CN102594259A - 晶体振荡器 - Google Patents
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Abstract
通过将晶体坯和IC芯片按照集成的方式容纳到容器中来配置晶体振荡器,其中,晶体坯用作晶体单元,IC芯片包括使用晶体坯的至少一个振荡器电路。在IC芯片中,振荡器电路经由晶体连接端子对与晶体单元相连,来自振荡器电路的输出被提供给多个输出缓冲器。接通/关断可控的输出缓冲器的输出端子被布置为比没有受到接通/关断控制的输出缓冲器的输出端子更远离相位与来自该接通/关断可控的输出缓冲器的输出的相位相反的晶体连接端子。
Description
技术领域
本发明涉及石英晶体振荡器,所述石英晶体振荡器包石英晶体单元和IC(集成电路)芯片,所述IC芯片在一个部件中集成了使用晶体单元的振荡器电路,更具体地,本发明涉及具有改进的振荡频率稳定性的晶体振荡器。
背景技术
通过将晶体单元和集成了使用所述晶体单元的振荡器电路的IC芯片组合到单独的封装部件中而配置的晶体振荡器可以容易地采用表面安装(surface mount)结构,并且作为频率和时间的基准源而广泛地并入例如以移动电话为代表的移动电子设备中。
在晶体振荡器中,IC芯片中集成的电路不局限于振荡器电路。相反,例如可以将诸如温度补偿电路之类的电路集成到IC芯片中。温度补偿电路对晶体单元的温度-频率特性进行补偿,并且允许与环境温度无关地获得恒定的振荡频率。能够通过在IC芯片中集成温度补偿电路而高度精确地维持振荡频率的晶体振荡器称作温度补偿晶体振荡器(TCXO,temperature compensated crystal oscillator)。
图1示出了TCXO的电路配置的示例。
图中所示的TCXO包括晶体单元10和IC芯片20,IC芯片20包括使用晶体单元10的振荡器电路。例如,使用AT切割(AT-cut)石英晶体坯(blank)的晶体单元可以被用作晶体单元10。IC芯片20包括:恒压电路21,从外部向恒压电路21供应电源电压,恒压电路21进而向IC芯片20中的每一个电路供应经调节(regulated)的内部电源电压;振荡器电路22,与晶体单元10相连;频率控制器23,从外部向频率控制器23供应自动频率控制(AFC)信号,频率控制器23产生频率控制信号,并且将该频率控制信号提供给振荡器电路22;温度传感器24,测量温度;温度补偿电路25,根据温度传感器24的温度测量结果来产生用于对晶体单元10的温度-频率特性进行补偿的温度补偿信号,并将该温度补偿信号提供给振荡器电路22;非易失性存储器26,存储用于产生温度补偿信号的数据;以及输出缓冲器27和28,对来自振荡器电路22的振荡输出进行放大,并且以模拟信号的形式将该振荡输出提供给外部电路。输出缓冲器27和28并联设置。输出缓冲器28能够根据从外部提供的使能信号来接通和关断。考虑到将TCXO合并到具有无线通信功能的电子设备中的情况,来自输出缓冲器27的连续振荡输出信号被用作无线通信部分中的PLL(锁相环)合成器(synthesizer)电路的基准信号,并且还被用作用于系统控制的DSP(数字信号处理器)和CPU(中央处理单元)的时钟。另一方面,输出缓冲器28与用于PLL电路的间歇操作信号(intermittent operation signal)相链接,并且允许对输出的接通/关断控制。例如,将来自输出缓冲器28的振荡输出信号提供给在待机期间无需操作的电路。通过这样允许对来自输出缓冲器28的输出的接通/关断控制,便于减小具有晶体振荡器的电子设备在待机期间的功耗。
