JP2007180780A - 発振回路 - Google Patents

Abstract

【課題】発振部の後段に接続する波形整形部の内部容量が発振部の発振周波数に与える影響を排除し、発振回路の異常発振を防止すること。
【解決手段】この発振回路は、所望の周波数で発振して発振信号を出力する発振部１０と、前記発振部１０の出力端に接続され前記発振信号を波形整形する波形整形部２０と、前記発振部１０と前記波形整形部２０との間に介挿された抵抗３０とを具備し、抵抗３０と波形整形部２０の内部容量２２とでローパスフィルタを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水晶振動子等の電気機械振動子を用いた発振回路に関する。

近年の通信技術の進展により、発振回路は情報通信機器における搬送波・電波の周波数安定度の維持を初めとして高安定なクロック信号の確保等広く使用されている。例えば、水晶振動子等の電気機械振動子を使用し所望の周波数の信号を発振する発振部と、その発振出力を入力し矩形波のパルス信号を出力する出力部とから成る発振回路がある（例えば、特許文献１参照）。

図２は上記特許文献１に開示されている発振回路の構成を示す図である。
同図に示す発振回路は、所望の周波数の信号を発振する発振部１１０と、発振出力を入力し矩形波のパルス信号を出力する出力部１２０とから構成される。発振部１１０を、水晶振動子１１１、インバータ１１２等から構成し、出力部１２０をインバータ１２１で構成している。

水晶振動子１１１は、上記インバータ１１２の入出力端子間に接続され、直列共振周波数と並列共振周波数との間で誘導性として機能させることにより、２個の負荷用コンデンサ１１４，１１５と共にコルピッツ型の共振回路を構成している。従って、この水晶振動子１１１は、固有の周波数のときにインバータ１１２の出力信号を反転させて入力端子に帰還させることができ、これによって特定の周波数において発振条件を満足させ、発振回路に発振動作を行わせることができる。

なお、発振部１１０におけるインバータ１１２の出力を並列抵抗１１３により入力側へ帰還し、該並列抵抗１１３によりその出力の電源電圧Vccの半分の電圧Vcc／２を発振出力Voscに加え、発振出力Voscをそのまま出力部１２０のインバータ１２１に入力する。出力部１２０は、電源電圧Vccと零電圧０vの中間の電圧(Vcc/2)を中心のバイアス電圧とし電源電圧(Vcc)一杯に増幅し飽和させて高レベル側Ｈが電源電圧Vccに近くて（例えば０．９Vcc)、低レベル側Ｌが零電圧０vに近い（例えば０．１Vcc)矩形波パルス信号に波形整形した出力Voutとしている。

かかる発振回路において、水晶振動子１１１は当該振動子に外付けしたコンデンサ１１４，１１５の容量により発振周波数が決められる。情報通信機器に応じて要求される発振周波数が異なるので、予め仕様等で要求された発振周波数となるようにコンデンサ１１４，１１５の容量値が選択されている。また、インバータ１１２の出力端とコンデンサ１１５との間に直列に介挿した抵抗１１６により、発振部１１０の発振出力Voscが決められている。
特開平０８−２０４５１８号公報

ところで、発振部１１０は当該部品単体の状態で所要の発振周波数が得られるようにコンデンサ１１４，１１５の容量値が設定されている。一方、出力部１２０を構成するインバータ１２１は内部容量１２２を有している。このため、発振部１１０を電子機器に組み込んで出力部１２０のインバータ１２１と接続した場合、発振部１１０に対してインバータ１２１の内部容量１２２が不正容量として接続され、発振部１１０の発振周波数がずれることにより、発振回路の動作が不安定となり異常発振が生じる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、発振部の後段に接続する波形成整形部の内部容量が発振部の発振周波数に影響を与えることが無く、安定化した発振を実現して異常発振を防止する発振回路を提供することを目的とする。

