JP2000196356A - 電圧制御型の水晶発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】位相雑音を軽減して、しかも起動特性を良好と
した温度補償発振器を提供する。 【構成】電圧可変容量素子を水晶振動子に接続して、前
記電圧可変容量素子に周波数制御電圧を印加してなる電
圧制御型の水晶発振器において、前記周波数制御電圧の
入力端と前記電圧可変容量素子との間にコンデンサと抵
抗からなるローパスフィルタを挿入し、発振器起動時に
前記抵抗の端子間を短絡して開放するスイッチング素子
を設けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水晶発振器を利用分
野とし、特に電圧制御による温度補償型の水晶発振器
（温度補償発振器とする）に関する。

【０００２】

【従来の技術】（発明の背景）温度補償発振器は、携帯
電話等の動的環境下での使用が頻繁な電子機器に周波数
及び時間の基準源として、広く知られている。近年で
は、小型化・低廉化は勿論として、位相雑音等の電気的
特性の向上が求められている。

【０００３】（従来技術の一例）第３図はこの種の一従
来例を説明する電圧制御による温度補償発振器の回路ブ
ロック図である。温度補償発振器は、水晶振動子１を有
する発振回路２と、水晶振動子１に接続した電圧可変容
量素子としての可変容量ダイオード３と、補償電圧発生
回路４とからなる。水晶振動子１は例えばＡＴカットと
し、周波数温度特性（温度特性とする）を周波数偏差Δ
ｆ／ｆで示したように３次曲線とする（第４図曲線
イ）。

【０００４】発振回路２は例えばコルピッツ型として、
水晶振動子１に起因した温度特性となる。可変容量ダイ
オード３は、逆方向電圧を印加されて端子間の容量が変
化する。補償電圧発生回路４は、水晶振動子１とは逆特
性となる３次曲線の補償電圧Ｖc（第４図曲線ロ）を発
生し、高周波阻止抵抗５を経て可変容量ダイオード３に
印加する。

【０００５】このようなものでは、水晶振動子１（水晶
発振器）の温度特性に応答した補償電圧によって可変容
量ダイオード３の容量が変化する。したがって、水晶振
動子１から見た回路側の直列容量（負荷容量）も変化す
るので、水晶振動子１の温度特性による周波数変化を相
殺して温度補償する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の温度補償発振器では、定電圧
源等を使用して三次曲線となる補償電圧（直流電圧）を
生成するが、全くの直流成分のみとはならず、交流成分
となる雑音を含み、これによって位相雑音特性を悪化さ
せる問題があった。

【０００７】このことから、後述する例えば第１図に示
したようにコンデンサ６と抵抗７からなるローパスフィ
ルタ８を用いて、交流成分（雑音成分）を除去すること
が考えられた。しかし、この場合には、水晶発振器の起
動時に、コンデンサ６と抵抗７の時定数により、中点Ａ
での電位が補償電圧に安定するまで時間が掛かる。した
がって、水晶発振器の起動特性を悪化させる問題を生ず
る。

【０００８】（発明の目的）本発明は、位相雑音を軽減
して、しかも起動特性を良好とした温度補償発振器を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、周波数制御電
圧の入力端と電圧可変容量素子との間にコンデンサと抵
抗からなるローパスフィルタを挿入し、発振器起動時に
抵抗の端子間を短絡して開放するスイッチング素子を設
けたことを基本的な解決手段とする。

【００１０】

【作用】本発明では、ローパスフィルタの挿入によって
補償電圧の雑音成分（交流成分）を除去する。また、発
振器起動時に抵抗の端子間を短絡した後開放するスイッ
チング素子を設ける。したがって、発振器の起動時に
は、スイッチング素子により、補償電圧はローパスフィ
ルタのコンデンサに高速（瞬時）に充電される。そし
て、コンデンサと抵抗の中点Ａにおける電位を補償電圧
と同電位にする。以下、本発明の一実施例を説明する。

【００１１】

【実施例】第１図は、本発明の一実施例を説明する温度
補償発振器の回路ブロック図である。なお、前従来例図
と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省
略する。温度補償発振器は、前述同様に水晶振動子１を
有して温度特性を３次曲線とした発振回路２、発振回路
２の負荷容量を変化させる可変容量ダイオード３、発振
回路２からの高周波を阻止する高周波阻止抵抗５及び可
変容量ダイオード３に補償電圧を印加する補償電圧発生
回路４とからなる。