除了IC芯片20中的以上电路布置之外,IC芯片20还包括:电源端子VDD,向电源端子VDD提供电源电压;接地端子GND;晶体连接端子对X1和X2,与晶体单元10电连接;输入端子AFC,向输入端子AFC提供自动频率控制信号;使能端子EN,向使能端子EN提供使能信号;以及两个输出端子OUT1和OUT2,在输出端子OUT1和OUT2处出现来自相应输出缓冲器27和28的振荡输出信号。包括反相放大器的Colpitts振荡器电路广泛地用作振荡器电路22。晶体连接端子X1从放大器的输入侧被电学地抽出,晶体连接端子X2从放大器的输出侧被电学地抽出。因此,随同振荡器电路22的操作,如图1所示,在各个晶体连接端子X1和X2处出现的振荡频率信号分量的相位彼此相反。反相放大器和非反相放大器均可用作输出缓冲器27和28。然而如图1所示,在采用非反相放大器作为输出缓冲器27和28的情况下,输出端子OUT1和OUT2处的信号相位与晶体连接端子X2处的信号相位相同。
在晶体振荡器中提供两个输出缓冲器的情况下,一个输出缓冲器可以由反相放大器来配置,而另一个输出缓冲器可以由非反相放大器来配置。JP2005-026828A描述了一种晶体振荡器,所述晶体振荡器采用反相放大器和非反相放大器作为输出缓冲器,并且允许对来自这两个输出缓冲器的输出的同时接通/关断控制。例如在US2006/0176121A1中描述了一种配置,该配置用于获得频率相同但彼此相位相反的两个振荡输出信号。在US2006/O176121A1中描述的晶体振荡器中,采用均为反相放大器的第一和第二放大器,在第一放大器的输入端子和第二放大器的输入端子之间插入晶体单元,在每一个放大器的输入或输出端子和接地点之间插入负载电容器,第一放大器的输出端子和第二放大器的输入端子经由第一隔直(dc blocking)电容器彼此相连,第一放大器的输入端子和第二放大器的输出端子经由第二隔直电容器彼此相连,以及为每一个放大器提供反馈电阻器,从而允许获得来自相应第一和第二放大器的彼此相位相反的振荡输出信号。
附带地,通过将石英晶体坯气密密封在容器中来配置晶体单元。因此,通过集成容器和IC芯片来将晶体振荡器配置为封装部件;通过以下方式来实现集成:将IC芯片固定到晶体单元的容器;将晶体坯和IC芯片气密密封在相同的容器中;或者使用包括两个外壳部分的容器,其中为了实现集成,气密地将晶体坯收纳于一个部分而将IC芯片收纳于另一个部分。
此外,在这种情况下,在IC芯片中集成诸如使用晶体坯的振荡器电路之类的电路。在如图1所示的电路图表示中,晶体坯表示被表示为晶体单元10
发明内容
晶体振荡器的小型化近来已得到发展。长度2mm、宽度1.6mm和高度(即厚度)0.8mm的封装外部尺寸已被付诸实践。在微型化的晶体振荡器中,关注从输出缓冲器获取的振荡输出信号泄漏回振荡器电路侧外部的不利影响。具体地,如果负载的变化以及来自输出缓冲器自身的输出的接通和关断改变了输出缓冲器的输出侧的振荡输出信号的幅度,则信号分量回到振荡器电路侧的泄漏量相应地变化。这种变化进而引起振荡频率的变化。如果泄漏量是连续恒定的,则考虑了泄漏量的电路设计允许获得稳定并且高度精确的振荡频率。然而,在输出缓冲器的输出侧信号幅度的变化改变振荡频率分量回到振荡器电路侧的泄漏量的情况下,允许这种变化的设计实践起来很困难。因此,不能忽略振荡频率的变化。
本发明的目的是提供一种晶体振荡器,所述晶体振荡器包括多个输出缓冲器电路,允许对来自至少一个输出缓冲器电路的输出的接通/关断控制,并且在执行对输出的接通/关断控制的情况下具有振荡频率的较小变化。
根据本发明的第一方面,提供了一种晶体振荡器,所述晶体振荡器包括晶体单元和IC芯片,在所述IC芯片中集成了使用晶体单元的至少一个振荡器电路,晶体单元和振荡器电路收纳在容器中,其中,IC芯片包括对来自振荡器电路的输出进行放大并将放大的输出向外部输出的多个输出缓冲器、用于振荡器电路和晶体单元之间的电连接的晶体连接端子对、以及用于相应的输出缓冲器的输出端子,在晶体连接端子对处出现彼此相位相反的振荡频率分量的信号,所述多个输出缓冲器的每一个独立地包括反相放大器或非反相放大器,所述多个输出缓冲器的至少一个是其输出根据使能信号而接通/关断可控的输出缓冲器,所述IC芯片被配置为使得:对于每一个接通/关断可控的输出缓冲器,该接通/关断可控的输出缓冲器的输出端子被布置为比其他输出缓冲器的输出端子更远离相位与该接通/关断可控的输出缓冲器的输出的相位相反的晶体连接端子。
