JP5311545B2 - Oscillator - Google Patents

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Description

本発明は、発振器に関する。   The present invention relates to an oscillator.

従来、発振器としては、種々のものが開発されており、例えば温度補償水晶発振器がある。この温度補償水晶発振器は、圧電素子として水晶振動子を使用する水晶発振回路と、当該水晶発振回路の周波数温度特性を補償するための温度補償回路とを有し、例えば携帯電話機に搭載され使用される。   Conventionally, various oscillators have been developed, such as a temperature compensated crystal oscillator. This temperature-compensated crystal oscillator has a crystal oscillation circuit that uses a crystal resonator as a piezoelectric element and a temperature compensation circuit for compensating the frequency temperature characteristics of the crystal oscillation circuit. The

ここで図4に、かかる温度補償水晶発振器の一例として発振器10の構成を示す。この発振器10を形成する水晶発振回路20は、圧電素子として水晶振動子X10を有し、所望の発振周波数を有する出力信号を生成する。   FIG. 4 shows a configuration of an oscillator 10 as an example of such a temperature compensation crystal oscillator. The crystal oscillation circuit 20 forming the oscillator 10 includes a crystal resonator X10 as a piezoelectric element, and generates an output signal having a desired oscillation frequency.

水晶振動子X10の一端は、帰還抵抗としての抵抗R10の一端に接続されると共に、インバータINV10の入力端子に接続されている。また、水晶振動子X10の一端と、グランドGNDとの間には、可変コンデンサC10が接続されている。   One end of the crystal unit X10 is connected to one end of a resistor R10 as a feedback resistor and to the input terminal of the inverter INV10. A variable capacitor C10 is connected between one end of the crystal unit X10 and the ground GND.

一方、水晶振動子X10の他端は、抵抗R10の他端に接続されると共に、インバータINV10の出力端子に接続されている。また、水晶振動子X10の他端と、グランドGNDとの間には、可変コンデンサC20が接続されている。   On the other hand, the other end of the crystal unit X10 is connected to the other end of the resistor R10 and to the output terminal of the inverter INV10. A variable capacitor C20 is connected between the other end of the crystal unit X10 and the ground GND.

インバータINV10の出力端子には、バッファとしてのインバータINV20の入力端子が接続され、当該インバータINV20の出力端子から、所望の発振周波数を有する出力信号Foutが出力される。   The output terminal of the inverter INV10 is connected to the input terminal of the inverter INV20 as a buffer, and an output signal Fout having a desired oscillation frequency is output from the output terminal of the inverter INV20.

温度補償回路30は、温度の変化にかかわらず、一定の発振周波数を有する出力信号Foutを発振器10から出力させるため、水晶発振回路20の周波数温度特性を補償するための回路である。   The temperature compensation circuit 30 is a circuit for compensating the frequency temperature characteristic of the crystal oscillation circuit 20 in order to output the output signal Fout having a constant oscillation frequency from the oscillator 10 regardless of the change in temperature.

具体的には、温度補償回路30は、水晶発振回路20の周囲の温度を測定するための温度センサを有し、当該温度センサによって得られた温度に基づいて、所望の補償電圧を生成する。   Specifically, the temperature compensation circuit 30 has a temperature sensor for measuring the ambient temperature of the crystal oscillation circuit 20, and generates a desired compensation voltage based on the temperature obtained by the temperature sensor.

そして温度補償回路30は、この補償電圧を可変コンデンサC10及びC20に印加し、これら可変コンデンサC10及びC20の容量を変化させることにより、出力信号Foutの発振周波数を調整して温度補償を行う。   The temperature compensation circuit 30 applies the compensation voltage to the variable capacitors C10 and C20, and changes the capacitance of the variable capacitors C10 and C20, thereby adjusting the oscillation frequency of the output signal Fout to perform temperature compensation.

また、発振器10は、当該発振器10が搭載される携帯電話機内の他の信号処理回路から、制御電圧入力端子Vcを介して入力される制御電圧を、可変コンデンサC10及びC20に印加することにより、可変コンデンサC10及びC20の容量を変化させ、出力信号Foutの発振周波数を調整する。   Further, the oscillator 10 applies a control voltage input from another signal processing circuit in the mobile phone in which the oscillator 10 is mounted via the control voltage input terminal Vc to the variable capacitors C10 and C20. The capacitances of the variable capacitors C10 and C20 are changed to adjust the oscillation frequency of the output signal Fout.

これにより、水晶振動子X10の特性の経年変化や、温度補償回路30による温度補償のずれなどを調整し、出力信号Foutの発振周波数を微調整する。   Thereby, the secular change of the characteristics of the crystal unit X10, the deviation of temperature compensation by the temperature compensation circuit 30, and the like are adjusted, and the oscillation frequency of the output signal Fout is finely adjusted.

このようにして、温度補償回路30から供給される補償電圧と、制御電圧入力端子Vcから入力される制御電圧とを加算した電圧が、可変コンデンサC10及びC20に印加される。   In this way, a voltage obtained by adding the compensation voltage supplied from the temperature compensation circuit 30 and the control voltage input from the control voltage input terminal Vc is applied to the variable capacitors C10 and C20.

