JP2006340243A - Piezo-oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電発振器に関し特に電源変動特性に加えノイズ特性に優れる圧電発振器に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric oscillator, and more particularly to a piezoelectric oscillator having excellent noise characteristics in addition to power supply fluctuation characteristics.
移動体通信機等の基地局等に於ける基準周波数源には、周波数安定度が高い恒温槽型水晶発振器が用いられ、このような水晶発振器としては特開2002−135051号に開示されたカスコード接続型のものが知られている。
水晶発振器は電源電圧値が変動してしまうと発振回路の設定条件が適切値からずれてしまい水晶振動子を流れる水晶電流の変動が生じ出力信号レベルの変動が起きる場合があるので、このような現象を電源変動特性の不具合として好まない場合はツェナーダイオード等による定電圧回路を設ける必要があった。
As a reference frequency source in a base station such as a mobile communication device, a thermostat crystal oscillator having high frequency stability is used. As such a crystal oscillator, a cascode disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-135051 is used. A connection type is known.
In the crystal oscillator, if the power supply voltage value fluctuates, the setting conditions of the oscillation circuit will deviate from the appropriate values, and the crystal current flowing through the crystal unit may fluctuate and the output signal level may fluctuate. If the phenomenon is not preferred as a problem of the power supply fluctuation characteristic, it is necessary to provide a constant voltage circuit such as a Zener diode.
図5は従来の一般的なカスコード増幅回路を備えた水晶発振器を示す回路図である。
同図に示す水晶発振器100は、発振用のトランジスタ101のベースと電源ライン102との間に抵抗103と抵抗104との直列回路を挿入接続すると共に、トランジスタ101のベースと接地との間に抵抗105を挿入接続し、抵抗103と抵抗104との接続中点にベース接地増幅回路を構成するためのトランジスタ106のベースを接続すると共にトランジスタ106のベースと接地との間に容量107を挿入接続し、トランジスタ106のコレクタと電源ライン102との間に抵抗108を挿入接続する。
更に、トランジスタ101のベースと接地との間に容量109と容量110及び容量111から成る直列回路を挿入接続し、容量110にコイル112を並列接続すると共に、容量111に抵抗113を並列接続する。
そして、トランジスタ101のベースと接地との間に水晶振動子114と容量115との直列回路を挿入接続し、電源ライン102と接地との間にツェナーダイオード116とバイパスコンデンサである容量117を挿入接続し、更に電源ライン102を抵抗118を介して電源Vccに接続し、トランジスタ106のコレクタを容量119を介して出力OUTに接続するよう構成したものである。
このような構成の水晶発振器100は、電源Vccの電圧値が変動した場合であっても電源ライン102と接地との間の電圧がツェナー電圧に基づき一定に保たれるので発振回路の設定条件が狂うことが無く安定した周波数信号源を出力することができる。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a crystal oscillator including a conventional general cascode amplifier circuit.
In the
Further, a series circuit composed of a
A series circuit of a
In the
しかしながら、ツェナーダイオードがノイズ源となる為にノイズ特性に優れた水晶発振器が得られないという問題があり、このような問題は特に通信機の基地局用の基準発信源として使用される高安定タイプの水晶発振器には大きなものであった。
解決しようとする問題点は、電源変動特性に優れた圧電発振器に関して優れたノイズ特性が実現できないことにある。 The problem to be solved is that an excellent noise characteristic cannot be realized for a piezoelectric oscillator having an excellent power supply fluctuation characteristic.
本発明は、圧電振動子と、該圧電振動子の周波数信号を増幅し、発振する為の第一のトランジスタと、該発振用トランジスタの出力信号を増幅する為の第二のトランジスタとを備え、前記第一のトランジスタと前記第二のトランジスタとをカスコード接続した圧電発振器に於いて、前記第二のトランジスタのベースと接地との間にMOSFETを順方向接続し、該MOSFETのゲートを前記第二のトランジスタのエミッタに接続するよう構成したことを特徴とする。
また、本発明は、圧電振動子と、該圧電振動子の周波数信号を増幅し、発振する為の第一のトランジスタと、該発振用トランジスタの出力信号を増幅する為の第二のトランジスタと該第二のトランジスタ用のエミッタ抵抗とを備え、前記第一のトランジスタと前記第二のトランジスタとをカスコード接続した圧電発振器に於いて、前記第二のトランジスタのベースにMOSFETのドレインを接続し、前記MOSFETのゲート・ソース間に前記エミッタ抵抗を挿入接続するよう構成したことを特徴とする。
また、本発明は、請求項1又は請求項2に記載した特徴に加え、前記MOSFETのゲート・ソース間電圧が前記MOSFETの素子しきい値電圧以上であることを特徴とする。
The present invention includes a piezoelectric vibrator, a first transistor for amplifying and oscillating a frequency signal of the piezoelectric vibrator, and a second transistor for amplifying an output signal of the oscillation transistor, In the piezoelectric oscillator in which the first transistor and the second transistor are cascode-connected, a MOSFET is forward-connected between the base of the second transistor and the ground, and the gate of the MOSFET is connected to the second transistor The transistor is connected to the emitter of the transistor.
