JP2003209439A

JP2003209439A - 発振器およびそれを用いた電子装置

Info

Publication number: JP2003209439A
Application number: JP2002003437A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Tamaru; 育生田丸
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-07-25
Also published as: EP1328061A2; EP1328061A3; US20030128077A1; US6952140B2; CN1431770A

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＬＬ回路の発振出力信号のジッターを小さ
くすることのできる発振器およびそれを用いた電子装置
を提供する。【解決手段】電源端子＋Ｖｃｃとグランドとの間に、
発振用能動素子であるＰＮＰ型のトランジスタＱ３の主
電流経路と、緩衝増幅用能動素子であるＰＮＰ型のトラ
ンジスタＱ４の主電流経路と、トランジスタＱ４の負荷
インピーダンスである抵抗Ｒ７とを、この順で直列接続
するとともに、トランジスタＱ４と抵抗Ｒ７との接続点
を信号出力点とする。【効果】出力信号の立ち上がり時の波形の傾きを急峻
にすることができる。そして、これによって、この発振
器を用いたＰＬＬ回路の発振出力信号のジッターを小さ
くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発振器および電子
装置、例えば携帯電話のＰＬＬ回路などに用いられる水
晶振動子を用いた基準周波数の発振器およびそれを用い
た電子装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に、従来の発振器の回路図を示
す。図１０において、発振器１は、緩衝増幅用能動素子
であるトランジスタＱ１、発振用能動素子であるトラン
ジスタＱ２、水晶振動子Ｘ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ５、コンデ
ンサＣ１〜Ｃ５で構成されている。

【０００３】ここで、正の電源電圧が印加される電源端
子＋Ｖｃｃは、コンデンサＣ１を介して接地されるとと
もに負荷インピーダンスである抵抗Ｒ１を介してトラン
ジスタＱ１のコレクタに接続されている。トランジスタ
Ｑ１は、コレクタがコンデンサＣ２を介して出力端子Ｐ
ｏに接続され、エミッタがトランジスタＱ２のコレクタ
に接続されている。トランジスタＱ２のエミッタは抵抗
Ｒ２を介して接地されている。電源端子＋Ｖｃｃはま
た、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ５を順に介して接地さ
れている。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続点はトランジスタ
Ｑ１のベースに接続されるとともにコンデンサＣ３を介
して接地されている。抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５の接続点はト
ランジスタＱ２のベースに接続されるとともに水晶振動
子Ｘ１を介して接地されている。そして、トランジスタ
Ｑ２のベース−エミッタ間にはコンデンサＣ４が接続さ
れ、抵抗Ｒ２にはコンデンサＣ５が並列に接続されてい
る。

【０００４】このように構成された発振器１において、
トランジスタＱ２や水晶振動子Ｘ１などから構成される
発振回路は、基本的にはコレクタ接地のコルピッツ回路
だが、コレクタは接地されずにトランジスタＱ１のエミ
ッタに接続されているために変形コルピッツ回路となっ
ている。

【０００５】この変形コルピッツ回路において、通常の
コルピッツ回路におけるベース・エミッタ間のループに
入るコンデンサに相当するものはコンデンサＣ４であ
る。また、ベース・コレクタ間のループに入るインダク
タに相当するものは、水晶振動子Ｘ１と、それにグラン
ドを介して接続されたコンデンサＣ３、およびトランジ
スタＱ１のベース・エミッタ間を直列に接続したもので
ある。そして、エミッタ・コレクタ間のループに入るコ
ンデンサに相当するものは、コンデンサＣ５と、それに
グランドを介して接続されたコンデンサＣ３、およびト
ランジスタＱ１のベース・エミッタ間を直列に接続した
ものである。

【０００６】一方、トランジスタＱ１は、ベースがコン
デンサＣ３を介して高周波的に接地されたベース接地の
緩衝増幅回路を構成しており、発振回路のトランジスタ
Ｑ２のコレクタから出力される発振信号をエミッタで受
けて増幅し、コレクタから直流カット用のコンデンサＣ
２を介して出力端子Ｐｏに出力している。すなわち、抵
抗Ｒ１とトランジスタＱ１の接続点が信号出力点となっ
ている。

【０００７】なお、発振器１の主電流は、抵抗Ｒ１、ト
ランジスタＱ１の主電流経路であるコレクタ−エミッタ
間、トランジスタＱ２の主電流経路であるコレクタ−エ
ミッタ間、および抵抗Ｒ２を介して流れており、この主
電流が流れる経路に関してトランジスタＱ１とＱ２は電
源端子とグランドとの間に直列接続されていることにな
る。

【０００８】また、抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は２つのトラ
ンジスタＱ１、Ｑ２にベース電流を流すためのバイアス
抵抗である。そして、発振器１においては、発振回路を
変形コルピッツ回路としているために、トランジスタＱ
２とＱ１の間の結合用のコンデンサが不要となってい
る。

【０００９】図１１に、発振器１におけるトランジスタ
Ｑ１、Ｑ２の各部の電圧波形を示す。このうち、トラン
ジスタＱ１のコレクタの電圧が直流カット用のコンデン
サＣ２を介して出力される出力電圧である。図１１より
明らかなように、トランジスタＱ１のコレクタ電圧は、
上昇時の波形の傾きは緩やかになり、下降時の波形の傾
きは急峻になっている。