本発明の発振回路は、所望の周波数で発振して発振信号を出力する発振部と、前記発振部の出力端に接続され前記発振信号を波形整形する波形整形部と、前記発振部と前記波形整形部との間に介挿された抵抗とを具備したことを特徴とする。

この構成によれば、発振部と波形整形部との間に抵抗を介挿したので、波形整形部の内部容量が発振部の共振周波数に与える影響を排除でき、発振部の発振動作の安定度を改善することができ異常発振を防止できる。

前記発振部は電気振動子を備えて構成することができ、前記波形整形部はインバータで構成することができる。

また上記発振回路において、前記波形整形部の出力端に信号処理回路を接続すると共に、前記波形整形部の出力端と前記信号処理回路との間に抵抗を介挿したことを特徴とする。

これにより、発振回路に接続された信号処理回路からのノイズを抵抗で低減することができ、当該ノイズによる発振回路の異常動作を防止できる。

本発明によれば、発振部の後段に接続する波形成整形部の内部容量が発振部の発振周波数に影響を与えることが無く、発振動作の安定度を改善することができ異常発振を防止できる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る発振回路を通信用高周波機器に適用した実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る発振回路の構成図である。本実施の形態の発振回路は、電気機械振動子を用いた発振部１０と、発振部１０の出力する正弦波信号を波形整形する波形整形部２０と、発振部１０と波形整形部２０との間に設けられた抵抗３０と、を主な構成要素として構成されている。

発振部１０は、電気機械振動子として水晶振動子１１を用いている。水晶振動子１１はインバータ１２の入出力端間に並列接続している。インバータ１２の出力端と水晶振動子１１の他端との間に抵抗１３を介挿している。また水晶振動子１１の両端はコンデンサ１５，１６を介してそれぞれグラウンドに接続している。また、インバータ１２に対して帰還抵抗１４を並列接続している。

波形整形部２０は、発振部１０から出力される正弦波状の発振信号を矩形波のパルス信号に波形整形する回路である。本実施の形態では波形整形部２０をインバータ２１で構成している。インバータ２１は内部容量２２を有している。抵抗３０と波形整形部２０の内部容量２２とでローパスフィルタを構成している。なお、発振器１０の出力を波形整形できる回路であればインバータ以外のものであっても良い。

本実施の形態は、発振部１０のインバータ１２の出力端と波形整形部２０のインバータの入力端との間に、上記抵抗３０を設けている。抵抗３０は、発振部１０から波形整形部２０のインバータ２１の内部容量２２を見えなくする働きをしている。

波形整形部２０の出力端にはノイズ阻止用の抵抗３１を介してベースバンド処理回路４０が接続され、またノイズ阻止用の抵抗３２を介してＲＦ回路５０が接続される。ベースバンド処理回路４０は、発振回路から供給されるパルス信号を基準信号として取り込み、送信信号及び受信信号に対してベースバンド処理を行う部分である。ＲＦ回路５０は、発振回路から供給されるパルス信号を用いて局部発振信号を生成し、送信信号及び受信信号を周波数変換等する部分である。

次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
発振回路１０は、インバータ１２の入力端にローレベルＬが入ると、出力端からハイレベルＨが出力される。インバータ１２の出力は帰還抵抗１４を通って入力端に帰還されるため、今度はハイレベルＨがインバータ１２の入力端に入り、出力端からローレベルＬが出力される。このようにインバータ１２においてローレベルＬとハイレベルＨの入出力が繰り返されて発振回路１０が発振する。

このときの発振回路１０における発振周波数は、水晶振動子１１（外付けのコンデンサ１５，１６を含む）の共振周波数に安定する。水晶振動１１はＬＣ共振回路を構成しており、水晶振動子１１の内部容量及びインダクタンスと外付けのコンデンサ１５，１６とで共振周波数が決められる。

