JPH1028016A - 圧電体基準発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度補償回路での無駄な電力消費を抑えるこ
とのできる、圧電体基準発振器を提供する。 【解決手段】 発振回路１の電源端子８と温度補償回路
２の電源端子９を分離することにより、２つの電源端子
に電源電圧を供給するタイミングをずらす事を可能にす
る。 【効果】 発振回路１の電源投入後、発振がある程度安
定するまで温度補償回路２への電源電圧の供給を遅らせ
ることにより、その間の温度補償回路２での無駄な電力
消費を抑え、携帯電話等のバッテリーの使用可能時間を
長くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＤＭＡ方式のセ
ルラー電話の端末機に使用される圧電体基準発振器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧電体基準発振器の一例を図８に
示す。図８において、圧電体基準発振器はバッファアン
プ回路を含む発振回路１と温度補償回路２で構成され
る。発振回路１と温度補償回路２は、それぞれ電源端子
３０に接続され、電源電圧が供給される。電源端子３０
にはバイパスコンデンサ３１が接続されている。発振回
路１は、トランジスタ３、４、圧電体である水晶振動子
５、バラクタダイオード６などで構成される。また発振
回路１は信号出力端子７を有する。

【０００３】発振回路１はコルピッツ型の発振回路で、
トランジスタ３を発振用に使っている。また共振回路は
水晶振動子５とバラクタダイオード６で構成されてい
る。バラクタダイオード６のカソードは抵抗を介して温
度補償回路２に接続されており、バラクタダイオード６
に印加されるバイアス電圧は温度補償回路２より供給さ
れている。なお、トランジスタ４は出力信号のバッファ
アンプ用である。

【０００４】次に回路の動作を説明する。発振回路１
は、水晶振動子５、バラクタダイオード６、発振トラン
ジスタおよび周辺回路の容量で構成される共振回路で決
まる周波数で発振する。水晶振動子５の共振周波数は、
周囲温度によって若干の変動を起こす。そしてこれによ
って発振回路１の発振周波数も変動する。一方、温度補
償回路２に含まれるサーミスタも、周囲温度によって抵
抗値が変わる特性を持っている。そのため、温度補償回
路２の出力電圧も周囲温度によって変動する。温度補償
回路２の出力は、バラクタダイオード６のカソードに接
続されているため、周囲温度の変化による温度補償回路
２の出力電圧の変動によってバラクタダイオード６の容
量が変化し、その結果、バラクタダイオード６をその共
振系に含んでいる発振回路１の発振周波数が変動するこ
とになる。

【０００５】上述のように、発振回路１の発振周波数は
水晶振動子５の温度特性と温度補償回路２の温度特性に
よって変動するもので、発振回路１の水晶振動子５によ
る発振周波数の変化と、温度補償回路２による発振周波
数の変化が、互いに打ち消し合うように、温度補償回路
２を構成する。これによって発振回路１の発振周波数の
周囲温度による変動をできるだけ小さくするようにして
いる。なお発振出力はトランジスタ３のコレクタから、
トランジスタ４で構成されるバッファアンプを経由して
信号出力端子７に出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＴＤＭＡ方式のセルラ
ー電話システムでは、基地局が送信する時間帯（以下、
タイムスロットと記す）と端末機が送信するタイムスロ
ットが異なるもので、端末機の待ち受け時に基地局が送
信するタイムスロットに限って受信するようになってい
る。すなわち、その時間帯のみ圧電体基準発振器を動作
させ、これ以外の時間帯では圧電体基準発振器への電源
電圧の供給を止めるようにしている。また端末機の送信
時にも、自端末機に割り当てられたタイムスロットでの
み圧電体基準発振器を動作させ、他の端末機に割り当て
られたタイムスロットでは圧電体基準発振器への電源電
圧の供給を止めるようにしている。このように必要のな
い時間帯に、圧電体基準発振器を動作させないようにし
て、端末機の内蔵バッテリーの寿命を伸ばすようにして
いる。