一方、電源電圧Vddは、参照電圧生成回路50に供給され、参照電圧生成回路50は、この電源電圧Vddを基に参照電圧を生成し、当該生成した参照電圧を、インバータINV10及びINV20の電源端子並びに温度補償回路30に印加する。   On the other hand, the power supply voltage Vdd is supplied to the reference voltage generation circuit 50. The reference voltage generation circuit 50 generates a reference voltage based on the power supply voltage Vdd, and the generated reference voltage is used as the power supply terminals of the inverters INV10 and INV20. In addition, it is applied to the temperature compensation circuit 30.

これにより、インバータINV10及びINV20並びに温度補償回路30は、いずれも動作状態になることにより、インバータINV20は、所望の発振周波数を有する出力信号Foutを出力する。   As a result, the inverters INV10 and INV20 and the temperature compensation circuit 30 are all in an operating state, so that the inverter INV20 outputs an output signal Fout having a desired oscillation frequency.

ここで図5に、電源電圧Vddが発振器10に供給された後における、出力信号Foutの発振周波数が変化する様子を示す。   Here, FIG. 5 shows how the oscillation frequency of the output signal Fout changes after the power supply voltage Vdd is supplied to the oscillator 10.

この図5に示すように、発振器10から出力される出力信号Foutは、電源電圧Vddが発振器10に供給されたタイミングt10では、一定の電圧値であるが、時間が経過することに応じて振幅が徐々に大きくなり、所定の時間が経過すると、振幅が一定になって、発振周波数が安定状態に遷移する。その後、発振器10は、発振周波数が安定状態に遷移された出力信号Foutを出力し続ける。   As shown in FIG. 5, the output signal Fout output from the oscillator 10 has a constant voltage value at the timing t10 when the power supply voltage Vdd is supplied to the oscillator 10, but the amplitude varies with time. Gradually increases and when a predetermined time elapses, the amplitude becomes constant and the oscillation frequency shifts to a stable state. Thereafter, the oscillator 10 continues to output the output signal Fout in which the oscillation frequency is changed to the stable state.

かかる発振器10の場合、電源電圧Vddが常に参照電圧生成回路50に供給されているため、消費電流が大きくなる。   In the case of the oscillator 10, since the power supply voltage Vdd is always supplied to the reference voltage generation circuit 50, current consumption increases.

ところで、一般に、発振器10が搭載される携帯電話機は、一定の時間間隔毎に基地局と通信するようになされており、間欠的に動作する。従って、携帯電話機が間欠的に動作することに対応して、発振器10の動作状態を切り換えるようにすれば消費電流を低減することができる。   By the way, in general, a mobile phone on which the oscillator 10 is mounted is configured to communicate with a base station at regular time intervals and operates intermittently. Therefore, current consumption can be reduced by switching the operating state of the oscillator 10 in response to intermittent operation of the mobile phone.

具体的には、消費電流を低減する方法として、携帯電話機が基地局と通信している場合には、発振器10に電源電圧Vddを供給することにより、発振器10をオン状態にし、携帯電話機が基地局と通信していない場合には、発振器10に電源電圧Vddを供給することを停止することにより、発振器10をオフ状態にする方法がある。   Specifically, as a method of reducing current consumption, when a mobile phone is communicating with a base station, the power supply voltage Vdd is supplied to the oscillator 10 to turn on the oscillator 10 so that the mobile phone When not communicating with the station, there is a method of turning off the oscillator 10 by stopping supplying the power supply voltage Vdd to the oscillator 10.

ここで図6に、携帯電話機が基地局と通信している場合には、発振器10をオン状態にし、携帯電話機が基地局と通信していない場合には、発振器10をオフ状態にする場合において、発振器10内を流れる電流Iddが変化する様子を示す。   Here, in FIG. 6, when the mobile phone is communicating with the base station, the oscillator 10 is turned on. When the mobile phone is not communicating with the base station, the oscillator 10 is turned off. The state in which the current Idd flowing through the oscillator 10 changes is shown.

この場合、発振器10がオフ状態にあるときには、電流Iddはほぼ“0”であり、発振器10がオン状態に切り換えられたタイミングt40で、所定の値を有する電流Iddが流れる。このオン状態において、発振器10がオフ状態に切り換えられたタイミングt50で、電流Iddはほぼ“0”になる。これ以降、上述の動作を交互に繰り返す。   In this case, when the oscillator 10 is in the off state, the current Idd is substantially “0”, and the current Idd having a predetermined value flows at the timing t40 when the oscillator 10 is switched to the on state. In this on state, the current Idd becomes substantially “0” at the timing t50 when the oscillator 10 is switched to the off state. Thereafter, the above operation is repeated alternately.

以下、温度補償水晶発振器に関する文献名を記載する。
特開2003−163542号公報
The literature names related to the temperature compensated crystal oscillator will be described below.
JP 2003-163542 A

ところで、図5に示すように、かかる発振器10の場合、電源電圧Vddが発振器10に供給され、当該発振器10がオン状態に切り換えられたタイミングt10から、出力信号Foutの発振周波数が安定状態に遷移するタイミングt20まで、一定の時間を要するという問題があった。   Incidentally, as shown in FIG. 5, in the case of such an oscillator 10, the power supply voltage Vdd is supplied to the oscillator 10, and the oscillation frequency of the output signal Fout transitions to a stable state from timing t10 when the oscillator 10 is switched to the on state. There is a problem that a certain time is required until the timing t20.

