JP2000082922A

JP2000082922A - 圧電発振器

Info

Publication number: JP2000082922A
Application number: JP10252270A
Authority: JP
Inventors: Tomio Sato; 富雄佐藤
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】スプリアス特性に優れ、且つ、経時変化に対す
る出力信号レベルの安定度が高い圧電発振器を提供す
る。【解決手段】トランジスタQ1を増幅素子とする発振回路
と、該トランジスタQ1のベースに接続する圧電振動子１
と、更に、前記発振回路のベース・接地間に複数のコン
デンサC1、C2から成る直列回路を備えた圧電発振器に於
いて、前記トランジスタのベース・エミッタ間に圧電素
子２とコンデンサC3との直列回路がコンデンサC1と並列
回路を構成するよう接続したことを特徴とすることによ
り、経時変化に対して出力レベルが安定であり、且つ、
スプリアス特性に優れた圧電発振器が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電発振器に関し、
特に、スプリアス特性に優れた圧電発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】通信機器の基準信号源としては、その出
力周波数が安定であることからATカット水晶発振器を用
いるのが一般的である。一方、近年になってATカット水
晶振動子と比較して応力感度や、熱衝撃特性に優れたSC
カット水晶振動子を用いた水晶発振器が注目されてい
る。上記の様な利点を有する前記SCカット水晶振動子
は、その一方で、主信号であるCモード発振の近傍にBモ
ード発振（Cモード発振の１．４倍程度の周波数）によ
るスプリアスが存在し、これにより水晶発振器が異常発
振を生ずるという欠点がある。従って、このスプリアス
を抑圧する必要があり、これに対しては従来より、図３
に示すように水晶発振器を構成することにより対応して
いた。

【０００３】以下、図３に示す水晶発振器の回路構成に
付いて説明する。同図に示す水晶発振器はトランジスタ
Q1と、バイアス抵抗R1、R2、R3と、負荷抵抗R4と、負荷
容量を決定するコンデンサC1、C2と、SCカット水晶振動
子１００と、周波数調整用のコンデンサCV1とから成る
コルピッツ型発振回路に於いて、更に、前記コンデンサ
C1とC2との直列回路の接続中間点と前記トランジスタQ1
のエミッタとの間に、水晶共振子１０１とコンデンサC3
とから成る直列回路を接続したものであり、該直列回路
の共振周波数が前記SCカット水晶振動子１００の直列共
振周波数と一致するよう構成されている。尚、同図に示
すコンデンサC4、C5はバイパスコンデンサ、更に、Vcc
は電源、OUTは発振器出力端子を示すものである。

【０００４】この様な構成とすることにより発振回路の
等価抵抗は前記水晶振動子１００の直列共振周波数（発
振周波数）近傍の狭帯域でのみ負性抵抗となり、それ以
外の周波数領域では負性抵抗とならない。周知の通り、
水晶発振器が発振する為には発振回路の等価抵抗が負性
抵抗であることを必須とする。従って、同図に示す水晶
発振器は水晶振動子１００発振周波数近傍の狭帯域のみ
発振条件を満たし発振するが、それ以外の周波数帯域、
例えばBモード発振周波数では発振条件を満たさない
為、発振しない。その結果、前記スプリアスは抑制され
水晶発振器の異常発振を防止することが可能となる。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３
に示すような構成から成る水晶発振器は、前記水晶共振
子１０１により発振可能条件の領域を狭範囲としている
為、例えば、前記水晶共振子１０１の直列共振周波数が
経時変化により変動した場合、この変動に伴い水晶振動
子１００の直列共振周波数に於ける負性抵抗の値が変化
し、これにより水晶発振器の出力信号が低レベルに変化
する等のレベル変動が発生し、最悪の場合は、発振が停
止するという問題が生じる場合があった。本発明は上記
の問題を解決する為になされたものであり、経時変化特
性に優れ、且つ、スプリアス特性に優れた圧電発振器を
提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
本発明に係わる請求項１記載の発明は、少なくともトラ
ンジスタのベース・エミッタ間に第一のコンデンサと、
該エミッタと接地との間にリアクタンス素子と第二のコ
ンデンサとの並列回路と、前記ベースと接地との間に圧
電振動子を夫々接続したコルピッツ型発振器に於いて、
前記第一のコンデンサまたは、第二のコンデンサの何れ
か一方にインダクタンス素子を並列に接続し、該並列回
路の共振周波数が発振周波数と異なるように構成したこ
とを特徴としている。

