JP2008085858A - 水晶発振器集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、外部導出端子の数を削減することができ、小型化が可能な水晶発振器集積回路を提供することを目的とする。
【解決手段】温度補償回路２０と不揮発性メモリ３０と水晶発振器回路４０とを有し、前記不揮発性メモリ３０に格納された容量調整用データおよび温度補償回路調整用データに応じて前記水晶発振器回路４０の可変容量素子の容量を調整し、温度補償回路２０の出力する温度補償電圧を可変容量素子に印加し、水晶発振器回路４０に外付けした水晶振動子ＸＴＡＬの温度補償を行って発振周波数を安定化する水晶発振器集積回路であって、温度補償回路２０に外部から信号を入出力する第１端子と、不揮発性メモリ３０にデータを書き込むデータまたはクロックを供給する第２端子とを共有化した。
【選択図】図１

Description

本発明は、水晶発振器集積回路に関し、水晶振動子の温度補償を行って発振周波数を安定化する水晶発振器集積回路に関する。

図３は、従来の水晶発振器集積回路の一例のブロック図を示す。同図中、水晶発振器集積回路１０は、温度補償回路２０とＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３０と水晶発振器回路４０とより構成されており、水晶振動子ＸＴＡＬを外付けして使用される。

水晶発振器集積回路１０には外部導出端子として、電源電圧端子１０ａ，発振周波数調整用電圧印加端子１０ｂ，水晶振動子接続端子１０ｃ，１０ｄ，クロック端子１０ｅ，データ端子１０ｆ，書き込み端子１０ｇ，モニタ端子１０ｈ，グランド端子（ＧＮＤ）１０ｉ，発振出力端子１０ｊが設けられている。

電源電圧端子１０ａとグランド端子１０ｉに外部から供給される電源は、温度補償回路２０とＥＥＰＲＯＭ３０と水晶発振器回路４０それぞれに供給される。発振周波数調整用電圧印加端子１０ｂに外部から供給される発振周波数調整用電圧は温度補償回路２０に供給される。温度補償回路２０は周囲温度に応じ水晶振動子ＸＴＡＬの温度特性を補償するための電圧を発生して上記発振周波数調整用電圧に加算し、これを温度補償電圧として水晶発振器回路４０に供給する。また、温度補償電圧をモニタ端子１０ｈから外部に出力する。

ＥＥＰＲＯＭ３０は、書き込み端子１０ｇに外部から書き込み電圧を供給されているとき、クロック端子１０ｅに外部から供給されるクロック信号に同期してデータ端子１０ｆに供給される書き込みデータを順次取り込んで内部に書き込み格納する。この書き込みデータは可変容量素子の容量調整用データおよび温度補償回路調整用データである。

水晶発振器回路４０は、可変容量素子等の容量とインバータと水晶振動子接続端子１０ｃ，１０ｄに接続された水晶振動子ＸＴＡＬを用いて発振するコルピッツ発振回路であり、ＥＥＰＲＯＭ３０から読み出された容量調整用データおよび温度補償回路調整用データに応じて可変容量素子の容量調整を行い、温度補償回路２０から供給される温度補償電圧により水晶振動子ＸＴＡＬの温度特性を補償して発振し、発振周波数信号を発振出力端子１０ｊから出力する。

ところで、特許文献１には、温度補償水晶発振器の端子数を削減する技術が記載されている。
特開２００３−１８８６４６号公報

最近では、上記の水晶発振器集積回路は、一辺が数ｍｍ程度まで小型化が進んでいる。しかし、水晶発振器集積回路の外周には外部導出端子が配設されており、従来の水晶発振器集積回路は外部導出端子の数が多いために、更なる小型化を進めることができないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、外部導出端子の数を削減することができ、小型化が可能な水晶発振器集積回路を提供することを目的とする。

本発明の水晶発振器集積回路（５０）は、温度補償回路（２０）と不揮発性メモリ（３０）と水晶発振器回路（４０）とを有し、前記不揮発性メモリ（３０）に格納された容量調整用データおよび温度補償回路調整用データに応じて前記水晶発振器回路（４０）の可変容量素子の容量を調整し、前記温度補償回路（２０）の出力する温度補償電圧を前記可変容量素子に印加し、前記水晶発振器回路（４０）に外付けした水晶振動子（ＸＴＡＬ）の温度補償を行って発振周波数を安定化する水晶発振器集積回路であって、
前記温度補償回路（２０）に外部から信号を入出力する第１端子と、前記不揮発性メモリ（３０）にデータを書き込むデータまたはクロックを供給する第２端子とを共有化したことにより、外部導出端子の数を削減することができ、小型化が可能となる。

前記水晶発振器集積回路において、
前記第１端子は前記温度補償回路（２０）に発振周波数調整用電圧を供給する端子とすることができる。

前記水晶発振器集積回路において、
前記第１端子は前記温度補償回路（２０）から温度補償電圧をモニタ用に出力する端子とすることができる。

前記水晶発振器集積回路において、
前記第２端子は前記不揮発性メモリ（３０）にデータを書き込むデータを供給する端子とすることができる。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

本発明によれば、外部導出端子の数を削減することができ、小型化が可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

＜一実施形態＞
図１は、本発明の水晶発振器集積回路の一実施形態のブロック図を示す。同図中、図３と同一部分には同一符号を付す。図１において、水晶発振器集積回路５０は、温度補償回路２０とＥＥＰＲＯＭ３０と水晶発振器回路４０とより構成されており、水晶振動子ＸＴＡＬを外付けして使用される。

水晶発振器集積回路５０には外部導出端子として、電源電圧端子５０ａ，発振周波数調整用電圧印加及びクロック端子５０ｂ，水晶振動子接続端子５０ｃ，５０ｄ，データ端子５０ｆ，書き込み端子５０ｇ，モニタ端子５０ｈ，グランド端子（ＧＮＤ）５０ｉ，発振出力端子５０ｊが設けられている。

電源電圧端子５０ａとグランド端子５０ｉに外部から供給される電源は、温度補償回路２０とＥＥＰＲＯＭ３０と水晶発振器回路４０それぞれに供給される。発振周波数調整用電圧印加及びクロック端子５０ｂに外部から供給される発振周波数調整用電圧は温度補償回路２０に供給される。温度補償回路２０は周囲温度に応じ水晶振動子ＸＴＡＬの温度特性を補償するための電圧を発生して上記発振周波数調整用電圧に加算し、これを温度補償電圧として水晶発振器回路４０に供給する。また、温度補償電圧をモニタ端子５０ｈから外部に出力する。

不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ３０は、書き込み端子５０ｇに外部から書き込み電圧を供給されているとき、発振周波数調整用電圧印加及びクロック端子５０ｂに外部から供給されるクロック信号に同期してデータ端子５０ｆに供給される書き込みデータを順次取り込んで内部に書き込み格納する。この書き込みデータは可変容量素子の容量調整用データおよび温度補償回路調整用データである。

水晶発振器回路４０は、可変容量素子等の容量とインバータと水晶振動子接続端子５０ｃ，５０ｄに接続された水晶振動子ＸＴＡＬを用いて発振するコルピッツ発振回路であり、ＥＥＰＲＯＭ３０から読み出された容量調整用データおよび温度補償回路調整用データに応じて可変容量素子の容量調整を行い、温度補償回路２０から供給される温度補償電圧により水晶振動子ＸＴＡＬの温度特性を補償して発振し、発振周波数信号を発振出力端子５０ｊから出力する。

＜水晶発振器回路＞
図２は、水晶発振器回路４０の一実施形態の回路構成図を示す。同図中、温度補償回路２０は、周囲温度に応じて水晶振動子ＸＴＡＬの温度特性を補償する温度補償電圧ＶＴＣを発生し、水晶発振器回路４０内の抵抗Ｒａ及びコンデンサＣａで構成される低域フィルタを通し、抵抗Ｒｂ，Ｒｃを経て可変容量素子（可変容量ダイオード）ＣＶ１，ＣＶ２に印加する。

可変容量素子ＣＶ１には容量調整用可変容量素子ＣＶ１ａ〜ＣＶ１ｄが並列に設けられ、可変容量素子ＣＶ２には容量調整用可変容量素子ＣＶ２ａ〜ＣＶ２ｄが並列に設けられている。可変容量素子ＣＶ１ａ〜ＣＶ１ｄ，ＣＶ２ａ〜ＣＶ２ｄのカソードにはｎチャネルＦＥＴＭ１ａ〜Ｍ１ｄ，Ｍ２ａ〜Ｍ２ｄのドレインが接続され、ＦＥＴＭ１ａ〜Ｍ１ｄ，Ｍ２ａ〜Ｍ２ｄのソースは接地されている。

また、可変容量素子ＣＶ１ａ〜ＣＶ１ｄ，ＣＶ２ａ〜ＣＶ２ｄそれぞれと並列にスイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｄ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄが設けられている。

ＦＥＴＭ１ａ〜Ｍ１ｄ，Ｍ２ａ〜Ｍ２ｄそれぞれはゲートに制御信号を供給されてオン／オフを制御され、スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｄ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄそれぞれは上記制御信号でオフ／オンを制御され、ＦＥＴがオン（またはオフ）であれば対応するスイッチはオフ（またはオン）と反転動作する。

上記制御信号はＥＥＰＲＯＭ３０から供給され、制御信号によりＦＥＴＭ１ａ〜Ｍ１ｄ，Ｍ２ａ〜Ｍ２ｄのいずれかをオンすることで、所望の容量調整用可変容量素子ＣＶ１ａ〜ＣＶ１ｄ，ＣＶ２ａ〜ＣＶ２ｄを可変容量素子ＣＶ１，ＣＶ２に並列接続して容量調整を行っている。

水晶振動子ＸＴＡＬの両端は端子５０ｃ，５０ｄを介して水晶発振器回路４０内の可変容量素子ＣＶ１，ＣＶ２に接続されると共に、コンデンサＣ１とｐチャネルＦＥＴＭ３及びｎチャネルＦＥＴＭ４で構成される帰還抵抗ＲＦＢ付きのインバータと抵抗ＲｄとコンデンサＣ２との直列接続回路によって接続されている。

この水晶発振器回路４０は、ＦＥＴＭ３，Ｍ４のインバータの入出力端子間に帰還抵抗ＲＦＢで接続して帰還をかけることで負性抵抗回路を構成しており、可変容量素子ＣＶ１とコンデンサＣ１の直列容量と、可変容量素子ＣＶ２とコンデンサＣ２の直列容量と、ＦＥＴＭ３，Ｍ４のインバータの入出力端子間に接続された水晶振動子ＸＴＡＬのインダクタンス成分で発振するコルピッツ発振回路を構成しており、水晶振動子ＸＴＡＬの温度補償を行うことで発振周波数を安定化している。

＜ＥＥＰＲＯＭ設定＞
ＥＥＰＲＯＭ３０への容量調整用データおよび温度補償回路調整用データの書き込みは例えば製造工程で行われる。この場合、書き込み端子５０ｇに所定の書き込み電圧を印加した状態で、発振周波数調整用電圧印加及びクロック端子５０ｂにクロック信号を供給すると共に、このクロック信号に同期してデータ端子５０ｆに容量調整用データおよび温度補償回路調整用データを供給する。これにより、容量調整用データおよび温度補償回路調整用データがＥＥＰＲＯＭ３０順次書き込まれ格納される。

＜通常運用＞
通常運用時には、書き込み端子５０ｇは開放し、発振周波数調整用電圧印加及びクロック端子５０ｂに発振周波数調整用電圧を供給する。これにより、水晶発振器回路４０は、ＥＥＰＲＯＭ３０から読み出された容量調整用データおよび温度補償回路調整用データに応じて可変容量素子の容量調整を行い、温度補償回路２０から供給される温度補償電圧により水晶振動子ＸＴＡＬの温度特性を補償して発振し、発振周波数信号を発振出力端子５０ｊから出力する。

なお、上記実施形態では、発振周波数調整用電圧印加端子とクロック端子を共有化しているが、この他に、発振周波数調整用電圧印加端子とデータ端子を共有化しても良く、モニタ端子とクロック端子、または、モニタ端子とデータ端子を共有化しても良い。

本発明の水晶発振器集積回路の一実施形態のブロック図である。 水晶発振器回路の一実施形態の回路構成図である。 従来の水晶発振器集積回路の一例のブロック図である。

符号の説明

２０ 温度補償回路
３０ ＥＥＰＲＯＭ
４０ 水晶発振器回路
５０ 水晶発振器集積回路
５０ａ 電源電圧端子
５０ｂ 発振周波数調整用電圧印加及びクロック端子
５０ｃ，５０ｄ 水晶振動子接続端子
５０ｆ データ端子
５０ｇ 書き込み端子
５０ｈ モニタ端子
５０ｉ グランド端子
５０ｊ 発振出力端子
ＣＶ１，ＣＶ２ 可変容量素子
ＣＶ１ａ〜ＣＶ１ｄ，ＣＶ２ａ〜ＣＶ２ｄ 調整用可変容量素子
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｍ１ａ〜Ｍ１ｄ，Ｍ２ａ〜Ｍ２ｄ，Ｍ３，Ｍ４ ＦＥＴ
Ｒ１ａ〜Ｒ１ｄ，Ｒ２ａ〜Ｒ２ｄ，Ｒ５ａ〜Ｒ５ｄ，Ｒ６ａ〜Ｒ６ｄ 抵抗
ＸＴＡＬ 水晶振動子

Claims (4)

1. 温度補償回路と不揮発性メモリと水晶発振器回路とを有し、前記不揮発性メモリに格納された容量調整用データおよび温度補償回路調整用データに応じて前記水晶発振器回路の可変容量素子の容量を調整し、前記温度補償回路の出力する温度補償電圧を前記可変容量素子に印加し、前記水晶発振器回路に外付けした水晶振動子の温度補償を行って発振周波数を安定化する水晶発振器集積回路であって、
   前記温度補償回路に外部から信号を入出力する第１端子と、前記不揮発性メモリにデータを書き込むデータまたはクロックを供給する第２端子とを共有化したことを特徴とする水晶発振器集積回路。
2. 請求項１記載の水晶発振器集積回路において、
   前記第１端子は前記温度補償回路に発振周波数調整用電圧を供給する端子であることを特徴とする水晶発振器集積回路。
3. 請求項１記載の水晶発振器集積回路において、
   前記第１端子は前記温度補償回路から温度補償電圧をモニタ用に出力する端子であることを特徴とする水晶発振器集積回路。
4. 請求項２または３記載の水晶発振器集積回路において、
   前記第２端子は前記不揮発性メモリにデータを書き込むデータを供給する端子であることを特徴とする水晶発振器集積回路。

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