本発明は、所望の発振周波数を有する出力信号を出力することを要求する出力要求信号が与えられたタイミングから、当該出力信号の発振周波数が安定状態に遷移するまでに要する時間を短縮しながら、消費電流を低減することができる発振器を提供することを目的とする。   The present invention reduces the time required for the transition of the oscillation frequency of the output signal to a stable state from the timing at which the output request signal that requests output of the output signal having a desired oscillation frequency is given, An object is to provide an oscillator capable of reducing current consumption.

本発明の一態様による発振器は、圧電素子と、少なくとも一端が前記圧電素子の一端に接続された抵抗と、少なくとも入力端子が前記圧電素子の一端に接続された第1のインバータと、前記圧電素子とグランドとの間に接続された可変容量素子と、前記第1のインバータの出力端子に接続された第2のインバータと、前記第1のインバータの電源端子に接続され、所望の発振周波数を有する出力信号を出力することを要求する出力要求信号が与えられたタイミングで、前記第1のインバータに供給する電流を増加させ、前記出力信号を出力することを停止する出力停止信号が与えられたタイミングで、前記第1のインバータに供給する電流を減少させる可変電流源と、前記第2のインバータの電源端子に接続され、前記出力要求信号が与えられたタイミングで、オン状態に切り換えることにより、所定の電圧を前記第2のインバータの電源端子に印加し、前記出力停止信号が与えられたタイミングで、オフ状態に切り換えることにより、前記所定の電圧を前記第2のインバータの電源端子に印加することを制限する第1のスイッチとを備え、前記可変電流源は、前記出力停止信号が与えられたタイミングで、前記第1のインバータに供給する電流を、前記第1のインバータから出力される出力信号の発振周波数が安定状態を維持する程度の電流に減少させる。 An oscillator according to an aspect of the present invention includes a piezoelectric element, a resistor having at least one end connected to one end of the piezoelectric element, a first inverter having at least an input terminal connected to one end of the piezoelectric element, and the piezoelectric element. A variable capacitance element connected between the first inverter and the ground; a second inverter connected to the output terminal of the first inverter; and a power supply terminal of the first inverter having a desired oscillation frequency. The timing at which the output stop signal for stopping the output of the output signal by increasing the current supplied to the first inverter at the timing at which the output request signal for requesting the output of the output signal is given. The variable current source for reducing the current supplied to the first inverter and the power supply terminal of the second inverter are connected to the output request signal. The predetermined voltage is applied to the power supply terminal of the second inverter by switching to the ON state at the timing that is turned on, and the predetermined voltage is changed by switching to the OFF state at the timing when the output stop signal is given. A first switch that restricts application to the power supply terminal of the second inverter, and the variable current source supplies a current to be supplied to the first inverter at a timing when the output stop signal is given. The oscillation frequency of the output signal output from the first inverter is reduced to a current that maintains a stable state.

また、本発明の一態様による発振器は、前記可変容量素子の容量を変化させるための補償電圧を生成し、前記補償電圧を前記可変容量素子に印加する温度補償部と、前記温度補償部に接続され、前記出力要求信号が与えられたタイミングで、オン状態に切り換えることにより、前記所定の電圧を前記温度補償部に印加し、前記出力停止信号が与えられたタイミングで、オフ状態に切り換えることにより、前記所定の電圧を前記温度補償部に印加することを制限する第2のスイッチとをさらに備える。   The oscillator according to one aspect of the present invention generates a compensation voltage for changing the capacitance of the variable capacitance element, and applies the compensation voltage to the variable capacitance element, and is connected to the temperature compensation unit. By switching to the ON state at the timing when the output request signal is given, the predetermined voltage is applied to the temperature compensator, and by switching to the OFF state at the timing when the output stop signal is given And a second switch for restricting application of the predetermined voltage to the temperature compensation unit.

本発明の発振器によれば、所望の発振周波数を有する出力信号を出力することを要求する出力要求信号が与えられたタイミングから、当該出力信号の発振周波数が安定状態に遷移するまでに要する時間を短縮しながら、消費電流を低減することができる。   According to the oscillator of the present invention, the time required for the transition of the oscillation frequency of the output signal to the stable state from the timing at which the output request signal that requests output of the output signal having the desired oscillation frequency is given. Current consumption can be reduced while shortening.

また、本発明の発振器によれば、出力停止信号が与えられたタイミングで、第1のインバータに供給する電流を、当該第1のインバータから出力される出力信号の発振周波数が安定状態を維持する程度の電流に減少させることにより、さらに消費電流を低減することができる。   Further, according to the oscillator of the present invention, the current supplied to the first inverter is maintained at the timing when the output stop signal is given, and the oscillation frequency of the output signal output from the first inverter maintains a stable state. The current consumption can be further reduced by reducing the current to a certain level.

