JPH04134935A - Optical timing oscillator - Google Patents

Optical timing oscillator

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JPH04134935A
JPH04134935A JP2255101A JP25510190A JPH04134935A JP H04134935 A JPH04134935 A JP H04134935A JP 2255101 A JP2255101 A JP 2255101A JP 25510190 A JP25510190 A JP 25510190A JP H04134935 A JPH04134935 A JP H04134935A
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JP
Japan
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optical
converter
signal
output
optical cable
Prior art date
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Application number
JP2255101A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomohiko Hatsudou
初道 智彦
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an oscillating frequency with high stability and a wide variable range by using the optical transmission time of an optical cable as an oscillation synchronization time and modulating the oscillating frequency only with the adjustment of the length of the optical cable. CONSTITUTION:An electric signal being an output of an inverter 1 is converted into an optical signal by using an E/O converter(electrooptic converter) 16, the optical signal is given to an optical cable, the optical transmission time of the optical cable is used as an oscillation synchronization time and an O/E converter(optoelectric converter) 19 to convert the optical signal into an electric signal, it is inputted to the inverter, from which a highly stable oscillating frequency is outputted. In this case, since the oscillating frequency is modulated by having only to adjust the length of the optical cable, the oscillating frequency with a wide variable range and high stability is easily obtained, and since the E/O converter 16 is used for the optical transmission of the optical cable, when an E/O converter 16 capable of outputting a parallel output is employed, both the optical output and the electric output with matched phase are obtained as the oscillator output. Thus, the economical, highly stable and rational optical timing oscillator with high application performance is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は安定度の高い可変周波数を発振する光/電気式
の光タイミング発振器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an optical/electrical optical timing oscillator that oscillates a variable frequency with high stability.

(従来の技IN) 従来は安定度の高い発振器として一般に水晶発振器が利
用されている。従来の水晶発振器の構成の一例を第3図
に示す。
(Conventional Technique IN) Conventionally, a crystal oscillator is generally used as a highly stable oscillator. An example of the configuration of a conventional crystal oscillator is shown in FIG.

第3図において、インバータ1の入・出力間は抵抗3で
接続され、インバータ1の入力電圧をスレショルドSv
に保持させて増幅回路として使用している。またインバ
ータ1の出力電圧は抵抗4とコンデンサ6から成るフィ
ルタを通して水晶振動子7に入力される。このフィルタ
は水晶振動子7にインバータ1の方形波の出力電圧が直
接に加えられると安定度を損なうので、正弦波に近い電
圧にするために設けられている。
In Fig. 3, the input and output of the inverter 1 are connected through a resistor 3, and the input voltage of the inverter 1 is set to a threshold Sv.
is used as an amplifier circuit. Further, the output voltage of the inverter 1 is inputted to the crystal resonator 7 through a filter consisting of a resistor 4 and a capacitor 6. This filter is provided to make the voltage close to a sine wave, since stability will be lost if the square wave output voltage of the inverter 1 is directly applied to the crystal resonator 7.

水晶振動子7には一般に数MHz程度のきわめて鋭い共
振周波数があり、この共振周波数で水晶振動子7のリア
クタンスが最小となり、水晶振動子7の出力電圧をイン
バータ1と抵抗3から成る増幅回路に入力して安定な周
波数を得ている。
The crystal oscillator 7 generally has an extremely sharp resonant frequency of about several MHz, and at this resonant frequency, the reactance of the crystal oscillator 7 becomes minimum, and the output voltage of the crystal oscillator 7 is transferred to an amplifier circuit consisting of an inverter 1 and a resistor 3. I am inputting a stable frequency.

また第3図に示す水晶発振器には、発振周波数を変調さ
せるためのVCO(電圧制御発振器)として、以下に示
す回路が付加されている。
Further, the crystal oscillator shown in FIG. 3 has the following circuit added as a VCO (voltage controlled oscillator) for modulating the oscillation frequency.