根据本发明的第二方面,提出了一种晶体振荡器,所述晶体振荡器包括晶体单元和IC芯片,在所述IC芯片中集成了使用晶体单元的至少一个振荡器电路,晶体单元和振荡器电路收纳在容器中,其中IC芯片包括对来自振荡器电路的输出进行放大并将放大的输出向外部输出的多个输出缓冲器、用于振荡器电路和晶体单元之间的电连接的晶体连接端子对、以及用于相应的输出缓冲器的输出端子,在晶体连接端子对处出现彼此相位相反的振荡频率分量的信号,所述多个输出缓冲器的每一个独立地包括反相放大器或非反相放大器,所述多个输出缓冲器的至少一个是其输出根据使能信号而接通/关断可控的输出缓冲器,所述容器被配置为使得:对于每一个接通/关断可控的输出缓冲器,进行布线使得相位与该输出缓冲器的输出的相位相反的晶体连接端子和该输出缓冲器的输出端子之间的电容小于该输出端子和另一晶体连接端子之间的电容。
根据本发明的晶体振荡器采用了任意前述配置。那么,减小了振荡频率分量回到振荡器电路侧的泄漏,从而允许抑制振荡频率随着输出缓冲器的接通/关断控制的变化。
附图说明
图1是示出了相关技术的温度补偿晶体振荡器(TCXO)的电路配置示例的方框图;
图2是示出了根据本发明实施例的晶体振荡器的电路配置的方框图;
图3是示出了抑制振荡频率变化的原理的电路图;
图4是示出了晶体振荡器的结构示例的截面图;
图5是图4所示的晶体振荡器在移除IC芯片状态下的底视图;
图6是示出了根据本发明另一个实施例的晶体振荡器的电路配置的方框图;以及
图7是示出了根据本发明另一实施例的晶体振荡器的电路配置的方框图。
具体实施方式
在以下描述所参考的附图中,与图1中相同的部件和元件具有相同的参考数字,并且简化或省略其描述。
将图2所示的根据本发明实施例的石英晶体振荡器配置为如图1所示的TCXO。通过将晶体单元10和IC芯片20集成到封装部件中来配置该振荡器。例如,采用使用AT-切割石英晶体坯的晶体单元作为晶体单元10。可以使用多种配置来集成晶体单元10和IC芯片20。这些配置可以是:将包括IC芯片的封装附着到通过将晶体坯密封在容器本体中而配置的晶体单元的配置;将起到晶体坯作用的晶体坯和IC芯片一起气密密封在由层压陶瓷或类似材料制成的容器中设置的一个凹槽中的配置;以及为由层压陶瓷或类似材料制成的容器本体提供两个凹槽的配置,其中将晶体坯气密密封在一个凹槽中以配置晶体单元,将IC芯片收纳在另一个凹槽中。下面将详细描述在该实施例中集成晶体单元10和IC芯片20的配置的示例。
如同图1所示的情况那样,IC芯片20包括恒压电路21、振荡器电路22、频率控制器23、温度传感器24、温度补偿电路25和非易失性存储器26。此外,IC芯片20具有输出缓冲器31和32,作为对来自振荡器电路22的振荡输出进行放大并将放大的输出以模拟信号的形式提供给外部电路的输出缓冲器,其中输出缓冲器31和32均包括反相放大器。输出缓冲器31和32相对于来自振荡器电路22的输出并联设置。输出缓冲器之一或者输出缓冲器32可以受到根据外部使能信号对输出的接通/关断控制。除了IC芯片20中的这些电路的布置之外,IC芯片20还包括:电源端子VDD;接地端子GND;晶体连接端子对X1和X2,与晶体单元10电连接;输入端子AFC,向所述输入端子提供自动频率控制信号;使能端子EN;以及两个输出端子OUT1和OUT2,在所述输出端子OUT1和OUT2处出现来自相应输出缓冲器31和32的振荡输出信号。IC芯片20中的晶体连接端子、电源端子、接地端子、输入端子、使能端子和输出端子统称为IC端子。