The present invention also provides a piezoelectric vibrator, a first transistor for amplifying and oscillating a frequency signal of the piezoelectric vibrator, a second transistor for amplifying an output signal of the oscillation transistor, and the A piezoelectric oscillator having a cascode connection between the first transistor and the second transistor, the drain of the MOSFET being connected to the base of the second transistor, The emitter resistor is inserted and connected between the gate and source of the MOSFET.
In addition to the characteristics described in
本発明によれば、電源変動特性とノイズ特性にも優れた圧電発振器が実現できるという利点を有する。 According to the present invention, there is an advantage that a piezoelectric oscillator excellent in power supply fluctuation characteristics and noise characteristics can be realized.
圧電発振器のノイズ特性向上という目的を電源変動特性を損なわずに実現した。 The purpose of improving the noise characteristics of the piezoelectric oscillator was realized without damaging the power fluctuation characteristics.
図1は、本発明に基づくカスコード増幅器を備えた圧電発振器である。
同図に示す圧電発振器として例えば水晶発振器1は、発振用のトランジスタ2のベースと電源ライン3との間に抵抗4と抵抗5との直列回路を挿入接続すると共に、トランジスタ2のベースと接地との間に抵抗6を挿入接続し、抵抗4と抵抗5との接続中点にベース接地増幅回路を構成するためのトランジスタ7のベースを接続すると共に、トランジスタ7のベースと接地との間に容量8を挿入接続し、トランジスタ7のコレクタと電源ライン3との間に抵抗9を挿入接続する。
更に、トランジスタ2のベースと接地との間に容量10と容量11及び容量12から成る直列回路を挿入接続し、容量11にコイル13を並列接続すると共に、容量12に抵抗14を並列接続する。
FIG. 1 shows a piezoelectric oscillator provided with a cascode amplifier according to the present invention.
As a piezoelectric oscillator shown in the figure, for example, a
Further, a series circuit composed of a
そして、トランジスタ2のベースと接地との間に水晶振動子15と容量16との直列回路を挿入接続し、電源ライン3と接地との間にバイパスコンデンサである容量17を挿入接続し、更に電源ライン3と電源Vccとを例えば抵抗18を介して接続し、トランジスタ7のコレクタを容量19を介して出力OUTに接続する。
そして更に、トランジスタ7のベースにNチャネルのMOSFET20(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)のドレインを接続し、容量11と容量12との接続中点にMOSFET20のゲートを接続し、更に、MOSFET20のソースを接地するよう構成したものである。
このような構成の水晶発振器1は、電源Vccの電圧値に変動が起きるとトランジスタ2のエミッタ電位が変動し、発振器の出力信号レベルを変動させようとするが、これに対してMOSFET20がトランジスタ7のベース電流を制御して電源変動に伴う出力信号レベルの変動を打ち消す働きをするために電源ライン3に定電圧回路を備えていなくとも電源変動特性が優れたものとなる。
A series circuit of a crystal resonator 15 and a
Further, the drain of an N-channel MOSFET 20 (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is connected to the base of the
In the
即ち、MOSFET20が例えばエンハンスメント型であれば、MOFFETの電圧電流特性(ゲート・ソース間電圧VGSとドレイン電流IDとの関係)は、図2に示すようにゲート・ソース間電圧VGSがMOSFETの素子しきい値電圧Vth以上に上昇すると、ドレイン電流IDはゲート・ソース間電圧VGSの上昇に伴い増加するものである。
そこで、上述した電源Vccの電圧値の変動が例えば電圧V1から電圧V2への電圧降下であり、当該電圧降下によってMOSFET20のゲート・ソース間電圧がVGS1からVGS2へ電圧降下した場合であり更に、電圧VGS1とVGS2とが図2に示すように素子しきい値電圧Vth以上となるよう予め増幅回路のバイアス回路等を設定されたものであれば、電源Vccが電圧V1からV2へ電圧降下したことにより、トランジスタ2、7のベース電流が減少し、結果、発振器の出力信号レベルを低下させようとする働きが起きる一方では、電源Vccの電圧降下に伴い電圧VGS1からVGS2へ電圧降下に伴い図2に示すMOSFETの電圧電流特性に基づきMOSFET20のドレイン電流IDが減少するので、当該ドレイン電流IDの減少に伴うトランジスタ7のベース電流の増加により発振器の出力信号レベルを増加させるようとする制御が働くので、この2つの働きが相殺し合い発振器の出力信号レベルは一定に保たれるので、ツェナーダイオード等の定電圧回路を使用することなく優れた電源変動特性を得ることができる。
That is, if the MOSFET20 for example enhancement mode, (the relationship between the voltage V GS and the drain current I D between the gate and the source) voltage-current characteristic of MOFFET, the gate-source voltage V GS MOSFET as shown in FIG. 2 The drain current ID increases as the gate-source voltage VGS increases when the element threshold voltage Vth increases.
