JP2002217686A - 同期信号発生器 - Google Patents

同期信号発生器

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Abstract

(57)【要約】 【目的】水晶発振器の正弦波を理想正弦波に近接して、
ジッターの小さなパルスを出力する同期信号発生器を提
供する。 【構成】発振周波数をｆとした水晶発振器からの正弦波
となる出力をパルス変換器によって矩形波状のパルスに
変換してなる同期信号発生器であって、前記水晶発振器
からの正弦波となる出力を、前記発振周波数ｆと中心周
波数ｆが同一周波数のフィルタを通し、前記パルス変換
器に入力した構成とする。前記フィルタは水晶フィルタ
であって、前記水晶発振器と周波数温度特性を同一とす
る。前記水晶発振器と前記水晶フィルタとに使用される
水晶片は同一切断角度とする。前記発振周波数ｆは前記
水晶発振器の基本波成分ｆ1とする。前記パルス変換器
は相補出力型ドライバＩＣとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の技術分野】本発明は水晶発振器を用いた同期
信号発生器を産業上の技術分野とし、特に同期信号のジ
ッター（時間的な揺らぎ）を抑止した同期信号発生器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】（発明の背景）同期信号発生器はコンピ
ュータ等の信号を時間的に制御するパルス発生源として
知られている。このようなものの一つに、水晶発振器の
正弦波出力をパルスに変換するものがあり、近年では信
号の同期を確実にするためにジッターを小さくすること
が求められている。
【０００３】（従来例の一例）第４図は一従来例を説明
する同期信号発生器のブロック回路図である。同期信号
発生器は、水晶発振器１とパルス変換器２とからなる。
水晶発振器１は水晶振動子３と発振回路部４からなり、
例えばコルピッツ型の発振回路を形成する。水晶振動子
３は例えばＡＴカットとした水晶片からなり、これを励
振する電極等を形成して図示しない密閉容器内に封入さ
れる。ＡＴカットの水晶片（水晶振動子３）は厚みに反
比例して振動周波数（共振周波数）が高くなり、第５図
に示したように基本波成分ｆ1に対して高調波成分ｆs
（ｆ2〜ｆn）が発生する。
【０００４】この例では、水晶発振器１の発振周波数ｆ
は水晶振動子３に起因した基本波成分ｆ1とし、出力波
形は概ね正弦波（この出力を正弦波出力とする）とな
る。但し、水晶振動子３と水晶発振器１の基本波成分ｆ
1及び高調波成分ｆsの周波数は多少のずれがある。パル
ス変換器２は例えば相補出力型ドライバＩＣからなり、
水晶発振器１からの正弦波出力を矩形状とした正負のパ
ルスに変換する。通常では、水晶発振器１の正弦波出力
はアンプ５によって増幅された後、パルス変換器２に入
力される。
【０００５】
【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、上記構成の同期信号発生器では、パルス
発生器による出力（パルス波形）にジッターを生ずる問
題があった。すなわち、水晶発振器１の発振周波数ｆは
基本波成分ｆ1を主とするものの、偶数時及び奇数時の
高調波成分ｆsを含む（前第５図）。このため、発振周
波数ｆは基本波成分ｆ1のみによる理想的な正弦波（理
想正弦波とする）にはならず、高調波成分ｆsによる歪
みを生じる。換言すると、高調波成分ｆsが基本波成分
ｆ1に対して小さいほど、水晶発振器１の正弦波出力は
理想正弦波に近接する。
【０００６】そして、パルス発生器は、正弦波が有する
高調波成分ｆsのレベルに応じたジッターを伴い、矩形
状のパルスを生ずる。要するに、パルス発生器は、入力
される正弦波が理想的なほど、即ち高調波成分ｆsのレ
ベルが基本波成分ｆ1に対して小さいほど、ジッターの
少ないパルスを出力する。しかし、水晶発振器１は、発
振出力中に基本波成分ｆ1を主として、少なからず高調