假设在本实施例的晶体振荡器中,所提供的多个输出缓冲器(在这里所示的示例中是两个输出缓冲器)包括受到对输出的接通/关断控制的输出缓冲器。晶体振荡器被配置为使得:由于接通/关断控制而导致的输出侧振荡输出信号的幅度的变化尽可能不会不利地影响振荡器电路侧。认为回到振荡器侧的振荡输出信号的幅度的变化的不利影响是由振荡输出信号泄漏到振荡器电路侧而引起的。因此,将参考图3描述本实施例的配置,该配置尽可能地防止振荡输出信号泄漏回到振荡器电路侧。图3所示的电路图用点划线围起来的部分示出了本实施例的晶体振荡器中包括晶体单元10、振荡器电路22和输出缓冲器31和32的部分。在图3中未示出要与晶体振荡器相连的负载电路和用于产生使能信号的开关。
振荡器电路22包括:反相放大器51;放大器51的反馈电阻器R1;两个可变电容二极管D1和D2,用作负载电容;两个电阻器R2和R3,用于分别向可变电容二极管D1和D2施加控制电压Vc;以及隔直电容器C1和C2。反馈电阻器R1设置在放大器51的输入端子和输出端子之间。晶体单元10的两端分别经由晶体连接端子X1和X2连接到放大器51的输入端子和输出端子。放大器51的输入端子与隔直电容C1的一端相连。隔直电容C1的另一端与电阻器R2的一端以及可变电容二极管D1的阴极相连。放大器51的输出端子与隔直电容C2的一端以及输出缓冲器31和32的输入端子相连。隔直电容C2的另一端与电阻器R3的一端以及可变电容二极管D2的阴极相连。这里在图2所示的电路中,控制电压Vc整体地表示从频率控制器23提供给振荡器电路22的频率控制信号以及从温度补偿电路25提供给振荡器电路22的温度补偿信号。将该电压共同地提供给电阻器R2和R3的另一端。可变电容二极管D1和D2的阳极接地。
在图3中,输出缓冲器31和32由反相放大器的符号来表示。输出缓冲器31的输出与外部电路相连。输出缓冲器32的输出还经由IC芯片20的输出端子OUT2被提供给外部电路。开关设置在IC芯片20的使能端子EN和地电势点之间。使能信号接通和关断,从而允许对输出缓冲器32的接通/关断控制。
将讨论振荡输出信号回到振荡器电路的泄漏。对于从振荡器电路到晶体单元10的连接,在晶体振荡器中,两条布线路径分别从IC芯片20的晶体连接端子X1和X2延伸至晶体单元10。同样,因为来自输出缓冲器31和32的输出被提供给外部电路,所以用于连接到外部电路的布线路径与来自输出缓冲器31和32的相应输出端子OUT1和OUT2相连。如果通过将作为晶体单元的晶体坯和IC芯片20集成在相同容器中来配置晶体振荡器,则在容器中形成布线路径。对于每一个输出缓冲器,在与晶体连接端子X1和X2相连的两条布线路径和输出缓冲器的输出侧之间产生如图中虚线表示的寄生电容C3和C4。这里,输出缓冲器的输出侧是指输出缓冲器的输出端子以及与所述输出端子相连的布线路径。在与晶体连接端子X1相连的布线路径和输出缓冲器的输出侧之间形成寄生电容C3。在与晶体连接端子X2相连的布线路径和输出缓冲器的输出侧之间形成寄生电容C4。可以将振荡输出信号从输出缓冲器的输出侧回到振荡器电路的泄漏看作是振荡输出信号通过寄生电容C3和C4的泄漏。
如图3所示,在采用反相放大器51的振荡器电路中,与晶体连接端子X1相连的布线路径和与晶体连接端子X2相连的布线路径相对于振荡频率的信号分量具有彼此相反的相位。因为已经假设使用反相放大器作为输出缓冲器,所以与晶体连接端子X2相连的布线路径(即输出缓冲器的输入侧)和输出缓冲器的输出侧之间的关系也相对于振荡频率的信号分量具有彼此相反的相位。通常,根据电容两端之间电势差的时间变化关系(relationship of temporal change),如果寄生电容的两端具有相同的相位,则振荡输出信号通过寄生电容的泄漏较小;如果寄生电容的两端具有相反的相位,则振荡输出信号通过寄生电容的泄漏较大。在图3所示的情况下,因为采用反相放大器作为输出缓冲器,所以振荡输出信号经由寄生电容C4泄漏的量大于振荡输出信号经由寄生电容C3泄漏的量。如果相同量的信号泄漏回到振荡器电路的放大器51的输入端子和输出端子的每一个,则具有较高阻抗的输入端子更易于受到不利影响。然而,图2和图3所示的电路不易受到泄漏回放大器51的振荡输出信号的影响,因为相位与放大器51的输入端子处的信号的相位相同。总之,为了抑制由于输出缓冲器的接通/关断控制而导致的振荡输出信号幅度变化的不利影响,对于受到接通/关断控制的输出缓冲器32,较小的寄生电容C4的值就是足够了。