【００１０】以下、その理由を説明する。まず、トラン
ジスタＱ２を含む発振回路においては、水晶振動子Ｘ１
を含む発振ループによって発振する。このとき、トラン
ジスタＱ２のベース電圧は、水晶振動子Ｘ１のフィルタ
効果によってほぼ正弦波になっている。

【００１１】トランジスタＱ２がオフの状態において
は、抵抗Ｒ２に流れる電流がないため、コンデンサＣ５
はあまり充電されていない。ここで、トランジスタＱ２
のベース電圧が上昇して、エミッタ・ベース間の電圧が
大きくなってトランジスタＱ２がターンオンすると、コ
レクタ・エミッタ間を電流が流れ、それが抵抗Ｒ２を流
れることによってエミッタ電圧が上昇しようとする。し
かしながら、この電流はまずコンデンサＣ５の充電に利
用されるため、エミッタ電圧はすぐには上昇しない。こ
の間もベース電圧は上昇しようとするため、ベース・エ
ミッタ間電圧の上昇速度が速くなり、トランジスタＱ２
は急速にターンオンし、コレクタ電圧が急速に低下す
る。これによってトランジスタＱ１が急速にターンオン
し、そのコレクタ・エミッタ間に急速に電流が流れる。
そのため、トランジスタＱ１のコレクタ電圧（出力電
圧）は急速に低下する。すなわち、コレクタ電圧の波形
の傾きは急峻になる。

【００１２】コンデンサＣ５の充電が終了すると電流は
抵抗Ｒ２を流れるようになるため、トランジスタＱ２の
エミッタ電圧はベース電圧に応じて上昇し、ベース電圧
とともに最大点を過ぎると下降に転じる。

【００１３】ベース電圧の下降によってベース・エミッ
タ間電圧が小さくなるとトランジスタＱ２がターンオフ
しようとするが、エミッタ電圧も同時に下降しているた
め、ベース・エミッタ間電圧はゆっくり低下し、トラン
ジスタＱ２はゆっくりターンオフする。その間もトラン
ジスタＱ２のコレクタ・エミッタ間には電流が減少しな
がらも流れ続けるため、トランジスタＱ２のコレクタ電
圧はゆっくり上昇する。これによって、トランジスタＱ
１もゆっくりターンオフする。そのため、トランジスタ
Ｑ１のコレクタ電圧（出力電圧）もゆっくり上昇する。
すなわち、コレクタ電圧の波形の傾きは緩やかになる。

【００１４】この後は再び最初の状態に戻って、このサ
イクルを繰り返す。

【００１５】このように、発振器１においては、立ち上
がり時の波形の傾きが緩やかで、立ち下がり時の波形の
傾きが急峻な出力信号が得られる。

【００１６】ところで、このような発振器１を基準信号
源として用いるＰＬＬ回路においては、発振器１の出力
信号を何度か分周して、同様にあらかじめほぼ同じ周波
数になるまで分周されていた電圧制御発振器の出力信号
との位相比較を行い、その結果を電圧制御発振器にフィ
ードバックすることによって発振出力信号の周波数の安
定化を図る。

【００１７】発振器１の出力信号を分周する際には、分
周器に入力される信号をあらかじめ矩形波に波形成形す
るために、分周器の前段に所定のしきい値を有するバッ
ファ（本願においては論理素子の非反転回路を指すもの
とする）やインバータ（本願においては論理素子の反転
回路を指すものとする）などの論理素子（デジタル素
子）を設ける。

【００１８】波形成形後の信号は、発振器１の出力信号
のレベルがバッファの有するしきい値より高いときには
Ｈレベルで、低いときにはＬレベルの矩形波になる。な
お、インバータで波形成形した場合にはＨ、Ｌレベルは
逆になる。そして、ＰＬＬ回路の分周器は、この波形成
形後のデジタル信号の立ち上がりもしくは立ち下がりを
トリガとして分周を行う。

【００１９】なお、分周器自身もＲＳフリップフロップ
などの論理素子を組み合わせて構成されているため、発
振器１の出力信号を直接分周器に入力して、分周器の初
段で波形成形を分周と同時に行うことも可能である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発振器１の
出力信号のレベルは電源電圧や周囲温度の変化などによ
って変化する場合がある。一方、論理素子は入力される
信号としきい値との関係によって出力がＨレベルになっ
たりＬレベルになったりする。そのため、発振器１の出
力信号がレベルのバラツキによって図１２（ａ）に示す
ように変化すると、図１２（ｂ）に示すように論理素子
から出力される信号の立ち上がりや立ち下がりのタイミ
ングにずれが生じる可能性がある。そして、このタイミ
ングのずれは、図１２よりわかるように、入力信号の立
ち上がりや立ち下がりの波形の傾き（スルーレート）の
絶対値が緩やかであるほど大きくなる。図１２に示すよ
うに、発振器１の場合には、論理素子の出力の立ち上が
り時のタイミングに大きなバラツキが生じる。そのた
め、発振信号のレベルが時間的に変動すると、論理素子
の出力信号の立ち上がりのタイミングにゆらぎが生じる
ことになる。なお、発振信号の立ち下がり時のような波
形の傾きの絶対値が急峻な場合には、そのタイミングの
時間的なゆらぎは相対的に小さくなる。

