JPH04306903A - 発振器装置と信号生成方法 - Google Patents

発振器装置と信号生成方法

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JPH04306903A
JPH04306903A JP3324055A JP32405591A JPH04306903A JP H04306903 A JPH04306903 A JP H04306903A JP 3324055 A JP3324055 A JP 3324055A JP 32405591 A JP32405591 A JP 32405591A JP H04306903 A JPH04306903 A JP H04306903A
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JP
Japan
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resonator
terminals
comparator
output
terminal
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Pending
Application number
JP3324055A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert H Leonowich
ロバート　ヘンリー　レオノビッチ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H03B5/36—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/364—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising field effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00—Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/0002—Types of oscillators
    • H03B2200/0012—Pierce oscillator

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発振器に関し、特に、
低ジッタのクリスタル共振器を用いた発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの電気回路（例：アナログまたはデ
ジタル受信機／伝送器）において、その動作と発振を制
御する為に、高安定性で低ジッタの発振器が必要である
。
【０００３】このジッタの発生主原因は、基準発振器の
不安定性である。周波数基準が、周波数シンセサイザの
出力周波数、伝送中のデジタルデータのパルス速度と位
相、または、デジタルレシーバのサンプリング速度を決
定する。周波数基準の周波数または位相のずれは、シス
テム中で倍増され、この全体の影響が周波数基準のシス
テム全体のノイズ性能を決定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】典型的な周波数基準は
、クリスタル発振器からのもので、このクリスタル発振
器は、管理された環境（一定温度）中に配置される。 良好な周波数安定度を有するクリスタル発振器も公知で
あり、また、そのような発振器のジッタ性能も満足すべ
きものであるが、ある種の応用では、これでも足りない
場合がある。このため、本発明の目的は、ジッタ性能の
良いクリスタル発振器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
、本発明の発振器は、２個の端子を有する共振器（１３
）と、前記共振器の端子に接続された負性抵抗生成手段
（１９）と、前記共振器の対応端子に接続された２個の
端子と少なくとも１個の出力とを有する比較器（２０）
とを有することを特徴とする。
【０００６】本発明の所定の周波数信号を生成する方法
は、負性抵抗を生成するステップ（１９）と、前記負性
抵抗を共振器の２個の端子に接続するステップと、共振
器の各端子の電圧を互いに比較器（２０）で比較するス
テップとからなることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】図１において、送受信装置１０、１０’が伝
送媒体１１を介して、接続されている。送受信装置１０
、１０’が、それぞれ無線伝送器で、無線受信機である
とすれば、伝送媒体１１は、空間媒体である。あるいは
、送受信装置１０、１０’がデジタル伝送器で、デジタ
ル受信機であるとすれば、伝送媒体１１は、より線対ま
たは同軸ケーブルである。かくして、送受信装置１０、
１０’に共通なことは、動作周波数または送受信装置１
０、１０’の伝送レートを確立する基準周波数が与えら
れる。送受信装置１０、１０’の周波数基準は、発振器
１２、１２’のものとして示され、その周波数は、クリ
スタル共振器１３、１３’の共振周波数で決定される。 例えば、無線送信器または受信機では、発振器１２、１
２’は、周波数シンセサイザで、デジタル伝送器または
受信機では、発振器１２、１２’は、その機能を制御し
同期させるマスタクロックシステムである。
【０００８】図３に示す回路図は、図２示す従来のクリ
スタル発振器を改良したもので、クリスタル共振器１３
の２つの端子間に配置された負性抵抗１９を生成する手
段と、比較器２０とを有し、この比較器２０の入力端子
は、クリスタル共振器１３の２つの端子間に配置されて
いる。比較器２０の出力は、クリスタル共振器１３で規
定される周波数の信号を有する。
【０００９】従来のクリスタル共振器は、出力信号に加
えられるジッタノイズの影響を受ける。この従来のクリ
スタル共振器が図２に示されている。この共振器は、ピ
ース（Ｐｉｅｒｃｅ）共振器として知られ、２個の増幅
器１４、１５（ＣＭＯＳインバータで適当なバイアス回
路を有している）で発振器１２を構成している。この増
幅器１４は、ここでは、反転アンプであるが、発振を起
こすに必要なゲインを提供し、一方、増幅器１５は、増
幅器１４の出力のバッファとして機能する。クリスタル
共振器１３は、キャパシタ１６とともに、増幅器１４間
に配置される。このキャパシタ１６は、クリスタル共振
器１３の共振周波数を所望の周波数に合わせる機能をす
る。多くのクリスタル共振器１３は、特定の負荷キャパ
シタンスを有し、この負荷キャパシテンスは、クリスタ
ル共振器の共振周波数を所望の共振周波数に合わせる。 クリスタル共振器１３と増幅器１４とキャパシタ１６の
共振結合は、その出力点で低ジッタ信号を有するが、増
