JP6291181B2 - 発振器 - Google Patents

Description

本発明は、発振信号を出力する複数の出力端子を備える発振器に関する。

従来、発振信号を出力するための２つの出力端子を備え、制御用の端子に入力される電圧に応じて、２つの出力端子から発振信号を出力するか、１つの出力端子から発振信号を出力するかを切り替えることができる発振器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００９−２６７８８７号公報

従来の発振器においては、制御用の端子に印加された電圧が、周波数を検査する際に印加される第１の電圧であるか、回路基板に搭載された後に印加される第２の電圧であるかに基づいて、２つの出力端子から発振信号を出力するか、１つの出力端子から発振信号を出力するかが切り替えられていた。具体的には、周波数を検査する際には、検査用の５．０Ｖの電圧が印加されることで、２つの出力端子から発振信号を出力し、回路基板に搭載された状態で発振器を使用する際には、４．５Ｖの電圧が印加されることで、所定の１つの出力端子から発振信号を出力することができた。

ところが、従来の発振器においては、第１の電圧及び第２の電圧の２種類の電圧で出力端子を制御していたので、全ての出力端子から発振信号を出力する場合と、所定の１つの出力端子から発振信号を出力する場合の２つのパターンにしか対応できなかった。したがって、発振器が用いられる装置の機能に応じて、複数の発振信号の出力制御を柔軟に行うことができなかった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、複数の出力端子から発振信号を出力するか否かを柔軟に制御できる発振器を提供することを目的とする。

本発明に係る発振器は、発振信号を生成する発振回路と、前記発振信号から生成された第１発振信号を出力する第１出力端子と、前記発振信号から生成された第２発振信号を出力する第２出力端子と、前記第１出力端子及び前記第２出力端子の動作を制御する制御電圧の入力を受ける出力制御端子と、前記制御電圧に基づいて、前記第１出力端子から前記第１発振信号を出力するか否か、及び前記第２出力端子から前記第２発振信号を出力するか否かを制御する出力制御部と、を備える。

例えば、前記出力制御部は、前記制御電圧を分圧して、第１電圧及び第２電圧を生成する分圧部と、基準電圧を発生する基準電圧発生部と、前記基準電圧と前記第１電圧とを比較する第１電圧比較部と、前記基準電圧と前記第２電圧とを比較する第２電圧比較部と、前記第１電圧比較部における比較結果に基づいて、前記第１出力端子から前記第１発振信号を出力するか否かを切り替える第１スイッチと、前記第２電圧比較部における比較結果に基づいて、前記第２出力端子から前記第２発振信号を出力するか否かを切り替える第２スイッチと、を有する。前記第２発振信号は、前記第１発振信号と位相が反転した信号であってもよい。

上記の発振器は、前記発振回路と前記第１出力端子及び前記第２出力端子の少なくともいずれかとの間に設けられた位相同期回路をさらに備えてもよい。

本発明によれば、複数の出力端子から発振信号を出力するか否かを柔軟に制御できるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る発振器の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る出力制御部の動作を示す図である。 第１の実施形態に係る出力制御部の動作を示す図である。 第２の実施形態に係る発振器の構成を示す図である。 第２の実施形態に係る出力制御部の動作を示す図である。 第２の実施形態に係る出力制御部の動作を示す図である。 第３の実施形態に係る発振器の構成を示す図である。 第４の実施形態に係る発振器の構成を示す図である。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る発振器１の構成を示す図である。
発振器１は、発振回路１０と、バッファ２０と、バッファ２１と、出力制御部３０とを備える。また、発振器１は、外部端子として、電源端子２、接地端子３、出力制御端子４、周波数制御端子５、第１出力端子６及び第２出力端子７を備える。発振器１は、発振回路１０において生成された発振信号を分岐させて第１発振信号と第２発振信号とを生成し、第１出力端子６から第１発振信号を出力するとともに、第２出力端子７から第２発振信号を出力する。

電源端子２は、発振器１を動作させる電源を入力する端子である。接地端子３は、発振器１を動作させる基準電圧を入力する端子である。接地端子３は、例えばグランドに接続して使用される。