波成分ｆsを含む。したがって、パルス発生器の出力か
らジッターを消失することは不可避な問題があった。
【０００７】（発明の目的）本発明は水晶発振器の正弦
波を理想正弦波に近接して、ジッターの小さなパルスを
出力する同期信号発生器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】（着目点）本発明は、水
晶発振器による正弦波出力中の基本波成分ｆ1に対する
高調波成分ｆsのレベルを相対的に小さくすれば、正弦
波出力は理想正弦波に近接し、パルス変換器の出力であ
るパルスはジッターが小さくなる点に着目した。
【０００９】（解決手段）本発明は、水晶発振器の正弦
波出力を、中心周波数ｆが発振周波数ｆと同一周波数の
フィルタを通し、パルス変換器に入力したことを基本的
な解決手段とする（請求項１）。
【００１０】
【作用】本発明では、水晶発振器からの正弦波出力を、
中心周波数ｆが発振周波数ｆと同一周波数のフィルタを
通す。したがって、基本は成分ｆ1に対して高調波成分
ｆsが抑圧された正弦波出力を得る。以下、本発明の一
実施例を説明する。
【００１１】
【実施例】第１図は、本発明の一実施例を説明する同期
信号発振器のブロック回路図である。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。同期信号発生器は、前述のように水晶振動子３
及び発振回路部４からなり、発振周波数ｆを基本波成分
ｆ1とした水晶発振器１と、正弦波出力をアンプ５を介
して正負のパルスに変換する相補出力型ドライバＩＣと
したパルス変換器２とからなる。そして、この実施例で
は、水晶発振器１とパルス変換器２との間に水晶フィル
タ６を挿入する。
【００１２】水晶フィルタ６は水晶片に入出力電極を形
成して密閉容器に封入され、入力に対して規定領域の周
波数（規定通過周波数）のみを出力する。ここでの水晶
フィルタ６は、規定通過周波数の中心周波数ｆを発振周
波数ｆと同一にする。すなわち、中心周波数ｆは、正弦
波出力中の基本波成分ｆ1とする。そして、水晶フィル
タ６を形成する水晶片は、水晶振動子３を形成するＡＴ
カットの水晶片と同一切断角度とする。
【００１３】そして、水晶発振器１の正弦波出力は、中
心周波数ｆを基本波成分ｆ1とした水晶フィルタ６に入
力される。水晶フィルタ６は、発振周波数ｆ（基本波成
分ｆ1）を中心とした周波数領域を通過させる。そし
て、通過後の正弦波出力は、前述のようにアンプ５によ
って増幅された後、パルス変換器２に入力されて正負の
パルスを出力する。
【００１４】このような構成であれば、水晶フィルタ６
を通過後の正弦波出力は、高調波成分ｆsが除去されて
基本波成分が支配的になる。すなわち、正弦波出力は、
第２図に示したように、基本波成分ｆ1に対し、水晶フ
ィルタ６を通さない場合に比較して、高調波成分ｆｓを
さらに抑圧した周波数スペクトラムとなる。これによ
り、水晶フィルタ６を通過後の正弦波出力は、高調波に
よる歪みの少ない理想正弦波に近接する。したがって、
パルス変換器２は、基本波成分を主とした理想正弦波が
入力されるので、ジッターの小さなパルスを出力する。
【００１５】また、この実施例では、水晶振動子３と水
晶フィルタ６とに使用される水晶片の切断角度を同一に
する。したがって、水晶振動子３を用いた水晶発振器１
と水晶フィルタ６との周波数温度特性を基本的に同一に
する。この例では、常温近傍（２７℃）に変曲点を有
し、低温側に最大値を高温側に最小値を有する三次曲線
とする（第３図）。
【００１６】なお、水晶発振器１の周波数温度特性は温
度によって発振周波数ｆが変化し、水晶フィルタ６は中
心周波数ｆが変化する。また、水晶発振器１及び水晶フ
ィルタ６は例えばコンデンサ等の他の素子も使用し、こ
れらの周波数温度特性も加味されるので、切断角度が同
一であっても両者の周波数温度特性は全くの同一にはな
らない。但し、殆どの場合、両者の周波数温度特性は水
晶片の切断角度に依存する。
