JP3400165B2 - Oscillator and filter - Google Patents

Oscillator and filter

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JP3400165B2
JP3400165B2 JP02629495A JP2629495A JP3400165B2 JP 3400165 B2 JP3400165 B2 JP 3400165B2 JP 02629495 A JP02629495 A JP 02629495A JP 2629495 A JP2629495 A JP 2629495A JP 3400165 B2 JP3400165 B2 JP 3400165B2
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capacitor
oscillator
operational amplifier
capacitance
filter
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Inventor
宏一 平間
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東洋通信機株式会社
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Description

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

【0002】[0002]

【産業上の利用分野】本発明は共振回路を用いた発振器
及びフィルタに関するもので、特に圧電振動子とアース
との間にシャントに接続される容量を減少する方向に調
整し得る発振器、フィルタ及び電圧制御型発振器に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oscillator and a filter using a resonance circuit, and more particularly to an oscillator, a filter and a filter which can be adjusted to reduce the capacitance connected to a shunt between a piezoelectric vibrator and ground. The present invention relates to a voltage controlled oscillator.

【0003】[0003]

【従来の技術】水晶等の圧電効果を利用した圧電振動子
は、それまでのLC共振子等に比べてQが高く、温度特
性に優れ、しかも形状が小型であるため、電子機器の携
帯化・小型化に伴って幅広く用いられている。
2. Description of the Related Art Piezoelectric vibrators that utilize the piezoelectric effect of quartz and the like have a higher Q, better temperature characteristics, and a smaller shape than conventional LC resonators, etc. -Widely used due to miniaturization.

【0004】図8は水晶振動子とCMOSインバータを
用いて構成したコルピッツ型の発振器の一例であり、水
晶振動子の両端にはアースとの間にシャントにコンデン
サC1、C2が接続されている。このコンデンサC1、C2
は発振器の負抵抗を決定するためのものであり、夫々の
容量値を最適な値に設定する必要がある。
FIG. 8 shows an example of a Colpitts oscillator composed of a crystal unit and a CMOS inverter. Capacitors C1 and C2 are connected to a shunt between both ends of the crystal unit and ground. These capacitors C1 and C2
Is for determining the negative resistance of the oscillator, and it is necessary to set each capacitance value to an optimum value.

【0005】ところが、図9の図中点線で示すように、
この発振器を実際にプリント基板上に構成した場合、周
知の通り必然的にプリント基板表面の配線パターンや各
部品のリード線間に浮遊容量が発現する。勿論、この浮
遊容量は水晶振動子とアースとの間にも発現し、本来必
要とされるコンデンサC1、C2の容量値よりも大きな値
となることもあり、このとき発振器の実効抵抗が増大す
るため、発振が不安定となり、最悪の場合には発振が停
止するといった不具合を生ずる場合がある。これを解決
するためには各部品の配置や配線パターンの位置を変更
する、或いは浮遊容量を減少させるためにキャパシタン
スとは逆の振る舞いをするインダクタンス、即ちコイル
を浮遊容量と並列に接続するという手法がとられてい
た。
However, as shown by the dotted line in FIG. 9,
When this oscillator is actually formed on a printed circuit board, as is well known, stray capacitance is inevitably developed between the wiring pattern on the printed circuit board surface and the lead wires of each component. Of course, this stray capacitance may appear between the crystal unit and the ground, and may become larger than the originally required capacitance value of the capacitors C1 and C2. At this time, the effective resistance of the oscillator increases. Therefore, the oscillation becomes unstable, and in the worst case, there may be a problem that the oscillation stops. In order to solve this, the layout of each component or the position of the wiring pattern is changed, or an inductance that behaves in the opposite manner to the capacitance in order to reduce the stray capacitance, that is, a method of connecting the coil in parallel with the stray capacitance Was taken.

