JPH11317623A - 圧電発振器、発振器調整システムおよび発振器調整方法 - Google Patents
圧電発振器、発振器調整システムおよび発振器調整方法Info
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- JPH11317623A JPH11317623A JP12248398A JP12248398A JPH11317623A JP H11317623 A JPH11317623 A JP H11317623A JP 12248398 A JP12248398 A JP 12248398A JP 12248398 A JP12248398 A JP 12248398A JP H11317623 A JPH11317623 A JP H11317623A
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- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発振起動時間を短縮する。
【解決手段】 パルス発生部20を構成する単安定マル
チバイブレータMMは、高電位側電源VCCの立ち上がり
を検出すると、所定時間ハイレベルとなる制御パルスP
を生成する。スイッチSWは、制御パルスPがハイレベル
の期間、オン状態となる。したがって、電源が投入され
るとバイパスコンデンサCの端子電圧は急速に立ち上が
る。これにより、トランジスタQ1、Q2のバイアス電
圧を短時間で定常状態に導くことができ、発振起動時間
を短縮することが可能となる。
チバイブレータMMは、高電位側電源VCCの立ち上がり
を検出すると、所定時間ハイレベルとなる制御パルスP
を生成する。スイッチSWは、制御パルスPがハイレベル
の期間、オン状態となる。したがって、電源が投入され
るとバイパスコンデンサCの端子電圧は急速に立ち上が
る。これにより、トランジスタQ1、Q2のバイアス電
圧を短時間で定常状態に導くことができ、発振起動時間
を短縮することが可能となる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信機器や測
定器等に用いられる圧電発振器に関し、特に電源立ち上
げ時の発振開始時間を短縮するのに好適な圧電発振器お
よび発振周波数調整システム、発振周波数調整方法に関
する。
定器等に用いられる圧電発振器に関し、特に電源立ち上
げ時の発振開始時間を短縮するのに好適な圧電発振器お
よび発振周波数調整システム、発振周波数調整方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、無線通信機器や測定器等に用いら
れる圧電発振器には図13に示すようなバイポーラトラ
ンジスタを用いたコルピッツ型圧電発振回路が用いられ
てきた。図13の圧電発振回路は、圧電振動子Xとトリ
マコンデンサCT等によって発振周波数が定まるように
なっており、下段のトランジスタQ1が発振に、上段の
トランジスタQ2がベース接地増幅に用いられる。
れる圧電発振器には図13に示すようなバイポーラトラ
ンジスタを用いたコルピッツ型圧電発振回路が用いられ
てきた。図13の圧電発振回路は、圧電振動子Xとトリ
マコンデンサCT等によって発振周波数が定まるように
なっており、下段のトランジスタQ1が発振に、上段の
トランジスタQ2がベース接地増幅に用いられる。
【0003】この圧電発振回路は、カスコード増幅器の
形式で構成されており、トランジスタQ1のコレクタが
ローインピーダンスになるので、コレクタ側の容量が電
流増幅率hfe倍になってベース側に現れるミラー容量を
低減することができる。このため、高周波発振に好適で
ある。また、トランジスタの電流増幅率hfeにはバラツ
キがあるので、トランジスタQ2を使用しない圧電発振
回路では、ミラー容量のバラツキを吸収して所望の発振
周波数を得るためトリマコンデンサCTの可変範囲を大
きくする必要があったが、当該圧電発振回路では、トリ
マコンデンサCTとして可変範囲の狭いものを使用する
ことができるという利点がある。
形式で構成されており、トランジスタQ1のコレクタが
ローインピーダンスになるので、コレクタ側の容量が電
流増幅率hfe倍になってベース側に現れるミラー容量を
低減することができる。このため、高周波発振に好適で
ある。また、トランジスタの電流増幅率hfeにはバラツ
キがあるので、トランジスタQ2を使用しない圧電発振
回路では、ミラー容量のバラツキを吸収して所望の発振
周波数を得るためトリマコンデンサCTの可変範囲を大
きくする必要があったが、当該圧電発振回路では、トリ
マコンデンサCTとして可変範囲の狭いものを使用する
ことができるという利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の圧電
発振回路において、カスコード増幅の利点を活かすため
には、所望の周波数帯域においてトランジスタQ2のエ
ミッタ側がローインピンダンスになっていることが必要
である。バイパスコンデンサCはこのために設けられた
ものであり、バイアス抵抗R1等とともにトランジスタ
Q2のベース側でローパスフィルタを構成している。こ
こで、従来の圧電発振回路に電源が投入された場合を考
えると、トランジスタQ2のベース電圧は、直ちに定常
状態に達するのではなく、バイアス抵抗R1およびバイ
パスコンデンサC等によって定まる時定数に従って徐々
に上昇する。このため、各トランジスタQ1,Q2が正
常にバイアスされ、発振回路として動作できるまでに時
間がかかる。したがって、電源投入直後にあっては圧電
振動子Xに流れる初期電流が小さくなり、発振起動時間
が長くなる。この結果、従来の圧電発振回路では、電源
投入後の振幅の成長や周波数の安定が遅れたり、発振の
開始が遅れるなどの欠点があった。
発振回路において、カスコード増幅の利点を活かすため
には、所望の周波数帯域においてトランジスタQ2のエ
ミッタ側がローインピンダンスになっていることが必要
である。バイパスコンデンサCはこのために設けられた
ものであり、バイアス抵抗R1等とともにトランジスタ
Q2のベース側でローパスフィルタを構成している。こ
こで、従来の圧電発振回路に電源が投入された場合を考
えると、トランジスタQ2のベース電圧は、直ちに定常
状態に達するのではなく、バイアス抵抗R1およびバイ
パスコンデンサC等によって定まる時定数に従って徐々
に上昇する。このため、各トランジスタQ1,Q2が正
常にバイアスされ、発振回路として動作できるまでに時
間がかかる。したがって、電源投入直後にあっては圧電
振動子Xに流れる初期電流が小さくなり、発振起動時間
が長くなる。この結果、従来の圧電発振回路では、電源
投入後の振幅の成長や周波数の安定が遅れたり、発振の
開始が遅れるなどの欠点があった。
【0005】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、簡易な構成によって、発振起動時間を短縮
する圧電発振回路を提供することを目的とする。また、
中心周波数を正確に定めることができる圧電発振回路を
提供することを目的とする。また、素子のバラツキを吸
収して発振起動時間をより一層短縮した圧電発振回路を
提供することを目的とする。
ものであり、簡易な構成によって、発振起動時間を短縮
する圧電発振回路を提供することを目的とする。また、
中心周波数を正確に定めることができる圧電発振回路を
提供することを目的とする。また、素子のバラツキを吸
収して発振起動時間をより一層短縮した圧電発振回路を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1に記載の発明にあっては、圧電発振器におい
て、圧電振動子とバイアス回路によって与えられるバイ
アス電圧で動作する半導体とを有する発振回路と、前記
バイアス回路に設けられ交流をバイパスするコンデンサ
と電源とを短絡するスイッチ回路と、前記発振回路への
給電開始から一定時間が経過するまで、前記発振回路の
前記コンデンサと前記電源とを短絡するように前記スイ
ッチ回路を制御する制御回路とを備えたことを特徴とす
る。
請求項1に記載の発明にあっては、圧電発振器におい
て、圧電振動子とバイアス回路によって与えられるバイ
アス電圧で動作する半導体とを有する発振回路と、前記
バイアス回路に設けられ交流をバイパスするコンデンサ
と電源とを短絡するスイッチ回路と、前記発振回路への
給電開始から一定時間が経過するまで、前記発振回路の
前記コンデンサと前記電源とを短絡するように前記スイ
ッチ回路を制御する制御回路とを備えたことを特徴とす
る。
【0007】また、請求項2記載の発明にあっては、前
記制御回路は、前記発振回路への給電開始を検知して、
給電開始から一定時間を計測することにより制御信号を
生成し、前記スイッチ回路は、前記制御信号に基づいて
オン・オフが制御されることを特徴とする。また、請求
項3記載の発明にあっては、前記制御回路を単安定マル
チバイブレータにより構成したことを特徴とする。ま
た、請求項4記載の発明にあっては、前記制御回路をカ
ウンタにより構成したことを特徴とする。
記制御回路は、前記発振回路への給電開始を検知して、
給電開始から一定時間を計測することにより制御信号を
生成し、前記スイッチ回路は、前記制御信号に基づいて
オン・オフが制御されることを特徴とする。また、請求
項3記載の発明にあっては、前記制御回路を単安定マル
チバイブレータにより構成したことを特徴とする。ま
た、請求項4記載の発明にあっては、前記制御回路をカ
ウンタにより構成したことを特徴とする。
【0008】また、請求項5記載の発明にあっては、予
め定められた静電容量を有し、前記圧電振動子に接続さ
れる固定接続容量素子と、予め定められた静電容量を有
する複数の選択接続容量素子と、前記複数の選択接続容
量素子のうち、特定の前記選択接続容量素子を前記固定
接続容量素子に並列に接続する容量接続回路とを備えた
容量アレイを有することを特徴とする。
め定められた静電容量を有し、前記圧電振動子に接続さ
れる固定接続容量素子と、予め定められた静電容量を有
する複数の選択接続容量素子と、前記複数の選択接続容
量素子のうち、特定の前記選択接続容量素子を前記固定
接続容量素子に並列に接続する容量接続回路とを備えた
容量アレイを有することを特徴とする。
【0009】また、請求項6記載の発明にあっては、前
記選択接続容量素子の前記固定接続容量素子に対する接
続/非接続を制御するための周波数制御データを記憶す
るメモリと、外部からの調整用周波数制御データに基づ
いて前記メモリに予め前記周波数制御データを記憶させ
るとともに、前記調整用周波数制御データあるいは前記
周波数制御データに基づいて前記容量接続回路を制御す
る接続制御回路と、を備えたことを特徴とする。
記選択接続容量素子の前記固定接続容量素子に対する接
続/非接続を制御するための周波数制御データを記憶す
るメモリと、外部からの調整用周波数制御データに基づ
いて前記メモリに予め前記周波数制御データを記憶させ
るとともに、前記調整用周波数制御データあるいは前記
周波数制御データに基づいて前記容量接続回路を制御す
る接続制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【0010】また、請求項7記載の発明にあっては、前
記接続制御回路は、電源投入時には、一旦全ての前記選
択接続容量素子を前記固定接続容量素子に対して接続状
態とする起動時制御回路を備えたことを特徴とする。
記接続制御回路は、電源投入時には、一旦全ての前記選
択接続容量素子を前記固定接続容量素子に対して接続状
態とする起動時制御回路を備えたことを特徴とする。
【0011】また、請求項8記載の発明にあっては、前
記電源と前記コンデンサと短絡する時間を制御するデー
タを書込および読出が可能なデータ記憶回路を備え、前
記制御回路は前記データ記憶回路から読み出した前記デ
ータに基づいて、前記制御信号を生成することを特徴と
する。
記電源と前記コンデンサと短絡する時間を制御するデー
タを書込および読出が可能なデータ記憶回路を備え、前