【００１７】これにより、温度が変化しても、発振周波
数ｆと中心周波数ｆは同様に変化する。すなわち、温度
変化による発振周波数ｆ（基本波成分ｆ1）の変化に中
心周波数ｆが追従するので、基本波成分Ｆ1に対する高
調波成分ｆｓの相対的なレベル差を一定に維持する。し
たがって、温度が変化しても、理想正弦波を得られてジ
ッターの小さいパルスを供給できる。
【００１８】
【他の事項】上記実施例では、パルス発生器は正負のパ
ルスに変換する２出力タイプの相補型ドライバＩＣとし
たが、例えば１出力タイプのパルスに変換する単一出力
ＩＣ等であってもよい。また、水晶発振器１の発振周波
数ｆは基本波成分ｆ1としたが、例えば３倍の高調波成
分ｆs（ｆ3）としてもよい。但し、この場合、水晶フィ
ルタ６の中心周波数ｆを高調波成分と同一の周波数ｆｓ
（ｆ3）にする。
【００１９】また、フィルタは水晶フィルタ６として水
晶発振器１の周波数温度特性を同一としたが、例えば弾
性表面波素子を用いた所謂ＳＡＷフィルタであってもよ
い。基本的には、公称周波数（通常では常温２５度Ｃ）
としての発振周波数ｆと中心周波数ｆを同一とし、発振
周波数ｆに対する高調波成分ｆsを抑圧するものであれ
ばよい。
【００２０】また、水晶発振器１と水晶フィルタ６との
各水晶片の切断角度を同一として概ね同一となる周波数
温度特性を得たが、例えば温度補償回路によって両者の
周波数温度特性を一致させてもよく、結果として同一の
周波数温度特性が得られればよい。
【００２１】要するに、本発明では、水晶発振器１の正
弦波出力をフィルタによって理想正弦波に近接させ、こ
れによりジッターの小さいパルスを得るのが趣旨であっ
て、このような趣旨に基づいた適宜自在な変更による同
期信号発生器は、本発明の技術的な範囲に包含される。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、水晶発振器の正弦波出力を、
中心周波数ｆが発振周波数ｆと同一周波数のフィルタを
通してパルス変換器に入力したので、水晶発振器の正弦
波を理想正弦波に近接して、ジッターの小さなパルスを
出力する同期信号発生器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する同期信号発生器の
ブロック回路図である。
【図２】本発明の一実施例による作用を説明する周波数
スペクトラム図である。
【図３】本発明の一実施例に適用する水晶振動子の周波
数温度特性図である。
【図４】従来例を説明する同期信号発生器のブロック回
路図である。
【図５】従来例による問題点を説明する周波数スペクト
ラム図である。
【符号の説明】
１ 水晶発振器、２ パルス発生器、３ 水晶振動子、
４ 発振回路部、５アンプ、６ 水晶フィルタ．

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】発振周波数をｆとした水晶発振器からの正
    弦波となる出力をパルス変換器によって矩形波状のパル
    スに変換してなる同期信号発生器であって、前記水晶発
    振器からの正弦波となる出力を、前記発振周波数ｆと中
    心周波数ｆが同一周波数のフィルタを通し、前記パルス
    変換器に入力したことを特徴とする同期信号発生器。
  2. 【請求項２】前記フィルタは水晶フィルタであって、前
    記水晶発振器と周波数温度特性を同一とした請求項１の
    同期信号発振器。
  3. 【請求項３】前記水晶発振器と前記水晶フィルタとに使
    用される水晶片は同一切断角度である請求項２の同期信
    号発生器。
  4. 【請求項４】前記発振周波数ｆは前記水晶発振器の基本
    波成分ｆ1からなる請求項１の水晶発振器１。
  5. 【請求項５】前記パルス変換器は相補出力型ドライバＩ
    Ｃである請求項１の同期信号発生器。
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