JPH04335704A - 発振回路 - Google Patents

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、発振回路に係り、特に
圧電振動子を用いた発振器の発振周波数が可変できる水
晶発振回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電振動子を用いた発振回路は、圧電振
動子の共振周波数のバラツキや回路の負荷容量バラツキ
や発振回路実装及び封止時の熱衝撃により、発振周波数
に当然ながらバラツキを有している。したがって、特に
高精度な発振周波数を要求される時には無調整では目的
の発振周波数範囲に入らない事があり、調整しなくては
ならない。

【０００３】図３は従来の圧電振動子を用いた発振器の
回路図である。１２１はインバーター増幅器、１２２は
フィードバック抵抗でインバーター増幅器１２１のゲー
トとドレイン間に接続されている。１２３はゲートコン
デンサで、インバーター増幅器１２１のゲートに接続さ
れている１２４はドレインコンデンサで、インバーター
増幅器１２１のドレインに接続されている。１２５は容
量値を可変できるトリマーコンデンサであり、インバー
ター増幅器１２１のゲートに接続されている。１２３，
１２４，１２５のコンデンサ類は片側が電源のＶＤＤ又
はＶＳＳに接続され高周波的に接地されている。１２６
は圧電振動子でインバーター増幅器１２１のゲート、ド
レイン間に接続されている。この様に構成した発振回路
において発振周波数を調整するには、トリマーコンデン
サ１２５をドライバー等の工具で回転させて行なってい
た。

【０００４】図４は従来の発振回路の他例を示す回路図
である。同図において図３の回路と異なるところは、ト
リマーコンデンサ１２５のかわりに、コンデンサ１３１
とスイッチ１４１で代表される直列体を複数並列に構成
した可変容量群が設けられている点である。この様に構
成した発振回路において発振周波数を調整するとは、ス
イッチ１４１，１４２，１４３，１４４をハンダ付けに
より任意にショート又はオープンにして行なっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の発振回路では、
トリマーコンデンサ１２５を回転させ発振周波数調整す
るので、調整工程が自動化できない、時間がかかる等の
他、調整用の穴を設ける必要があるので気密性がなくな
り耐湿性が悪くなったり、トリマーコンデンサは回転機
構を持つので振動、衝撃でローターが回転し発振周波数
がズレる欠点がある。

【０００６】又、図４に示す可変容量群を用いた発振回
路では、スイッチ切換えによる周波数調整に時間がかか
る他、発振ループを構成する容量が回路の外部に複数の
外部端子として配線されるので発振特性が悪くなったり
、調整後金属キャップの封止や、モールドによる封止を
行なうと調整時の周波数が浮遊容量の変化や熱衝撃でズ
レて周波数精度が悪くなる欠点がある。

【０００７】そこで本発明は、周波数調整が自動調整可
能で、かつ迅速に周波数調整ができる事、外部端子を少
なくし、発振回路の実装、封止後に周波数調整ができる
様にする事で封止後の周波数シフトをなくし、気密性も
向上させ、周波数可変回路を回転機構等の可動部分をな
くしＩＣ化し耐振動性、耐衝撃性を向上させ、かつ小型
化させる事、以上を特徴とする発振回路を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
本発明の発振回路は、圧電振動子を発振させる発振部と
、前記圧電振動子の負荷容量を可変する容量アレイと、
前記容量アレイを制御するデータを外部から入力するデ
ータ入力回路と、前記容量アレイを制御するデータを記
憶するＰＲＯＭ回路と、前記データ入力回路のデータを
容量アレイへ送出する動作と、前記ＰＲＯＭ回路のデー
タを容量アレイへ送出する動作と、前記データ入力回路
のデータをＰＲＯＭ回路へ送出する動作の３種類の動作
を制御するデータ制御回路とから構成されている。

