JP2002043845A - 発振器及び発振器の制御方法 - Google Patents
発振器及び発振器の制御方法Info
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/02—Details
- H03B5/06—Modifications of generator to ensure starting of oscillations
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
とができる発振器及び発振器の制御方法を提供する。 【解決手段】 発振器10は、圧電発振回路2が正常に
発振するまでは、シュミットトリガ発振回路32の半周
期間隔でスイッチ31をオンオフして圧電発振回路2の
起動と起動停止を繰り返すことにより、圧電発振回路2
の発振振幅が成長する過渡応答の機会を多く発生させて
確実に発振させることができる。
Description
の制御方法に関し、特に省電力化を図った携帯電話など
の電子機器に用いられる発振器及び発振器の制御方法に
関する。
電源電圧や回路の駆動電圧が低くなっているため、この
種の電子機器に使用される発振器は、従来に比して低い
電力で駆動されることが多くなってきている。
ては、発振器を駆動する電圧が低いと、ノイズ環境、電
源環境、温度環境、振動環境などの周辺環境や部品のば
らつきなどの影響を受けやすくなるため、非常に低い確
率ではあるが、発振起動時における発振振幅が成長せず
発振を開始できなかったり、発振が安定しない問題があ
る。このような場合には、この発振器を内蔵する電子機
器が正常に動作しないことがある。特に、携帯電話のよ
うに、省電力化を図るためにさらに受信動作を間欠的に
繰り返すような電子機器の場合は、発振器の起動回数が
多くなり、不発振が生じる確率が高くなってしまう問題
があり、発振器側でも対策を講じることが望ましい。
場合でも確実に発振することができる発振器及び発振器
の制御方法を提供することを目的とする。
本発明において、請求項1記載の構成は、発振器におい
て、発振手段と、前記発振手段の駆動制御と駆動停止制
御とを繰り返し行い、発振起動を促す駆動手段と、前記
発振手段が発振していない場合は、前記駆動手段により
前記発振手段の発振起動を促す一方、前記発振手段が発
振した場合は、前記発振手段を駆動状態に保持する制御
手段とを備えることを特徴としている。請求項2記載の
構成は、請求項1記載の発振器において、前記制御手段
は、前記駆動手段により前記発振手段の発振起動を促す
場合に、前記駆動手段が駆動制御中の間に前記発振手段
から出力されるパルス信号のパルス数をカウントし、そ
のカウント数が設定値に達しなかった場合は、前記発振
手段が発振していないものとして、前記駆動手段により
継続して前記発振手段の発振起動を促し、前記カウント
数が設定値に達した場合は、前記発振手段が発振したも
のとして、前記発振手段を駆動状態に保持することを特
徴としている。
振器において、前記制御手段は、前記発振手段から出力
されるパルス信号を検出しなかった場合は、前記駆動手
段により継続して前記発振手段の発振起動を促し、前記
パルス信号を検出した場合は、前記検出する毎に所定期
間だけ前記駆動手段により前記発振手段を駆動状態に保
持することを特徴としている。請求項4記載の構成は、
請求項1ないし3のいずれかに記載の発振器において、
前記駆動手段は、前記発振手段のいずれかの電源供給ラ
インに設けられたスイッチ手段と、前記スイッチ手段を
前記発振手段のパルス信号の周期より長い周期でオンオ
フ制御するスイッチ制御手段とを有することを特徴とし
ている。請求項5記載の構成は、発振回路を備えた発振
器の制御方法において、発振回路が発振していない場合
は、前記発振回路の駆動制御と駆動停止制御とを繰り返
し行い、前記発振回路の発振起動を促す工程と、前記発
振回路が発振している場合は、前記発振回路を駆動状態
に保持する工程とを備えることを特徴としている。
振器の制御方法において、前記発振回路の発振起動を促
す工程において、前記発振回路の駆動制御中に前記発振
回路から出力されるパルス信号のパルス数をカウント
し、そのカウント数が設定値に達しなかった場合は、前
記発振回路が発振していないものとして、継続して前記
発振回路の駆動制御と駆動停止制御とを繰り返し行う工
程と、前記カウント数が設定値に達した場合は、前記発
振回路が発振したものとして、前記発振回路を駆動状態
