JP2005333298A - Ｃｒ発振器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回路の消費電力を増大させることなく、発振周波数を安定に保つことができるＣＲ発振器を実現する。
【解決手段】 直列に接続された第１〜第４のインバータ１〜４と、第１のインバータ１の入力端子と第２のインバータ２の出力端子との間に接続されたコンデンサ５と、第１のインバータ１の入力端子と第３のインバータ３の出力端子との間に接続された抵抗回路６とを備え、抵抗回路６を負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗７と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗８とを組み合わせた回路で構成することにより、温度変化に対し、時定数が安定となり、発振周波数の安定度が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンデンサ、抵抗、インバータの電子回路からなるＣＲ発振器に関するものである。

従来のＣＲ発振回路は、発振周波数を高精度に保つための発振制御装置を備えていた。例えば、特許文献１に記載されている発振制御装置があった。図３は上記特許文献１に記載された従来のＣＲ発振器とその発振制御装置である。システムクロック発振回路としてＣＲ発振回路４を用い、時定数回路として可変素子回路８を内蔵させる。このＣＲ発振回路４が出力するシステムクロックを、クロックカウンタ６がカウントする。このクロックカウンタ６は、時計回路９に用いられる水晶発振回路５の補助クロック信号に基づいてカウント期間を決定するため、カウント値は正確である。このカウント値に基づいて上記可変素子回路８の時定数を変更することにより、システムクロックの発振周波数を微調整することができる。さらに、システムクロックの発振周波数を大きく切り換えることも可能である。
特開平７−１５２３７号公報（図１）

しかしながら、上記従来のＣＲ発振器とその発振制御装置の構成においては、発振周波数を高精度に保つために、可変素子回路、クロックカウンタ、時計回路、水晶発振回路を必要とし、回路の消費電力が増大するという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、回路の消費電力を増大させることなく、発振周波数を安定に保つことができるＣＲ発振器を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明のＣＲ発振器は、直列に接続された第１、第２、第３、第４のインバータと、第１のインバータの入力端子と第２のインバータの出力端子との間に接続されたコンデンサと、第１のインバータの入力端子と第３のインバータの出力端子との間に接続され、負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗とを組み合わせて構成される抵抗回路とを備えている。

本発明において、負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗とを組み合わせて構成される抵抗回路の抵抗温度係数が０であることが好ましい。

本発明において、抵抗回路の抵抗値Ｒとコンデンサの静電容量Ｃとの積である時定数τ＝ＣＲの温度特性が一定であることが好ましい。

また、本発明のＣＲ発振器の製造方法は、上記ＣＲ発振器の製造方法であり、負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗を半導体ＩＣ内に半導体薄膜で形成する工程と、正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗を半導体ＩＣ表面の絶縁層上、または半導体ＩＣが載置される絶縁基板上に導体薄膜で形成する工程と、第１の抵抗と第２の抵抗とを接続する工程とを有する。

本発明のＣＲ発振器は、上記構成を有し、従来のような発振制御装置を備えず、簡易な回路構成によって回路の消費電力を増大させることなく、使用温度範囲において安定した発振の時定数を得、安定した周波数を発振することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＣＲ発振器の構成図である。

このＣＲ発振器は、直列に接続された第１〜第４のインバータ１〜４と、第１のインバータ１の入力端子と第２のインバータ２の出力端子との間に接続されたコンデンサ５と、第１のインバータ１の入力端子と第３のインバータ３の出力端子との間に接続された抵抗回路６とから構成している。ここで抵抗回路６は、負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗７と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗８との組み合わせ、例えば負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗７と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗８の並列接続によって構成している。

この構成によれば、抵抗回路６を負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗７と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗８とを組み合わせた回路構成とすることにより、抵抗回路６の抵抗温度係数を適当な値に調整し、使用温度範囲において安定した発振の時定数を得、安定した周波数を発振することができる。すなわち、従来のような発振制御装置を備えず、簡易な回路構成によって回路の消費電力を増大させることなく、温度変化に対し、時定数が安定となり、発振周波数の安定度が向上する。