【０００７】ところで、圧電体基準発振器は電源電圧の
供給を開始しても瞬間的には安定な発振はできず、周波
数が安定するまでに一定の時間が必要になる。そのた
め、本来受信あるいは送信に必要なタイムスロットの少
し前から圧電体基準発振器の電源電圧の供給を開始し、
必要なタイムスロットが来るまでに圧電体基準発振器を
安定させるようにして使用している。

【０００８】しかし、この圧電体基準発振器が安定する
までの時間にも電力は消費するため、端末機のバッテリ
ーを軽くし、また寿命を伸ばすためにも、少しでも消費
電力を減らすような回路が必要とされている。

【０００９】本発明は、このような要求を満足する圧電
体基準発振器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の圧電体基準発振器は、少なくともサーミス
タと抵抗で構成され、周囲温度に応じた直流電圧を発生
する温度補償回路と、圧電体素子を共振素子として使用
する発振回路とを少なくとも含む圧電体基準発振器にお
いて、前記温度補償回路の電源端子と、前記発振回路の
電源端子を、個別に持つようにしたことを特徴とする。

【００１１】また、本発明の圧電体基準発振器は、少な
くともサーミスタと抵抗で構成され、周囲温度に応じた
直流電圧を発生する温度補償回路と、圧電体素子を共振
素子として使用する発振回路とを少なくとも含む圧電体
基準発振器において、前記発振回路に電源電圧を供給す
る第１の電源スイッチと、前記第１の電源スイッチに接
続され、前記第１の電源スイッチがＯＮの時に前記温度
補償回路への電源電圧の供給を選択できる第２の電源ス
イッチを有し、前記第１の電源スイッチを制御する第１
の制御端子と、前記第２の電源スイッチを制御する第２
の制御端子を有することを特徴とする。

【００１２】また、本発明の圧電体基準発振器は、前記
第１の制御端子と前記第２の制御端子に接続され、前記
発振回路への電源電圧の供給を、前記温度補償回路への
電源電圧の供給より遅らせるように制御する遅延連動制
御回路を有することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の圧電体基準発振器は、少な
くともサーミスタと抵抗等で構成され、周囲温度に応じ
た直流電圧を発生する温度補償回路と、圧電体素子を共
振素子として使用する発振回路とを少なくとも含む圧電
体基準発振器において、時間遅延回路により前記温度補
償回路への電源電圧が、前記発振回路への電源電圧より
遅れて供給されるようにしたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の圧電体基準発振器の一実
施例を図１に示す。なお、本実施例の説明において、従
来例と同一もしくは共通の部分には同一の符号を付し、
その詳細な説明は省略する。図１において、圧電体基準
発振器は発振回路１と温度補償回路２で構成される。発
振回路１と温度補償回路２は、電源端子８とバイパスコ
ンデンサ１０、および電源端子９とバイパスコンデンサ
１１をそれぞれ独立に有する。

【００１５】本実施例の構成によれば、発振回路１の電
源端子８と温度補償回路２の電源端子９は独立してい
る。そのため２つの回路の電源投入のタイミングを、外
部から制御することができる。そして、温度補償回路２
はコンデンサを含まないサーミスタや抵抗でできている
ため、電源電圧を供給するとただちに立ち上がるもの
で、発振回路１の立ち上がり時間に比べれば十分に短い
期間で正常な動作を始める。なお、電源端子９にはバイ
パスコンデンサ１１が接続されているが、容量が十分小
さく、温度補償回路２の立ち上がり速度に影響すること
はない。一方、消費電流で比較すると、温度補償回路２
の消費電力は、圧電体基準発振器全体の消費電力の４０
％程度を占める。そこで、図２（ａ）に示すように、温
度補償回路２への電源電圧の供給を、発振回路１への電
源電圧の供給より、その発振が安定するまでの時間程度
遅らせるように制御する。その時の信号出力端子７から
の発振信号の振幅の時間変化を図２（ｂ）に示す。これ
によって、その間に温度補償回路２で無駄に消費される
電力を節約することができるようになる。

