JPS6244571Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6244571Y2 JPS6244571Y2 JP9736986U JP9736986U JPS6244571Y2 JP S6244571 Y2 JPS6244571 Y2 JP S6244571Y2 JP 9736986 U JP9736986 U JP 9736986U JP 9736986 U JP9736986 U JP 9736986U JP S6244571 Y2 JPS6244571 Y2 JP S6244571Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- oscillation
- circuit
- spurious
- piezoelectric vibrator
- 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 21
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
本考案は圧電振動子を用いた発振回路に関する
ものである。 従来、例えば水晶発振回路では、発振起動時
に、水晶振動子の主振動より周波数の高いスプリ
アス振動に引き込まれてしまうことがあつた。 そこで本考案は簡単な構成でスプリアス振動に
引き込まれることなく、確実に主振動に基づいて
発振を行なう圧電振動子を用いた発振回路を提供
するものである。 まず、水晶発振回路において、発振起動時にス
プリアス振動に引き込まれる原因について説明す
る。 第１図は、Ｃ−MOSインバータＴ、負荷容量
Ｃg，Ｃd、帰還抵抗Ｒpおよび水晶振動子Ｑによ
つて構成した水晶発振回路を示したものである。
この水晶発振回路の発振起動時に、Ｃ−MOSイ
ーバータＴは能動領域で動作するため、微少信号
増幅器として考えることができる。このときの等
価回路は第２図のように表され、ａ−ａ端から水
晶振動子Ｑ側を見たときのインピーダンスＺc
は、 （Ｒ：水晶振動子の等価インピーダンス、Ｌ：
水晶振動子の等価インダクタンス） となり、ａ−ａ端からＣ−MOSイーバータＴ
側をみたときのインピーダンスＺaは、 と表される。 これより、第２図の等価回路は第３図のように
おきかえることができる。発振起動時に、電流が
ｅst（Ｓ；複素数の定数）に従つて変化すると仮
定すれば、すなわち電流ｉがｉ＝Kest（ｋは定
数）で表されるとすれば、例えば容量Ｃnの両端
電圧Ｖnは Vm＝１／Ｃｎ∫idt ＝１／Ｃｎ∫kestdt ＝ｋｅｓｔ／ＳＣｎ ＝ｉ／ＳＣｎ となり、容量Ｃnのインピーダンス１／SCnと
なる。同様に容量Ｃaのインピーダンスは１／
SCaとなる。 またインダクタンスＬの両端電圧Ｖlは Ｖl＝Ｌ・ｄｉ／ｄｔ ＝SL・ｉ となり、インダクタンスＬのインピーダンスは
SLとなる。 したがつて第３図の閉回路のインピーダンス
ZLは、 ZL≒Ｒ−Ｒa＋SL＋１／Ｓ（１／Ｃｎ＋１／Ｃａ） となる。但し、C0＝０とみなす。この閉回路
のインピーダンスZLは０となるので、 （Ｒ−Ｒa）＋SL＋１／Ｓ（１／Ｃｎ＋１／Ｃａ≒＝
０ とおくことにより、Ｓはつぎのようになる。 ここで σ＝Ｒａ−Ｒ／２Ｌ，
ものである。 従来、例えば水晶発振回路では、発振起動時
に、水晶振動子の主振動より周波数の高いスプリ
アス振動に引き込まれてしまうことがあつた。 そこで本考案は簡単な構成でスプリアス振動に
引き込まれることなく、確実に主振動に基づいて
発振を行なう圧電振動子を用いた発振回路を提供
するものである。 まず、水晶発振回路において、発振起動時にス
プリアス振動に引き込まれる原因について説明す
る。 第１図は、Ｃ−MOSインバータＴ、負荷容量
Ｃg，Ｃd、帰還抵抗Ｒpおよび水晶振動子Ｑによ
つて構成した水晶発振回路を示したものである。
この水晶発振回路の発振起動時に、Ｃ−MOSイ
ーバータＴは能動領域で動作するため、微少信号
増幅器として考えることができる。このときの等
価回路は第２図のように表され、ａ−ａ端から水
晶振動子Ｑ側を見たときのインピーダンスＺc
は、 （Ｒ：水晶振動子の等価インピーダンス、Ｌ：
水晶振動子の等価インダクタンス） となり、ａ−ａ端からＣ−MOSイーバータＴ
側をみたときのインピーダンスＺaは、 と表される。 これより、第２図の等価回路は第３図のように
おきかえることができる。発振起動時に、電流が
ｅst（Ｓ；複素数の定数）に従つて変化すると仮
定すれば、すなわち電流ｉがｉ＝Kest（ｋは定
数）で表されるとすれば、例えば容量Ｃnの両端
電圧Ｖnは Vm＝１／Ｃｎ∫idt ＝１／Ｃｎ∫kestdt ＝ｋｅｓｔ／ＳＣｎ ＝ｉ／ＳＣｎ となり、容量Ｃnのインピーダンス１／SCnと
なる。同様に容量Ｃaのインピーダンスは１／
