JP2000244243A - 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、しかも起動特性及び自動
周波数制御の応答性を良好に維持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、温
度特性を補償する補償電圧と周波数を自動制御するＡＦ
Ｃ電圧を前記電圧可変容量素子に印加してなる電圧制御
型の水晶発振器において、前記補償電圧の入力端と前記
電圧可変容量素子の一端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、前記ローパスフィルタ
の抵抗の端子間に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て、前記電圧可
変容量素子の一端に前記補償電圧を印加し、 前記電圧
可変容量素子の他端側に前記ＡＦＣ電圧を印加して前記
電圧可変容量素子の端子間の電圧を制御した構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は受信機の局部発振器
として使用される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受信機に使用され
る。このようなものの一つに電圧可変容量素子の容量変
化を利用した電圧制御型のものがある。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４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にカソード側が接続し
てアノード側がアース電位に接地した電圧可変容量ダイ
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Δｆ／ｆで示したように３次曲
線とする（第５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、カソードが＋電圧でアノードがー電圧とな
る逆方向電圧（逆電圧）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Ｖs（第５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】また、一般には、中間周波数発生用の局部
発振器として使用された場合には、発振器の経時的な周
波数変化を補正するため、自動周波数制御回路（未図
示）によるＡＦＣ電圧を高周波阻止抵抗１４を経て、可
変容量ダイオード３に印加される。通常では、補償電圧
と重畳して、可変容量ダイオード３のカソード側に印加
される。

【０００６】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及びＡＦＣ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。これにより、発振周波数を自動制御
した上で、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。

【０００７】

【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Ｖc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。

【０００８】このことから、例えば第６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。

【０００９】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があっ
た。また、ローパスフィルタ８のコンデンサ６と高周波
阻止抵抗５及び１４との時定数により、自動周波数制御
の応答性が悪くなる問題もあった。

【００１０】（発明の目的）本発明は、位相雑音を軽減
して、しかも起動特性及び自動周波数制御の応答性を良
好に維持した温度補償発振器を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【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
けて、補償電圧を電圧可変容量素子の一端に印加する。
そして、電圧可変容量素子の他端にＡＦＣ電圧を印加し
たことを基本的な解決手段とする。

【００１２】

【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）に充電され、コンデンサと抵
抗の中点Ａにおける電位を瞬時にして補償電圧と同電位
にする。

【００１３】また、電圧可変容量素子の一端に補償電圧
を他端にＡＦＣ電圧を印加するので、ローパスフィルタ
のコンデンサとは時定数回路を形成することがない。以
下、本発明の一実施例を説明する。

【００１４】

【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。

【００１５】そして、この実施例では、補償電圧発生回
路４からの補償電圧をローパスフィルタ８及び高周波阻
止抵抗５を経て可変容量ダイオード３のカソード側に印
加する。また、自動周波数制御回路によるＡＦＣ電圧を
可変容量ダイオード３のアノード側に印加する。ＡＦＣ
電圧の入力端とアース電位との間には直流阻止用のコン
デンサ１５を設ける。

【００１６】ローパスフィルタ８はアース接地のコンデ
ンサ６と補償電圧発生回路４の出力端に接続した抵抗７
からなる。そして、コンデンサ６と抵抗７との接続点
（中点）に高周波阻止抵抗５を接続する。抵抗７には、
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を並列に接続する。

【００１７】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。

【００１８】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。
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。

【００１９】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。

【００２０】さらに、補償電圧を可変容量ダイオード３
のカソードに、ＡＦＣ電圧をアノードに印加する。した
がって、ローパスフィルタ８のコンデンサ６と時定数回
路を形成することがない。これにより、ＡＦＣ電圧は時
間遅れがなく直接にアノードに印加されるので、周波数
変化に対する応答性を良好に維持する。

【００２１】そして、可変容量ダイオード３における端
子間の容量は、補償電圧とＡＦＣ電圧に依存して変化す
る。したがって、温度特性及び経時変化によるいずれの
周波数変化をも防止できる。なお、可変容量ダイオード
３には逆電圧を印加するので、この場合は補償電圧がＡ
ＦＣ電圧より大きく設定される。

【００２２】

【他の事項】上記実施例では、可変容量ダイオード３の
アノード側に直流阻止のコンデンサを設けて接地した
が、例えば第３図に示したようにしてもよい。すなわ
ち、ローパスフィルタ８の中点と水晶振動子１との間に
可変容量ダイオード３を接続する。そして、水晶振動子
１と可変容量ダイオード３との間に高周波阻止抵抗１４
を経てＡＦＣ電圧を印加するようにしてもよい。この場
合でも、高周波阻止抵抗１４とローパスフィルタのコン
デンサは時定数回路を形成しないので、応答性を良好に
する。

【００２３】また、可変容量ダイオード３はカソードに
補償電圧をアノードにＡＦＣ電圧を印加したが、可変容
量ダイオード３を逆向きとしてカソードにＡＦＣ電圧を
アノードに補償電圧を印加してもよい。但し、この場合
は、ＡＦＣ電圧を補償電圧より大きくし、カソード側の
電位が高くなるようにして逆電圧が印加されるようにす
る。

【００２４】また、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、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。

【００２５】

【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て、補償電圧
を電圧可変容量素子の一端に印加し、電圧可変容量素子
の他端にＡＦＣ電圧を印加する。したがって、位相雑音
を軽減して、しかも起動特性及び自動周波数制御の応答
性を良好に維持した温度補償発振器を提供できる。

【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】本発明の他の実施例を説明する温度補償発振器
のフロック図である。

【図４】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５】従来例を説明する水晶振動子（水晶発振器）の
温度特性及び補償電圧特性図である。

【図６】本発明に至る温度補償発振器のブロック図であ
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、１４ 高周波阻止
抵抗、６、１５ 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．

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J079 AA04 BA02 BA12 BA22 BA39 DA13 EA05 FA13 FA14 FA21 FB25 FB48 KA05 5J081 AA03 BB01 CC17 CC22 CC31 EE05 EE18 FF02 FF21 FF23 FF25 KK04 KK09 KK23 MM01

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、温度特性を補償する補償電圧と周波数を自動制御す
   るＡＦＣ電圧を前記電圧可変容量素子に印加してなる電
   圧制御型の水晶発振器において、 前記補償電圧の入力端と前記電圧可変容量素子の一端と
   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、前記ローパスフィルタの抵抗の端子間に発振器起
   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
   グ素子を設けて、前記電圧可変容量素子の一端に前記補
   償電圧を印加し、 前記電圧可変容量素子の他端側に前記ＡＦＣ電圧を印加
   して前記電圧可変容量素子の端子間の電圧を制御したこ
   とを特徴とする電圧制御型の水晶発振器。