【0006】しかしながら、前者に於いては浮遊容量が
小さい値になるまで試行錯誤を重ねて配置の変更を行う
必要があるためコストアップにつながる、また必ずしも
浮遊容量を所望の容量値がまで小さくできるとは限らな
いという欠点があった。一方、後者に於いても挿入した
コイルが浮遊容量とLC並列共振回路を構成することに
なり、所望の発振周波数即ち水晶振動子の共振に基づい
て定まる周波数のみならず、前記LC並列共振回路によ
りスプリアスが発生するため、抵抗を必要個所に挿入し
てこれを抑圧するなど極めて複雑な構成を採らなければ
ならないという欠陥があった。
However, in the former case, the layout must be changed by repeating trial and error until the stray capacitance becomes a small value, which leads to an increase in cost, and the stray capacitance can always be reduced to a desired capacitance value. There was a drawback that it was not always. On the other hand, also in the latter case, the inserted coil constitutes the LC parallel resonance circuit together with the stray capacitance, and not only the desired oscillation frequency, that is, the frequency determined based on the resonance of the crystal oscillator, but also the LC parallel resonance circuit is used. Since spurious is generated, there is a defect that an extremely complicated structure must be adopted, such as inserting a resistor at a necessary place and suppressing it.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明の目的は、共振回路とアースとの
間にシャントに接続されるコンデンサの容量値を減少す
る方向に調整可能とした、発振器及びフィルタを提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an oscillator and a filter that can be adjusted in a direction to reduce the capacitance value of a capacitor connected to a shunt between a resonance circuit and ground.

【0008】[0008]

【発明の概要】本発明は上述の目的を達成するため、共
振回路(水晶等の圧電結晶或いは圧電セラミック等を材
料とする圧電振動子を含む)を用いた発振器及びフィル
タにおいて、前記共振回路とアースとの間にシャントに
接続されたコンデンサCsに対して並列に、負の容量値
を与える負値コンデンサ手段を接続したものであり、特
に、前記負値コンデンサ手段が、オペアンプと、該オペ
アンプの負入力端子とアース間に接続したコンデンサC
fと、前記オペアンプの負入力端子と出力端子間に接続
した抵抗Rfと、前記オペアンプの正入力端子と出力端
子間に接続した抵抗Rsとから構成されるものであっ
て、前記オペアンプの正入力端子を前記コンデンサCs
の共振回路側の端子に接続するよう構成したものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides an oscillator and a filter using a resonance circuit (including a piezoelectric vibrator made of a piezoelectric crystal such as quartz or a piezoelectric ceramic), and A negative value capacitor means for giving a negative capacitance value is connected in parallel to a capacitor Cs connected to a shunt between the ground and the negative value capacitor means, and in particular, the negative value capacitor means is an operational amplifier and an operational amplifier of the operational amplifier. Capacitor C connected between the negative input terminal and ground
f, a resistor Rf connected between the negative input terminal and the output terminal of the operational amplifier, and a resistor Rs connected between the positive input terminal and the output terminal of the operational amplifier, the positive input of the operational amplifier Connect the terminal to the capacitor Cs
It is configured to be connected to the terminal on the resonance circuit side.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。圧電振動子とアースとの間にシャントに接続される
或いは発現するコンデンサの容量値を減少させるため
に、コンデンサと並列にコイルを挿入すると、スプリア
スが発生するという欠陥があることは前述した通りであ
るが、例えば、図1に示すようにコイルに代えて負の容
量値を呈する負値コンデンサ[−Cv]を並列に接続す
ることでこの欠点は解消し得ることを見出したのであ
る。
EXAMPLES The present invention will now be described in detail based on examples. As mentioned above, there is a defect that spurious occurs when a coil is inserted in parallel with the capacitor in order to reduce the capacitance value of the capacitor that is connected to the shunt or develops between the piezoelectric vibrator and the ground. However, it has been found that, for example, as shown in FIG. 1, this defect can be solved by connecting a negative value capacitor [-Cv] having a negative capacitance value in parallel instead of the coil.

【0010】図2は等価的に負の容量値を得るための負
値コンデンサ手段の原理を説明するための回路図であ
る。まず同図(a)の回路はオペアンプAと、該オペア
ンプAの負入力端子とアース間に接続した抵抗Rsと、
前記オペアンプAの負入力端子と出力端子間に接続した
抵抗Rfと、前記オペアンプAの正入力端子と出力端子
間に接続したコンデンサCfと、前記オペアンプAの正
入力端子とアース間に接続したコンデンサCsから構成
され、前記オペアンプAの正入力端子を入力、出力端子
を出力とするものである。
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the principle of the negative value capacitor means for obtaining a negative capacitance value equivalently. First, the circuit of FIG. 1A includes an operational amplifier A, a resistor Rs connected between the negative input terminal of the operational amplifier A and ground,
A resistor Rf connected between the negative input terminal and the output terminal of the operational amplifier A, a capacitor Cf connected between the positive input terminal and the output terminal of the operational amplifier A, and a capacitor connected between the positive input terminal of the operational amplifier A and the ground. It is composed of Cs, and the positive input terminal of the operational amplifier A is input and the output terminal is output.

