JP2001144540A - 圧電発振器 - Google Patents
圧電発振器Info
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- JP2001144540A JP2001144540A JP32043399A JP32043399A JP2001144540A JP 2001144540 A JP2001144540 A JP 2001144540A JP 32043399 A JP32043399 A JP 32043399A JP 32043399 A JP32043399 A JP 32043399A JP 2001144540 A JP2001144540 A JP 2001144540A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＳＣカット水晶振動子を用いた水晶発振器にお
いて、Ｂモードへのジャンプ現象を抑圧する手段を得
る。 【解決手段】圧電振動子と増幅回路と負荷容量とを含む
コルピッツ型発振器に於いて、前記圧電振動子と負荷容
量との接続中間点と前記増幅回路の入力との間に共振回
路を挿入接続するよう構成し、更に、該共振回路の共振
周波を前記圧電振動子の不要周波数とほぼ等しく設定す
ることにより、利得の小さい増幅器を用いた増幅回路で
あっても、安定な発振機能を確保しつつ不要周波数を抑
圧することを可能とする。
いて、Ｂモードへのジャンプ現象を抑圧する手段を得
る。 【解決手段】圧電振動子と増幅回路と負荷容量とを含む
コルピッツ型発振器に於いて、前記圧電振動子と負荷容
量との接続中間点と前記増幅回路の入力との間に共振回
路を挿入接続するよう構成し、更に、該共振回路の共振
周波を前記圧電振動子の不要周波数とほぼ等しく設定す
ることにより、利得の小さい増幅器を用いた増幅回路で
あっても、安定な発振機能を確保しつつ不要周波数を抑
圧することを可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高安定度圧電発振器
に関し、特に圧電振動子としてＳＣカット水晶振動子の
不要発振を抑圧した高安定度水晶発振器に関する。
に関し、特に圧電振動子としてＳＣカット水晶振動子の
不要発振を抑圧した高安定度水晶発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電発振器は移動体無線基地局から測定
器まで多くの分野で基準発信源として使用されている。
上記圧電発振器に用いる圧電振動子にＳＣカット水晶振
動子を用いると、ＡＴカット水晶振動子を用いた場合に
比べて応力感度特性や熱衝撃特性が優れることが知られ
ている。図３はＳＣカット水晶振動子の共振特性を示す
図であって、横軸が周波数、縦軸がリアクタンスであ
る。
器まで多くの分野で基準発信源として使用されている。
上記圧電発振器に用いる圧電振動子にＳＣカット水晶振
動子を用いると、ＡＴカット水晶振動子を用いた場合に
比べて応力感度特性や熱衝撃特性が優れることが知られ
ている。図３はＳＣカット水晶振動子の共振特性を示す
図であって、横軸が周波数、縦軸がリアクタンスであ
る。
【０００３】同図から明らかなように、ＳＣカット水晶
振動子の振動モードには主振動である厚みすべり振動モ
ード（Ｃモード）の他にＣモード周波数の約１.１倍の
周波数の厚みねじれモード（Ｂモード）周波数が存在す
る。そして、ＳＣカット水晶振動子を用いた水晶発振器
は、Ｃモード周波数を出力するよう発振条件を設定する
のが一般的である。ところが、温度変化、経年時特性等
の影響による発振条件の変化によりＢモード周波数を出
力してしまう場合がある。
振動子の振動モードには主振動である厚みすべり振動モ
ード（Ｃモード）の他にＣモード周波数の約１.１倍の
周波数の厚みねじれモード（Ｂモード）周波数が存在す
る。そして、ＳＣカット水晶振動子を用いた水晶発振器
は、Ｃモード周波数を出力するよう発振条件を設定する
のが一般的である。ところが、温度変化、経年時特性等
の影響による発振条件の変化によりＢモード周波数を出
力してしまう場合がある。
【０００４】そこで、このような不具合を起こさない為
に図４に示すような不要周波数での発振を予め抑圧する
よう構成した水晶発振器が提案され実用化している。同
図は不要周波数の抑圧機能を備えた従来の水晶発振器の
回路図を示すものである。同図に示す水晶発振器１００
は、発振用の増幅器であるバイポーラトランジスタ１０
１のベースにＳＣカットの水晶振動子１０２の一端を接
