JP4167255B2 - 発振器起動制御回路 - Google Patents

Description

本発明は、水晶発振器回路の起動時間の短縮と制御、発振周波数の安定化に適した発振器起動制御回路に関するものである。

近年、水晶発振回路は電子機器内の基準となる周波数として多用され、また伝送データレートも高くなってきている。このような電子機器では、低消費電力を目的として間欠動作が行われている。このため、これらの基準となる周波数として使用されている水晶発振回路に対して、短時間で起動を行い、低消費電力により一定の発振周波数を出力する発振回路が望まれているため、水晶発振回路は回路技術として極めて有用である。

また、水晶発振回路が出力する周波数は、電子機器内の基準となる周波数として使用されているため、短時間で起動を行い、起動後は一定の発振周波数を出力する発振回路が必要である。

従来のこの種の水晶発振回路は図２に回路図の一例を示したように構成されている。図２において、１は発振回路、２はＲＥＧ電圧回路、３は電圧制御回路、１０、１１はＭＯＳ可変容量、１２、１３は固定容量、１４はインバータ、１５は水晶振動子、１６、１８、１９は抵抗、１７は電源電圧である。図２に示す水晶発振回路は、ＲＥＧ電圧源２により発振回路部１の電源を供給し、水晶振動子１５と発振回路部１とＭＯＳ容量１０、１１と固定容量１２、１３にて発振ループを形成し、発振波形を出力する構成である。

以上のように構成された水晶発振回路について、その動作を説明する。電源電圧（１７）から電源電圧を印加するとＲＥＧ電圧回路部（２）より、ある一定の電源電圧が発振回路部（１）と水晶振動子（１５）に供給され、発振回路部（１）に電位が印加されることにより水晶振動子（１５）に衝撃が与えられ、これにより発振動作を行い始める。そして、この発振回路部（１）において発振された発振振幅を出力する。また、電圧制御回路（３）より抵抗（１８、１９）を介してＭＯＳ可変容量（１０、１１）のゲートに制御電圧が印加され、ＭＯＳ容量値を変化することにより発振回路の負荷容量ＣＬを変化させ、所望の発振周波数ｆ０に調整することができる。

この水晶発振回路の発振振幅および起動時間は、水晶振動子（１５）に水晶発振回路の電源投入時に励起される電流の大きさ、負性抵抗、及び水晶発振回路の負荷容量ＣＬの大きさにより決定されており、中でも負荷容量ＣＬが小さいほど起動時間は短いことが分かっている。

そのため、負荷容量ＣＬを小さくすると起動時間を短縮されるが、発振周波数ｆ０も小さくなるため、従来回路では所望の発振周波数ｆ０から負荷容量ＣＬを決定するほか無かった。

また、バリキャップダイオードの可変容量を使用した発振回路においては以下の特許文献１などのようにして負荷容量ＣＬを一時的に変化させて起動を早める回路は知られているが、この構成ではバリキャップダイオードに印加する電圧に限界があるため、負荷容量ＣＬを十分に小さくすることができず、起動時間の短縮のための十分な効果が得られなかった。また感度が高いＭＯＳ可変容量を使用した発振回路には適用ができなかった。更に発振回路に印加する電源の起動条件によって起動時間がばらつきやすいという欠点があった。
特開２００１−２４４３５号公報

このように、従来の図２に示す水晶発振回路を用いた場合、または上記特許文献１にある水晶発振回路を用いた場合、電源電圧が印加される起動時の発振出力は、起動時間遅延の原因でもある負荷容量ＣＬに依存するため、立ち上がり時間が低下する現象を起こしていた。また電源電圧が立ち上がることにより発振を開始するため、電源電圧の起動時間によって発振器の起動時間も変動し、安定しなかった。

一方、携帯電話機を代表とする携帯機器では、消費電力を削減するために、通常間欠動作を行っており、バッテリーの長寿命化のためには発振器がオフしている時間が長い方が有利であるため、起動時間を短縮することと起動時間を安定して制御できる発振器が必要である。