【００１２】そして、この実施例では、補償電圧発生回
路４と高周波阻止抵抗５との間に、コンデンサ６と抵抗
７からなるローパスフィルタ８を挿入する。すなわち、
コンデンサ６を基準電位に接地し、抵抗７を補償電圧発
生回路４の入力端に接続し、コンデンサ６と抵抗７の接
続点（中点）を高周波阻止抵抗５に接続する。そして、
電源投入時に短絡して直ちに開放状態となるスイッチン
グ素子９をローパスフィルタ８の抵抗７に並列に接続し
てなる。

【００１３】スイッチング素子９は、例えば第２図に示
したように、ＣＭＯＳアナログスイッチ９ａを用い、そ
の制御端子Ｘはコンパレータ１０の出力に接続する。コ
ンパレータ１０のマイナス入力は抵抗１１とコンデンサ
１２からなる時定数回路の接続点（中点）に接続し、プ
ラス入力は基準電圧１３に接続する。

【００１４】そして、ＣＭＯＳアナログスイッチ９ａの
入出力端子ＹＺをローパスフィルタ８の抵抗７の端子間
に接続する。このようなものでは、抵抗１１とコンデン
サ１２の時定数等によって、電源投入時にＹＺ間が導通
状態（ＯＮ抵抗）となり、その直後に遮断状態となる。

【００１５】このような構成であれば、水晶発振器の起
動時以降の動作状態においては、前述したようにローパ
スフィルタ８によって補償電圧の交流成分（雑音成分）
は除去される。したがって、位相雑音特性を良好にす
る。

【００１６】また、水晶発振器の起動時には、スイッチ
ング素子９としてのＣＭＯＳアナログロスイッチ９ａの
ＯＮ抵抗によって、ローパスフィルタ８の抵抗９が短絡
される。したがって、補償電圧発生回路４からの補償電
圧の直流成分はローパスフィルタ８のコンデンサ６に急
速充電され、中点Ａの電位を補償電圧と瞬時にして同電
位にする。したがって、起動特性を良好にする。

【００１７】

【他の事項】上記実施例では、電圧可変容量素子は可変
容量ダイオードとしたが、電圧に対して実質的に容量が
変化する半導体素子であれば適用できる。また、温度補
償発振器として説明したが、補償電圧に対応する周波数
制御電圧を印加して発振周波数を制御する電圧制御型の
水晶発振器にも適用できる。

【００１８】また、スイッチング素子９はＣＭＯＳアナ
ログスイッチ９ａを適用したが、これ以外の半導体素子
を用いてもよく、要は電源投入時には導通状態としてそ
の後に遮断状態するスイッチであればよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、周波数制御電圧の入力端と電
圧可変容量素子との間にコンデンサと抵抗からなるロー
パスフィルタを挿入し、発振器起動時に抵抗の端子間を
短絡して開放するスイッチング素子を設けたので、位相
雑音を軽減して、しかも起動特性を良好とした温度補償
発振器を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する温度補償発振器の
ブロック回路図である。

【図２】本発明の一実施例を説明するスイッチング素子
の図である。

【図３】従来例を説明する温度補償発振器のブロック回
路図である。

【図４】従来例を説明する水晶振動子（水晶発振器）温
度特性及び補償電圧特性図である。

【符号の説明】

１ 水晶振動子、２ 発振回路、３ 電圧可変容量ダイ
オード、４ 補償電圧発生回路、５ 高周波阻止抵抗、
６ コンデンサ、７ 抵抗、８ ローパスフィルタ、９
スイッチング素子、１０ コンパレータ、１１ 抵
抗、１２ コンデンサ、１３ 基準電圧．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電圧可変容量素子を水晶振動子に接続し
   て、前記電圧可変容量素子に周波数制御電圧を印加して
   なる電圧制御型の水晶発振器において、前記周波数制御
   電圧の入力端と前記電圧可変容量素子との間にコンデン
   サと抵抗からなるローパスフィルタを挿入し、発振器起
   動時に前記抵抗の端子間を短絡して開放するスイッチン
   グ素子を設けたことを特徴とする電圧制御型の水晶発振
   器。