続すると共に、水晶振動子の他の一端を可変容量１０３
を介して接地し、更に、トランジスタ１０１のベース・
接地間に負荷容量としての分割容量１０４、１０５の直
列回路を接続し、エミッタ・接地間に分割容量１０６、
１０７の直列回路とエミッタ抵抗１０８との並列回路を
挿入接続し、更に、分割容量１０４、１０５との接続中
点と分割容量１０６、１０７との接続中点とをインダク
タンス１０９とリアクタンス１１０との直列回路を介し
て接続する。
に図４に示すような不要周波数での発振を予め抑圧する
よう構成した水晶発振器が提案され実用化している。同
図は不要周波数の抑圧機能を備えた従来の水晶発振器の
回路図を示すものである。同図に示す水晶発振器１００
は、発振用の増幅器であるバイポーラトランジスタ１０
１のベースにＳＣカットの水晶振動子１０２の一端を接
続すると共に、水晶振動子の他の一端を可変容量１０３
を介して接地し、更に、トランジスタ１０１のベース・
接地間に負荷容量としての分割容量１０４、１０５の直
列回路を接続し、エミッタ・接地間に分割容量１０６、
１０７の直列回路とエミッタ抵抗１０８との並列回路を
挿入接続し、更に、分割容量１０４、１０５との接続中
点と分割容量１０６、１０７との接続中点とをインダク
タンス１０９とリアクタンス１１０との直列回路を介し
て接続する。
【０００５】更に、トランジスタ１０１のコレクタと電
源Ｖｃとの間にコレクタ抵抗１１１を、トランジスタ１
０１のベースと電源Ｖｃとの間に抵抗１１２を、トラン
ジスタ１０１のベースと接地との間に抵抗１１３を、挿
入接続するよう構成したものである。このとき、容量１
０５とインダクタンス１０９とリアクタンス１１０とか
ら構成される直列共振回路の共振周波数をＣモード周波
数と等しくなるよう設定すると共に、上記共振回路構成
に容量１０７を含む並列共振回路の共振周波数をＢモー
ド周波数と等しく、更に、上記共振回路が充分に機能す
るよう、容量１０７を大きな値としてインダクタンス１
０９とリアクタンス１１０との直列回路に十分なレベル
の信号を供給するよう設定する。
源Ｖｃとの間にコレクタ抵抗１１１を、トランジスタ１
０１のベースと電源Ｖｃとの間に抵抗１１２を、トラン
ジスタ１０１のベースと接地との間に抵抗１１３を、挿
入接続するよう構成したものである。このとき、容量１
０５とインダクタンス１０９とリアクタンス１１０とか
ら構成される直列共振回路の共振周波数をＣモード周波
数と等しくなるよう設定すると共に、上記共振回路構成
に容量１０７を含む並列共振回路の共振周波数をＢモー
ド周波数と等しく、更に、上記共振回路が充分に機能す
るよう、容量１０７を大きな値としてインダクタンス１
０９とリアクタンス１１０との直列回路に十分なレベル
の信号を供給するよう設定する。
【０００６】このように構成した水晶発振回路は、Ｃモ
ード周波数に対しては発振回路の負性抵抗が充分に得ら
れ、且つ、Ｂモード周波数に対しては負性抵抗が小さく
なるよう動作し、その結果、Ｂモードの不要周波数が抑
圧された周波数信号を出力することになる。
ード周波数に対しては発振回路の負性抵抗が充分に得ら
れ、且つ、Ｂモード周波数に対しては負性抵抗が小さく
なるよう動作し、その結果、Ｂモードの不要周波数が抑
圧された周波数信号を出力することになる。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
のような構成の圧電発振器は、トランジスタ１０１が利
得の小さい例えばＦＥＴである場合、帰還供給される信
号のレベルが充分に得られず、その結果、充分なレベル
の出力信号が得られない場合があった。即ち、携帯電話
等の携帯端末のバッテリー容量との兼ね合いから発振器
の低所費電流化が望まれており、ＦＥＴを使用すること
が必要となっているが、周知の通りバイポーラトランジ
スタの利得に対してＦＥＴの利得は、一般に１／４程度
と少ない。
のような構成の圧電発振器は、トランジスタ１０１が利
得の小さい例えばＦＥＴである場合、帰還供給される信
号のレベルが充分に得られず、その結果、充分なレベル
の出力信号が得られない場合があった。即ち、携帯電話
等の携帯端末のバッテリー容量との兼ね合いから発振器
の低所費電流化が望まれており、ＦＥＴを使用すること
が必要となっているが、周知の通りバイポーラトランジ
スタの利得に対してＦＥＴの利得は、一般に１／４程度
と少ない。
【０００８】その為、ＦＥＴを用いた発振回路の場合、
充分な発振動作を得るには、バイポーラトランジスタの
場合と比較して少なくとも４倍以上のレベルである帰還