【００１６】本発明の圧電体基準発振器の別の実施例を
図３に示す。ここで、第１の実施例と同じ部分には同じ
番号を付し、その説明を省略する。図３において、圧電
体基準発振器は発振回路１と電源スイッチ１３、および
温度補償回路２と電源スイッチ１４で構成される。電源
スイッチ１３は電源端子１２に接続され、発振回路１お
よび電源スイッチ１４への電源電圧の供給を制御する。
電源スイッチ１４は電源スイッチ１３に従属し、温度補
償回路２への電源電圧の供給を制御する。つまり電源ス
イッチ１３がＯＮの時のみ電源スイッチ１４によって温
度補償回路２への電源電圧の供給をＯＮ／ＯＦＦでき
る。電源スイッチ１３および１４には、それぞれ制御端
子１５および１６があり、この制御端子１５および１６
への信号で電源スイッチ１３および１４のＯＮ／ＯＦＦ
を制御する。

【００１７】この回路は発振回路１と温度補償回路２へ
の電源電圧の供給を制御するための端子を持っている。
そのため図１の回路と同様に、温度補償回路２への電源
電圧の供給を、発振回路１への電源電圧の供給より遅く
する事が可能になり、温度補償回路２で無駄に消費され
る電力を節約することができるようになる。

【００１８】本発明の圧電体基準発振器のさらに別の実
施例を図４に示す。図４において、圧電体基準発振器
は、図３の回路における構成に加えて、制御端子１５お
よび１６に遅延連動制御回路１７が接続されている。発
振回路１と温度補償回路２、および電源スイッチ１３、
１４の構成や動作については図３の回路と全く同じであ
り、同じ構成要素には同じ番号を付し、回路構成や動作
の説明は省略する。

【００１９】この回路では遅延連動制御回路１７で制御
端子１５および１６を制御する。遅延連動制御回路１７
では、温度補償回路２への電源電圧の供給を、発振回路
１への電源電圧の供給より少し遅らせるように自動的に
制御する。これによって、温度補償回路２で無駄に消費
される電力を節約することができるようになる。

【００２０】本発明の圧電体基準発振器のさらに別の実
施例を図５に示す。図５において、圧電体基準発振器
は、発振回路１、温度補償回路２、電圧遅延回路２０、
電源端子１８およびバイパスコンデンサ１９で構成され
る。電圧遅延回路２０は、トランジスタ２１、抵抗２
２、２４、およびコンデンサ２３で構成される。トラン
ジスタ２１のコレクタは電源端子１８に接続され、エミ
ッタは抵抗２４を通ってグランドに接続されている。抵
抗２２とコンデンサ２３は電源端子１８とグランドとの
間に直列に接続され、その間からトランジスタ２１のベ
ースに接続されている。抵抗２２とコンデンサ２３は遅
延回路を構成している。またトランジスタ２１のエミッ
タは温度補償回路２に接続されている。

【００２１】図６（ａ）に電源端子１８の電圧の時間変
化と、トランジスタ２１のベース電圧およびエミッタ電
圧（温度補償回路２の電源電圧）の時間変化を示す。電
源端子１８に電圧が加わると、まず発振回路１に電源電
圧が供給され立ち上がり動作がスタートする。その時の
信号出力端子７からの発振信号の振幅の時間変化を６
（ｂ）に示す。一方、トランジスタ２１のベース電圧
は、抵抗２２とコンデンサ２３で構成される遅延回路の
影響で、ゆっくりと立ち上がる。そしてベース電圧が一
定レベルを越えた段階でトランジスタ２１は導通状態に
なり、温度補償回路２に電源電圧が供給される。

【００２２】このように電圧遅延回路２０によって、温
度補償回路２への電源電圧の供給を、発振回路１がある
程度立ち上がるまでの間止めることができ、その間に温
度補償回路２で無駄に消費される電力を節約する事がで
きる。