また、発振回路の出力波形の周波数は発振器の負荷容量である可変容量素子の容量値に依存するため、フローティングノードを有する可変容量素子を用いた場合、フローティングノードの電圧変化により可変容量素子の容量値が変化し、発振回路の起動後、一定の発振周波数を出力することができなかった。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、起動時間を短縮するとともに、起動時間を安定して制御できる発振器起動制御回路を提供することを目的としている。

また、本発明は、発振回路の起動後、発振周波数を安定化することができる発振器起動制御回路を提供することを目的としている。

本発明の発振器起動制御回路は、水晶振動子とＭＯＳ可変容量にて発振ループを形成する発振器における、前記ＭＯＳ可変容量の容量値を変化させて所定の発振周波数に調整する発振器起動制御回路であって、起動時から所定期間、前記ＭＯＳ可変容量の容量値を低下させる第１のスイッチを備える。

上記構成によれば、起動時から所定期間、ＭＯＳ可変容量の容量値を低下させることにより、発振器の起動時間を短縮し、所定期間経過後、ＭＯＳ可変容量の容量値を通常値に戻すことにより、発振器を安定して発振させることができる。

また、本発明の発振器起動制御回路は、供給される電源電圧の立ち上がりに応答して、前記第１のスイッチの動作期間を設定する第１の時定数回路を備える発振器起動制御回路である。

上記構成によれば、ＭＯＳ可変容量の容量値を低下させる期間を安定化できるため、起動時間を安定して制御することができる。

また、本発明の発振器起動制御回路は、前記第１のスイッチが、前記ＭＯＳ可変容量のゲートと、基準電位間に接続されるものである。

上記構成によれば、発振器の負荷容量を低下させて起動時間を短縮することができる。

また、本発明の発振器起動制御回路は、起動時から所定期間、発振器出力を遮断する第２のスイッチを備える。

上記構成によれば、起動時の出力波形が発振器に回り込むことによって起こる起動時間の遅延、または不発振を避けることができる。

また、本発明の発振器起動制御回路は、供給される電源電圧の立ち上がりに応答して、前記第２のスイッチの遮断期間を設定する第２の時定数回路を備える。

上記構成によれば、発振器出力の遮断期間を正確に設定することができる。

また、本発明の発振器起動制御回路は、前記ＭＯＳ可変容量のゲートを前記水晶振動子の一端に接続する第1の容量と、前記ＭＯＳ可変容量のドレインを前記水晶振動子の他端に接続する第２の容量とを備え、前記ＭＯＳ可変容量のゲートおよびドレインに制御電圧を印加して前記ＭＯＳ可変容量の容量値を変化させ、所定の発振周波数に調整するものである。

上記構成によれば、単一のＭＯＳ可変容量で発振ループを構成するので、発振器起動制御回路を小型化することができる。

また、本発明の発振器起動制御回路は、供給される電源電圧の立ち上がりを検出し、前記第１または第２の時定数回路に駆動信号を供給する電圧検知回路を備える。

上記構成によれば、電源電圧の立ち上がりを正確に検出し、起動時間を安定して制御することができる。

また、本発明の発振器起動制御回路は、前記ＭＯＳ可変容量が、フローティングノードを有し、起動時から所定期間短絡して前記フローティングノードを所定電圧に固定する第３のスイッチを備える。

上記構成によれば、起動時から所定期間短絡してフローティングノードを所定電圧に固定することにより、発振起動時、ＭＯＳ可変容量のフローティングノードの安定性を高め、発振回路の起動後、一定の発振周波数を出力させることができる。

さらに、本発明の発振器起動制御回路は、前記第３のスイッチの短絡期間が、前記第１の時定数回路により設定されるものである。

上記構成によれば、安定化された起動期間を正確に設定することができる。

本発明に係る発振器起動制御回路によれば、起動時間を著しく短縮し、また起動時間を安定化させることができる。また、発振回路の起動後、発振周波数を安定化することができる。

さらに、本発明に係る発振器起動制御回路を、携帯電話機を代表とする携帯機器に用いれば、間欠動作時に起動時間を短縮することによりオフの時間を長くすることができるため、低消費電力化の効果を高めることができる。

以下、本発明の実施形態に係る発振器起動制御回路の具体例について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る発振器起動制御回路の第１の実施形態を示した図である。