Therefore, the fluctuation of the voltage value of the power source Vcc described above is, for example, a voltage drop from the voltage V1 to the voltage V2, and the voltage between the gate and source of the
図3は、本発明に基づく水晶発振器の水晶振動子に流れる電流(水晶電流)の電源電圧変動特性を示すものである。
尚、本発明に基づく水晶発振器の電源電圧特性は“発明回路”と記され指し示されたものであり、更に、本発明の効果を明らかにするために同図には図5に示す従来回路に於ける水晶電流の電源電圧変動特性を“従来回路”と記し指し示している。
そして同図に示すように本発明に基づく水晶発振器は従来回路と比較して電源電圧値の変化に対して水晶電流の値の変化が小さく、この結果、出力信号レベルの変動が小さいものであることが判る。
尚、発振用のトランジスタとしてバイポーラ型を使用した回路構成を用いて本発明を説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図4に示すように発振用のトランジスタ2にNチャネルのMOSFETを使用したす意匠発振器にも適用できる。
また、MOSFET20としてエンハンスメント型を使用して本発明を説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、ディプレッション型を適用しても構わない。
FIG. 3 shows the power supply voltage fluctuation characteristics of the current (crystal current) flowing through the crystal resonator of the crystal oscillator according to the present invention.
The power supply voltage characteristic of the crystal oscillator according to the present invention is indicated and indicated as "invention circuit". Further, in order to clarify the effect of the present invention, the conventional circuit shown in FIG. The power supply voltage fluctuation characteristics of the crystal current in FIG.
As shown in the figure, the crystal oscillator according to the present invention has a small change in the value of the crystal current with respect to the change in the power supply voltage value as compared with the conventional circuit. As a result, the fluctuation of the output signal level is small. I understand that.
Although the present invention has been described using a circuit configuration using a bipolar type as an oscillation transistor, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. The present invention can also be applied to a design oscillator that uses a MOSFET.
Further, although the present invention has been described using the enhancement type as the
1 水晶発振器
2、7 トランジスタ
3 電源ライン
4、5、6、9、18 抵抗
8、10、11、12、16、17、19 容量
14 コイル
15 水晶振動子
20 MOSFET
100 水晶発振器
101、106トランジスタ
102電源ライン
103、104、105、108、113、118 抵抗
107、109、110、111、115、117、119 容量
112 コイル
114 水晶振動子
116 ツェナーダイオード
DESCRIPTION OF
100
Claims (3)
3. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein a gate-source voltage of the MOSFET is equal to or higher than a device threshold voltage of the MOSFET.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005164920A JP2006340243A (en) | 2005-06-06 | 2005-06-06 | Piezo-oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005164920A JP2006340243A (en) | 2005-06-06 | 2005-06-06 | Piezo-oscillator |
Publications (1)
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JP2006340243A true JP2006340243A (en) | 2006-12-14 |
Family
ID=37560366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005164920A Pending JP2006340243A (en) | 2005-06-06 | 2005-06-06 | Piezo-oscillator |
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Country | Link |
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-
2005
- 2005-06-06 JP JP2005164920A patent/JP2006340243A/en active Pending
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