JP2956985B2 - Drive circuit for crystal oscillator - Google Patents

Drive circuit for crystal oscillator

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水晶振動子を含むコルピッツ発振回路を駆
動するための水晶発振器の駆動回路に関する。
The present invention relates to a driving circuit for a crystal oscillator for driving a Colpitts oscillation circuit including a crystal resonator.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に通信機器においては、発振源として水晶発振器
が用いられている。発振器としては、温度変化によって
電源電圧が変化したような場合にも発振周波数が安定し
ていること等が求められているが、特に携帯型のコード
レス電話やセルラー電話等の標準発振源として使用され
る水晶発振器としては、次のような特性が要求されてい
る。
Generally, in a communication device, a crystal oscillator is used as an oscillation source. Oscillators are required to have a stable oscillation frequency even when the power supply voltage changes due to temperature changes.In particular, they are used as standard oscillation sources for portable cordless phones and cellular phones. The following characteristics are required for such a crystal oscillator.

特に温度補償型水晶発振器においては温度特性がよい
こと。
In particular, the temperature compensation type crystal oscillator must have good temperature characteristics.

負荷の変化に対して発振周波数が変化しないこと。す
なわち、負荷変動特性がよいこと。
The oscillation frequency does not change with changes in load. That is, the load fluctuation characteristics are good.

電圧変動特性がよいこと。Good voltage fluctuation characteristics.

消費電力が少ないこと。Low power consumption.

小型軽量であること。Small and lightweight.

出力電圧が1VP-P以上であること。Output voltage must be 1V PP or more.

安価であること。Inexpensive.

これらの要求を満足する水晶発振器または温度補償型
の水晶発振器の駆動回路としては、第2図に示すような
ものが使用されている。
As a driving circuit for a crystal oscillator or a temperature-compensated crystal oscillator that satisfies these requirements, the one shown in FIG. 2 is used.

第2図において、水晶振動子X、トリマーコンデンサ
Cp、コンデンサC1,C2,C4,C5,C6、抵抗R1,R2,R3,R4及び
トランジスタT1によってコルピッツ型発振回路が構成さ
れている。前記コルピッツ型発振回路を構成するトラン
ジスタT1とトランジスタT2とはカスコード接続されてい
る。トランジスタT2のコレクタは、抵抗R5を介して電源
に接続されている。また、トランジスタT1のエミッタは
コンデンサC3を介してトランジスタT2のベースに接続さ
れており、トランジスタT2のコレクタからコンデンサC7
を介して出力が取り出されるようになっている。この出
力は、コンデンサ成分CL及び抵抗成分RLからなる負荷3
に供給されている。なお、コンデンサC8はノイズ除去用
として設けられたものである。
In FIG. 2, a crystal unit X and a trimmer capacitor
A Colpitts type oscillation circuit is constituted by Cp, capacitors C1, C2, C4, C5, C6, resistors R1, R2, R3, R4 and transistor T1. The transistor T1 and the transistor T2 constituting the Colpitts oscillation circuit are cascode-connected. The collector of the transistor T2 is connected to the power supply via the resistor R5. The emitter of the transistor T1 is connected to the base of the transistor T2 via the capacitor C3.
The output is taken out via. This output is a load 3 consisting of a capacitor component CL and a resistance component RL.
Is supplied to Note that the capacitor C8 is provided for removing noise.

この第2図に示すように、2つのトランジスタT1及び
トランジスタT2をカスコード接続することにより、前述
の要求特性である、少消費電力、1VP-P以上の出力電
圧、安価、小型軽量を実現している。
As shown in FIG. 2, by cascode-connecting the two transistors T1 and T2, the above-mentioned required characteristics, low power consumption, output voltage of 1 V PP or more, low cost, small size and light weight are realized. .

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来の水晶発振器の駆動回路としては第2図に示すも
のが一般的な回路構成となるが、負荷変動特性において
次のような欠点を有している。
FIG. 2 shows a general circuit configuration of a conventional crystal oscillator drive circuit, but has the following drawbacks in load variation characteristics.

すなわち、トランジスタT2のコレクタからコンデンサ
C7を介して出力するので、出力インピーダンスが高い
(前記第2図の例では抵抗値R5に相当する)。このた
め、発振器の負荷3であるコンデンサ成分CL抵抗成分RL
が変動すると、トランジスタT2の動作状態が変わり、そ
の結果発振回路を構成するトランジスタT1の発振周波数
に影響を及ぼす。このように、負荷の変動が発振周波数
の変動となって現れ、良好な周波数安定度を得ることが
できない。
That is, the capacitor from the collector of transistor T2
Since the output is performed via C7, the output impedance is high (corresponding to the resistance value R5 in the example of FIG. 2). Therefore, the capacitor component C L, which is the load 3 of the oscillator, and the resistance component R L
Changes, the operating state of the transistor T2 changes, and as a result, the oscillation frequency of the transistor T1 forming the oscillation circuit is affected. As described above, the fluctuation of the load appears as the fluctuation of the oscillation frequency, and good frequency stability cannot be obtained.

