JP2003224424A - 圧電発振回路 - Google Patents
圧電発振回路Info
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- JP2003224424A JP2003224424A JP2002022923A JP2002022923A JP2003224424A JP 2003224424 A JP2003224424 A JP 2003224424A JP 2002022923 A JP2002022923 A JP 2002022923A JP 2002022923 A JP2002022923 A JP 2002022923A JP 2003224424 A JP2003224424 A JP 2003224424A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】圧電発振回路内に発生するノイズは電圧として
発生することが多く、容量可変ダイオードを周波数の調
整のために使用した場合には、回路インピーダンスを高
くする必要があるために、ノイズの影響を受けやすいと
いう問題があった。 【解決手段】本発明の目的は、従来の制御素子に容量可
変ダイオードを使用し電圧制御にて回路機能を実現して
いた低電圧化に対して不利な回路に代えて、圧電発振回
路の周波数可変素子として、電流によって抵抗成分が等
価的に変化するPINダイオードを使用して、制御回路の
インピーダンスを低くし、電流制御により回路機能を実
現することで低電圧化を可能とし、かつノイズに対して
従来の容量可変ダイオードを周波数の調整のために使用
した場合に比べて有利な、制御回路の周波数可変素子に
PINダイオードを用いた圧電発振回路を提供することで
ある。
発生することが多く、容量可変ダイオードを周波数の調
整のために使用した場合には、回路インピーダンスを高
くする必要があるために、ノイズの影響を受けやすいと
いう問題があった。 【解決手段】本発明の目的は、従来の制御素子に容量可
変ダイオードを使用し電圧制御にて回路機能を実現して
いた低電圧化に対して不利な回路に代えて、圧電発振回
路の周波数可変素子として、電流によって抵抗成分が等
価的に変化するPINダイオードを使用して、制御回路の
インピーダンスを低くし、電流制御により回路機能を実
現することで低電圧化を可能とし、かつノイズに対して
従来の容量可変ダイオードを周波数の調整のために使用
した場合に比べて有利な、制御回路の周波数可変素子に
PINダイオードを用いた圧電発振回路を提供することで
ある。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は、制御回路の周波
数可変素子にPINダイオードを用いた圧電発振回路に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、電子回路においては急速な低電圧
化の傾向があり、従来からの+12Ｖ、+5Ｖ等の電源電圧
から＋3.3Ｖ，＋2.7Ｖに移行が進んでいる。ここで高精
度の回路を組む場合には、これらの電源電圧から安定化
回路を構成するため、さらに低い電源電圧に対応する必
要がある。 【０００３】容量可変ダイオード（バリアブルキャパシ
タンスダイオード ）は印加された逆方向電圧によって
容量が変化する特性を持ち、この性質を利用して、周波
数の調整を電圧の変化によって行う装置である電圧制御
発振器（VCO：Voltage Controlled Oscillator）の周波
数調整や変調をかけることが、従来においては一般的で
あった。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、容量可変ダ
イオードでは、その特性上、アノード側に対してカソー
ド側を正電圧に保つ必要があり、制御電圧の最小値は図
７の従来の回路においては、Ｄ1の両端には1Ｖｐ−ｐ以
上の交流電圧が加わるため、制御電圧は＋1Ｖ以上を必
要とする。最大値については、回路の電源電圧まで使用
することが出来るが、電源回路からの影響を防ぐため
に、安定化回路を構成して、安定化回路を通した電圧を
使用するのが一般的である。この為、電源電圧よりも1
Ｖ程度低い電圧までとなる。制御電圧の最大値と最小値
の差が大きければ大きいほど有効な制御電圧幅が大きく
なり、使用しやすい回路となるが、ここで電源電圧が＋
5Ｖの時は、3Ｖの制御電圧幅が得られるが、電源電圧が
＋2.7Ｖの時は0.7Ｖと成り、用途によっては使用出来な
くなるといった問題があった。 【０００５】これに加えて、回路内に発生するノイズは
電圧として発生することが多く、ダイオードを逆接続で
使用する従来からの容量可変ダイオードを発振周波数の
調整のために使用する回路では、回路インピーダンスが
高く、その結果、圧電発振回路がノイズの影響を大きく
受けてしまうという問題があった。 【０００６】本発明は、このような技術的背景のもとで
なされたものであり、従がってその目的は、従来の制御
