JP2001057509A - 発振回路 - Google Patents

発振回路

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JP2001057509A
JP2001057509A JP2000230641A JP2000230641A JP2001057509A JP 2001057509 A JP2001057509 A JP 2001057509A JP 2000230641 A JP2000230641 A JP 2000230641A JP 2000230641 A JP2000230641 A JP 2000230641A JP 2001057509 A JP2001057509 A JP 2001057509A
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Mikio Shigemori
三喜男 重盛
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】発振回路の周波数を圧電振動子の負荷容量であ
る容量アレイと、それを制御するデータをPROM回路
に記憶させておく事で、自動周波数調整化、発振回路の
気密性、耐振性、耐衝撃性、経時変化の向上、小型化を
可能とする。 【解決手段】圧電振動子1の負荷容量を容量アレイ6で
可変可能とし、これを制御するデータを周波数調整時に
はデータ入力回路4が外部からデータ入力周波数調整
し、調整後制御データをPROM回路7へ記億させ、通
常動作時にはPROM回路7の記億データで容量アレイ
を制御する様構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発振回路に係り、
特に圧電振動子を用いた発振器の発振周波数が可変でき
る水晶発振回路に関する。
【0002】
【従来の技術】圧電振動子を用いた発振回路は、圧電振
動子の共振周波数のバラツキや回路の負荷容量バラツキ
や発振回路実装及び封止時の熱衝撃により、発振周波数
に当然なからバラツキを有している。したがって、特に
高精度な発振周波数を要求される時には無調整では目的
の発振周波数範囲に入らない事があり、調整しなくては
ならない。
【0003】図3は従来の圧電振動子を用いた発振器の
回路図である。121はインバータ一増幅器、122は
フィードパック抵抗でインバーター増幅器121のゲー
トとドレイン間に接続されている。123はゲートコン
デンサで、インバーター増幅器121のゲートに接続さ
れている124はドレインコンデンサで、インバータ一
増幅器121のドレインに接続されている。125は容
量値を可変できるトリマーコンデンサであり、インバー
ター増幅器121のゲートに接続されている。
【0004】123,124,125のコンデンサ類は
片側が電源のVDD又はVSSに接続され高周波的に接地さ
れている。126は圧電振動子でインバーター増幅器1
21のゲート、ドレイン間に接続されている。この様に
構成した発振回路において発振周波数を調整するには、
トリマーコンデンサ125をドライバー等の工具で回転
させて行っていた。
【0005】図4は従来の発振回路の他例を示す回路図
である。同図において図3の回路と異なるところは、ト
リマーコンデンサ125のかわりに、コンデンサ131
とスイッチ141で代表される直列体を複数並列に構成
した可変容量群が設けられている点である。この様に構
成した発振回路において発振周波数を調整するとは、ス
イッチ141,142,143,144をハンダ付けに
より任意にショート又はオープンにして行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の発振回路では、
トリマーコンデンサ125を回転させ発振周波数調整す
るので、調整工程が自動化できない、時間がかかる等の
他、調整用の穴を設ける必要があるので気密性がなくな
り耐湿性が悪くなったり、トリマーコンデンサは回転機
構を持つので振動、衝撃でローターが回転し発振周波数
がズレる欠点がある。
【0007】又、図4に示す可変容量群を用いた発振回
路では、スイッチ切り換えによる周波数調整に時間かか
る他、発振ループを構成する容量が回路の外部に複数の
外部端子として配線されるので発振特性が悪くなった
り、調整後金属キャップの封止や、モールドによる封止
を行うと調整時の周波数が浮遊容量の変化や熱衝撃でズ
レて周波数精度が悪くなる欠点がある。
【0008】そこで本発明は、周波数調整が自動調整可
能で、かつ迅速に周波数調整ができる事、外部端子を少
なくし、発振回路の実装、封止後に周波数調整ができる
様にする事で封止後の周波数シフトをなくし、気密性も
向上させ、周波数可変回路を回転機構等の可動部分をな
くしIC化し耐振動性、耐衝撃性を向上させ、かつ小型