記制御回路は前記データ記憶回路から読み出した前記デ
ータに基づいて、前記制御信号を生成することを特徴と
する。
【0012】また、請求項9記載の発明にあっては、前
記メモリには、前記周波数制御データとともに前記電源
と前記コンデンサと短絡する時間を制御するパルス制御
データを記憶し、前記接続制御回路は、外部からの調整
用パルス制御データに基づいて前記メモリに前記パルス
制御データを予め記憶させるとともに、前記調整用パル
ス制御データあるいは前記パルス制御データに基づいて
前記制御回路を制御することを特徴とする。
記メモリには、前記周波数制御データとともに前記電源
と前記コンデンサと短絡する時間を制御するパルス制御
データを記憶し、前記接続制御回路は、外部からの調整
用パルス制御データに基づいて前記メモリに前記パルス
制御データを予め記憶させるとともに、前記調整用パル
ス制御データあるいは前記パルス制御データに基づいて
前記制御回路を制御することを特徴とする。
【0013】また、請求項10記載の発明にあっては、
前記発振回路がバイポーラ発振回路であることを特徴と
する。また、請求項11に記載の発明にあっては、前記
圧電振動子は、水晶振動子であることを特徴とする。
前記発振回路がバイポーラ発振回路であることを特徴と
する。また、請求項11に記載の発明にあっては、前記
圧電振動子は、水晶振動子であることを特徴とする。
【0014】また、請求項12記載の発明にあっては、
前記圧電振動子を除く構成部品がワンチップICとして
構成されていることを特徴とする。また、請求項13記
載の発明にあっては、前記ワンチップICおよび前記圧
電振動子が一のパッケージに収納されていることを特徴
とする。また、請求項14記載の発明にあっては、前記
発振回路内に可変リアクタンス素子を備え、前記可変リ
アクタンス素子に供給する電圧を可変することによっ
て、前記発振回路の発振周波数を調整することを特徴と
する。また、請求項15記載の発明にあっては、前記圧
電振動子および前記可変リアクタンス素子を除く構成部
品がワンチップICとして構成されていることを特徴と
する。また、請求項16記載の発明にあっては、前記ワ
ンチップIC、前記圧電振動子および前記可変リアクタ
ンス素子が一体として一のパッケージに収納されている
ことを特徴とする。
前記圧電振動子を除く構成部品がワンチップICとして
構成されていることを特徴とする。また、請求項13記
載の発明にあっては、前記ワンチップICおよび前記圧
電振動子が一のパッケージに収納されていることを特徴
とする。また、請求項14記載の発明にあっては、前記
発振回路内に可変リアクタンス素子を備え、前記可変リ
アクタンス素子に供給する電圧を可変することによっ
て、前記発振回路の発振周波数を調整することを特徴と
する。また、請求項15記載の発明にあっては、前記圧
電振動子および前記可変リアクタンス素子を除く構成部
品がワンチップICとして構成されていることを特徴と
する。また、請求項16記載の発明にあっては、前記ワ
ンチップIC、前記圧電振動子および前記可変リアクタ
ンス素子が一体として一のパッケージに収納されている
ことを特徴とする。
【0015】また、請求項17記載の発明にあっては、
圧電発振器の発振周波数を調整する発振器調整システム
において、前記発振回路に給電した状態で当該発振回路
の発振周波数を検出する発振周波数検出手段と、前記発
振周波数検出手段によって検出した発振周波数と基準発
振周波数とを比較することにより、前記発振周波数と前
記基準発振周波数とが近づくように前記調整用周波数制
御データを出力し、最も両周波数が近づいた時に前記調
整用周波数制御データを前記周波数制御データとして前
記メモリに記憶するように前記接続制御回路を制御する
調整用データ出力手段と、を備えたことを特徴とする。
圧電発振器の発振周波数を調整する発振器調整システム
において、前記発振回路に給電した状態で当該発振回路
の発振周波数を検出する発振周波数検出手段と、前記発
振周波数検出手段によって検出した発振周波数と基準発
振周波数とを比較することにより、前記発振周波数と前
記基準発振周波数とが近づくように前記調整用周波数制
御データを出力し、最も両周波数が近づいた時に前記調
整用周波数制御データを前記周波数制御データとして前
記メモリに記憶するように前記接続制御回路を制御する
調整用データ出力手段と、を備えたことを特徴とする。
【0016】また、請求項18記載の発明にあっては、
圧電発振器の発振周波数を調整する発振器調整方法にお
いて、前記発振回路に給電した状態で当該発振回路の発
振周波数を検出するステップと、検出された前記発振周
波数と基準発振周波数とを比較することにより、前記発
振周波数と前記基準発振周波数とが近づくように前記調
整用周波数制御データを前記接続制御回路に供給するス
テップと、最も両周波数が近づいた時に前記調整用周波
数制御データを前記周波数制御データとして前記メモリ
に記憶するように前記接続制御回路を制御するステップ
とを備えたことを特徴とする。
圧電発振器の発振周波数を調整する発振器調整方法にお
いて、前記発振回路に給電した状態で当該発振回路の発
振周波数を検出するステップと、検出された前記発振周
波数と基準発振周波数とを比較することにより、前記発
振周波数と前記基準発振周波数とが近づくように前記調
整用周波数制御データを前記接続制御回路に供給するス
テップと、最も両周波数が近づいた時に前記調整用周波
数制御データを前記周波数制御データとして前記メモリ
に記憶するように前記接続制御回路を制御するステップ
とを備えたことを特徴とする。
【0017】また、請求項19記載の発明にあっては、
圧電発振器における前記電源と前記コンデンサと短絡す
る時間を調整する発振器調整システムにおいて、前記発
振回路に給電を行う給電手段と、前記発振回路の発振状
態を検出する発振状態検出手段と、前記給電手段による
給電が開始されてから前記発振状態検出手段によって発
振状態が検出されるまでの発振起動時間を計測する計測
手段と、前記計測手段によって計測された発振起動時間
が短くなるように前記調整用パルス制御データを出力
し、最も前記発振起動時間が短くなった時に前記調整用
パルス制御データを前記パルス制御データとして前記メ
モリに記憶するように前記接続制御回路を制御する調整
用データ出力手段とを備えたことを特徴とする。
圧電発振器における前記電源と前記コンデンサと短絡す
る時間を調整する発振器調整システムにおいて、前記発
振回路に給電を行う給電手段と、前記発振回路の発振状
態を検出する発振状態検出手段と、前記給電手段による
給電が開始されてから前記発振状態検出手段によって発
振状態が検出されるまでの発振起動時間を計測する計測
手段と、前記計測手段によって計測された発振起動時間
が短くなるように前記調整用パルス制御データを出力
し、最も前記発振起動時間が短くなった時に前記調整用
パルス制御データを前記パルス制御データとして前記メ
モリに記憶するように前記接続制御回路を制御する調整
用データ出力手段とを備えたことを特徴とする。
【0018】また、請求項20記載の発明にあっては、
記載の圧電発振器における前記電源と前記コンデンサと
短絡する時間を調整する発振器調整方法において、前記
発振回路に給電を行うステップと、前記発振回路の発振
状態を検出するステップと、給電が開始されてから発振
状態が検出されるまでの発振起動時間を計測するステッ
プと、前記発振起動時間が短くなるように前記調整用パ
ルス制御データを出力し、最も前記発振起動時間が短く
なった時に前記調整用パルス制御データを前記パルス制
御データとして前記メモリに記憶するように前記接続制
御回路を制御するステップとを備えたことを特徴とす
る。
記載の圧電発振器における前記電源と前記コンデンサと
短絡する時間を調整する発振器調整方法において、前記
発振回路に給電を行うステップと、前記発振回路の発振
状態を検出するステップと、給電が開始されてから発振
状態が検出されるまでの発振起動時間を計測するステッ
プと、前記発振起動時間が短くなるように前記調整用パ
ルス制御データを出力し、最も前記発振起動時間が短く
なった時に前記調整用パルス制御データを前記パルス制
御データとして前記メモリに記憶するように前記接続制
御回路を制御するステップとを備えたことを特徴とす
る。
【0019】
【発明の実施の形態】A.第1実施形態 以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態に係わる圧
電発振回路を説明する。 1.第1実施形態の構成 図1は、第1実施形態に係わる圧電発振回路の回路図で
ある。図において、圧電発振回路1は、発振部10’と
パルス発生部20から構成されている。発振部10’
は、バイパスコンデンサCと電源VCCの間にスイッチSW
が設けられた点を除いて、図13に示す従来の圧電発振
回路と同様である。このスイッチSWは、制御パルスPに
よって制御され、制御パルスPがハイレベルの時にオン
状態となり、制御パルスPがローレベルの時にオフ状態
になるように構成されている。
電発振回路を説明する。 1.第1実施形態の構成 図1は、第1実施形態に係わる圧電発振回路の回路図で
ある。図において、圧電発振回路1は、発振部10’と
パルス発生部20から構成されている。発振部10’
は、バイパスコンデンサCと電源VCCの間にスイッチSW
が設けられた点を除いて、図13に示す従来の圧電発振
回路と同様である。このスイッチSWは、制御パルスPに
よって制御され、制御パルスPがハイレベルの時にオン
状態となり、制御パルスPがローレベルの時にオフ状態
になるように構成されている。
【0020】パルス発生部20は、単安定マルチバイブ
レータMMと、その外付部品であるコンデンサCaおよ
び抵抗Raとによってから構成されている。そして、コ
ンデンサCaと抵抗Raによって遅延時間t1が設定さ
れるようになっている。
レータMMと、その外付部品であるコンデンサCaおよ
び抵抗Raとによってから構成されている。そして、コ
ンデンサCaと抵抗Raによって遅延時間t1が設定さ
れるようになっている。
【0021】単安定マルチバイブレータMMは、電源電
圧Vccの立ち上がりを検出して、ローレベルからハイ
レベルに立ち上がり、一定時間ハイレベルを維持した
後、ローレベルに立ち下がり、その後、ローレベルを維
持する制御パルスPを生成する。ここで、遅延時間t1
は、確実に発振を開始でき、かつ起動時間を最も短くで
きるように実験によって選ばれる。したがって、発振部
10’に電源が投入されてから所定期間が経過するまで
は、スイッチSWはオン状態となるので、バイアス抵抗R
1およびバイパスコンデンサCより構成されるローパス
フィルタをパスすることができる。これにより、圧電振
動子Xに大きな初期電流を流すことが可能となり、発振
起動時間を短縮しかつ発振が安定するまでの時間を短縮
することが可能となる。
圧Vccの立ち上がりを検出して、ローレベルからハイ
レベルに立ち上がり、一定時間ハイレベルを維持した
後、ローレベルに立ち下がり、その後、ローレベルを維
持する制御パルスPを生成する。ここで、遅延時間t1
は、確実に発振を開始でき、かつ起動時間を最も短くで
きるように実験によって選ばれる。したがって、発振部
10’に電源が投入されてから所定期間が経過するまで
は、スイッチSWはオン状態となるので、バイアス抵抗R
1およびバイパスコンデンサCより構成されるローパス
フィルタをパスすることができる。これにより、圧電振
動子Xに大きな初期電流を流すことが可能となり、発振
起動時間を短縮しかつ発振が安定するまでの時間を短縮
することが可能となる。
【0022】2.第1実施形態の動作 図2は、第1実施形態に係わる圧電発振回路のタイミン
グチャートであり、この図を参照しつつ、圧電発振回路
1の動作を説明する。まず、時刻T1において、圧電発
振回路1に給電が行われたとすると、電源電圧Vccは
図2(a)に示すように時刻T1において立ち上がる。
すると、この立ち上がりエッジe1を単安定マルチバイ
ブレータMMが検知して、図2(b)に示すように時間
t1だけ遅延させた制御パルスPを生成し、これがスイ