SCaとなる。 またインダクタンスＬの両端電圧Ｖlは Ｖl＝Ｌ・ｄｉ／ｄｔ ＝SL・ｉ となり、インダクタンスＬのインピーダンスは
SLとなる。 したがつて第３図の閉回路のインピーダンス
ZLは、 ZL≒Ｒ−Ｒa＋SL＋１／Ｓ（１／Ｃｎ＋１／Ｃａ） となる。但し、C0＝０とみなす。この閉回路
のインピーダンスZLは０となるので、 （Ｒ−Ｒa）＋SL＋１／Ｓ（１／Ｃｎ＋１／Ｃａ≒＝
０ とおくことにより、Ｓはつぎのようになる。 ここで σ＝Ｒａ−Ｒ／２Ｌ，
【式】
とおくと
Ｓ＝σ＋ｊ√２−２
≡σ＋ｊω′（〓ω≫σ）
となる。したがつて
ｅst＝ｅ〓t・ｅj〓′t，σ≧０
となる。すなわち、発振起動時において、振幅
はｅ〓tで大きくなり、最後には回路の非線形領
域に入るため、相互コンダクタンスｇnが小さく
なつて（負性抵抗Ｒaが小さくなつてσ＝０，Ｓ
＝ｊσωで定常状態となる。これにより、インダ
クタンスＬが大きいほどσが小さく、σが大きい
ほど早く定常状態に達することがわかる。そこ
で、σを成長係数と呼ぶ。主振動の成長係数σn
〔σｍ＝（Ｒa−Rm）／2Ln，Rm；主振動の等価
インピーダンス、Ｌn；主振動の等価インダクタ
ンス〕がスプリアス振動の成長係数σs〔σs＝
（Ｒa−Ｒs）／2Ls，Ｒs；スプリアス振動の等価
インピーダンス、Ｌs；スプリアス振動の等価イ
ンダクタンス〕より大きければ、スプリアス振動
に引き込まれることがなくなる。 一方、発振起動時における水晶振動子の直列回
路側のインピーダンスＺsは、 となつて水晶振動子のCl（Crysta1
lmpedance，等価抵抗）値は、定常状態では、上
式の虚数部がなくなつてＲ＋２σＬとして動作す
ることになる。 そこで、主振動の成長係数σnがスプリアス振
動の成長係数σsより小さくなる条件を、相互コ
ンダクンスｇnおよびCI値をパラメータとし、コ
ンデンサＣgの容量を変化させて計算してみた。
なお本実験で使用した水晶振動子Ｑは、第４図示
の電極形状で、主振動周波数およびスプリアス振
動周波数がそれぞれ4.2MHzおよび4.6MHzのもの
である。第５図は計算結果を示したもので、実線
P1……P4は、相互コンダクタンスｇnおよびCI値
を同図示のごとく設定したときの主振動の成長係
数σnを示し、破線q1……q6はスプリアス振動の
成長係数σsを示したものである。同図から明ら
かなように、相互コンダクタンスｇnが300μと大
きく、しかもコンデンサＣgの容量が小さいとき
に、主振動の成長係数よりスプリアス振動の成長
係数の方が大きくなつてスプリアス振動に引き込
まれるものである。したがつて相互コンダクタン
スｇnを小さくするか、あるいはコンデンサＣgの
容量を大きく設定することによつて、主振動の成
長係数をスプリアス振動のそれより大きくでき、
スプリアス振動を防止できるものである。 そこで本考案の一実施例について説明すると、 第６図において、スイツチング回路SWの入力
端子ｄには、電源投入時に１パルスを供給してス
イツチング回路SWをオンにする。したがつて、
発振起動時にのみ、コンデンサＣgにコンデンサ
Ｃbが並列接続され、主振動の成長係数より大き
くなつてスプリアス振動が防止される。 なお、コンデンサＣbは、コンデンサＣdに並列
接続するようにしても、上記と同様の効果が得ら
れる。 以上のように本考案によれば、発振起動時にお
ける負荷容量が定常状態におけるそれより大きく
なるようにしたので、極めて簡単な構成を付加す
るだけでスプリアス振動に引き込まれることがな
くなる。
はｅ〓tで大きくなり、最後には回路の非線形領
域に入るため、相互コンダクタンスｇnが小さく
なつて（負性抵抗Ｒaが小さくなつてσ＝０，Ｓ
＝ｊσωで定常状態となる。これにより、インダ
クタンスＬが大きいほどσが小さく、σが大きい
ほど早く定常状態に達することがわかる。そこ
で、σを成長係数と呼ぶ。主振動の成長係数σn
〔σｍ＝（Ｒa−Rm）／2Ln，Rm；主振動の等価
インピーダンス、Ｌn；主振動の等価インダクタ
ンス〕がスプリアス振動の成長係数σs〔σs＝
（Ｒa−Ｒs）／2Ls，Ｒs；スプリアス振動の等価
インピーダンス、Ｌs；スプリアス振動の等価イ
ンダクタンス〕より大きければ、スプリアス振動
に引き込まれることがなくなる。 一方、発振起動時における水晶振動子の直列回
路側のインピーダンスＺsは、 となつて水晶振動子のCl（Crysta1
lmpedance，等価抵抗）値は、定常状態では、上
式の虚数部がなくなつてＲ＋２σＬとして動作す
ることになる。 そこで、主振動の成長係数σnがスプリアス振
動の成長係数σsより小さくなる条件を、相互コ
ンダクンスｇnおよびCI値をパラメータとし、コ
ンデンサＣgの容量を変化させて計算してみた。
なお本実験で使用した水晶振動子Ｑは、第４図示
の電極形状で、主振動周波数およびスプリアス振