【０００７】請求項２記載の発明は、少なくともFETの
ゲート・ソース間に第一のコンデンサと、該ソースと接
地との間にリアクタンス素子と第二のコンデンサとの並
列回路と、前記ベースと接地との間に圧電振動子を夫々
接続したコルピッツ型発振器に於いて、前記第一のコン
デンサまたは、第二のコンデンサの何れか一方にインダ
クタンス素子を並列に接続し、該並列回路の共振周波数
が発振周波数と異なるように構成したことを特徴として
いる。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載の発明に加え、前記圧電振動子がＳＣカット
水晶振動子であって、且つ、前記並列共振回路の共振周
波数が前記ＳＣカット水晶振動子のスプリアス周波数と
ほぼ一致するよう構成したことを特徴としている。

【０００９】請求項４記載の発明は請求項１乃至請求項
３記載の発明に加え、前記インダクタンス素子が水晶振
動子または水晶振動子とコンデンサとの直列回路である
ことを特徴としている。

【００１０】

【本発明の実施の形態】以下、図示した実施例に基づい
て本発明を詳細に説明する。図１は本発明に基づく水晶
発振器の一実施例を示す回路図である。同図に示す水晶
発振器はトランジスタQ1を増幅素子とするコルピッツ型
発振回路である。即ち、前記トランジスタQ1のベース・
エミッタ間に第一のコンデンサC1を、エミッタ・接地間
には第二のコンデンサC2と抵抗R1（リアクタンス）とか
ら成る直列回路を、また、ベース・接地間に圧電振動子
としてのSCカット水晶振動子と可変容量素子CV1とから
成る直列回路とが接続されている。尚、抵抗R1、R2はベ
ースバイアス抵抗、電源Vccとコレクタとの間の抵抗R4
は負荷抵抗、C4はバイパスコンデンサ、C5は直流カット
用のバイパスコンデンサである。

【００１１】更に、本発明の水晶発振器が特徴とする点
は以上の構成に加え、前記トランジスタQ1のベース・エ
ミッタ間に備えられたコンデンサC1と並列にATカット水
晶共振子２とコンデンサC3とから成る直列回路を接続す
ると共に、該直列回路と前記コンデンサC1とから成る並
列回路のインピーダンスが前記SCカット水晶振動子のス
プリアスである例えばBモード発振が発生する周波数を
中心とする特定の周波数帯域にてハイインピーダンスと
なるように設定しているところにある。即ち、前記並列
回路の共振周波数がSCカット水晶振動子のBモード振動
周波数にほぼ一致するように構成したものである。上記
のような設定は例えば水晶共振子２のQを必要な値にま
で小さく設定することにより容易に実現可能である。

【００１２】通常、水晶発振器は水晶振動子をインダク
タンス素子として用いる場合、これに接続される回路を
等価的にキャパシタンス素子として機能するように構成
することによりＬＣ発振回路と同等の原理にて発振す
る。従って、同図に示すように構成した水晶発振器では
SCカット水晶振動子１のスプリアスと一致する周波数帯
域にて発振回路側のインピーダンスが極めて大きくなる
ことにより、負性抵抗が小さく（正極性）なる為、これ
により発振条件を満たさなくなることから前記スプリア
スのみの抑圧が可能となる。一方、水晶振動子１の発振
周波数を含むその他の周波数帯域では前記水晶共振子２
とコンデンサＣ１、Ｃ３とから成る並列回路の並列共振
周波数がずれることにより並列回路のインピーダンスが
小さくなり、これにより発振回路側の等価抵抗の負性抵
抗が大きくなる為、発振することが可能となる。この
時、前記水晶共振子２の共振周波数が経年変化により前
記並列回路の共振周波数が水晶振動子１のＢモード共振
周波数とずれたとしても、前記水晶共振子２のQ値を小
さくしておけばＢモード共振周波数に於ける並列回路の
インピーダンスを大きな値で維持することが可能とな
り、Ｂモード共振の抑圧をすることができる。

