JPH05218741A - 水晶発振器の発振周波数補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 水晶発振器１００の発振信号１４０を、周波
数計測機器１３０を用いて測定した周波数計測信号１４
１を演算機器１３１で演算し、この演算機器の出力であ
る周波数偏差データ１４２をＭＯＮＯＳ型メモリー回路
１０３に記憶させて水晶発振器の発振周波数を補正す
る。 【効果】 トリマーコンデンサーを用いることなく発振
周波数の補正が可能となり、水晶発振器の小型化を達成
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水晶発振器の発振周波数
の補正方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水晶発振回路は、コンデンサーの容量の
変化に応じてその発振周波数が変化する。コンデンサー
の容量は負荷容量として扱っている。水晶発振器の発振
周波数の補正方法は、水晶発振回路の負荷容量を変化さ
せることにより発振周波数を補正している。従来におい
ては、水晶発振回路の負荷容量の変化は、トリマーコン
デンサーの容量を変化させることによって行われてお
り、この従来のトリマーコンデンサーを使った発振周波
数の補正方法方法を、図３を参照して説明する。

【０００３】水晶発振器３００は、水晶発振回路３１０
と、波形整形増幅器３０６とで構成する。この水晶発振
回路３１０は、水晶振動子３０１と増幅器３０５と帰還
抵抗３０４とコンデンサー３０３とトリマーコンデンサ
ー３０２とで構成している。

【０００４】このトリマーコンデンサー３０２と、水晶
振動子３０１とは外付部品であり、トリマーコンデンサ
ー３０２と水晶振動子３０１以外は、半導体集積回路と
して形成している。

【０００５】この水晶発振回路３１０の増幅器３０５よ
り出力する発振信号３０８は、波形整形増幅器３０６を
通して出力端子３０７に発振信号３０８として出力す
る。このとき、負荷容量はコンデンサー３０３とトリマ
ーコンデンサー３０２との容量値によって変化させるこ
とができるため、トリマーコンデンサー３０２の容量値
を変えれば発振周波数を補正することができる。

【０００６】したがって、水晶発振回路３１０の発振周
波数はトリマーコンデンサー３０２の容量値を変えるこ
とによって、発振周波数を補正している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このため、従来の水晶
発振回路３１０においては、発振周波数を補正するため
には、トリマーコンデンサー３０２が必要である。しか
し、トリマーコンデンサー３０２は部品形状としての占
有面積が大きいために、水晶発振器３００として体積が
大きくなるという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、上記課題を解決して、ト
リマーコンデンサーを使用せずに、発振周波数を補正す
ることが可能な水晶発振器の発振周波数補正方法を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の水晶発振器の発振周波数補正方法において
は下記記載の手段を採用する。

【００１０】本発明の水晶発振器の発振周波数補正方法
は、水晶振動子を備える水晶発振回路と、ＭＯＮＯＳ型
メモリー回路と、このＭＯＮＯＳ型メモリー回路のメモ
リー情報を受けてデコードデータを出力するデコーダ回
路と、このデコードデータを受けて開閉するスイッチと
容量素子との直列接続を複数個並列に接続したスイッチ
ドキャパシタ回路とから構成する水晶発振器の発振周波
数補正方法は、水晶発振器の発振信号を周波数計測機器
にて測定し周波数計測信号を取り、この周波数計測信号
を演算機器にて演算して得られる周波数偏差データをＭ
ＯＮＯＳ型メモリー回路に記憶させることを特徴とす
る。

【００１１】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例における発
振周波数の補正方法を説明する。

【００１２】まず本発明の実施例における水晶発振器の
発振周波数の補正方法を説明する前に、本発明における
水晶発振器の構成を図１を参照して説明する。

【００１３】図１に示すように、水晶発振器１００は水
晶発振回路１０１と、スイッチドキャパシタ回路１０２
と、ＭＯＮＯＳ型（金属―酸化膜―窒化膜―酸化膜―金
属）メモリー回路１０３と、デコーダ回路１０４と、波
形整形インバータ１０５と、出力インバータ１０６とか
ら構成する。

【００１４】さらに水晶発振回路１０１は、帰還抵抗１
１０と、増幅器１１１と、水晶振動子１１２と、コンデ
ンサー１１３、１１４とから構成する。

【００１５】スイッチドキャパシタ回路１０２は、スイ
ッチドキャパシタ１１５〜１１８の複数個から構成す
る。スイッチドキャパシタ１１５は、容量素子１２５
と、半導体素子からなるスイッチ１２１とを直列に接続
して構成する。他のスイッチドキャパシタ１１６〜１１
８も同様に構成している。

