JP3619712B2 - Crystal oscillator - Google Patents

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶発振器に係わり、特に起動時間の短縮に関する。
【0002】
【従来の技術】
近時、携帯電話機等の移動体通信機器が広く使用されるとともに、この種の電子機器では形状の小型化のみならず種々の機能が求められている。
このため、このような通信機器に通信周波数の基準として用いられる水晶発振器にも種々の要求がある。
【0003】
たとえば携帯電話機では、形状の小型、軽量化のために電源である電池の容積を小さくする必要がある。一方、電池の容積を小さくしても動作可能な時間を長くし、長時間の待ち受け受信の可能なことが要求されている。
【0004】
このため待ち受け状態では、動作状態と休止状態とを間欠的に繰り返すことにより着信の有無を確認するようにして電池の寿命を延長することが考えられている。
従来、間欠的に使用される水晶発振器では、たとえば発振出力をゲート回路を介して出力するようにしたものがある。
【0005】
このようにすれば上記ゲートをオン、オフ制御することによって出力をオン、オフすることができる。
しかしながら、このようなものではゲート回路を用いて発振出力を断つものであって、出力の断たれた状態でも発振回路は連続して動作しているために、消費電力を低減することはできない。
【0006】
したがって電源の節減のために、間欠的に動作させる水晶発振器では、動作状態と停止状態を繰り返す必要がある。このため水晶発振器へ電源投入後、定常的な発振状態になるまでの所要時間、すなわち起動時間は極力短時間であることが電池の電力の有効利用のために必要となる。
【0007】
従来、このような場合、起動時に発振回路に大きな電流を流すことにより起動時間を短縮するようにしていた。
しかしながらこのようなものでは、起動時の消費電力が増大するために合理的でない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、起動時間を著しく短くすることができ、かつ起動時の消費電力が特に増大することもなく、間欠的な動作に適する水晶発振器を提供することを目的とするものである。
【0009】
本発明は、水晶振動子の負荷容量を可変するバリキャップダイオードを有する水晶発振回路において、前記バリキャップダイオードには加算回路からの加算出力を印加し、前記加算回路は発振周波数の調整電圧V c 電源投入直後はバリキャップダイオードに定常状態よりも高い電圧を印加する起動発生回路の発生電圧V k とを加算した構成とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1に示す回路図を参照して詳細に説明する。
1はインバータで、この入出力間に帰還抵抗2を接続し、この帰還抵抗2に並列に水晶振動子3を接続している。
【0011】
なおインバータ1の電源は、VDD及び接地電位から供給される。
またインバータ1の出力を出力端子(OUT)4に接続している。
そしてインバータ1の入力端子及び出力端子と接地電位との間には、それぞれ位相条件を満たすようにコンデンサ5、6を介挿している。
【0012】
また、このコンデンサ5、6に並列に、それぞれコンデンサ7、8とバリキャップダイオード9、10の直列回路を接続している。
一方、オペアンプ11を用いた加算回路の加算出力を、抵抗12、13を介して上記コンデンサ7、8とバリキャップダイオード9、10との直列接続点に与えてバリキャップダイオード9、10の静電容量を制御するようにしている。
また上記加算回路では、別に与えられる発振周波数の調整電圧VCと、起動電圧発生回路の発生電圧VKを加算するようにしている。
【0013】
上記起動電圧発生回路は、たとえば電源VDDと接地電位との間に抵抗14とコンデンサ15を直列に介挿している。
そして抵抗14とコンデンサ15の直列接続点をインバータ16の入力に接続している。
この抵抗14とコンデンサ15の直列回路の時定数は、たとえば発振回路の起動時間が3msであれば、インバータ16の出力がHからLに反転するまでの時間を1ms程度とするように設定すればよい。
【0014】
このようにすれば、電源の投入直後は、抵抗14とコンデンサ15の直列接続点の電位は低いので、インバータ16の入力の論理レベルはLであり、したがって出力の論理レベルはHとなり、発生電圧VKは略電源電位VDDになる。
【0015】
したがって加算回路は調整電圧VCと発生電圧VKを加算して、バリキャップダイオード9、10に印加する。
したがってバリキャップダイオード9、10には調整電圧VCのみの時よりも高い電圧が印加されるので、その静電容量は小さくなる。これを発振回路のインバータ1から見ると、負荷の容量分の大きさが小さくなり、いわゆる負荷の軽い状態となる。
【0016】
したがってインバータ1は軽負荷で動作することができ、それによって電源投入後、周波数及び振幅が定常状態になるまでの時間を、負荷を軽くしないで一定とした場合よりも大幅に短縮することができる。
たとえばインバータを用いた従来の発振回路では電源投入後、発振周波数及び振幅が定常状態になるまでに約3msを要していたが、起動時の負荷を軽くすることによってこの時間を約半減することができた。
【0017】
なお電源投入後、コンデンサ15の充電電圧が次第に上昇して、インバータ16のスレッシホールド電圧を超えると、インバータ16の出力はHからLへ反転する。
したがってバリキャップダイオード9、10には調整電圧VCが印加され、定常的な動作状態となる。
【0018】
なおコンデンサ15に並列にP型FET17のドレイン、ソースを接続し、このFET17のゲートを電源VDDに接続している。
したがって電源VDDを断つと、FET17のゲート電圧は次第に低下して、ある時点でドレイン、ソース間は導通しコンデンサ15の充電電荷を放電する。
【0019】
なお本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、たとえば上記実施例ではインバータを用いた発振回路について説明したが、トランジスタ、FET等を用いたコルピッツ型の発振回路にも同様に適用できることはもちろんである。
【0020】
このような構成であれば、簡単な構成で起動時間を短縮することができ、それによって消費電力が増大することもない。
したがって携帯電話等の移動体通信機器の間欠動作に適し、一定時間、発振器の電源を断とすることによって消費電力を節減することができ、電源投入時は起動時間が短く短時間で定常的な動作状態となる。したがってこの種の電子機器の消費電力の低減に寄与することができる水晶発振器を提供することができる。
【0021】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、起動時間が短く、かつ起動時に消費電力が増加することもなく、間欠的な動作にて記する水晶発振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【符号の説明】
1、16 ・・ インバータ
3 ・・ 水晶振動子
9、10 ・・ バリキャップダイオード
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a crystal oscillator, and more particularly to shortening of startup time.
[0002]