ッチSWに供給される。ここで、スイッチSWは、上述した
ように制御パルスPがハイレベルの時にオン状態とな
り、制御パルスPがローレベルの時にオフ状態になるの
で、時刻T1から、時間t1が経過するまでは、オン状
態となる。この場合、バイアス抵抗R1はスイッチSW
により短絡されるので、バイアス抵抗R1およびバイパ
スコンデンサCにより構成される時定数回路を介してい
た場合と比較して、圧電振動子Xにより大きな初期電流
を流すことが可能となる。
グチャートであり、この図を参照しつつ、圧電発振回路
1の動作を説明する。まず、時刻T1において、圧電発
振回路1に給電が行われたとすると、電源電圧Vccは
図2(a)に示すように時刻T1において立ち上がる。
すると、この立ち上がりエッジe1を単安定マルチバイ
ブレータMMが検知して、図2(b)に示すように時間
t1だけ遅延させた制御パルスPを生成し、これがスイ
ッチSWに供給される。ここで、スイッチSWは、上述した
ように制御パルスPがハイレベルの時にオン状態とな
り、制御パルスPがローレベルの時にオフ状態になるの
で、時刻T1から、時間t1が経過するまでは、オン状
態となる。この場合、バイアス抵抗R1はスイッチSW
により短絡されるので、バイアス抵抗R1およびバイパ
スコンデンサCにより構成される時定数回路を介してい
た場合と比較して、圧電振動子Xにより大きな初期電流
を流すことが可能となる。
【0023】この場合、遅延時間t1は、上述したよう
に確実に発振を開始でき、かつ起動時間を最も短くでき
るように設定されているので、図2(c)に示すような
発振信号SOSCを生成する。ここで、比較のために図2
(d)にスイッチSWを使用しない場合の発振信号SOSC'
を示す。図2(c)と図2(d)を比較すると、スイッ
チSWを使用した方が、時間t2だけ速く発振を開始する
ことがわかる。また、図2(c),(d)に示すように
発振信号SOSC、SOSC'の振幅は徐々に大きくなり、発振
周波数も安定するが、電源投入から安定した発振信号S
OSC、SOSC'が生成されるまでの時間もスイッチSWを使用
した方が短いことがわかる。
に確実に発振を開始でき、かつ起動時間を最も短くでき
るように設定されているので、図2(c)に示すような
発振信号SOSCを生成する。ここで、比較のために図2
(d)にスイッチSWを使用しない場合の発振信号SOSC'
を示す。図2(c)と図2(d)を比較すると、スイッ
チSWを使用した方が、時間t2だけ速く発振を開始する
ことがわかる。また、図2(c),(d)に示すように
発振信号SOSC、SOSC'の振幅は徐々に大きくなり、発振
周波数も安定するが、電源投入から安定した発振信号S
OSC、SOSC'が生成されるまでの時間もスイッチSWを使用
した方が短いことがわかる。
【0024】例えば、t1=50μsecに設定したとこ
ろ、周波数偏差が0.1ppm以内に収束するまでの時間
は、スイッチSWを使用しない場合では5.89msecとな
るが、スイッチSWを使用した場合には3.39msecとな
ることを本発明者は実験によって確認した。すなわち、
スイッチSWを使用することにによって、安定した発振信
号SOSCを得るまでの時間を略40%短縮することがで
きる。
ろ、周波数偏差が0.1ppm以内に収束するまでの時間
は、スイッチSWを使用しない場合では5.89msecとな
るが、スイッチSWを使用した場合には3.39msecとな
ることを本発明者は実験によって確認した。すなわち、
スイッチSWを使用することにによって、安定した発振信
号SOSCを得るまでの時間を略40%短縮することがで
きる。
【0025】このように本実施形態によれば、電源投入
から所定時間が経過するまで、バイアス回路に設けられ
たバイパスコンデンサCと電源VCCとを短絡するように
したので、発振開始までの時間を短縮することができ、
かつ、発振信号SOSCが安定するまでの時間を短縮する
ことができる。したがって、この圧電発振回路1を無線
通信機や測定器に応用すれば、機器の安定に要する時間
を短縮させることができる。
から所定時間が経過するまで、バイアス回路に設けられ
たバイパスコンデンサCと電源VCCとを短絡するように
したので、発振開始までの時間を短縮することができ、
かつ、発振信号SOSCが安定するまでの時間を短縮する
ことができる。したがって、この圧電発振回路1を無線
通信機や測定器に応用すれば、機器の安定に要する時間
を短縮させることができる。
【0026】B.第2実施形態 1.第2実施形態の構成 1−1:全体構成 第2実施形態は、発振周波数が安定するまでの時間およ
び発振起動時間を短縮するのに好適な電圧制御型圧電発
振回路に関する。図3は、第2実施形態に係わる電圧制
御型圧電発振回路の回路図である。
び発振起動時間を短縮するのに好適な電圧制御型圧電発
振回路に関する。図3は、第2実施形態に係わる電圧制
御型圧電発振回路の回路図である。
【0027】図において、電圧制御型圧電発振回路2
は、パルス発生部20と発振部30から構成されてい
る。パルス発生部20の構成は、上述した第1実施形態
と同様であり、発振部30が第1実施形態の発振部1
0'と相違する。
は、パルス発生部20と発振部30から構成されてい
る。パルス発生部20の構成は、上述した第1実施形態
と同様であり、発振部30が第1実施形態の発振部1
0'と相違する。
【0028】この発振部30において、周波数制御端子
VCには、出力端子OUTから出力される発振信号SOSCの
発振周波数fOSCを変化させるために制御電圧VCが印加
されるようになっている。また、制御電圧VCは一端が
周波数制御端子VCに接続された入力抵抗Riを介して
供給されるようになっており、これにより、周波数制御
端子VCに接続する発振周波数制御回路(図示せず)を
発振回路30と粗結合することができる。
VCには、出力端子OUTから出力される発振信号SOSCの
発振周波数fOSCを変化させるために制御電圧VCが印加
されるようになっている。また、制御電圧VCは一端が
周波数制御端子VCに接続された入力抵抗Riを介して
供給されるようになっており、これにより、周波数制御
端子VCに接続する発振周波数制御回路(図示せず)を
発振回路30と粗結合することができる。
【0029】次に、入力抵抗Riの他端には圧電振動子
Xの一端が接続されており、また、入力抵抗Riと圧電
振動子Xの中間接続点には可変リアクタンス素子として
機能する可変容量ダイオード(以下、バリキャップとい
う。)Cvのカソード端子が接続されている。このバリ
キャップCvのアノード端子と低電位側電源GNDの間
には、所望の容量を有する一つのコンデンサと等価な働
きをする容量アレイCARYが接続されている。なお、容
量アレイCARYは容量アレイユニットとして機能し、そ
の詳細構成については後述する。
Xの一端が接続されており、また、入力抵抗Riと圧電
振動子Xの中間接続点には可変リアクタンス素子として
機能する可変容量ダイオード(以下、バリキャップとい
う。)Cvのカソード端子が接続されている。このバリ
キャップCvのアノード端子と低電位側電源GNDの間
には、所望の容量を有する一つのコンデンサと等価な働
きをする容量アレイCARYが接続されている。なお、容
量アレイCARYは容量アレイユニットとして機能し、そ
の詳細構成については後述する。
【0030】次に、メモリ21には、周波数制御データ
DCTLが格納されており、周波数制御データDCTLに基づ
いて、通常動作時に容量アレイCARYのスイッチS1〜S
nのオン/オフ制御が行われるようになっている。
DCTLが格納されており、周波数制御データDCTLに基づ
いて、通常動作時に容量アレイCARYのスイッチS1〜S
nのオン/オフ制御が行われるようになっている。
【0031】次に、制御回路22は、調整用データ入力
端子T1〜T3 を有し、スイッチS1〜Snとメモリ21
とに接続されている。制御回路22は、調整動作時に調
整用データ入力端子T1〜T3から入力される調整用周波
数データDADJに基づいて容量アレイCARYを構成するス
イッチS1〜Snのオン/オフ制御を行い、調整終了後に
周波数制御データDCTLをメモリ21に格納するととも
に、通常動作時には、メモリ21に格納された周波数制
御データDCTLに基づいてスイッチS1〜Snのオン/オ
フ制御を行うように構成されている。
端子T1〜T3 を有し、スイッチS1〜Snとメモリ21
とに接続されている。制御回路22は、調整動作時に調
整用データ入力端子T1〜T3から入力される調整用周波
数データDADJに基づいて容量アレイCARYを構成するス
イッチS1〜Snのオン/オフ制御を行い、調整終了後に
周波数制御データDCTLをメモリ21に格納するととも
に、通常動作時には、メモリ21に格納された周波数制
御データDCTLに基づいてスイッチS1〜Snのオン/オ
フ制御を行うように構成されている。
【0032】次に、バリキャップCvと容量アレイCARY
との中間接続点と低電位側電源GNDにはバイアス抵抗
RXが設けられており、これによりバリキャップCvが逆
バイアスされ、バリキャップCvは制御電圧VCに応じ
た容量値を示すようになる。
との中間接続点と低電位側電源GNDにはバイアス抵抗
RXが設けられており、これによりバリキャップCvが逆
バイアスされ、バリキャップCvは制御電圧VCに応じ
た容量値を示すようになる。
【0033】次に、高電位側電源VCCと低電位側電源G
NDの間には、第1〜第3のバイアス抵抗R1〜R3が設
けられている。第1のバイアス抵抗R1と第2のバイア
ス抵抗R2の接続点はトランジスタQ2のベース端子
に、第2のバイアス抵抗R2と第3のバイアス抵抗R3の
接続点はトランジスタQ1のベース端子に各々接続され
ている。
NDの間には、第1〜第3のバイアス抵抗R1〜R3が設
けられている。第1のバイアス抵抗R1と第2のバイア
ス抵抗R2の接続点はトランジスタQ2のベース端子
に、第2のバイアス抵抗R2と第3のバイアス抵抗R3の
接続点はトランジスタQ1のベース端子に各々接続され
ている。
【0034】次に、トランジスタQ2のベース端子は、
バイパスコンデンサCを介して接地されている。このた
め、トランジスタQ2はベース接地増幅器を構成してお
り、そのエミッタ端子がトランジスタQ1のコレクタ端
子に接続されている。トランジスタQ1のエミッタ端子
は、エミッタ抵抗Reと第2発振用コンデンサC02を介
して低電位側電源GNDに接続されており、また、エミ
ッタ電圧が第1発振用コンデンサC01を介してベース端
子に正帰還されるようになっている。
バイパスコンデンサCを介して接地されている。このた
め、トランジスタQ2はベース接地増幅器を構成してお
り、そのエミッタ端子がトランジスタQ1のコレクタ端
子に接続されている。トランジスタQ1のエミッタ端子
は、エミッタ抵抗Reと第2発振用コンデンサC02を介
して低電位側電源GNDに接続されており、また、エミ
ッタ電圧が第1発振用コンデンサC01を介してベース端
子に正帰還されるようになっている。
【0035】以上の構成において、電源Vccが投入され
ると、電源投入をパルス発生部20が検知して制御パル
スPを生成する。制御パルスPがスイッチSWに供給され
ると、スイッチSWはオン状態になるから、第1実施形態
と同様に発振起動時間が短縮され、また、安定した発振
が得られるまでの時間が短縮される。
ると、電源投入をパルス発生部20が検知して制御パル
スPを生成する。制御パルスPがスイッチSWに供給され
ると、スイッチSWはオン状態になるから、第1実施形態
と同様に発振起動時間が短縮され、また、安定した発振
が得られるまでの時間が短縮される。
【0036】1−2:容量アレイCARYの構成 容量アレイCARYは、バリキャップCvのアノード端子に
一端が接続され、他端が低電位側電源GNDに接続さ
れ、固定容量素子として機能し、容量アレイCARYの最
低限度の容量を確保するためのベースコンデンサC0
と、容量アレイCARYの容量を可変とするための選択接
続容量素子として機能するn個のコンデンサCX(X=1
〜n)と、対応するコンデンサをベースコンデンサC0
に並列接続するためのスイッチSX(X=1〜n)と、を
