JP2006222675A - 不要輻射低減回路及び不要輻射低減方法並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器に用いる水晶発振器を内蔵したＩＣから放射する不要輻射を低減させる不要輻射低減回路及び不要輻射低減方法並びに電子機器を得る。
【解決手段】水晶振動子ＸＴＬを内蔵したＩＣの電源、接地端子Ｔ４，Ｔ７の双方にフェライトビーズＦＢ１，ＦＢ２を挿入し、電源、接地端子Ｔ４，Ｔ７間にバイパス用のコンデンサＣ１を接続し、発回路内部の貫通電流による電源、接地端子Ｔ４，Ｔ７への高周波電流Ｉ１，Ｉ２を低減することにより電子機器よりの不要輻射を低減する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水晶発振器を有する発振回路を内蔵した集積回路（ＩＣ）の不要輻射低減回路及び不要輻射低減方法並びに電子機器に係わり、特に、水晶発振器を有する内部発振回路及び出力バッファから発生する発振周波数の高周波電流を低減させるようになした不要輻射低減回路及び不要輻射低減方法並びに電子機器に関するものである。

従来から、ケース内に水晶振動子を設けた水晶発振器のケースから突出させたピン脚及びケース内の水晶振動子からケースのピン脚に至るリードにフェライトコアー、モリブテンパーマロイダストコア等のビーズ状のコアー（以下フェライトビーズと記す）を挿通させて、水晶振動子より放射される高周波を除去するように成した水晶発振器が特許文献１に開示されている。

図４（Ａ）は上記特許文献１に記載された水晶発振器の構成を示すものであり、図において、１は水晶発振器であり、扁平な直方体状の金属ケース２内に水晶振動子３が配設され、ケース２からと突出させたピン脚４にフェライトビーズ５を挿入し、水晶発振器１より放射される高周波を除去するように成したものである。

図４（Ｂ）は特許文献２の従来技術に記載された不要輻射除去回路を示すもので水晶振動子ＸＴＬを有する発振回路６の出力段にバッファ７を接続し、このバッファ７の出力部に環状の磁性体からなるフェライトビーズ４を挿入して、水晶発振動子（ＸＴＬ）３より放射される高周波を除去するように成したものである。特許文献２に開示の発明は特許文献１と同様の水晶発振器１のケース２からから突出させたピン脚４にフェライトビーズ５を挿通させて、水晶振動子３より放射される高周波を除去するように成した水晶発振器１が開示されている。

更に、特許文献３にはマイコンに接続される水晶発振回路に於いて、マイコンと水晶発振回路との間にフェライトビーズを挿入して電源オン時の電波障害を緩和するように成した水晶発振回路の発振動作制御方法が開示されている。

上記した特許文献１に記載したものは、ケース２から突出させたピン脚４にフェライトビーズ５を挿入し、水晶発振器１より放射される高周波を除去するように成したものであり、水晶発振器１の発振出力にフェライトビーズ５を配設するものであって本発明とはフェライトビーズ５の挿入位置が異なる。

上記した特許文献２に記載のものは、水晶発振器１より放射される高周波を除去するために、水晶振動子３を有する発振回路６の出力段にバッファ７を接続し、このバッファ７の出力部に環状の磁性体からなるフェライトビーズを挿入したものであり、この構成も本発明とはフェライトビーズ５の挿入位置が異なる。

上記した特許文献３に記載のものは、マイコンと水晶発振回路との間にフェライトビーズを挿入して電源オン時の電波障害を緩和するように成した水晶発振回路の発振動作制御方法であり、本発明とは構成及び目的に於いて異なる。