【0011】ここで、オペアンプAが理想的なオペアン
プであると仮定すると、入力電圧をe1、出力電圧をe0
としたとき、
Assuming that the operational amplifier A is an ideal operational amplifier, the input voltage is e1 and the output voltage is e0.
And when

【数1】 となり、また入力から流れ込む電流をi1を、[Equation 1] And the current flowing from the input is i1,

【数2】 としたとき、[Equation 2] And when

【数3】 [Equation 3]

【数4】 となり、(1)式を(4)式に代入してe0を消去する
と、
[Equation 4] Then, by substituting equation (1) into equation (4) and erasing e0,

【数5】 更に、(3)、(5)式を(2)式に代入すると[Equation 5] Furthermore, substituting equations (3) and (5) into equation (2),

【数6】 [Equation 6]

【数7】 となり、この(7)式がこの回路の入力アドミタンスを
与える。この式は、純容量を表すものと考えることがで
きるから、この回路の入力から観た容量値Cは、
[Equation 7] And this equation (7) gives the input admittance of this circuit. Since this equation can be thought of as representing pure capacitance, the capacitance value C seen from the input of this circuit is

【数8】 となる。ここで、コンデンサCsを水晶振動子とアース
との間にシャントに接続されるコンデンサとして考える
と、(8)式の右辺最終項[−Cf・Rf/Rs]はコ
ンデンサCsに対して等価的に負の容量として作用し、
コンデンサCsの容量値を減少させることができること
が理解できよう。
[Equation 8] Becomes Here, considering the capacitor Cs as a capacitor connected to a shunt between the crystal unit and the ground, the last term on the right side of the equation (8) [−Cf · Rf / Rs] is equivalent to the capacitor Cs. Acts as a negative capacitance,
It will be appreciated that the capacitance value of the capacitor Cs can be reduced.

【0012】図3は図2(a)の回路を用いて構成した
本発明にかかる発振器の実施例であって、図3(a)に
おいてA1は水晶振動子を駆動するためのオペアンプで
あり、オペアンプA2を含む同図中点線内の回路が、水
晶振動子とアースとの間にシャントに接続されるコンデ
ンサCs(C1)の容量値を減少させための負の容量値
を与える負値コンデンサ手段として機能する。また、図
3(b)は、コンデンサCs(C2)の容量値を減少さ
せるために、負値コンデンサ手段を構成しているオペア
ンプAを発振器の駆動用アンプとして利用することによ
り構成素子数を減らしたものである。ところがこの回路
に於いては、オペアンプAを発振器の駆動用アンプとし
て利用すべくP点とQ点を接続したため、コンデンサC
fが水晶振動子と並列に接続されることとなり、水晶振
動子の並列容量(電極間容量)を実質的に増大させると
いう結果をもたらす。周知の通り、発振を安定化させる
ためには水晶振動子の並列容量を極力小さい値とするこ
とが望ましい。(水晶振動子の等価直列容量と電極間容
量との比、所謂容量比を小さくすることが、良い振動子
の一つの条件になっている。)そこで本回路に於いては
安定した発振が得るべく、コンデンサCfが実質的に水
晶振動子と並列接続しないようP点とQ点の間にバッフ
ア回路を挿入することが望ましい。
FIG. 3 shows an embodiment of an oscillator according to the present invention constructed by using the circuit shown in FIG. 2A. In FIG. 3A, A1 is an operational amplifier for driving a crystal unit, A circuit in the dotted line in the figure including the operational amplifier A2 provides a negative capacitance means for giving a negative capacitance value for reducing the capacitance value of the capacitor Cs (C1) connected to the shunt between the crystal unit and the ground. Function as. Further, in FIG. 3B, in order to reduce the capacitance value of the capacitor Cs (C2), the operational amplifier A constituting the negative value capacitor means is used as a driving amplifier of the oscillator to reduce the number of constituent elements. It is a thing. However, in this circuit, since the point P and the point Q are connected to use the operational amplifier A as an amplifier for driving the oscillator, the capacitor C
Since f is connected in parallel with the crystal unit, the result is that the parallel capacitance (capacitance between electrodes) of the crystal unit is substantially increased. As is well known, in order to stabilize the oscillation, it is desirable to set the parallel capacitance of the crystal unit to a value as small as possible. (One of the conditions for a good oscillator is to reduce the ratio of the equivalent series capacitance of the crystal oscillator to the capacitance between electrodes, the so-called capacitance ratio.) Therefore, stable oscillation is obtained in this circuit. Therefore, it is desirable to insert a buffer circuit between the points P and Q so that the capacitor Cf is not substantially connected in parallel with the crystal unit.

