JP2001036344A - Crystal oscillator - Google Patents

Crystal oscillator

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Publication number
JP2001036344A
JP2001036344A JP11205033A JP20503399A JP2001036344A JP 2001036344 A JP2001036344 A JP 2001036344A JP 11205033 A JP11205033 A JP 11205033A JP 20503399 A JP20503399 A JP 20503399A JP 2001036344 A JP2001036344 A JP 2001036344A
Authority
JP
Japan
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crystal
crystal oscillator
crystal vibrator
crystal unit
unit
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Pending
Application number
JP11205033A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Koizumi
暁 小泉
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Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
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Publication date
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce worsening of phase noise characteristics due to mechanical vibrations. SOLUTION: A 1st crystal vibrator 1a and a 2nd crystal vibrator 2 having a same characteristics are mounted closely in the same direction, an amplifier 3 and an inverter 4 inversely amplify the output of the 2nd crystal vibrator 2 and its output signal controls a VCXO (voltage-controlled crystal vibrator) 1 consisting of the 1st crystal vibrator 1a. Thus, an inverted voltage in response to vibration generated from the 2nd crystal vibrator 2 through a piezoelectric effect by mechanical vibrations exerted to the 2nd crystal vibrator 2 is used to control the oscillating frequency of the VCXO consisting of the 1st crystal vibrator 1a. Thus, the fluctuations in the oscillating frequency resulting from the mechanical vibration exerted to the 1st crystal vibrator 1a is cancelled and a stable oscillating frequency is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水晶発振器に係わ
り、とくに、機械的振動による発振周波数の変動を改善
したものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crystal oscillator, and more particularly, to a crystal oscillator having improved oscillation frequency fluctuation due to mechanical vibration.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、水晶振動子を用いた水晶発振器は
周知の如く、温度、経年変化に対する周波数安定度が極
めて高く、また、近傍の位相雑音にも優れていることか
ら、広く一般に使用されている。しかし、同水晶振動子
は外部からの機械的振動を受けるとその発振周波数が変
動するという問題がある。図4は機械的振動による周波
数のスペクトラムを示している。同図に示すように、発
振周波数f0、外部振動の周波数f1とすると、発振周
波数f0を中心としてΔf=f1(外部振動の周波数)
の周波数間隔でf0±f1、f0±2f1、・・・、f
0±nf1(n=1、2、・・・)の無限の側波帯を発
生し、丁度FM偏重を受けた状態になる。この結果、発
振出力の位相雑音特性が劣化し、この水晶発振器を使用
したシステム全体の性能を劣化させる原因となってい
た。
2. Description of the Related Art As is well known, a crystal oscillator using a crystal oscillator has been widely used because of its extremely high frequency stability against temperature and aging and excellent phase noise in the vicinity. ing. However, the quartz oscillator has a problem that its oscillation frequency fluctuates when it receives mechanical vibration from the outside. FIG. 4 shows a frequency spectrum due to mechanical vibration. As shown in the figure, assuming that the oscillation frequency is f0 and the frequency of the external vibration is f1, Δf = f1 (frequency of the external vibration) around the oscillation frequency f0
F0 ± f1, f0 ± 2f1,..., F
An infinite sideband of 0 ± nf1 (n = 1, 2,...) Is generated, and it is in a state in which it is just subjected to FM weighting. As a result, the phase noise characteristic of the oscillation output is degraded, causing a deterioration in the performance of the entire system using the crystal oscillator.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上述べた問
題点を解決し、機械的振動による位相雑音の劣化を軽減
した水晶発振器を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a crystal oscillator in which deterioration of phase noise due to mechanical vibration is reduced.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するため、同一特性を有する第1の水晶振動子と第2
の水晶振動子を同一方向に近接して取付し、同第2の水
晶振動子の出力を反転増幅して出力し、同出力信号によ
り前記第1の水晶振動子で構成するVCXO(Voltage C
ontrolled Crystal Oscillator)を制御することによ
り、同第1の水晶振動子に加わる機械的振動による発振
周波数の変動をキャンセルするようにした水晶発振器と
している。
According to the present invention, a first crystal unit and a second crystal unit having the same characteristics are provided.
Are mounted in close proximity in the same direction, the output of the second crystal resonator is inverted and amplified, and the output signal is used to output a VCXO (Voltage C) composed of the first crystal resonator.
By controlling an ontrolled crystal oscillator, a variation in oscillation frequency due to mechanical vibration applied to the first crystal resonator is canceled.

【0005】前記第1の水晶振動子と第2の水晶振動子
が基板の一側に平行して取り付けられて成る水晶発振器
としている。
[0005] The present invention provides a crystal oscillator in which the first crystal unit and the second crystal unit are mounted in parallel on one side of a substrate.