すなわち、発振周波数を電圧で制御するための制御電圧
9として例えばO〜IOVの電圧が加えられ、この制御
電圧9は負荷抵抗/Oを通して直流バイアス電圧として
バリキャップ(可変容量ダイオード)11に加えられ、
直流分をカットするためのコンデンサ12を通して水晶
振動子7に接続され。
That is, a voltage of O to IOV, for example, is applied as a control voltage 9 for controlling the oscillation frequency with voltage, and this control voltage 9 is applied as a DC bias voltage to a varicap (variable capacitance diode) 11 through a load resistor /O. ,
It is connected to the crystal resonator 7 through a capacitor 12 for cutting the DC component.

水晶振動子7の負荷容量を変化させることによって電圧
発振出力13を水晶振動子7の固有周波数である数MH
zに対して士数%程度変化させることができる。
By changing the load capacitance of the crystal oscillator 7, the voltage oscillation output 13 can be adjusted to several MHz, which is the natural frequency of the crystal oscillator 7.
It is possible to change z by approximately 1%.

次に、第3図に示す水晶発振器の動作を第4図のタイム
チャートを用いて説明する。
Next, the operation of the crystal oscillator shown in FIG. 3 will be explained using the time chart shown in FIG. 4.

例えば、インバータ1から出力している電圧信号2が立
上ると、この電圧信号2は抵抗4とコンデンサ6から成
るフィルタを通して正弦波に近い電圧信号5となり、電
圧レベルを上昇しながら水晶振動子7に入力され、水晶
振動子7と制御電圧9によって静電容量が変化するバリ
キャップ11とで共振周波数が決まり、この共振現象に
よってきれいな正弦波の電圧信号8が電圧レベルを下降
しながらインバータ1と抵抗3から成る増幅回路に入力
される。
For example, when a voltage signal 2 output from an inverter 1 rises, this voltage signal 2 passes through a filter consisting of a resistor 4 and a capacitor 6 and becomes a voltage signal 5 close to a sine wave, and as the voltage level increases, the crystal oscillator 7 The resonance frequency is determined by the crystal oscillator 7 and the varicap 11 whose capacitance changes depending on the control voltage 9. Due to this resonance phenomenon, a voltage signal 8 of a clean sine wave is lowered in voltage level and connected to the inverter 1. The signal is input to an amplifier circuit consisting of a resistor 3.

電圧信号8が共振周波数によって次第に上昇してインバ
ータ1のスレショルド87以上の論理Hレベルに達する
と、インバータ1は、この信号を反転するための立下り
信号処理時間T3後に反転してスレショルドSv以下で
ある論理Lレベルの電圧信号2を出力する。
When the voltage signal 8 gradually rises due to the resonant frequency and reaches a logic high level above the threshold 87 of the inverter 1, the inverter 1 inverts the signal below the threshold Sv after a falling signal processing time T3 for inverting this signal. A voltage signal 2 at a certain logic L level is output.

この電圧信号2は抵抗4とコンデンサ6から成るフィル
タを通して正弦波に近い電圧信号5となり、電圧レベル
を下降しながら水晶振動子7に入力される。
This voltage signal 2 passes through a filter consisting of a resistor 4 and a capacitor 6 to become a voltage signal 5 close to a sine wave, and is input to a crystal resonator 7 while decreasing the voltage level.

水晶振動子7とバリキャップ11の静電容量とによる共
振周波数の共振現象で、きれいな正弦波の電圧信号8が
出力され、電圧レベルを上昇しながらインバータ1と抵
抗3から成る増幅回路に入力される。
Due to the resonance phenomenon of the resonance frequency caused by the crystal resonator 7 and the capacitance of the varicap 11, a clean sine wave voltage signal 8 is outputted, and is inputted to the amplifier circuit consisting of the inverter 1 and the resistor 3 while increasing the voltage level. Ru.

次に電圧信号8は、上記の共振周波数で下降し。The voltage signal 8 then falls at the resonant frequency mentioned above.

インバータ1のスレショルドS■以下の論理Lレベルに
なると、インバータ1は、この信号を反転するための立
上り信号処理時間T5後にスレショルド87以上である
論理Hレベルの電圧信号2を出力する。
When the logic L level is below the threshold S■ of the inverter 1, the inverter 1 outputs the voltage signal 2 at the logic H level, which is above the threshold 87, after a rising signal processing time T5 for inverting this signal.