信号を必要とするので、容量Ｃ１０４に数倍のレベルの
信号を供給する必要がある。しかし、容量１０７を極め
て大きな値とすると、共振回路としての機能が得られ
ず、また、ＦＥＴの出力を増加させて帰還信号レベルを
増加させようとしても上記でも説明した通り利得が小さ
い為に充分な増幅信号が得られない。
充分な発振動作を得るには、バイポーラトランジスタの
場合と比較して少なくとも４倍以上のレベルである帰還
信号を必要とするので、容量Ｃ１０４に数倍のレベルの
信号を供給する必要がある。しかし、容量１０７を極め
て大きな値とすると、共振回路としての機能が得られ
ず、また、ＦＥＴの出力を増加させて帰還信号レベルを
増加させようとしても上記でも説明した通り利得が小さ
い為に充分な増幅信号が得られない。
【０００９】従って、利得の小さいトランジスタを用い
た発振回路に於いては、上記のような構成を用いること
ができず、その結果、不要周波数を充分に抑圧できずに
いた。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、利得の小さいトランジスタを用いた発振器であ
っても、発振動作を保ちつつ不要周波数の抑圧が可能と
した圧電発振器を提供することを目的としている。
た発振回路に於いては、上記のような構成を用いること
ができず、その結果、不要周波数を充分に抑圧できずに
いた。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、利得の小さいトランジスタを用いた発振器であ
っても、発振動作を保ちつつ不要周波数の抑圧が可能と
した圧電発振器を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に
本発明に係わる高安定度圧電発振器の請求項１記載の発
明は、圧電振動子と増幅回路と負荷容量とを含むコルピ
ッツ型発振器に於いて、前記圧電振動子と負荷容量との
接続中間点と前記増幅回路の入力との間に共振回路を挿
入接続するよう構成し、更に、該共振回路の共振周波数
が前記圧電振動子の不要周波数とほぼ等しいことを特徴
としている。
本発明に係わる高安定度圧電発振器の請求項１記載の発
明は、圧電振動子と増幅回路と負荷容量とを含むコルピ
ッツ型発振器に於いて、前記圧電振動子と負荷容量との
接続中間点と前記増幅回路の入力との間に共振回路を挿
入接続するよう構成し、更に、該共振回路の共振周波数
が前記圧電振動子の不要周波数とほぼ等しいことを特徴
としている。
【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明に加え、前記増幅回路がＦＥＴであることを特徴とし
ている。
明に加え、前記増幅回路がＦＥＴであることを特徴とし
ている。
【００１２】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
水晶振動子であり、前記不要周波数がＢモード周波数で
あることを特徴としている。
求項２記載の発明に加え、前記圧電振動子がＳＣカット
水晶振動子であり、前記不要周波数がＢモード周波数で
あることを特徴としている。
【００１３】
【本発明の実施の形態】以下、本発明を図面にした実施
の形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る
水晶発振器の構成を示す回路図である。同図に示す水晶
発振器１は、増幅器であるＮチャンネル型のＦＥＴ２の
ドレインを抵抗３を介して電源に接続すると共に、ソー
スをインダクタンス４と抵抗５との直列回路６を介して
接地し、更に、ゲートとＳＣカット水晶振動子７とを共
振回路８を介して接続し、水晶振動子７の一方端と接地
とを容量９を介して接続する。
の形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る
水晶発振器の構成を示す回路図である。同図に示す水晶
発振器１は、増幅器であるＮチャンネル型のＦＥＴ２の
ドレインを抵抗３を介して電源に接続すると共に、ソー
スをインダクタンス４と抵抗５との直列回路６を介して
接地し、更に、ゲートとＳＣカット水晶振動子７とを共
振回路８を介して接続し、水晶振動子７の一方端と接地
とを容量９を介して接続する。
【００１４】更に、水晶振動子７と共振回路８との接続
中点を抵抗１０と負荷容量として機能する容量１１、１
２の直列回路との並列回路を介して接地すると共に、先
の容量１１、１２の直列回路の接続中点とＦＥＴ２のソ