[Prior art]
In recent years, mobile communication devices such as mobile phones have been widely used, and electronic devices of this type are required to have various functions in addition to miniaturization.
For this reason, there are various demands for a crystal oscillator used as a communication frequency reference in such a communication device.
[0003]
For example, in a mobile phone, it is necessary to reduce the volume of a battery as a power source in order to reduce the size and weight. On the other hand, it is required that the operation time is extended even if the battery volume is reduced, and that long standby reception is possible.
[0004]
For this reason, in the standby state, it is considered to extend the battery life by checking the presence or absence of an incoming call by intermittently repeating the operation state and the suspension state.
2. Description of the Related Art Conventionally, some crystal oscillators that are used intermittently output an oscillation output via a gate circuit, for example.
[0005]
In this way, the output can be turned on and off by controlling the gate on and off.
However, in such a case, the oscillation output is cut off by using a gate circuit, and since the oscillation circuit operates continuously even when the output is cut off, the power consumption cannot be reduced.
[0006]
Therefore, in order to save power, a crystal oscillator that operates intermittently needs to be repeatedly operated and stopped. For this reason, it is necessary for the effective use of the battery power that the time required for the crystal oscillator to turn into a steady oscillation state, that is, the start-up time is as short as possible.
[0007]
Conventionally, in such a case, the startup time has been shortened by flowing a large current through the oscillation circuit at the time of startup.
However, in such a case, power consumption at the time of startup increases, which is not rational.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a crystal oscillator that can significantly shorten the startup time and that is suitable for intermittent operation without particularly increasing power consumption during startup. It is intended.
[0009]
According to the present invention, in a crystal oscillation circuit having a varicap diode that varies a load capacity of a crystal resonator, an addition output from an addition circuit is applied to the varicap diode, and the addition circuit adjusts an oscillation frequency adjustment voltage V c. and immediately after power-on and configuration obtained by adding the generated voltage V k start generating circuit for applying a voltage higher than the steady state varicap diode.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to a circuit diagram shown in FIG.
Reference numeral 1 denotes an inverter. A feedback resistor 2 is connected between the input and output, and a crystal resonator 3 is connected to the feedback resistor 2 in parallel.
[0011]
The power source of the inverter 1 is supplied from VDD and the ground potential.
The output of the inverter 1 is connected to the output terminal (OUT) 4.
Capacitors 5 and 6 are inserted between the input terminal and output terminal of the inverter 1 and the ground potential so as to satisfy the phase condition.