備えて構成されている。
一端が接続され、他端が低電位側電源GNDに接続さ
れ、固定容量素子として機能し、容量アレイCARYの最
低限度の容量を確保するためのベースコンデンサC0
と、容量アレイCARYの容量を可変とするための選択接
続容量素子として機能するn個のコンデンサCX(X=1
〜n)と、対応するコンデンサをベースコンデンサC0
に並列接続するためのスイッチSX(X=1〜n)と、を
備えて構成されている。
【0037】この場合において、コンデンサC1〜Cn
の容量は、全て同一であってもよいし、互いに異なるよ
うにしてもよい。さらに互いに異ならせる場合には、各
コンデンサCXの容量を予め設定した基本容量の2X倍と
なるように設定すれば広範囲の容量を設定することが可
能である。
の容量は、全て同一であってもよいし、互いに異なるよ
うにしてもよい。さらに互いに異ならせる場合には、各
コンデンサCXの容量を予め設定した基本容量の2X倍と
なるように設定すれば広範囲の容量を設定することが可
能である。
【0038】また、スイッチS1〜Snは、電圧制御型圧
電発振回路をIC化する場合には、使用する半導体製造
プロセスにより、例えば、以下のような構成が考えられ
る。 半導体製造プロセスとして、バイポーラプロセスを
用いる場合には、スイッチS1〜Snを、図4に示すよう
に、バイポーラトランジスタ構成とする。 半導体製造プロセスとして、CMOSプロセスを用
いる場合には、スイッチS1〜Snを、図5に示すよう
に、MOSトランジスタ構成とする。 高周波対応のICの半導体製造プロセスとして盛ん
に使用されているバイポ―ラ&CMOS混在プロセス
(Bi−CMOSプロセス)を用いる場合には、スイッチ
S1〜Snは、図4に示すバイポーラトランジスタ構成お
よび図5に示すMOSトランジスタ構成のいずれをも採
用することが可能である。ただし、低消費電流化の観点
からはトランジスタをオンするために定常的に電流を流
す必要のないMOSトランジスタ構成とする方が有利で
ある。なぜなら、MOSトランジスタは電圧制御素子で
あるので、MOSトランジスタがオンするのに十分なレ
ベルの電圧をゲート端子に印加すれば良く、ゲート端子
から低電位側電源GNDに定常的に流れる電流はないか
らである。これに対し、バイポーラトランジスタ構成と
すると、選択状態におけるトランジスタのオン抵抗を下
げるために、ベース端子−低電位側電源GND間に十分
な電流を流してやる必要があるからである。なお、この
点については、電源VCCとバイパスコンデンサCを短絡
するためのスイッチSWについても同様である。さらに圧
電振動子Xは、物理的にも化学的にも安定しており、特
に温度変動に対して優れた安定性を示す水晶振動子を用
いていることが好ましい。また、メモリ21は、EEP
ROM、EPROM、ヒューズタイプROMなどにに代
表される不揮発性の半導体メモリにより構成することが
可能である。
電発振回路をIC化する場合には、使用する半導体製造
プロセスにより、例えば、以下のような構成が考えられ
る。 半導体製造プロセスとして、バイポーラプロセスを
用いる場合には、スイッチS1〜Snを、図4に示すよう
に、バイポーラトランジスタ構成とする。 半導体製造プロセスとして、CMOSプロセスを用
いる場合には、スイッチS1〜Snを、図5に示すよう
に、MOSトランジスタ構成とする。 高周波対応のICの半導体製造プロセスとして盛ん
に使用されているバイポ―ラ&CMOS混在プロセス
(Bi−CMOSプロセス)を用いる場合には、スイッチ
S1〜Snは、図4に示すバイポーラトランジスタ構成お
よび図5に示すMOSトランジスタ構成のいずれをも採
用することが可能である。ただし、低消費電流化の観点
からはトランジスタをオンするために定常的に電流を流
す必要のないMOSトランジスタ構成とする方が有利で
ある。なぜなら、MOSトランジスタは電圧制御素子で
あるので、MOSトランジスタがオンするのに十分なレ
ベルの電圧をゲート端子に印加すれば良く、ゲート端子
から低電位側電源GNDに定常的に流れる電流はないか
らである。これに対し、バイポーラトランジスタ構成と
すると、選択状態におけるトランジスタのオン抵抗を下
げるために、ベース端子−低電位側電源GND間に十分
な電流を流してやる必要があるからである。なお、この
点については、電源VCCとバイパスコンデンサCを短絡
するためのスイッチSWについても同様である。さらに圧
電振動子Xは、物理的にも化学的にも安定しており、特
に温度変動に対して優れた安定性を示す水晶振動子を用
いていることが好ましい。また、メモリ21は、EEP
ROM、EPROM、ヒューズタイプROMなどにに代
表される不揮発性の半導体メモリにより構成することが
可能である。
【0039】1−3:中心発振周波数f0の自動調整シス
テム 図6に電圧制御型圧電発振回路の中心発振周波数f0の
自動調整システムの概要構成ブロック図を示す。自動調
整システムAは、電圧制御型圧電発振回路2、基準電圧
印加装置31、および中心発振周波数(f0)調整装置
32から構成されている。まず、基準電圧印加装置31
は、所定の基準中心発振周波数f0REFに対応する較正し
た基準制御電圧VCREFを出力するように構成されてお
り、基準制御電圧VCREFが周波数制御端子VCに供給さ
れるようになっている。
テム 図6に電圧制御型圧電発振回路の中心発振周波数f0の
自動調整システムの概要構成ブロック図を示す。自動調
整システムAは、電圧制御型圧電発振回路2、基準電圧
印加装置31、および中心発振周波数(f0)調整装置
32から構成されている。まず、基準電圧印加装置31
は、所定の基準中心発振周波数f0REFに対応する較正し
た基準制御電圧VCREFを出力するように構成されてお
り、基準制御電圧VCREFが周波数制御端子VCに供給さ
れるようになっている。
【0040】次に、中心発振周波数調整装置32は、パ
ーソナルコンピュータなどで構成されており電圧制御型
圧電発振回路2の出力端子OUTに接続され、較正した基
準制御電圧VCREFを周波数制御端子VCに印加した状態
で出力端子OUTから出力される発振信号SOSCの発振周波
数fOSC(=中心発振周波数f0に相当)を検出し、予め
設定した基準中心発振周波数f0REFと比較することによ
り、容量アレイCARYを構成するスイッチのオン/オフ
を制御するための調整用周波数データDADJを生成し調
整用端子T1〜T3 を介して電圧制御型圧電発振回路2
に対し出力するように構成されている。
ーソナルコンピュータなどで構成されており電圧制御型
圧電発振回路2の出力端子OUTに接続され、較正した基
準制御電圧VCREFを周波数制御端子VCに印加した状態
で出力端子OUTから出力される発振信号SOSCの発振周波
数fOSC(=中心発振周波数f0に相当)を検出し、予め
設定した基準中心発振周波数f0REFと比較することによ
り、容量アレイCARYを構成するスイッチのオン/オフ
を制御するための調整用周波数データDADJを生成し調
整用端子T1〜T3 を介して電圧制御型圧電発振回路2
に対し出力するように構成されている。
【0041】2.第2実施形態の動作 2−1:調整時の動作 次に、自動調整システムAを用いた発振信号SOSCの発
振周波数fOSCの調整動作を説明する。まず、基準電圧
印加装置31は、所定の基準中心発振周波数f0REFに対
応する較正した基準制御電圧VCREFを周波数制御端子V
Cに印加する。この基準制御電圧VCREFの印加して、中
心発振周波数調整装置32は、出力端子OUTから出力さ
れる発振信号SOSCの発振周波数fOSC(=中心発振周波
数f0に相当)を検出する。そして、基準制御電圧VCRE
Fに対応する、予め設定した基準中心発振周波数f0REF
と比較する。
振周波数fOSCの調整動作を説明する。まず、基準電圧
印加装置31は、所定の基準中心発振周波数f0REFに対
応する較正した基準制御電圧VCREFを周波数制御端子V
Cに印加する。この基準制御電圧VCREFの印加して、中
心発振周波数調整装置32は、出力端子OUTから出力さ
れる発振信号SOSCの発振周波数fOSC(=中心発振周波
数f0に相当)を検出する。そして、基準制御電圧VCRE
Fに対応する、予め設定した基準中心発振周波数f0REF
と比較する。
【0042】この場合、中心発振周波数調整装置32
は、基準中心発振周波数f0REFと基準制御電圧VCREFに
おける発振周波数fOSCとの周波数差がほぼ零となるよ
うに発振回路側の負荷容量CLを算出し、算出結果に基
づいて容量アレイCARYを構成するスイッチのオン/オ
フを制御するための調整用周波数データDADJを生成し
て調整用端子T1〜T3 を介して電圧制御型圧電発振回
路2に対し出力する。これにより、電圧制御型圧電発振
回路2の制御回路22は、調整用データ入力端子T1〜
T3から入力される調整用周波数データDADJに基づいて
容量アレイCARYを構成するスイッチS1〜Snのオン/
オフ制御を行う。
は、基準中心発振周波数f0REFと基準制御電圧VCREFに
おける発振周波数fOSCとの周波数差がほぼ零となるよ
うに発振回路側の負荷容量CLを算出し、算出結果に基
づいて容量アレイCARYを構成するスイッチのオン/オ
フを制御するための調整用周波数データDADJを生成し
て調整用端子T1〜T3 を介して電圧制御型圧電発振回
路2に対し出力する。これにより、電圧制御型圧電発振
回路2の制御回路22は、調整用データ入力端子T1〜
T3から入力される調整用周波数データDADJに基づいて
容量アレイCARYを構成するスイッチS1〜Snのオン/
オフ制御を行う。
【0043】これにより再び、中心発振周波数調整装置
32は、出力端子OUTから出力される発振信号SOSCの発
振周波数fOSC(=中心発振周波数f0に相当)を検出
し、基準制御電圧VCREFに対応する、予め設定した基準
中心発振周波数f0REFと比較し、周波数差がほぼ零とな
るまで同様の処理を繰り返す。そして、周波数差がほぼ
零となると、調整用周波数データDADJを所定期間以上
保持する。これにより制御回路22は、中心発振周波数
f0の自動調整が終了したことを検知して、調整終了時
の調整用周波数データDADJに対応する周波数制御デー
タDCTLをメモリに21に格納する。
32は、出力端子OUTから出力される発振信号SOSCの発
振周波数fOSC(=中心発振周波数f0に相当)を検出
し、基準制御電圧VCREFに対応する、予め設定した基準
中心発振周波数f0REFと比較し、周波数差がほぼ零とな
るまで同様の処理を繰り返す。そして、周波数差がほぼ
零となると、調整用周波数データDADJを所定期間以上
保持する。これにより制御回路22は、中心発振周波数
f0の自動調整が終了したことを検知して、調整終了時
の調整用周波数データDADJに対応する周波数制御デー
タDCTLをメモリに21に格納する。
【0044】メモリ21は、制御回路22により格納さ
れた周波数制御データDCTLを次に周波数制御データDC
TLが更新されるまで、保持し続けることとなる。以上の
説明においては、制御回路22が独自に自動調整が終了
したことを検知して、調整終了時の調整用周波数データ
DADJに対応する周波数制御データDCTLをメモリに21
に格納する構成としていたが、発振中心周波数調整装置
32側で、調整が終了した旨を調整用データDADJに含
めて通知するように構成し、この通知がなされた時点
で、制御回路22が調整用周波数データDADJに対応す
る周波数制御データDCTLをメモリに21に格納する構
成とすることも可能である。
れた周波数制御データDCTLを次に周波数制御データDC
TLが更新されるまで、保持し続けることとなる。以上の
説明においては、制御回路22が独自に自動調整が終了
したことを検知して、調整終了時の調整用周波数データ
DADJに対応する周波数制御データDCTLをメモリに21
に格納する構成としていたが、発振中心周波数調整装置
32側で、調整が終了した旨を調整用データDADJに含
めて通知するように構成し、この通知がなされた時点
で、制御回路22が調整用周波数データDADJに対応す