因此,根据本实施例的晶体振荡器说明,因为将IC芯片20收纳在容器中或固定到容器,所以将IC芯片20的晶体连接端子和IC芯片20的输出端子之间的电容定义为在晶体连接端子(或者与该晶体连接端子相连的布线路径)与输出端子(或与该输出端子相连的另一个布线路径)之间产生的寄生电容。注意两个输出缓冲器31和32中受到接通/关断控制的输出缓冲器32,假设具有与来自输出缓冲器32的输出的相位相反的相位的晶体连接端子X2和与输出缓冲器32相连的输出端子OUT2之间的电容是反相侧的寄生电容,另一个晶体连接端子X1(即同相侧的晶体连接端子)和输出端子OUT2之间的电容是同相侧的寄生电容。本发明的晶体振荡器允许反相侧的寄生电容小于同相侧的寄生电容。实际上,例如容器中布线路径和地电势部分的布置能够使得反相侧的寄生电容小于同相侧的寄生电容。
严格意义上来讲,需要考虑由于从IC芯片20中的电路到设置在IC芯片20的相同主表面上的晶体连接端子X1和X2以及输出端子OUT1和OUT2的布线线路的寄生电容而引起的泄漏。然而,因为这些布线线路的长度比设置在容器上并且与晶体连接端子X1和X2以及输出端子OUT1和OUT2相连的布线路径的长度小得多,所以由于这些布线线路而导致的泄漏的影响可以忽略。
图4和图5示出了晶体振荡器的配置示例,其中反相侧的寄生电容的布线路径小于同相侧的寄生电容。晶体振荡器被配置为适于表面安装在电路板或布线板上的表面安装类型。晶体振荡器包括容器本体1,容器本体1具有平坦的并且实质上长方体(rectangular parallelepiped)的形状。凹槽1a和1b形成于容器本体1的相应主表面上。一个凹槽1a容纳晶体坯2,晶体坯与参考图2和图3而描述的晶体单元10相对应。凹槽1a被盖子构件(lid member)5覆盖,从而将晶体坯2气密密封在凹槽1a中。例如,晶体坯2可以是实质上矩形的AT切割石英晶体坯,并且包括在两个主表面处的相应激励电极(未示出)。引导电极(leading electrode)从相应的激励电极朝着晶体坯2的一端的两侧延伸。将相应的引导电极朝着其延伸的晶体坯2的一端的两侧通过导电粘胶4固定到设置在容器本体1的一个凹槽1a底部的紧固端子。
用于将晶体振荡器表面安装到电路板或类似结构上的安装电极9设置在围绕容器本体1的另一凹槽1b的端面上。在该示例中,如图5所示,用于电源(VDD)、接地(GND)、AFC信号的输入(AFC)和第一振荡输出(OUT1)的安装电极9形成于端面的四个角处。用于使能信号(EN)和第二振荡输出(OUT2)的安装电极9形成于容器本体1的长边对的中心部分处。
将上述IC芯片收纳在另一凹槽1b中。在IC芯片20中,包括振荡器电路的电路形成于半导体衬底的一个主表面上。因此,将这一主表面称作电路形成面(circuit formation plane)。将IC端子设置在电路形成面上。将连接电极(即焊盘)6设置在凹槽1b的底面上,与各个IC端子相对应。使用凸块(bump)7,通过倒装芯片接合,将IC芯片20固定到凹槽1b的底面。此时,相应的IC端子和连接电极6通过凸块7彼此电学且机械连接。与IC端子中的晶体连接端子X1和X2相对应的连接电极6通过导电路径与凹槽1a的底面上的紧固端子3电连接,其中所述导电路径形成在容器本体1中并且包括通孔8。因此,晶体坯2与IC芯片20中的振荡器电路等电连接。与IC端子中的电源端子VDD、接地端子GND、输出端子OUT1和OUT2、输入端子AFC以及使能端子EN相对应的连接电极6经由设置在容器本体1中的导电路径连接至相应的安装电极9。
