JPH052435U - 温度補償型水晶発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 開信号１３に接続する第１のスイッチ１５
と、温度信号１２に接続する第２のスイッチ１７と、こ
の第１のスイッチ１５と第２のスイッチ１７とに接続す
るスイッチトキャパシタ回路１１と、第１のスイッチ１
５と第２のスイッチ１７との制御を行う第１のインバー
タ１９と第２のインバータ２１と、この第１のインバー
タ１９の制御を行う時間計測回路２９とを備え、水晶発
振器の電源投入時から一定時間の間、スイッチトキャパ
シタ回路１１内のスイッチの全部あるいは一部を開状態
とし、その後スイッチトキャパシタ回路１１のスイッチ
の制御を温度信号１２に切り替える。 【効果】 電源投入時の発振インバータに加わる負荷が
軽いので、発振インバータを小さくすることができ、ス
イッチトキャパシタ回路を用いた温度補償型水晶発振器
の消費電流を減少させることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はスイッチトキャパシタ回路を用いる温度補償型水晶発振器の構成に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

近年自動車電話や携帯電話などの移動体通信と呼ばれる分野の発展はめざまし い。それにともないこれらの通信機器に対する小型化、軽量化の要求は益々強く なってきている。移動体通信機器の小型化、軽量化を達成するためには、抵抗や トランジスタなどの個別部品をできる限り集積回路化することによって部品点数 を削減することが有効である。

【０００３】 移動体通信機器の主要部品である温度補償型水晶発振器に対しても小型化の要 求が強まっており、その集積回路化を進める一つの手段としてスイッチトキャパ シタ回路を用いることが、たとえば下記の文献にて報告されている。

【０００４】 電子通信学会技術研究報告 ＵＳ８２ー６ ｐ．４１〜４８ 「ディジタル制 御形ＴＣＸＯの一構成法」 宇野 武彦 １９８２年

【０００５】 以下図面を用いて従来のスイッチトキャパシタ回路を用いた温度補償型水晶発 振器の構成を説明する。図２は従来のスイッチトキャパシタ回路を用いた温度補 償型水晶発振器を示す回路図であり、温度信号１２は回路ブロックとして表して いる。

【０００６】 図２に示すように、水晶振動子１と発振インバータ３と帰還抵抗５とを並列に 接続し、それらの接続点と電源との間にコンデンサ７、９と、容量とスイッチと を複数列設けたスイッチトキャパシタ回路１１とをそれぞれ接続している。スイ ッチトキャパシタ回路１１を構成する各スイッチは、温度信号１２によって開閉 動作が制御され、スイッチトキャパシタ回路１１を構成する各スイッチの開閉動 作によって全体の容量値を変化させて、水晶発振器における発振周波数の温度補 償がなされている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図２を用いて説明した従来のスイッチトキャパシタ回路１１を 用いた温度補償型水晶発振器おいては、いかなる温度においても電源投入時に発 振の起動が確実に行われるようにするため、発振インバータ３を大きくせざるを 得ない。その結果、水晶発振器の消費電流が多くなるという問題がある。

【０００８】 本考案の目的は上記課題点を解決し、スイッチトキャパシタ回路を用いて集積 回路化した温度補償型水晶発振器の消費電流を減少させることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため本考案における温度補償型水晶発振器は、下記記載の 構成とする。

【００１０】 開信号に接続する第１のスイッチと、温度信号に接続する第２のスイッチと、 これら第１のスイッチと第２のスイッチとに接続するスイッチトキャパシタ回路 と、第１のスイッチと第２のスイッチとの制御を行う第１のインバータと第２の インバータと、この第１のインバータの制御を行う時間計測回路とを備え、水晶 発振器の電源投入時から一定時間のあいだ、開信号によりスイッチトキャパシタ 回路を構成するスイッチの全部あるいは一部を開状態とし、その後、このスイッ チトキャパシタ回路内のスイッチの制御を温度信号に切り替えることを特徴とし ている。

