JPS62220005A - Crystal oscillator - Google Patents

Crystal oscillator

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JPS62220005A
JPS62220005A JP6460786A JP6460786A JPS62220005A JP S62220005 A JPS62220005 A JP S62220005A JP 6460786 A JP6460786 A JP 6460786A JP 6460786 A JP6460786 A JP 6460786A JP S62220005 A JPS62220005 A JP S62220005A
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JP
Japan
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crystal oscillator
switch
capacitor
series
response
Prior art date
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Pending
Application number
JP6460786A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Tani
谷 厚志
Yasuo Takayama
高山 康男
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To facilitate the large scale circuit integration without needing a capacitor group as a control element by connecting a capacitor in parallel with a series circuit of resistor groups selected in response to the changeover of a switch and the switch itself. CONSTITUTION:The switch 101 switched in response to a control signal and a resistor group 102 comprising plural resistors selected in response to the changeover of the switch 101 are connected in series. A capacitor 103 is connected in parallel with the series circuit. The series capacitance of a frequency control element is changed by using the switch to select the resistors and the oscillated frequency of the crystal oscillator is controlled in response thereto.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 発振回路に対して水晶振動子と周波数制御要素とが直列
に接続される水晶発振器において、制御信号に応じて切
夛替えられるスイッチと、このスイッチに直列に接続さ
れた、スイッチの切す替えに対応して選択される複数の
抵抗からなる抵抗群と、このスイッチと抵抗群の直列回
路に並列に接続されたコンデンサとによって周波数制御
要素を構成する。スイッチによって選択された抵抗とコ
コンデンサの値が変化するので、制御信号に応じて抵抗
群の抵抗を選択することによって、水晶発振器の発振周
波数26;安定化される。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] In a crystal oscillator in which a crystal resonator and a frequency control element are connected in series to an oscillation circuit, there is a switch that is switched in accordance with a control signal, and a switch connected in series to the switch. A frequency control element is constituted by a connected resistor group consisting of a plurality of resistors selected in response to switching of the switch, and a capacitor connected in parallel to the series circuit of the switch and the resistor group. Since the values of the resistor and co-capacitor selected by the switch change, the oscillation frequency 26 of the crystal oscillator is stabilized by selecting the resistor of the resistor group according to the control signal.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は発振周波数を制御可能な水晶発振器に係シ、特
に抵抗値の変化によって発振周波数を変化させるように
し7’t、LSI化に好適な水晶発振器に関するもので
ある。
The present invention relates to a crystal oscillator whose oscillation frequency can be controlled, and more particularly to a crystal oscillator whose oscillation frequency is changed by changing a resistance value and which is suitable for LSI integration.

ディジタル制御によって発振周波数を制御できる、LS
I化された水晶発振器が要望されている。
LS whose oscillation frequency can be controlled by digital control
There is a demand for integrated crystal oscillators.

この場合、周波数制御要素として、LSI化が容易な素
子を用いることが必要である。
In this case, it is necessary to use an element that can be easily integrated into an LSI as the frequency control element.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は従来の水晶発振器の構成例を示したものであっ
て、マイコンを用いてディジタル制御によって発振周波
数を安定化し元水晶発振器を例示している。同図におい
て、1は周囲温度を検出するための温度センサ、2はア
ナログ信号からなる温度センサ1の検出信号を、ディジ
タル信号に変換するアナログディジタル(A/D )変
換器、3は制御用マイコン(μCOM)、4はマイコン
3によって制御されるスイッチアレイ、5はスイッチア
レイ4によって選択的に接続されるコンデンサ群、6は
水晶振動子、7は発振回路である。
FIG. 4 shows an example of the configuration of a conventional crystal oscillator, and illustrates an original crystal oscillator whose oscillation frequency is stabilized by digital control using a microcomputer. In the figure, 1 is a temperature sensor for detecting the ambient temperature, 2 is an analog-to-digital (A/D) converter that converts the detection signal of temperature sensor 1, which is an analog signal, into a digital signal, and 3 is a control microcomputer. (μCOM), 4 is a switch array controlled by the microcomputer 3, 5 is a capacitor group selectively connected by the switch array 4, 6 is a crystal resonator, and 7 is an oscillation circuit.