在该实施例中,考虑寄生电容的大小(magnitude)。因此,与IC芯片20的输出端子相连的布线路径包括:与输出端子电连接的凸块7、连接电极6、安装电极9以及它们之间的导电路径。同样,与IC芯片20的晶体连接端子电连接的布线路径包括:与该晶体连接端子电连接的凸块7、连接电极6、紧固端子3和导电粘胶4以及它们之间的导电路径(包括通孔8)。在图5所示的示例中,晶体连接端子X2具有与来自受到接通/关断控制的输出缓冲器32的输出的相位相反的相位。与晶体连接端子X2相连的布线路径包括:由图5中的参考符号X2表示的连接电极6以及与该连接电极6相连的通孔8。与受到接通/关断控制的输出缓冲器32的输出端子相连的布线路径包括:由参考符号OUT2表示的连接电极6、安装电极9以及将连接电极6和安装电极9相连的导电路径。与另一晶体连接端子X1相连的布线路径包括:由图5中的参考符号X1表示的连接电极6以及与该连接电极6相连的通孔8。
在图5所示的示例中,因为处于接地电势GND的连接电极6被布置在由参考符号X2表示的连接电极6和由参考符号OUT2表示的连接电极6之间,所以输出端子OUT2和晶体连接端子X2之间的电容小于输出端子OUT2和晶体连接端子X1之间的电容。这使得对来自输出缓冲器32的输出的接通/关断控制的影响难以作用在振荡器电路22侧,并且防止了振荡频率改变。
根据图5所示的示例,在容器本体1中,将用于接地的连接电极6布置在用于输出端子OUT2的连接电极6和用于晶体连接端子X2的连接电极6之间。因此,根据容器中的布线路径的配置,彼此相位相反的输出端子OUT2和晶体连接端子X2之间的电容小于彼此相位相同的输出端子OUT2和晶体连接端子X1之间的电容。然而,也可以通过IC芯片中的IC端子的布置来抑制振荡输出信号从输出缓冲器的输出侧向振荡器电路的泄漏。IC芯片20中各个输出缓冲器的输出端子的形状等彼此差别不大。此外,在容器中,连接电极6的形状彼此类似。关于两个布线路径之间的电容,两个布线路径彼此靠近的部分贡献较大。因此,在容器本体1中,对于输出端子和晶体连接端子之间的电容贡献最大的是在容器上安装IC芯片20的区域。在容器上安装IC芯片的区域对于电容贡献最大的这一事实并不局限于以下振荡器的情况:使用图4和图5所示容器本体1,将晶体坯2气密密封在设置于容器本体1的一个主表面上的凹槽1a中,并且将IC芯片20收纳在设置于另一个主表面上的凹槽1b中。这一事实完全适用于将晶体单元和IC芯片集成到容器或封装中的一般晶体振荡器的情况。
因此,无论集成晶体单元10和IC芯片20的配置如何,IC芯片20的晶体连接端子X1和X2可以表示将相应的晶体连接端子X1和X2与晶体单元10相连的布线路径,并且IC芯片20的输出端子OUT1和OUT2可以表示与相应的输出端子OUT1和OUT2相连的布线路径,从而允许基于这样表示的布线路径之间的距离来考虑电容。下文中将描述一个示例,在该示例中,IC芯片20中晶体连接端子X1和X2与输出端子OUT1和OUT2之间的相互布置的设置抑制了由于输出缓冲器的接通/关断控制而导致的振荡输出信号幅度变化对振荡器电路造成不利影响。
在图2所示的晶体振荡器中,输出缓冲器31和32中根据使能信号而受到接通/关断控制的输出缓冲器32的输出端子被布置为比输出缓冲器31的输出端子更远离晶体连接端子X2。因此,与受到接通/关断控制的输出缓冲器被布置为比没有受到接通/关断控制的输出缓冲器更靠近晶体连接端子X2的情况相比,振荡器电路22侧变得能抵抗输出缓冲器的接通/关断操作的影响,从而允许防止振荡频率的变化。
也就是说,根据本实施例,在提供了多个反相类型的输出缓冲器并且其中的一些输出缓冲器是接通/关断可控的输出缓冲器的情况下,接通/关断可控的输出缓冲器的输出端子被布置为比没有受到接通/关断控制的输出缓冲器的输出端子更远离晶体连接端子X2,其中晶体连接端子X2是相位与输出缓冲器的输出端子的相位相反的晶体连接端子。即使相位与来自输出缓冲器的输出的相位相同,优选地减小泄漏回晶体连接端子X1的影响。因此在这种情况下,优选地满足以下条件:还将接通/关断可控的输出缓冲器的输出端子布置为比没有受到接通/关断控制的输出缓冲器的输出端子更远离晶体连接端子X1。