出力制御端子４は、第１出力端子６及び第２出力端子７の動作を制御する制御電圧の入力を受ける。すなわち、出力制御端子４は、第１出力端子６及び第２出力端子７から発振信号を出力するか否かを制御するための制御電圧を入力する端子である。周波数制御端子５は、発振信号の周波数を制御するための周波数制御信号を入力する端子である。第１出力端子６は、バッファ２０を介して、発振信号から生成された第１発振信号を出力するための端子である。第２出力端子７は、バッファ２１を介して、発振信号から生成された第２発振信号を出力するための端子である。

以下、発振器１の内部の回路の詳細について説明する。
発振回路１０は、周波数制御端子５から入力される周波数制御信号に基づいて定められる周波数の発振信号を生成する。発振回路１０は、例えば、温度補償型電圧制御発振回路であり、周波数制御信号の電圧に応じて変化する周波数の発振信号を出力する。発振回路１０が出力する発振信号は、配線により分岐されて、バッファ２０及びバッファ２１に入力される。バッファ２０及びバッファ２１は、発振回路１０が出力する発振信号を増幅するバッファである。

出力制御部３０は、制御電圧に基づいて、第１出力端子６から第１発振信号を出力するか否か、及び第２出力端子７から第２発振信号を出力するか否かを制御する。例えば、出力制御部３０は、制御電圧が、３つ以上の電圧範囲のうちのどの電圧範囲に入っているかに応じて、第１出力端子６から第１発振信号を出力するか否か、及び第２出力端子７から第２発振信号を出力するか否かを制御する。出力制御部３０は、分圧部３１と、基準電圧発生部３２と、第１電圧比較部３３と、第２電圧比較部３４と、第１スイッチ３５と、第２スイッチ３６とを有する。

分圧部３１は、制御電圧を分圧して、第１電圧及び第２電圧を生成する。具体的には、分圧部３１は、出力制御端子４とグランドとの間に縦続接続された抵抗３１１、抵抗３１２及び抵抗３１３を有し、抵抗３１１、抵抗３１２及び抵抗３１３の抵抗値に応じて定められる第１電圧及び第２電圧を生成する。例えば、抵抗３１１、抵抗３１２及び抵抗３１３の抵抗値が等しい場合、出力制御端子４に３．０Ｖが入力されると、抵抗３１１と抵抗３１２との接続点における第１電圧は、制御電圧の２／３の電圧である２．０Ｖとなり、抵抗３１２と抵抗３１３との接続点における第２電圧は制御電圧の１／３の電圧である１．０Ｖとなる。抵抗３１１と抵抗３１２との接続点は、後述の第１電圧比較部３３の負側端子に接続されており、抵抗３１２と抵抗３１３との接続点は、後述の第２電圧比較部３４の負側端子に接続されている。

基準電圧発生部３２は、基準電圧を発生する。具体的には、基準電圧発生部３２は、出力制御端子４に入力される制御電圧が、複数の電圧範囲のうちのどの電圧範囲に入っているかを検出する基準となる電圧を発生する。より具体的には、基準電圧発生部３２が発生した基準電圧は、第１電圧比較部３３及び第２電圧比較部３４の正側端子に入力され、分圧部３１から出力される第１電圧及び第２電圧と基準電圧との関係に基づいて、制御電圧がどの電圧範囲に入っているかを検出するために用いられる。基準電圧は、例えば電源電圧の１／２の電圧に設定される。

第１電圧比較部３３は、基準電圧と第１電圧とを比較する差動増幅器である。具体的には、第１電圧比較部３３は、基準電圧が第１電圧よりも高い場合に、電源電圧に等しい電圧の信号（以下、ハイレベル信号という）を出力する。また、第１電圧比較部３３は、基準電圧が第１電圧以下である場合に、接地電圧に等しい電圧の信号（以下、ロウレベル信号という）を出力する。

同様に、第２電圧比較部３４は、基準電圧と第２電圧とを比較する差動増幅器である。具体的には、第２電圧比較部３４は、基準電圧が第２電圧よりも高い場合に、ハイレベル信号を出力する。また、第２電圧比較部３４は、基準電圧が第２電圧以下である場合に、ロウレベル信号を出力する。