る周波数制御データDCTLをメモリに21に格納する構
成とすることも可能である。
【0045】2−2:通常時の動作 次に、図3を参照して、電圧制御型圧電発振回路2の通
常時の動作について説明する。発振部30の電源が投入
されると、パルス発生部20は高電位側電源VCCの電圧
を検出することにより、電源投入タイミングを検知し、
時間t1だけハイレベルとなる制御パルスPを生成す
る。制御パルスPがスイッチSWに供給されると、スイッ
チSWがオン状態になり、圧電振動子Xに大きな初期電流
を流すことが可能となる。また、制御回路22はメモリ
21に格納されている周波数制御データDCTLを読み出
し、周波数制御データDCTLに対応するスイッチSXのみ
をオン状態として、他のスイッチはオフ状態とする。
常時の動作について説明する。発振部30の電源が投入
されると、パルス発生部20は高電位側電源VCCの電圧
を検出することにより、電源投入タイミングを検知し、
時間t1だけハイレベルとなる制御パルスPを生成す
る。制御パルスPがスイッチSWに供給されると、スイッ
チSWがオン状態になり、圧電振動子Xに大きな初期電流
を流すことが可能となる。また、制御回路22はメモリ
21に格納されている周波数制御データDCTLを読み出
し、周波数制御データDCTLに対応するスイッチSXのみ
をオン状態として、他のスイッチはオフ状態とする。
【0046】この後、時間t1が経過すると制御パルス
Pがローレベルとなり、スイッチSWがオフ状態となる。
これにより、トランジスタQ2のベースに、ごく短時間
で正規のバイアス電圧が印加される。したがって、電源
投入から発振開始までの時間を短縮することができ、ま
た、発振が安定するまでの時間を短縮することが可能と
なる。
Pがローレベルとなり、スイッチSWがオフ状態となる。
これにより、トランジスタQ2のベースに、ごく短時間
で正規のバイアス電圧が印加される。したがって、電源
投入から発振開始までの時間を短縮することができ、ま
た、発振が安定するまでの時間を短縮することが可能と
なる。
【0047】そして、調整動作により調整された中心発
振周波数f0を中心とし、制御電圧VCに対応する発振周
波数fOSCを有する発振信号SOSCが出力端子OUTから出
力されることとなる。
振周波数f0を中心とし、制御電圧VCに対応する発振周
波数fOSCを有する発振信号SOSCが出力端子OUTから出
力されることとなる。
【0048】この場合、電圧制御型圧電発振回路2の制
御回路22は、電源が投入されると、一旦、容量アレイ
CARYを構成するスイッチS1〜Snを全てオン(閉)状
態とするようにしても良い。これは、容量アレイCARY
のインピーダンスが最小となり発振が容易となるので、
電圧制御型圧電発振回路2の出力端子OUTから出力され
る発振信号SOSCの発振周波数fOSCを迅速に安定状態に
向かわせるためである。これにより、発振起動時間をよ
り短縮できる。そして、予め設定した時間が経過する
と、制御回路22はメモリ21から周波数制御データD
CTLを読み出し、周波数制御データDCTLに基づいてスイ
ッチSXを制御する。この結果、調整動作により調整さ
れた中心発振周波数f0を中心とし、制御電圧Vcに対応
する発振周波数fOSCを有する発振信号SOSCが出力端子
OUTから出力されることとなる。
御回路22は、電源が投入されると、一旦、容量アレイ
CARYを構成するスイッチS1〜Snを全てオン(閉)状
態とするようにしても良い。これは、容量アレイCARY
のインピーダンスが最小となり発振が容易となるので、
電圧制御型圧電発振回路2の出力端子OUTから出力され
る発振信号SOSCの発振周波数fOSCを迅速に安定状態に
向かわせるためである。これにより、発振起動時間をよ
り短縮できる。そして、予め設定した時間が経過する
と、制御回路22はメモリ21から周波数制御データD
CTLを読み出し、周波数制御データDCTLに基づいてスイ
ッチSXを制御する。この結果、調整動作により調整さ
れた中心発振周波数f0を中心とし、制御電圧Vcに対応
する発振周波数fOSCを有する発振信号SOSCが出力端子
OUTから出力されることとなる。
【0049】3.第2実施形態の効果 圧電振動子にバラツキがあっても、電圧制御型圧電発
振器として組み上げた際に発振周波数fOSCを基準周波
数fOREFに合わせることが容易となる。従って、圧電振
動子の製造規格を緩和することができ、圧電振動子のコ
ストを削減することができ、ひいては、電圧制御型圧電
発振器の製造コストを低減することが可能となる。ま
た、バリキャップによる周波数可変量が確保し易いた
め、調整が容易となる。さらに容量アレイCARYの容量
設定値によるfosc−Vc特性の可変レンジの差異が少ない
ため、容易に所望の電圧制御型圧電発振器を構成するこ
とができる。
振器として組み上げた際に発振周波数fOSCを基準周波
数fOREFに合わせることが容易となる。従って、圧電振
動子の製造規格を緩和することができ、圧電振動子のコ
ストを削減することができ、ひいては、電圧制御型圧電
発振器の製造コストを低減することが可能となる。ま
た、バリキャップによる周波数可変量が確保し易いた
め、調整が容易となる。さらに容量アレイCARYの容量
設定値によるfosc−Vc特性の可変レンジの差異が少ない
ため、容易に所望の電圧制御型圧電発振器を構成するこ
とができる。
【0050】容量アレイCARYを用いることにより、
電圧制御型圧電発振器をトリマ・レスで構成でき、外付
け部品を1個削減することができ、組立コストを削減す
ることが可能となる。 トリマに比較して安価な容量アレイを使用することに
より、低価格の電圧制御型圧電発振器を実現することが
可能となる。 従来のトリマを用いた圧電発振器は、トリマが機械的
動作部を有するため小型化には限界があったが、 容量
アレイCARYは、ICに内蔵可能であり、電圧制御型圧
電発振器の小型化に有利となる。
電圧制御型圧電発振器をトリマ・レスで構成でき、外付
け部品を1個削減することができ、組立コストを削減す
ることが可能となる。 トリマに比較して安価な容量アレイを使用することに
より、低価格の電圧制御型圧電発振器を実現することが
可能となる。 従来のトリマを用いた圧電発振器は、トリマが機械的
動作部を有するため小型化には限界があったが、 容量
アレイCARYは、ICに内蔵可能であり、電圧制御型圧
電発振器の小型化に有利となる。
【0051】従来のトリマを用いた圧電発振器と比較
して、容量アレイCARYを用いた電圧制御型圧電発振器
は、経時変化および動作機構的に安定であり、圧電発振
回路の動作を安定化することが可能となる。 発振中心周波数調整作業は、中心発振周波数調整装置
32がデジタルデータである調整用データDADJを出力
することにより、電気的調整のみで行うことが可能であ
り、従来のように機械的調整を行う必要がないので、中
心発振周波数調整時間の短縮が可能となり、ひいては、
電圧制御型圧電発振器の製造コストを低減することが可
能となる。さらに、従来のように、トリマを調整するた
めの複雑かつ高価なサーボ機構を必要としないため、製
造設備投資を低減することも可能となる。
して、容量アレイCARYを用いた電圧制御型圧電発振器
は、経時変化および動作機構的に安定であり、圧電発振
回路の動作を安定化することが可能となる。 発振中心周波数調整作業は、中心発振周波数調整装置
32がデジタルデータである調整用データDADJを出力
することにより、電気的調整のみで行うことが可能であ
り、従来のように機械的調整を行う必要がないので、中
心発振周波数調整時間の短縮が可能となり、ひいては、
電圧制御型圧電発振器の製造コストを低減することが可
能となる。さらに、従来のように、トリマを調整するた
めの複雑かつ高価なサーボ機構を必要としないため、製
造設備投資を低減することも可能となる。
【0052】4.第2実施形態の変形例 上記説明においては、圧電振動子Xおよびバリキャップ
Cvをディスクリート部品として取り扱っていたが、圧
電振動子XとバリキャップCvとを直列接続とし、圧電
振動子Xを除く構成部品をワンチップICとして構成し
たり、モールド封止、あるいは、一のパッケージに収納
するように構成すれば電圧制御発振器の組立工程を簡略
化することが可能となる。
Cvをディスクリート部品として取り扱っていたが、圧
電振動子XとバリキャップCvとを直列接続とし、圧電
振動子Xを除く構成部品をワンチップICとして構成し
たり、モールド封止、あるいは、一のパッケージに収納
するように構成すれば電圧制御発振器の組立工程を簡略
化することが可能となる。
【0053】また、ベースコンデンサC0を容量アレイ
CARYの構成とせずに、コンデンサC1〜Cn、スイッチ
S1〜Snのみを容量アレイBARY’とし、容量アレイB
ARY’、メモリ21、制御回路22を一体化したICと
して外付けするように構成することも可能である。さら
に容量アレイCARYまたは容量アレイBARY'のみをIC
として外付けするように構成することも可能である。こ
れにより容量アレイBARY'を新たに作成するだけで、様
々なfOSC−Vc特性を有する電圧制御型圧電発振回路を
構成することが可能となる。また、以上の説明において
は、容量アレイCARYを構成するスイッチS1〜Snをト
ランジスタで構成していたが、あまり高精度を望まない
のであれば、スイッチS1〜Snをヒューズ素子で構成
し、調整時に確定的にスイッチを切断してしまう構成と
することも可能である。
CARYの構成とせずに、コンデンサC1〜Cn、スイッチ
S1〜Snのみを容量アレイBARY’とし、容量アレイB
ARY’、メモリ21、制御回路22を一体化したICと
して外付けするように構成することも可能である。さら
に容量アレイCARYまたは容量アレイBARY'のみをIC
として外付けするように構成することも可能である。こ
れにより容量アレイBARY'を新たに作成するだけで、様
々なfOSC−Vc特性を有する電圧制御型圧電発振回路を
構成することが可能となる。また、以上の説明において
は、容量アレイCARYを構成するスイッチS1〜Snをト
ランジスタで構成していたが、あまり高精度を望まない
のであれば、スイッチS1〜Snをヒューズ素子で構成
し、調整時に確定的にスイッチを切断してしまう構成と
することも可能である。
【0054】C.第3実施形態 上述した第1、第2実施形態において、制御パルスPの
パルス幅、すなわち、バイパスコンデンサCと電源VCC
とを短絡する時間は、個別の圧電発振回路毎に調整する
ものではなく、実験によって求めた代表値を設定するも
のであった。これに対して、第3実施形態は、制御パル
スPのパルス幅を発振起動時間が最も短縮できるよう
に、圧電発振回路毎に調整するものである。
パルス幅、すなわち、バイパスコンデンサCと電源VCC
とを短絡する時間は、個別の圧電発振回路毎に調整する
ものではなく、実験によって求めた代表値を設定するも
のであった。これに対して、第3実施形態は、制御パル
スPのパルス幅を発振起動時間が最も短縮できるよう
に、圧電発振回路毎に調整するものである。
【0055】1.第3実施形態の構成 1−1:全体構成 図7に、第3実施形態に係わる電圧制御型圧電発振回路
の回路図を示す。この電圧制御型圧電発振回路3は、制
御回路22がパルス発生部20’を制御する点、メモリ
21が周波数調整用の周波数制御データDCTLの他に制
御パルスPのパルス幅を制御するパルス制御データDCT
L'を記憶する点を除いて、第2実施形態の電圧制御型圧
電発振回路2と同様である。
の回路図を示す。この電圧制御型圧電発振回路3は、制
御回路22がパルス発生部20’を制御する点、メモリ
21が周波数調整用の周波数制御データDCTLの他に制
御パルスPのパルス幅を制御するパルス制御データDCT
L'を記憶する点を除いて、第2実施形態の電圧制御型圧
電発振回路2と同様である。
【0056】1−2:パルス発生部の構成 次に、図8に第3実施形態に係わるパルス発生部20’
の回路図を示す。このパルス発生部20’は、コンデン
サCaの替わりに容量アレイCARY'を用いる点が、図1
に示す第1実施形態のパルス発生部20と相違する。単