また、本発明の発振器によれば、出力停止信号が与えられたタイミングで、第2のスイッチをオフ状態に切り換え、所定の電圧を温度補償部に印加することを制限することにより、消費電流を低減することができる。   Further, according to the oscillator of the present invention, at the timing when the output stop signal is given, the second switch is turned off and the application of a predetermined voltage to the temperature compensation unit is restricted, thereby reducing the current consumption. Can be reduced.

図1に、本発明の実施の形態による発振器100の構成を示す。この発振器100は、例えば携帯電話機などの電子機器に搭載され、当該携帯電話機において要求される発振周波数を有する出力信号Foutを生成し出力する。かかる携帯電話機は、発振器100から出力される出力信号Foutを基準信号として使用することにより、内蔵する各種回路の動作を制御する。   FIG. 1 shows a configuration of an oscillator 100 according to the embodiment of the present invention. The oscillator 100 is mounted on an electronic device such as a mobile phone, for example, and generates and outputs an output signal Fout having an oscillation frequency required for the mobile phone. Such a cellular phone uses the output signal Fout output from the oscillator 100 as a reference signal, thereby controlling the operation of various built-in circuits.

発振器100を形成する水晶発振回路200は、圧電素子として水晶振動子X100を有し、所望の発振周波数を有する出力信号を生成する。なお、本実施の形態の場合、圧電素子として水晶振動子X100を使用したが、例えば圧電セラミックなど、他の種々の圧電素子を使用することができる。   A crystal oscillation circuit 200 forming the oscillator 100 includes a crystal resonator X100 as a piezoelectric element, and generates an output signal having a desired oscillation frequency. In the present embodiment, the crystal resonator X100 is used as the piezoelectric element, but various other piezoelectric elements such as a piezoelectric ceramic can be used.

水晶振動子X100の一端は、帰還抵抗としての抵抗R100の一端に接続されると共に、第1のインバータに対応するインバータINV100の入力端子に接続されている。また、水晶振動子X100の一端と、グランドGNDとの間には、可変コンデンサC100が接続されている。   One end of the crystal unit X100 is connected to one end of a resistor R100 as a feedback resistor, and is also connected to an input terminal of an inverter INV100 corresponding to the first inverter. A variable capacitor C100 is connected between one end of the crystal unit X100 and the ground GND.

一方、水晶振動子X100の他端は、抵抗R100の他端に接続されると共に、インバータINV100の出力端子に接続されている。また、水晶振動子X100の他端と、グランドGNDとの間には、可変コンデンサC200が接続されている。   On the other hand, the other end of the crystal unit X100 is connected to the other end of the resistor R100 and to the output terminal of the inverter INV100. Further, a variable capacitor C200 is connected between the other end of the crystal unit X100 and the ground GND.

可変コンデンサC100及びC200は、印加される電圧に応じて、出力信号Foutの発振周波数を調整するための可変容量素子として動作する。なお、この場合、可変コンデンサC100及びC200ではなく、可変容量ダイオードを使用しても良い。   The variable capacitors C100 and C200 operate as a variable capacitance element for adjusting the oscillation frequency of the output signal Fout according to the applied voltage. In this case, a variable capacitance diode may be used instead of the variable capacitors C100 and C200.

インバータINV100の出力端子には、第2のインバータに対応する、バッファとしてのインバータINV200の入力端子が接続され、当該インバータINV200の出力端子から、所望の発振周波数を有する出力信号Foutが出力される。   The output terminal of the inverter INV100 is connected to the input terminal of an inverter INV200 corresponding to the second inverter as a buffer, and an output signal Fout having a desired oscillation frequency is output from the output terminal of the inverter INV200.

温度補償回路300は、温度補償部に対応し、温度の変化にかかわらず、一定の発振周波数を有する出力信号Foutを発振器100から出力させるため、水晶発振回路200の周波数温度特性を補償するための回路である。   The temperature compensation circuit 300 corresponds to the temperature compensation unit, and outputs the output signal Fout having a constant oscillation frequency from the oscillator 100 regardless of a change in temperature, so that the frequency temperature characteristic of the crystal oscillation circuit 200 is compensated. Circuit.

具体的には、温度補償回路300は、水晶発振回路200の周囲の温度を測定するための温度センサを有し、当該温度センサによって得られた温度に基づいて、所望の補償電圧を生成する。   Specifically, the temperature compensation circuit 300 includes a temperature sensor for measuring the temperature around the crystal oscillation circuit 200, and generates a desired compensation voltage based on the temperature obtained by the temperature sensor.

そして温度補償回路300は、この補償電圧を可変コンデンサC100及びC200に印加し、これら可変コンデンサC100及びC200の容量を変化させることにより、出力信号Foutの発振周波数を調整して温度補償を行う。   The temperature compensation circuit 300 applies the compensation voltage to the variable capacitors C100 and C200, and changes the capacitance of the variable capacitors C100 and C200, thereby adjusting the oscillation frequency of the output signal Fout to perform temperature compensation.