【００１１】

【作用】

本考案においては、水晶発振器の電源投入時にスイッチトキャパシタ回路を構 成するスイッチの全部あるいは一部を開状態とすることにより、発振インバータ に加わる負荷を減らして、発振の起動を容易にしている。このため発振インバー タを小さくすることが可能となり、集積回路化した温度補償型水晶発振器の消費 電流を減少させることができる。

【００１２】

【実施例】

以下図面を用いて本考案の一実施例を詳述する。図１は本考案の温度補償型水 晶発振器を抵抗とコンデンサとの時定数を利用した時間計測回路によって実現し た一実施例であり、図２と同一要素には同一番号を付し説明を省略する。ただし 図１において、開信号１３、および温度信号１２は回路ブロックとして表してい る。

【００１３】 図１に示すように、スイッチトキャパシタ回路１１を構成するスイッチに接続 する第１のスイッチ１５と、第２のスイッチ１７とを設ける。さらに、この第１ のスイッチ１５は開信号１３に接続し、第２のスイッチ１７は温度信号１２に接 続する。この第１のスイッチ１５と第２のスイッチ１７とにより、スイッチトキ ャパシタ回路１１を構成するスイッチの開閉動作の制御を行う。

【００１４】 第１のスイッチ１５と第２のスイッチ１７とには、第１のインバータ１９と、 第２のインバータ２１とを接続し、この第１のインバータ１９と第２のインバー タ２１とにより、第１のスイッチ１５と第２のスイッチ１７との制御を行う。さ らに、第１のインバータ１９と第２のインバータ２１とは、第１のスイッチ１５ と第２のスイッチ１７とのいずれか一方が閉状態のとき、他方は開状態となるよ う接続している。第２のインバータ２１の動作の制御は、第１のインバータ１９ が行い、第１のインバータ１９の動作の制御は、抵抗２３とコンデンサ２５とで 構成する時間計測回路２９が行う。

【００１５】 次に図１に示す本考案の温度補償型水晶発振器の動作を説明する。以下の説明 においては、高い方の電源の電位をレベルハイ、低い方の電源の電位をレベルロ ーと呼ぶことにする。

【００１６】 抵抗２３とコンデンサ２５との接続点２７の電位は、電源投入時はコンデンサ ２５のインピーダンスが抵抗２３のインピーダンスよりも低いためにレベルハイ となる。しかしその後、抵抗２３とコンデンサ２５との接続点２７の電位は、抵 抗２３とコンデンサ２５の大きさの積の時定数でもってしだいにレベルローに移 る。

【００１７】 この接続点２７が第１のインバータ１９の入力であるから、第１のインバータ １９の出力は、電源投入時はレベルローであり、一定時間後にはレベルハイに移 る。一方第２のインバータ２１は、第１のインバータ１９と逆の動作をするから 、第２のインバータ２１の出力は、電源投入時はレベルハイであり、一定時間後 にはレベルローに移る。

【００１８】 第１のスイッチ１５、第２のスイッチ１７と、第１のインバータ１９、第２の インバータ２１との接続は、下記のように行う。 第１のインバータ１９の出力がレベルローのとき第１のスイッチ１５が閉、第 １のインバータ１９の出力がレベルハイのとき第１のスイッチ１５が開となるよ うに接続する。さらに第２のインバータ２１の出力がレベルローのとき第２のス イッチ１７が閉、第２のインバータ２１の出力がレベルハイのとき第２のスイッ チ１７が開となるように接続しておく。

【００１９】 すると前述のように、電源投入時においては、第１のインバータ１９の出力が レベルロー、第２のインバータ２１の出力がレベルハイであるから、水晶発振器 の電源投入時は第１のスイッチ１５は閉、第２のスイッチ１７は開となる。水晶 発振器の電源投入時から一定時間後、これら第１のインバータ１９と第２のイン バータ２１との出力が反転すると、電源投入時とは逆に、第１のスイッチ１５は 開、第２のスイッチ１７は閉となる。