図１において、電源電圧（１７）を印加されたＲＥＧ電圧回路（２）によって発振回路（１：発振器）にＲＥＧ電圧が印加される。図１の発振回路（１）は、インバータ（１４）の入力と出力を水晶振動子（１５）の両端および抵抗（１６）の両端に接続し、入力をＭＯＳ可変容量（１０）のドレインに、出力をＭＯＳ可変容量（１１）のドレインに接続し、ＭＯＳ可変容量（１０）のソースを固定容量（１２）に接続し、ＭＯＳ可変容量（１１）のソースを固定容量（１３）に接続し、固定容量（１２、１３）の他端をＧＮＤに接続している水晶発振回路である。

更にＭＯＳ可変容量（１０）のゲートに抵抗（１８）とスイッチ（７：第１のスイッチ）を接続し、ＭＯＳ可変容量（１１）のゲートに抵抗（１９）とスイッチ（８：第１のスイッチ）を接続し、抵抗（１８、１９）の他端を互いに接続し、更に電圧制御回路（３）に接続している。

一方、ＲＥＧ電圧検知回路（４）はＲＥＧ電圧回路（２）の立上りを検出する信号が伝達されるように接続され、その信号を時定数回路１、２（６、５）に伝達するように接続される。更に時定数回路１（６）は上記の信号によりスイッチ（７、８）をショート、またはオープンとする制御信号を伝達するように接続され、時定数回路２（５）はスイッチ（９）をショート、またはオープンとする制御信号を伝達するように接続されている。

図１において、電源電圧（１７）を印加されたＲＥＧ電圧回路（２）によりＲＥＧ電圧を印加されて動作する発振回路（１）を考える。ＲＥＧ電圧検知回路（４）は電源電圧（１７）の起動時にＲＥＧ電圧回路（２）が立ち上がったことを検知する回路であり、その立上り時間を基準として時定数回路１（６）と時定数回路２（５）を動作させる。時定数回路１（６）は上記の基準時間から上記のある一定時間スイッチ（７、８）をショートさせ、ある一定時間を過ぎるとオープンとなる。これにより、上記のある一定時間はＭＯＳトランジスタのドレイン側から見える容量値を著しく小さくすることができ、水晶発振回路（１）の負荷容量ＣＬを小さく保ち、起動時の発振開始を早くすることができ、ある程度発振が開始したところでスイッチ（７、８）をオープンにすることで負荷容量ＣＬを電圧制御回路（３）から印加される制御電圧でＭＯＳ可変容量１０、１１の容量値を制御できるようにし、負荷容量ＣＬを調整して所望の周波数ｆ０で安定発振させることができる。

更に時定数回路２（５）は上記の基準時間からある一定時間スイッチ（９：第２のスイッチ）をオープンとし、上記のある一定時間を過ぎるとショートさせるように動作する。これにより、起動時の出力波形が発振器に回り込むことによって起こる起動時間の遅延、または不発振を避けることができる。

次に、上記の起動時の動作についてタイムチャートを使用して説明する。

図３は従来の発振回路の起動特性の一例を示す。電源電圧ＶＣＣが立ち上がるとＲＥＧ電圧が電源電圧ＶＣＣに追随して立上り、時刻ｔ＝ｔ１で、ある一定の電圧Ｖ（Ｈｉ）に落ち着く。発振器の発振波形はＲＥＧ電圧が立上り始めてから時刻ｔ＝ｔ１までのある時間から発振を始め、徐々に振幅が大きくなっていき、時刻ｔ＝ｔ２で発振波形が安定する。発振波形の振幅が徐々に時間をかけて大きくなっていくのは主に発振器の負荷容量ＣＬに依存しており、起動時間の遅延の原因となっている。

