JPS6115606B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6115606B2 JPS6115606B2 JP403878A JP403878A JPS6115606B2 JP S6115606 B2 JPS6115606 B2 JP S6115606B2 JP 403878 A JP403878 A JP 403878A JP 403878 A JP403878 A JP 403878A JP S6115606 B2 JPS6115606 B2 JP S6115606B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- oscillation
- vibrator
- controlled oscillator
- emv
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 44
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
本発明は、電気機械振動子を使用した発振回路
に関するものである。 一般に、電気機械振動子（以下、単に振動子と
いう）を使用した発振回路は、その発振周波数の
安定度が非常に高いことで知られている。このよ
うな発振回路は、振動子を増幅器の帰還回路に挿
入するとともに、増幅器が振動子の共振周波数に
おいて正帰還となるように構成したものである。
しかしながら、上記の発振回路ではその発振周波
数が振動子の共振周波数に一致し、使用する振動
子を喉換しない限り発振周波数を変化させること
はできない。また、上記とは別に、振動子を使用
せずにLC共振回路を使用した発振回路では、発
振周波数を可変とすることが出来るがその安定性
を前者ほど高くすることは困難である。 本発明は、上記のような従来装置の欠点をなく
し、発振周波数が可変であるとともに、安定度の
高い発振回路を簡単な構成により実現することを
目的としたものである。 以下、図面を用いて本発明の発振回路を説明す
る。 第１図は本発明の発振回路の動作原理を示すブ
ロツク図である。図において、EMVは水晶、音
さ等の電気機械振動子、PDは位相検出器、LPF
はローパスフイルタ、VCOは電圧制御発振器で
ある。振動子EMVは三端子形の振動子である。
位相検出器PDは振動子EMVの入出力電圧間の位
相差を検出するもので、その出力電圧ＶDはロー
パスフイルタLPFを介して電圧制御発振器VCO
に印加されている。電圧制御発振器VCOは位相
検出器PDの出力電圧ＶDの大きさに対応した周波
数（）の電圧Ｖputを発生し、この電圧Ｖputを
振動子EMVの入力端に印加するとともに、位相
検出器PDの一方の入力端に印加している。電圧
Ｖputは発振回路の出力電圧である。また、振動
子EMVの出力端は位相検出器PDの他方の入力端
に接続されている。 以上のように構成された発振回路において、そ
の動作は次の通りである。まず、振動子EMVの
電気的等価回路の一例を示せば、第２図の如く表
わされる。Ｃdは電極間容量である。このような
振動子において、その共振周波数を０とすれ
ば、入出力電圧間の位相差φは次式のように表わ
される。 φ＝−tan-1１／Ｑ・ω０／２△〓(1) ここで、
に関するものである。 一般に、電気機械振動子（以下、単に振動子と
いう）を使用した発振回路は、その発振周波数の
安定度が非常に高いことで知られている。このよ
うな発振回路は、振動子を増幅器の帰還回路に挿
入するとともに、増幅器が振動子の共振周波数に
おいて正帰還となるように構成したものである。
しかしながら、上記の発振回路ではその発振周波
数が振動子の共振周波数に一致し、使用する振動
子を喉換しない限り発振周波数を変化させること
はできない。また、上記とは別に、振動子を使用
せずにLC共振回路を使用した発振回路では、発
振周波数を可変とすることが出来るがその安定性
を前者ほど高くすることは困難である。 本発明は、上記のような従来装置の欠点をなく
し、発振周波数が可変であるとともに、安定度の
高い発振回路を簡単な構成により実現することを
目的としたものである。 以下、図面を用いて本発明の発振回路を説明す
る。 第１図は本発明の発振回路の動作原理を示すブ
ロツク図である。図において、EMVは水晶、音
さ等の電気機械振動子、PDは位相検出器、LPF
はローパスフイルタ、VCOは電圧制御発振器で
ある。振動子EMVは三端子形の振動子である。
位相検出器PDは振動子EMVの入出力電圧間の位
相差を検出するもので、その出力電圧ＶDはロー
パスフイルタLPFを介して電圧制御発振器VCO
に印加されている。電圧制御発振器VCOは位相
検出器PDの出力電圧ＶDの大きさに対応した周波
数（）の電圧Ｖputを発生し、この電圧Ｖputを
振動子EMVの入力端に印加するとともに、位相
検出器PDの一方の入力端に印加している。電圧
Ｖputは発振回路の出力電圧である。また、振動
子EMVの出力端は位相検出器PDの他方の入力端
に接続されている。 以上のように構成された発振回路において、そ
の動作は次の通りである。まず、振動子EMVの
電気的等価回路の一例を示せば、第２図の如く表
わされる。Ｃdは電極間容量である。このような
振動子において、その共振周波数を０とすれ
ば、入出力電圧間の位相差φは次式のように表わ
される。 φ＝−tan-1１／Ｑ・ω０／２△〓(1) ここで、
【式】ω0 2＝
Ｃ＋Ｃｄ／ＬＣＣｄ
ω＝ω０＋△ω，ω０＝２π０，ω＝２π
上式からもわかるように、振動子EMVにおい
てその入力電圧Viの周波数を振動子EMV個有
の共振固波数０より低い周波数から高い周波数
へと変化させた時、入出力電圧間の位相差φは０
からπ（rad）まで変化することになる。ここ
で、入力電圧Viの周波数が振動子EMVの共振
周波数０と等しくなつた時の位相差φはπ／２ （rad）である。 また、位相検出器PDは、入力端に印加される
２つの電圧Ｖput（Vi）、V0の間の位相差φに対応
した出力電圧ＶDを発生するもので、その出力電
圧ＶDは位相差φが０（rad）の時には正の最大
値、位相差φがπ（rad）の時には負の最大値と
なり、位相差φがπ／２（rad）の時に０となる。 第１図に示す発振回路において、いま、電圧制
御発振器VCOの発振周波数が振動子EMVの共
振周波数０より低い場合を考えてみると、振動
子EMVの入出力電圧間の位相差φはπ／２（rad）よ り小さい値となる。このため、位相検出器PDの
出力電圧ＶDは正の値となり、電圧制御発振器
VCOの発振周波数を高くするように動作す
る。また、電圧制御発振器VCOの発振周波数
が振動子EMVの共振周波数０より高い場合に
は、位相差φはπ／２（rad）より大きい値、位相検 出器PDの出力電圧ＶDは負の値となり、電圧制御
発振器VCOの発振周波数ｒを低くするように動
作する。ここで、位相検出器PDまたはローパス
フイルタLPFのゲインを大きく選んでおくと、電
圧制御発振器VCOの発振周波数は位相検出器
PDの出力電圧ＶDの極性に応じて振動子EMVの
共振周波数０に近づくように変化し、＝０
となつた時に振動子EMVの入出力電圧間の位相
差φがπ／２（rad）となり、回路は安定する。 このように第１図に示す発振回路は、振動子
EMVの入出力電圧間の位相差φを常にπ／２（rad） に保つように電圧制御発振器VCOの発振周波数
を制御し、一種の周波数サーボ的に動作するの
で、その出力電圧Ｖputの周波数は常に振動子
EMVの共振周波数０に等しく保たれている。
このため、発振回路における発振周波数の安定
度は振動子EMVの共振周波数０の安定度に依
存することになり、非常に安定したものとなる。 第３図は本発明の発振回路の一実施例を示すブ
ロツク図である。図において、第１図と同様のも
のは同一符号を付して示す。CONは周波数変換
器である。図に示す回路は、前記した第１図に示
す発振回路において、電圧制御発振器VCOの出
力電圧Ｖputを周波数変換器CONを介して振動子
EMVおよび位相検出器PDの入力端に印加するよ
うにしたものである。周波数変換器CONには、
例えば分周器や逓倍器等が考えられる。 いま、周波数変換器CONの変換係数をＮとす
れば、回路の安定状態における電圧制御発振器
VCOの発振周波数は次式のように表わされ
る。 ＝１／Ｎ・′＝１／Ｎ・０ (2) （′＝Nx） ここで、′は周波数変換器CONの出力周波数
であり、回路は周波数変換器CONの出力周波数
′が振動子EMVの共振周波数０と等しくなる
ように電圧制御発振器VCOの発振周波数を変
化させる。したがつて、周波数変器CONの変換
係数Ｎを変化させることにより、電圧制御発振器
VCOの発振周波数を任意に変化させることが
できる。この回路における発振周波数の安定度
は、前記した第１図の回路と同様、非常に高いも
のである。 なお、第３図に示す発振回路において、周波数
変換器CONの変換係数Ｎを１とした場合には、
第１図に示した発振回路と全く同様となる。 以上説明したように本発明の発振回路では、回
路に振動子の入出力電圧間の位相差を帰還量とす
る周波数サーボ的な動作を行なわせるとともに、
電圧制御発振器の出力電圧を周波数変換器を介し
て振動子の入力端に印加するようにしているの
で、発振周波数が可変であるとともに安定度の高
い発振回路を簡単な構成により実現することがで
きる。
上式からもわかるように、振動子EMVにおい
てその入力電圧Viの周波数を振動子EMV個有
の共振固波数０より低い周波数から高い周波数
へと変化させた時、入出力電圧間の位相差φは０
からπ（rad）まで変化することになる。ここ
で、入力電圧Viの周波数が振動子EMVの共振
周波数０と等しくなつた時の位相差φはπ／２ （rad）である。 また、位相検出器PDは、入力端に印加される
２つの電圧Ｖput（Vi）、V0の間の位相差φに対応
した出力電圧ＶDを発生するもので、その出力電
圧ＶDは位相差φが０（rad）の時には正の最大
値、位相差φがπ（rad）の時には負の最大値と
なり、位相差φがπ／２（rad）の時に０となる。 第１図に示す発振回路において、いま、電圧制
御発振器VCOの発振周波数が振動子EMVの共
振周波数０より低い場合を考えてみると、振動
子EMVの入出力電圧間の位相差φはπ／２（rad）よ り小さい値となる。このため、位相検出器PDの
出力電圧ＶDは正の値となり、電圧制御発振器
VCOの発振周波数を高くするように動作す
る。また、電圧制御発振器VCOの発振周波数
が振動子EMVの共振周波数０より高い場合に
は、位相差φはπ／２（rad）より大きい値、位相検 出器PDの出力電圧ＶDは負の値となり、電圧制御
発振器VCOの発振周波数ｒを低くするように動
作する。ここで、位相検出器PDまたはローパス
フイルタLPFのゲインを大きく選んでおくと、電