上記特許文献１乃至特許文献３に記載のものは総合すれば、フェライトビーズを用いて、水晶発振器からの高周波成分を低減するようになした構成が開示されているのみである。

本発明に用いる水晶発振器を有する発振回路を内蔵したＩＣの従来の回路構成は図５の様に構成されていた。即ち、図５に於いて、８は４８ＭＨｚの発振回路を内蔵したＳＭＤ（ソニー）のＩＣ（ＸＳＢ−１Ｂ）であり、端子Ｔ１には電源電圧Ｖｃｃが供給され、ＩＣ８電源端子Ｔ４に接続され、入力端子Ｔ２には入力信号が入力されＩＣ８の入力端子Ｔ５に接続される。ＩＣ８の出力端子Ｔ６は抵抗Ｒ１を介して出力端子Ｔ３に接続され、抵抗Ｒ１と出力端子Ｔ３間にはコンデンサＣ２が接続され、他端は接地され、ＩＣ８の接地端子Ｔ７は接地電位に落とされている。電源端子Ｔ１と接地電位間には０．１μＦのコンデンサＣ１が接続されている。この様な回路構成によると、水晶発振器の内部発振回路より発生する高周波発振電流が基板の接地電位に流出し、電子機器から不要輻射を放射する課題を有していた。
実開昭６２−２０１５２０号公報 実開昭６３−１５３６１１号公報 特開平４−１２９３０３号公報

本発明は上記課題を解決するために成されたもので、本発明が解決しようとする課題は、水晶振動子を有する発振回路を内蔵した集積回路（ＩＣ）の電源端子及び接地端子にフェライトビーズを挿入することで水晶発振器の内部発振回路及び出力バッファより発生する高周波発振周波数電流の基板に流出する量を低減させ電子器機の不要輻射を低減するように成した不要輻射低減回路及び不要輻射低減方法並びに電子機器を提供することを目的とする。

第１の本発明は、水晶振動子及び発振回路を内蔵した集積回路の不要輻射低減回路に於いて、集積回路の電源電圧供給端子と電源供給源間及び集積回路の接地端子と接地点間にフェライトビーズを挿通し、集積回路の電源電圧供給端子と集積回路の接地端子間にコンデンサを最短長で接続してなることを特徴とする不要輻射低減回路としたものである。

第２の本発明は、水晶振動子及び発振回路を内蔵した集積回路の不要輻射低減方法に於いて、集積回路の電源電圧供給端子と電源供給源間及び集積回路の接地端子と接地点間にフェライトビーズを挿通し、集積回路の発振出力の高周波電流のインピーダンスを上昇させ、集積回路の電源電圧供給端子と集積回路の接地端子間にコンデンサを最短長で接続して、水晶振動子の動作電流をバイパスさせるようにしたことを特徴とする不要輻射低減方法としたものである。

第３の本発明は、水晶振動子及び発振回路を内蔵した不要輻射低減集積回路を有する電子機器に於いて、不要輻射低減集積回路の電源電圧供給端子と電源供給源間及び不要輻射低減集積回路の接地端子と接地点間にフェライトビーズを挿通し、不要輻射低減集積回路の発振出力の高周波電流のインピーダンスを上昇させ、該不要輻射低減集積回路の電源電圧供給端子と不要輻射低減集積回路の接地端子間にコンデンサを最短長で接続して、前記水晶振動子の動作電流をバイパスさせるようにしたことを特徴とする電子機器としたものである。

第４の本発明は、水晶振動子及び発振回路を内蔵した集積回路の不要輻射低減回路に於いて、前記集積回路の電源電圧供給端子と発振回路を構成するオペアンプ及び出力バッファ用オペアンプの電源端子間並びに該集積回路の接地端子と発振回路を構成するオペアンプ及び出力バッファ用オペアンプの接地端子間にフェライトビーズを挿通し、該集積回路の電源電圧供給端子と該集積回路の接地端子間の内部にコンデンサを最短長で接続したことを特徴とする不要輻射低減回路としたものである。

第１乃至第３の本発明によれば、ＩＣ回路内の水晶発振回路の高調波成分に対し高いインピーダンスを持たせることにより、電源端子と接地端子間に接続した、バイパスコンデンサによるバイパス効果とフェライトビーズのインピーダンス特性によって、電源電圧Ｖｃｃと接地間の動作電流の流出量は低減され、発振出力電流に対しても接地端子に挿入したフェライト出力電流の帰還ルートに挿入されることで発振出力の高周波電流に対しインピーダンスが上昇し発振回路から出力される高周波電流を低減することが出来る不要輻射低減回路及び不要輻射低減方法並びに電子機器が得られる効果を生ずる。

