JP6509810B2 - 水晶発振器及び水晶発振器の製造方法 - Google Patents
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Description
前記負性抵抗発生回路は、前記第1周波数及び前記第2周波数のいずれかにおいてハイインピーダンスとなることが好ましい。前記負性抵抗発生回路は、前記第1周波数に対する所定範囲外の周波数及び前記第2周波数に対する所定範囲外の周波数においてほぼ短絡となり負性抵抗が発生しないことが好ましい。
前記第1発振回路、前記第2発振回路、前記第1インピーダンス調整回路、前記第2インピーダンス調整回路、及び前記制御回路は集積回路内に設けられていてもよい。
[水晶発振器1の構成]
図1は、第1の実施形態に係る水晶発振器1の回路構成図である。
水晶発振器1は、水晶振動子12と、第1発振回路13と、第2発振回路14と、第1インピーダンス調整回路17と、第2インピーダンス調整回路18と、制御回路19と、第1アイソレーション調整回路20と、第2アイソレーション調整回路21とを備える。
第1発振回路13は、水晶振動子12に接続されており、水晶振動子12を第1周波数で発振させて第1発振信号を発生する。
第2発振回路14は、水晶振動子12に接続されており、水晶振動子12を第1周波数とは異なる第2周波数で発振させて第2発振信号を発生する。
第2インピーダンス調整回路18は、水晶振動子12と、第2発振回路14との間に設けられており、第2発振系統のインピーダンスを調整する。
第1インピーダンス調整回路17及び第2インピーダンス調整回路18は、複数の抵抗から構成される抵抗アレイと、複数のコンデンサから構成されるコンデンサアレイとを有している。
具体的には、第1アイソレーション調整回路20は、コンデンサ201と、抵抗202と、コンデンサ203と、抵抗204とを備える。コンデンサ201と抵抗202とは直列に接続されており、水晶振動子12の一端と、第1インピーダンス調整回路17の一端とに接続されている。コンデンサ203と抵抗204とは直列に接続されており、水晶振動子12の他端と、第1インピーダンス調整回路17の他端とに接続されている。
具体的には、第2アイソレーション調整回路21は、コンデンサ211と、抵抗212と、コンデンサ213と、抵抗214とを備える。コンデンサ211と抵抗212とは直列に接続されており、水晶振動子12の一端とコンデンサ201との間の接続点と、第2インピーダンス調整回路18の一端とに接続されている。コンデンサ213と抵抗214とは直列に接続されており、水晶振動子12の他端とコンデンサ203との間の接続点と、第2インピーダンス調整回路18の他端とに接続されている。
以上のとおり、第1の実施形態に係る水晶発振器1は、第1発振系統のインピーダンスを調整する第1インピーダンス調整回路17と、第2発振系統のインピーダンスを調整する第2インピーダンス調整回路18と、第1インピーダンス調整回路17及び第2インピーダンス調整回路18を制御する制御回路19とを備える。このようにすることで、それぞれの発振系統における負性抵抗を適切な値に調整し、一の水晶振動子12を2つの周波数で同時に安定して発振させることができる。また、一の水晶振動子12により出力信号を発振させるので、実装面積を小さくすることができる。
[発振回路、インピーダンス調整回路及び制御回路を集積回路化する]
続いて、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、発振回路、インピーダンス調整回路及び制御回路を集積回路に設けた点で第1の実施形態と異なり、その他の点では同じである。
このようにすることで、水晶発振器1は、第1実施形態に比べてさらに小型化を実現することができる。
[負性抵抗発生回路を備える]
続いて、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、各発振系統に対して負性抵抗発生回路を備える点で第1の実施形態と異なり、その他の点では同じである。
図4は、第3の実施形態に係る水晶発振器1の回路構成図である。第3の実施形態において、水晶発振器1は、第1負性抵抗発生回路22と、第2負性抵抗発生回路23とをさらに備える。なお、水晶発振器1は、第1負性抵抗発生回路22及び第2負性抵抗発生回路23のいずれかを備えるようにしてもよい。
以上のとおり、第3の実施形態に係る水晶発振器1は、第1負性抵抗発生回路22及び第2負性抵抗発生回路23を備えることにより、それぞれの発振系統における発振周波数において負性抵抗を生じさせ、当該発振周波数に対応する所定範囲以外の周波数において負性抵抗を生じさせないようにすることができる。これにより、それぞれの発振系統において、さらに安定して発振信号を出力させることができる。
[フィルタ回路を備える]
続いて、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態の水晶発振器1は、各発振系統のそれぞれが、他の発振系統において出力される発振信号を遮断するフィルタ回路を備える点で第1の実施形態の水晶発振器1と異なり、その他の点では同じである。
以上のとおり、第4の実施形態に係る水晶発振器1は、第1フィルタ回路24及び第2フィルタ回路25を備えることにより、それぞれの発振系統において発振信号が出力される場合に、他の発振系統に発振信号が流れることを防止し、それぞれの発振系統において、さらに安定して発振信号を出力させることができる。