【0006】前記第1の水晶振動子と第2の水晶振動子
が基板の表裏に取り付けられて成る水晶発振器としてい
る。
[0006] The crystal oscillator comprises a first crystal unit and a second crystal unit attached to the front and back of a substrate.

【0007】前記第1の水晶振動子と第2の水晶振動子
が同一ケース内に収容されて成る水晶発振器としてい
る。
[0007] A crystal oscillator is provided in which the first crystal unit and the second crystal unit are housed in the same case.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以上のように、本発明の水晶発振
器においては、同一特性を有する第1の水晶振動子と第
2の水晶振動子を同一方向に近接して取付し、同第2の
水晶振動子の出力を反転増幅して出力し、同出力信号に
より前記第1の水晶振動子で構成するVCXO(Voltage
Controlled Crystal Oscillator)を制御するようにし
たので、第2の水晶振動子に加えられた機械的振動によ
り圧電効果により発生する振動に応じた電圧を反転して
第1の水晶振動子で構成するVCXOの発振周波数を制
御することができ、第1の水晶振動子に加わる機械的振
動による発振周波数の変動をキャンセルすることができ
る。
As described above, in a crystal oscillator according to the present invention, a first crystal unit and a second crystal unit having the same characteristics are mounted close to each other in the same direction. The output of the crystal unit is inverted and amplified, and the output signal is used to output a VCXO (Voltage) constituted by the first crystal unit.
Controlled Crystal Oscillator) is controlled, so that a VCXO composed of the first crystal oscillator is formed by inverting the voltage corresponding to the vibration generated by the piezoelectric effect due to the mechanical vibration applied to the second crystal oscillator. Can be controlled, and fluctuation of the oscillation frequency due to mechanical vibration applied to the first crystal resonator can be canceled.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明による水晶発振
器を詳細に説明する。図1は本発明による水晶発振器の
一実施例を示す概略ブロック図である。図において、1
aはVCXO1を構成する第1の水晶振動子、2は機械
的振動を検出する第2の水晶振動子、3は同第2の水晶
振動子よりの機械的振動により圧電効果により発生する
振動信号を所定のレベルに増幅する増幅器、4は同増幅
された振動信号を反転するインバータである。なお、本
実施例では増幅器3とインバータ4とを分割構成した
が、反転増幅器として纏めてもよいことは説明するまで
もなく周知技術である。また、前記増幅器3をレベル調
整可能とするか、固定レベルとするかは設計事項であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a crystal oscillator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing one embodiment of a crystal oscillator according to the present invention. In the figure, 1
a is a first crystal unit constituting the VCXO1, 2 is a second crystal unit for detecting mechanical vibration, 3 is a vibration signal generated by a piezoelectric effect due to mechanical vibration from the second crystal unit. Is an amplifier that amplifies the vibration signal to a predetermined level, and an inverter 4 inverts the amplified vibration signal. In the present embodiment, the amplifier 3 and the inverter 4 are divided, but it is a well-known technique that it can be integrated as an inverting amplifier. Whether the level of the amplifier 3 is adjustable or fixed is a matter of design.

【0010】以上の構成において、つぎにその動作を説
明する。図2は機械的振動により第2の水晶振動子の圧
電効果により発生する周波数f1の振動信号の例を示
し、ここでは簡単のため正弦波としている。前記第2の
水晶振動子2より検出した図2に示す周波数f1の振動
信号を増幅器3にて適当なレベルに増幅してインバータ
4で反転し、同反転信号を制御信号として第1の水晶振
動子1aで構成するVCXO1の周波数f0を制御する
ようにしたので、第1の水晶振動子1に加えられる周波
数f1の機械的振動による周波数f0の変動(図4に示
すFM変調波であり、Δf=f1の間隔で発生する側波
帯)をキャンセルして、安定な発振周波数(f0)を得
ることができる。
Next, the operation of the above configuration will be described. FIG. 2 shows an example of a vibration signal having a frequency f1 generated by the piezoelectric effect of the second crystal resonator due to mechanical vibration. In this example, the vibration signal is a sine wave for simplicity. The vibration signal of the frequency f1 shown in FIG. Since the frequency f0 of the VCXO1 formed by the element 1a is controlled, the fluctuation of the frequency f0 due to the mechanical vibration of the frequency f1 applied to the first crystal resonator 1 (the FM modulation wave shown in FIG. = Sidebands generated at intervals of f1), and a stable oscillation frequency (f0) can be obtained.