幅器１４の出力点から信号のつ増幅器１５による結合と
増幅機能が、ジッタの大部分を出力信号に加える。この
ジッタは、多くのソース（増幅器１５に接続された電力
供給ノイズ）から発生する。増幅器１４、１５は、他の
論理回路を有するワンチップ上に形成されると、ジッタ
を減少させる為に、電力供給源から増幅器１４、１５へ
の十分なバイパスは実際は可能ではない。
【００１０】図３に示される本発明の発振器１２は、従
来共振器以下の低ジッタノイズしか有さない。クリスタ
ル共振器１３は、キャパシタ１６と並列で、負性抵抗１
９（ーＲｇ）にノード１７、１８を介して、接続されて
いる。負性抵抗１９の構成は、以下で詳述する。更に、
比較器２０の２つの入力は、ノード１７、１８に接続さ
れ、比較器２０をクリスタル共振器１３、キャパシタ１
６、負性抵抗１９に並列に配置する。比較器２０の出力
は、ここでは、差動出力を有するよう図示されているが
、発振器１２の低ジッタノイズ出力信号を提供する。 完全な差動比較器を使用すると、電力供給源ノイズに起
因する発振器１２からのジッタを減少させる。更に、好
ましくは、発振器１２の出力に結合される全ての回路は
、差動回路であることである。このことの利点は、差動
出力は、「バランス」信号であるが、結合ノイズに対す
る敏感性が、シングルエンド信号に対してよりも少なく
、また、差動信号を使用した回路は、非差動回路よりも
電力供給源ノイズに対して敏感ではない。更に、差動信
号は、シングルエンド信号に比較して、ピーク間信号の
振れが２倍で、そのため、ＳＮ比が増加し、ノイズの影
響を減少させる。
【００１１】本発明の発振器１２の使用の利点は、最高
級レベルミキサ（ダイオードリングミキサ）を駆動する
点である。その理由は、この種のミキサは、バランスの
とれた差動信号を用いて、広いダイナミックレンジとミ
キサのポート間の高い絶縁が達成できるからである。
【００１２】負性抵抗１９の大きさは、クリスタル共振
器１３、キャパシタ１６、比較器２０と、ノード１７，
１８に接続された他の回路におけるロスと組み合わせ時
、発振に影響する程、十分大きいものがよい。
【００１３】負性抵抗１９と比較器２０の一実施例が図
４に示されいている。負性抵抗１９の構成は、トランジ
スタ２８と抵抗２９とを有し、抵抗２９は、トランジス
タ２８のドレインとゲート間に接続される。トランジス
タ２８のドレインは、ノード１７に接続され、そのゲー
トは、ノード１８に接続される。電流源３０は、電流を
ノード１７に提供する。２個の直列接続されたキャパシ
タ２３（これらは必ずしも同一である必要はない）は、
トランジスタ２８のソースに接続された共通端子を有し
、トランジスタ２８と抵抗２９に並列接続され、ノード
１７、１８間に負性インピーダンスーＲｇを生成する。 更に、キャパシタ２３は、負性インピーダンスーＲｇに
対し、反応要素として機能し、これは、キャパシタ１６
の値を決定するに際し、考慮にいれられる。キャパシタ
２３の特定の値があれば、キャパシタ１６は必要ない。
【００１４】比較器２０は、トランジスタ３１、３２を
有し、そのソースは、電流源３７に接続されている。ト
ランジスタ３１、３２のゲートは、ノード１７、１８に
、電圧レベルシフタ（トランジスタ４０、４１）を介し
て、比較器２０に対する入力として接続される。トラン
ジスタ３１、３２のドレインは、出力ノード３８、３９
の対応出力に接続される。比較器２０の負荷は、トラン
ジスタ３３、３４と抵抗３５、３６の活性、双方向性の
負荷である。トランジスタ３３、３４は、共通のゲート
とソース端子を有する。この共通ソース端子は、電力源
に接続される。抵抗３５、３６は、出力ノード３８、３
９間に直列接続され、トランジスタ３３、３４の共通ゲ
ートに接続された共通ノードを有する。トランジスタ３
３、３４のドレインは、出力ノード３８、３９に接続さ
れる。トランジスタ４０、４１は、ソースフォロワとし
て機能し、ノード１７、１８の信号のレベルシフトをし
て、トランジスタ３１、３２に十分高い平均ゲート電圧
を提供し、その結果、トランジスタ３１、３２は、飽和
領域で動作する。電流源４２、４３は、トランジスタ４
０、４１の対応ソースとトランジスタ３１、３２の対応
ゲートに接続され、十分な電流を流し、トランジスタ４
０、４１を動作させ、トランジスタ３１、３２のゲート
キャパシタンスをチャージする。
【００１５】具体例 以下の具体例は、図４の回路において、ＬＡＮのインタ
フェースに使用されるジッタのピーク間が５００ピコセ
カンドで、２０ＭＨｚのクリスタル共振器を実施するの
に使用されるに適当な値が示されている。 クリスタル共振器１３　　　　２０ＭＨｚＭトロン株先
会社製ＭＰ−１ キヤパシタ１６　　　　　　　　　　使用しないキャパ
シタ２３　　　　　　　　　　１００ｐＦトランジスタ
２８　　　　　　　　ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３０００
ｘ２ｕｍ，ｇｍ＝２０ｍｍｈｏ 抵抗２９　　　　　　　　　　　　　　　　１０Ｋオー
ム電流源３０　　　　　　　　　　　　　　１ｍＡトラ
ンジスタ３１、３２　　ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ４０ｘ
２ｕｍ，ｇｍ＝０．３ｍｍｈｏ トランジスタ３３、３４　　ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ４
０ｘ２ｕｍ，ｇｍ＝０．３ｍｍｈｏ 抵抗３５、３６　　　　　　　　　　１０Ｋオームトラ
ンジスタ４０、４１　　ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ１０ｘ
２ｕｍ，ｇｍ＝５０ｍｍｈｏ 電流源４２、４３　　　　　　　　５ｕＡ電流源　　　
　　　　　　　　　　　　　　　５ボルト
【００１６】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のよれば、高安
定性で低ジッタの発振器または、発振方法が提供できる
。
【図面の簡単な説明】
【図１】クリスタル制御による送受信装置のブロック図
である。
【図２】従来技術のクリスタル発振器装置のブロック図
である。
【図３】本発明のクリスタル発振器装置のブロック図で
ある。
【図４】図３の負性抵抗生成器と比較器の詳細ブロック
図である。
【符号の説明】
１０　　１０’　　送受信装置 １１　　伝送媒体 １２、１２’　　発振器 １３、１３’　　クリスタル共振器 １４、１５　　増幅器 １６　　キャパシタ １７、１８　　ノード １９　　負性抵抗 ２０　　比較器 ２３　　キャパシタ ２８　　トランジスタ ２９　　抵抗 ３０　　電流源 ３１、３２　　トランジスタ ３３、３４　　トランジスタ ３５、３６　　抵抗 ３７　　電流源 ３８、３９　　出力ノード ４０、４１　　トランジスタ ４２、４３　　電流源