【０００９】

【作用】可変容量素子として、コンデンサとスイッチン
グトランジスタの直列体を複数並列に構成した容量アレ
イを使用するので、スイッチングトランジスタのオン又
はオフをデジタルデータで制御、周波数調整が可能にな
る。周波数調整時には、外部からのデータで直接容量ア
レイを制御し目的の周波数に合せ込む。次にその時のデ
ータをＰＲＯＭ回路に記憶させる。通常動作時は、ＰＲ
ＯＭ回路に記憶させたデータにより容量アレイを制御す
るので恒に周波数は目的の周波数範囲内に入る。以上の
様に動作するので、周波数調整が自動化でき、周波数の
経時変化耐振性・耐衝撃性に優れ、回路のＩＣ化ができ
るので小型、気密化ができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の一実施例を示すブロック図で、１は圧電
振動子、２は発振部で、圧電振動子を発振させる回路で
ある。４はデータ入力回路で、発振回路の外部から入力
されるデータを周波数調整データとして内部で処理でき
る形にデータを変換させる。データ入力回路４は、一例
としてシフトレジスタが上げられこの場合外部からシリ
アルのデータを入力しパラレルのデータに変換し内部回
路に送出する。５は外部からのデータを入力する端子で
ある。６は容量アレイで、コンデンサとスイッチングト
ランジスタの直列体を複数並列に構成した回路で容量ア
レイの片側電極は圧電振動子に接続され、もう一つの片
側電極は高周波的に接地される為、容量アレイ６は圧電
振動子の可変できる負荷容量として働く。スイッチング
トランジスタのゲートを制御する事により容量アレイ６
の容量が可変できる。７はＰＲＯＭ回路で、データ入力
回路４からのデータを記憶する事ができ、又その記憶デ
ータで容量アレイ６を制御する事ができる。８はデータ
制御回路で、周波数調整時にはデータ入力回路４からの
データを容量アレイ６と分周選択回路１０に送り、デー
タ記憶時にはデータ入力回路４からのデータをＰＲＯＭ
回路７へ送り、発振回路の通常動作時にはＰＲＯＭ回路
７の記憶データを容量アレイ６と分周選択回路１０へ送
る、以上３つの動作を行ないデータの制御をする。３は
、以上のデータ制御のコントロールをする端子である。 ９は分周回路で、発振部２からの源振信号を１／２，１
／４，１／８…と分周する回路である。１０は分周選択
回路で、分周回路９の分周信号と源振信号をデータ制御
回路８からの制御データにより選択する。１１は出力バ
ッファで、分周選択回路１０で選択された信号を増幅し
発振回路外部へ出力する。次に発振部２と容量アレイ６
の構成を詳しく表わしたのが図２である。この図におい
て、２１はインバーター増幅器、２２はフィードバック
抵抗で、インバーター増幅器のゲートとドレインに接続
されている。２３はゲート容量でインバーター増幅器２
１のゲートに接続されており、２４はドレイン容量でイ
ンバーター増幅器２１のドレインに接続されている。少
なくとも以上の素子により構成されているのが発振部２
であり、圧電振動子１は発振部２の中のゲートとドレイ
ンに接続する。次に容量アレイ６の中を説明すると、３
１はコンデンサ、４１はスイッチングトランジスタでこ
の２つの素子が直列に接続された直列体がある。 これと同様に３２，３３，３４はコンデンサで、４２，
４３，４４はスイッチングトランジスタでそれぞれのコ
ンデンサと直列に接続される。以上のコンデンサとスイ
ッチングトランジスタの直列体が並列に接続されて、片
側電極は発振部２のゲート側に接続され、他のＢ側電極
は、電源であるＶＤＤ又はＶＳＳに高周波的に接地され
ている。この容量アレイ６の容量値を可変するにはスイ
ッチングトランジスタ４１〜４４それぞれを任意にオン
又はオフする事で行ない、これにはスイッチングトラン
ジスタ４１〜４４のゲートを制御する事で行なう。コン
デンサ３１〜３４の容量値の設定の例としては重み付け
した容量値で行なう。（たとえば１ｐＦ、２ｐＦ、４ｐ
Ｆ、８ｐＦ）こうする事により少ない容量素子で広い容
量範囲を分解能を維持しながら可変する事ができる。当
然、容量とスイッチングコンデンサの直列体の数を増や
しても良い。