安定マルチバイブレータMMの遅延時間t1(図2
(b)参照)は、スイッチSX'のオン/オフに応じて定
まる容量アレイCARY'の値と抵抗Raによって定まるの
で、スイッチSX'のオン/オフを制御することによっ
て、制御パルスPのパルス幅を調整することが可能とな
る。
の回路図を示す。このパルス発生部20’は、コンデン
サCaの替わりに容量アレイCARY'を用いる点が、図1
に示す第1実施形態のパルス発生部20と相違する。単
安定マルチバイブレータMMの遅延時間t1(図2
(b)参照)は、スイッチSX'のオン/オフに応じて定
まる容量アレイCARY'の値と抵抗Raによって定まるの
で、スイッチSX'のオン/オフを制御することによっ
て、制御パルスPのパルス幅を調整することが可能とな
る。
【0057】1−3:自動調整システム 図9に電圧制御型圧電発振回路の自動調整システムの概
要構成ブロック図を示す。自動調整システムBは、電圧
制御型圧電発振回路3、基準電圧印加装置31、電源投
入装置33および調整装置32’から構成されている。
まず、基準電圧印加装置31は、所定の基準中心発振周
波数f0REFに対応する較正した基準制御電圧VCREFを出
力するように構成されており、基準制御電圧VCREFが周
波数制御端子VCに供給されるようになっている。ま
た、電源投入装置33は、調整装置32’からの制御信
号に基づいて電源投入を行うように構成されている。
要構成ブロック図を示す。自動調整システムBは、電圧
制御型圧電発振回路3、基準電圧印加装置31、電源投
入装置33および調整装置32’から構成されている。
まず、基準電圧印加装置31は、所定の基準中心発振周
波数f0REFに対応する較正した基準制御電圧VCREFを出
力するように構成されており、基準制御電圧VCREFが周
波数制御端子VCに供給されるようになっている。ま
た、電源投入装置33は、調整装置32’からの制御信
号に基づいて電源投入を行うように構成されている。
【0058】次に、調整装置32’は、第2実施形態の
中心発振周波数調整装置32の機能に加えて、制御パル
スPのパルス幅を調整する機能を併せ持つ。具体的に
は、中心周波数の調整を行った後、電源投入装置33に
制御信号を供給して電圧制御圧電発振回路3に給電を行
う。そして、発振信号SOSCの振幅を検知することによ
って、電源投入から発振開始までの発振起動時間を検出
し、これが最も短縮されるように容量アレイCARY'を構
成するスイッチSX'のオン/オフを制御するための調整
用パルスデータDADJ'を生成し調整用端子T1〜T3 を
介して電圧制御型圧電発振回路3に対し出力するように
構成されている。
中心発振周波数調整装置32の機能に加えて、制御パル
スPのパルス幅を調整する機能を併せ持つ。具体的に
は、中心周波数の調整を行った後、電源投入装置33に
制御信号を供給して電圧制御圧電発振回路3に給電を行
う。そして、発振信号SOSCの振幅を検知することによ
って、電源投入から発振開始までの発振起動時間を検出
し、これが最も短縮されるように容量アレイCARY'を構
成するスイッチSX'のオン/オフを制御するための調整
用パルスデータDADJ'を生成し調整用端子T1〜T3 を
介して電圧制御型圧電発振回路3に対し出力するように
構成されている。
【0059】2.第3実施形態の動作 2−1:調整時の動作 次に、自動調整システムBを用いた調整動作を説明す
る。まず、第2実施形態と同様に中心発振周波数の調整
動作を行う。次に、制御パルスPのパルス幅を調整する
動作を行う。この場合、基準電圧印加装置31は、基準
制御電圧VCREFを周波数制御端子VCに印加する。この
後、調整装置32’が、初期値の調整用パルスデータD
ADJ'を調整用端子T1〜T3に与えるとともに電源投入装
置33を制御して、電圧制御型圧電発振回路3に対して
電源投入を行う。次に、調整装置32’は、出力端子OU
Tから出力される発振信号SOSCを検出して、発振起動時
間を測定する。
る。まず、第2実施形態と同様に中心発振周波数の調整
動作を行う。次に、制御パルスPのパルス幅を調整する
動作を行う。この場合、基準電圧印加装置31は、基準
制御電圧VCREFを周波数制御端子VCに印加する。この
後、調整装置32’が、初期値の調整用パルスデータD
ADJ'を調整用端子T1〜T3に与えるとともに電源投入装
置33を制御して、電圧制御型圧電発振回路3に対して
電源投入を行う。次に、調整装置32’は、出力端子OU
Tから出力される発振信号SOSCを検出して、発振起動時
間を測定する。
【0060】この後、調整用パルスデータDADJ'の値を
ずらしながら、発振起動時間を繰り返し測定し、最も発
振起動時間が短くなる調整用パルスデータDADJ'を求め
る。この後、最終的な調整用パルスデータDADJ'に調整
が終了した旨を含めて電圧制御型圧電発振回路3に通知
する。すると、制御回路22が調整用パルスデータDAD
J'に対応するパルス制御データDCTL'をメモリに21に
格納する。これにより、発振起動時間を最も短縮するパ
ルス幅を予め記憶することができる。
ずらしながら、発振起動時間を繰り返し測定し、最も発
振起動時間が短くなる調整用パルスデータDADJ'を求め
る。この後、最終的な調整用パルスデータDADJ'に調整
が終了した旨を含めて電圧制御型圧電発振回路3に通知
する。すると、制御回路22が調整用パルスデータDAD
J'に対応するパルス制御データDCTL'をメモリに21に
格納する。これにより、発振起動時間を最も短縮するパ
ルス幅を予め記憶することができる。
【0061】2−2:通常時の動作 次に、図7を参照して、電圧制御型圧電発振回路3の通
常時の動作について説明する。発振部30の電源が投入
されると、制御回路22はメモリ21に格納されている
パルス制御データDCTL'を読み出し、パルス発生部2
0’のスイッチSX'のオン/オフを制御する。これによ
り、当該電圧制御型圧電発振回路3に固有の制御パルス
Pのパルス幅が設定される。
常時の動作について説明する。発振部30の電源が投入
されると、制御回路22はメモリ21に格納されている
パルス制御データDCTL'を読み出し、パルス発生部2
0’のスイッチSX'のオン/オフを制御する。これによ
り、当該電圧制御型圧電発振回路3に固有の制御パルス
Pのパルス幅が設定される。
【0062】また、制御回路22はメモリ21に格納さ
れている周波数制御データDCTLを読み出し、当該電圧
制御型圧電発振回路3に固有の容量値を設定する。これ
により、発振中心周波数は調整済みのものを使用するこ
とが可能となる。
れている周波数制御データDCTLを読み出し、当該電圧
制御型圧電発振回路3に固有の容量値を設定する。これ
により、発振中心周波数は調整済みのものを使用するこ
とが可能となる。
【0063】次に、パルス発生部20’は高電位側電源
VCCの電圧を検出することにより、電源投入タイミング
を検知すると、制御パルスPを生成しスイッチSWをオン
状態にする。すると、バイアス抵抗R1が短絡されるの
で、バイパスコンデンサCに大きな充電電流が流れ込
み、その端子電圧が急速に上昇する。制御パルスPがロ
ーレベルになると、スイッチSWはオフ状態となり、トラ
ンジスタQ1、Q2のバイアス電圧は、定常状態に設定
される。このため、発振起動時間や発振が安定するまで
の時間を短縮することが可能となる。
VCCの電圧を検出することにより、電源投入タイミング
を検知すると、制御パルスPを生成しスイッチSWをオン
状態にする。すると、バイアス抵抗R1が短絡されるの
で、バイパスコンデンサCに大きな充電電流が流れ込
み、その端子電圧が急速に上昇する。制御パルスPがロ
ーレベルになると、スイッチSWはオフ状態となり、トラ
ンジスタQ1、Q2のバイアス電圧は、定常状態に設定
される。このため、発振起動時間や発振が安定するまで
の時間を短縮することが可能となる。
【0064】そして、調整動作により調整された中心発
振周波数f0を中心とし、制御電圧VCに対応する発振周
波数fOSCを有する発振信号SOSCが出力端子OUTから出
力されることとなる。
振周波数f0を中心とし、制御電圧VCに対応する発振周
波数fOSCを有する発振信号SOSCが出力端子OUTから出
力されることとなる。
【0065】このように第3実施形態にあっては、制御
パルスPの生成タイミングを自動調整できるので、発振
起動時間をより短縮することが可能となる。また、バイ
パスコンデンサCにバラツキがあってもこれを吸収する
ことができ、また、抵抗RaおよびコンデンサCaにバラ
ツキがあっても、電圧制御型圧電発振器として組み上げ
た際に時定数を合わせることが容易となる。従って、バ
イパスコンデンサCや抵抗Raの製造規格を緩和するこ
とができ、コストを削減することができ、ひいては、電
圧制御型圧電発振器の製造コストを低減することが可能
となる。
パルスPの生成タイミングを自動調整できるので、発振
起動時間をより短縮することが可能となる。また、バイ
パスコンデンサCにバラツキがあってもこれを吸収する
ことができ、また、抵抗RaおよびコンデンサCaにバラ
ツキがあっても、電圧制御型圧電発振器として組み上げ
た際に時定数を合わせることが容易となる。従って、バ
イパスコンデンサCや抵抗Raの製造規格を緩和するこ
とができ、コストを削減することができ、ひいては、電
圧制御型圧電発振器の製造コストを低減することが可能
となる。
【0066】また、周波数調整用の周波数制御データD
CTLを記憶するメモリ21にパルス制御データDCTL'を
格納するようにしたので、記憶手段を兼用することが可
能となる。また、発振部30の容量アレイCARYを制御
する制御回路22によって、パルス発生部20’を制御
するようにしたので、特別な構成を追加することなく、
制御パルスPのパルス幅を自動調整できる。
CTLを記憶するメモリ21にパルス制御データDCTL'を
格納するようにしたので、記憶手段を兼用することが可
能となる。また、発振部30の容量アレイCARYを制御
する制御回路22によって、パルス発生部20’を制御
するようにしたので、特別な構成を追加することなく、
制御パルスPのパルス幅を自動調整できる。
【0067】D.変形例 本発明は、上述した実施形態に限定されるものではな
く、例えば、以下のような各種の変形例が可能である。
く、例えば、以下のような各種の変形例が可能である。
【0068】(1)また各実施形態においては、容量ア
レイCARYの構成として、容量アレイCARYの容量を可変
とするための選択接続容量素子として機能するn個のコ
ンデンサCX(X=1〜n)を設ける構成としていたが、
図10に示すように、コンデンサCX(=選択接続容量
素子)をベース副コンデンサCX0を含む複数の副コンデ
ンサCX0、CX1〜CXm(=副選択接続容量素子、m=自
然数)で構成し、各副コンデンサCX1〜CXmを対応する
副接続スイッチSX1〜SXmを切り替えるようにして、副
コンデンサCX0、CX1〜CXmを接続あるいは非接続とし
て容量アレイCARYの容量調整を行うように構成するこ
とも可能である。この結果、より容量値の微調整を行う
ことが可能となる。
レイCARYの構成として、容量アレイCARYの容量を可変
とするための選択接続容量素子として機能するn個のコ
ンデンサCX(X=1〜n)を設ける構成としていたが、
図10に示すように、コンデンサCX(=選択接続容量
素子)をベース副コンデンサCX0を含む複数の副コンデ
ンサCX0、CX1〜CXm(=副選択接続容量素子、m=自
然数)で構成し、各副コンデンサCX1〜CXmを対応する
副接続スイッチSX1〜SXmを切り替えるようにして、副
コンデンサCX0、CX1〜CXmを接続あるいは非接続とし
て容量アレイCARYの容量調整を行うように構成するこ
とも可能である。この結果、より容量値の微調整を行う
ことが可能となる。
【0069】(2)また各実施形態においては、バリキ
ャップCvと容量アレイCARYとを直列接続する場合につ
いて説明したが、バリキャップCvに対し、容量アレイ
CARYを並列に接続するように構成することも可能であ
る。
ャップCvと容量アレイCARYとを直列接続する場合につ