また、発振器100は、当該発振器100が搭載される携帯電話機内の他の信号処理回路から、制御電圧入力端子Vcを介して入力される制御電圧を、可変コンデンサC100及びC200に印加することにより、可変コンデンサC100及びC200の容量を変化させ、出力信号Foutの発振周波数を調整する。なお、この制御電圧は、常に、制御電圧入力端子Vcから入力され、可変コンデンサC100及びC200に印加される。   Further, the oscillator 100 applies a control voltage input from another signal processing circuit in the mobile phone in which the oscillator 100 is mounted via the control voltage input terminal Vc to the variable capacitors C100 and C200. The capacitances of the variable capacitors C100 and C200 are changed to adjust the oscillation frequency of the output signal Fout. The control voltage is always input from the control voltage input terminal Vc and applied to the variable capacitors C100 and C200.

これにより、水晶振動子X100の特性の経年変化や、温度補償回路300による温度補償のずれなどを調整し、出力信号Foutの発振周波数を微調整する。   Thus, the secular change of the characteristics of the crystal unit X100, the temperature compensation shift by the temperature compensation circuit 300, and the like are adjusted, and the oscillation frequency of the output signal Fout is finely adjusted.

このようにして、温度補償回路300から供給される補償電圧と、制御電圧入力端子Vcから入力される制御電圧とを加算した電圧が、可変コンデンサC100及びC200に印加される。   In this way, a voltage obtained by adding the compensation voltage supplied from the temperature compensation circuit 300 and the control voltage input from the control voltage input terminal Vc is applied to the variable capacitors C100 and C200.

なお、この場合、水晶振動子X100の他端とグランドGNDとの間に、さらに別の可変コンデンサを接続し、可変コンデンサC100及びC200には、温度補償回路300から供給される補償電圧を印加し、新たに接続された可変コンデンサには、制御電圧入力端子Vcから入力される制御電圧を印加するようにしても良い。   In this case, another variable capacitor is connected between the other end of the crystal unit X100 and the ground GND, and a compensation voltage supplied from the temperature compensation circuit 300 is applied to the variable capacitors C100 and C200. The control voltage input from the control voltage input terminal Vc may be applied to the newly connected variable capacitor.

一方、電源電圧Vddは、参照電圧生成回路500に供給され、参照電圧生成回路500は、この電源電圧Vddを基に参照電圧を生成し、これを制御回路400に出力する。制御回路400は、外部(携帯電話機に搭載される他の信号処理回路)から供給される制御信号に基づいて、水晶発振回路200、インバータINV200及び温度補償回路300の動作状態を制御するための回路であり、スイッチSW10及びSW20、可変電流源VIを有する。   On the other hand, the power supply voltage Vdd is supplied to the reference voltage generation circuit 500, and the reference voltage generation circuit 500 generates a reference voltage based on the power supply voltage Vdd and outputs it to the control circuit 400. The control circuit 400 is a circuit for controlling the operation states of the crystal oscillation circuit 200, the inverter INV200, and the temperature compensation circuit 300 based on a control signal supplied from the outside (another signal processing circuit mounted on the mobile phone). And includes switches SW10 and SW20 and a variable current source VI.

具体的には、第1のスイッチに対応するスイッチSW10は、参照電圧生成回路500と、インバータINV200の電源端子との間に接続され、第2のスイッチに対応するスイッチSW20は、参照電圧生成回路500と、温度補償回路300との間に接続され、可変電流源VIは、参照電圧生成回路500と、インバータINV100の電源端子との間に接続されている。   Specifically, the switch SW10 corresponding to the first switch is connected between the reference voltage generation circuit 500 and the power supply terminal of the inverter INV200, and the switch SW20 corresponding to the second switch is the reference voltage generation circuit. 500 and the temperature compensation circuit 300, and the variable current source VI is connected between the reference voltage generation circuit 500 and the power supply terminal of the inverter INV100.

可変電流源VIは、与えられた制御信号に基づいて、インバータINV100に供給する電流、すなわちインバータINV100を動作させる動作電流を変化させる。すなわち、可変電流源VIは、制御信号として、所望の発振周波数を有する出力信号を出力することを要求する出力要求信号が与えられた場合には、インバータINV100を動作させる動作電流を増加させる。   The variable current source VI changes the current supplied to the inverter INV100, that is, the operating current for operating the inverter INV100, based on the given control signal. That is, the variable current source VI increases the operating current for operating the inverter INV100 when an output request signal that requests output of an output signal having a desired oscillation frequency is given as a control signal.

これに対して、可変電流源VIは、制御信号として、所望の発振周波数を有する出力信号を出力することを停止する出力停止信号が与えられた場合には、インバータINV100を動作させる動作電流を減少させる。これにより、水晶発振回路200から出力される出力信号の発振周波数が安定状態を維持する程度の必要最低限の動作電流に減少させる。   On the other hand, the variable current source VI reduces the operating current for operating the inverter INV100 when an output stop signal for stopping outputting an output signal having a desired oscillation frequency is given as a control signal. Let As a result, the oscillation frequency of the output signal output from the crystal oscillation circuit 200 is reduced to the minimum required operating current to maintain a stable state.