【００１６】このスイッチドキャパシタ回路１０２は、
水晶発振回路１０１のコンデンサー１１４と並列に接続
している。

【００１７】ＭＯＮＯＳ型メモリー回路１０３は、不揮
発性メモリーで構成している。このＭＯＮＯＳ型メモリ
ー回路１０３は、周波数偏差データ１４２を記憶する。

【００１８】デコーダ回路１０４は、ＭＯＮＯＳ型メモ
リー回路１０３より出力するメモリー情報１４３を得
て、デコードデータ１４４を出力する。

【００１９】水晶発振器１００の発振信号出力端子１０
７には、周波数計測機器１３０を接続する。この周波数
計測機器１３０は、発振信号１４０の周波数計測を行
い、周波数計測信号１４１を演算機器１３１に与える。

【００２０】演算機器１３１は、周波数計測信号１４１
を得て、所定の発振周波数との差を演算して、周波数偏
差データ１４２を出力する。

【００２１】ここで周波数計測機器１３０は周波数カウ
ンターであり、演算機器１３１はコンピューターであ
る。この演算機器１３１の出力である周波数偏差データ
１４２は、メモリー入力端子１０８を経てＭＯＮＯＳ型
メモリー回路１０３に記憶される。

【００２２】次に図２を参照してＭＯＮＯＳ型メモリー
回路１０３を説明する。

【００２３】図２はＭＯＮＯＳ型メモリー回路１０３を
構成する１つのメモリー素子の構造を示す断面図であ
る。

【００２４】図２に示すように、ＭＯＮＯＳ型メモリー
素子はシリコン基板２０５上に形成するゲート電極２０
１と、シリコン酸化膜２０２と、シリコン窒化膜２０３
と、シリコン酸化膜２０４とを有する。

【００２５】シリコン窒化膜２０３は、メモリートラッ
プする領域である。このシリコン窒化膜２０３は５０ｎ
ｍ程度の膜厚で構成する。したがって、ＭＯＮＯＳ型メ
モリー回路１０３のメモリ素子は、１０Ｖ以下の低電圧
動作が可能である。

【００２６】このためＭＯＮＯＳ型メモリー回路１０３
は、メモリ素子とリードライト回路を含む周辺回路を作
る時に１０Ｖ以上の高い電圧に対する高耐圧構造を施さ
ないですむ。このことはメモリー回路をシリコン基板上
に作るときに、半導体集積回路チップを小さくできる利
点となる。

【００２７】次に以上の構成に基づく本発明の水晶発振
器の発振周波数補正方法を、図１を用いて説明する。

【００２８】スイッチドキャパシタ回路１０２を構成す
るスイッチ１２１、１２２は、初期状態でオン状態にさ
れている。このとき、容量素子１２５、１２６は、コン
デンサー１１４と並列に接続された状態になる。

【００２９】そして、水晶発振回路１０１の負荷容量
は、コンデンサー１１３、１１４と、容量素子１２５、
１２６で決まり、発振回路１０１は発振出力信号を出力
し、この発振出力信号１４０は波形整形インバータ１０
５と、出力インバータ１０６とを経て、発振信号出力端
子１０７から発振信号１４０として出力する。

【００３０】つぎに周波数計測機器１３０は、発振信号
１４０を計測して、周波数計測信号１４１を演算機器１
３１に送る。このときの周波数計測信号１４１の発振周
波数値をｆ１とする。

【００３１】演算機器１３１には、所定の発振周波数値
ｆ０を記憶させておく。この演算機器１３１は発振周波
数値ｆ１を得て、ｆ０とｆ１の偏差値Δｆを演算する。
そして演算機器１３１は偏差値Δｆに対応した周波数偏
差データ１４２をＭＯＮＯＳ型メモリー回路１０３に送
る。