【0013】図2(b)は同(a)の変形であって、コ
ンデンサCfがオペアンプAの正入力端子と出力端子間
に接続したことによる上述した如き不都合を解消すべく
コンデンサCfと抵抗Rsとの位置を入れ替えたもので
あり、この構成によっても上述の場合と同等の作用が得
られることを見出した。即ち、同図に於いて入力電圧を
e1、出力電圧をe0としたとき、
FIG. 2B is a modification of FIG. 2A, in which the capacitor Cf is connected between the positive input terminal and the output terminal of the operational amplifier A so as to eliminate the above-mentioned inconvenience. It was found that the positions of and were exchanged, and that the same effect as in the above case can be obtained also by this configuration. That is, in the figure, when the input voltage is e1 and the output voltage is e0,

【数9】 となり、[Equation 9] Next to

【数10】 [Equation 10]

【数11】 (9)式と(11)式より[Equation 11] From equations (9) and (11)

【数12】 [Equation 12]

【数13】 (10)式と(13)式より[Equation 13] From equations (10) and (13)

【数14】 となり、この(14)式がこの回路の入力アドミタンス
を与える。この式は、(7)式と全く同じ式であり、同
様に(8)式を満足するから図2(a)と全く同じ作用
を呈することとなる。
[Equation 14] Therefore, this equation (14) gives the input admittance of this circuit. This equation is exactly the same as the equation (7), and similarly satisfies the equation (8), so that the same action as in FIG. 2A is exhibited.

【0014】図4は図2(b)の回路を用いて構成した
本発明にかかる発振器の変形実施例であって、図4
(a)においてA1は水晶振動子を駆動するためのオペ
アンプであり、オペアンプA2を含む点線内の回路が、
水晶振動子とアースとの間にシャントに接続されるコン
デンサCs(C1)の容量値を減少させ、負の容量値を
与えるための負値コンデンサ手段として機能する。ま
た、図4(b)は、負値コンデンサ手段を構成している
オペアンプAを発振器の駆動用アンプとして利用するこ
とにより構成素子数を減らしたものである。図3(b)
の回路とは異なり、この回路に於いては、オペアンプA
を発振器の駆動用アンプとして利用すべくP点とQ点を
接続しても、抵抗Rsが水晶振動子と並列に接続される
だけであってコンデンサCfが水晶振動子と並列に接続
されることはないから、バッファ回路を挿入する必要が
なくなるという特徴を有する。
FIG. 4 shows a modified embodiment of the oscillator according to the present invention constructed by using the circuit of FIG.
In (a), A1 is an operational amplifier for driving the crystal unit, and the circuit inside the dotted line including the operational amplifier A2 is
It functions as a negative value capacitor means for reducing the capacitance value of the capacitor Cs (C1) connected to the shunt between the crystal unit and the ground and giving a negative capacitance value. Further, FIG. 4B shows that the number of constituent elements is reduced by using the operational amplifier A which constitutes the negative value capacitor means as an amplifier for driving the oscillator. Figure 3 (b)
Unlike the circuit of, in this circuit, the operational amplifier A
Even if the points P and Q are connected to use as a driving amplifier for the oscillator, the resistor Rs is only connected in parallel with the crystal unit and the capacitor Cf is connected in parallel with the crystal unit. Therefore, it has a feature that it is not necessary to insert a buffer circuit.

【0015】例えば図5のように水晶振動子の両端に図
2(a)、(b)の回路を用いて、水晶振動子とアース
との間にシャントに接続されるコンデンサCs1(C
1)、Cs2(C2)の双方の容量値を減少させるよう構
成することも可能である。
For example, as shown in FIG. 5, by using the circuits of FIGS. 2A and 2B at both ends of the crystal unit, a capacitor Cs1 (C) connected to a shunt between the crystal unit and the ground is provided.
It is also possible to reduce the capacitance values of both 1) and Cs2 (C2).