前記のような負荷変動による周波数変動を抑えるため
には、トランジスタT1とトランジスタT2とを交流的に遮
断する必要がある。このためコンデンサC6の容量を大き
くする必要がある。しかし、このコンデンサC6の容量を
大きくすると、結果的にゲインが下がり、所望の出力電
圧が得られなくなる場合がある。
In order to suppress the frequency fluctuation due to the load fluctuation as described above, it is necessary to shut off the transistor T1 and the transistor T2 in an alternating manner. Therefore, it is necessary to increase the capacity of the capacitor C6. However, when the capacitance of the capacitor C6 is increased, the gain may be reduced as a result, and a desired output voltage may not be obtained.

一般に通信機器に使用される水晶発振器は、PLL(位
相制御ループ)ICの入力ゲートに接続されることが多
い。PLLICは、通常C−MOSで構成され、抵抗成分よりも
コンデンサ成分が主である。そして、このコンデンサ成
分(第2図のCLに相当)が変動すると、前述のように発
振周波数が変動してしまう。
In general, a crystal oscillator used for communication equipment is often connected to an input gate of a PLL (phase control loop) IC. PLLIC is usually composed of a C-MOS, and mainly has a capacitor component rather than a resistance component. When this capacitor component (corresponding to the C L in FIG. 2) varies, the oscillation frequency fluctuates as described above.

本発明の目的は、出力インピーダンスを極めて小さく
できるとともに、出力が大きな容量性を有し、これによ
って負荷容量の変動を吸収することができ、負荷変動が
あっても発振回路部への影響を抑えて良好な周波数安定
を得ることができる水晶発振器の駆動回路を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to minimize the output impedance and to have a large output capacity, thereby absorbing fluctuations in load capacitance, and suppressing the influence on the oscillation circuit section even if a load fluctuation occurs. It is an object of the present invention to provide a driving circuit for a crystal oscillator that can obtain good frequency stability.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る水晶発振器の駆動回路は、水晶振動子を
含むコルピッツ発振回路を駆動するためのものであり、
コルピッツ発振回路を構成する第1のトランジスタと接
続された第2のトランジスタを有し、前記第1のトラン
ジスタのコレクタと第2のトランジスタのエミッタとを
接続するとともに、前記第2のトランジスタのベース、
エミッタ間にコンデンサを接続して構成されている。そ
して、前記第1のトランジスタのコレクタより発振出力
を導出している。
[Means for Solving the Problems] A drive circuit for a crystal oscillator according to the present invention is for driving a Colpitts oscillation circuit including a crystal oscillator,
A second transistor connected to a first transistor constituting a Colpitts oscillation circuit, wherein a second transistor is connected to a collector of the first transistor and an emitter of the second transistor, and a base of the second transistor;
It is configured by connecting a capacitor between the emitters. The oscillation output is derived from the collector of the first transistor.

[作用] この発明においては、発振回路の増幅段において第1
のトランジスタのコレクタと第2のトランジスタのエミ
ッタとが接続されている。このため、消費電力が少なく
なる。また、第1のトランジスタを含むコルピッツ発振
回路が第2のトランジスタのエミッタ負荷となり、第2
のトランジスタはエミッタフォロワ回路を構成してい
る。これにより出力インピーダンスが小さくなる。さら
に、発振回路の第1トランジスタに接続された第2のト
ランジスタにおいて、そのベース,エミッタ間にコンデ
ンサが接続されている。したがって、エミッタ側から見
たコンデンサの容量を、コンデンサの容量とトランジス
タの増幅率との積として実際の容量よりも大きな容量と
見なすことができる。
[Operation] In the present invention, the first stage in the amplification stage of the oscillation circuit is used.
And the emitter of the second transistor are connected. Therefore, power consumption is reduced. Further, the Colpitts oscillation circuit including the first transistor becomes an emitter load of the second transistor,
Transistors constitute an emitter follower circuit. This reduces the output impedance. Further, a capacitor is connected between the base and the emitter of the second transistor connected to the first transistor of the oscillation circuit. Therefore, the capacitance of the capacitor viewed from the emitter side can be regarded as a capacitance larger than the actual capacitance as a product of the capacitance of the capacitor and the amplification factor of the transistor.