図４は従来の発振回路の起動特性の一例であり、電源電圧ＶＣＣが図３の場合よりもゆっくりと立ち上がった場合を示す。この場合もＲＥＧ電圧が電源電圧ＶＣＣに追随して立上り、時刻ｔ＝ｔ１で、ある一定の電圧に落ち着く。発振波形はＲＥＧ電圧が立上り始めてから時刻ｔ＝ｔ１までのある時間から発振を始め、徐々に振幅が大きくなっていき、時刻ｔ＝ｔ２で発振波形が安定するが、図４の時刻ｔ２は図３の時刻ｔ２とは異なり、一般的には（図４の時刻ｔ２）＞（図３の時刻ｔ２）となり、発振波形が安定する時刻ｔ＝ｔ２は電源電圧ＶＣＣの立上り特性に依存して変動し、安定しないという不具合があった。以上から従来回路では起動時間の遅延、さらに起動時間が安定しないという不具合を併せ持つ。

図５は本実施形態における発振回路の起動特性の一例を示す。なお、図５では、時定数回路１（６）をＲＥＧ電圧回路（２）に直結（ＲＥＧ電圧検知回路（４）を不動作）して動作させ、時定数回路２（５）を動作させない場合について説明する。

電源電圧ＶＣＣが立ち上がるとＲＥＧ電圧が電源電圧ＶＣＣに追随して立上り、時刻ｔ＝ｔ１で、ある一定の電圧に落ち着く。発振器の発振波形はＲＥＧ電圧が立上り始めてから時刻ｔ＝ｔ１までのある時間から時定数回路１（６）が動き始め、ｔ１≦ｔ≦ｔ２の間は時定数回路１（６）から出力される信号により負荷容量ＣＬ値を小さくするスイッチ７，８をＯＮし、発振器の負荷容量ＣＬを小さく保つ。発振器は０≦ｔ≦ｔ１の間で発振を始め、ｔ１≦ｔ≦ｔ２の間は負荷容量ＣＬが小さいため、振幅が著しく早く大きくなる。これにより起動時間の短縮を図ることができる。時刻ｔ２でスイッチ７，８がＯＦＦしてＣＬ値が通常値になり、振幅は徐々に定常状態に近づいていき、時刻ｔ＝ｔ３で発振波形が安定する。

図６は本実施形態における発振回路の起動特性のバラツキ（ＲＥＧ電圧検知回路（４）および時定数回路２（５）を不動作にして、時定数回路１（６）だけを動作させた場合の欠点）の一例を示す。電源電圧ＶＣＣが立ち上がるとＲＥＧ電圧が電源電圧ＶＣＣに追随して立上り、時刻ｔ＝ｔ１で、ある一定の電圧に落ち着く。発振器の発振波形はＲＥＧ電圧が立上り始めてから時刻ｔ＝ｔ１までのある時間から時定数回路１（６）が動き始め、ｔ１≦ｔ≦ｔ２の間は時定数回路１（６）から出力される信号により負荷容量ＣＬ値を小さくするスイッチ７，８をＯＮし、発振器の負荷容量ＣＬを小さく保つ。発振器は０≦ｔ≦ｔ１の間で発振を始め、ｔ１≦ｔ≦ｔ２の間は負荷容量ＣＬが小さいため、振幅が著しく早く大きくなる。時刻ｔ＝ｔ２でスイッチ７，８がＯＦＦしてＣＬ値が通常値になり、振幅は徐々に定常状態に近づいていき、時刻ｔ＝ｔ３で発振波形が安定する。その際に時定数回路１（６）が動作を始めるために必要なＶＲＥＧの電圧をＶ１（０＜Ｖ１＜Ｖ（Ｈｉ））とし、ＶＲＥＧが立ち上がる時刻をｔ１とすると動作開始時刻ｔ＝ｔ１’は０≦ｔ１’≦ｔ１となる。ここでＶ１はΔＶ１（＝Ｖ（Ｈｉ）−Ｖ１）のバラツキを持つとすると、ｔ１’は図６に示すようにΔｔ１（＝ｔ１-ｔ１’）のバラツキを持ち、ｔ２’はΔｔ２（＝ｔ２-ｔ２’≒Δｔ１）のバラツキを持つ。同様にｔ３’はΔｔ３（＝ｔ３-ｔ３’）のバラツキを発生する。