【００２１】このような、立ち上がりのタイミングの方
に大きなゆらぎがあるような信号を分周する場合、ゆら
ぎの大きい方をトリガとして分周を行うと、分周後の信
号においては立ち上がりと立ち下がりの両方においてタ
イミングのゆらぎが大きくなる。この場合は、ＰＬＬ回
路の基準となる信号のゆらぎが大きいことになるため、
その結果として電圧制御発振器自身の出力信号のゆらぎ
であるジッター（ＰＬＬ回路の発振出力信号のジッタ
ー）も大きくなることになる。

【００２２】そこで、ＰＬＬ回路の発振出力信号のジッ
ターを低減するために、発振器の出力信号の波形の傾き
の絶対値が急な部分に対応して分周器にトリガがかかる
ようにする必要がある。

【００２３】しかしながら、通常のＰＬＬ回路において
は分周器が入力信号の立ち上がりをトリガとすることが
普通である。そのため、発振器１のような発振器を基準
信号源として使う場合には、ＰＬＬ回路の発振出力信号
のジッターが大きくなる可能性を否定できないという問
題がある。

【００２４】本発明は上記の問題点を解決することを目
的とするもので、ＰＬＬ回路の発振出力信号のジッター
を小さくすることのできる発振器およびそれを用いた電
子装置を提供する。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の発振器は、電源端子とグランドとの間に、
発振用能動素子の主電流経路と、前記発振用能動素子と
同じタイプの緩衝増幅用能動素子の主電流経路と、該緩
衝増幅用能動素子の負荷インピーダンスとを、この順で
直列接続するとともに、前記緩衝増幅用能動素子と前記
負荷インピーダンスとの接続点を信号出力点としたこと
を特徴とする。

【００２６】また、本発明の発振器は、前記発振用能動
素子に接続される共振用のインダクタンス素子として水
晶振動子を備えたことを特徴とする。

【００２７】また、本発明の電子装置は、上記の発振器
を用いたことを特徴とする。

【００２８】このように構成することにより、本発明の
発振器においては、ＰＬＬ回路の発振出力信号のジッタ
ーを小さくすることができる。

【００２９】また、本発明の電子装置においては、高性
能化を図ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の発振器の一実施
例の回路図を示す。図１において、図１０と同一もしく
は同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略す
る。

【００３１】図１において、発振器１０は、発振用能動
素子であるトランジスタＱ３、緩衝増幅用能動素子であ
るトランジスタＱ４、水晶振動子Ｘ１、抵抗Ｒ６〜Ｒ１
０、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ６〜Ｃ８で構成されてい
る。トランジスタＱ３とＱ４は同じタイプの３端子の能
動素子、すなわちＰＮＰ型のバイポーラトランジスタと
なっている。

【００３２】なお、本発明において同じタイプの能動素
子という場合には、バイポーラトランジスタやＦＥＴと
いう構造上の分類が同じであるというだけでなく、バイ
ポーラトランジスタであればＰＮＰ型やＮＰＮ型、ＦＥ
ＴであればＰチャンネル型やＮチャンネル型というキャ
リアの型に関する分類も同じであるということを意味し
ている。

【００３３】ここで、正の電源電圧が印加される電源端
子＋Ｖｃｃは、コンデンサＣ１を介して接地されるとと
もに抵抗Ｒ６を介してトランジスタＱ３のエミッタに接
続されている。トランジスタＱ３のコレクタはトランジ
スタＱ４のエミッタに接続されている。トランジスタＱ
４のコレクタは負荷インピーダンスである抵抗Ｒ７を介
して接地されている。トランジスタＱ４のコレクタと抵
抗Ｒ７との接続点は、コンデンサＣ２を介して出力端子
Ｐｏに接続されている。電源端子＋Ｖｃｃはまた、抵抗
Ｒ８、抵抗Ｒ９、抵抗Ｒ１０を順に介して接地されてい
る。抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９の接続点はトランジスタＱ３の
ベースに接続されるとともに水晶振動子Ｘ１を介して接
地されている。抵抗Ｒ９と抵抗Ｒ１０の接続点はトラン
ジスタＱ４のベースに接続されるとともにコンデンサＣ
８を介して接地されている。そして、抵抗Ｒ６に並列に
コンデンサＣ６が、トランジスタＱ３のベース−エミッ
タ間にコンデンサＣ７がそれぞれ接続されている。

【００３４】このように構成された発振器１０におい
て、トランジスタＱ３や水晶振動子Ｘ１などから構成さ
れる発振回路は、基本的にはコレクタ接地のコルピッツ
回路だが、コレクタは接地されずにトランジスタＱ４の
エミッタに接続されているために変形コルピッツ回路と
なっている。

【００３５】この変形コルピッツ回路において、通常の
コルピッツ回路におけるトランジスタＱ３のベース・エ
ミッタ間のループに入るコンデンサに相当するものはコ
ンデンサＣ７である。また、ベース・コレクタ間のルー
プに入るインダクタに相当するものは、水晶振動子Ｘ１
と、それにグランドを介して接続されたコンデンサＣ
８、およびトランジスタＱ４のベース・エミッタ間を直
列に接続したものである。そして、エミッタ・コレクタ
間のループに入るコンデンサに相当するものは、コンデ
ンサＣ６と、それに電源端子＋Ｖｃｃを介して接続され
たコンデンサＣ１と、それにグランドを介して接続され
たコンデンサＣ８、およびトランジスタＱ４のベース・
エミッタ間を直列に接続したものである。