に保持する工程とを具備することを特徴としている。請
求項7記載の構成は、請求項5記載の発振器の制御方法
において、前記発振回路の発振起動を促す工程におい
て、前記パルス信号を検出しなかった場合は、継続して
前記発振回路の駆動制御と駆動停止制御とを繰り返し行
う工程と、前記パルス信号を検出した場合は、前記検出
する毎に所定期間だけ前記発振回路を駆動状態に保持す
る工程とを具備することを特徴としている。
発明の実施形態について説明する。
ある。この発振器1は、圧電発振回路2と、圧電発振回
路2を繰り返し起動させる起動回路(駆動手段)3と、
起動回路3を制御する制御回路4とを備えて構成され
る。この発振器1においては、発振器1に電源が投入さ
れたり、発振の待機が解除されると、起動回路3により
圧電発振回路2を起動させるべく圧電発振回路2に電力
が供給される。この場合、制御回路4により圧電発振回
路2から出力されるパルス信号SPが検出されるまで
は、起動回路3により圧電発振回路2に断続的に電力が
供給されることにより、圧電発振回路2の起動と起動停
止とを繰り返すようになされている。
路4により圧電発振回路2から出力されるパルス信号S
Pが検出されると、起動回路3により圧電発振回路2が
駆動状態に保持されるようになされている。すなわち、
この発振器1においては、圧電発振回路2が起動しなか
った場合は圧電発振回路2の起動動作を繰り返すことに
より、起動し易い状態、つまり、発振振幅が成長する過
渡応答の機会を多く発生させて確実に発振させることが
できるようになされている。
源環境、温度環境、振動環境などの周辺環境や部品のば
らつきなどの影響を受けて圧電発振回路2が起動しにく
い状態が発生した場合でも確実に発振できるようになさ
れている。また、この発振器1においては、上述したよ
うな起動時にのみ確実に発振させる場合に限らず、制御
回路4により圧電発振回路2から出力されるパルス信号
SPを継続的に監視して発振停止状態が生じたことを検
出するようにし、発振停止状態が生じた場合に圧電発振
回路2の起動し易い状態を発生させ、確実に発振状態に
復帰させることもできるようになされている。以下、こ
の発振器の具体的な実施形態を以下に説明する。
ク図である。この発振器10において、図1に示した起
動回路3は、圧電発振回路2の電源供給ラインに設けら
れたスイッチ(PチャネルFET)31と、シュミット
トリガ発振回路32及びインバータ33から構成される
起動ドライブ回路34とを備えて構成される。また、図
1に示した制御回路4は、アンド回路41及びカウンタ
42から構成される発振起動検出回路43と、圧電発振
回路2に電源電力VDD2が供給されるとカウンタ42
をリセットするリセット回路44とを備えて構成され
る。ここで、カウンタ42は、カウント値が設定値に達
すると反転出力端子/QをHレベルからLレベルに立ち
下げるようになされている。
タイミングチャートを用いて説明する。この発振器10
においては、図3(a)に示すように、時刻t1におい
て電源電圧VDD1が供給されると、シュミットトリガ
発振回路32の図2に示すA点はLレベルなので、図3
(b)に示すように、シュミットトリガ発振回路32の
出力信号S1はHレベルとなり、図3(c)に示すよう
に、起動ドライブ回路34からLレベルのスイッチ制御
信号S2が出力される。従って、発振器10において
は、電源電圧VDD1が供給されると、スイッチ制御信
号S2によりスイッチ31がオン状態に制御され、図3
(d)に示すように、圧電発振回路2を起動させるべく
圧電発振回路2に電源電圧VDD2が供給される。
ると、図3(e)に示すように、時刻t2においてリセ
ット回路44からリセット信号S3が出力され、図3
(g)に示すように、発振起動検出回路43のカウンタ
42がリセットされて反転出力端子/Qの出力レベルS
4がHレベルに切り替わる。これにより、起動ドライブ
回路34のシュミットトリガ発振回路32の発振が開始
されると共に、発振起動検出回路43のアンド回路41
の一方の入力端子がHレベルにされ、圧電発振回路2か
らパルス信号SPが出力された場合は、このパルス信号
SPのパルス数がカウンタ42により0からカウントさ
れるようになされている。
2が起動しなかった場合や、図3(f)に示すように、
圧電発振回路2の動作が不安定で電源電圧VDD2が供
給されてからすぐに起動しなかった場合は、図3(b)
に示すように、カウンタ42のカウント値が設定値に達