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　２個の端子を有する共振器（１３）と
    、前記共振器の端子に接続された負性抵抗生成手段（１
    ９）と、前記共振器の対応端子に接続された２個の入力
    端子と少なくとも１個の出力端子とを有する比較器（２
    ０）とからなることを特徴とする発振器装置。
  2. 【請求項２】　　前記共振器の端子に接続されたキャパ
    シタ手段（１６）を更に有することを特徴とする請求項
    １の装置。
  3. 【請求項３】　　前記負性抵抗生成手段は、前記共振器
    の１端子に接続された入力端子と、２個の出力端子とを
    有し、その第１出力端子が共振器の他の端子に接続され
    るトランジスタ（２８）と、前記共振器の端子に接続さ
    れる抵抗（２９）とからなり、前記キャパシタ手段は、
    共振器の１端子と前記トランジスタの第２出力端子との
    間に接続された第１キャパシタ（２３）と、共振器の他
    の端子と前記トランジスタの第２出力端子との間に接続
    された第２キャパシタ（２３）と　　からなることを特
    徴とする請求項２の装置。
  4. 【請求項４】　　前記比較器は、差動出力を有すること
    を特徴とする請求項３の装置。
  5. 【請求項５】　　前記共振器は、クリスタル共振器であ
    ることを特徴とする請求項１の装置。
  6. 【請求項６】　　前記トランジスタは、ＭＯＳＦＥＴで
    あることを特徴とする請求項１の装置。
  7. 【請求項７】　　前記負性抵抗生成手段と比較器とは、
    集積回路上で形成されることを特徴とする請求項１の装
    置。
  8. 【請求項８】　　２個の端子を有する共振器（１３）に
    より決定される所定の周波数信号を生成する方法におい
    て、負性抵抗を生成するステップ（１９）と、前記負性
    抵抗を共振器の２個の端子に接続するステップと、共振
    器の各端子の電圧を互いに比較器（２０）で比較するス
    テップとからなることを特徴とする信号生成方法。
  9. 【請求項９】　　前記比較器は、差動出力を有すること
    を特徴とする請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】　　前記共振器は、クリスタル共振器で
    あることを特徴とする請求項８の方法。
  11. 【請求項１１】　　前記負性抵抗と比較器とは、集積回
    路上で形成されることを特徴とする請求項８の方法。
JP3324055A 1990-11-15 1991-11-13 発振器装置と信号生成方法 Pending JPH04306903A (ja)

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US614325 1990-11-15
US07/614,325 US5063359A (en) 1990-11-15 1990-11-15 Low-jitter oscillator

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