【００１１】以上の様に構成した発振回路の周波数調整
と分周選択の方法と、調整、選択が終了した後それらの
データを記憶させる方法と、発振回路の通常動作時の動
きを順を追って説明する。

【００１２】まず、発振回路の外部から周波数制御デー
タと、分周選択データをデータ入力端５から入力する。 シフトレジスタであるデータ入力回路４は入力されるシ
リアルのデータを順次入力していき、入力終了後パラレ
ルデータに変更する。データ制御回路８は、データ入力
回路から出力されるデータのうち、周波数制御データを
容量アレイ６に、分周選択データを分周選択回路１０に
送る。容量アレイ６は、送られて来た周波数制御データ
にもとづきスイッチングトランジスタ４をオンあるいは
オフさせ周波数を変化させる。分周選択回路１０は、デ
ータ制御回路から送られて来た分周選択データにもとづ
き分周信号か源振信号を選択する。以上の発振器外部か
らのデータ入力から周波数変化、分周選択までの動作を
、発振周波数を測定しながらくり返し目的の周波数範囲
へ調整する。

【００１３】次に、周波数調整及び分周選択の操作によ
り得られたデータを記憶させるには、データ入力回路の
データをデータ制御回路を介してＰＲＯＭ回路へ送り、
ＰＲＯＭ回路にデータを記憶させる。ＰＲＯＭ回路は、
一旦記憶したデータは電源を切っても記憶しているので
周波数と分周選択は永久に持続できる。又、電気的ある
いは紫外線等により消去できるＰＲＯＭ回路を使用すれ
ばデータの変更も可能になり、周波数と分周選択の再調
整も可能になる。

【００１４】次に、発振器の通常の動作では、ＰＲＯＭ
回路に記憶された周波数制御と分周選択のデータがデー
タ制御回路を介して容量アレイと分周選択回路へ送られ
、そのデータにもとづき容量アレイと分周選択回路は動
作する。

【００１５】以上の様に動作させることができるので、
周波数調整が、デジタルデータで行なえる様になり自動
化が簡単になる。又、データの入力をシリアルデータ入
力で行なえば発振回路外部に出る端子が少なくなり、金
属パッケージによる封止やトランスファーモールドによ
る封止後にこの端子からデータを入力し周波数調整を行
なえば発振回路の気密性の向上と、封止による周波数の
シフトがなくなる。又、ＰＲＯＭ回路によるデータの記
憶と、コンデンサとスイッチングトランジスタで構成し
た容量アレイによる周波数制御である為、耐振性、耐衝
撃性、経時変化に優れる。又、すべての回路がＩＣ化可
能なので小型化が可能になる。又、分周選択を外部から
のデータにより制御できるので、周波数調整時には源振
信号を出力させて源振信号を測定し周波数調整をしてお
き、周波数調整が終ってから分周選択を行ない目的の分
周選択を行なう事も可能である。こうする事により、測
定周波数が高い方が高速に又は高分解能に測定できるの
で、周波数調整が速く又は高精度に行なう事ができる。