在提供了多个非反相类型的输出缓冲器作为所述多个输出缓冲器并且其中的一些输出缓冲器用作接通/关断可控的输出缓冲器的情况下,如下设置就足够了:将接通/关断可控的输出缓冲器的输出端子布置为比没有受到接通/关断控制的输出缓冲器的输出端子更远离晶体连接端子X1,其中晶体连接端子X1是相位与输出缓冲器的输出端子的相位相反的晶体连接端子。在这种情况下,优选的是进一步满足以下条件:还将接通/关断可控的输出缓冲器的输出端子布置为比没有受到接通/关断控制的输出缓冲器的输出端子更远离晶体连接端子X2。
根据本发明的晶体振荡器不局限于采用没有受到接通/关断控制的非反相放大器和接通/关断可控的反相放大器作为设置在IC芯片20中的输出缓冲器的情况。在下文中,将描述与图2不同的的晶体振荡器,其中存在或不存在输出缓冲器的接通/关断控制的情况以及反相和非反相类型相组合的情况。
在图2所示的配置中,代替没有受到接通/关断控制并且包括反相放大器的输出缓冲器31,可以如图6所示采用包括非反相放大器的输出缓冲器27。在图6所示的晶体振荡器中,输出缓冲器27没有受到接通/关断控制,并且向输出端子OUT1输出振荡输出信号。在这种配置中,受接通/关断控制的输出缓冲器32的输出端子OUT2被布置为比没有受到接通/关断控制的输出缓冲器27的输出端子OUT1更远离相位与来自受到接通/关断控制的输出缓冲器32的输出的相位相反的晶体连接端子,即,在如图6所示情况中的晶体连接端子X2。备选地,在容器中配置布线路径,使得输出端子OUT2和晶体连接端子X2之间的电容小于输出端子OUT2和晶体连接端子X1之间的电容。这种配置还允许抑制振荡频率随着对来自输出缓冲器的输出的接通/关断控制的变化。这种配置包括具有非反相放大器的输出缓冲器27和采用反相放大器的输出缓冲器32。可以获得具有彼此相反相位的振荡输出信号。
图7所示的晶体振荡器具有根据图2所示的晶体振荡器的配置,其中没有受到接通/关断控制的包括反相放大器的输出缓冲器31被替换成受到接通/关断控制的包括非反相放大器的输出缓冲器28。从输出缓冲器28向OUT1提供振荡输出信号。为了输入使能信号以实现对来自输出缓冲器28的输出的接通/关断控制,在IC芯片20中提供针对输出缓冲器28的使能端子EN。输出缓冲器28和32能够独立实现输出的接通/关断控制。
在该晶体振荡器中,晶体连接端子X1和X2中,晶体连接端子X1具有与输出缓冲器28的输出的相位相反的相位。晶体连接端子X2具有与来自输出缓冲器32的输出的相位相反的相位。因此,输出缓冲器28的输出端子被布置为比另一个输出缓冲器(即,在这种情况下是输出缓冲器32)的输出端子更远离晶体连接端子X1;并且输出缓冲器32的输出端子被布置为比另一个输出缓冲器的输出端子(即在这种情况下是输出缓冲器28)更远离晶体连接端子X2。备选地,容器中的布线路径被配置为使得:输出缓冲器28的输出端子OUT1和晶体连接端子X1之间的电容小于输出端子OUT1和晶体连接端子X2之间的电容,并且输出缓冲器32的输出端子OUT2和晶体连接端子X2之间的电容小于输出端子OUT2和晶体连接端子X1之间的电容。因此,相对于与每一个晶体连接端子相连的布线路径,减小了在具有与布线路径的相位相反相位的输出缓冲器的输出侧的泄漏量,从而允许抑制振荡频率随输出缓冲器的接通/关断控制的变化。
在根据本发明的上述各个实施例的晶体振荡器中,可以采用以下缓冲器作为其输出受到根据使能信号的接通/关断控制的输出缓冲器:一种缓冲器,包括由使能信号控制的模拟开关电路,通过对模拟开关电路执行接通/关断控制,可以对该缓冲器的振荡输出信号的输出实现接通/关断控制;或者一种缓冲器,在该缓冲器中,通过根据使能信号对向放大器的电力供应执行接通/关断控制,来控制振荡输出信号的输出。