スイッチSW10は、与えられた制御信号に基づいて、その接続状態を切り換える。すなわち、スイッチSW10は、制御信号として出力要求信号が与えられた場合には、オン状態になり、インバータINV200の電源端子に参照電圧を印加する。この場合、インバータINV200は、動作状態になって、所望の発振周波数を有する出力信号Foutを出力する。   The switch SW10 switches its connection state based on the given control signal. That is, the switch SW10 is turned on when an output request signal is given as a control signal, and applies the reference voltage to the power supply terminal of the inverter INV200. In this case, the inverter INV200 enters an operating state and outputs an output signal Fout having a desired oscillation frequency.

これに対して、スイッチSW10は、制御信号として出力停止信号が与えられた場合には、オフ状態になり、インバータINV200の電源端子に参照電圧を印加することを制限する。この場合、インバータINV200は、非動作状態になって、所望の発振周波数を有する出力信号Foutを出力することを停止する。   On the other hand, when the output stop signal is given as the control signal, the switch SW10 is turned off and restricts application of the reference voltage to the power supply terminal of the inverter INV200. In this case, the inverter INV200 enters a non-operating state and stops outputting the output signal Fout having a desired oscillation frequency.

同様に、スイッチSW20は、与えられた制御信号に基づいて、その接続状態を切り換える。すなわち、スイッチSW20は、制御信号として出力要求信号が与えられた場合には、オン状態になり、温度補償回路300に参照電圧を印加する。この場合、温度補償回路300は、動作状態になって温度補償を行う。   Similarly, the switch SW20 switches the connection state based on the given control signal. That is, the switch SW20 is turned on when an output request signal is given as a control signal, and applies the reference voltage to the temperature compensation circuit 300. In this case, the temperature compensation circuit 300 enters an operating state and performs temperature compensation.

これに対して、スイッチSW20は、制御信号として出力停止信号が与えられた場合には、オフ状態になり、温度補償回路300に参照電圧を印加することを制限する。この場合、温度補償回路300は、非動作状態になって温度補償は行わない。   On the other hand, when the output stop signal is given as the control signal, the switch SW20 is turned off and restricts the application of the reference voltage to the temperature compensation circuit 300. In this case, the temperature compensation circuit 300 is not operated and does not perform temperature compensation.

ところで、一般に、携帯電話機は、一定の時間間隔毎に基地局と通信するようになされており、間欠的に動作する。これにより、携帯電話機が基地局と通信していない場合には、制御信号として出力停止信号が与えられ、可変電流源VIは、インバータINV100を動作させる動作電流を、必要最低限の電流に減少させる共に、スイッチSW10及びSW20はオフ状態にされ、インバータINV200及び温度補償回路300は非動作状態になる。以下、この状態を発振器100における待機状態と呼ぶ。   By the way, in general, a mobile phone communicates with a base station at regular time intervals and operates intermittently. Thereby, when the mobile phone is not communicating with the base station, an output stop signal is given as a control signal, and the variable current source VI reduces the operating current for operating the inverter INV100 to the minimum necessary current. Both the switches SW10 and SW20 are turned off, and the inverter INV200 and the temperature compensation circuit 300 are deactivated. Hereinafter, this state is referred to as a standby state in the oscillator 100.

この場合、水晶発振回路200は、発振周波数が安定状態に維持された出力信号を生成するが、インバータINV200は非動作状態にあるため、発振器100は、携帯電話機によって必要とされる所望の発振周波数を有する出力信号Foutを出力することを停止する。   In this case, the crystal oscillation circuit 200 generates an output signal whose oscillation frequency is maintained in a stable state. However, since the inverter INV200 is in a non-operation state, the oscillator 100 has a desired oscillation frequency required by the mobile phone. Stops outputting the output signal Fout having

この待機状態において、携帯電話機が基地局と通信を開始しようとして、制御信号として出力要求信号が与えられると、可変電流源VIは、インバータINV100を動作させる動作電流を増加させると共に、スイッチSW10及びSW20はオン状態にされ、インバータINV200及び温度補償回路300は動作状態になる。以下、この状態を発振器100における動作状態と呼ぶ。   In this standby state, when the mobile phone attempts to start communication with the base station and an output request signal is given as a control signal, the variable current source VI increases the operating current for operating the inverter INV100 and switches SW10 and SW20. Is turned on, and the inverter INV200 and the temperature compensation circuit 300 are in an operating state. Hereinafter, this state is referred to as an operation state in the oscillator 100.

これにより、発振器100は、かかる出力要求信号が与えられたタイミングで、発振周波数が既に安定状態に維持された出力信号Foutを直ちに外部に出力し、出力要求信号が与えられている間、当該出力信号Foutを出力し続ける。   As a result, the oscillator 100 immediately outputs the output signal Fout whose oscillation frequency is already maintained in a stable state to the outside at the timing when the output request signal is given, and the output request signal is output while the output request signal is given. Continue to output the signal Fout.

この動作状態において、携帯電話機が基地局との通信を終了し、制御信号として出力停止信号が与えられると、発振器100は、再び待機状態に遷移する。この待機状態において、水晶発振回路200は、所定のタイミングで出力要求信号が与えられることに備えて、発振周波数が安定状態に維持された出力信号を生成し続ける。   In this operation state, when the mobile phone ends communication with the base station and an output stop signal is given as a control signal, the oscillator 100 transitions to the standby state again. In this standby state, the crystal oscillation circuit 200 continues to generate an output signal whose oscillation frequency is maintained in a stable state in preparation for the output request signal being given at a predetermined timing.