【００３６】一方、トランジスタＱ４は、ベースがコン
デンサＣ８を介して高周波的に接地されたベース接地の
緩衝増幅回路を構成しており、発振回路のトランジスタ
Ｑ３のコレクタから出力される発振信号をエミッタで受
けて増幅し、コレクタからコンデンサＣ２を介して出力
端子Ｐｏに出力している。すなわち、トランジスタＱ４
と抵抗Ｒ７の接続点が信号出力点となっている。

【００３７】なお、発振器１０の主電流は、抵抗Ｒ６、
トランジスタＱ３の主電流経路であるエミッタ・コレク
タ間、トランジスタＱ４の主電流経路であるエミッタ・
コレクタ間、および抵抗Ｒ７を介して流れており、この
主電流が流れる経路に関してトランジスタＱ３とＱ４と
抵抗Ｒ７は電源端子とグランドとの間に直列接続されて
いることになる。

【００３８】また、抵抗Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０は２つのト
ランジスタＱ３、Ｑ４にベース電流を流すためのバイア
ス抵抗である。そして、発振器１０においては、発振回
路を変形コルピッツ回路としているために、トランジス
タＱ３とＱ４の間の結合用のコンデンサが不要になって
いる。

【００３９】図２に、発振器１０におけるトランジスタ
Ｑ３、Ｑ４の各部の電圧波形を示す。このうち、トラン
ジスタＱ４のコレクタの電圧が直流カット用のコンデン
サＣ２を介して出力される出力電圧である。図２より明
らかなように、トランジスタＱ４のコレクタ電圧は、上
昇時の波形の傾きは急峻になり、下降時の波形の傾きは
緩やかになっている。すなわち、従来の発振器１におけ
るトランジスタＱ１のコレクタ電圧とは逆になってい
る。

【００４０】以下、その理由を説明する。まず、トラン
ジスタＱ３を含む発振回路においては、水晶振動子Ｘ１
を含む発振ループによって発振する。このとき、トラン
ジスタＱ３のベース電圧は、水晶振動子Ｘ１のフィルタ
効果によってほぼ正弦波になっている。

【００４１】トランジスタＱ３がオフの状態において
は、抵抗Ｒ６には電流が流れていないため、コンデンサ
Ｃ６は充電されていない。ここで、トランジスタＱ３の
ベース電圧が低下して、エミッタ・ベース間の電圧が大
きくなってトランジスタＱ３がターンオンすると、エミ
ッタ・コレクタ間を流れる電流によってコレクタ電圧が
上昇する。このとき、エミッタ・コレクタ間を流れる電
流は、抵抗Ｒ６を介してではなく、まずコンデンサＣ６
を介して流れるために急速に大きくなる。したがって、
コレクタ電圧の上昇速度も速い。これによって、トラン
ジスタＱ４も急速にターンオンし、そのエミッタ・コレ
クタ間に急速に電流が流れる。そのため、トランジスタ
Ｑ４のコレクタ電圧（出力電圧）も急速に上昇する。す
なわち、コレクタ電圧の波形の傾きは急峻になる。

【００４２】コンデンサＣ６を介して流れる電流によっ
てコンデンサＣ６の充電が終了して電流が抵抗Ｒ６を流
れるようになると、トランジスタＱ３のエミッタ電圧は
ベース電圧に応じて低下し、ベース電圧とともに最低点
を過ぎると上昇に転じる。

【００４３】ベース電圧の上昇によってエミッタ・ベー
ス間電圧が小さくなるとトランジスタＱ３がターンオフ
しようとするが、同時にエミッタ電圧も上昇しているた
めにエミッタ・ベース間電圧はゆっくり低下する。その
ため、トランジスタＱ３はすぐにはターンオフできずゆ
っくりターンオフする。その間もトランジスタＱ３のエ
ミッタ・コレクタ間には電流が減少しながらも流れ続け
るため、トランジスタＱ３のコレクタ電圧はゆっくり低
下する。これによって、トランジスタＱ４もゆっくりタ
ーンオフする。そのため、トランジスタＱ４のコレクタ
電圧（出力電圧）もゆっくり低下する。すなわち、コレ
クタ電圧の波形の傾きは緩やかになる。

【００４４】この後は再び最初の状態に戻って、このサ
イクルを繰り返す。

【００４５】このように、本発明の発振器１０において
は、立ち上がり時の波形の傾きが急峻で、立ち下がり時
の波形の傾きが緩やかな出力信号を得ることができる。
そのため、ＰＬＬ回路において信号の立ち上がりをトリ
ガとして分周を行っても、分周された信号のジッターが
大きくなることはなく、その結果としてＰＬＬ回路の発
振出力信号のジッターが大きくなるという問題も発生し
なくなる。このような効果は、水晶振動子を用いた基準
信号源として用いられる発振器において特に有意義なも
のになる。