【0016】次に、図2(a)、(b)の回路を用いる
ことによって、トリマーコンデンサを用いることなく水
晶発振器の発振周波数の微調整手段を構成できること、
及び可変容量ダイオード(バリキャップ)を用いること
なしに電圧制御水晶発振器(VCXO)が構成できるこ
とを説明する。
Next, by using the circuits of FIGS. 2 (a) and 2 (b), fine adjustment means of the oscillation frequency of the crystal oscillator can be constructed without using a trimmer capacitor.
Also, it will be described that a voltage controlled crystal oscillator (VCXO) can be configured without using a variable capacitance diode (varicap).

【0017】これまで水晶発振器の発振周波数の微調整
をするためには、水晶振動子とアースとの間にシャント
にトリマーコンデンサ、例えば半固定コンデンサを接続
して、その容量値を変化させることによって行うのが一
般的であった。上述したように(8)式より[−Cf・
Rf/Rs]がコンデンサCsに対して等価的に負の容
量として作用し、コンデンサCsの容量値を減少させる
ことができるから、例えば図4(b)において、予めコ
ンデンサC2の容量値を少し高めに設定しておき、Rf
又はRsを可変抵抗器とし、該可変抵抗器を水晶振動子
とアースとの間のシャント容量を減少する方向に調整す
れば周波数を変化させることが可能となる。ここで、R
f及びRsとして発振器の部品を搭載するプリント基板
表面に導電性ペーストを印刷して構成したパターン抵抗
を採用し、これをレーザーでトリミングしてその抵抗値
を変化させるよう構成することにより小型化を図ること
も可能となる。通常このようなトリミング抵抗はレーザ
ーでトリミングするほどに抵抗値が高くなり、一旦過剰
にトリミングしてしまうと抵抗値を低くすることができ
ないが、(8)式から明らかなようにこの負の容量値は
[−Cf・Rf/Rs]で表されるから、分子のRfを
大きくすると負の容量値の絶対値が大きくなり、分母の
Rsを大きくすると負の容量値の絶対値は小さくなるの
で、水晶振動子とアース間の容量値を自在に増減できる
のである。
In order to finely adjust the oscillation frequency of the crystal oscillator, a trimmer capacitor, for example, a semi-fixed capacitor is connected to the shunt between the crystal oscillator and the ground, and the capacitance value is changed. It was common practice. As described above, from expression (8), [-Cf ·
Rf / Rs] equivalently acts as a negative capacitance with respect to the capacitor Cs and can reduce the capacitance value of the capacitor Cs. Therefore, for example, in FIG. 4B, the capacitance value of the capacitor C2 is slightly increased in advance. Set to Rf
Alternatively, if Rs is a variable resistor and the variable resistor is adjusted to reduce the shunt capacitance between the crystal unit and the ground, the frequency can be changed. Where R
As the f and Rs, a pattern resistor formed by printing a conductive paste on the surface of a printed circuit board on which oscillator parts are mounted is adopted, and trimming is performed with a laser to change the resistance value, thereby reducing the size. It is also possible to plan. Normally, such a trimming resistor has a higher resistance value as it is trimmed by a laser, and once trimmed excessively, the resistance value cannot be lowered. However, as is clear from the equation (8), this negative capacitance is Since the value is expressed by [-Cf · Rf / Rs], increasing Rf of the numerator increases the absolute value of the negative capacitance value, and increasing Rs of the denominator decreases the absolute value of the negative capacitance value. The capacitance value between the crystal unit and ground can be increased or decreased as desired.