する前にシュミットトリガ発振回路32の出力信号S1
がLレベルに切り替わるようになされている(時刻t
3)。なお、図3の「X」は、パルス信号SPが出力さ
れていないことを示す。この結果、図3(c)に示すよ
うに、時刻t3においてスイッチ制御信号S2がHレベ
ルに切り替わり、スイッチ31がオフ状態に制御されて
圧電発振回路2の起動を中止させるべく圧電発振回路2
への電源電圧VDD2の供給が停止される(図3
(d))。すなわち、圧電発振回路2を駆動している間
に、カウント値が設定値に達しなかった場合は、圧電発
振回路2が発振していないものとして圧電発振回路2へ
の電源電圧VDD2の供給を停止して駆動を一端停止す
る。
タ42の反転出力端子/Qの出力レベルS4はHレベル
に維持されているので、シュミットトリガ発振回路32
の発振が継続され、時刻t4において再び出力信号S1
がHレベルに切り替わり(図3(b))、スイッチ制御
信号S2がLレベルに切り替わる(図3(c))。これ
により、スイッチ31がオフ状態に制御された後、シュ
ミットトリガ発振回路32の半周期の時間が経過する
と、スイッチ31がオン状態に制御され、再び圧電発振
回路2を再び起動させるべく圧電発振回路2に電源電圧
VDD2が供給される(図3(d))。また、このと
き、図3(e)に示すように、時刻t5においてリセッ
ト回路44からリセット信号S3が出力され、発振起動
検出回路43のカウンタ42がリセットされることによ
り、圧電発振回路2からパルス信号SPが出力された場
合は、パルス信号SPがカウンタ42により0からカウ
ントされるようになされている。
は、シュミットトリガ発振回路32の出力信号S1を基
準にして圧電発振回路2を起動させた後、出力信号S1
の信号レベルが反転するまで(半周期の間)に圧電発振
回路2から出力されるパルス信号SPの数が設定値に達
しない場合は、圧電発振回路2を起動停止させ、再び出
力信号S1の信号レベルが反転したときに圧電発振回路
2を再び起動するという動作を繰り返すようになされて
いる。すなわち、この発振器10は、圧電発振回路2が
正常に発振しなかったために圧電発振回路2を駆動して
いる間にカウント値が設定値に達しなかった場合は、シ
ュミットトリガ発振回路32の半周期間隔で圧電発振回
路2の起動と起動停止を繰り返して発振起動を促すよう
になされている。これにより、この発振器10は、圧電
発振回路2が正常に発振するまで起動し易い状態、つま
り、発振振幅が成長する過渡応答の機会を多く発生させ
ることができ、この発振器10を低電力で駆動した場合
でも確実に発振させることができる。
6において圧電発振回路2を再び起動した後、時刻t7
において圧電発振回路2が正常に起動し、カウンタ42
により圧電発振回路2のパルス信号SPのパルス数が設
定値になるまでカウントされた場合は(時刻t8)、カ
ウンタ42の反転出力端子/Qの出力信号S4がLレベ
ルに切り替わり(図3(g))、シュミットトリガ発振
回路32の発振が停止され、スイッチ31の接続状態が
オン状態に維持される。この結果、圧電発振回路2に電
源電圧VDD2が継続的に供給されて駆動状態に維持さ
れ、圧電発振回路2がパルス信号SPを継続して出力で
きるようになされている。
ク図である。この発振器20は、制御回路4の回路構成
が異なる点と起動ドライブ回路34Aの信号入力側にイ
ンバータ35が追加されている点を除いて第1実施形態
に係る発振器10と同様の構成であるので、同様の部分
は同一の符号を付して示し重複した説明は省略する。こ
の発振器20において、制御回路4(発振停止検出回路
50)は、アンド回路41とシュミット・インバータ5
1との間にコンデンサC1とプルアップ抵抗R1とダイ
オードD1とを備え、シュミット・インバータ51の出
力信号S3をインバータ52を介してアンド回路41の
一方の入力端子に入力すると共に、さらにシュミット・
インバータ51の出力信号S3を積分するためのCR積
分回路53を備えて構成される。
タイミングチャートを用いて説明する。この発振器20
においては、図5(a)に示すように、時刻t1におい
て電源電圧VDD1が供給されると、第1実施形態と同
様に、シュミットトリガ発振回路32の出力信号S1は
Hレベルとなり(図5(a))、起動ドライブ回路34
AよりLレベルのスイッチ制御信号S2が出力されるこ
とにより(図5(f))、スイッチ31がオン状態に制
御され、圧電発振回路2を起動させるべく圧電発振回路