【００４６】図３に、本発明の発振器の別の実施例の回
路図を示す。図３において、図１と同一もしくは同等の
部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。

【００４７】図３に示した発振器２０において、発振器
１０との違いは水晶振動子Ｘ１がトランジスタＱ３のベ
ースと電源端子＋Ｖｃｃの間に接続されている点と、コ
ンデンサＣ８がトランジスタＱ４のベースと電源端子＋
Ｖｃｃの間に接続されている点だけで、発振器１０の場
合と同様に変形コルピッツ回路を構成している。

【００４８】この変形コルピッツ回路において、通常の
コルピッツ回路におけるトランジスタＱ３のベース・エ
ミッタ間のループに入るコンデンサに相当するものはコ
ンデンサＣ７である。また、ベース・コレクタ間のルー
プに入るインダクタに相当するものは、水晶振動子Ｘ１
と、それに電源端子＋Ｖｃｃを介して接続されたコンデ
ンサＣ８、およびトランジスタＱ４のベース・エミッタ
間を直列に接続したものである。そして、エミッタ・コ
レクタ間のループに入るコンデンサに相当するものは、
コンデンサＣ６と、それに電源端子＋Ｖｃｃを介して接
続されたコンデンサＣ８、およびトランジスタＱ４のベ
ース・エミッタ間を直列に接続したものである。

【００４９】このように構成された発振器２０において
も、発振器１０の場合と全く同じ動作をし、同様の作用
効果を奏するものである。

【００５０】さらに、発振器を実際に作る場合には、プ
リント基板上に電極を形成して、その上にチップ状のト
ランジスタや水晶振動子、抵抗、コンデンサなどを搭載
して構成することになるが、プリント基板の小型化や形
状の指定などによって部品レイアウトが難しくなること
が多い。そのような場合にも、本発明の発振器１０と２
０においてはどちらを選択しても同じ性能が得られるた
め、部品レイアウトの自由度が大きくなるというメリッ
トもある。

【００５１】図４に、本発明の発振器のさらに別の実施
例の回路図を示す。図４において、図１と同一もしくは
同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。

【００５２】図４に示した発振器３０において、発振器
１０との違いはコンデンサＣ８がトランジスタＱ４のベ
ースと電源端子＋Ｖｃｃの間に接続されている点だけ
で、発振器１０の場合と同様に変形コルピッツ回路を構
成している。

【００５３】この変形コルピッツ回路において、通常の
コルピッツ回路におけるトランジスタＱ３のベース・エ
ミッタ間のループに入るコンデンサに相当するものはコ
ンデンサＣ７である。また、ベース・コレクタ間のルー
プに入るインダクタに相当するものは、水晶振動子Ｘ１
と、それにグランドを介して接続されたコンデンサＣ
１、さらに電源端子＋Ｖｃｃを介して接続されたコンデ
ンサＣ８、およびトランジスタＱ４のベース・エミッタ
間を直列に接続したものである。そして、エミッタ・コ
レクタ間のループに入るコンデンサに相当するものは、
コンデンサＣ６と、それに電源端子＋Ｖｃｃを介して接
続されたコンデンサＣ８、およびトランジスタＱ４のベ
ース・エミッタ間を直列に接続したものである。

【００５４】このように構成された発振器３０において
も、発振器１０や２０の場合と全く同じ動作をし、同様
の作用効果を奏するものである。また、部品レイアウト
の自由度が大きくなるというメリットも同様に有してい
るものである。

【００５５】図５に、本発明の発振器のさらに別の実施
例の回路図を示す。図５において、図１と同一もしくは
同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。

【００５６】図５に示した発振器４０において、発振器
１０との違いはコンデンサＣ６がトランジスタＱ３のエ
ミッタとグランドとの間に接続されている点だけで、発
振器１０の場合と同様に変形コルピッツ回路を構成して
いる。

【００５７】この変形コルピッツ回路において、通常の
コルピッツ回路におけるトランジスタＱ３のベース・エ
ミッタ間のループに入るコンデンサに相当するものはコ
ンデンサＣ７である。また、ベース・コレクタ間のルー
プに入るインダクタに相当するものは、水晶振動子Ｘ１
と、それにグランドを介して接続されたコンデンサＣ
８、およびトランジスタＱ４のベース・エミッタ間を直
列に接続したものである。そして、エミッタ・コレクタ
間のループに入るコンデンサに相当するものは、コンデ
ンサＣ６と、それにグランドを介して接続されたコンデ
ンサＣ８、およびトランジスタＱ４のベース・エミッタ
間を直列に接続したものである。

【００５８】このように構成された発振器４０において
も、発振器１０や２０、３０の場合と全く同じ動作を
し、同様の作用効果を奏するものである。また、部品レ
イアウトの自由度が大きくなるというメリットも同様に
有しているものである。

【００５９】さらに、発振器４０の場合には、コルピッ
ツ回路の３つのループが、いずれも電源端子＋Ｖｃｃを
経由していない。そのため、発振器１０や２０、３０と
は異なり、電源端子＋Ｖｃｃのバイパスコンデンサであ
るコンデンサＣ１の値が発振に与える影響が少なく、こ
れを省略することもできる。

【００６０】図６に、本発明の発振器のさらに別の実施
例の回路図を示す。図６において、図１０と同一もしく
は同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略す
る。