【００１３】また、本発明の一実施例ではトランジスタ
としてバイポーラタイプのものを用いて発振回路を構成
したが本発明はこれに限るものでなく、図２に示すよう
にFETを用いて発振回路を構成した場合であっても上記
にて説明した図１に示す実施例と同等の機能が得られる
ことは明らかである。

【００１４】更に、以上、本発明を水晶共振子２をコン
デンサC1に並列に接続した回路構成を用いて説明した
が、本発明はこれに限るものでなく、前記水晶共振子２
を前記コンデンサC2に並列に接続した場合であっても良
く、これにより上述の実施例と同等の機能が得られるこ
とは明らかである。尚、以上本発明をSCカット水晶振動
子及びATカット水晶共振子を用いた発振器を例に説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、水晶
以外の他の圧電振動子を用いたものに適用してもよいこ
とは明らかであると共に、他のカット方向により切断し
た水晶振動子及び、水晶共振子を適用してもよいことは
明らかである。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に基づく圧電
発振器は、上述したように圧電共振子を用いて特定の周
波数低域のみ発振条件が不成立するよう構成したもので
あるから、一部のスプリアス信号のみを積極的に抑圧す
ることが可能となる一方、その他の周波数帯域にては安
定した発振条件を得ることが可能である為例えば前記圧
電振動子１及び、前記圧電素子２の直列共振周波数が経
時変化により変動した場合であっても、この変動に伴い
発振周波数に於ける負性抵抗の値は殆ど変化することが
無く、これによりスプリアス特性に優れる水晶発振器の
経時変化に対する信号レベル変動特性が改善されるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく水晶発振器の一実施例の回路図
を示すものである。

【図２】本発明に基づく水晶発振器の他の実施例の回路
図を示すものである。

【図３】従来の水晶発振器の構造図を示すものである。

【符号の説明】

１、１００水晶振動子、２、１０１水晶共振子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともトランジスタのベース・エミッ
タ間に第一のコンデンサと、該エミッタと接地との間に
リアクタンス素子と第二のコンデンサとの並列回路と、
前記ベースと接地との間に圧電振動子を夫々接続したコ
ルピッツ型発振器に於いて、前記第一のコンデンサまた
は、第二のコンデンサの何れか一方にインダクタンス素
子を並列に接続し、該並列回路の共振周波数が発振周波
数と異なるように構成したことを特徴とする圧電発振
器。
【請求項２】少なくともFETのゲート・ソース間に第一
のコンデンサと、該ソースと接地との間にリアクタンス
素子と第二のコンデンサとの並列回路と、前記ベースと
接地との間に圧電振動子を夫々接続したコルピッツ型発
振器に於いて、前記第一のコンデンサまたは、第二のコ
ンデンサの何れか一方にインダクタンス素子を並列に接
続し、該並列回路の共振周波数が発振周波数と異なるよ
うに構成したことを特徴とする圧電発振器。
【請求項３】前記圧電振動子がＳＣカット水晶振動子で
あって、且つ、前記並列共振回路の共振周波数が前記Ｓ
Ｃカット水晶振動子のスプリアス周波数とほぼ一致する
よう構成したことを特徴とする請求項１または、請求項
２記載の圧電発振器。
【請求項４】前記インダクタンス素子が水晶振動子また
は水晶振動子とコンデンサとの直列回路であることを特
徴とする請求項１乃至請求項３記載の圧電発振器。