化させる事、以上を特徴とする発振回路を提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の発振回路は、圧電振動子を発振させる発振部
と、前記圧電振動子の負荷容量を可変する容量アレイ
と、前記容量アレイを制御するデータを外部から入力す
るデータ入力回路と、前記容量アレイを制御するデータ
を記億するPROM回路と、前記データ入力回路のデー
タを容量アレイへ送出する動作と、前記PROM回路の
データを容量アレイへ送出する動作と、前記データ入力
回路のデータをPROM回路へ送出する動作の3種類の
動作を制御するデータ制御回路とから構成されている。
【作用】可変容量素子として、コンデンサとスイッチン
グトランジスタの直列体を複数並列に構成した容量アレ
イを使用するので、スイッチングトランジスタのオン又
はオフをデジタルデータで制御、周波数調整が可能にな
る。周波数調整時には、外部からのデータで直接容量ア
レイを制御し目的の周波数に合せ込む。次にその時のデ
ータをPROM回路に記憶させる。通常動作時は、PR
OM回路に記憶させたデータにより容量アレイを制御す
るのでつねに周波数は目的の周波数範囲内に入る。以上
の様に動作するので、周波数調整が自動化でき、周波数
の経時変化耐振性・耐衝撃性に優れ、回路のIC化がで
きるので小型、気密化ができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。図1は、本発明の一実施例を示すブロック図
で、1は圧電振動子、2は発振部で、圧電振動子を発振
させる回路である。4はデータ入力回路で、発振回路の
外部から入力されるデータを周波数調整データとして内
部で処理できる形にデータを変換させる。データ入力回
路4は、一例としてシフトレジスタが上げられこの場合
外部からシリアルのデータを入力しパラレルのデータに
変換し内部回路に送出する。5は外部からのデータを入
力する端子である。6は容量アレイで、コンデンサとス
イッチングトランジスタの直列体を複数並列に構成した
回路で容量アレイの片側電極は圧電振動子に接続され、
もう一つの片側電極は高周波的に接地されるため、容量
アレイ6は圧電振動子の可変できる負荷容量として働
く。スイッチングトランジスタのゲートを制御する事に
より容量アレイ6の容量が可変できる。7はPROM回
路で、データ入力回路4からのデータを記憶する事がで
き、又その記憶データで容量アレイ6を制御する事がで
きる。8はデータ制御回路で、周波数調整時にはデータ
入力回路4からのデータを容量アレイ6と分周選択回路
10に送り、データ記憶時にはデータ入力回路4からの
データをPROM回路7へ送り、発振回路の通常動作時
にはPROM回路7の記億データを容量アレイ6と分周
選択回路10へ送る、以上3つの動作を行いデータの制
御をする。3は、以上のデータ制御のコントロールをす
る端子である。9は分周回路で、発振部2からの源振信
号を1/2,1/4,1/8…と分周する回路である。
10は分周選択回路で、分周回路9の分周信号と源振信
号をデータ制御回路8からの制御データにより選択す
る。11は出力バッファで、分周選択回路10で選択さ
れた信号を増幅し発振回路外部へ出力する。次に発振部
2と容量アレイ6の構成を詳しく表したのが図2であ
る。この図において、21はインバーター増幅器、22
はフィードバック抵抗で、インバーター増幅器のゲート
とドレインに接続されている。23はゲート容量でイン
バーター増幅器21のゲートに接続されており、24は
ドレイン容量でインバータ一増幅器21のドレインに接
続されている。少なくとも以上の素子により構成されて
いるのが発振部2であり、圧電振動子1は発振部2の中
のゲートとドレインに接続する。次に容量アレイ6の中
を説明すると、31はコンデンサ、41はスイッチング
トランジスタでこの2つの素子が直列に接続された直列
体がある。これと同様に32,33,34はコンデンサ
で、42,43,44はスイッチングトランジスタでそ
れぞれのコンデンサと直列に接続される。以上のコンデ
ンサとスイッチングトランジスタの直列体が並列に接続
されて、片側電極は発振部2のゲート側に接続され、他
のB側電極は、電源であるVDD又はVSSに高周波的に接
地されている。この容量アレイ6の容量値を可変するに
はスイッチングトランジスタ41〜44それぞれを任意
にオン又はオフする事で行い、これにはスイッチングト
ランジスタ41〜44のゲートを制御する事で行う。コ
ンデンサ31〜34の容量値の設定の例としては重み付
けした容量値で行う。(たとえば1pF、2pF、4p
F、8pF)こうする事により少ない容量素子で広い容
量範囲を分解能を維持しながら可変する事ができる。当
然、容量とスイッチングコンデンサの直列体の数を増や
しても良い。
【0011】以上の様に構成した発振回路の周波数調整
と分周選択の方法と、調整、選択が終了した後それらの
データを記憶させる方法と、発振回路の通常動作時の動
きを順を追って説明する。