素子に容量可変ダイオードを使用し、電圧制御にて回路
機能を実現していた低電圧化に対して不利な回路にかえ
て、圧電発振回路の周波数可変素子として、電流によっ
て抵抗成分が等価的に変化するP型半導体とN型半導体の
間にI層（真正半導体層）が挿入されPIN接合としたPIN
ダイオードを使用して、制御回路のインピーダンスを低
くすることを実現し、電流制御により回路機能を実現す
ることにより低電圧化を可能とし、かつノイズに対して
従来の容量可変ダイオードを周波数の調整のために使用
した場合に比べて有利な、制御回路の周波数可変素子に
PINダイオードを用いた圧電発振回路を提供することで
ある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】従来の容量可変ダイオー
ドに代えて、圧電発振回路の周波数可変素子として、電
流によって抵抗成分が等価的に変化するP型半導体とN型
半導体の間にI層（真正半導体層）が挿入されPIN接合と
したPINダイオードを、圧電発振回路の制御回路の周波
数可変素子として使用し、電流制御により回路機能を実
現することにより従来の問題を解決する。 【０００８】 【本発明の実施の形態】以下、添付の図面に従がってこ
の発明の実施例を説明する。なお各図においての、同一
の符号は、同じ対象を示すものとする。但し以下の説明
は、あくまでも本発明の例示にすぎず、以下の記載によ
って発明の技術的範囲が限定されるものではない。 【０００９】図１は本発明の、周波数可変素子にPINダ
イオードを用いた圧電発振回路の実施例の回路図であ
る。すなわちこの本発明の回路では、圧電素子に直列に
抵抗R2を接続し、更にPINダイオードD2とコンデンサC2
の並列回路を接続して、D2及びR2及びC2から成る合成イ
ンピーダンスを構成する。制御電流I2により、PINダイ
オードD2の等価抵抗制御し、このD2及びR2及びC2から成
る合成インピーダンスを変化させて発振周波数を制御す
る。従来の回路図７と比較して判るように、従来の容量
可変ダイオードを周波数の調整のために使用した場合は
電圧駆動回路であることに対して、本発明の回路は電流
駆動回路である。 【００１０】図２は、本発明の回路の外部制御発振器へ
の応用実施例である。R31は、図２の回路が外部の影響
を受けないようにするために挿入するもので、その値は
C3及びR3及びPINダイオードD3の合成インピーダンスの1
0倍以上が望ましい。L3は、制御特性を調整するための
もので、必要な制御特性に合わせて選定される。 【００１１】加えて、図３は本発明の回路の温度補償圧
電発振器への別の応用実施例である。図３において抵抗
R41と感温素子であるサーミスタTH41及びサーミスタTH4
2で構成される抵抗網によって、圧電素子X4が有する温
度特性を補償する電流を発生させ、温度に対する安定度
を向上させた回路としたものである。 【００１２】 【発明の効果】以上で説明したように、図１の本発明の
回路を用いることにより、制御回路のインピーダンスを
低くすることを可能とし、その結果、従来の容量可変ダ
イオードを周波数の調整のために使用した電圧駆動回路
の場合に比べて、低電圧駆動することが可能となり、か
つノイズに対して有利となる。図１において制御電流I2
を変化させた時の周波数変化は、図４のように成る。図
４は本発明の回路における発振周波数と制御回路の感温
素子電流値の関係を示す図である。電流値（μAオーダ
ー）の変化に応じて周波数が変化することが示されてい
る。図から判るように、制御電流を20μAから500μAま
で変化した時、周波数を100×10−6変化させることが出
来た。制御特性は制御電流の対数に比例して周波数が変
化する。この時PINダイオードを駆動するのに必要な電
圧は＋0.5V程度であり、低電圧でも十分な周波数の変化
量を得ることが出来た。 【００１３】また、図５は本発明のPINダイオードを使
用した回路の、位相ノイズ特性を示したものである。同
様に図６は、従来の容量可変ダイオードを使用した回路
の、位相ノイズ特性を示したものである。ここで図５と
図６の位相ノイズ特性を測定する回路は、先の周波数可
変素子以外は同一の回路構成である。 【００１４】本発明の周波数可変素子をPINダイオード
とした場合の図５で示された回路の方が、従来の容量可
変ダイオードを使用した図６の回路に比べて１ｋHzにお
いて約10ｄB位相ノイズ特性が改善されている。これ
は、本発明の回路が電流駆動回路になっているため、内
部の回路から発生するノイズに強くなっていることを表
す。 【００１５】また、本回路は先の応用実施例で示したよ
うに、温度補償型圧電発振器 （ TCXO： Temperature C
ompensate Crystal Oscillator ）や、加えて恒温槽型
圧電発振器 （ OCXO ： Oven Control Crystal Oscilla
tor ）への使用が可能であることは言うまでもない。い