第４の本発明によれば、ＩＣ回路内の水晶発振回路の高調波成分に対し高いインピーダンスを持たせることにより、電源端子と接地端子間に接続した、バイパスコンデンサによるバイパス効果とフェライトビーズのインピーダンス特性によって、電源電圧Ｖｃｃと接地間の動作電流の流出量は低減され、発振出力電流に対しても接地端子に挿入したフェライト出力電流の帰還ルートに挿入されることで発振出力の高周波電流に対しインピーダンスが上昇し発振回路から出力される高周波電流を低減することが出来ると共に、ＩＣ内に一体化することで外付け素子を減らすことの出来る不要輻射低減回路が得られる効果を生ずる。

以下、本発明の不要輻射低減回路及び不要輻射低減方法並びに電子機器を図１乃至図３の実施の形態例で説明する、本発明の特徴とするところは、ＩＣ回路内の水晶発振回路から発生する不要輻射等の電磁妨害雑音（ＥＭＩ）は電源端子と接地端子間に接続した、バイパスコンデンサによるバイパス効果とフェライトビーズのインピーダンス特性によって、電源電圧Ｖｃｃと接地間の動作電流の流出量は低減され、発振出力電流に対しても接地端子に挿入したフェライトビーズが出力電流の帰還ルートに挿入されることで発振出力の高周波電流に対しインピーダンスが上昇し発振回路から出力される高周波電流を低減することが出来る不要輻射低減回路及び不要輻射低減方法並びに電子機器を得ようとするものである。

図１乃至図３に於いて、図１は本発明の不要輻射低減回路及び不要輻射低減方法の回路図、図２は図１のＩＣ内に配設された本発明の水晶発振回路の回路図、図３は本発明に使用されるフェライトビーズのインピーダンス−周波数特性図である。以下、図１乃至図３に於いて、図５で説明した回路構成との対応部分には同一符号を付して説明する。

図１に於いて、８は４８ＭＨｚの発振回路を内蔵したＳＭＤ（ソニー）のＩＣ（ＸＳＢ−１Ｂ）であり、端子Ｔ１には電源電圧Ｖｃｃが供給され、ＩＣ８の電源端子Ｔ４に接続され、入力端子Ｔ２には入力信号が入力されて、ＩＣ８の入力端子Ｔ５に接続される。ＩＣ８の出力端子Ｔ６は抵抗Ｒ１を介して出力端子Ｔ３に接続され、抵抗Ｒ１と出力端子Ｔ３間には他端が接地されたコンデンサＣ２が接続される。ＩＣ８の接地端子Ｔ７は接地電位に落とされ、ＩＣ８の電源端子Ｔ４とＩＣ８の接地端子Ｔ７間には０．１μＦのコンデンサＣ１が最短長のリード９を介して接続されている。出力端子Ｔ３は、この様な発振回路を内蔵したＩＣ８が利用される回路を有する各種電子機器の回路に出力する。

本発明では、電圧源Ｖｃｃに接続された電源端子Ｔ１とＩＣ８の電源端子Ｔ４間のリード１０にフェライトコアー、モリブテンパーマロイダストコア等のビーズ状のコアー、即ち、第１のフェライトビーズＦＢ１を挿入すると共にＩＣ８の接地端子Ｔ７と接地（ＧＵＤ）間のリード１１に第２のフェライトビーズＦＢ２を挿入する。