【0012】まず、発振回路の外部から周波数制御デー
タと、分周選択データをデータ入力端5から入力する。
シフトレジスタであるデータ入力回路4は入力されるシ
リアルのデータを順次入力していき、入力終了後パラレ
ルデータに変更する。データ制御回路8は、データ入力
回路から出力されるデータのうち、周波数制御データを
容量アレイ6に、分周選択データを分周選択回路10に
送る。容量アレイ6は、送られて来た周波数制御データ
にもとづきスイッチングトランジスタ4をオンあるいは
オフさせ周波数を変化させる。分周選択回路10は、デ
ータ制御回路から送られて来た分周選択データにもとづ
き分周信号が源振信号を選択する。以上の発振器外部か
らのデータ入力から周波数変化、分周選択までの動作
を、発振周波数を測定しながらくり返し目的の周波数範
囲へ調整する。
【0013】次に、周波数調整及び分周選択の操作によ
り得られたデータを記憶させるには、データ入力回路の
データをデータ制御回路を介してPROM回路へ送り、
PROM回路にデータを記憶させる。PROM回路は、
一旦記憶したデータは電源を切っても記憶しているので
周波数と分周選択は永久に持続できる。又、電気的ある
いは紫外線等により消去できるPROM回路を使用すれ
ばデータの変更も可能になり、周波数と分周選択の再調
整も可能になる。
【0014】次に、発振器の通常の動作では、PROM
回路に記憶された周波数制御と分周選択のデータがデー
タ制御回路を介して容量アレイと分周選択回路へ送ら
れ、そのデータにもとづき容量アレイと分周選択回路は
動作する。
【0015】以上の様に動作させることができるので、
周波数調整が、デジタルデータで行える様になり自動化
が簡単になる。又、データの入力をシリアルデータ入力
で行えば発振回路外部に出る端子が少なくなり、金属パ
ッケージによる封止やトランスファーモールドによる封
止後にこの端子からデータを入力し周波数調整を行えば
発振回路の気密性の向上と、封止による周波数のシフト
がなくなる。又、PROM回路によるデータの記憶と、
コンデンサとスイッチングトランジスタで構成した容量
アレイによる周波数制御である為、耐振性、耐衝撃性、
経時変化に優れる。又、すべての回路がIC化可能なの
で小型化が可能になる。又、分周選択を外部からのデー
タにより制御できるので、周波数調整時には源振信号を
出力させて源振信号を測定し周波数調整をしておき、周
波数調整が終わってから分周選択を行い目的の分周選択
を行う事も可能である。こうする事により、測定周波数
が高い方が高速に又は高分解能に測定できるので、周波
数調整が速く又は高精度に行う事ができる。
【0016】以上の実施例では、容量アレイ6を発振部
2のゲート側に接続しているが、ドレイン側に接続して
も同様の効果が得られる。
【0017】又、本実施例では、容量アレイ6と分周選
択回路10の両方が内蔵されている構成であったが、容
量アレイ6だけであっても良い。
【0018】次に本実施例の実装例を図5に示す。1は
圧電振動子、51はICで、上記実施例で説明した発振
部、データ入力回路、容量アレイ、PROM回路、デー
タ制御回路、分周回路、分周選択回路、出力バッファが
含まれる。52は、発振回路を封止するパッケージで、
樹脂モールド、セラミック、金属等により封止される5
3はVDDリード、54はVSSリード、55は出力リード
でIC51とワイヤーボンディングで接続され、パッケ
ージ52の外部へ導出される。56はコントロールリー
ドでIC51のコントロール端子と接続しパッケージ5
2の外部へ導出される。57はデータ入力リードでIC
51のデータ入力端子と接続し、パッケージ52の外部
へ導出される。以上の様に構成した発振回路を周波数調
整するには、VDDリード53とVSSリード54から電源
を印加し、出力リード55から出力される発振信号の周
波数を測定し、周波数調整に必要なデータをデータ入力
リード57から入力する。周波数が目的の範囲に入るま
でこれをくり返す。周波数調整が終了すれば、PROM
にデータを書き込む。以上の操作中IC内部のデータの
制御をコントロールリード56から行う。データの書き
込み終了後、コントロールリード56とデータ入力リー
ド57を58のパッケージの端面から切断する。これに
より通常動作で不必要なリードはなくなりリードのショ
ート等の事故を防ぐ事ができる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、圧電振動子の負荷容量
を可変する容量アレイとし、容量アレイと分周選択回路
を外部からのデータにより制御でき、又そのデータをP
ROM回路に記憶させ、通常動作時には記憶したデータ
にもとづき容量アレイと分周選択回路が動作する様にし
た事により、周波数調整が自動化可能で迅速に周波数調
整ができる事、周波数調整用に発振回路外部に出る端子
が少なくなり、発振回路の封止(バッケージング)後
に、周波数調整を行えるので発振回路気密性の向上と、