ずれの圧電発振器への使用の場合においても、制御回路
のインピーダンスを低くすることを可能とし、従来の容
量可変ダイオードを周波数の調整のために使用した電圧
駆動回路の場合に比べて、低電圧駆動が可能となり、先
に延べたように、加えて内部の回路から発生するノイズ
に対して有利となる。 【００１６】なお、本発明の回路の説明にはトランジス
タを使用したコルピッツ形発振回路を使用したが、他の
方式の発振回路においても、水晶などの圧電素子を用
い、その圧電素子に直列に接続したPINダイオードを含
む合成インピーダンス回路を、電流によって変化させる
ことにより、同様の効果が得られる。
数可変素子にPINダイオードを用いた圧電発振回路に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、電子回路においては急速な低電圧
化の傾向があり、従来からの+12Ｖ、+5Ｖ等の電源電圧
から＋3.3Ｖ，＋2.7Ｖに移行が進んでいる。ここで高精
度の回路を組む場合には、これらの電源電圧から安定化
回路を構成するため、さらに低い電源電圧に対応する必
要がある。 【０００３】容量可変ダイオード（バリアブルキャパシ
タンスダイオード ）は印加された逆方向電圧によって
容量が変化する特性を持ち、この性質を利用して、周波
数の調整を電圧の変化によって行う装置である電圧制御
発振器（VCO：Voltage Controlled Oscillator）の周波
数調整や変調をかけることが、従来においては一般的で
あった。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、容量可変ダ
イオードでは、その特性上、アノード側に対してカソー
ド側を正電圧に保つ必要があり、制御電圧の最小値は図
７の従来の回路においては、Ｄ1の両端には1Ｖｐ−ｐ以
上の交流電圧が加わるため、制御電圧は＋1Ｖ以上を必
要とする。最大値については、回路の電源電圧まで使用
することが出来るが、電源回路からの影響を防ぐため
に、安定化回路を構成して、安定化回路を通した電圧を
使用するのが一般的である。この為、電源電圧よりも1
Ｖ程度低い電圧までとなる。制御電圧の最大値と最小値
の差が大きければ大きいほど有効な制御電圧幅が大きく
なり、使用しやすい回路となるが、ここで電源電圧が＋
5Ｖの時は、3Ｖの制御電圧幅が得られるが、電源電圧が
＋2.7Ｖの時は0.7Ｖと成り、用途によっては使用出来な
くなるといった問題があった。 【０００５】これに加えて、回路内に発生するノイズは
電圧として発生することが多く、ダイオードを逆接続で
使用する従来からの容量可変ダイオードを発振周波数の
調整のために使用する回路では、回路インピーダンスが
高く、その結果、圧電発振回路がノイズの影響を大きく
受けてしまうという問題があった。 【０００６】本発明は、このような技術的背景のもとで
なされたものであり、従がってその目的は、従来の制御
素子に容量可変ダイオードを使用し、電圧制御にて回路
機能を実現していた低電圧化に対して不利な回路にかえ
て、圧電発振回路の周波数可変素子として、電流によっ
て抵抗成分が等価的に変化するP型半導体とN型半導体の
間にI層（真正半導体層）が挿入されPIN接合としたPIN
ダイオードを使用して、制御回路のインピーダンスを低
くすることを実現し、電流制御により回路機能を実現す
ることにより低電圧化を可能とし、かつノイズに対して
従来の容量可変ダイオードを周波数の調整のために使用
した場合に比べて有利な、制御回路の周波数可変素子に
PINダイオードを用いた圧電発振回路を提供することで
ある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】従来の容量可変ダイオー
ドに代えて、圧電発振回路の周波数可変素子として、電
流によって抵抗成分が等価的に変化するP型半導体とN型
半導体の間にI層（真正半導体層）が挿入されPIN接合と
したPINダイオードを、圧電発振回路の制御回路の周波
数可変素子として使用し、電流制御により回路機能を実
現することにより従来の問題を解決する。 【０００８】 【本発明の実施の形態】以下、添付の図面に従がってこ
の発明の実施例を説明する。なお各図においての、同一
の符号は、同じ対象を示すものとする。但し以下の説明
は、あくまでも本発明の例示にすぎず、以下の記載によ
って発明の技術的範囲が限定されるものではない。 【０００９】図１は本発明の、周波数可変素子にPINダ
イオードを用いた圧電発振回路の実施例の回路図であ
る。すなわちこの本発明の回路では、圧電素子に直列に
抵抗R2を接続し、更にPINダイオードD2とコンデンサC2
の並列回路を接続して、D2及びR2及びC2から成る合成イ
ンピーダンスを構成する。制御電流I2により、PINダイ
オードD2の等価抵抗制御し、このD2及びR2及びC2から成
る合成インピーダンスを変化させて発振周波数を制御す
る。従来の回路図７と比較して判るように、従来の容量
可変ダイオードを周波数の調整のために使用した場合は