【0011】図3は本発明による水晶発振器を構成する
2個の水晶振動子の取り付け方法の一実施例を示す図で
ある。図3−(A)の実施例では、基板の同一面に同一
方向に向けて近接して取り付けて、外部からの振動が同
じように伝達されるようにしている。図3−(B)の実
施例では、基板の表裏に同一方向に向けて取り付けて、
外部からの振動が同じように伝達されるようにすると共
に、小型化している。図3−(C)の実施例では、前記
2個の水晶振動子を同一のケースに収納して、外部から
の振動が同じように伝達されるようにしている。
FIG. 3 is a view showing an embodiment of a method for mounting two crystal units constituting a crystal oscillator according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 3A, the substrate is mounted close to the same surface of the substrate in the same direction so that external vibrations are transmitted in the same manner. In the embodiment of FIG. 3- (B), it is attached to the front and back of the substrate in the same direction,
Vibration from the outside is transmitted in the same manner, and the size is reduced. In the embodiment shown in FIG. 3C, the two crystal units are housed in the same case so that external vibrations are transmitted in the same manner.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による水晶
発振器によれば、同一特性を有する第1の水晶振動子と
第2の水晶振動子を同一方向に近接して取付し、同第2
の水晶振動子の出力を反転増幅して出力し、同出力信号
により前記第1の水晶振動子で構成するVCXO(Volta
ge Controlled Crystal Oscillator)を制御するように
したので、第2の水晶振動子に加えられた機械的振動に
より圧電効果により発生する振動に応じた電圧を反転し
て第1の水晶振動子で構成するVCXOの発振周波数を
制御することができ、第1の水晶振動子に加わる機械的
振動による発振周波数の変動をキャンセルすることがで
きる。
As described above, according to the crystal oscillator of the present invention, the first and second crystal units having the same characteristics are mounted close to each other in the same direction.
The output of the crystal unit is inverted and amplified, and the output signal is used to output a VCXO (Volta) composed of the first crystal unit.
(Ge Controlled Crystal Oscillator) is controlled, so that a voltage corresponding to vibration generated by a piezoelectric effect due to mechanical vibration applied to the second crystal resonator is inverted to constitute the first crystal resonator. The oscillation frequency of the VCXO can be controlled, and the fluctuation of the oscillation frequency due to the mechanical vibration applied to the first crystal resonator can be canceled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による水晶発振器の一実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a crystal oscillator according to the present invention.

【図2】本発明による水晶発振器を説明するための図
で、機械的振動により第2の水晶振動子の圧電効果によ
り発生する周波数f1の振動信号の例を示す波形図であ
る。
FIG. 2 is a diagram for explaining a crystal oscillator according to the present invention, and is a waveform diagram showing an example of a vibration signal having a frequency f1 generated by a piezoelectric effect of a second crystal resonator due to mechanical vibration.

【図3】本発明による水晶発振器の他の実施例を示す水
晶振動子の配置図である。
FIG. 3 is a layout view of a crystal oscillator showing another embodiment of the crystal oscillator according to the present invention.

【図4】従来の水晶発振器の問題点を説明するための周
波数スペクトラム図である。
FIG. 4 is a frequency spectrum diagram for explaining a problem of the conventional crystal oscillator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 VCXO 1a 第1の水晶振動子 2 第2の水晶振動子 3 増幅器 4 インバータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 VCXO 1a 1st crystal oscillator 2 2nd crystal oscillator 3 Amplifier 4 Inverter

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一特性を有する第1の水晶振動子と第
2の水晶振動子を同一方向に近接して取付し、同第2の
水晶振動子の出力を反転増幅して出力し、同出力信号に
より前記第1の水晶振動子で構成するVCXO(Voltage
ControlledCrystal Oscillator)を制御することによ
り、同第1の水晶振動子に加わる機械的振動による発振
周波数の変動をキャンセルするようにしたことを特徴と
する水晶発振器。
1. A first crystal unit and a second crystal unit having the same characteristics are mounted close to each other in the same direction, and the output of the second crystal unit is inverted and amplified and output. VCXO (Voltage) composed of the first crystal unit according to the output signal
A crystal oscillator characterized in that fluctuations in oscillation frequency due to mechanical vibration applied to the first crystal resonator are canceled by controlling a controlled crystal oscillator (Controlled Crystal Oscillator).
【請求項2】 前記第1の水晶振動子と第2の水晶振動
子が基板の一側に平行して取り付けられて成ることを特
徴とする請求項1記載の水晶発振器。
2. The crystal oscillator according to claim 1, wherein said first crystal oscillator and said second crystal oscillator are mounted in parallel on one side of a substrate.
【請求項3】 前記第1の水晶振動子と第2の水晶振動
子が基板の表裏に取り付けられて成ることを特徴とする
請求項1記載の水晶発振器。
3. The crystal oscillator according to claim 1, wherein said first crystal unit and said second crystal unit are mounted on the front and back of a substrate.
【請求項4】 前記第1の水晶振動子と第2の水晶振動
子が同一ケース内に収容されて成ることを特徴とする請
求項1、請求項2または請求項3記載の水晶発振器。
4. The crystal oscillator according to claim 1, wherein said first crystal unit and said second crystal unit are housed in the same case.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100520335B1 (en) * 2002-03-29 2005-10-12 가부시끼가이샤 도시바 Voltage controlled oscillator

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