図７は本実施形態における発振回路の起動特性のバラツキ（ＲＥＧ電圧検知回路（４）および時定数回路２（５）を不動作にして、時定数回路１（６）だけを動作させた場合の欠点）の他の例で、図６の場合よりも電源電圧ＶＣＣを遅く立ち上げた場合を示す。時定数回路１（６）が起動時の動作を始めるために必要なＶＲＥＧの電圧Ｖ１（０＜Ｖ１＜Ｖ（Ｈｉ））は一定であり、ΔＶ１も一定であるとした場合、Δｔ１は電源電圧ＶＣＣとＲＥＧ電圧の起動時の傾きが緩いために図６のΔｔ１より大きくなり、同様にΔｔ２も図６の場合よりも大きくなる。また同様にΔｔ３も図６の場合より大きくなり、バラツキはより大きくなると考えられる。

以上から、本実施形態の発振回路の起動時間は、ＲＥＧ電圧検知回路（４）および時定数回路２（５）を不動作にして、時定数回路１（６）だけを動作させた場合に、電源電圧ＶＣＣの起動条件と時定数回路１（６）の動作開始電圧Ｖ１のバラツキに依存し、不安定であるという不具合を内包している。

そこで、上記の不具合を改善するために本実施形態では、ＲＥＧ電圧検知回路（４）を動作させ、時定数回路１（６）の動作開始時間をＶＲＥＧの電圧が完全に立ち上がった時刻に設定するとともに、時定数回路２（５）を動作させる。

ＲＥＧ電圧検知回路（４）は、ＲＥＧ電圧回路（２）の出力であるＲＥＧ電圧を監視し、上記のしきい値Ｖ１で出力を急激に立ち上げるシュミット回路により構成できる。あるいは、ＲＥＧ電圧が所定の電圧Ｖ（Ｈｉ）に達した時に、出力を急激に立ち上げるシュミット回路により構成できる。

図８は本実施形態の発振回路において、ＲＥＧ電圧検知回路（４）、時定数回路１（６）および時定数回路２（５）のすべてを動作させる場合の起動特性の一例である。この場合は、時定数回路１（６）の動作開始時間はＶＲＥＧの電圧が完全に立ち上がった時刻ｔ＝ｔ１に設定されるため、時刻ｔ１のバラツキΔｔ１は抑えられる。これにより負荷容量ＣＬはＶＲＥＧが立上り、回路が安定して立ち上がった状態から発振器が発振を始め、ＯＳＣ波形は安定して発振を開始し、起動時間を安定させることができる。

さらに図１に示すように時定数回路２（５）を動作させる場合は、これが動作する時間（ｔ１−ｔ４）の間、スイッチ（９）をオフして発振器の出力波形を出力しないようにしておくことで起動時に発生する出力波形の発振器への回り込みによる起動の遅延、または不発振を引き起こすことを防ぐ。

以上から、図８のＯＳＣ出力波形のように安定した発振波形を安定した起動時間ｔ＝ｔ４に発生することが可能となる。

（第２の実施形態）
図９は、第１の実施形態と可変容量素子（１０）の形状、および電圧制御回路（３、２２）から電圧を印加する方法が異なる発振器起動制御回路の第２の実施形態を示した図である。

図９において、電源電圧（１７）を印加されたＲＥＧ電圧回路（２）によって発振回路（１）にＲＥＧ電圧が印加される。図９の発振回路（１）はインバータ（１４）の入力と出力を水晶振動子（１５）の両端、抵抗（１６）の両端に接続し、さらに入力と出力をＭＯＳ可変容量（１０）に印加される制御電圧をカットする容量（２０），（２１）に接続し、ＭＯＳ可変容量（１０）のゲートを第１の制御電圧回路（３）に、ドレインを第２の制御電圧回路（２２）に接続し、ＭＯＳ可変容量（１０）のソースを固定容量（１２）に接続し、固定容量（１２）の他端をＧＮＤに接続している水晶発振回路である。

更にＭＯＳ可変容量（１０）のゲートに抵抗（１８）とスイッチ（７：第１のスイッチ）を接続し、ドレインに抵抗（１９）とスイッチ（８：第１のスイッチ）を接続し、抵抗（１８）の他端に第１の制御電圧回路（３）を接続し、抵抗（１９）の他端に第２の制御電圧回路（２２）を接続している。