2に電源電圧VDD2が供給される(図5(g))。こ
のとき、図5(b)に示すように、発振停止検出回路5
0においては、シュミット・インバータ51の入力信号
SINがプルアップ抵抗R1を介してHレベルにプルア
ップされているので、図5(c)に示すように、CR積
分回路53を介してLレベルの出力信号SOUTが起動
ドライブ回路34Aのインバータ35に供給され、これ
により、シュミットトリガ発振回路32の発振が開始さ
れる。
2が起動しなかった場合は、図5(g)に示すように、
時刻t2においてシュミットトリガ発振回路32の帰還
信号S4が所定レベルを越えると(実質的にHレベルと
なると)、図5(f)に示すように、起動ドライブ回路
34AよりHレベルのスイッチ制御信号S2が出力さ
れ、スイッチ31がオフ状態に制御されて圧電発振回路
2への電源電圧VDD2の供給が停止される(図5
(g))。そして、図5(j)に示すように、時刻t3
においてシュミットトリガ発振回路32の出力信号S1
がHレベルに切り替わると、図5(f)に示すように、
起動ドライブ回路34AよりLレベルのスイッチ制御信
号S2が出力され、スイッチ31がオン状態に制御され
て圧電発振回路2を起動させるべく圧電発振回路2に電
源電圧VDD2が供給される(図5(g))。
に示すように、時刻t4(時刻t5)において圧電発振
回路2が正常に起動してパルス信号SPを出力した場合
は、そのパルス信号SPの立ち下がりエッジでシュミッ
ト・インバータ51の入力信号SINが一端Lレベルに
なり、図5(b)に示すように、コンデンサC1とプル
アップ抵抗R1の時定数のワンショットパルスがシュミ
ット・インバータ51に入力されるようになされてい
る。この場合、図5(c)に示すように、このワンショ
ットパルスの反転信号がCR積分回路53により平滑化
(積分)され、Hレベルの出力信号SOUTが起動ドラ
イブ回路34Aに供給される。従って、ワンショットパ
ルスが出力されている間はシュミットトリガ発振回路3
2の発振が停止されてスイッチ31の接続状態がオン状
態に維持され、これにより、圧電発振回路2に電源電圧
VDDが継続的に供給されて圧電発振回路2が継続して
パルス信号SPを出力できるようになされている。
は、圧電発振回路2からパルス信号SPが出力されるま
では、シュミットトリガ発振回路32の出力信号S1を
基準にして圧電発振回路2の起動制御と起動停止制御と
を繰り返すことにより、第1実施形態と同様に、圧電発
振回路2が発振するまで起動し易い状態、つまり、発振
振幅が成長する過渡応答の機会を多く発生させることが
でき、この発振器10を低電力で駆動した場合でも確実
に発振させることができる。また、この発振器20は、
圧電発振回路2のパルス信号SPを基準にして出力され
るワンショットパルスが出力されている間だけスイッチ
31の接続状態をオン状態に維持することにより、パル
ス信号SPの発振後に発振停止状態が生じた場合も圧電
発振回路2を迅速かつ確実に発振させることができる。
動する間隔がシュミットトリガ発振回路32の発振周期
に依存することとなるが、例えば、図6に示すように、
シュミットトリガ発振回路32の後段に分周回路60を
配置することにより、圧電発振回路2を繰り返し起動す
る間隔を所望の時間に簡易に調整することができる。ま
た、上述の実施形態においては、スイッチ31にMOS
トランジスタを使用する場合について述べたが、図6に
示すようにバイポーラトランジスタなどのスイッチ素子
を広く適用することができる。
制御した際にカウンタ42をリセットするリセット回路
44を設ける場合について述べたが、本発明はこれに加
えて、図7に示すように、第1実施形態に係る発振器1
0に対し、第2実施形態に係る発振器20の発振停止検
出回路50を追加し、リセット信号S3と、発振停止検
出回路50の出力信号SOUTと発振起動検出回路43
の出力信号S4の論理和信号SORとの論理積信号SA
NDによってカウント32をリセットする構成にするこ
とにより、電源投入時だけでなく、発振後に発振停止状
態が生じた場合でも圧電発振回路2を再び発振させるこ
とができる。すなわち、この発振器は、発振起動を確実
に行う第1実施形態に係る発振器10の動作に加えて、
発振起動後に発振停止状態が生じた場合に発振させる第
2実施形態に係る発振器20の動作を行うことができる
ようになされている。なお、この発振器の動作を示すタ
イミングチャートを図8に示すが、上述したようにこの
発振器は、第1実施形態に係る発振器10の動作と、第