第１スイッチ３５は、第１電圧比較部３３における比較結果に基づいて、第１出力端子６から第１発振信号を出力するか否かを切り替える。第１スイッチ３５は、例えば、第１電圧比較部３３からハイレベル信号が出力されている間、第１発振信号を出力するオン状態になり、第１電圧比較部３３からロウレベル信号が出力されている間、第１発振信号を出力しないオフ状態になるアナログスイッチである。

同様に、第２スイッチ３６は、第２電圧比較部３４における比較結果に基づいて、第２出力端子７から第１発振信号を出力するか否かを切り替える。第２スイッチ３６は、例えば、第２電圧比較部３４からハイレベル信号が出力されている間、第２発振信号を出力するオン状態になり、第２電圧比較部３４からロウレベル信号が出力されている間、第２発振信号を出力しないオフ状態になるアナログスイッチである。

以下、図２及び図３を参照しながら、制御電圧と第１出力端子６及び第２出力端子７の出力動作との関係について詳しく説明する。
図２は、制御電圧が、接地電圧、電源電圧、及び電源電圧よりも高い電圧（電源電圧＋α）の３段階で変化する場合の出力制御部３０の動作を示す図である。電源電圧よりも高い電圧は、例えば、電源電圧の１．５倍以上の電圧である。

基準電圧が電源電圧の１／２の電圧であるとすると、制御電圧が接地電圧である場合、第１電圧及び第２電圧も接地電圧と等しいので、第１電圧及び第２電圧は基準電圧よりも低い。したがって、第１電圧比較部３３及び第２電圧比較部３４からはロウレベル信号が出力されるので、第１スイッチ３５及び第２スイッチ３６はオフ状態になり、第１発振信号及び第２発振信号は出力されない。

制御電圧が電源電圧に等しい場合、第１電圧は電源電圧の２／３の電圧となり、基準電圧よりも高いので、第１電圧比較部３３はハイレベル信号を出力する。したがって、第１スイッチ３５はオン状態になり、第１発振信号が出力される。また、第２電圧は電源電圧の１／３の電圧となり、基準電圧よりも低いので、第２電圧比較部３４はロウレベル信号を出力する。したがって、第２スイッチ３６はオフ状態になり、第２発振信号が出力されない。

制御電圧が電源電圧よりも高く、例えば、基準電圧の３倍、すなわち電源電圧の１．５倍よりも高い電圧である場合、第１電圧は電源電圧よりも高い電圧となり、第２電圧は電源電圧の１／２の電圧よりも高い電圧になり、第１電圧比較部３３及び第２電圧比較部３４はハイレベル信号を出力する。したがって、第１スイッチ３５及び第２スイッチ３６はオン状態になり、第１発振信号及び第２発振信号が出力される。

続いて、他の例について説明する。
図３は、制御電圧が、接地電圧、電源電圧の１／２の電圧、及び電源電圧の３段階で変化する場合の出力制御部３０の動作を示す図である。この例においては、基準電圧が電源電圧の１／４の電圧である。

図３に示す例においては、図２に示した例と同様に、制御電圧が接地電圧である場合、第１電圧及び第２電圧も接地電圧と等しいので、第１電圧及び第２電圧は基準電圧よりも低く、第１スイッチ３５及び第２スイッチ３６はオフ状態になるので、第１発振信号及び第２発振信号は出力されない。

制御電圧が電源電圧の１／２の電圧に等しい場合、第１電圧は電源電圧の１／３の電圧となり基準電圧よりも高く、第２電圧は電源電圧の１／６の電圧となり基準電圧よりも低い。したがって、第１スイッチ３５はオン状態になり、第１発振信号が出力され、第２スイッチ３６はオフ状態になり、第２発振信号が出力されない。

制御電圧が電源電圧と等しい場合、第１電圧は電源電圧の２／３の電圧になり、第２電圧は電源電圧の１／３の電圧になり、共に基準電圧よりも高い。したがって、第１スイッチ３５及び第２スイッチ３６はオン状態になり、第１発振信号及び第２発振信号が出力される。