【００６１】図６において、発振器５０は、発振用能動
素子であるトランジスタＱ５、緩衝増幅用能動素子であ
るトランジスタＱ６、水晶振動子Ｘ１、抵抗Ｒ１１〜Ｒ
１５、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ９〜Ｃ１２で構成され
ている。トランジスタＱ５とＱ６は同じタイプの３端子
の能動素子、すなわちＮＰＮ型のバイポーラトランジス
タとなっている。

【００６２】ここで、正の電源電圧が印加される電源端
子＋Ｖｃｃは、コンデンサＣ１を介して接地されるとと
もにトランジスタＱ５のコレクタに接続されている。ト
ランジスタＱ５のエミッタは抵抗Ｒ１１を介してトラン
ジスタＱ６のコレクタに接続されている。トランジスタ
Ｑ６は、コレクタがコンデンサＣ１２を介して接地され
るとともに、エミッタが負荷インピーダンスである抵抗
Ｒ１２を介して接地されている。トランジスタＱ６のエ
ミッタと抵抗Ｒ１２との接続点は、コンデンサＣ２を介
して出力端子Ｐｏに接続されている。電源端子＋Ｖｃｃ
はまた、抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ１４、抵抗Ｒ１５を順に介
して接地されている。抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４の接続点
はトランジスタＱ５のベースに接続されるとともに水晶
振動子Ｘ１を介して接地されている。抵抗Ｒ１４と抵抗
Ｒ１５の接続点はトランジスタＱ６のベースに接続され
ている。トランジスタＱ５のベース−エミッタ間にコン
デンサＣ９が、抵抗Ｒ１１に並列にコンデンサＣ１０が
それぞれ接続されている。そして、トランジスタＱ６の
ベースはコンデンサＣ１１を介してトランジスタＱ５の
エミッタに接続されている。

【００６３】このように構成された発振器５０におい
て、トランジスタＱ５や水晶振動子Ｘ１などから構成さ
れる発振回路は、トランジスタＱ５のコレクタがコンデ
ンサＣ１を介して高周波的に接地されたコレクタ接地の
コルピッツ回路となっている。

【００６４】このコルピッツ回路において、トランジス
タＱ５のベース・エミッタ間のループに入るコンデンサ
に相当するものはコンデンサＣ９である。また、ベース
・コレクタ間のループに入るインダクタに相当するもの
は、水晶振動子Ｘ１と、それにグランドを介して接続さ
れたコンデンサＣ１である。そして、エミッタ・コレク
タ間のループに入るコンデンサに相当するものは、コン
デンサＣ１０およびコンデンサＣ１２と、それにグラン
ドを介して接続されたコンデンサＣ１を直列に接続した
ものである。

【００６５】一方、トランジスタＱ６は、コレクタがコ
ンデンサＣ１２を介して高周波的に接地されたコレクタ
接地の緩衝増幅回路を構成しており、発振回路のトラン
ジスタＱ５のエミッタから出力される発振信号をコンデ
ンサＣ１１を介してベースで受けて増幅し、エミッタか
らコンデンサＣ２を介して出力端子Ｐｏに出力してい
る。すなわち、トランジスタＱ６と抵抗Ｒ１２の接続点
が信号出力点となっている。

【００６６】なお、発振器５０の主電流は、トランジス
タＱ５の主電流経路であるコレクタ・エミッタ間、抵抗
Ｒ１１、トランジスタＱ６の主電流経路であるコレクタ
・エミッタ間、および抵抗Ｒ１２を介して流れており、
この主電流が流れる経路に関してトランジスタＱ５とＱ
６と抵抗Ｒ１２は電源端子とグランドとの間に直列接続
されていることになる。

【００６７】また、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５は２つ
のトランジスタＱ５、Ｑ６にベース電流を流すためのバ
イアス抵抗である。

【００６８】このように構成された発振器５０において
も、動作の詳細な説明は省略するが、立ち上がり時の波
形の傾きが急峻で、立ち下がり時の波形の傾きが緩やか
な出力信号を得ることができる。そのため、発振器１０
と同様の作用効果を奏するものである。

【００６９】さらに、発振器５０の場合は発振用能動素
子や緩衝増幅用能動素子として、ＰＮＰ型より種類の多
いＮＰＮ型のトランジスタを用いているため、トランジ
スタの選択肢が広がり、低コスト化を実現できる可能性
が高くなるというメリットもある。

【００７０】図７に、本発明の発振器のさらに別の実施
例の回路図を示す。図７において、図１０と同一もしく
は同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略す
る。

【００７１】図７において、発振器６０は、発振用能動
素子であるＦＥＴＱ７、緩衝増幅用能動素子であるＦＥ
ＴＱ８、水晶振動子Ｘ１、抵抗Ｒ１６、Ｒ１７、コンデ
ンサＣ１、Ｃ２、Ｃ１３、Ｃ１４で構成されている。Ｆ
ＥＴＱ７とＱ８は同じタイプの３端子の能動素子、すな
わちＰチャンネル型のＦＥＴとなっている。