封止による周波数のシフトがなくなる事、PROM回路
によるデータの記憶と、コンデンサとスイッチングトラ
ンジスタで構成した容量アレイによる周波数制御である
為、耐振性、耐衝撃性、経時変化に優れる事、すべての
回路がIC化可能なので小型化できる事、周波数調整時
には源振信号を出力させ調整し、周波数調整終了後分周
選択を行えるので周波数調整が速く又は高精度に行える
事、以上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック図。
【図2】本発明の実施例の発振部と容量アレイの回路構
成の一例を示す回路図。
【図3】従来の発振回路の第1例を示す回路図。
【図4】従来の発振回路の第2例を示す回路図。
【図5】本発明の実装例を示す図である。
【符号の説明】
1・・圧電振動子 2・・発振部 3・・コントロール端子 4・・データ入力回路 5・・データ入力端子 6・・容量アレイ 7・・PROM回路 8・・データ制御回路 9・・分周回路 10・分周選択回路 11・出力バッファ 21・インバーター増幅器 22・フィードバック抵抗 23・ゲート容量 24・ドレイン容量 31,32,33,34・コンデンサ 41,42,43,44・スイッチングトランジスタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年8月10日(2000.8.1
0)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の発振回路は、圧電振動子を発振させる発振部
と、前記発振部の周波数を調整する周波数調整手段と、
前記発振部から出力される源振信号を分周する分周回路
と、前記源振信号及び前記分周回路から出力された分周
信号を入力して、前記分周信号及び源振信号のいずれか
1つを選択して出力する分周選択回路と、前記分周選択
回路を制御するデータを前記分周選択回路へ出力するデ
ータ制御回路と、を有し、前記データ制御回路から前記
分周選択回路へ出力するデータによって、前記分周信号
及び源振信号のいずれか1つを選択して出力することを
特徴とする。
【作用】源振信号を発振回路の外部に出力して周波数調
整手段で源振信号の周波数を調整したのち、データ制御
回路から分周選択回路にデータを出力して所望の分周信
号を出力できるので、迅速に所望の周波数の分周信号を
出力する発振回路を得ることができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】
【発明の効果】本発明の発振回路を用いれば、源振信号
を発振回路の外部に出力して周波数調整手段で源振信号
の周波数を調整したのち、データ制御回路から分周選択
回路にデータを出力して所望の分周信号を出力できる。
したがって、迅速に所望の周波数の分周信号を出力する
発振回路を得ることができる。また、源振信号が分周選
択回路を介して外部に出力されるため、分周選択回路が
バッファとなり、源振信号の周波数を測定する際にその
周波数が変動しない。したがって、迅速かつ確実に源振
信号の周波数を所定の周波数に合わせ込むことができ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも圧電振動子を発振させる発振
    部、前記圧電振動子の負荷容量を可変する容量アレイ、
    前記容量アレイを制御するデータを外部から入力するデ
    ータ入力回路、前記容量アレイを制御するデータを記憶
    するPROM回路、前記データ入力回路のデータを容量
    アレイへ送出する動作と、前記PROM回路のデータを
    容量アレイへ送出する動作と、前記データ入力回路のデ
    ータをPROM回路へ送出する動作を制御するデータ制
    御回路を有する事を特微とする発振回路。
  2. 【請求項2】 少なくとも圧電振動子を発振させる発振
    部、前記発振部の源振信号を分周する分周回路、前記分
    周回路の各分周信号及び前記源振信号を選択する分周選
    択回路、前記分周選択回路を制御するデータを外部から
    入力するデータ入力回路、前記分周選択回路を制御する
    データを記憶するPROM回路、前記データ入力回路の
    データを分周選択回路へ送出する動作と、前記PROM
    回路のデータを分周選択回路へ送出する動作と、前記デ
    ータ入力回路のデータをPROM回路へ送出する動作を
    制御するデータ制御回路を有する事を特徴とする発振回
    路。
  3. 【請求項3】 少なくともデータ入力端子とコントロー
    ル端子がパッケージ外部に導出されていて、周波数調整
    後、前記データ入力端子と前記コントロール端子はパッ
    ケージの端面から切断される事を特徴とする請求項1,
    2記載の発振回路。
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