CN105720920A - 晶体振荡器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶体振荡器。在晶体振荡器中具有当振荡裕度降低时振荡变得困难，CMOS反相器的输入端子的波形的振幅减小的特性。因此，在晶体振荡器中具备在CMOS反相器的输入端子的波形的振幅变成预先决定的规定值以下时输出报警信号的检测电路。由此，无需进行电路等的切换，就可以在把晶体振荡器组装到装置中之后检测晶体振荡器的振荡裕度的变化。

Description

晶体振荡器
技术领域
本发明涉及晶体振荡器。
背景技术
晶体振荡器是具有在封装内密封了晶体振子、CMOS反相器、电容器、电阻、CMOS缓冲器的结构的振荡器。
在此，用图4说明现有的晶体振荡器的一例。
晶体振荡器10由振荡电路部1、晶体振子2和作为输出电路部的CMOS缓冲器6构成，振荡电路部1由电阻4、CMOS反相器5和电容器8a，8b构成，具有一般的晶体振荡器的电路结构。输出端子7与CMOS缓冲器6的输出部连接，晶体振子测定端子3a，3b与晶体振子2的两端部连接。
另外，未图示的电源与振荡电路部1和CMOS缓冲器6连接，分别向振荡电路部1和CMOS缓冲器6供给预定的电压从而使其进行动作。
众所周知，一般来说，在晶体振荡器中，在晶体振子2的电阻值比振荡电路部1的负性电阻值大时不会振荡。因此，为了使晶体振荡器的振荡稳定而持续，减小晶体振子2的电阻值、增大振荡电路部1的负性电阻值是很重要的。作为表示晶体振荡器是否稳定地振荡的数值，迄今使用振荡电路部1的负性电阻值与晶体振子2的电阻值的比作为“振荡裕度”，经过实验，一般认为，如果该值为4～5以上则稳定地进行振荡。
关于该振荡裕度，具有如下的方法：在露出到封装外部的晶体振子测定端子3a、3b测定晶体振子2的电阻值，确认其测定值足够小来确认晶体振荡器的振荡裕度。
另外，作为把晶体振荡器组装到装置中之后确认其振荡裕度的方法，在日本特开2007-116563号公报中公开了这样的技术：在晶体振子与振荡电路之间串联连接检查电阻，利用来自外部的控制信号切换向该检查电阻的连接，确认是否正常振荡。
在特开2001-94347号公报中公开了这样的技术：在晶体电流控制电路与晶体振子之间串联连接可变电阻，通过使晶体电流与可变电阻变化来测定成为振荡停止的电阻值。
在特开2010-246059号公报中公开了这样的技术：利用来自外部的控制信号，使晶体振荡器的振荡电路部的负性电阻值变化，从使振荡停止时或振荡开始时的负性电阻值求出晶体振子的串联共振电阻值。
在露出到封装外部的晶体振子测定端子3a、3b处测定晶体振子2的电阻值的方法中，由于是特定的驱动电平下的测定，所以在晶体振荡器正进行通常动作的状态下难以确认电阻值。另外，由于晶体振子2的电阻值因附着的异物的状态、热处理的影响而使特性发生变化，所以有时在检查时虽然没有异常，也难以掌握之后的状态的变化。而且，该方法对于单体的晶体振荡器容易测定，但在组装到系统中之后有时难以测定。
上述的专利文献中公开的技术，都需要使作为测定对象的晶体振荡器的动作停止来进行测定。因此，在测定时存在导致系统的一部分或全部停止的可能性。尤其是在将成为测定对象的晶体振荡器作为测定振荡裕度的控制器的时钟使用时，难以进行测定。
发明内容
于是，本发明的目的在于，提供无需停止通常动作，就可以检测振荡裕度的劣化的晶体振荡器。
本发明的晶体振荡器包括：晶体振子；振荡电路部，其具备CMOS反相器、电容器和电阻，使上述晶体振子振荡；以及作为输出电路部的CMOS缓冲器。并且，该晶体振荡器具有在上述CMOS反相器的输入端子的波形的振幅成为预先决定的至少一个规定值以下时输出报警信号的检测电路。
根据上述晶体振荡器，使其在CMOS反相器的输入端子的波形的振幅变成预先决定的规定值以下时输出报警信号，由此无需进行电路等的切换，就可以在把晶体振荡器组装到装置中之后也可以检测晶体振荡器的振荡裕度的劣化。另外，由于在晶体振荡器保持动作的情况下进行检测，所以无需停止系统就可以进行检测。而且，由于在晶体振荡器保持动作的情况下进行检测，所以在晶体振荡器的输出达到振荡停止之前可以检测晶体振荡器的劣化，所以可以进行预防维护。
可以设为作为上述规定值决定多个不同的值，对于不同值的每个规定值，使在成为该值以下时输出的报警信号不同。
根据上述实施方式，作为规定值设定多个值，对于每一个规定值使低于该规定值时输出的报警信号不同，由此可以分阶段地检测晶体振荡器的劣化的程度。