従来は、水晶振動子１１の共振周波数が発振部の出力段に設けられた波形整形部の内部容量に影響されて本来の周波数からずれてしまっていた。本実施の形態は、発振部１０が抵抗３０を介して波形整形部２０に接続されているので、波形整形部２０の内部容量となるインバータ２１の内部容量２２が水晶振動子１１の共振周波数に与える影響は無視できる程度まで小さくなる。したがって、発振回路１０における水晶振動子１１の共振周波数は、波形整形部２０の内部容量（２２）の影響を受けないので、設計通りの共振周波数となる。この結果、水晶振動子１１は本来の設計通りの共振周波数となり、発振回路１０の発振周波数は水晶振動子１１の共振周波数に安定化する。

インバータ１２の反転出力を帰還抵抗１４で入力端に帰還することにより発振した発振回路１０は、その発振周波数が水晶振動子１１の共振周波数に安定化する。発振回路１０から出力された正弦波状の発振信号は抵抗３０を介して波形整形部２０へ供給される。

波形整形部２０では、インバータ２１の入力端に発振部１０から出力された正弦波状の発振信号が印加される。インバータ２１は、インバータ１２の出力レベルの中間点を閾値に設定しており、正弦波状の発振信号が該閾値を越えればハイレベルＨを出力し、該閾値を下回ればローレベルＬを出力する。これにより、正弦波状の発振信号を矩形波状のパルス信号に波形整形している。

波形整形部２０で波形整形された発振信号は、それぞれ抵抗３１、３２を介してベースバンド処理回路４０及びＲＦ回路５０へ供給される。ベースバンド処理回路４０及びＲＦ回路５０では各種処理に伴いノイズが発生する。本実施の形態では、波形整形部２０の出力端からベースバンド処理回路４０及びＲＦ回路５０に至る経路上に抵抗３１、３２を設けている。このために、ベースバンド処理回路４０及びＲＦ回路５０で発生したノイズは波形整形部２０の出力端に到達する手前で抵抗３１，３２により無視できるレベルに減衰されてしまう。したがって、ベースバンド処理回路４０及びＲＦ回路５０で発生したノイズが発振回路の動作に影響を与えることが無いので、発振回路の動作を安定化することができる。

このように本実施の形態によれば、発振周波数が水晶振動子１１の共振周波数に安定化する発振部１０の出力端と内部容量２２を有する波形整形部２０の入力端との間に抵抗３０を設けてローパスフィルタを形成したので、波形整形部２０の内部容量２２が発振部１０に影響しなくなり、発振回路そのものの定数だけで発振を安定して行うことができ、発振回路の異常発振を防止できる。

また、波形整形回路２０の出力端と後段の信号処理回路であるベースバンド処理回路４０及びＲＦ回路５０とを抵抗３１、３２を介してデカップリングしたので、ベースバンド処理回路４０及びＲＦ回路５０で発生したノイズが発振回路へ影響することを防止できる。

以上の説明では、本発明の発振回路を通信用高周波機器に適用しているが、その他の電子機器に適用することもできる。

本発明は、水晶振動子等の電気機械振動子を用いた発振回路に適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る発振回路の構成図 従来の発振回路の構成図

符号の説明

１０ 発振部
１１ 水晶振動子
１２、２１ インバータ
１３ 抵抗
１４ 帰還抵抗
１５，１６ コンデンサ
２０ 波形整形部
２２ 内部容量
３０、３１、３２ 抵抗
４０ ベースバンド処理部
５０ ＲＦ回路

Claims (4)

1. 所望の周波数で発振して発振信号を出力する発振部と、
   前記発振部の出力端に接続され前記発振信号を波形整形する波形整形部と、
   前記発振部と前記波形整形部との間に介挿された抵抗と、
   を具備したことを特徴とする発振回路。
2. 前記発振部は、電気振動子を備えていることを特徴とする請求項１記載の発振回路。
3. 前記波形整形部は、インバータを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発振回路。
4. 前記波形整形部の出力端に信号処理回路を接続すると共に、前記前記波形整形部の出力端と前記信号処理回路との間に抵抗を介挿したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の発振回路。

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