【0018】また、これまでの電圧制御水晶発振器は、
水晶振動子とアースとの間にシャントに接続したコンデ
ンサと並列に可変容量ダイオードを接続して構成してい
た。可変容量ダイオードは両端に印加される電圧に対応
して、その両端から観た容量値を変化させるという素子
であり、前述の電圧制御水晶発振器においても可変容量
ダイオードの両端に外部より電圧を供給し、その電圧を
変化させることによって発振周波数を制御するものであ
った。ところが、この可変容量ダイオードはCMOSの
製造プロセスで製造することが不可能であるため、増幅
器等の他の素子と共に同一チップ内に構成することがで
きなかった。これに対し、例えば、図4(b)において
Rf、Rsの少なくとも一方に、CMOSの製造プロセ
スでも容易に製造が可能な電圧制御型の半導体抵抗可変
素子を採用することにより、水晶振動子以外の回路を1
チップ化した電圧制御水晶発振器用ICを構成すること
ができるのである。このICを用いればより小型化した
電圧制御水晶発振器を構成することも可能となる。更
に、水晶振動子とアースとの間にシャントに接続される
コンデンサの総容量値を小さくすることが可能であるか
ら、周波数可変幅を大きくとることができるという特徴
もある。
The conventional voltage controlled crystal oscillator is
The variable capacitance diode was connected in parallel with the capacitor connected to the shunt between the crystal unit and the ground. The variable-capacitance diode is an element that changes the capacitance value seen from both ends according to the voltage applied to both ends.In the above-mentioned voltage-controlled crystal oscillator, a voltage is externally supplied to both ends of the variable-capacitance diode. The oscillation frequency was controlled by changing the voltage. However, since this variable capacitance diode cannot be manufactured by a CMOS manufacturing process, it cannot be formed on the same chip together with other elements such as an amplifier. On the other hand, for example, by adopting a voltage-controlled semiconductor resistance variable element that can be easily manufactured by a CMOS manufacturing process for at least one of Rf and Rs in FIG. Circuit 1
It is possible to configure an IC for a voltage controlled crystal oscillator that is made into a chip. By using this IC, it becomes possible to configure a more compact voltage controlled crystal oscillator. Further, since it is possible to reduce the total capacitance value of the capacitors connected to the shunt between the crystal unit and the ground, it is possible to increase the frequency variable width.

【0019】以上、本発明を水晶振動子を用いた発振器
を例として説明してきたが、発振器のみならず圧電振動
子を用いたフィルタにも適用可能である。図6(a)、
(b)は水晶基板の一方の表面に所定の間隙を隔して2
つの電極を配置し、他方の表面に前記2つの電極と対向
するように大きめの電極を配置して、該電極近傍に発生
する複数の振動モードの音響結合を利用した多重モード
フィルタ(モノリシック・クリスタルフィルタ:MC
F)の断面図とその等価回路を示す図面である。同図
(b)の等価回路から明らかなように、直列共振回路と
して機能する図中点線内とアースとの間にシャントに電
極間容量Cs1、Cs2が必然的に接続されることとな
る。
Although the present invention has been described by taking the oscillator using the crystal oscillator as an example, the present invention can be applied to not only the oscillator but also the filter using the piezoelectric oscillator. FIG. 6 (a),
(B) is a quartz substrate with one surface separated by a predetermined gap 2
One electrode is arranged, a larger electrode is arranged on the other surface so as to face the two electrodes, and a multi-mode filter (monolithic crystal) utilizing acoustic coupling of a plurality of vibration modes generated in the vicinity of the electrodes is arranged. Filter: MC
It is drawing which shows sectional drawing of F), and its equivalent circuit. As is clear from the equivalent circuit of FIG. 6B, the interelectrode capacitances Cs1 and Cs2 are inevitably connected to the shunt between the dotted line in the figure functioning as a series resonance circuit and the ground.

【0020】例えば、端子1、3を入力端子対、端子
2、4を出力端子対とすると、入力した信号は入力端子
対側の電極間容量Cs1を介してその一部がアース側に
漏洩してしまい、直列共振回路部分を通過した信号も出
力端子対側の電極間容量Cs2によって更にその一部が
アースに漏洩してしまうため、フィルタの通過周波数帯
域幅減少の一因となっていた。そこで、このフィルタの
直列共振回路部分とアースとの間にシャントに接続され
た電極間容量Cs1、Cs2を減少せしめ、その容量をほ
ぼゼロとすべく、フィルタに本発明を適用した一実施例
が図7である。同図に於いては、電極間容量Cs1、C
s2夫々に図2(b)の回路に基づく負値コンデンサ手
段を付加し、電極間容量Cs1、Cs2がほぼゼロとなる
ように各素子値を設定している。このように、共振回路
とアースとの間にシャントに接続されたコンデンサを、
減少する方向に調整するための負値コンデンサ手段をフ
ィルタに適用することにより、通過周波数帯域幅減少の
改善を図ることも可能となる。
For example, when the terminals 1 and 3 are an input terminal pair and the terminals 2 and 4 are an output terminal pair, a part of the input signal leaks to the ground side through the interelectrode capacitance Cs1 on the input terminal pair side. The signal that has passed through the series resonant circuit portion is further leaked to the ground due to the interelectrode capacitance Cs2 on the output terminal pair side, which is one of the causes of the reduction of the pass frequency bandwidth of the filter. Therefore, in order to reduce the interelectrode capacitances Cs1 and Cs2 connected to the shunt between the series resonance circuit portion of this filter and the ground and to make the capacitance almost zero, one embodiment in which the present invention is applied to the filter is described. It is FIG. In the figure, the interelectrode capacitances Cs1 and C
A negative value capacitor means based on the circuit of FIG. 2B is added to each of s2, and each element value is set so that the interelectrode capacitances Cs1 and Cs2 become substantially zero. In this way, the capacitor connected to the shunt between the resonant circuit and ground,
By applying the negative value condenser means for adjusting in the decreasing direction to the filter, it is possible to improve the reduction of the pass frequency bandwidth.