このように、低出力インピーダンス及び大容量性によ
って、電流損失を少なくできるとともに、負荷容量の変
動を吸収して発振回路部への影響を少なくすることがで
きる。
As described above, the current loss can be reduced by the low output impedance and the large capacitance, and the influence on the oscillation circuit can be reduced by absorbing the fluctuation of the load capacitance.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例による水晶発振回路及びそ
の駆動回路である。
FIG. 1 shows a crystal oscillation circuit and a driving circuit according to an embodiment of the present invention.

図において、コルピッツ発振回路1と電源との間には
駆動回路2が接続され、コルピッツ発振回路1の出力に
は負荷3が接続されている。
In the figure, a drive circuit 2 is connected between a Colpitts oscillation circuit 1 and a power supply, and a load 3 is connected to an output of the Colpitts oscillation circuit 1.

コルピッツ発振回路1は、水晶振動子Xと、トリマー
コンデンサCPと、コンデンサC11,C12,C13及びC14と、抵
抗R11,R12及びR13と、第1トランジスタT1とによって構
成されている。第1トランジスタT1のベースにはコンデ
ンサC12を介して水晶振動子Xが接続されており、この
水晶振動子XはトリマーコンデンサCP及びコンデンサC1
1の並列回路を介してアースに接続されている。また、
第1トランジスタT1のベース,エミッタ間にはコンデン
サC13が接続されており、エミッタはコンデンサC14及び
抵抗R13の並列回路を介してアースに接続されている。
さらに、第1トランジスタT1のベースには、抵抗R11及
びR12によって分割された電源電圧が印加され得るよう
になっている。
Colpitts oscillation circuit 1 includes a crystal oscillator X, and trimmer capacitor C P, and capacitor C11, C12, C13 and C14, and resistors R11, R12 and R13, is constituted by the first transistor T1. The base of the first transistor T1 is connected crystal resonator X via a capacitor C12, the quartz crystal resonator X is trimmer capacitor C P and the capacitor C1
It is connected to ground via one parallel circuit. Also,
A capacitor C13 is connected between the base and the emitter of the first transistor T1, and the emitter is connected to the ground via a parallel circuit of the capacitor C14 and the resistor R13.
Further, the power supply voltage divided by the resistors R11 and R12 can be applied to the base of the first transistor T1.

駆動回路2は、前記コルピッツ発振回路の第1トラン
ジスタT1のコレクタにエミッタが接続される第2トラン
ジスタT2と、コンデンサC15と、抵抗R14とを有してい
る。第2トランジスタT2のコレクタは電源に直接に接続
されており、ベースは抵抗R14を介して電源に接続され
ている。また、第2トランジスタT2のエミッタには、前
記第1トランジスタT1を含む発振回路1が接続されてお
り、この第2トランジスタT2はエミッタフォロワ回路を
構成している。さらに、第2トランジスタT2のベース,
エミッタ間には、コンデンサC15が接続されている。
The drive circuit 2 has a second transistor T2 whose emitter is connected to the collector of the first transistor T1 of the Colpitts oscillation circuit, a capacitor C15, and a resistor R14. The collector of the second transistor T2 is directly connected to the power supply, and the base is connected to the power supply via the resistor R14. The oscillation circuit 1 including the first transistor T1 is connected to the emitter of the second transistor T2, and the second transistor T2 forms an emitter follower circuit. Further, the base of the second transistor T2,
A capacitor C15 is connected between the emitters.

また、第1トランジスタT1のコレクタと第2トランジ
スタT2のエミッタの接続点からコンデンサC16を介して
出力が導出され、ここに抵抗成分RL及びコンデンサ成分
CLからなる負荷3が接続されている。
The collector output via a capacitor C16 from the connection point of the emitter of the second transistor T2 is derived, wherein the resistance component R L and the capacitor component of the first transistor T1
A load 3 composed of C L is connected.

次に前記実施例の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of the embodiment will be described.

前記のようなコルピッツ型の発振回路においては、水
晶振動子によって決定される周波数の信号が第1トラン
ジスタT1で増幅されて、所定の周波数の信号を負荷3に
対して供給することができる。
In the Colpitts type oscillation circuit as described above, a signal of a frequency determined by the crystal oscillator is amplified by the first transistor T1, and a signal of a predetermined frequency can be supplied to the load 3.

このとき、たとえば各抵抗値を第1図に示すように設
定し、電源を5Vとすると、第1トランジスタT1のコレク
タに得られる出力電圧はほぼ2.5Vとなり、出力電流を約
1mAとすることができる。
At this time, for example, when each resistance value is set as shown in FIG. 1 and the power supply is 5 V, the output voltage obtained at the collector of the first transistor T1 is approximately 2.5 V, and the output current is reduced to about 2.5 V.
It can be 1 mA.