このように本実施の形態によれば、発振器100が待機状態にある場合には、水晶発振回路200から出力される出力信号の発振周波数が安定状態を維持する程度の必要最低限の動作電流で、水晶発振回路200のみを選択的に動作させておき、出力要求信号が与えられたタイミングで、発振周波数が安定状態に維持されている出力信号Foutを直ちに出力する。   As described above, according to the present embodiment, when the oscillator 100 is in the standby state, the minimum necessary operating current is sufficient to maintain the oscillation frequency of the output signal output from the crystal oscillation circuit 200 in a stable state. Only the crystal oscillation circuit 200 is selectively operated, and the output signal Fout whose oscillation frequency is maintained in a stable state is immediately output at the timing when the output request signal is given.

これにより、出力要求信号が与えられたタイミングから、発振器100から出力される出力信号Foutの発振周波数が安定状態に遷移するまでに要する時間を短縮しながら、消費電流を低減することができる。   As a result, current consumption can be reduced while shortening the time required from the timing when the output request signal is given until the oscillation frequency of the output signal Fout output from the oscillator 100 transitions to a stable state.

ここで図2に、本実施の形態の発振器100が待機状態から動作状態に遷移する場合において、出力信号Foutの発振周波数が変化する様子を示す。   Here, FIG. 2 shows how the oscillation frequency of the output signal Fout changes when the oscillator 100 of the present embodiment transitions from the standby state to the operating state.

この図2に示すように、本実施の形態によれば、出力要求信号が与えられたタイミングt30で、発振周波数が既に安定状態に維持されている出力信号Foutを直ちに出力することができる。従って、出力要求信号が与えられたタイミングから、発振周波数が安定状態に遷移するタイミングまでに要する時間を短縮することができる。   As shown in FIG. 2, according to the present embodiment, the output signal Fout whose oscillation frequency is already maintained in a stable state can be immediately output at the timing t30 when the output request signal is given. Therefore, the time required from the timing when the output request signal is given to the timing when the oscillation frequency transitions to the stable state can be shortened.

また図3に、本実施の形態の発振器100が待機状態又は動作状態を交互に繰り返す場合において、発振器100内を流れる電流Iddが変化する様子を示す。なお、図6に示した要素と同一のものには同一の符号を付して示す。   FIG. 3 shows how the current Idd flowing in the oscillator 100 changes when the oscillator 100 of the present embodiment alternately repeats the standby state or the operating state. The same elements as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.

この図3に示すように、本実施の形態によれば、発振器100が待機状態にあるときには、発振周波数が安定状態を維持する程度の必要最低限の電流Iddが、流れるものの(時点0〜t80、t50〜t90)、発振器10内を流れる電流Iddが変化する様子を示した図6と比較して、出力要求信号が与えられたタイミングt40から、発振周波数が安定状態に遷移するタイミングt80までの間に流れる電流Iddを大幅に低減することができ、その結果、全体として消費電流を低減することができる。   As shown in FIG. 3, according to the present embodiment, when the oscillator 100 is in the standby state, a minimum necessary current Idd that maintains the oscillation frequency in a stable state flows (time 0 to t80). , T50 to t90), from the timing t40 when the output request signal is given to the timing t80 at which the oscillation frequency transitions to the stable state, as compared with FIG. 6 showing how the current Idd flowing in the oscillator 10 changes. The current Idd flowing therebetween can be greatly reduced, and as a result, the current consumption can be reduced as a whole.

なお上述の実施の形態は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、水晶振動子X100及び可変コンデンサC200の接続点と、水晶振動子X100の他端との間に、抵抗を接続しても良い。また、水晶振動子X100の他端、可変コンデンサC200の一端、抵抗R100の他端、インバータINV100の出力端子を接続するための接続線のうち、当該接続線及び水晶振動子X100の接続点と、当該接続線及び抵抗R100の接続点との間に、抵抗を接続しても良い。   The above-described embodiment is an example and does not limit the present invention. For example, a resistor may be connected between the connection point of the crystal unit X100 and the variable capacitor C200 and the other end of the crystal unit X100. Of the connection lines for connecting the other end of the crystal unit X100, one end of the variable capacitor C200, the other end of the resistor R100, and the output terminal of the inverter INV100, the connection line and the connection point of the crystal unit X100, A resistor may be connected between the connection line and the connection point of the resistor R100.

また上述の実施の形態においては、携帯電話機に発振器100を搭載する場合について述べたが、例えばGPS機能を有するナビゲーション装置など、他の種々の電子機器に発振器100を搭載するようにしても良い。   In the above-described embodiment, the case where the oscillator 100 is mounted on the mobile phone has been described. However, the oscillator 100 may be mounted on various other electronic devices such as a navigation device having a GPS function.