【００１６】以上の実施例では、容量アレイ６を発振部
２のゲート側に接続しているが、ドレイン側に接続して
も同様の効果が得られる。

【００１７】又、本実施例では、容量アレイ６と分周選
択回路１０の両方が内蔵されている構成であったが、容
量アレイ６だけであっても良い。

【００１８】次に本実施例の実装例を図５に示す。１は
圧電振動子、５１はＩＣで、上記実施例で説明した発振
部、データ入力回路、容量アレイ、ＰＲＯＭ回路、デー
タ制御回路、分周回路、分周選択回路、出力バッファが
含まれる。５２は、発振回路を封止するパッケージで、
樹脂モールド、セラミック、金属等により封止される。 ５３はＶＤＤリード、５４はＶＳＳリード、５５は出力
リードでＩＣ５１とワイヤーボンディングで接続され、
パッケージ５２の外部へ導出される。５６はコントロー
ルリードでＩＣ５１のコントロール端子と接続しパッケ
ージ５２の外部へ導出される。５７はデータ入力リード
でＩＣ５１のデータ入力端子と接続し、パッケージ５２
の外部へ導出される。以上の様に構成した発振回路を周
波数調整するには、ＶＤＤリード５３とＶＳＳリード５
４から電源を印加し、出力リード５５から出力される発
振信号の周波数を測定し、周波数調整に必要なデータを
データ入力リード５７から入力する。周波数が目的の範
囲に入るまでこれをくり返す。周波数調整が終了すれば
、ＰＲＯＭにデータを書き込む。以上の操作中ＩＣ内部
のデータの制御をコントロールリード５６から行なう。 データの書き込み終了後、コントロールリード５６とデ
ータ入力リード５７を５８のパッケージの端面から切断
する。これにより通常動作で不必要なリードはなくなり
リードのショート等の事故を防ぐ事ができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、圧電振動子の負荷容量
を可変する容量アレイとし、容量アレイと分周選択回路
を外部からのデータにより制御でき、又そのデータをＰ
ＲＯＭ回路に記憶させ、通常動作時には記憶したデータ
にもとづき容量アレイと分周選択回路が動作する様にし
た事により、周波数調整が自動化可能で迅速に周波数調
整ができる事、周波数調整用に発振回路外部に出る端子
が少なくなり、発振回路の封止（パッケージング）後に
、周波数調整を行なえるので発振回路気密性の向上と、
封止による周波数のシフトがなくなる事、ＰＲＯＭ回路
によるデータの記憶と、コンデンサとスイッチングトラ
ンジスタで構成した容量アレイによる周波数制御である
為、耐振性、耐衝撃性、経時変化に優れる事、すべての
回路がＩＣ化可能なので小型化できる事、周波数調整時
には源振信号を出力させ調整し、周波数調整終了後分周
選択を行なえるので周波数調整が速く又は高精度に行な
える事、以上の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施例の発振部と容量アレイの回路構
成の一例を示す回路図である。

【図３】従来の発振回路の第１例を示す回路図である。

【図４】従来の発振回路の第２例を示す回路図である。

【図５】本発明の実装例を示す図である。

【符号の説明】

１　　圧電振動子 ２　　発振部 ３　　コントロール端子 ４　　データ入力回路 ５　　データ入力端子 ６　　容量アレイ ７　　ＰＲＯＭ回路 ８　　データ制御回路 ９　　分周回路 １０　　分周選択回路 １１　　出力バッファ ２１　　インバーター増幅器 ２２　　フィードバック抵抗 ２３　　ゲート容量 ２４　　ドレイン容量

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも圧電振動子を発振させる発振部
   、前記圧電振動子の負荷容量を可変する容量アレイ、前
   記容量アレイを制御するデータを外部から入力するデー
   タ入力回路、前記容量アレイを制御するデータを記憶す
   るＰＲＯＭ回路、前記データ入力回路のデータを容量ア
   レイへ送出する動作と、前記ＰＲＯＭ回路のデータを容
   量アレイへ送出する動作と、前記データ入力回路のデー
   タをＰＲＯＭ回路へ送出する動作を制御するデータ制御
   回路を有する事を特徴とする発振回路。
2. 【請求項２】少なくとも圧電振動子を発振させる発振部
   、前記発振部の源振信号を分周する分周回路、前記分周
   回路の各分周信号及び前記源振信号を選択する分周選択
   回路、前記分周選択回路を制御するデータを外部から入
   力するデータ入力回路、前記分周選択回路を制御するデ
   ータを記憶するＰＲＯＭ回路、前記データ入力回路のデ
   ータを分周選択回路へ送出する動作と、前記ＰＲＯＭ回
   路のデータを分周選択回路へ送出する動作と、前記デー
   タ入力回路のデータをＰＲＯＭ回路へ送出する動作を制
   御するデータ制御回路を有する事を特徴とする発振回路
   。
3. 【請求項３】少なくともデータ入力端子とコントロール
   端子がパッケージ外部に導出されていて、周波数調整後
   、前記データ入力端子と前記コントロール端子はパッケ
   ージの端面から切断される事を特徴とする請求項１，２
   記載の発振回路。