本実施形態の発振器起動制御回路においても、第１の実施形態と同様に動作させることにより、所定の時間に水晶発振回路（１）の負荷容量ＣＬを小さく保ち、起動時の発振開始を早くすることができる。

また、ある程度発振が開始したところでスイッチ（７，８）をオープンにすることで負荷容量ＣＬを電圧制御回路（３，２２）から印加される制御電圧でＭＯＳ可変容量（１０）の容量値を制御できるようにし、負荷容量ＣＬを調整して所望の周波数ｆ０で安定発振させることができる。

さらに、時定数回路２（５）を動作させ、この動作時間の間スイッチ（９：第２のスイッチ）をオフして発振器の出力波形を出力しないようにしておくことにより、起動時に発生する出力波形の発振器への回り込みによる起動の遅延、または不発振を引き起こすことを防ぐことができる。

（第３の実施形態）
図１０は、起動後の発振周波数の安定性を向上するために、時定数回路１（６）によって生成される一定時間の間、可変容量素子（１０）のフローティングノードを固定させるスイッチ（２４）によりフローティングノードを発振安定電圧に固定し、上記一定時間の後、フローティングノードを通常のフローティング状態に戻す第３の実施形態を示した図である。

図１０の発振回路（１）は図９の発振回路（１）のＭＯＳ可変容量（１０）のソースに抵抗（２３）とスイッチ（２４：第３のスイッチ）を接続し、抵抗（２３）の他端に、第３の制御電圧回路（２５）を接続している水晶発振回路である。

一方、ＲＥＧ電圧検知回路（４）はＲＥＧ電圧回路（２）の立上りを検出する信号が伝達されるように接続され、その信号を時定数回路１、２（６、５）に伝達するように接続される。さらに、時定数回路１（６）は上記の信号によりスイッチ（２４）をショート、またはオープンとする制御信号を伝達するように接続されている。

図１０において、時定数回路１（６）は、基準時間からある一定時間、フローティングノードに接続されたスイッチ（２４）をショートさせ、ある一定時間を過ぎるとオープンとする。これにより、発振起動時、可変容量素子（１０）のフローティングノードの安定性を高め、発振回路の起動後、一定の発振周波数を出力させることができる。

（第４の実施形態）
図１１は、起動後の発振周波数の安定性を向上するために、時定数回路３（２６）によって生成される一定時間の間、可変容量素子（１０）のフローティングノードを固定させるスイッチ（２４）によりフローティングノードを発振安定電圧に固定し、上記一定時間の後、フローティングノードを通常のフローティング状態に戻す第４の実施形態を示した図である。

一方、ＲＥＧ電圧検知回路（４）はＲＥＧ電圧回路（２）の立上りを検出する信号が伝達されるように接続され、その信号を時定数回路１、２（６、５）に伝達するように接続される。さらに、時定数回路３（２６）は上記の信号によりスイッチ（２４）をショート、またはオープンとする制御信号を伝達するように接続されている。

図１１において、時定数回路３（２６）は、基準時間からある一定時間、フローティングノードに接続されたスイッチ（２４）をショートさせ、ある一定時間を過ぎるとオープンとする。これにより、発振起動時、可変容量素子（１０）のフローティングノードの安定性を高め、発振回路の起動後、一定の発振周波数を出力させることができる。

図１２は従来の発振回路の周波数起動特性の一例を示す。時刻ｔ＝０で電源電圧ＶＣＣが立ち上がるとＲＥＧ電圧が電源電圧ＶＣＣに追随して立上り、発振回路の出力周波数は水晶振動子（１５）と負荷容量ＣＬで決まる周波数ｆ０を出力するように起動する。しかし、可変容量素子（１０）にフローティングノードが存在する場合、フローティングノードの電圧が変動するため、時刻ｔ＝ｔ０２で周波数ｆ０に収束せず時刻ｔ＝ｔ０４で周波数ｆ０へと収束し、起動後、時刻ｔ＝ｔ０４まで、周波数ｆ０で安定発振することができない。