【００３２】ＭＯＮＯＳ型メモリー回路１０３は周波数
偏差データ１４２を記憶したので、水晶発振器１００か
ら演算機器１３１と、周波数計測機器１３０とを切り放
す。

【００３３】つぎに水晶発振器１００が発振周波数を変
化させる動作について説明する。

【００３４】ＭＯＮＯＳ型メモリー回路１０３は、周波
数偏差データ１４２をメモリー情報１４３としてデコー
ダ回路１０４におくる。

【００３５】デコーダ回路１０４は、メモリー情報１４
３を解読し、デコードデータ１４４としてスイッチドキ
ャパシタ回路１０２に送る。

【００３６】このとき、周波数偏差データ１４２は、上
述の偏差値Δｆに対応したものであるから、偏差値Δｆ
の値に応じて、デコードデータ１４４は変化する。

【００３７】いま、偏差値Δｆがプラスのとき、デコー
ドデータ１４４はスイッチ１２１、１２２、１２３をオ
ン状態にし、スイッチ１２４をオフ状態にするので、容
量素子１２５、１２６、１２７がコンデンサー１１４と
並列に接続される。

【００３８】このとき、水晶発振回路１０１の負荷容量
は、初期状態から変化する。この結果、発振信号１４０
の発振周波数は、偏差値Δｆ分補正され、所定の発振周
波数になる。

【００３９】これとは反対に偏差値Δｆがマイナスのと
きは、デコード信号１４４はスイッチ１２１をオン状態
にし、スイッチ１２２、１２３、１２４をオフ状態にす
るように出力して、発振信号１４０の発振周波数を変化
させる。

【００４０】上記のように、スイッチ１２１〜１２４を
選択的に開閉すれば、コンデンサー１１４に並列に接続
する容量素子１２５〜１２８の数が変化するので負荷容
量が変化したことになる。したがって水晶発振回路１０
１の発振周波数を変化させることができるので、水晶発
振器の発振周波数を補正することができる。

【００４１】なお、本発明の実施例では、スイッチドキ
ャパシタ回路１０２に四個のスイッチドキャパシタ１１
５〜１１８を使った例を示したが、四個以上のスイッチ
ドキャパシタを使うことにより、発振周波数を大きく変
化させることができ、発振周波数の補正量を大きく変え
ることは容易である。また容量素子１２５〜１２８のそ
れぞれ容量値を変えることにより、発振周波数の変化幅
を変えることも可能である。

【００４２】さらに、スイッチドキャパシタ１１５〜１
１８の構成において、スイッチと容量素子の位置を逆に
しても同様な効果が得られる。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明のように本発明においては、
トリマーコンデンサーを用いなくても発振周波数の補正
が可能となる。そしてスイッチドキャパシタ回路、ＭＯ
ＮＯＳ型メモリー回路、デコード回路を使ったことによ
り、水晶発振器の発振周波数を補正することができる。
また、スイッチドキャパシタ回路、ＭＯＮＯＳ型メモリ
ー回路、デコード回路は半導体素子で作ることができる
ために小型化が可能となる。そして、図２で説明したよ
うにＭＯＮＯＳ型メモリー回路は他のメモリー回路に比
べ小さくできるので、ＭＯＮＯＳ型メモリー回路を使う
ことにより小型化の効果は大きい。さらに本発明におい
て水晶発振器の構成要素を１つの半導体チップ上に設け
ることは可能であり、そのときの効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水晶発振器の発振周波数補正方法を説
明するための回路図である。

【図２】本発明の水晶発振器に使用するＭＯＮＯＳ型メ
モリー回路を構成するメモリー素子を示す断面図であ
る。

【図３】従来例における水晶発振器の構成を示す回路図
である。

【符号の説明】

１００ 水晶発振器 １０１ 水晶発振回路 １０２ スイッチドキャパシタ回路 １０３ ＭＯＮＯＳ型メモリー回路 １０４ デコーダ回路 １３０ 周波数計測機器 １３１ 演算機器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水晶振動子を備える水晶発振回路と、Ｍ
   ＯＮＯＳ型メモリー回路と、このＭＯＮＯＳ型メモリー
   回路のメモリー情報を受けてデコードデータを出力する
   デコーダ回路と、このデコードデータを受けて開閉する
   スイッチと容量素子との直列接続を複数個並列に接続し
   たスイッチドキャパシタ回路とから構成する水晶発振器
   の発振周波数補正方法は、水晶発振器の発振信号を周波
   数計測機器にて測定し周波数計測信号を取り、該周波数
   計測信号を演算機器にて演算して得られる周波数偏差デ
   ータを前記ＭＯＮＯＳ型メモリー回路に記憶させること
   を特徴とする水晶発振器の発振周波数補正方法。