また、温度補償回路300を設けることなく、制御電圧入力端子Vcを介して入力される制御電圧のみを可変コンデンサC100及びC200に印加して、出力信号Foutの発振周波数を調整するようにしても良い。   In addition, without providing the temperature compensation circuit 300, only the control voltage input via the control voltage input terminal Vc may be applied to the variable capacitors C100 and C200 to adjust the oscillation frequency of the output signal Fout. .

本発明の実施の形態による発振器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the oscillator by embodiment of this invention. 本実施の形態の場合において、出力信号の発振周波数が変化する様子を示すグラフである。In the case of this Embodiment, it is a graph which shows a mode that the oscillation frequency of an output signal changes. 本実施の形態の場合において、発振器内を流れる電流が変化する様子を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing how the current flowing in the oscillator changes in the case of the present embodiment. 従来の発振器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional oscillator. 電源電圧が発振器に供給された後における、出力信号の発振周波数が変化する様子を示すグラフである。It is a graph which shows a mode that the oscillation frequency of an output signal changes after a power supply voltage is supplied to an oscillator. 発振器の動作状態を切り換える場合において、当該発振器内を流れる電流が変化する様子を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing how the current flowing in the oscillator changes when the operating state of the oscillator is switched.

符号の説明Explanation of symbols

10、100 発振器
20、200 水晶発振回路
30、300 温度補償回路
400 制御回路
50、500 参照電圧生成回路
X10、X100 水晶振動子
R10、R100 抵抗
C10、C20、C100、C200 可変コンデンサ
INV10、INV20、INV100、INV200 インバータ
SW10、SW20 スイッチ
VI 可変電流源

10, 100 Oscillator 20, 200 Crystal oscillation circuit 30, 300 Temperature compensation circuit 400 Control circuit 50, 500 Reference voltage generation circuit X10, X100 Crystal resonator R10, R100 Resistors C10, C20, C100, C200 Variable capacitors INV10, INV20, INV100 INV200 Inverter SW10, SW20 Switch VI Variable current source

Claims (2)

圧電素子と、
少なくとも一端が前記圧電素子の一端に接続された抵抗と、
少なくとも入力端子が前記圧電素子の一端に接続された第1のインバータと、
前記圧電素子とグランドとの間に接続された可変容量素子と、
前記第1のインバータの出力端子に接続された第2のインバータと、
前記第1のインバータの電源端子に接続され、所望の発振周波数を有する出力信号を出力することを要求する出力要求信号が与えられたタイミングで、前記第1のインバータに供給する電流を増加させ、前記出力信号を出力することを停止する出力停止信号が与えられたタイミングで、前記第1のインバータに供給する電流を減少させる可変電流源と、
前記第2のインバータの電源端子に接続され、前記出力要求信号が与えられたタイミングで、オン状態に切り換えることにより、所定の電圧を前記第2のインバータの電源端子に印加し、前記出力停止信号が与えられたタイミングで、オフ状態に切り換えることにより、前記所定の電圧を前記第2のインバータの電源端子に印加することを制限する第1のスイッチと
を備え
前記可変電流源は、
前記出力停止信号が与えられたタイミングで、前記第1のインバータに供給する電流を、前記第1のインバータから出力される出力信号の発振周波数が安定状態を維持する程度の電流に減少させる
ことを特徴とする発振器。
A piezoelectric element;
A resistor having at least one end connected to one end of the piezoelectric element;
A first inverter having at least an input terminal connected to one end of the piezoelectric element;
A variable capacitance element connected between the piezoelectric element and the ground;
A second inverter connected to the output terminal of the first inverter;
The current supplied to the first inverter is increased at a timing when an output request signal that is connected to the power supply terminal of the first inverter and requests to output an output signal having a desired oscillation frequency is given, A variable current source that reduces a current supplied to the first inverter at a timing when an output stop signal for stopping outputting the output signal is given;
A predetermined voltage is applied to the power supply terminal of the second inverter by switching to the ON state at the timing when the output request signal is given and connected to the power supply terminal of the second inverter, and the output stop signal A first switch that restricts application of the predetermined voltage to the power supply terminal of the second inverter by switching to an off state at a given timing ;
The variable current source is:
Reducing the current supplied to the first inverter to a current at which the oscillation frequency of the output signal output from the first inverter maintains a stable state at the timing when the output stop signal is given. Features an oscillator.
前記可変容量素子の容量を変化させるための補償電圧を生成し、前記補償電圧を前記可変容量素子に印加する温度補償部と、
前記温度補償部に接続され、前記出力要求信号が与えられたタイミングで、オン状態に切り換えることにより、前記所定の電圧を前記温度補償部に印加し、前記出力停止信号が与えられたタイミングで、オフ状態に切り換えることにより、前記所定の電圧を前記温度補償部に印加することを制限する第2のスイッチと
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の発振器。
A temperature compensation unit that generates a compensation voltage for changing the capacitance of the variable capacitance element, and applies the compensation voltage to the variable capacitance element;
The predetermined voltage is applied to the temperature compensator by switching to the ON state at the timing when the output request signal is given, connected to the temperature compensator, and at the timing when the output stop signal is given, A second switch that limits application of the predetermined voltage to the temperature compensation unit by switching to an off state;
The oscillator according to claim 1, further comprising:
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