図２はＩＣ８内の具体的な発振回路１２の回路構成を示すもので、電源端子Ｔ４に供給される電源電圧Ｖｃｃは第１のオペアンプＡＭＰ１及び出力バッファとなる第２のオペアンプＡＭＰ２の電源端子に供給されている。第１及び第２のオペアンプＡＭＰ１，ＡＭＰ２の接地端子はＩＣ８の接地端子Ｔ７に接続され、第１のオペアンプＡＭＰ１の入出力端には水晶振動子を有する水晶振動子ＸＴＬが並列に接続され、水晶振動子ＸＴＬの両端にはコンデンサＣ３，Ｃ４の一端が接続され、他端は接地端子Ｔ７に接続されて発振回路１２を構成している。発振回路１２の出力は出力バッファを構成する第２のオペアンプＡＭＰ２を介して出力端子Ｔ６に出力され、抵抗Ｒ１を経由して他の回路用ＩＣに供給される。リード１０，１１にはフェライトビーズＦＢ１，ＦＢ２が挿入されている。

上述の発振回路１２を有するＩＣ８のリード１０、１１に挿入される第１及び第２のフェライトビーズＦＢ１，ＦＢ２（型番ＢＬＭ１８Ｐ１２１ＳＮ１、村田製作所製）の周波数に対するインピーダンスの特性曲線を図３に示す。図３に於いて、縦軸はインピーダンス（Ω）を、横軸は周波数（ＭＨｚ）を表すものでＺはインピーダンス特性曲線、Ｒは抵抗特性曲線、Ｘはリヤクタンス特性曲線を示している。これらの特性曲線から明らかにインピーダンスは、高域の周波数でインピーダンスが大幅に上昇していることが解る。

上述の回路構成の動作を図１及び図２を基に説明する。図２の回路に於いて、水晶発振回路１２自体の動作電流Ｉ１はＩＣ８の電源端子Ｔ４とＩＣ８の接地端子Ｔ７間に接続した０．１μＦのコンデンサＣ１によるバイパス効果と第１のフェライトビーズＦＢ１と第２のフェライトビーズＦＢ２の図３に説明したインピーダンス特性によって、電源電圧Ｖｃｃと接地間の動作電流Ｉ１の流出量は低減され、発振回路１２の発振出力電流Ｉ２に対しても接地端子Ｔ７と接地ＧＮＤ間に挿入したフェライトビーズＦＢ２が出力電流の帰還ルートに挿入されることで発振出力の高周波電流Ｉ２に対しインピーダンスＺが上昇し発振回路１２から出力される高周波電流Ｉ２を低減することが出来る不要輻射低減回路及びその低減方法並びに電子機器が得られる。

尚、上述の回路構成では、ＩＣ８の電源端子Ｔ４と接地端子Ｔ７にバイパス用コンデンサＣ１及び第１のフェライトビーズＦＢ１と第２のフェライトビーズＦＢ２を外付けしたが図２に破線で示す様に、バイパス用コンデンサＣ１１及び第１のフェライトビーズＦＢ１１と第２のフェライトビーズＦＢ２１をＩＣ８内に組み込むようにしても良い。

即ち、図２に於いては電源端子Ｔ４に供給される電源電圧ＶｃｃはＩＣ８の電源端子Ｔ４を介して第１のオペアンプＡＭＰ１及び出力バッファとなる第２のオペアンプＡＭＰ２の電源端子に供給されているので、ＩＣ８の電源端子Ｔ４と第１及び第２のオペアンプＡＭＰ１，ＡＭＰ２の電源端子間並びに第１及び第２のオペアンプＡＭＰ１、ＡＭＰ２の電源端子と接地端子Ｔ７間のリードに挿入して、第１と第２のフェライトビーズＦＢ１１、ＦＢ１２をＩＣ８内に組み込むようにしている。ＩＣ８の接地端子Ｔ７と電源端子Ｔ４間に接続する０．１μＦのバイパス用のコンデンサＣ１をＩＣ８内で接続する様にしても良い。尚、上記した各回路は発振回路を有する各種携帯電話機、ＰＤＡ（携帯情報端末装置）などの電子機器に搭載し、ＥＭＩを削減可能な電子機器を得ることができる。