以上の動作を順次繰り返し、水晶振動子7の固有周波数
である数MHzに対して、制御電圧9を変化させること
によって士数%程度の変調を行い、安定度の高い周波数
信号2を得ることができる。
By repeating the above operations in sequence and changing the control voltage 9 of several MHz, which is the natural frequency of the crystal oscillator 7, it is possible to modulate the frequency signal 2 by approximately 100%, and obtain a highly stable frequency signal 2. can.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記従来の回路には次のような問題があ
る。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above conventional circuit has the following problems.

すなわち、安定度の高い発振器として水晶発振器を用い
ているが、発振周波数の可変範囲が水晶振動子の固有周
波数である数MHzに対して士数%程度が限度であり、
可変周波数範囲が狭く、広げすぎると発振動作が不安定
となるということである。
In other words, although a crystal oscillator is used as a highly stable oscillator, the variable range of the oscillation frequency is limited to a few percent of the natural frequency of the crystal resonator, which is several MHz.
The variable frequency range is narrow, and if it is too wide, the oscillation operation becomes unstable.

従って発振周波数の可変範囲を超えて変調したい場合は
、水晶発振器ごと交換する必要があり。
Therefore, if you want to modulate the oscillation frequency beyond its variable range, you will need to replace the entire crystal oscillator.

応用性や経済性の面で不利である。It is disadvantageous in terms of applicability and economy.

本発明は、光ケーブルの光伝送時間を発振同期時間とし
て用い、光ケーブル長の調整のみによって発振周波数を
変調できるようにし、これによって従来装置の問題点を
解決できる合理的な光タイミング発振器を提供すること
を目的としている。
The present invention provides a rational optical timing oscillator that uses the optical transmission time of an optical cable as the oscillation synchronization time and modulates the oscillation frequency only by adjusting the length of the optical cable, thereby solving the problems of conventional devices. It is an object.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(11題を解決するための手段と作用)本発明はインバ
ータの出力をE/O変換器(電気/光変換器)を用いて
電気信号から光信号に変換し、この光信号を光ケーブル
に通して光ゲーブルの光伝送時間を発振同期時間として
用い、さらにO/E変換器(光/電気変換器)を用いて
光信号を電気信号に変換し、インバータに入力して安定
度の高い発振周波数を出力する光タイミング発振器であ
り、光ケーブルの長さのみの調整によって発振周波数を
変調でき、これによって安定度の高い、可変範囲の広い
発振周波数が得られるようにしたものである。
(Means and effects for solving problem 11) The present invention converts the output of an inverter from an electrical signal to an optical signal using an E/O converter (electrical/optical converter), and passes this optical signal through an optical cable. The optical cable's optical transmission time is used as the oscillation synchronization time, and an O/E converter (optical/electrical converter) is used to convert the optical signal into an electrical signal, which is input to an inverter to generate a highly stable oscillation frequency. This is an optical timing oscillator that outputs oscillation frequency, and the oscillation frequency can be modulated by adjusting only the length of the optical cable, thereby providing a highly stable oscillation frequency with a wide variable range.

(実施例) 本発明による光タイミング発振器の一実施例を第1図に
示す。
(Embodiment) An embodiment of the optical timing oscillator according to the present invention is shown in FIG.

第1図において、インバータ1から出力される電圧信号
15は電気信号を光信号に変換するE/O変換器16に
入力され、インバータ1の出力電圧に対応する光信号1
7および21が並列に出力される。
In FIG. 1, a voltage signal 15 output from an inverter 1 is input to an E/O converter 16 that converts an electrical signal into an optical signal, and an optical signal 1 corresponding to the output voltage of the inverter 1 is input to an E/O converter 16.
7 and 21 are output in parallel.

光信号17は発振周期時間として用いる光ケーブル18
を通し、光ケーブル18の長さによる光伝送時間を発振
周期時間として用い、発振周波数に合わせて光ケーブル
18の長さを調整してO/E変換器19に入力される。
The optical signal 17 is connected to an optical cable 18 used as the oscillation cycle time.
The optical transmission time depending on the length of the optical cable 18 is used as the oscillation cycle time, the length of the optical cable 18 is adjusted according to the oscillation frequency, and the signal is input to the O/E converter 19.