電圧駆動回路であることに対して、本発明の回路は電流
駆動回路である。 【００１０】図２は、本発明の回路の外部制御発振器へ
の応用実施例である。R31は、図２の回路が外部の影響
を受けないようにするために挿入するもので、その値は
C3及びR3及びPINダイオードD3の合成インピーダンスの1
0倍以上が望ましい。L3は、制御特性を調整するための
もので、必要な制御特性に合わせて選定される。 【００１１】加えて、図３は本発明の回路の温度補償圧
電発振器への別の応用実施例である。図３において抵抗
R41と感温素子であるサーミスタTH41及びサーミスタTH4
2で構成される抵抗網によって、圧電素子X4が有する温
度特性を補償する電流を発生させ、温度に対する安定度
を向上させた回路としたものである。 【００１２】 【発明の効果】以上で説明したように、図１の本発明の
回路を用いることにより、制御回路のインピーダンスを
低くすることを可能とし、その結果、従来の容量可変ダ
イオードを周波数の調整のために使用した電圧駆動回路
の場合に比べて、低電圧駆動することが可能となり、か
つノイズに対して有利となる。図１において制御電流I2
を変化させた時の周波数変化は、図４のように成る。図
４は本発明の回路における発振周波数と制御回路の感温
素子電流値の関係を示す図である。電流値（μAオーダ
ー）の変化に応じて周波数が変化することが示されてい
る。図から判るように、制御電流を20μAから500μAま
で変化した時、周波数を100×10−6変化させることが出
来た。制御特性は制御電流の対数に比例して周波数が変
化する。この時PINダイオードを駆動するのに必要な電
圧は＋0.5V程度であり、低電圧でも十分な周波数の変化
量を得ることが出来た。 【００１３】また、図５は本発明のPINダイオードを使
用した回路の、位相ノイズ特性を示したものである。同
様に図６は、従来の容量可変ダイオードを使用した回路
の、位相ノイズ特性を示したものである。ここで図５と
図６の位相ノイズ特性を測定する回路は、先の周波数可
変素子以外は同一の回路構成である。 【００１４】本発明の周波数可変素子をPINダイオード
とした場合の図５で示された回路の方が、従来の容量可
変ダイオードを使用した図６の回路に比べて１ｋHzにお
いて約10ｄB位相ノイズ特性が改善されている。これ
は、本発明の回路が電流駆動回路になっているため、内
部の回路から発生するノイズに強くなっていることを表
す。 【００１５】また、本回路は先の応用実施例で示したよ
うに、温度補償型圧電発振器 （ TCXO： Temperature C
ompensate Crystal Oscillator ）や、加えて恒温槽型
圧電発振器 （ OCXO ： Oven Control Crystal Oscilla
tor ）への使用が可能であることは言うまでもない。い
ずれの圧電発振器への使用の場合においても、制御回路
のインピーダンスを低くすることを可能とし、従来の容
量可変ダイオードを周波数の調整のために使用した電圧
駆動回路の場合に比べて、低電圧駆動が可能となり、先
に延べたように、加えて内部の回路から発生するノイズ
に対して有利となる。 【００１６】なお、本発明の回路の説明にはトランジス
タを使用したコルピッツ形発振回路を使用したが、他の
方式の発振回路においても、水晶などの圧電素子を用
い、その圧電素子に直列に接続したPINダイオードを含
む合成インピーダンス回路を、電流によって変化させる
ことにより、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の一形態に係る周波数可変素子
にPINダイオードを用いた圧電発振回路図である。 【図２】 本発明の回路の外部制御発振器への応用回路
例である。 【図３】 本発明の回路の温度補償圧電発振器への応用
回路例である 【図４】 本発明の回路における周波数とPINダイオード
である感温素子の駆動電流値の関係を示す図である。 【図５】 本発明のPINダイオードを使用した回路の、位
相ノイズ特性を示す図である。 【図６】 従来の容量可変ダイオードを使用した回路
の、位相ノイズ特性を示す図である。 【図７】 従来の周波数の制御部に容量可変ダイオード
を使用した圧電発振回路図である。 【符号の説明】 D2 PINダイオード（周波数可変素子） C2 キャパシタンス（定数） R2 抵抗（定数） X2 圧電素子 I2 PINダイオード制御電流
にPINダイオードを用いた圧電発振回路図である。 【図２】 本発明の回路の外部制御発振器への応用回路
例である。 【図３】 本発明の回路の温度補償圧電発振器への応用
回路例である 【図４】 本発明の回路における周波数とPINダイオード
である感温素子の駆動電流値の関係を示す図である。 【図５】 本発明のPINダイオードを使用した回路の、位
相ノイズ特性を示す図である。 【図６】 従来の容量可変ダイオードを使用した回路
の、位相ノイズ特性を示す図である。 【図７】 従来の周波数の制御部に容量可変ダイオード