第4図において、スイッチアレイ4は常にコンデンサ群
5におけるいずれか1個のコンデンサを切り替えて水晶
振動子6と直列に発振回路7に接続する。これによって
水晶振動子6の特性に従って、コンデンサ群5から選ば
れたコンデンサの値によって定まる微小周波数の変化を
、発振周波数に生じている。温度センサ1は水晶発振器
の周囲温度を検出し、検出した温度値はA/D変換器2
を経てディジタル信号に変換されてマイコン3に入力さ
れる。マイコン3は検出された温度ディジタル値に対応
して、水晶発振器の発振周波数を常に規定値に保つため
に、水晶振動子6に直列に接続すべき容量値を記憶して
いて、入力ディジタル信号に応じてスイッチアレイ4を
制御し、その時の温度に対して最適の容量値を有するコ
ンデンサをコンデンサ群5から選択して、発振回路7に
接続させる。このようにして第4図の水晶発振器におい
て、温度変化に拘らず発振周波数を安定化された、ディ
ジタル制御形温度補償水晶発振器(DTCXO)が構成
される。
In FIG. 4, the switch array 4 always switches any one capacitor in the capacitor group 5 to connect it to the oscillation circuit 7 in series with the crystal resonator 6. As a result, according to the characteristics of the crystal resonator 6, a minute frequency change is caused in the oscillation frequency, which is determined by the value of the capacitor selected from the capacitor group 5. Temperature sensor 1 detects the ambient temperature of the crystal oscillator, and the detected temperature value is sent to A/D converter 2.
The signal is converted into a digital signal and input to the microcomputer 3. In response to the detected temperature digital value, the microcomputer 3 stores the capacitance value that should be connected in series to the crystal oscillator 6 in order to always maintain the oscillation frequency of the crystal oscillator at the specified value, and inputs the capacitance value to the input digital signal. The switch array 4 is controlled accordingly, and a capacitor having the optimum capacitance value for the temperature at that time is selected from the capacitor group 5 and connected to the oscillation circuit 7. In this manner, the crystal oscillator shown in FIG. 4 constitutes a digitally controlled temperature compensated crystal oscillator (DTCXO) whose oscillation frequency is stabilized regardless of temperature changes.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ディジタル制御形温度補償水晶発振器は、マイコン制御
機器における超小形高安定水晶発振器として特に適して
いるものであり、従ってその構成としては水晶振動子以
外の大部分をLSI化できるものであることが要望され
る。
A digitally controlled temperature-compensated crystal oscillator is particularly suitable as an ultra-small, highly stable crystal oscillator in microcomputer-controlled equipment, and it is therefore desirable that most of the components other than the crystal oscillator can be integrated into an LSI. be done.

しかしながら第4図に示された従来の水晶発振器におい
ては、周波数制御要素として多数のコンデンサを使用し
ている。コンデンサは一般にLSI化することが難しい
ものであシ、特にその容量値を精密に調整することは困
難である。
However, the conventional crystal oscillator shown in FIG. 4 uses multiple capacitors as frequency control elements. Capacitors are generally difficult to integrate into LSIs, and in particular, it is difficult to precisely adjust their capacitance values.

そのため第4図に示された水晶発振器は、LSI化され
た超小形高安定水晶発振器を構成するために、必ずしも
適していないという問題があった。
Therefore, there is a problem in that the crystal oscillator shown in FIG. 4 is not necessarily suitable for constructing an ultra-small, highly stable crystal oscillator integrated into an LSI.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このような従来技術の問題点を解決するため、本発明の
水晶発振器においては、発振回路に対して水晶振動子と
周波数制御要素とを直列に接続してなる水晶発振器にお
いて、第1図の原理的構成に示す各手段を具えている。
In order to solve the problems of the prior art, the crystal oscillator of the present invention has a crystal oscillator in which a crystal resonator and a frequency control element are connected in series to an oscillation circuit, and the principle shown in FIG. It is equipped with each means shown in the basic structure.