【0021】また、上述の例に於いては理想のオペアン
プを想定した場合について解析を試みたが、実際のオペ
アンプに於いても実質的には(8)式及び(14)式で
示した効果が期待し得ることは言うまでもない。更に、
本発明はトランジスタ、抵抗、コンデンサを組み合わせ
て公知の差動動作する増幅回路を構成し、理想オペアン
プの代わりに使用しても同様の効果が得られることは自
明であり、実際のオペアンプの場合と同様に、インピー
ダンス、アンプゲイン及び出力インピーダンスとして有
限の値を持ち、入出力位相回転が生ずるといった点で理
想オペアンプとは若干の差異はあるものの、実質的には
(8)式及び(14)式で示した効果が期待し得るので
ある。よって、この場合解析を行う際には若干の補正係
数を加味すべきことは周知の通りである。
Further, in the above example, an analysis was attempted on the assumption of an ideal operational amplifier, but in the actual operational amplifier, the effects substantially shown by the equations (8) and (14) are obtained. Needless to say, can be expected. Furthermore,
It is obvious that the present invention can obtain the same effect by forming a well-known differentially operating amplifier circuit by combining a transistor, a resistor, and a capacitor and using it instead of an ideal operational amplifier. Similarly, although the impedance, the amplifier gain, and the output impedance have finite values, and there is a slight difference from the ideal operational amplifier in that input / output phase rotation occurs, the expressions (8) and (14) are practically used. The effect shown in can be expected. Therefore, in this case, it is well known that a slight correction coefficient should be added when performing the analysis.

【0022】以上本発明を水晶振動子を用いた発振器或
いはフィルタを例として説明してきたが、本発明はこれ
ら実施例のみに限定されるものではなく、水晶以外の圧
電材料、例えば、LiTaO3、LiNbO3、Li2
B4O7 等の圧電単結晶、又は圧電セラミック等からな
る圧電振動子或いは圧電共振子を用いたものであっても
適用可能である。またモノリシック・クリスタルフィル
タのように音響結合を利用した多重モードフィルタのみ
ならず、一般の共振器型フィルタであってもよく、弾性
表面波デバイスを利用したものであってもよいことは自
明である。また、圧電振動子を用いた発振器或いはフィ
ルタに限らず、LC共振回路等のコイルやコンデンサを
組み合わせた共振回路を用いた発振器及びフィルタにも
適用可能であることは説明するまでもなく明らかであ
り、他の応用圧電デバイス、例えば圧電トランスジュー
サ、超音波ディレイライン或いは振動ジャイロ等のエレ
クトロメカニカル機能デバイスに適用しても良い。
Although the present invention has been described above by taking an oscillator or filter using a crystal oscillator as an example, the present invention is not limited to these embodiments, and piezoelectric materials other than quartz, such as LiTaO3 and LiNbO3, are used. , Li2
A piezoelectric vibrator or piezoelectric resonator made of a piezoelectric single crystal such as B4O7 or a piezoelectric ceramic is also applicable. It is also obvious that not only a multimode filter using acoustic coupling such as a monolithic crystal filter but also a general resonator type filter or a surface acoustic wave device may be used. . Further, it is obvious that the present invention can be applied not only to an oscillator or a filter using a piezoelectric vibrator but also to an oscillator and a filter using a resonance circuit in which a coil or a capacitor such as an LC resonance circuit is combined. Other applied piezoelectric devices, such as piezoelectric transducers, ultrasonic delay lines, or electromechanical functional devices such as vibrating gyros may be applied.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は共振回路を
用いた発振器及びフィルタにおいて、共振回路とアース
との間にシャントに接続される容量値を減少する方向に
調整可能としたこと、可変コンデンサ素子なしに周波数
微調整を可能としたこと、可変容量ダイオードなしに電
圧制御圧電発振器を構成可能としたこと及びフィルタの
通過周波数帯域減少を改善する上で極めて著しい効果を
奏する。
As described above, according to the present invention, in the oscillator and the filter using the resonance circuit, the capacitance value connected to the shunt between the resonance circuit and the ground can be adjusted in the direction of decreasing, It is possible to perform fine frequency adjustment without a capacitor element, to be able to configure a voltage-controlled piezoelectric oscillator without a variable-capacitance diode, and to significantly reduce the pass frequency band of the filter, which is extremely effective.