図１３は本実施形態においてフローティングノード固定回路（スイッチ（２４）、電圧制御回路（２５）等）を内蔵した場合の周波数起動特性の一例を示す。電源電圧ＶＣＣが立ち上がるとＲＥＧ電圧が電源電圧ＶＣＣに追随して立上がる。ＲＥＧ電圧が立上り始めてから時刻ｔ＝ｔ０２の間のある時刻ｔ＝ｔ０１でスイッチ（２４）を切り替えることにより、時刻ｔ＝ｔ０２において周波数ｆ０で安定発振することができる。

図１４は本実施形態においてフローティングノード固定回路を内蔵した場合の周波数起動特性の一例を示す。電源電圧ＶＣＣが立ち上がるとＲＥＧ電圧が電源電圧ＶＣＣに追随して立上がる。ＲＥＧ電圧が立上り始めてから時刻ｔ＝ｔ０２の間のある時刻ｔ＝ｔ０１まで、スイッチ（２４）をショートすることにより、フローティングノードを発振安定電圧に固定し、時刻ｔ＝ｔ０１でスイッチ（２４）をオープンすることにより、フローティングノードをより早く安定な電圧にし、時刻ｔ＝ｔ０２において周波数ｆ０で安定発振することができる。

図１５は本実施形態においてフローティングノード固定回路を内蔵し、時定数回路３を使用した場合の周波数起動特性の一例を示す。電源電圧ＶＣＣが立ち上がるとＲＥＧ電圧が電源電圧ＶＣＣに追随して立上がる。ＲＥＧ電圧が立上り始めてから時刻ｔ＝ｔ０２の間のある時刻ｔ＝ｔ０３まで、スイッチ（２４）をショートすることにより、フローティングノードを発振安定電圧に固定し、時刻ｔ＝ｔ０３でスイッチ（２４）をオープンすることにより、フローティングノードをより早く安定な電圧にし、時刻ｔ＝ｔ０２において周波数ｆ０で安定発振することができる。

以上説明したように、本実施形態の発振器起動制御回路によれば、起動時間を著しく短縮し、また起動時間を安定化させることができる。また、発振回路の起動後、発振周波数を安定化することができる。

さらに、本実施形態の発振器起動制御回路を、携帯電話機を代表とする携帯機器に用いれば、間欠動作時に起動時間を短縮することによりオフの時間を長くすることができるため、低消費電力化の効果を高めることができる。

本発明の発振器起動制御回路は、起動時間を著しく短縮し、また起動時間を安定化させることができる効果を有し、水晶発振器回路の起動時間の短縮と制御、発振周波数の安定化に適した発振器起動制御回路等に有用である。

本発明の第１の実施形態に係る発振器起動制御回路の構成例を示す回路図 従来の発振回路の構成例を示す図 従来の発振回路の起動特性の一例（１）を示す図 従来の発振回路の起動特性の一例（２）を示す図 本発明の第１の実施形態における発振回路の起動特性の一例を示す図（時定数回路１（６）をＲＥＧ電圧回路（２）に直結（ＲＥＧ電圧検知回路（４）を不動作）して動作させ、時定数回路２（５）を動作させない場合） 本発明の第１の実施形態における発振回路の起動特性のバラツキ（ＲＥＧ電圧検知回路（４）および時定数回路２（５）を不動作にして、時定数回路１（６）だけを動作させた場合の欠点）の一例を示す図（１） 本発明の第１の実施形態における発振回路の起動特性のバラツキ（ＲＥＧ電圧検知回路（４）および時定数回路２（５）を不動作にして、時定数回路１（６）だけを動作させた場合の欠点）の一例を示す図（２） 本発明の第１の実施形態においてＲＥＧ電圧検知回路（４）、時定数回路１（６）および時定数回路２（５）のすべてを動作させる場合の起動特性の一例を示す図 本発明の第２の実施形態に係る発振器起動制御回路の構成例を示す回路図 本発明の第３の実施形態に係る発振器起動制御回路の構成例を示す回路図 本発明の第４の実施形態に係る発振器起動制御回路の構成例を示す回路図 従来の発振回路の周波数起動特性の一例を示す図 本発明の第３の実施形態に係るフローティングノード固定回路を内蔵した場合の周波数起動特性の一例を示す図（１） 本発明の第３の実施形態に係るフローティングノード固定回路を内蔵した場合の周波数起動特性の一例を示す図（２） 本発明の第４の実施形態に係るフローティングノード固定回路を内蔵した場合の周波数起動特性の一例を示す図