以上のとおり、本実施形態に係る発振器１によれば、出力制御端子４に入力される制御電圧に応じて、複数の出力端子から発振信号を出力するか否かを切り替えることができる。したがって、例えば、発振器１が出力する第１発振信号を携帯端末におけるアプリケーションモジュールに入力し、第２発振信号を携帯端末における通信モジュールに入力するような場合、携帯端末の３つの動作モードごとに、第１発振信号及び第２発振信号の出力状態を制御することができる。

具体的には、携帯端末がスタンバイ状態の場合、制御電圧を接地電圧に等しくすることにより、第１発振信号及び第２発振信号を出力しないようにできる。また、通信を行っていない動作モードにおいては、制御電圧を３種類の電圧のうちの中間の電圧にすることで、アプリケーションモジュールに第１発振信号を供給し、通信モジュールには第２発振信号を供給しない。通信を行う動作モードにおいては、制御電圧を最も大きい電圧にすることで、通信時にはアプリケーションモジュールに第１発振信号を供給するとともに、通信モジュールに第２発振信号を供給する。このように、発振信号を用いる機器の動作モードに応じて柔軟に出力制御を行えるので、機器の消費電力を低減させることができる。

＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態に係る発振器１の構成を示す図である。図４に示した発振器１は、信号変換部３７をさらに備える点で図１に示した発振器１と異なり、他の点で同じである。

信号変換部３７は、第１電圧比較部３３及び第２電圧比較部３４が出力する信号のレベルを変換する。例えば、信号変換部３７は、第１電圧比較部３３がハイレベル信号を出力し、第２電圧比較部３４がロウレベル信号を出力する場合に、第１スイッチ３５及び第２スイッチ３６に対してハイレベル信号を出力する。信号変換部３７は、第１電圧比較部３３及び第２電圧比較部３４がハイレベル信号を出力する場合に、第１スイッチ３５に対してハイレベル信号を出力し、第２スイッチ３６に対してロウレベル信号を出力する。

図５は、制御電圧が、接地電圧、電源電圧、及び電源電圧よりも高い電圧（電源電圧＋α）の３段階で変化する場合の出力制御部３０の動作を示す図である。基準電圧は、電源電圧の１／２の電圧である。制御電圧が電源電圧に等しい場合、第１電圧比較部３３がハイレベル信号を出力し、第２電圧比較部３４がロウレベル信号を出力するので、信号変換部３７からは、第１スイッチ３５及び第２スイッチ３６に対してハイレベル信号が出力される。したがって、第１出力端子６及び第２出力端子７から第１発振信号及び第２発振信号が出力される。

制御電圧が電源電圧よりも高い電圧である場合、第１電圧比較部３３及び第２電圧比較部３４はハイレベル信号を出力するので、信号変換部３７からは、第１スイッチ３５に対してハイレベル信号が出力され、第２スイッチ３６に対してロウレベル信号が出力される。したがって、第１出力端子６から第１発振信号が出力され、第２出力端子７からは第２発振信号が出力されない。

図６は、制御電圧が、接地電圧、電源電圧の１／２の電圧、及び電源電圧の３段階で変化する場合の出力制御部３０の動作を示す図である。この例においては、基準電圧が電源電圧の１／４の電圧である。本例においては、制御電圧が電源電圧の１／２の電圧である場合に、第１出力端子６及び第２出力端子７から第１発振信号及び第２発振信号が出力される。制御電圧が電源電圧と等しい場合に、第１出力端子６から第１発振信号が出力され、第２出力端子７からは第２発振信号が出力されない。

なお、信号変換部３７は、第１電圧比較部３３及び第２電圧比較部３４から入力される信号のレベルと、変換後に第１スイッチ３５及び第２スイッチ３６に対して出力される信号のレベルとの組み合わせを、外部からの制御により任意に変更してもよい。例えば、信号変換部３７が、第１電圧比較部３３及び第２電圧比較部３４に対応する複数のレベル変換器を有し、外部からの制御により、それぞれのレベル変換器の処理を切り替えてもよい。

以上のとおり、第２の実施形態に係る発振器１によれば、第１電圧比較部３３及び第２電圧比較部３４から出力される信号のレベルを変換できるので、出力制御端子４に入力される制御電圧に応じて第１出力端子６及び第２出力端子７から出力される信号をどのように制御するかを、柔軟に切り替えることができる。