0/E変換器19は光信号17を対応する電気信号に変
換して電圧信号20を出力し、インバータ1はこの電圧
信号20を入力して電圧信号20の電圧レベルを反転さ
せた電圧信号15を出力する。
The 0/E converter 19 converts the optical signal 17 into a corresponding electric signal and outputs a voltage signal 20, and the inverter 1 inputs this voltage signal 20 and inverts the voltage level of the voltage signal 20 to generate a voltage signal 15. Output.

このようにして、インバータ1からの電圧信号15およ
びE/O変換器16からの光信号21として、位相の合
った安定度の高い周波数の電気信号および光信号が得ら
れる。
In this way, as the voltage signal 15 from the inverter 1 and the optical signal 21 from the E/O converter 16, electrical signals and optical signals of high frequency and in phase are obtained with high stability.

次に第1図に示す光タイミング発振器の動作を第2図の
タイムチャートを用いて説明する。
Next, the operation of the optical timing oscillator shown in FIG. 1 will be explained using the time chart shown in FIG.

例えば、インバータ1から出力される電圧信号15が立
上ってスレショルド87以上の論理Hレベルになると、
E/○変換器16は電圧信号15を光信号17に変換す
るための立上り信号処理時間T1後に論理Hレベルの光
信号17を出力する。
For example, when the voltage signal 15 output from the inverter 1 rises to a logic H level higher than the threshold 87,
The E/○ converter 16 outputs a logical H level optical signal 17 after a rising signal processing time T1 for converting the voltage signal 15 into an optical signal 17.

光信号17は光ケーブル18を通り、光ケーブル18の
長さによる光伝送時間後にO/E変換器19に入力され
、○/E変換器19は入力された光信号17を電圧信号
20に変換するための立上り信号処理時間後、論理Hレ
ベルの電圧信号20を出力する。
The optical signal 17 passes through the optical cable 18 and is input to the O/E converter 19 after an optical transmission time depending on the length of the optical cable 18, and the O/E converter 19 converts the input optical signal 17 into a voltage signal 20. After the rising signal processing time, a voltage signal 20 of logic H level is output.

時間T2は光ケーブル18内の光伝送時間とO/E変換
器16の処理時間とを加算した時間である。
The time T2 is the sum of the optical transmission time within the optical cable 18 and the processing time of the O/E converter 16.

インバータ1は論理Hレベルの電圧信号20を入力し、
この信号を反転するための立下り信号処理時間T3後に
、スレショルドSv以下である論理Lレベルの電圧信号
15を出力する。さらにE/O変換器16は論理Lレベ
ルに立下った電圧信号15を光信号17に変換するため
の立下り信号処理時間T4後に論理Lレベルの光信号1
7を出力する。
The inverter 1 receives a logic H level voltage signal 20,
After a falling signal processing time T3 for inverting this signal, a voltage signal 15 of logic L level, which is less than the threshold Sv, is output. Further, the E/O converter 16 outputs the optical signal 1 at the logical L level after a falling signal processing time T4 for converting the voltage signal 15 which has fallen to the logical L level into the optical signal 17.
Outputs 7.

光信号17は光ケーブル18の長さによる光伝送時間後
、O/E変換器19に入力され、○/E変換器19は入
力された光信号17を電圧信号20に変換するための立
下り信号処理時間後に論理Lレベルの電圧信号20を出
力する。
The optical signal 17 is input to the O/E converter 19 after an optical transmission time depending on the length of the optical cable 18, and the O/E converter 19 converts the input optical signal 17 into a voltage signal 20 as a falling signal. After the processing time, a logic L level voltage signal 20 is output.

インバータ1は論理Lレベルの電圧信号20を入力し、
この信号を反転するための立上り信号処理時間T5後に
論理Hレベルの電圧信号2を出力する。
The inverter 1 inputs a logic L level voltage signal 20,
After a rising signal processing time T5 for inverting this signal, a logic H level voltage signal 2 is output.