【００７２】ここで、正の電源電圧が印加される電源端
子＋Ｖｃｃは、コンデンサＣ１を介して接地されるとと
もにＦＥＴＱ７のソースに接続されている。ＦＥＴＱ７
のドレインはＦＥＴＱ８のソースに接続されている。Ｆ
ＥＴＱ８は、ゲートが接地されるとともに、ドレインが
負荷インピーダンスである抵抗Ｒ１６を介して接地され
ている。ＦＥＴＱ８のドレインと抵抗Ｒ１６との接続点
は、コンデンサＣ２を介して出力端子Ｐｏに接続されて
いる。ＦＥＴＱ７のゲートはコンデンサＣ１３を介して
接地されるとともに水晶振動子Ｘ１とコンデンサＣ１４
の直列回路を介しても接地されている。ＦＥＴＱ７のゲ
ート・ドレイン間には抵抗Ｒ１７が接続されており、水
晶振動子Ｘ１とコンデンサＣ１４の接続点はＦＥＴＱ７
のドレインに接続されている。

【００７３】このように構成された発振器６０におい
て、ＦＥＴＱ７や水晶振動子Ｘ１などから構成される発
振回路は、ＦＥＴＱ７のソースがコンデンサＣ１を介し
て高周波的に接地されたソース接地のコルピッツ回路と
なっている。

【００７４】このコルピッツ回路において、ＦＥＴＱ７
のゲート・ソース間のループに入るコンデンサに相当す
るものは、コンデンサＣ１３と、それにグランドを介し
て接続されたコンデンサＣ１である。また、ゲート・ド
レイン間のループに入るインダクタに相当するものは、
水晶振動子Ｘ１だけである。そして、ドレイン・ソース
間のループに入るコンデンサに相当するものは、コンデ
ンサＣ１４と、それにグランドを介して接続されたコン
デンサＣ１を直列に接続したものである。

【００７５】一方、ＦＥＴＱ８は、ゲートが接地された
ゲート接地の緩衝増幅回路を構成しており、発振回路の
ＦＥＴＱ７のドレインから出力される発振信号をソース
で受けて増幅し、ドレインからコンデンサＣ２を介して
出力端子Ｐｏに出力している。すなわち、ＦＥＴＱ８と
抵抗Ｒ１６の接続点が信号出力点となっている。

【００７６】なお、発振器６０の主電流は、ＦＥＴＱ７
の主電流経路であるソース・ドレイン間、ＦＥＴＱ８の
主電流経路であるソース・ドレイン間、および抵抗Ｒ１
６を介して流れており、この主電流が流れる経路に関し
てＦＥＴＱ７とＱ８と抵抗Ｒ１６は電源端子とグランド
との間に直列接続されていることになる。

【００７７】このように構成された発振器６０において
も、動作の詳細な説明は省略するが、立ち上がり時の波
形の傾きが急峻で、立ち下がり時の波形の傾きが緩やか
な出力信号を得ることができる。そのため、発振器１０
と同様の作用効果を奏するものである。

【００７８】さらに、発振器６０においては、発振用能
動素子および緩衝増幅用能動素子としてＦＥＴを用いる
ことによって、バイアス抵抗を省略することができ、部
品点数の低減や工数の低減を図ることもできる。

【００７９】図８に、本発明の発振器のさらに別の実施
例の回路図を示す。図８において、図１０と同一もしく
は同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略す
る。

【００８０】図８において、発振器７０は、発振用能動
素子であるＦＥＴＱ９、緩衝増幅用能動素子であるＦＥ
ＴＱ１０、水晶振動子Ｘ１、抵抗Ｒ１８〜Ｒ２０、コン
デンサＣ１、Ｃ２、Ｃ１５〜Ｃ１７で構成されている。
ＦＥＴＱ９とＱ１０は同じタイプの３端子の能動素子、
すなわちＮチャンネル型のＦＥＴとなっている。

【００８１】ここで、正の電源電圧が印加される電源端
子＋Ｖｃｃは、コンデンサＣ１を介して接地されるとと
もに抵抗Ｒ１８を介してＦＥＴＱ９のドレインに接続さ
れている。ＦＥＴＱ９のソースはコンデンサＣ１７を介
して接地されるとともにＦＥＴＱ１０のドレインに接続
されている。ＦＥＴＱ１０のソースは負荷インピーダン
スである抵抗Ｒ１９を介して接地されている。ＦＥＴＱ
１０のドレインと抵抗Ｒ１９との接続点は、コンデンサ
Ｃ２を介して出力端子Ｐｏに接続されている。また、Ｆ
ＥＴＱ９のゲートは、コンデンサＣ１５を介して接地さ
れるとともに水晶振動子Ｘ１とコンデンサＣ１６の直列
回路を介しても接地されている。ＦＥＴＱ９のゲート・
ドレイン間には抵抗Ｒ２０が接続されており、水晶振動
子Ｘ１とコンデンサＣ１６の接続点はＦＥＴＱ９のドレ
インに接続されている。そして、ＦＥＴＱ９のゲートは
ＦＥＴＱ１０のゲートに接続されている。

【００８２】このように構成された発振器７０におい
て、ＦＥＴＱ９や水晶振動子Ｘ１などから構成される発
振回路は、ＦＥＴＱ９のソースがコンデンサＣ１７を介
して高周波的に接地されたソース接地のコルピッツ回路
となっている。