を使用した圧電発振回路図である。 【符号の説明】 D2 PINダイオード（周波数可変素子） C2 キャパシタンス（定数） R2 抵抗（定数） X2 圧電素子 I2 PINダイオード制御電流
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】制御回路における周波数可変素子にPINダ
イオードを用いた圧電発振回路であって、圧電素子に直
列に抵抗を接続し、更にPINダイオードとコンデンサの
並列回路を接続し、これらの合成インピーダンスをPIN
ダイオード電流により制御して発振周波数を調整するこ
とを特徴とする圧電発振回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002022923A JP2003224424A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 圧電発振回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002022923A JP2003224424A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 圧電発振回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003224424A true JP2003224424A (ja) | 2003-08-08 |
Family
ID=27745770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002022923A Pending JP2003224424A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 圧電発振回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003224424A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016031365A1 (ja) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 株式会社村田製作所 | 発振回路及び発振回路の駆動方法 |
| CN108684137A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-10-19 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种优化pcb高速链路阻抗连续性的方法 |
-
2002
- 2002-01-31 JP JP2002022923A patent/JP2003224424A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016031365A1 (ja) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 株式会社村田製作所 | 発振回路及び発振回路の駆動方法 |
| CN106794488A (zh) * | 2014-08-29 | 2017-05-31 | 株式会社村田制作所 | 振荡电路以及振荡电路的驱动方法 |
| JPWO2016031365A1 (ja) * | 2014-08-29 | 2017-06-15 | 株式会社村田製作所 | 発振回路及び発振回路の駆動方法 |
| CN106794488B (zh) * | 2014-08-29 | 2019-07-05 | 株式会社村田制作所 | 振荡电路以及振荡电路的驱动方法 |
| US10461697B2 (en) | 2014-08-29 | 2019-10-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Oscillation circuit and oscillation-circuit driving method |
| CN108684137A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-10-19 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种优化pcb高速链路阻抗连续性的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070213 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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Effective date: 20070904 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |