JP2553281B2 - Oscillation circuit with crystal oscillator - Google Patents

Oscillation circuit with crystal oscillator

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JP2553281B2 JP4161130A JP16113092A JP2553281B2 JP 2553281 B2 JP2553281 B2 JP 2553281B2 JP 4161130 A JP4161130 A JP 4161130A JP 16113092 A JP16113092 A JP 16113092A JP 2553281 B2 JP2553281 B2 JP 2553281B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は水晶振動子を有する発振
回路、特に水晶振動子を、その基本波振動周波数の奇数
倍のオーバートーンで駆動するようにしたオーバートー
ン水晶発振回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oscillator circuit having a crystal oscillator, and more particularly to an overtone crystal oscillator circuit in which the crystal oscillator is driven with an overtone which is an odd multiple of the fundamental oscillation frequency. .

【0002】[0002]

【従来の技術】オーバートーン水晶発振回路は、水晶振
動子を、その基本波f0の奇数倍のオーバートーン周波数
3f0、5f0、7f0などで駆動させるようにした水晶発振
回路である。発振周波数が、例えば20MHz 以上の水晶発
振回路においては、周波数が高いために、基本波で駆動
される水晶振動子を形成することが困難になるので、オ
ーバートーン水晶発振回路が実用されている。
2. Description of the Related Art An overtone crystal oscillating circuit is a crystal oscillating circuit adapted to drive a crystal oscillator at an overtone frequency 3f 0 , 5f 0 , 7f 0 of an odd multiple of its fundamental wave f 0 . In a crystal oscillator circuit having an oscillation frequency of, for example, 20 MHz or more, it is difficult to form a crystal oscillator driven by a fundamental wave because of the high frequency, and therefore, an overtone crystal oscillator circuit is in practical use.

【0003】図4は従来のオーバートーン水晶発振回路
の代表的な構成を示す回路図である。水晶振動子1を、
コイル2および可変コンデンサ3と直列に、トランジス
タ4のコレクタ─ベース間に接続し、ベース─エミッタ
間にはコンデンサ5を接続し、さらにコレクタ─エミッ
タ間にコンデンサ6およびコイル7より成る並列共振回
路8を接続している。オーバートーン水晶振動子は、基
本波、3次オーバートーン、5次オーバートーンと徐々
にインピーダンスが高くなるのが一般的であるので、コ
イル2および可変コンデンサ3より成る直列共振回路を
水晶振動子1と直列に接続し、この可変コンデンサを調
整して所望のオーバートーンで振動させるようにしてい
る。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a typical configuration of a conventional overtone crystal oscillator circuit. Crystal oscillator 1
A parallel resonance circuit 8 including a coil 6 and a variable capacitor 3 connected in series between the collector and the base of a transistor 4, a capacitor 5 between the base and the emitter, and a capacitor 6 and a coil 7 between the collector and the emitter. Are connected. Since an overtone crystal oscillator generally has a gradually increasing impedance such as a fundamental wave, a third order overtone, and a fifth order overtone, a series resonance circuit including a coil 2 and a variable capacitor 3 is used as the crystal oscillator 1 , And the variable capacitor is adjusted so that it vibrates at a desired overtone.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
オーバートーン水晶発振回路においては、水晶振動子1
と直列にコイル2および可変コンデンサ3より成る直列
共振回路を接続し、この直列共振回路の共振周波数を所
望のオーバートーンの振動周波数に設定するようにして
いる。すなわち、希望する高次の選択性同調回路を設け
ている。しかし、水晶振動子によっては、3次のオーバ
ートーンの周波数におけるインピーダンスが大き過ぎた
り、基本的なインピーダンスの関係が発振回路に対して
変わらないため、可変コンデンサ3による調整は非常に
面倒であり、ときとして基本波で発振してしまうことも
ある。
As described above, in the conventional overtone crystal oscillator circuit, the crystal oscillator 1 is used.
A series resonance circuit composed of the coil 2 and the variable capacitor 3 is connected in series, and the resonance frequency of the series resonance circuit is set to a desired overtone vibration frequency. That is, a desired higher order selective tuning circuit is provided. However, depending on the crystal oscillator, the impedance at the frequency of the third overtone is too large, or the basic impedance relationship does not change with respect to the oscillation circuit, so the adjustment by the variable capacitor 3 is very troublesome, Sometimes it oscillates at the fundamental wave.

【0005】また、CMOSインバータ等で発振させる場合
には、選択性同調回路を接続することが難しく、そのた
めに水晶振動子に接続するコンデンサの容量を小さくす
るようにしているが、オーバートーンを取り出すために
容量の依存性が高く、例えば3次オーバートーンを取り
出す選択性同調回路を接続しても、基本波におけるイン
ピーダンスが3次オーバートーンにおけるインピーダン
スよりも小さくなるため、基本波で発振してしまうこと
がある。特に、3次オーバートーン用の水晶振動子を用
いたCMOSインバータでは5次のオーバートーンを取り出
すことは非常に困難である。
Further, when oscillating with a CMOS inverter or the like, it is difficult to connect a selective tuning circuit. Therefore, although the capacitance of the capacitor connected to the crystal unit is made small, overtone is taken out. Therefore, the capacitance is highly dependent. For example, even if a selective tuning circuit for extracting the third-order overtone is connected, the impedance of the fundamental wave becomes smaller than the impedance of the third-order overtone, so that oscillation occurs in the fundamental wave. Sometimes. In particular, it is very difficult to extract the fifth overtone with a CMOS inverter using a crystal oscillator for the third overtone.

【0006】本発明の目的は、上述した従来の欠点を解
消し、目的とするオーバートーンを安定にかつ容易に取
り出すことができる水晶振動子を有する発振回路を提供
しようとするものである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional drawbacks and to provide an oscillation circuit having a crystal oscillator capable of stably and easily taking out an intended overtone.

【0007】本発明による水晶振動子を有する発振回路
は、基本波用の水晶振動子と直列に、基本波振動周波数
を共振周波数とする非選択性同調回路を接続し、これら
水晶振動子および非選択性同調回路を含めた帰還路の基
本振動周波数におけるインピーダンスを相対的に高くし
て3次オーバートーン振動周波数で発振させるようにし
たことを特徴とするものである。さらに、本発明による
水晶振動子を有する発振回路は、3次オーバートーン用
の水晶振動子と直列に、この3次オーバートーン振動周
波数を共振周波数とする非選択性同調回路を接続し、こ
れら水晶振動子および非選択性同調回路を含めた帰還路
の3次オーバートーン振動周波数におけるインピーダン
スを相対的に高くして5次オーバートーン振動周波数で
発振させるようにしたことを特徴とするものである。
An oscillation circuit having a crystal oscillator according to the present invention is connected to a crystal oscillator for a fundamental wave in series with a non-selective tuning circuit having a fundamental frequency as a resonance frequency. It is characterized in that the impedance at the fundamental vibration frequency of the feedback path including the selective tuning circuit is made relatively high to oscillate at the third overtone vibration frequency. Further, the oscillator circuit having the crystal oscillator according to the present invention is configured such that a non-selective tuning circuit having a resonance frequency of the third overtone oscillation frequency is connected in series with the crystal oscillator for the third overtone, and these crystals are connected. It is characterized in that the impedance of the feedback path including the oscillator and the non-selective tuning circuit at the third overtone vibration frequency is relatively increased to oscillate at the fifth overtone vibration frequency.

【0008】上述した本発明による水晶振動子を有する
発振回路においては、非選択性同調回路の共振周波数を
水晶振動子の基本信号周波数として3次オーバートーン
を希望する発振周波数として発生させたり、非選択性同
調回路の共振周波数を水晶振動子の3次オーバートーン
振動周波数として5次オーバートーンを希望する発振周
波数として発生させることができる。すなわち、本発明
においては、水晶振動子と直列に非選択性同調回路を接
続することによって、目的とするオーバートーン以外の
周波数における帰還路のインピーダンスを、目的とする
周波数に対するインピーダンスに対して相対的に高くす
ることができ、したがって水晶振動子は希望するオーバ
ートーンで容易にかつ安定して発振することができる。
In the above-described oscillator circuit having the crystal oscillator according to the present invention, the resonance frequency of the non-selective tuning circuit is used as the fundamental signal frequency of the crystal oscillator, and the third overtone is generated as the desired oscillation frequency. The resonance frequency of the selective tuning circuit can be generated as the third-order overtone vibration frequency of the crystal unit, and the fifth-order overtone can be generated as the desired oscillation frequency. That is, in the present invention, by connecting the non-selective tuning circuit in series with the crystal unit, the impedance of the feedback path at frequencies other than the target overtone is set relative to the impedance for the target frequency. Therefore, the crystal oscillator can easily and stably oscillate with a desired overtone.

【0009】[0009]

【実施例】図1は本発明による水晶振動子を有する発振
回路の基本的な構成を示す回路図である。本発明におい
ては、トランジスタ11のベース−コレクタ間に、水晶振
動子12と、コンデンサ13およびコイル14の並列共振回路
より成る非選択性同調回路15とを直列に接続して帰還路
を構成する。また、トランジスタ11のベース−エミッタ
間には、固定コンデンサ16および可変コンデンサ17の並
列回路を接続し、コレクタ−エミッタ間にはコンデンサ
18を接続し、コレクタに接続した出力コンデンサ19より
出力を取り出す。
1 is a circuit diagram showing the basic structure of an oscillator circuit having a crystal oscillator according to the present invention. In the present invention, a crystal oscillator 12 and a nonselective tuning circuit 15 composed of a parallel resonance circuit of a capacitor 13 and a coil 14 are connected in series between the base and collector of the transistor 11 to form a feedback path. In addition, a parallel circuit of a fixed capacitor 16 and a variable capacitor 17 is connected between the base and the emitter of the transistor 11, and a capacitor is connected between the collector and the emitter.
18 is connected and the output is taken out from the output capacitor 19 connected to the collector.

【0010】例えば、水晶振動子12として基本波用のも
のを用い、非選択性同調回路15を基本波周波数に同調さ
せると、水晶振動子12および非選択性同調回路15を含め
た帰還路の基本波に対するインピーダンスは3次オーバ
ートーンに対するインピーダンスに比較して相対的に高
くなり、したがって水晶振動子12は基本波では発振せ
ず、3次オーバートーンで容易かつ安定に発振するよう
になる。また、水晶振動子12として3次オーバートーン
用の水晶振動子を用い、非選択性同調回路15の共振周波
数を3次オーバートーンの周波数に設定すると、3次オ
ーバートーンに対する水晶振動子12および非選択性同調
回路15を含めた帰還路のインピーダンスは高くなり、5
次オーバートーンを安定して得ることができる。
For example, if a crystal oscillator 12 for the fundamental wave is used and the nonselective tuning circuit 15 is tuned to the fundamental frequency, the feedback path including the crystal oscillator 12 and the nonselective tuning circuit 15 The impedance with respect to the fundamental wave is relatively higher than the impedance with respect to the third-order overtone, so that the crystal oscillator 12 does not oscillate with the fundamental wave and easily and stably oscillates with the third-order overtone. Further, if a crystal oscillator for a third overtone is used as the crystal oscillator 12 and the resonance frequency of the non-selective tuning circuit 15 is set to the frequency of the third overtone, the crystal oscillator 12 and the non-selective tuning circuit 15 for the third overtone are set. The impedance of the feedback path including the selective tuning circuit 15 becomes high, and
The next overtone can be stably obtained.

【0011】図2は本発明によるオーバートーン水晶発
振回路の一実施例の構成を示す回路図である。本例では
3次オーバートーン用の水晶振動子21と直列にコンデン
サ22およびコイル23より成る非選択性同調回路24を接続
する。水晶振動子21の基本波周波数は8MHz であり、非
選択性同調回路24の共振周波数はこの基本波周波数の3
倍の24MHz に設定して5次オーバートーンの40MHz を取
り出すものである。水晶振動子21の他端は、固定コンデ
ンサ25および可変コンデンサ26の並列回路を経て接地
し、非選択性同調回路24の他端はトランジスタ27のベー
スに接続する。このトランジスタ27のベースはポテンシ
ョメータを構成する抵抗28および29の接続点に接続する
とともにコンデンサ30および31を経て接地する。これら
のコンデンサ30および31の接続点は、トランジスタ27の
エミッタに接続するとともに抵抗32を経て接地する。さ
らに、トランジスタ27のコレクタは、抵抗33を経て電源
正端子34に接続し、この電源正端子はコンデンサ35を経
て接地する。また、トランジスタ27のコレクタは出力コ
ンデンサ36を経て出力端子37に接続する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of an overtone crystal oscillator circuit according to the present invention. In this example, a non-selective tuning circuit 24 including a capacitor 22 and a coil 23 is connected in series with the crystal oscillator 21 for the third overtone. The fundamental frequency of the crystal oscillator 21 is 8MHz, and the resonance frequency of the nonselective tuning circuit 24 is 3 of this fundamental frequency.
It is set to double the frequency of 24MHz and takes out 40MHz of the 5th overtone. The other end of the crystal oscillator 21 is grounded via a parallel circuit of a fixed capacitor 25 and a variable capacitor 26, and the other end of the nonselective tuning circuit 24 is connected to the base of a transistor 27. The base of the transistor 27 is connected to the connection point of the resistors 28 and 29 forming the potentiometer and is also grounded via the capacitors 30 and 31. The connection point of these capacitors 30 and 31 is connected to the emitter of the transistor 27 and is grounded via the resistor 32. Further, the collector of the transistor 27 is connected to the power supply positive terminal 34 via the resistor 33, and this power supply positive terminal is grounded via the capacitor 35. The collector of the transistor 27 is connected to the output terminal 37 via the output capacitor 36.

【0012】本例の水晶振動子21のインピーダンスは、
基本波周波数、3次オーバートーンおよび5次オーバー
トーンのそれぞれに対して22.4Ω、13.0Ωおよび30.3Ω
であるが、非選択性同調回路24を含めた帰還路のインピ
ーダンスは、それぞれ24.6Ω、600 Ωおよび48.7Ωとな
る。すなわち、3次オーバートーンに対するインピーダ
ンスが相対的に高くなっており、その結果として5次オ
ーバートーンで安定に発振するようになる。
The impedance of the crystal oscillator 21 of this example is
22.4Ω, 13.0Ω and 30.3Ω for fundamental frequency, 3rd overtone and 5th overtone respectively
However, the impedance of the feedback path including the nonselective tuning circuit 24 is 24.6Ω, 600Ω and 48.7Ω, respectively. That is, the impedance with respect to the third overtone is relatively high, and as a result, stable oscillation occurs with the fifth overtone.

【0013】図3は本発明によるオーバートーン水晶発
振回路の第2の実施例の構成を示すものであり、本例で
はCMOSインバータを使用している。水晶振動子41と直列
に、コンデンサ42およびコイル43の並列共振回路より成
る非選択性同調回路44を接続する。水晶振動子41の他端
はコンデンサ45を経て接地し、非選択性同調回路44の他
端はコンデンサ46を経て接地する。また、水晶振動子41
と非選択性同調回路44との直列回路と並列に、帰還抵抗
47およびインバータ48を接続する。
FIG. 3 shows the configuration of a second embodiment of an overtone crystal oscillator circuit according to the present invention, in which a CMOS inverter is used. A non-selective tuning circuit 44 composed of a parallel resonant circuit of a capacitor 42 and a coil 43 is connected in series with the crystal unit 41. The other end of the crystal unit 41 is grounded via the capacitor 45, and the other end of the non-selective tuning circuit 44 is grounded via the capacitor 46. Also, the crystal unit 41
And the non-selective tuning circuit 44 in series with the feedback resistor in parallel.
47 and the inverter 48 are connected.

【0014】本例においては、非選択性同調回路44を、
水晶振動子41の基本周波数に同調させ、3次オーバート
ーンを出力するものである。すなわち、水晶振動子41と
して、基本波周波数が22.909MHz のものを用いる。この
水晶振動子41の基本波周波数におけるインピーダンス4.
5 Ωであり、3次オーバートーンにおけるインピーダン
スが8.0 Ωである。非選択性同調回路44の共振周波数を
基本波周波数に等しい約22MHz に設定することによっ
て、3次オーバートーンを安定に得ることができる。こ
の場合の水晶振動子41および非選択性同調回路44を含め
た帰還路のインピーダンスは、基本波周波数に対して60
0 Ω以上であり、3次オーバートーンに対しては13.2Ω
である。
In this example, the nonselective tuning circuit 44 is
It is tuned to the fundamental frequency of the crystal unit 41 and outputs a third overtone. That is, as the crystal oscillator 41, one having a fundamental wave frequency of 22.909 MHz is used. Impedance of the crystal oscillator 41 at the fundamental frequency 4.
The impedance is 5 Ω, and the impedance in the third overtone is 8.0 Ω. By setting the resonance frequency of the non-selective tuning circuit 44 to about 22 MHz which is equal to the fundamental wave frequency, the third overtone can be stably obtained. In this case, the impedance of the feedback path including the crystal oscillator 41 and the nonselective tuning circuit 44 is 60 with respect to the fundamental frequency.
0 Ω or more, 13.2 Ω for 3rd overtone
Is.

【0015】また、水晶振動子41として、基本波周波数
が8MHzで、基本波周波数、3次オーバートーンおよび5
次オーバートーンにおけるインピーダンスが、それぞれ
22.4、13.0および30.3Ωの水晶振動子を用い、非選択性
同調回路44の共振周波数を3次オーバートーンの周波数
に等しい24MHz に設定することによって、5次オーバー
トーンを安定して取り出すことができる。この場合の水
晶振動子41および非選択性同調回路44を含めた帰還路の
インピーダンスは、基本波周波数、3次オーバートーン
および5次オーバートーンに対して、それぞれ24.6Ω、
600 Ωおよび48.7Ωである。
Further, as the crystal unit 41, the fundamental wave frequency is 8 MHz, the fundamental wave frequency, the third overtone and 5
The impedance at the next overtone is
By using 22.4, 13.0 and 30.3Ω crystal oscillators and setting the resonance frequency of the non-selective tuning circuit 44 to 24MHz, which is equal to the frequency of the third overtone, the fifth overtone can be extracted stably. . In this case, the impedance of the feedback path including the crystal oscillator 41 and the nonselective tuning circuit 44 is 24.6Ω for the fundamental frequency, the third overtone, and the fifth overtone, respectively.
600 Ω and 48.7 Ω.

【0016】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、幾多の変更や変形を加えることができる。例
えば、上述した非選択性同調回路またはその周辺の回路
をも含めた回路を水晶振動子のハウジング内に一体に組
み込んで、一つの電子部品として構成することもでき
る。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but various changes and modifications can be added. For example, a circuit including the above-described non-selective tuning circuit or circuits around it may be integrally incorporated into the housing of the crystal unit to be configured as one electronic component.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように、本発明による水晶振動子
を有する発振回路においては、基本波用の水晶振動子を
用い、非選択性同調回路を基本波周波数に同調させるこ
とによって、3次オーバートーンを容易かつ安定に取り
出したり、3次オーバートーン用の水晶振動子を用い、
非選択性同調回路を3次オーバートーンに同調させるこ
とによって5次オーバートーンを容易かつ安定に取り出
すことができる。また、本発明によるオーバートーン発
振回路を示す図1と、従来のオーバートーン水晶発振回
路を示す図4とを比較すれば明らかなように、本発明に
おいては希望するオーバートーンの選択性回路が必要で
なくなり、回路構成も簡単となる。
As described above, in the oscillation circuit having the crystal oscillator according to the present invention, the crystal oscillator for the fundamental wave is used, and the non-selective tuning circuit is tuned to the fundamental wave frequency. Taking out overtone easily and stably, using a crystal oscillator for the third overtone,
By tuning the non-selective tuning circuit to the third order overtone, the fifth order overtone can be easily and stably taken out. Further, as is apparent by comparing FIG. 1 showing the overtone oscillation circuit according to the present invention with FIG. 4 showing the conventional overtone crystal oscillation circuit, the present invention requires a desired overtone selectivity circuit. And the circuit configuration becomes simple.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明による水晶振動子を有する発振
回路の基本的構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic configuration of an oscillation circuit having a crystal resonator according to the present invention.

【図2】図2は、本発明によるオーバートーン水晶発振
回路の一実施例の構成を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of an overtone crystal oscillator circuit according to the present invention.

【図3】図3は、本発明によるオーバートーン水晶発振
回路の他の実施例の構成を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of another embodiment of the overtone crystal oscillation circuit according to the present invention.

【図4】図4は、従来のオーバートーン水晶発振回路の
構成を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional overtone crystal oscillator circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 トランジスタ 12 水晶振動子 13 コンデンサ 14 コイル 15 非選択性同調回路 18 コンデンサ 19 出力コンデンサ 21 水晶振動子 22 コンデンサ 23 コイル 24 非選択性同調回路 27 トランジスタ 36 出力コンデンサ 41 水晶振動子 42 コンデンサ 43 コイル 44 非選択性同調回路 45, 46 コンデンサ 47 抵抗 48 インバータ 11 Transistor 12 Crystal oscillator 13 Capacitor 14 Coil 15 Nonselective tuning circuit 18 Capacitor 19 Output capacitor 21 Crystal oscillator 22 Capacitor 23 Coil 24 Nonselective tuning circuit 27 Transistor 36 Output capacitor 41 Crystal oscillator 42 Capacitor 43 Coil 44 Non Selective tuning circuit 45, 46 Capacitor 47 Resistor 48 Inverter

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基本波用の水晶振動子と直列に、基本波
振動周波数を共振周波数とする非選択性同調回路を接続
し、これら水晶振動子および非選択性同調回路を含めた
帰還路の基本振動周波数におけるインピーダンスを相対
的に高くして3次オーバートーン振動周波数で発振させ
るようにしたことを特徴とする水晶振動子を有する発振
回路。
1. A non-selective tuning circuit having a fundamental wave oscillation frequency as a resonance frequency is connected in series with a crystal oscillator for a fundamental wave, and a feedback path including the crystal oscillator and the non-selective tuning circuit is connected. An oscillating circuit having a crystal oscillator, characterized in that impedance at a fundamental vibration frequency is made relatively high to oscillate at a third overtone vibration frequency.
【請求項2】 3次オーバートーン用の水晶振動子と直
列に、この3次オーバートーン振動周波数を共振周波数
とする非選択性同調回路を接続し、これら水晶振動子お
よび非選択性同調回路を含めた帰還路の3次オーバート
ーン振動周波数におけるインピーダンスを相対的に高く
して5次オーバートーン振動周波数で発振させるように
したことを特徴とする水晶振動子を有する発振回路。
2. A non-selective tuning circuit having this third overtone vibration frequency as a resonance frequency is connected in series with a crystal oscillator for a third overtone, and these crystal oscillator and non-selective tuning circuit are connected. An oscillation circuit having a crystal resonator, characterized in that the impedance of the feedback path including the third overtone vibration frequency is made relatively high so as to oscillate at the fifth overtone vibration frequency.
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