【００２０】 第１のスイッチ１５は、スイッチトキャパシタ回路１１を構成するスイッチの 開信号１３に、また第２のスイッチ１７は、温度信号１２にそれぞれ接続してい る。したがって、水晶発振器の電源投入後ある一定時間までは、スイッチトキャ パシタ回路１１は開信号１３で制御され、一定時間後からは温度信号１２で制御 される。

【００２１】 図２に示す従来例においては、スイッチトキャパシタ回路１１を構成するスイ ッチが全部閉状態になるような温度で、水晶発振器の電源が投入される可能性が あるため、最大負荷でも発振が起動するように発振インバータ３を大きくせざる を得なかった。しかし図１に示す本考案の温度補償型水晶発振器においては、い かなる温度で電源が投入されても、スイッチトキャパシタ回路１１のスイッチは 開状態で立ち上がるから、最も負荷が軽い状態で発振が起動するため、発振イン バータ３は小さくて良い。したがって、温度補償型水晶発振器の消費電流を減ら すことができるのである。

【００２２】 また図１の実施例においては、スイッチトキャパシタ回路１１のスイッチの全 部を電源投入時から一定時間のあいだ開状態としたが、水晶発振器の発振起動性 に影響しない範囲であれば、数ビット程度開状態にしないスイッチトキャパシタ 回路１１のスイッチが残ったとしても、本考案の目的は達せられる。すなわちス イッチトキャパシタ回路１１を構成するスイッチのうち、その一部を水晶発振器 の電源投入時に開状態とすればよい。

【００２３】 上述の説明において、一定時間とは、水晶発振器の電源が投入されてから発振 が安定するまでの時間よりも多少長い時間のことである。この一定時間は、水晶 振動子の基本周波数によってその時間は異なる。たとえば移動体通信用の水晶発 振器であれば、普通は１２．８ＭＨｚなどのいわゆる１０メガ帯の水晶振動子が 用いられ、これは１０ｍｓｅｃ以内で発振がほぼ安定するから、一定時間とは数 １０ｍｓｅｃ程度の時間である。

【００２４】 図１の実施例においては、時間計測回路２９を抵抗２３とコンデンサ２５との 大きさの積、いわゆるＣＲの時定数で作ったが、所望の時間が得られるものであ ればどのような手段でもよい。たとえば水晶発振器の出力を分周回路に導いて時 間を計測し、この分周回路の出力をラッチ回路に入力すれば、電源投入後最初に 分周回路がカウントアップした時点でのみ電位が変化する信号を作ることができ る。

【００２５】

【考案の効果】

以上の説明のように、本考案の温度補償型水晶発振器においては、スイッチト キャパシタ回路を構成する各スイッチを電源投入時から一定時間のあいだ開状態 とする回路を設けることにより、水晶発振器の発振インバータを小さくすること ができる。これによりスイッチトキャパシタ回路を用いた温度補償型水晶発振器 の消費電流を減少させることが可能となり、その効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例における温度補償型水晶発振
器を示す回路図である。

【図２】従来例における温度補償型水晶発振器を示す回
路図である。

【符号の説明】

１ 水晶振動子 ３ 発振インバータ １１ スイッチトキャパシタ回路 １２ 温度信号 １３ 開信号 １５ 第１のスイッチ １７ 第２のスイッチ １９ 第１のインバータ ２１ 第２のインバータ ２９ 時間計測回路

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 開信号に接続する第１のスイッチと、温
   度信号に接続する第２のスイッチと、該第１のスイッチ
   と第２のスイッチとに接続するスイッチトキャパシタ回
   路と、前記第１のスイッチと第２のスイッチとの制御を
   行う第１のインバータと第２のインバータと、該第１の
   インバータの制御を行う時間計測回路とを備え、水晶発
   振器の電源投入時から一定時間の間、前記スイッチトキ
   ャパシタ回路内のスイッチの全部あるいは一部を開状態
   とし、その後前記スイッチトキャパシタ回路内のスイッ
   チの制御を温度信号に切り替えることを特徴とする温度
   補償型水晶発振器。