2実施形態に係る発振器20の動作を組み合わせたもの
であるため、上述した各実施形態の説明を援用する。
安定して発振しなかった場合にのみ圧電発振回路2を繰
り返し起動制御して発振させる場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、例えば、圧電発振回路が1次の
振動モードで発振すべきところが3次の振動モードで発
振してしまったような異常発振が生じた場合にも圧電発
振回路2を繰り返し起動制御して通常の発振状態に復帰
させるようにしてもよい。この場合、例えば、第1実施
形態においては、カウンタ42のカウント数が所定値ま
たは所定範囲内になかった場合に圧電発振回路2を再発
振させる方法や、圧電発振回路2のパルス信号SPの周
波数を周波数−電圧変換し、変換後の電圧値が所定範囲
内になかった場合に圧電発振回路2を再発振させる方法
などを広く適用することができる。
を低電力で駆動した場合でも確実に発振させることがで
きる。
である。
ック図である。
ック図である。
ブロック図である。
ブロック図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 発振手段と、 前記発振手段の駆動制御と駆動停止制御とを繰り返し行
い、発振起動を促す駆動手段と、 前記発振手段が発振していない場合は、前記駆動手段に
より前記発振手段の発振起動を促す一方、前記発振手段
が発振した場合は、前記発振手段を駆動状態に保持する
制御手段とを備えることを特徴とする発振器。 - 【請求項2】 請求項1記載の発振器において、 前記制御手段は、 前記駆動手段により前記発振手段の発振起動を促す場合
に、前記駆動手段が駆動制御中の間に前記発振手段から
出力されるパルス信号のパルス数をカウントし、そのカ
ウント数が設定値に達しなかった場合は、前記発振手段
が発振していないものとして、前記駆動手段により継続
して前記発振手段の発振起動を促し、 前記カウント数が設定値に達した場合は、前記発振手段
が発振したものとして、前記発振手段を駆動状態に保持
することを特徴とする発振器。 - 【請求項3】 請求項1記載の発振器において、 前記制御手段は、 前記発振手段から出力されるパルス信号を検出しなかっ
た場合は、前記駆動手段により継続して前記発振手段の
発振起動を促し、 前記パルス信号を検出した場合は、前記検出する毎に所
定期間だけ前記駆動手段により前記発振手段を駆動状態
に保持することを特徴とする発振器。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の発
振器において、 前記駆動手段は、 前記発振手段のいずれかの電源供給ラインに設けられた
スイッチ手段と、 前記スイッチ手段を前記発振手段のパルス信号の周期よ
り長い周期でオンオフ制御するスイッチ制御手段とを有
することを特徴とする発振器。 - 【請求項5】 発振回路を備えた発振器の制御方法にお
いて、発振回路が発振していない場合は、前記発振回路
の駆動制御と駆動停止制御とを繰り返し行い、前記発振
回路の発振起動を促す工程と、 前記発振回路が発振している場合は、前記発振回路を駆
動状態に保持する工程とを備えることを特徴とする発振
器の制御方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の発振器の制御方法におい
て、 前記発振回路の発振起動を促す工程において、 前記発振回路の駆動制御中に前記発振回路から出力され
るパルス信号のパルス数をカウントし、そのカウント数
が設定値に達しなかった場合は、前記発振回路が発振し
ていないものとして、継続して前記発振回路の駆動制御
と駆動停止制御とを繰り返し行う工程と、 前記カウント数が設定値に達した場合は、前記発振回路
が発振したものとして、前記発振回路を駆動状態に保持
する工程とを具備することを特徴とする発振器の制御方
法。 - 【請求項7】 請求項5記載の発振器の制御方法におい
て、 前記発振回路の発振起動を促す工程において、 前記パルス信号を検出しなかった場合は、継続して前記
発振回路の駆動制御と駆動停止制御とを繰り返し行う工
程と、 前記パルス信号を検出した場合は、前記検出する毎に所
定期間だけ前記発振回路を駆動状態に保持する工程とを
具備することを特徴とする発振器の制御方法。
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