符号の説明

１ 水晶発振回路
２ ＲＥＧ電圧回路
３，２２，２５ 電圧制御回路
４ ＲＥＧ電圧検知回路
５ 時定数回路２
６ 時定数回路１
７，８，９，２４ スイッチ
１０、１１ ＭＯＳ可変容量
１２，１３，２０，２１ 固定容量
１４ インバータ
１５ 水晶振動子
１６，１８，１９，２３ 抵抗
１７ 電源電圧
２６ 時定数回路３

Claims (8)

1. 水晶振動子と、前記水晶振動子の両端にそれぞれ接続されたＭＯＳ可変容量と、を有し、前記ＭＯＳ可変容量にそれぞれ接続された抵抗を互いに接続し、前記抵抗を介して前記ＭＯＳ可変容量に制御電圧を印加する電圧制御回路を接続して発振ループを形成する発振器における、前記ＭＯＳ可変容量の容量値を変化させて所定の発振周波数に調整する発振器起動制御回路であって、
   前記ＭＯＳ可変容量は、フローティングノードを有し、
   一端が前記電圧制御回路と前記ＭＯＳ可変容量との間に接続され、起動時から所定期間、短絡することにより前記ＭＯＳ可変容量の容量値を低下させる第１のスイッチと、
   供給される電源電圧の立ち上がりに応答して、前記第１のスイッチの動作期間を設定する第１の時定数回路と、
   起動時から所定期間短絡して前記フローティングノードを所定電圧に固定する第３のスイッチと、を備える発振器起動制御回路。
2. 水晶振動子と、前記水晶振動子の両端にそれぞれ接続されたＭＯＳ可変容量と、を有し、前記ＭＯＳ可変容量にそれぞれ接続された抵抗を互いに接続し、前記抵抗を介して前記ＭＯＳ可変容量に制御電圧を印加する電圧制御回路を接続して発振ループを形成する発振器における、前記ＭＯＳ可変容量の容量値を変化させて所定の発振周波数に調整する発振器起動制御回路であって、
   前記ＭＯＳ可変容量は、フローティングノードを有し、
   一端が前記電圧制御回路と前記ＭＯＳ可変容量との間に接続され、起動時から所定期間、短絡することにより前記ＭＯＳ可変容量の容量値を低下させる第１のスイッチと、
   起動時から所定期間短絡して前記フローティングノードを所定電圧に固定する第３のスイッチと、
   前記ＭＯＳ可変容量のゲートを前記水晶振動子の一端に接続する第1の容量と、
   前記ＭＯＳ可変容量のドレインを前記水晶振動子の他端に接続する第２の容量とを備える発振器起動制御回路。
3. 請求項１または２記載の発振器起動制御回路であって、
   前記第１のスイッチは、前記ＭＯＳ可変容量のゲートと、基準電位間に接続される発振器起動制御回路。
4. 請求項１または２記載の発振器起動制御回路であって、
   起動時から所定期間、発振器出力を遮断する第２のスイッチを備える発振器起動制御回路。
5. 請求項１または２記載の発振器起動制御回路であって、
   供給される電源電圧の立ち上がりに応答して、前記第２のスイッチの遮断期間を設定する第２の時定数回路を備える発振器起動制御回路。
6. 請求項１または２記載の発振器起動制御回路であって、
   供給される電源電圧の立ち上がりを検出し、前記第１または第２の時定数回路に駆動信号を供給する電圧検知回路を備える発振器起動制御回路。
7. 請求項１または２記載の発振器起動制御回路であって、
   前記第３のスイッチの短絡期間は、前記第１の時定数回路により設定される発振器起動制御回路。
8. 請求項１または２記載の発振器起動制御回路であって、
   前記第３のスイッチの短絡期間は、第３の時定数回路により設定される発振器起動制御回路。

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