したがって、発振時の動作インピーダンスは、 2.5V/1mA=2.5KΩ となる。この約2.5KΩの負荷が第2トランジスタT2のエ
ミッタ負荷となる。第2トランジスタT2はエミッタフォ
ロワ回路を形成しているので、出力コンデンサC16から
見た出力インピーダンスは、1/hFE倍となる(hFE:第2
トランジスタT2の電流増幅率)。
Therefore, the operating impedance during oscillation is 2.5V / 1mA = 2.5KΩ. This load of about 2.5 KΩ becomes the emitter load of the second transistor T2. Since the second transistor T2 forms an emitter follower circuit, the output impedance viewed from the output capacitor C16 is 1 / h FE times (h FE : second
Current amplification factor of transistor T2).

すなわち、hFEを約100とすると、出力インピーダンス
は 2.5KΩ/100=25Ω となり、非常に低い値となる。
That is, when about 100 h FE, output impedance is 2.5 k / 100 = 25 [Omega], and becomes a very low value.

また、第2トランジスタT2のベース,エミッタ間に接
続されたコンデンサC15は、ミラー効果によって、 C15×hFE≒C5×100 の容量値を有するコンデンサとして見える。
The capacitor C15 connected between the base and the emitter of the second transistor T2 appears as a capacitor having a capacitance value of C15 × h FE ≒ C5 × 100 due to the Miller effect.

以上のように、本実施例の駆動回路によれば、出力イ
ンピーダンス及び出力容量は下記の表1に示すようにな
り、目的とする低出力インピーダンスで、かつ大きな容
量性を有する駆動回路が実現できる。
As described above, according to the driving circuit of the present embodiment, the output impedance and the output capacitance are as shown in Table 1 below, and a driving circuit having the intended low output impedance and large capacitance can be realized. .

したがって、負荷3のコンデンサ成分CL、抵抗成分RL
の変動に対する周波数の変化率は少なくなり、良好な周
波数安定度を得ることができる。
Therefore, the capacitor component C L of the load 3 and the resistance component R L
, The rate of change of the frequency with respect to the variation of the frequency is reduced, and good frequency stability can be obtained.

以下に従来例と本実施例の周波数安定度(Δf/f)を
比較して示す。
The frequency stability (Δf / f) of the conventional example and the present embodiment will be compared below.

前記表2−1及び表2−2から明らかなように、負荷
の変動に対して本実施例の方が従来例に比較して1/10以
下の変動率となっている。
As is clear from Tables 2-1 and 2-2, the present embodiment has a variation rate of 1/10 or less with respect to the variation of the load as compared with the conventional example.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明では、発振回路を構成する第1の
トランジスタのコレクタにエミッタが接続された第2の
トランジスタにおいて、この第2のトランジスタ2を、
前記発振回路をそのエミッタ負荷とするエミッタフォロ
ワ回路とし、さらに第2のトランジスタのベース、エミ
ッタ間にコンデンサを接続したので、低出力インピーダ
ンスで、かつ大きな容量性を有する駆動回路が実現で
き、特に負荷変動に対して周波数安定度の良好な発振出
力を得ることができる。
As described above, according to the present invention, in the second transistor in which the emitter is connected to the collector of the first transistor constituting the oscillation circuit, the second transistor 2 is
Since the oscillation circuit is an emitter follower circuit having an emitter load, and a capacitor is connected between the base and the emitter of the second transistor, a driving circuit having low output impedance and large capacitance can be realized. An oscillation output with good frequency stability against fluctuations can be obtained.

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

第1図は本発明の一実施例による水晶発振器及びその駆
動回路を示す回路図、第2図は従来の水晶発振器及びそ
の駆動回路を示す回路図である。 1……コルピッツ発振回路、2……駆動回路、3……負
荷、T1,T2……第1,第2のトランジスタ、X……水晶振
動子、C11〜C17……コンデンサ、R11〜R14……抵抗。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a crystal oscillator and its driving circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional crystal oscillator and its driving circuit. 1 Colpitts oscillation circuit, 2 Driving circuit, 3 Load, T1, T2, first and second transistors, X Crystal resonator, C11 to C17, Capacitor, R11 to R14 resistance.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】コルピッツ発振回路を構成する第1のトラ
ンジスタと接続された第2のトランジスタを有し、 前記第1のトランジスタのコレクタと第2のトランジス
タのエミッタとを接続するとともに、前記第2のトラン
ジスタのベース、エミッタ間にコンデンサを接続し、 前記第1のトランジスタのコレクタより発振出力を導出
する、 水晶発振器の駆動回路。
A second transistor connected to a first transistor constituting a Colpitts oscillation circuit, wherein a second transistor is connected to a collector of the first transistor and an emitter of the second transistor; A driving circuit for driving a crystal oscillator, wherein a capacitor is connected between the base and the emitter of the transistor, and an oscillation output is derived from the collector of the first transistor.
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