵抗を直接ＰＥＡＣ素子の容量電極に接続するこ
とにより、温度補償用抵抗サーミスタ回路網の抵抗値に
よって可変幅のばらつきの小さな周波数可変特性を得る
ことができ、これによりユーザが該水晶発振器の経時変
化等による周波数の変化を補正するための条件を設定す
ることが楽になるという効果が得られる。
【図１】本発明の実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の使用例を示す回路図である。
【図３】本発明の他の使用例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施例の周波数可変特性を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明を説明するための従来の回路図である。
【図６】図５の回路の周波数可変特性を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す回路図である。
１、２、３、４、５ 端子 ６、７、８、１２ 抵抗 ９ サーミスタ １０ 第１の抵抗 １１ 第２の抵抗 １３ ＰＥＡＣ素子 １３’可変容量ダイオード １４ コンデンサ １５ 水晶振動子 １６、１７、１８ インバータ １９ レベルシフタ ２０ 定電圧電源 ２１ ケース ２２、２４、２７ 電源 ２３ 負荷 ２５ スイッチ ２６ 可変抵抗器
Claims (1)
- 【請求項１】 感温素子と抵抗からなる回路網により一
定電圧を分圧し、該分圧電圧を第１の抵抗を介して電圧
可変容量素子に印加し、水晶振動子の周波数温度特性を
補償する温度補償型水晶発振器において、前記電圧可変
容量素子に直流電圧を印加するための第２の抵抗を、前
記電圧可変容量素子と前記第１の抵抗との接続点に接続
したことを特徴とする温度補償型水晶発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11634392A JPH05315836A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | 温度補償型水晶発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11634392A JPH05315836A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | 温度補償型水晶発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315836A true JPH05315836A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14684602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11634392A Pending JPH05315836A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | 温度補償型水晶発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315836A (ja) |
-
1992
- 1992-05-08 JP JP11634392A patent/JPH05315836A/ja active Pending
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