【００２３】図６では電圧遅延回路としてＮＰＮ型トラ
ンジスタとＣＲ遅延回路を組み合わせたものを採用した
が、同じ機能を有するものであれば別の回路構成でもよ
く、例えば図７に示すようにＰＮＰ型トランジスタを使
用することもできる。

【００２４】上記の各実施例では圧電体として水晶振動
子を使用したが、水晶振動子に換えて圧電体セラミック
素子などの別の圧電体素子を使用して構成しても良い。

【００２５】

【発明の効果】本発明の圧電体基準発振器によれば、温
度補償回路への電源電圧の供給を、発振回路への電源電
圧の供給よりも遅らせることにより、発振回路の動作が
安定になるまでの間の温度補償回路での電力消費を抑え
ることができる。これによって圧電体基準発振器の電力
効率を高め、携帯機器のバッテリーの持続時間を長くし
たり、あるいは軽量化したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の圧電体基準発振器の構成を
示す回路図である。

【図２】図１の回路を使って、温度補償回路への電源電
圧の供給を、発振回路への電源電圧の供給より遅らせる
場合の、電源端子の電圧および出力端子の信号の振幅の
時間変化を表す図である。

【図３】本発明の別の実施例の圧電体基準発振器の構成
を示す回路図である。

【図４】本発明の別の実施例の圧電体基準発振器の構成
を示す回路図である。

【図５】本発明の別の実施例の圧電体基準発振器の構成
を示す回路図である。

【図６】図５の回路を使って、温度補償回路への電源電
圧の供給を、発振回路への電源電圧の供給より遅らせる
場合の、電源端子の電圧および出力端子の信号の振幅の
時間変化を表す図である。

【図７】本発明の別の実施例の圧電体基準発振器の構成
を示す回路図である。

【図８】従来の圧電体基準発振器の構成を示す回路図で
ある。

【符号の説明】

１…発振回路 ２…温度補償回路 ３、４…トランジスタ ５…水晶振動子 ６…バラクタダイオード ７…信号出力端子 ８、９…電源端子 １０、１１…バイパスコンデンサ １００…圧電体基準発振器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともサーミスタと抵抗で構成さ
   れ、周囲温度に応じた直流電圧を発生する温度補償回路
   と、圧電体素子を共振素子として使用する発振回路とを
   少なくとも含む圧電体基準発振器において、 前記温度補償回路の電源端子と、前記発振回路の電源端
   子を、個別に持つようにしたことを特徴とする圧電体基
   準発振器。
2. 【請求項２】 少なくともサーミスタと抵抗で構成さ
   れ、周囲温度に応じた直流電圧を発生する温度補償回路
   と、圧電体素子を共振素子として使用する発振回路とを
   少なくとも含む圧電体基準発振器において、 前記発振回路に電源電圧を供給する第１の電源スイッチ
   と、前記第１の電源スイッチに接続され、前記第１の電
   源スイッチがＯＮの時に前記温度補償回路への電源電圧
   の供給を選択できる第２の電源スイッチを有し、 前記第１の電源スイッチを制御する第１の制御端子と、
   前記第２の電源スイッチを制御する第２の制御端子を有
   することを特徴とする圧電体基準発振器。
3. 【請求項３】 前記第１の制御端子と前記第２の制御端
   子に接続され、前記発振回路への電源電圧の供給を、前
   記温度補償回路への電源電圧の供給より遅らせるように
   制御する遅延連動制御回路を有することを特徴とする、
   請求項２に記載の圧電体基準発振器。
4. 【請求項４】 少なくともサーミスタと抵抗等で構成さ
   れ、周囲温度に応じた直流電圧を発生する温度補償回路
   と、圧電体素子を共振素子として使用する発振回路とを
   少なくとも含む圧電体基準発振器において、 時間遅延回路により前記温度補償回路への電源電圧が、
   前記発振回路への電源電圧より遅れて供給されるように
   したことを特徴とする圧電体基準発振器。