[0012]
Further, series circuits of capacitors 7 and 8 and varicap diodes 9 and 10 are connected in parallel with the capacitors 5 and 6, respectively.
On the other hand, the addition output of the adder circuit using the operational amplifier 11 is given to the series connection point of the capacitors 7 and 8 and the varicap diodes 9 and 10 via the resistors 12 and 13 and the electrostatic capacitance of the varicap diodes 9 and 10 is applied. The capacity is controlled.
In the adder circuit, a separately adjusted adjustment voltage VC of the oscillation frequency and the generated voltage VK of the starting voltage generating circuit are added.
[0013]
In the startup voltage generating circuit, for example, a resistor 14 and a capacitor 15 are inserted in series between a power supply VDD and a ground potential.
The series connection point of the resistor 14 and the capacitor 15 is connected to the input of the inverter 16.
For example, if the start-up time of the oscillation circuit is 3 ms, the time constant of the series circuit of the resistor 14 and the capacitor 15 is set so that the time until the output of the inverter 16 is inverted from H to L is about 1 ms. Good.
[0014]
In this way, immediately after the power is turned on, the potential at the series connection point of the resistor 14 and the capacitor 15 is low, so the logic level of the input of the inverter 16 is L, so the logic level of the output is H, and the generated voltage VK is approximately the power supply potential VDD.
[0015]
Therefore, the adder circuit adds the adjustment voltage VC and the generated voltage VK and applies them to the varicap diodes 9 and 10.
Therefore, a higher voltage is applied to the varicap diodes 9 and 10 than when only the adjustment voltage VC is applied, so that the electrostatic capacity is reduced. When this is viewed from the inverter 1 of the oscillation circuit, the size of the load is reduced, so that the load is light.
[0016]
Therefore, the inverter 1 can be operated with a light load, whereby the time until the frequency and amplitude become steady after the power is turned on can be significantly reduced as compared with the case where the load and the load are kept constant. .
For example, in a conventional oscillation circuit using an inverter, it takes about 3 ms for the oscillation frequency and amplitude to reach a steady state after the power is turned on, but this time can be halved by reducing the load at startup. I was able to.
[0017]
After the power is turned on, when the charging voltage of the capacitor 15 gradually increases and exceeds the threshold voltage of the inverter 16, the output of the inverter 16 is inverted from H to L.
Therefore, the adjustment voltage VC is applied to the varicap diodes 9 and 10, and a steady operation state is obtained.
[0018]
The drain and source of a P-type FET 17 are connected in parallel with the capacitor 15, and the gate of the FET 17 is connected to the power supply VDD.
Accordingly, when the power supply VDD is cut off, the gate voltage of the FET 17 gradually decreases, and at a certain point in time, the drain and the source become conductive, and the charge of the capacitor 15 is discharged.
[0019]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above-described embodiment, an oscillation circuit using an inverter has been described. However, the present invention can be similarly applied to a Colpitts-type oscillation circuit using a transistor, an FET, or the like. Of course.
[0020]
With such a configuration, the start-up time can be shortened with a simple configuration, thereby preventing an increase in power consumption.
Therefore, it is suitable for intermittent operation of mobile communication devices such as mobile phones, and can reduce power consumption by turning off the oscillator power for a certain period of time. It becomes an operation state. Therefore, it is possible to provide a crystal oscillator that can contribute to a reduction in power consumption of this type of electronic device.
[0021]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a crystal oscillator described in an intermittent operation without a short start-up time and an increase in power consumption at the time of start-up.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 16 ··· Inverter 3 ··· Crystal resonator 9, 10 ·· Varicap diode

Claims (1)

水晶振動子の負荷容量を可変するバリキャップダイオードを有する水晶発振器において、前記バリキャップダイオードには加算回路からの加算出力を印加し、前記加算回路は発振周波数の調整電圧V c 電源投入直後はバリキャップダイオードに定常状態よりも高い電圧を印加する起動発生回路の発生電圧V k とを加算したことを特徴とする水晶発振器。In a crystal oscillator having a varicap diode that varies a load capacity of a crystal resonator, an addition output from an adder circuit is applied to the varicap diode, and the adder circuit adjusts an oscillation frequency adjustment voltage V c and immediately after power-on. A crystal oscillator characterized by adding a voltage V k generated by a start generation circuit that applies a voltage higher than a steady state to a varicap diode.
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