可以使上述检测电路由全波整流电路、峰值保持电路或取样保持电路构成。
根据本发明，可以提供无需停止通常动作，就可以检测振荡裕度的劣化的晶体振荡器。
附图说明
通过参照附图对以下实施例的说明，本发明的上述和其它的目的以及特征会变得更清楚。在这些图中：
图1是本发明的晶体振荡器的第一实施方式的框图。
图2A～图2C是表示图1的晶体振荡器的CMOS反相器的输入端子的波形的图。
图3A～图3D是表示本发明的晶体振荡器的第二实施方式的波形的振幅的图。
图4是现有的晶体振荡器的框图。
具体实施方式
使用图1说明本发明的晶体振荡器的第一实施方式。
本实施方式的晶体振荡器(图1)与现有的晶体振荡器的不同之处在于，在CMOS反相器5的输入部(A点)设置CMOS反相器5的输入部(A点)的波形的振幅(波形的峰到峰)的检测电路30。作为该检测电路30可以用全波整流电路、峰值保持电路、取样保持电路等公知的振幅检测电路。
另外，在图1的晶体振荡器中，对与图4中所示的现有的晶体振荡器同样的结构赋予相同的符号并省略其说明。
图2A～图2C表示图1的晶体振荡器的CMOS反相器5的输入端子(A点)的波形。
在晶体振荡器中具有如下特性：当振荡裕度降低时，振荡变得困难，CMOS反相器5的输入端子(A点)的波形的振幅减小。因此，与图2A中实线所示的正常时的波形的振幅(B)相比，在振荡裕度已降低的异常时，像图2B中用虚线所示的那样，波形的振幅(C)减小。
于是，如图2C中所示的那样，作为从正常时的高电平的值降低了预定的值或预定的比例后的值，预先适当设定规定值，在检测电路30中始终检测晶体振荡器的CMOS反相器5的输入端子(A点)的波形的振幅，在成为所设定的规定值以下时向报警信号输出端子32输出报警信号。输出的报警信号可以通过表示警告的灯等的光、蜂鸣器等的声音、利用显示器进行的出错显示等的各种方法进行通报。由此，系统能够检测因晶体振荡器的振荡电路部1的劣化造成的负性电阻的减小、因晶体振子2的劣化造成的电阻值的上升等导致的因晶体振荡器的劣化造成的CMOS反相器5的输入端子(A点)的波形的振幅的减小。
使用图3A～图3D说明本发明的晶体振荡器的第二实施方式。
考虑到伴随着晶体振荡器的振荡裕度的降低的程度，CMOS反相器5的输入端子(A点)的波形的振幅减小，在本实施方式中，作为异常判断的规定值设定第1规定值和第2规定值这两个规定值。而且，使CMOS反相器5的输入端子(A点)的波形的振幅变成第1规定值以下的情况与进一步变成比该第1规定值低的第2规定值以下的情况相比，使报警信号不同。
与上述的实施方式1同样地，输出的报警信号可以通过光、声音、显示等各种方法通报，通过对应于不同的报警信号，利用光的颜色或亮度、声音的音高或大小、不同的显示形态进行通报，可以分别针对不同的规定值掌握变成规定值以下。另外，在本实施方式中，设定两种规定值，在变成各个规定值以下时输出不同的报警信号，但是也可以设定更多的规定值，对于各个规定值中的每个规定值输出相互不同的报警信号。
在这些实施方式中，无需进行电路等的切换，能够在把晶体振荡器组装到装置中之后始终监测晶体振荡器的振荡裕度的劣化。另外，由于无需使晶体振荡器的通常动作停止，就可以检测振荡裕度的劣化，所以不必停止将该晶体振荡器作为时钟的系统。因此，即使在该晶体振荡器为测定振荡裕度的控制器的时钟时，也可以进行测定。而且，由于一边进行通常动作一边始终监测晶体振荡器的振荡裕度的劣化，所以可以在晶体振荡器的输出变成振荡停止之前发现劣化，可以进行预防维护。

Claims (3)

1.一种晶体振荡器，其具备：
晶体振子；
振荡电路部，其具备CMOS反相器、电容器和电阻，使上述晶体振子振荡；以及
作为输出电路部的CMOS缓冲器，
上述晶体振荡器的特征在于，
具有在上述CMOS反相器的输入端子的波形的振幅成为预先决定的至少一个规定值以下时输出报警信号的检测电路。
2.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，
作为上述规定值决定多个不同的值，对于不同值的每个规定值，使在成为该值以下时输出的报警信号不同。
3.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，
上述检测电路由全波整流电路、峰值保持电路或取样保持电路构成。
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