本発明によれば、ＩＣ回路内の水晶発振回路の高調波成分に対し高いインピーダンスを持たせることにより、電源端子と接地端子間に接続した、バイパスコンデンサによるバイパス効果とフェライトビーズのインピーダンス特性によって、電源電圧Ｖｃｃと接地間の動作電流の流出量は低減され、発振出力電流も接地端子に挿入したフェライト出力電流の帰還ルートに挿入されることで発振出力の高周波電流に対しインピーダンスが上昇し発振回路から出力される高周波電流を低減することが出来る不要輻射低減回路及不要輻射低減方法並びに電子機器が得られる効果を有する。

本発明の不要輻射低減回路及び不要輻射低減方法の１形態例を示す回路図である。 図１のＩＣ内に配設された本発明の水晶発振回路の回路図である。 本発明に使用されるフェライトビーズのインピーダンス−周波数特性図である。 従来の水晶発振器のフェライトビーズの装着状態説明図及び発振回路の回路図である。 従来の水晶発振器の内蔵されたＩＣ回路の外付け素子を説明するための回路図である。

符号の説明

１…水晶発振器、２…ケース、３，ＸＴＬ…水晶振動子、４…ピン脚、５，ＦＢ１，ＦＢ２…フェライトビーズ、６…発振回路、７…バッファ、８…ＩＣ（集積回路）、９，１０，１１…リード、Ｔ１…電源端子、Ｔ３…出力端子、Ｔ４…ＩＣの電源端子、Ｔ６…ＩＣの出力端子、Ｔ７…ＩＣの接地端子、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…コンデンサ、ＡＭＰ１，ＡＭＰ２…オペアンプ

Claims (6)

1. 水晶振動子及び発振回路を内蔵した集積回路の不要輻射低減回路に於いて、
   前記集積回路の電源電圧供給端子と電源供給源間及び該集積回路の接地端子と接地点間にフェライトビーズを挿通し、該集積回路の電源電圧供給端子と該集積回路の接地端子間にコンデンサを最短長で接続したことを特徴とする不要輻射低減回路。
2. 前記コンデンサの値が０．１μＦであることを特徴とする請求項１記載の不要輻射低減回路。
3. 水晶振動子及び発振回路を内蔵した集積回路の不要輻射低減方法に於いて、
   前記集積回路の電源電圧供給端子と電源供給源間及び該集積回路の接地端子と接地点間にフェライトビーズを挿通し、該集積回路の発振出力の高周波電流のインピーダンスを上昇させ、該集積回路の電源電圧供給端子と該集積回路の接地端子間にコンデンサを最短長で接続して、前記水晶振動子の動作電流をバイパスさせるようにしたことを特徴とする不要輻射低減方法。
4. 前記コンデンサの値が０．１μＦであることを特徴とする請求項３記載の不要輻射低減方法。
5. 水晶振動子及び発振回路を内蔵した不要輻射低減集積回路を有する電子機器に於いて、
   前記不要輻射低減集積回路の電源電圧供給端子と電源供給源間及び該不要輻射低減集積回路の接地端子と接地点間にフェライトビーズを挿通し、該不要輻射低減集積回路の発振出力の高周波電流のインピーダンスを上昇させ、該不要輻射低減集積回路の電源電圧供給端子と該不要輻射低減集積回路の接地端子間にコンデンサを最短長で接続して、前記水晶振動子の動作電流をバイパスさせるようにしたことを特徴とする電子機器。
6. 水晶振動子及び発振回路を内蔵した集積回路の不要輻射低減回路に於いて、
   前記集積回路の電源電圧供給端子と発振回路を構成するオペアンプ及び出力バッファ用オペアンプの電源端子間並びに該集積回路の接地端子と発振回路を構成するオペアンプ及び出力バッファ用オペアンプの接地端子間にフェライトビーズを挿通し、該集積回路の電源電圧供給端子と該集積回路の接地端子間の内部にコンデンサを最短長で接続したことを特徴とする不要輻射低減回路。
   

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