図11は、第5の実施形態に係る水晶発振器2の内部の回路構成図である。水晶発振器2は、第1の実施形態〜第4の実施形態のいずれかの水晶発振器1の回路が収容されている恒温槽11を有している。図11に示す水晶発振器2においては、恒温槽11に、第1の実施形態の水晶発振器1、温度制御回路31、及び記憶部32が収容され、恒温槽11の外部に、恒温槽11を加熱するヒータ回路33が設けられている。水晶発振器2は、第1発振回路13から出力される第1発振信号の第1周波数と第2発振回路14から出力される第2発振信号の第2周波数との差に基づいて、温度制御を行う点で、第1の実施形態〜第4の実施形態に係る水晶発振器1と異なる。
以上のとおり、第5の実施形態に係る水晶発振器2における温度制御回路31は、第1発振回路13から出力される第1発振信号の第1周波数と、第2発振回路14から出力される第2発振信号の第2周波数との差に基づいて、ヒータ回路33の発熱量を制御することにより、水晶振動子12付近の温度を制御し、第1周波数及び第2周波数を所望の周波数に合わせることができる。したがって、水晶発振器2は、実装面積を小さくするとともに、周囲温度が変動した場合であっても、出力信号を安定して発振させることができる。
Claims (11)
- 水晶振動子と、
前記水晶振動子を第1周波数で発振させる第1発振回路と、
前記水晶振動子と前記第1発振回路とを有する第1発振系統のインピーダンスを調整する第1インピーダンス調整回路と、
前記水晶振動子を前記第1周波数とは異なる第2周波数で発振させる第2発振回路と、
前記水晶振動子と前記第2発振回路とを有する第2発振系統のインピーダンスを調整する第2インピーダンス調整回路と、
前記第1インピーダンス調整回路及び前記第2インピーダンス調整回路を制御する制御回路と、
前記水晶振動子と前記第1発振回路との間に設けられており、前記第1周波数において前記第1発振系統に対して負性抵抗を生じさせる第1負性抵抗発生回路と、
前記水晶振動子と前記第2発振回路との間に設けられており、前記第2周波数において前記第2発振系統に対して負性抵抗を生じさせる第2負性抵抗発生回路と、
を備え、
前記第1周波数に対する所定範囲外の周波数においてほぼ短絡となり負性抵抗が発生せず、
かつ前記第2周波数に対する所定範囲外の周波数においてほぼ短絡となり負性抵抗が発生しない、水晶発振器。 - 前記第1負性抵抗発生回路は、前記第1周波数においてハイインピーダンスとなり、前記第2負性抵抗発生回路は、前記第2周波数においてハイインピーダンスとなる、
請求項1に記載の水晶発振器。 - 前記水晶振動子と、前記第1発振回路及び前記第2発振回路の少なくともいずれかとの間に、発振回路間のアイソレーションを確保するためのアイソレーション調整回路をさらに備える、
請求項1又は2に記載の水晶発振器。 - 前記第1インピーダンス調整回路及び前記第2インピーダンス調整回路は、複数の抵抗から構成される抵抗アレイを有し、
前記制御回路は、当該抵抗アレイを制御することにより、前記第1インピーダンス調整回路及び前記第2インピーダンス調整回路の少なくともいずれかの抵抗値の調整を行う、
請求項1から3のいずれか一項に記載の水晶発振器。 - 前記第1インピーダンス調整回路及び前記第2インピーダンス調整回路は、複数のコンデンサから構成されるコンデンサアレイを有し、
前記制御回路は、当該コンデンサアレイを制御することにより、前記第1インピーダンス調整回路及び前記第2インピーダンス調整回路の少なくともいずれかの容量値の調整を行う、
請求項1から4のいずれか1項に記載の水晶発振器。 - 前記第1インピーダンス調整回路及び前記第2インピーダンス調整回路は、可変容量ダイオードを有し、
前記制御回路は、当該可変容量ダイオードを制御することにより、前記第1インピーダンス調整回路及び前記第2インピーダンス調整回路の少なくともいずれかの周波数特性の調整を行う、
請求項1から5のいずれか1項に記載の水晶発振器。 - 前記第1発振回路、前記第2発振回路、前記第1インピーダンス調整回路、前記第2インピーダンス調整回路、及び前記制御回路は集積回路内に設けられている、
請求項1から6のいずれか1項に記載の水晶発振器。 - 前記水晶振動子と前記第1発振回路との間に設けられ、前記第2周波数の発振信号を遮断する第1フィルタ回路と、
前記水晶振動子と前記第2発振回路との間に設けられ、前記第1周波数の発振信号を遮断する第2フィルタ回路との少なくともいずれかをさらに備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の水晶発振器。 - 前記第1周波数及び前記第2周波数を検出し、前記第1周波数と前記第2周波数との差に基づいて、前記水晶振動子の近傍の温度を制御する温度制御回路をさらに備える、
請求項1から8のいずれか1項に記載の水晶発振器。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の水晶発振器の製造方法であって、
前記第1インピーダンス調整回路を調整して前記第1発振系統のインピーダンスを調整する第1ステップと、
前記第2インピーダンス調整回路を調整して前記第2発振系統のインピーダンスを調整する第2ステップと、
を備える水晶発振器の製造方法。 - 前記第1ステップは、
前記第1インピーダンス調整回路の抵抗アレイを制御することにより、前記第1インピーダンス調整回路を流れる電流値を調整するステップと、
前記第1インピーダンス調整回路のコンデンサアレイを制御することにより、前記第1インピーダンス調整回路の周波数特性を調整するステップと、
を有し、
前記第2ステップは、
前記第2インピーダンス調整回路の抵抗アレイを制御することにより、前記第2インピーダンス調整回路を流れる電流値を調整するステップと、
前記第2インピーダンス調整回路のコンデンサアレイを制御することにより、前記第2インピーダンス調整回路の周波数特性を調整するステップと、
を有する、
請求項10に記載の水晶発振器の製造方法。
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