ＣＲ発振器は、コンデンサと抵抗によって充電、放電を繰り返すことによって発振し、この発振の速さ、すなわち発振周波数は、コンデンサの静電容量Ｃと抵抗の抵抗値Ｒの積である時定数τ＝ＣＲによって決まる。したがって、本実施形態のＣＲ発振器においては、コンデンサ５の静電容量Ｃと抵抗回路６の抵抗値Ｒの積が一定であることが発振周波数の高い安定度を得る条件となる。ここで、コンデンサ５の静電容量Ｃと抵抗回路６の抵抗値Ｒを変化させる最も大きな外部要因は温度であるため、コンデンサ５の静電容量Ｃと抵抗回路６の抵抗値Ｒの積である時定数τ＝ＣＲの温度特性が一定であることにより、発振周波数の安定度を高めることができる。一般的には、（抵抗値Ｒの温度変化率）＞（静電容量Ｃの温度変化率）であるため、抵抗回路６の抵抗温度係数を0とすることにより、発振周波数の安定度を高める効果が得られる。

なお、本実施の形態において、抵抗回路６は、負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗７と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗８の並列接続によって構成するとしたが、所望とする抵抗回路６の抵抗温度係数の値によって、直列接続、あるいは並列接続と直列接続との組み合わせによって構成しても同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるＣＲ発振器の構成図である。図２において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

このＣＲ発振器は、実施の形態１と同様、第１〜第４のインバータ１〜４と、コンデンサ５と、抵抗回路６とから構成されている。ここで抵抗回路６は、負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗７’と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗８’との組み合わせ、例えば負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗７’と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗８’の並列接続によって構成している。負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗７’は半導体ＩＣ９内に例えばポリシリコン等の半導体薄膜で形成し、正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗８’は半導体ＩＣ９が載置される絶縁基板１０上に導体薄膜、例えばアルミ薄膜等の金属薄膜で形成している。

この構成によれば、抵抗回路６を負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗７’と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗８’とを組み合わせた回路構成とすることにより、抵抗回路６の抵抗温度係数を適当な値に調整し、使用温度範囲において安定した発振の時定数を得、安定した周波数を発振することができる。すなわち、従来のような発振制御装置を備えず、簡易な回路構成によって回路の消費電力を増大させることなく、温度変化に対し、時定数が安定となり、発振周波数の安定度が向上する。

なお、本実施の形態において、抵抗回路６は、負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗７’と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗８’の並列接続によって構成するとしたが、所望とする抵抗回路６の抵抗温度係数の値によって、直列接続、あるいは並列接続と直列接続との組み合わせによって構成しても同様の効果が得られる。また、正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗８’は半導体ＩＣが載置される絶縁基板１０上に形成するとしたが、半導体ＩＣ９表面の絶縁層上に形成しても良い。

本発明のＣＲ発振器は、内部に電源を持たず、外部から受ける電磁波エネルギーを整流して電源とするため回路の低消費電力化が要求される用途、例えばＲＦＩＤ、非接触ＩＣカードのクロック発生回路等として有用である。

本発明の実施の形態１におけるＣＲ発振器の構成図 本発明の実施の形態２におけるＣＲ発振器の構成図 従来のＣＲ発振器とその発振制御装置の構成図

符号の説明

１〜４：インバータ
５：コンデンサ
６：抵抗回路
７、７’：負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗
８、８’：正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗
９：半導体ＩＣ
１０：絶縁基板

Claims (4)

1. 直列に接続された第１、第２、第３、第４のインバータと、
   前記第１のインバータの入力端子と前記第２のインバータの出力端子との間に接続されたコンデンサと、
   前記第１のインバータの入力端子と前記第３のインバータの出力端子との間に接続され、負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗とを組み合わせて構成される抵抗回路とを備えたＣＲ発振器。
2. 前記負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗と正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗とを組み合わせて構成される前記抵抗回路の抵抗温度係数が０である請求項１記載のＣＲ発振器。
3. 前記抵抗回路の抵抗値Ｒと前記コンデンサの静電容量Ｃとの積である時定数τ＝ＣＲの温度特性が一定である請求項１記載のＣＲ発振器。
4. 請求項１、２または３記載のＣＲ発振器の製造方法であり、
   負の抵抗温度係数をもつ第１の抵抗を半導体ＩＣ内に半導体薄膜で形成する工程と、
   正の抵抗温度係数をもつ第２の抵抗を前記半導体ＩＣ表面の絶縁層上、または前記半導体ＩＣが載置される絶縁基板上に導体薄膜で形成する工程と、
   前記第１の抵抗と前記第２の抵抗とを接続する工程とを有するＣＲ発振器の製造方法。

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