圧制御発振器VCOの発振周波数は位相検出器
PDの出力電圧ＶDの極性に応じて振動子EMVの
共振周波数０に近づくように変化し、＝０
となつた時に振動子EMVの入出力電圧間の位相
差φがπ／２（rad）となり、回路は安定する。 このように第１図に示す発振回路は、振動子
EMVの入出力電圧間の位相差φを常にπ／２（rad） に保つように電圧制御発振器VCOの発振周波数
を制御し、一種の周波数サーボ的に動作するの
で、その出力電圧Ｖputの周波数は常に振動子
EMVの共振周波数０に等しく保たれている。
このため、発振回路における発振周波数の安定
度は振動子EMVの共振周波数０の安定度に依
存することになり、非常に安定したものとなる。 第３図は本発明の発振回路の一実施例を示すブ
ロツク図である。図において、第１図と同様のも
のは同一符号を付して示す。CONは周波数変換
器である。図に示す回路は、前記した第１図に示
す発振回路において、電圧制御発振器VCOの出
力電圧Ｖputを周波数変換器CONを介して振動子
EMVおよび位相検出器PDの入力端に印加するよ
うにしたものである。周波数変換器CONには、
例えば分周器や逓倍器等が考えられる。 いま、周波数変換器CONの変換係数をＮとす
れば、回路の安定状態における電圧制御発振器
VCOの発振周波数は次式のように表わされ
る。 ＝１／Ｎ・′＝１／Ｎ・０ (2) （′＝Nx） ここで、′は周波数変換器CONの出力周波数
であり、回路は周波数変換器CONの出力周波数
′が振動子EMVの共振周波数０と等しくなる
ように電圧制御発振器VCOの発振周波数を変
化させる。したがつて、周波数変器CONの変換
係数Ｎを変化させることにより、電圧制御発振器
VCOの発振周波数を任意に変化させることが
できる。この回路における発振周波数の安定度
は、前記した第１図の回路と同様、非常に高いも
のである。 なお、第３図に示す発振回路において、周波数
変換器CONの変換係数Ｎを１とした場合には、
第１図に示した発振回路と全く同様となる。 以上説明したように本発明の発振回路では、回
路に振動子の入出力電圧間の位相差を帰還量とす
る周波数サーボ的な動作を行なわせるとともに、
電圧制御発振器の出力電圧を周波数変換器を介し
て振動子の入力端に印加するようにしているの
で、発振周波数が可変であるとともに安定度の高
い発振回路を簡単な構成により実現することがで
きる。
第１図は本発明の発振回路の動作原理を示すブ
ロツク図、第２図は電気機械振動子の電気的等価
回路の一例を示す回路図、第３図は本発明の発振
回路の一実施例を示すブロツク図である。 EMV……電気機械振動子、PD……位相検出
器、LPF……ローパスフイルタ、VCO……電圧
制御発振器、CON……周波数変換器。
ロツク図、第２図は電気機械振動子の電気的等価
回路の一例を示す回路図、第３図は本発明の発振
回路の一実施例を示すブロツク図である。 EMV……電気機械振動子、PD……位相検出
器、LPF……ローパスフイルタ、VCO……電圧
制御発振器、CON……周波数変換器。
Claims (1)
- １ 三端子形の電気機械振動子と、この電気機械
振動子の入出力電圧間の位相差を検出する位相検
出器と、ローパスフイルタを介して印加される前
記位相検出器の出力電圧によりその発振周波数が
制御されるとともにその発振出力電圧を周波数変
換器を介して前記電気機械振動子の入力端に印加
する電圧制御発振器とを具備し、前記周波数変換
器の変換係数を変えて前記電圧制御発振器の発振
周波数を変化させるとともにこの電圧制御発振器
の発振出力電圧を回路の出力電圧とする発振回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP403878A JPS5497355A (en) | 1978-01-18 | 1978-01-18 | Oscillation circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP403878A JPS5497355A (en) | 1978-01-18 | 1978-01-18 | Oscillation circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5497355A JPS5497355A (en) | 1979-08-01 |
| JPS6115606B2 true JPS6115606B2 (ja) | 1986-04-25 |
Family
ID=11573780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP403878A Granted JPS5497355A (en) | 1978-01-18 | 1978-01-18 | Oscillation circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5497355A (ja) |
-
1978
- 1978-01-18 JP JP403878A patent/JPS5497355A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5497355A (en) | 1979-08-01 |
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