以上の動作を順次繰り返し、光ケーブル18の光伝送時
間を発振周期時間として用いていることによって、変調
範囲が広く安定度の高い周波数として位相の合った電圧
信号15および光信号21を電圧発振出力13および光
発振出力14から得られることができる。
By repeating the above operations sequentially and using the optical transmission time of the optical cable 18 as the oscillation cycle time, the voltage signal 15 and the optical signal 21 in phase are outputted to the voltage oscillation output 13 as a frequency with a wide modulation range and high stability. and can be obtained from the optical oscillation output 14.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、光ケーブルの長さ
を調整するだけで発振周波数を変調できるので、容易に
可変範囲が広く安定度の高い発振周波数が得られ、また
光ケーブルの光伝送にE/○変換器を用いているので、
E/O変換器に並列出力可能なものを用いると、発振器
出力として位相の合った光出力と電気出力との両方が得
られ、これによって応用性が高く、経済的で、かつ安定
度の高い合理的な光タイミング発振器が得られる。
As explained above, according to the present invention, the oscillation frequency can be modulated simply by adjusting the length of the optical cable, so it is possible to easily obtain a highly stable oscillation frequency with a wide variable range. /○ Since we are using a converter,
By using an E/O converter capable of parallel output, both phase-matched optical output and electrical output can be obtained as the oscillator output, making it highly applicable, economical, and highly stable. A reasonable optical timing oscillator can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による光タイミング発振器の一実施例を
示す構成図、第2図は第1図の装置の動作を説明するた
めのタイムチャート図、第3図は従来の発振器の一例を
示す構成図、第4図は第3図の動作を説明するためのタ
イムチャート図である。 1・・・インバータ    2,15・・・インバータ
出力電圧信号3.4,/O・・・抵抗     5・・
・水晶振動子入力電圧信号6.12・・・コンデンサ 
  7・・・水晶振動子8・・・共振電圧信号   9
・・・制御電圧11・・・バリキャップ   13・・
・電圧発振出力14・・・光発振8力    16−・
・E/O変換器17.21・・・光信号    18.
22・・・光ケーブル19・・・O/E変換器    
2o・・・O/E変換器出カ電圧信号代理人 弁理士 
則 近 憲 佑 羊 図 茅 閏 芥 回 第 図
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the optical timing oscillator according to the present invention, Fig. 2 is a time chart diagram for explaining the operation of the device shown in Fig. 1, and Fig. 3 shows an example of a conventional oscillator. The configuration diagram and FIG. 4 are time charts for explaining the operation of FIG. 3. 1... Inverter 2, 15... Inverter output voltage signal 3.4, /O... Resistor 5...
・Crystal resonator input voltage signal 6.12...Capacitor
7...Crystal resonator 8...Resonance voltage signal 9
...Control voltage 11...Varicap 13...
・Voltage oscillation output 14...8 optical oscillations 16-・
・E/O converter 17.21... Optical signal 18.
22... Optical cable 19... O/E converter
2o...O/E converter output voltage signal agent Patent attorney
Nori Chika Nori Yasushi sheep illustration

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] インバータの出力する電気信号を入力し光信号に変換し
て光ケーブルに出力するE/O変換器と、上記E/O変
換器から出力される光信号を通してO/E変換器に伝送
すると共に、その光伝送時間が発振周期時間として用い
られる光ケーブルと、上記光ケーブルから光信号を入力
し電気信号に変換して上記インバータに入力として出力
するO/E変換器を備えたことを特徴とする光タイミン
グ発振器。
An E/O converter inputs the electrical signal output from the inverter, converts it into an optical signal, and outputs it to the optical cable; and an E/O converter that transmits the optical signal output from the E/O converter to the O/E converter; An optical timing oscillator comprising: an optical cable in which optical transmission time is used as an oscillation cycle time; and an O/E converter that inputs an optical signal from the optical cable, converts it into an electrical signal, and outputs it as input to the inverter. .
JP2255101A 1990-09-27 1990-09-27 Optical timing oscillator Pending JPH04134935A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112147628A (en) * 2020-08-25 2020-12-29 电子科技大学 Remote displacement measuring device and measuring method based on photoelectric oscillator

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112147628A (en) * 2020-08-25 2020-12-29 电子科技大学 Remote displacement measuring device and measuring method based on photoelectric oscillator
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