Claims (11)
1.一种晶体振荡器,包括晶体单元和IC芯片,IC芯片集成了使用晶体单元的至少一个振荡器电路,晶体单元和振荡器电路收纳在容器中,
其中,
IC芯片包括:多个输出缓冲器,对来自振荡器电路的输出进行放大并将放大的输出向外部输出;晶体连接端子对,用于振荡器电路和晶体单元之间的电连接;以及输出端子,用于相应的输出缓冲器,
在晶体连接端子对处出现彼此相位相反的振荡频率分量的信号,
所述多个输出缓冲器的每一个独立地包括反相放大器或非反相放大器,
所述多个输出缓冲器的至少一个是其输出根据使能信号而接通/关断可控的输出缓冲器,以及
IC芯片被配置为使得:对于每一个接通/关断可控的输出缓冲器,所述每一个接通/关断可控的输出缓冲器的输出端子被布置为比其他输出缓冲器的输出端子更远离相位与所述每一个接通/关断可控的输出缓冲器的输出相位相反的晶体连接端子。
2.根据权利要求1所述的晶体振荡器,其中输出缓冲器的个数为2。
3.根据权利要求2所述的晶体振荡器,其中振荡器电路包括反相类型的放大器,振荡器电路的放大器的输入端子和输出端子分别与晶体连接端子对相连,并且只有一个输出缓冲器是接通/关断可控的输出缓冲器。
4.根据权利要求2所述的晶体振荡器,其中,
振荡器电路包括反相类型的放大器,
晶体连接端子对包括:与振荡器电路的放大器的输入端子相连的第一晶体连接端子,以及与振荡器电路的放大器的输出端子相连的第二连接端子;
两个输出缓冲器中的第一输出缓冲器是包括非反相放大器并且接通/关断可控的输出缓冲器,两个输出缓冲器中的第二输出缓冲器是包括反相放大器并且接通/关断可控的输出缓冲器;以及
第一输出缓冲器的输出端子被布置为比第二输出缓冲器的输出端子更远离第一晶体连接端子,第二输出缓冲器的输出端子被布置为比第一输出缓冲器的输出端子更远离第二晶体连接端子。
5.一种晶体振荡器,包括晶体单元和IC芯片,IC芯片集成了使用晶体单元的至少一个振荡器电路,晶体单元和振荡器电路收纳在容器中,
其中,
IC芯片包括:多个输出缓冲器,对来自振荡器电路的输出进行放大并将放大的输出向外部输出;晶体连接端子对,用于振荡器电路和晶体单元之间的电连接;以及输出端子,用于相应的输出缓冲器,
在晶体连接端子对处出现彼此相位相反的振荡频率分量的信号,
所述多个输出缓冲器的每一个独立地包括反相放大器或非反相放大器,
所述多个输出缓冲器的至少一个是其输出根据使能信号而接通/关断可控的输出缓冲器,以及
容器被配置为使得:对于每一个接通/关断可控的输出缓冲器,进行布线使得相位与所述每一个接通/关断可控的输出缓冲器的输出的相位相反的晶体连接端子和所述每一个接通/关断可控的输出缓冲器的输出端子之间的电容小于所述每一个接通/关断可控的输出缓冲器的输出端子和另一晶体连接端子之间的电容。
6.根据权利要求5所述的晶体振荡器,其中输出缓冲器的个数为2。
7.根据权利要求6所述的晶体振荡器,其中振荡器电路包括反相类型的放大器,振荡器电路的放大器的输入端子和输出端子分别与晶体连接端子对相连,并且只有一个输出缓冲器是接通/关断可控的输出缓冲器。
8.根据权利要求1所述的晶体振荡器,其中通过根据使能信号对接通/关断可控的输出缓冲器的电力供应加以控制来执行接通/关断控制。
9.根据权利要求1所述的晶体振荡器,其中,接通/关断可控的输出缓冲器包括由使能信号来控制的模拟开关,并且通过模拟开关来执行接通/关断控制。
10.根据权利要求5所述的晶体振荡器,其中通过根据使能信号对接通/关断可控的输出缓冲器的电力供应加以控制来执行接通/关断控制。
11.根据权利要求5所述的晶体振荡器,接通/关断可控的输出缓冲器包括由使能信号来控制的模拟开关,并且通过模拟开关来执行接通/关断控制。
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