ースとを接続するよう構成する。尚、上記共振回路８に
は、例えばインダクタンス１３と容量１４との並列共振
回路を用いる。
中点を抵抗１０と負荷容量として機能する容量１１、１
２の直列回路との並列回路を介して接地すると共に、先
の容量１１、１２の直列回路の接続中点とＦＥＴ２のソ
ースとを接続するよう構成する。尚、上記共振回路８に
は、例えばインダクタンス１３と容量１４との並列共振
回路を用いる。
【００１５】そしてこの場合、容量１２と直列回路６と
の並列共振周波数をＳＣカット水晶振動子７のＣモード
周波数と、並列共振回路８の共振周波数をＢモード周波
数と一致するよう設定する。このような構成の水晶発振
器１は、共振回路８が発振ループ信号のレベルに依存す
ることなく動作すると共に、共振回路８のインピーダン
スがＢモード周波数成分に対して極めて大きな値となる
為、低利得のトランジスタを用いた発振回路であっても
確実な発振動作を維持しつつＢモード周波数成分での発
振を抑圧することができる。
の並列共振周波数をＳＣカット水晶振動子７のＣモード
周波数と、並列共振回路８の共振周波数をＢモード周波
数と一致するよう設定する。このような構成の水晶発振
器１は、共振回路８が発振ループ信号のレベルに依存す
ることなく動作すると共に、共振回路８のインピーダン
スがＢモード周波数成分に対して極めて大きな値となる
為、低利得のトランジスタを用いた発振回路であっても
確実な発振動作を維持しつつＢモード周波数成分での発
振を抑圧することができる。
【００１６】更に、水晶発振器１は、共振回路８が発振
周波数を決定する共振回路中に挿入されていないことに
より、例えば温度変化の影響により生じた共振回路８の
共振条件の変動が、発振条件に影響を与えることが無
く、この為、より高い周波数安定度が得られる。以上、
ＦＥＴを用いた水晶発振器にて本発明を説明たが、バイ
ポーラトランジスタを用いた水晶発振器に本発明を適用
しても良い。
周波数を決定する共振回路中に挿入されていないことに
より、例えば温度変化の影響により生じた共振回路８の
共振条件の変動が、発振条件に影響を与えることが無
く、この為、より高い周波数安定度が得られる。以上、
ＦＥＴを用いた水晶発振器にて本発明を説明たが、バイ
ポーラトランジスタを用いた水晶発振器に本発明を適用
しても良い。
【００１７】図２は、バイポーラトランジスタを増幅器
とするコルピッツ型発振回路を用いた他の実施例であ
る。同図に示すように水晶発振器１は、トランジスタ１
５のベースと分割容量１１とを共振回路８を介して接続
するよう構成したものである。更に、上記では共振回路
８をインダクタンス１３と容量１４との並列回路とした
が、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の
共振回路及び共振器を用いた構成としても、図1の回路
と同等の機能が得れる。
とするコルピッツ型発振回路を用いた他の実施例であ
る。同図に示すように水晶発振器１は、トランジスタ１
５のベースと分割容量１１とを共振回路８を介して接続
するよう構成したものである。更に、上記では共振回路
８をインダクタンス１３と容量１４との並列回路とした
が、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の
共振回路及び共振器を用いた構成としても、図1の回路
と同等の機能が得れる。
【００１８】以上、ＳＣカット水晶振動子を用いた水晶
発振器におけるＢモード周波数での発振の抑圧について
説明したが、本発明はこれのみに限らず、ＳＣカット水
晶振動子の他のモード周波数の抑圧、更には、他の圧電
振動子を用いた発振器の不要波抑圧、例えばＡＴカット
水晶振動子を用いた水晶発振器の３次オーバートーンの
発振抑圧にも適用できることは云うまでもない。
発振器におけるＢモード周波数での発振の抑圧について
説明したが、本発明はこれのみに限らず、ＳＣカット水
晶振動子の他のモード周波数の抑圧、更には、他の圧電
振動子を用いた発振器の不要波抑圧、例えばＡＴカット
水晶振動子を用いた水晶発振器の３次オーバートーンの
発振抑圧にも適用できることは云うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように圧電振動
子と増幅回路と負荷容量とを含むコルピッツ型発振器に
於いて、前記圧電振動子と負荷容量との接続中間点と前
記増幅回路の入力との間に共振回路を挿入接続するよう
構成し、更に、該共振回路の共振周波を前記圧電振動子
の不要周波数とほぼ等しく設定することにより利得の小