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

【図1】本発明の原理を説明する図。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】本発明にかかる負値コンデンサ手段とその原理
を説明する図。
FIG. 2 is a diagram for explaining a negative value capacitor means according to the present invention and its principle.

【図3】(a)、(b)は本発明にかかる水晶発振器の
実施例の構成を示す図。
3A and 3B are diagrams showing a configuration of an embodiment of a crystal oscillator according to the present invention.

【図4】(a)、(b)は本発明にかかる水晶発振器の
他の実施例の構成を示す図。
4A and 4B are views showing the configuration of another embodiment of the crystal oscillator according to the present invention.

【図5】本発明にかかる水晶発振器の更に他の実施例の
構成を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of still another embodiment of the crystal oscillator according to the present invention.

【図6】(a)、(b)は夫々モノリシックフィルタの
構成図と等価回路を示す図。
6A and 6B are diagrams showing a configuration diagram of a monolithic filter and an equivalent circuit, respectively.

【図7】本発明にかかるモノリシックフィルタの一実施
例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of a monolithic filter according to the present invention.

【図8】従来の水晶発振器の構成を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional crystal oscillator.

【図9】従来の水晶発振器の欠点を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating a defect of a conventional crystal oscillator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A、A1、A2・・・オペアンプ C1、C2、Cf、Cs、Cf1、Cs1、Cf2、Cs2・
・・コンデンサ Rf、Rs、Rf1、Rs1、Rf2、Rs2・・・抵抗 −Cv・・・負の容量値
A, A1, A2 ... Operational amplifiers C1, C2, Cf, Cs, Cf1, Cs1, Cf2, Cs2.
..Capacitors Rf, Rs, Rf1, Rs1, Rf2, Rs2 ... Resistance-Cv ... Negative capacitance value

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】共振回路を用いた発振器及びフィルタにお
いて、前記共振回路とアースとの間にシャントに接続さ
れた、又は発現するコンデンサCsと、該コンデンサC
sと並列に接続された負の容量値を与える負値コンデン
サ手段とを具備したものであって、前記負値コンデンサ
手段は、オペアンプと、該オペアンプの負入力端子とア
ース間に接続したコンデンサCfと、前記オペアンプの
負入力端子と出力端子間に接続した抵抗Rfと、前記オ
ペアンプの正入力端子と出力端子間に接続した抵抗Rs
とから構成されるものであり、前記オペアンプの正入力
端子を前記コンデンサCsの共通回路側の端子に接続す
るよう構成したことを特徴とする発振器及びフィルタ。
1. An oscillator and a filter using a resonance circuit, wherein a capacitor Cs connected to or developed in a shunt between the resonance circuit and ground, and the capacitor Cs.
s and a negative value capacitor means connected in parallel for giving a negative capacitance value, wherein the negative value capacitor means is an operational amplifier and a capacitor Cf connected between the negative input terminal of the operational amplifier and ground. A resistor Rf connected between the negative input terminal and the output terminal of the operational amplifier, and a resistor Rs connected between the positive input terminal and the output terminal of the operational amplifier.
An oscillator and a filter, wherein the positive input terminal of the operational amplifier is connected to the common circuit side terminal of the capacitor Cs.
【請求項2】前記共通回路として圧電振動子を用いたこ
とを特徴とする請求項1記載の発振器及びフィルタ。
2. The oscillator and the filter according to claim 1, wherein a piezoelectric vibrator is used as the common circuit.
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