101はスイッチであって、制御信号に応じて切り替え
が行われる。
101 is a switch, and switching is performed according to a control signal.

102は抵抗群であって、スイッチ(101)の切9替
えに対応して選択される複数の抵抗からなシ、スイッチ
(101)に直列に接続されている。
Reference numeral 102 denotes a resistor group, which is connected in series to the switch (101) and includes a plurality of resistors selected in response to switching of the switch (101).

103はコンデンサであって、スイッチ(101)と抵
抗群(102)の直列回路に並列に接続されている。
A capacitor 103 is connected in parallel to a series circuit of a switch (101) and a resistor group (102).

〔作用〕[Effect]

第1図の水晶発振器は、水晶振動子の特性に従って、周
波数制御要素における主として容量値に応して、その発
振周波数が決定される。コンデンサ(103)と、スイ
ッチ(101)によって抵抗群(102)よって等測的
に周波数制御要素における直列容量値が変化し、これに
よって水晶発振器の発振周波数が制御信号に応じて制御
される。
The oscillation frequency of the crystal oscillator shown in FIG. 1 is determined according to the characteristics of the crystal oscillator, mainly depending on the capacitance value of the frequency control element. The capacitor (103) and the switch (101) cause the resistor group (102) to change the series capacitance value in the frequency control element isometrically, thereby controlling the oscillation frequency of the crystal oscillator in accordance with the control signal.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は本発明の一実施例を示したものであって、第4
図に示された従来例と同じ部分は同じ番号で示されてお
り、それらの動作もまた同様である。8はスイッチアレ
イ4によって切り替えられる抵抗群、9はコンデンサで
ある。
FIG. 2 shows one embodiment of the present invention.
The same parts as in the conventional example shown in the figures are indicated by the same numbers, and their operations are also similar. 8 is a resistor group switched by the switch array 4, and 9 is a capacitor.

いま容量と抵抗の並列回路を第3図(a)に示すものと
すると、その等価回路は(b)に示すようになり、両者
におけるそれぞれの容量c 、 c’ 、抵抗R,R’
の間には周知のように次の関係がある。
If we assume that the parallel circuit of capacitance and resistance is shown in Fig. 3(a), its equivalent circuit will be as shown in Fig. 3(b), where the respective capacitances c and c' and resistances R and R' in both
As is well known, there is the following relationship between them.

(1) 、 (27式の関係から、第2図の回路におい
て抵抗群8における抵抗の切り替えによって、等測的に
水晶振動子6の直列容量値を変化させて、発振周波数の
制御を行い得ることがわかる。
(1), (From the relationship of Equation 27, the oscillation frequency can be controlled by changing the series capacitance value of the crystal resonator 6 isometrically by switching the resistance in the resistor group 8 in the circuit shown in Fig. 2. I understand that.

抵抗はLSI化することが容易であり、その値を精密に
調整することも容易である。第2図の水晶発振器におい
ては容量素子はコンデンサ9のみでちゃ、可変要素は抵
抗群8によって構成されるので、LSI化可能な縮小形
高安定水晶発振器を容易に実現することができる。
It is easy to implement a resistor into an LSI, and its value can also be easily adjusted precisely. In the crystal oscillator shown in FIG. 2, the capacitor 9 is the only capacitive element, and the variable element is the resistor group 8, so that a compact highly stable crystal oscillator that can be integrated into an LSI can be easily realized.