動周波数がそれぞれ4.2MHzおよび4.6MHzのもの
である。第５図は計算結果を示したもので、実線
P1……P4は、相互コンダクタンスｇnおよびCI値
を同図示のごとく設定したときの主振動の成長係
数σnを示し、破線q1……q6はスプリアス振動の
成長係数σsを示したものである。同図から明ら
かなように、相互コンダクタンスｇnが300μと大
きく、しかもコンデンサＣgの容量が小さいとき
に、主振動の成長係数よりスプリアス振動の成長
係数の方が大きくなつてスプリアス振動に引き込
まれるものである。したがつて相互コンダクタン
スｇnを小さくするか、あるいはコンデンサＣgの
容量を大きく設定することによつて、主振動の成
長係数をスプリアス振動のそれより大きくでき、
スプリアス振動を防止できるものである。 そこで本考案の一実施例について説明すると、 第６図において、スイツチング回路SWの入力
端子ｄには、電源投入時に１パルスを供給してス
イツチング回路SWをオンにする。したがつて、
発振起動時にのみ、コンデンサＣgにコンデンサ
Ｃbが並列接続され、主振動の成長係数より大き
くなつてスプリアス振動が防止される。 なお、コンデンサＣbは、コンデンサＣdに並列
接続するようにしても、上記と同様の効果が得ら
れる。 以上のように本考案によれば、発振起動時にお
ける負荷容量が定常状態におけるそれより大きく
なるようにしたので、極めて簡単な構成を付加す
るだけでスプリアス振動に引き込まれることがな
くなる。
第１図は従来の水晶発振回路を示した電気回路
図、第２図および第３図はそれぞれ第１図の水晶
発振回路の発振起動時における等価回路を示した
等価回路図、第４図は水晶振動子の一例を示した
平面図、第５図は第４図の水晶振動子を用いたと
きの負荷容量−成長係数特性図、第６図は本考案
の一実施例を示した電気回路図である。 Ｑ……水晶振動子、Ｔ……Ｃ−MOSイーバー
タ、R0……帰還抵抗、Ｃg，Ｃd……負荷容量、Ｃ
b……コンデンサ、Sw……スイツチング回路。
図、第２図および第３図はそれぞれ第１図の水晶
発振回路の発振起動時における等価回路を示した
等価回路図、第４図は水晶振動子の一例を示した
平面図、第５図は第４図の水晶振動子を用いたと
きの負荷容量−成長係数特性図、第６図は本考案
の一実施例を示した電気回路図である。 Ｑ……水晶振動子、Ｔ……Ｃ−MOSイーバー
タ、R0……帰還抵抗、Ｃg，Ｃd……負荷容量、Ｃ
b……コンデンサ、Sw……スイツチング回路。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 圧電振動子と、この圧電振動子に並列に接続し
たＣ−MOSインバータおよび帰還抵抗と、上記
圧電振動子に接続した負荷容量とによつて発振回
路を構成し、 発振起動時における主振動の成長係数σn＝（Ｒ
a−Ｒn）／2Ln（Ｌn；主振動の等価インダクタ
ンス、Ｒa；負性抵抗の絶対値、Ｒn；主振動の等
価インピーダンス）がスプリアス振動の成長係数
σs＝（Ｒa−Ｒs）／2LsLs；スプリアス振動の等
価インダクタンス、Ｒs；スプリアス振動の等価
インピーダンス）より大きくなるように発振起動
時にのみ発振回路の負荷容量を大きくする制御回
路を設けた圧電振動子を用いた発振回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9736986U JPS6244571Y2 (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9736986U JPS6244571Y2 (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62109511U JPS62109511U (ja) | 1987-07-13 |
| JPS6244571Y2 true JPS6244571Y2 (ja) | 1987-11-26 |
Family
ID=30964227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9736986U Expired JPS6244571Y2 (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6244571Y2 (ja) |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP9736986U patent/JPS6244571Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62109511U (ja) | 1987-07-13 |
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