いて説明したが、バリキャップCvに対し、容量アレイ
CARYを並列に接続するように構成することも可能であ
る。
【0070】(3)また各実施形態において、圧電発振
器を構成する素子の実装状態については、言及していな
かったが、例えば、図11に示すように圧電発振器を構
成してもよい。この場合には、圧電振動子Xおよびバリ
キャップCvを除く構成部品をワンチップIC51とし
て構成し、さらにワンチップIC51、圧電振動子Xお
よびバリキャップCvをモールド封止した構成となって
いる。このような構成が実現可能となっているのは、容
量アレイCARYによる発振中心周波数f0の調整範囲を大
きく取ることができるため、ワンチップIC、圧電振動
子XおよびバリキャップCvをモールド封止した状態で
も、圧電振動子XおよびバリキャップCvのばらつきを
容易に吸収して、所望の発振中心周波数f0を得ること
ができるためである。これにより、部品点数を削減し
て、組立工数および製造コストを削減することが可能と
なる。
器を構成する素子の実装状態については、言及していな
かったが、例えば、図11に示すように圧電発振器を構
成してもよい。この場合には、圧電振動子Xおよびバリ
キャップCvを除く構成部品をワンチップIC51とし
て構成し、さらにワンチップIC51、圧電振動子Xお
よびバリキャップCvをモールド封止した構成となって
いる。このような構成が実現可能となっているのは、容
量アレイCARYによる発振中心周波数f0の調整範囲を大
きく取ることができるため、ワンチップIC、圧電振動
子XおよびバリキャップCvをモールド封止した状態で
も、圧電振動子XおよびバリキャップCvのばらつきを
容易に吸収して、所望の発振中心周波数f0を得ること
ができるためである。これにより、部品点数を削減し
て、組立工数および製造コストを削減することが可能と
なる。
【0071】(4)上記した変形例(3)は、圧電振動
子XおよびバリキャップCvを除く構成部品をワンチッ
プIC51として構成し、さらにワンチップIC51、
圧電振動子XおよびバリキャップCvをモールド封止し
た構成となっていたが、本実施形態は、圧電振動子Xを
除く構成部品(バリキャップCvを含む)をワンチップ
IC52として構成し、さらにワンチップICおよび圧
電振動子Xをモールド封止した構成となっている。これ
により、より部品点数を削減して、組立工数および製造
コストを削減することが可能となる。
子XおよびバリキャップCvを除く構成部品をワンチッ
プIC51として構成し、さらにワンチップIC51、
圧電振動子XおよびバリキャップCvをモールド封止し
た構成となっていたが、本実施形態は、圧電振動子Xを
除く構成部品(バリキャップCvを含む)をワンチップ
IC52として構成し、さらにワンチップICおよび圧
電振動子Xをモールド封止した構成となっている。これ
により、より部品点数を削減して、組立工数および製造
コストを削減することが可能となる。
【0072】(5)また、上述した各実施形態において
は、パルス発生部20、20’を単安定マルチバイブレ
ータMMを用いて構成したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、発振部への給電開始から一定時間が経
過するまで、バイパスコンデンサCと電源VCCとを短絡
するのであればどのようなものであってもよい。例え
ば、カウンタ回路を用いてパルス発生部20、20’を
構成してもよい。この場合には、カウンタ回路で発振部
への電源投入開始から外部クロックを計測し、計測結果
が一定値に達するとリップルキャリー信号を発生するよ
うに構成し、電源VCCの立ち上がりから、このリップル
キャリー信号が生成されるまでの期間、ハイレベルとな
るように制御パルスPを生成すればよい。カウンタ回路
を用いる場合には、外部クロックが必要となるが、電子
機器には複数のクロック信号で動作するものが多数あ
る。そのような機器においては、消費電力を削減するた
めに、不要なクロック発生器の電源を遮断することがあ
る。そのような場合には、カウンタ回路を用いたパルス
発生部20、20’が好適である。
は、パルス発生部20、20’を単安定マルチバイブレ
ータMMを用いて構成したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、発振部への給電開始から一定時間が経
過するまで、バイパスコンデンサCと電源VCCとを短絡
するのであればどのようなものであってもよい。例え
ば、カウンタ回路を用いてパルス発生部20、20’を
構成してもよい。この場合には、カウンタ回路で発振部
への電源投入開始から外部クロックを計測し、計測結果
が一定値に達するとリップルキャリー信号を発生するよ
うに構成し、電源VCCの立ち上がりから、このリップル
キャリー信号が生成されるまでの期間、ハイレベルとな
るように制御パルスPを生成すればよい。カウンタ回路
を用いる場合には、外部クロックが必要となるが、電子
機器には複数のクロック信号で動作するものが多数あ
る。そのような機器においては、消費電力を削減するた
めに、不要なクロック発生器の電源を遮断することがあ
る。そのような場合には、カウンタ回路を用いたパルス
発生部20、20’が好適である。
【0073】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、発
振回路への給電開始から一定時間が経過するまで、発振
回路のコンデンサと電源とを短絡するようにしたので、
発振起動時間および発振が安定するまでの時間を大幅に
短縮することができる。また、圧電振動子にバラツキが
あっても、発振回路として組み上げた際に中心発振周波
数を容易に合わせることができる。よって圧電振動子の
製造規格が緩和され、圧電振動子のコスト削減が可能、
更には圧電発振器のコスト削減が可能となる。容量アレ
イを用いることにより、電圧制御型圧電発振器をトリマ
・レスで構成でき、外付け部品を1個削減することがで
き、組立コストを削減することが可能となる。また、発
振中心周波数調整作業は、電気的調整のみで行うことが
可能であり、従来のように機械的調整を行う必要がない
ので、中心発振周波数調整時間の短縮が可能となり、ひ
いては、電圧制御型圧電発振器の製造コストを低減する
ことが可能となる。さらに、制御信号も自動調整するこ
とができるので、素子のバラツキを吸収して、発振起動
時間および発振が安定するまでの時間をより一層短縮す
ることができる。
振回路への給電開始から一定時間が経過するまで、発振
回路のコンデンサと電源とを短絡するようにしたので、
発振起動時間および発振が安定するまでの時間を大幅に
短縮することができる。また、圧電振動子にバラツキが
あっても、発振回路として組み上げた際に中心発振周波
数を容易に合わせることができる。よって圧電振動子の
製造規格が緩和され、圧電振動子のコスト削減が可能、
更には圧電発振器のコスト削減が可能となる。容量アレ
イを用いることにより、電圧制御型圧電発振器をトリマ
・レスで構成でき、外付け部品を1個削減することがで
き、組立コストを削減することが可能となる。また、発
振中心周波数調整作業は、電気的調整のみで行うことが
可能であり、従来のように機械的調整を行う必要がない
ので、中心発振周波数調整時間の短縮が可能となり、ひ
いては、電圧制御型圧電発振器の製造コストを低減する
ことが可能となる。さらに、制御信号も自動調整するこ
とができるので、素子のバラツキを吸収して、発振起動
時間および発振が安定するまでの時間をより一層短縮す
ることができる。
【図1】 本発明の第1実施形態に係わる圧電発振回路
の回路図である。
の回路図である。
【図2】 同実施形態に係わる圧電発振回路のタイミン
グチャートである。
グチャートである。
【図3】 本発明の第2実施形態に係わる電圧制御型圧
電発振回路の回路図である。
電発振回路の回路図である。
【図4】 容量アレイを構成するスイッチをバイポーラ
トランジスタにより構成した場合の説明図である。
トランジスタにより構成した場合の説明図である。
【図5】 容量アレイを構成するスイッチをMOSトラ
ンジスタにより構成した場合の説明図である。
ンジスタにより構成した場合の説明図である。
【図6】 同実施形態に係わる中心発振周波数調整シス
テムの構成図である。
テムの構成図である。
【図7】 第3実施形態の電圧制御型圧電発振回路の構
成図である。
成図である。
【図8】 同実施形態のパルス発生部の回路図である。
【図9】 同実施形態に係わる調整システムの構成図で
ある。
ある。
【図10】 変形例に係わる容量アレイの構成例を示す
図である。
図である。
【図11】 変形例に係わる電圧制御型圧電発振回路の
斜視図である。
斜視図である。
【図12】 変形例に係わる電圧制御型圧電発振回路の
斜視図である。
斜視図である。
【図13】 従来例の圧電発振回路の回路図である。
1…圧電発振回路 2,3…電圧制御型圧電発振回路 10'…発振部(発振回路) 20…パルス発生部(制御回路) 21…メモリ 22…制御回路 31…基準電圧印加装置 32…発振中心周波数調整装置 32’…調整装置 CARY…容量アレイ C1〜Cn…コンデンサ(選択接続容量素子) C0…ベースコンデンサ(固定接続容量素子) DADJ,DADJ'…調整用データ DCTL,DCTL'…制御用データ SOSC…発振信号
Claims (20)
- 【請求項1】 圧電振動子とバイアス回路によって与え
られるバイアス電圧で動作する半導体とを有する発振回
路と、 前記バイアス回路に設けられ交流をバイパスするコンデ
ンサと電源とを短絡するスイッチ回路と、 前記発振回路への給電開始から一定時間が経過するま
で、前記発振回路の前記コンデンサと前記電源とを短絡
するように前記スイッチ回路を制御する制御回路とを備
えたことを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項2】 前記制御回路は、前記発振回路への給電
開始を検知して、給電開始から一定時間を計測すること
により制御信号を生成し、 前記スイッチ回路は、前記制御信号に基づいてオン・オ
フが制御されることを特徴とする請求項1に記載の圧電
発振器。 - 【請求項3】 前記制御回路を単安定マルチバイブレー
タにより構成したことを特徴とする請求項1に記載の圧
電発振器。 - 【請求項4】 前記制御回路をカウンタにより構成した
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電発振器。 - 【請求項5】 予め定められた静電容量を有し、前記圧
電振動子に接続される固定接続容量素子と、 予め定められた静電容量を有する複数の選択接続容量素
子と、 前記複数の選択接続容量素子のうち、特定の前記選択接
続容量素子を前記固定接続容量素子に並列に接続する容
量接続回路とを備えた容量アレイを有することを特徴と
する請求項1に記載の圧電発振器。 - 【請求項6】 前記選択接続容量素子の前記固定接続容
量素子に対する接続/非接続を制御するための周波数制
御データを記憶するメモリと、 外部からの調整用周波数制御データに基づいて前記メモ
リに予め前記周波数制御データを記憶させるとともに、
前記調整用周波数制御データあるいは前記周波数制御デ
ータに基づいて前記容量接続回路を制御する接続制御回
路と、 を備えたことを特徴とする請求項5に記載の圧電発振
器。 - 【請求項7】 前記接続制御回路は、電源投入時には、
一旦全ての前記選択接続容量素子を前記固定接続容量素
子に対して接続状態とする起動時制御回路を備えたこと
を特徴とする請求項6記載の圧電発振器。 - 【請求項8】 前記電源と前記コンデンサと短絡する時
間を制御するデータを書込および読出が可能なデータ記
憶回路を備え、前記制御回路は前記データ記憶回路から
読み出した前記データに基づいて、前記制御信号を生成
することを特徴とする請求項1に記載の圧電発振器。 - 【請求項9】 前記メモリには、前記周波数制御データ
とともに前記電源と前記コンデンサと短絡する時間を制
御するパルス制御データを記憶し、前記接続制御回路
は、外部からの調整用パルス制御データに基づいて前記