スイッチアレイ4における抵抗群8を構成する抵抗の接
続は、各スイッチ素子が順次選択されて対応する抵抗を
選択するようにしてもよく、または各スイッチ素子が順
次並列に接続されて各抵抗を順次並列に接続するように
してもよい。
The resistors constituting the resistor group 8 in the switch array 4 may be connected in such a way that each switch element is selected in sequence to select the corresponding resistance, or each switch element is connected in parallel in order to select each resistance in sequence. They may be connected in parallel.

第2図に示された水晶発振器において、スイッチアレイ
4は通常のトランジスタスイッチを利用して構成するこ
とができるが、これをC−MOSスイッチによって作る
ようにしてもよい。C−MOSスイッチによってスイッ
チアレイ4を構成した場合には、C−MOSスイッチに
おけるオン抵抗を抵抗群8における各抵抗として利用す
ることができ、従って抵抗群8を省略することができる
ようになるので、LSI化する上でさらに有利である。
In the crystal oscillator shown in FIG. 2, the switch array 4 can be constructed using ordinary transistor switches, but it may also be constructed using C-MOS switches. When the switch array 4 is composed of C-MOS switches, the on-resistance of the C-MOS switches can be used as each resistance in the resistor group 8, and therefore the resistor group 8 can be omitted. , which is further advantageous in making it into an LSI.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明の水晶発振器によれば、温度
制御等に基づいて水晶発振器における周波数制御要素を
段階的に変化させて周波数制御を行う際に、制御要素と
してコンデンサ群を必要としないので、LSI化が容易
であって縮小形高安定の水晶発振器を容易に実現でき、
特にディジタル制御形温度補償水晶発振器として好適で
ある。
As explained above, according to the crystal oscillator of the present invention, a group of capacitors is not required as a control element when frequency control is performed by changing the frequency control element of the crystal oscillator in stages based on temperature control, etc. , it is easy to implement a compact, highly stable crystal oscillator that can be easily integrated into an LSI,
It is particularly suitable as a digitally controlled temperature compensated crystal oscillator.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理的構成を示す図、第2図は本発明
の一実施例の構成を示す図、第3図は直列回路と並列回
路の変換を説明する図、 第4図は従来の水晶発振器の構成例を示す図である。 1・・・温度センサ 2・・・アナログディジタル(A/D )変換器3・・
・マイコン(μCOM) 4・・・スイッチアレイ 5・・・コンデンサ群 6・・・水晶振動子 7・・・発振回路 8・・・抵抗群 9・・・コンデンサ
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram explaining conversion between a series circuit and a parallel circuit, and FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a conventional crystal oscillator. 1...Temperature sensor 2...Analog-digital (A/D) converter 3...
・Microcomputer (μCOM) 4...Switch array 5...Capacitor group 6...Crystal resonator 7...Oscillation circuit 8...Resistor group 9...Capacitor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)発振回路に対して水晶振動子と周波数制御要素と
を直列に接続してなる水晶発振器において、該周波数制
御要素が、 制御信号に応じて切り替えられるスイッチ(101)と
、 該スイッチ(101)と直列に接続された、該スイッチ
(101)の切り替えに対応して選択される複数の抵抗
からなる抵抗群(102)と、 該スイッチ(101)と抵抗群(102)の直列回路に
並列に接続されたコンデンサ(103)とからなること
を特徴とする水晶発振器。
(1) In a crystal oscillator in which a crystal resonator and a frequency control element are connected in series to an oscillation circuit, the frequency control element includes: a switch (101) that is switched according to a control signal; ) connected in series with a resistor group (102) consisting of a plurality of resistors selected in response to switching of the switch (101); A crystal oscillator comprising: a capacitor (103) connected to a capacitor (103);
(2)前記スイッチ(101)と抵抗群(102)とが
、制御信号に応じてオンになる複数のC−MOSスイッ
チからなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の水晶発振器。
(2) The crystal oscillator according to claim 1, wherein the switch (101) and the resistor group (102) are comprised of a plurality of C-MOS switches that are turned on in response to a control signal.
JP6460786A 1986-03-20 1986-03-20 Crystal oscillator Pending JPS62220005A (en)

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