＜第３の実施形態＞
図７は、第３の実施形態に係る発振器１の構成を示す図である。図７に示す発振器１においては、図１におけるバッファ２１の代わりにインバータ２２が設けられている点で図１に示した発振器１と異なり、他の点で同じである。

本実施形態に係る発振器１においては、第２出力端子７から出力される第２発振信号は、第１出力端子６から出力される第１発振信号と位相が反転した信号である。すなわち、発振器１は、互いに位相が１８０°異なる第１発振信号及び第２発振信号を出力するか否かを柔軟に制御することができる。

＜第４の実施形態＞
図８は、第３の実施形態に係る発振器１の構成を示す図である。図８に示す発振器１においては、発振回路１０とバッファ２０との間に、位相同期回路（ＰＬＬ回路）４０が設けられている点で図１に示した発振器１と異なり、他の点で同じである。位相同期回路４０は、発振回路１０と第１出力端子６及び第２出力端子７の少なくともいずれかとの間に設けることができる。

位相同期回路４０は、発振回路１０が出力する発振信号を、当該発振信号の周波数と異なる周波数に変換する。したがって、発振器１は、第１出力端子６及び第２出力端子７からそれぞれ異なる周波数の第１発振信号及び第２発振信号を出力することができる。発振器１がこのような構成を有することにより、発振器１が、複数の異なる周波数を用いるデバイスを有する機器に用いられる際に、機器の状態に応じて、第１発振信号を出力するか第２発振信号を出力するかを柔軟に切り替えることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

例えば、上記の実施形態においては、制御電圧を分圧した電圧を基準電圧と比較することによって、複数の出力端子の動作を制御した。しかし、制御電圧を分圧することなく、制御電圧を、３つ以上電圧比較器に入力し、制御電圧が３つ以上の電圧範囲のうちのどの電圧範囲に含まれるかに基づいて、複数の出力端子の動作を制御してもよい。

１ 発振器
２ 電源端子
３ 接地端子
４ 出力制御端子
５ 周波数制御端子
６ 第１出力端子
７ 第２出力端子
１０ 発振回路
２０ バッファ
２１ バッファ
２２ インバータ
３０ 出力制御部
３１ 分圧部
３２ 基準電圧発生部
３３ 第１電圧比較部
３４ 第２電圧比較部
３５ 第１スイッチ
３６ 第２スイッチ
３７ 信号変換部
４０ 位相同期回路
３１１ 抵抗
３１２ 抵抗
３１３ 抵抗

Claims (3)

1. 発振信号を生成する発振回路と、
   前記発振信号から生成された第１発振信号を出力する第１出力端子と、
   前記発振信号から生成された第２発振信号を出力する第２出力端子と、
   前記第１出力端子及び前記第２出力端子の動作を制御する制御電圧の入力を受ける出力制御端子と、
   前記制御電圧に基づいて、前記第１出力端子から前記第１発振信号を出力するか否か、及び前記第２出力端子から前記第２発振信号を出力するか否かを制御する出力制御部と、
   を備え、
   前記出力制御部は、
   前記制御電圧を分圧して、第１電圧及び第２電圧を生成する分圧部と、
   基準電圧を発生する基準電圧発生部と、
   前記基準電圧と前記第１電圧とを比較する第１電圧比較部と、
   前記基準電圧と前記第２電圧とを比較する第２電圧比較部と、
   前記第１電圧比較部における比較結果に基づいて、前記第１出力端子から前記第１発振信号を出力するか否かを切り替える第１スイッチと、
   前記第２電圧比較部における比較結果に基づいて、前記第２出力端子から前記第２発振信号を出力するか否かを切り替える第２スイッチと、
   を有する発振器。
2. 前記第２発振信号は、前記第１発振信号と位相が反転した信号である、
   請求項１に記載の発振器。
3. 前記発振回路と前記第１出力端子及び前記第２出力端子の少なくともいずれかとの間に設けられた位相同期回路をさらに備える、
   請求項１又は２に記載の発振器。
   

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