さい増幅器を用いた増幅回路であっても、安定な発振機
能を確保しつつ不要周波数を抑圧することが可能である
という効果を奏する。
子と増幅回路と負荷容量とを含むコルピッツ型発振器に
於いて、前記圧電振動子と負荷容量との接続中間点と前
記増幅回路の入力との間に共振回路を挿入接続するよう
構成し、更に、該共振回路の共振周波を前記圧電振動子
の不要周波数とほぼ等しく設定することにより利得の小
さい増幅器を用いた増幅回路であっても、安定な発振機
能を確保しつつ不要周波数を抑圧することが可能である
という効果を奏する。
【図１】本発明に基づく水晶発振器の実施例の回路図を
示すものである。
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。
図を示すものである。
【図３】ＳＣカット水晶振動子の共振特性図を示すもの
である。
である。
【図４】従来の水晶発振器の回路図を示すものである。
１、１００水晶発振器、２ＦＥＴ、３、５、１０、１０
８、１１１抵抗、４、１０９インダクタンス、6共振回
路、７、１０２水晶振動子、８共振回路、９、１１、１
２、１４、１０４、１０５、１０６、１０７容量、１５
バイポーラトランジスタ、１０１トランジスタ、１０３
可変容量、１１０リアクタンス
８、１１１抵抗、４、１０９インダクタンス、6共振回
路、７、１０２水晶振動子、８共振回路、９、１１、１
２、１４、１０４、１０５、１０６、１０７容量、１５
バイポーラトランジスタ、１０１トランジスタ、１０３
可変容量、１１０リアクタンス
Claims (3)
- 【請求項１】圧電振動子と増幅回路と負荷容量とを含む
コルピッツ型発振器に於いて、前記圧電振動子と負荷容
量との接続中間点と前記増幅回路の入力との間に共振回
路を挿入接続するよう構成し、更に、該共振回路の共振
周波数が前記圧電振動子の不要周波数とほぼ等しいこと
を特徴とする圧電発振器。 - 【請求項２】前記増幅回路がＦＥＴであることを特徴と
する請求項１記載の圧電発振器。 - 【請求項３】前記圧電振動子がＳＣカット水晶振動子で
あり、前記不要周波数がＢモード周波数であることを特
徴とする請求項１または請求項２記載の圧電発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32043399A JP2001144540A (ja) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | 圧電発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32043399A JP2001144540A (ja) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | 圧電発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001144540A true JP2001144540A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=18121403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32043399A Pending JP2001144540A (ja) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | 圧電発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001144540A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI481187B (zh) * | 2011-02-04 | 2015-04-11 | Nihon Dempa Kogyo Co | Piezoelectric oscillator |
-
1999
- 1999-11-11 JP JP32043399A patent/JP2001144540A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI481187B (zh) * | 2011-02-04 | 2015-04-11 | Nihon Dempa Kogyo Co | Piezoelectric oscillator |
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