【００８３】このコルピッツ回路において、ＦＥＴＱ９
のゲート・ソース間のループに入るコンデンサに相当す
るものは、コンデンサＣ１５と、それにグランドを介し
て接続されたコンデンサＣ１７である。また、ゲート・
ドレイン間のループに入るインダクタに相当するもの
は、水晶振動子Ｘ１だけである。そして、ドレイン・ソ
ース間のループに入るコンデンサに相当するものは、コ
ンデンサＣ１６と、それにグランドを介して接続された
コンデンサＣ１７を直列に接続したものである。

【００８４】一方、ＦＥＴＱ１０は、ドレインがコンデ
ンサＣ１７を介して高周波的に接地されたドレイン接地
の緩衝増幅回路を構成しており、発振回路のＦＥＴＱ９
のゲートから出力される発振信号をゲートで受けて増幅
し、ソースからコンデンサＣ２を介して出力端子Ｐｏに
出力している。すなわち、ＦＥＴＱ１０と抵抗Ｒ１９の
接続点が信号出力点となっている。

【００８５】なお、発振器７０の主電流は、ＦＥＴＱ９
の主電流経路であるドレイン・ソース間、ＦＥＴＱ１０
の主電流経路であるドレイン・ソース間、および抵抗Ｒ
１９を介して流れており、この主電流が流れる経路に関
してＦＥＴＱ９とＱ１０と抵抗Ｒ１９は電源端子とグラ
ンドとの間に直列接続されていることになる。

【００８６】このように構成された発振器７０において
も、動作の詳細な説明は省略するが、立ち上がり時の波
形の傾きが急峻で、立ち下がり時の波形の傾きが緩やか
な出力信号を得ることができる。そのため、発振器１０
と同様の作用効果を奏するものである。

【００８７】さらに、発振器７０においては、発振用能
動素子および緩衝増幅用能動素子としてＦＥＴを用いる
ことによって、バイアス抵抗を省略することができ、発
振器６０の場合と同様に部品点数の低減や工数の低減を
図ることもできる。

【００８８】図９に、本発明の電子装置の一実施例の斜
視図を示す。図９において、電子装置の１つである携帯
電話８０は、筐体８１と、その中に配置されたプリント
基板８２と、プリント基板８２上に実装された本発明の
発振器１０を備えている。

【００８９】このように構成された携帯電話８０におい
ては、本発明の発振器１０を用いているため、ビットエ
ラーレートが小さいレベルで安定化するなどの高性能化
を図ることができる。

【００９０】なお、図９においては電子装置として携帯
電話を示したが、電子装置としては携帯電話に限るもの
ではなく、本発明の発振器を用いたものであれば何でも
構わないものである。

【００９１】

【発明の効果】本発明の発振器によれば、電源端子とグ
ランドとの間に、発振用能動素子の主電流経路と、発振
用能動素子と同じタイプの緩衝増幅用能動素子の主電流
経路と、緩衝増幅用能動素子の負荷インピーダンスと
を、この順で直列接続するとともに、緩衝増幅用能動素
子と負荷インピーダンスとの接続点を信号出力点とする
ことによって、出力信号の立ち上がり時の波形の傾きを
急峻にすることができる。そして、これによって、この
発振器を用いたＰＬＬ回路の発振出力信号のジッターを
小さくすることができる。

【００９２】また、本発明の電子装置によれば、本発明
の発振器を用いることによって、高性能化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発振器の一実施例を示す回路図であ
る。

【図２】図１の発振器の各部の電圧波形を示す波形図で
ある。

【図３】本発明の発振器の別の実施例を示す回路図であ
る。

【図４】本発明の発振器のさらに別の実施例を示す回路
図である。

【図５】本発明の発振器のさらに別の実施例を示す回路
図である。

【図６】本発明の発振器のさらに別の実施例を示す回路
図である。

【図７】本発明の発振器のさらに別の実施例を示す回路
図である。

【図８】本発明の発振器のさらに別の実施例を示す回路
図である。

【図９】本発明の電子装置の一実施例を示す斜視図であ
る。

【図１０】従来の発振器を示す回路図である。

【図１１】図１０の発振器の各部の電圧波形を示す波形
図である。

【図１２】図１０の発振器の出力信号のレベルのバラツ
キとジッターとの関係を示す波形図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０…発振器＋Ｖｃｃ…電源端子Ｑ３〜Ｑ６…トランジスタＱ７〜Ｑ１０…ＦＥＴＸ１…水晶振動子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ６〜Ｃ１７…コンデンサＲ６〜Ｒ２０…抵抗Ｐｏ…出力端子８０…携帯電話

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源端子とグランドとの間に、発振用能
動素子の主電流経路と、前記発振用能動素子と同じタイ
プの緩衝増幅用能動素子の主電流経路と、該緩衝増幅用
能動素子の負荷インピーダンスとを、この順で直列接続
するとともに、前記緩衝増幅用能動素子と前記負荷イン
ピーダンスとの接続点を信号出力点としたことを特徴と
する発振器。
【請求項２】前記発振用能動素子に接続される共振用
のインダクタンス素子として水晶振動子を備えたことを
特徴とする、請求項１に記載の発振器。
【請求項３】請求項１または２に記載の発振器を用い
たことを特徴とする電子装置。