メモリに前記パルス制御データを予め記憶させるととも
に、前記調整用パルス制御データあるいは前記パルス制
御データに基づいて前記制御回路を制御することを特徴
とする請求項6に記載の圧電発振器。 - 【請求項10】 前記発振回路がバイポーラ発振回路で
あることを特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか1
項に記載の圧電発振器。 - 【請求項11】 前記圧電振動子は、水晶振動子である
ことを特徴とする請求項1乃至10のうちいずれか1項
に記載の圧電発振器。 - 【請求項12】 前記圧電振動子を除く構成部品がワン
チップICとして構成されていることを特徴とする請求
項1乃至11のうちいずれか1項に記載の圧電発振器。 - 【請求項13】 前記ワンチップICおよび前記圧電振
動子が一のパッケージに収納されていることを特徴とす
る請求項12記載の圧電発振器。 - 【請求項14】 前記発振回路内に可変リアクタンス素
子を備え、前記可変リアクタンス素子に供給する電圧を
可変することによって、前記発振回路の発振周波数を調
整することを特徴とする請求項1乃至10のうちいずれ
か1項に記載の圧電発振器。 - 【請求項15】 前記圧電振動子および前記可変リアク
タンス素子を除く構成部品がワンチップICとして構成
されていることを特徴とする請求項14に記載の圧電発
振器。 - 【請求項16】 前記ワンチップIC、前記圧電振動子
および前記可変リアクタンス素子が一体として一のパッ
ケージに収納されていることを特徴とする請求項15記
載の圧電発振器。 - 【請求項17】 請求項6または9に記載の圧電発振器
の発振周波数を調整する発振器調整システムにおいて、 前記発振回路に給電した状態で当該発振回路の発振周波
数を検出する発振周波数検出手段と、 前記発振周波数検出手段によって検出した発振周波数と
基準発振周波数とを比較することにより、前記発振周波
数と前記基準発振周波数とが近づくように前記調整用周
波数制御データを出力し、最も両周波数が近づいた時に
前記調整用周波数制御データを前記周波数制御データと
して前記メモリに記憶するように前記接続制御回路を制
御する調整用データ出力手段と、 を備えたことを特徴とする発振器調整システム。 - 【請求項18】 請求項6または9に記載の圧電発振器
の発振周波数を調整する発振器調整方法において、 前記発振回路に給電した状態で当該発振回路の発振周波
数を検出するステップと、 検出された前記発振周波数と基準発振周波数とを比較す
ることにより、前記発振周波数と前記基準発振周波数と
が近づくように前記調整用周波数制御データを前記接続
制御回路に供給するステップと、 最も両周波数が近づいた時に前記調整用周波数制御デー
タを前記周波数制御データとして前記メモリに記憶する
ように前記接続制御回路を制御するステップとを備えた
ことを特徴とする発振器調整方法。 - 【請求項19】 請求項9に記載の圧電発振器における
前記電源と前記コンデンサと短絡する時間を調整する発
振器調整システムにおいて、 前記発振回路に給電を行う給電手段と、 前記発振回路の発振状態を検出する発振状態検出手段
と、 前記給電手段による給電が開始されてから前記発振状態
検出手段によって発振状態が検出されるまでの発振起動
時間を計測する計測手段と、 前記計測手段によって計測された発振起動時間が短くな
るように前記調整用パルス制御データを出力し、最も前
記発振起動時間が短くなった時に前記調整用パルス制御
データを前記パルス制御データとして前記メモリに記憶
するように前記接続制御回路を制御する調整用データ出
力手段とを備えたことを特徴とする発振器調整システ
ム。 - 【請求項20】 請求項9に記載の圧電発振器における
前記電源と前記コンデンサと短絡する時間を調整する発
振器調整方法において、 前記発振回路に給電を行うステップと、 前記発振回路の発振状態を検出するステップと、 給電が開始されてから発振状態が検出されるまでの発振
起動時間を計測するステップと、 前記発振起動時間が短くなるように前記調整用パルス制
御データを出力し、最も前記発振起動時間が短くなった
時に前記調整用パルス制御データを前記パルス制御デー
タとして前記メモリに記憶するように前記接続制御回路
を制御するステップとを備えたことを特徴とする発振器
調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12248398A JPH11317623A (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 圧電発振器、発振器調整システムおよび発振器調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12248398A JPH11317623A (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 圧電発振器、発振器調整システムおよび発振器調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317623A true JPH11317623A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=14836974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12248398A Pending JPH11317623A (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 圧電発振器、発振器調整システムおよび発振器調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11317623A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002007302A1 (en) * | 2000-07-17 | 2002-01-24 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Piezoelectric oscillator |
| US6809605B2 (en) | 2002-01-10 | 2004-10-26 | Fujitsu Limited | Oscillator circuit, semiconductor device and semiconductor memory device provided with the oscillator circuit, and control method of the oscillator circuit |
| JP2005354888A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-12-22 | Seiko Instruments Inc | 電波発電回路 |
| JP2012093113A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Panasonic Corp | 静電容量式加速度センサ |
| US10623003B2 (en) | 2017-11-17 | 2020-04-14 | Seiko Epson Corporation | Circuit device, oscillator, electronic apparatus, and vehicle |
-
1998
- 1998-05-01 JP JP12248398A patent/JPH11317623A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009239971A (ja) * | 2000-07-17 | 2009-10-15 | Epson Toyocom Corp | 圧電発振器 |
| US6791424B2 (en) | 2000-07-17 | 2004-09-14 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Piezoelectric oscillator |
| WO2002007302A1 (en) * | 2000-07-17 | 2002-01-24 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Piezoelectric oscillator |
| JP2009239972A (ja) * | 2000-07-17 | 2009-10-15 | Epson Toyocom Corp | 圧電発振器 |
| KR100942217B1 (ko) * | 2002-01-10 | 2010-02-11 | 후지쯔 마이크로일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 발진기 회로, 발진기 회로를 구비한 반도체 장치 및반도체 메모리 장치와, 발진기 회로의 제어 방법 |
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| US7492232B2 (en) | 2002-01-10 | 2009-02-17 | Fujitsu Microelectronics Limited | Oscillator circuit, semiconductor device and semiconductor memory device provided with the oscillator circuit, and control method of the oscillator circuit |
| US7042300B2 (en) | 2002-01-10 | 2006-05-09 | Fujitsu Limited | Oscillator circuit, semiconductor device and semiconductor memory device provided with the oscillator circuit, and control method of the oscillator circuit |
| US6809605B2 (en) | 2002-01-10 | 2004-10-26 | Fujitsu Limited | Oscillator circuit, semiconductor device and semiconductor memory device provided with the oscillator circuit, and control method of the oscillator circuit |
| EP2562934A2 (en) | 2002-01-10 | 2013-02-27 | Fujitsu Semiconductor Limited | Oscillator circuits |
| EP2566052A2 (en) | 2002-01-10 | 2013-03-06 | Fujitsu Semiconductor Limited | Oscillator circuits |
| JP2005354888A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-12-22 | Seiko Instruments Inc | 電波発電回路 |
| JP2012093113A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Panasonic Corp | 静電容量式加速度センサ |
| US10623003B2 (en) | 2017-11-17 | 2020-04-14 | Seiko Epson Corporation | Circuit device, oscillator, electronic apparatus, and vehicle |
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