JPH0677732A

JPH0677732A - 水晶発振器とその発振周波数調整方法

Info

Publication number: JPH0677732A
Application number: JP25199892A
Authority: JP
Inventors: Katsumasa Nakano; 勝正中野
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-18

Abstract

(57)【要約】【構成】水晶振動子１と、増幅回路２と、入力側コン
デンサ４と、出力側コンデンサ５とを備え、接地電位と
接続している入力側コンデンサ４、あるいは出力側コン
デンサ５と水晶振動子１との間に、メモリ素子６を設け
る水晶発振器、およびその発振周波数補正方法。【効果】メモリ素子に情報を書き込むことで、発振周
波数の調整を高精度で行うことが可能となる。さらに、
耐衝撃性が高く、合わせ込んだ周波数が狂うことはな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水晶発振器の構成と、
その水晶発振器の発振周波数の調整方法とに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】たとえば時計回路によく使用される水晶
発振器とは、水晶振動子の特徴である圧電効果を利用し
て、水晶振動子の持つ固有の振動を検出し、増幅回路を
通して水晶振動子の固有振動を大きな電気信号に変えて
出力信号とすると同時に、電気的に共振したときの周波
数の一部を帰還回路を通して、ふたたび、水晶振動子に
戻してやることにより、水晶振動子の振幅を大きくし、
減衰させずに安定した振動を持続させたものである。

【０００３】図２の回路図に水晶発振器の基本構成を示
す。水晶振動子１の一端は、増幅回路２の入力と、接地
電位の配線と接続している入力側コンデンサ（Ｃｉｎ）
４に接続する。これに対して、水晶振動子１の他端は、
増幅回路２の出力と、分周回路３と、接地電位の配線と
接続している出力側コンデンサ（Ｃｏｕｔ）５とに接続
している。

【０００４】つぎにこの図２に示す水晶発振器の回路の
動作を簡単に説明する。水晶振動子１から得られる微小
な電気信号は、増幅回路２に入力し、増幅回路２によっ
て入力した電気信号の増幅を行い、より大きな電気信号
として出力する。増幅回路２から出力する大部分の電気
信号は、分周回路３へ供給されるが、増幅回路２より出
力する一部の電気信号は、水晶振動子１に戻され、水
晶振動子１の持つ固有振動数に同期させ、その振動を助
けるように電気的エネルギーが供給される。

【０００５】このようにして、水晶振動子１の振動は減
衰されずに振動は持続される。これが、水晶発振器の原
理である。

【０００６】つぎに、水晶発振器の持つコンデンサの容
量と発振周波数との関係を、図３のグラフを用いて説明
する。図３は、図２を用いて説明した水晶振動子１に接
続する入力側コンデンサ（Ｃｉｎ）４、および出力側コ
ンデンサ（Ｃｏｕｔ）５の容量値を増減したときの発振
周波数の変化の状況を示すグラフである。

【０００７】図３に示すように、入力側コンデンサ４
と、出力側コンデンサ５との、どちらの容量が小さくな
っても、水晶発振器の発振周波数は、曲線１１、１２、
１３に示すように高くなる傾向にある。

【０００８】この図３のグラフに示す効果を利用したも
のが、可変コンデンサによる周波数の調整である。

【０００９】図２に示すように、水晶振動子１に接続し
た入力側コンデンサ４、出力側コンデンサ５の他に、外
部接続部品として、接地電位からの配線に接続する可変
コンデンサ７を水晶振動子１に接続する。

【００１０】この可変コンデンサ７の容量値を増減させ
ることにより、発振周波数の調整が可能である。実際に
このような可変コンデンサ７を発振周波数の調整の手段
として使用している水晶発振回路は、数多くみられる。

【００１１】また、周波数調整のもう一つの手段とし
て、増幅回路２から電気信号を受けている分周回路３を
一時的にセットし、分周回路の持つ分周比を変えてやる
ことにより、分周後のパルスの数をデジタル的に変化さ
せ、周波数の調整を行う方法がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】可変コンデンサを使っ
て、周波数調整を行う方法では、アナログ的にコンデン
サ容量の微調整を行うので、かなりの精度で周波数の調
整を行うことが可能である。しかしながら、外部装着の
可変コンデンサは、衝撃に対して弱いため、コンデンサ
の容量値が変化し、せっかく合わせ込んだ周波数が狂っ
てしまう。

【００１３】さらに分周回路の分周比を変えて周波数の
調整を行う方法では、可変コンデンサを用いた周波数調
整の時のような合わせ込んだ周波数がずれてしまうとい
うことはない。しかし、デジタル的な周波数の調整のた
め、周波数を微調整することはできない。

【００１４】このように、可変コンデンサを用いて周波
数の調整を行う方法においても、分周回路の分周比を変
えることで周波数の調整を行う方法においても、一長一
短の問題点を有する。

【００１５】そこで本発明の目的は、上記課題を解決し
て、合わせ込んだ周波数を狂わすことなく、周波数の微
調整を可能とした水晶発振器を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明では、下記記載の
水晶発振器の構成と、発振周波数の調整方法を用いるこ
とにより上記目的を達成している。

【００１７】本発明の水晶発振器は、水晶振動子と、増
幅回路と、入力側コンデンサと、出力側コンデンサとを
備え、接地電位と接続している入力側コンデンサと水晶
振動子との間にメモリ素子を設けることを特徴とする。

【００１８】本発明の水晶発振器は、水晶振動子と、増
幅回路と、入力側コンデンサと、出力側コンデンサとを
備え、接地電位と接続している出力側コンデンサと水晶
振動子との間にメモリ素子を設けることを特徴とする。

【００１９】本発明の水晶発振器の発振周波数の調整方
法は、水晶振動子、増幅回路、入力側コンデンサおよび
出力側コンデンサより構成される水晶発振器において、
接地電位と接続されている入力側コンデンサあるいは出
力側コンデンサと水晶振動子の一端との間に、メモリ素
子を介し、このメモリ素子に情報を書き込むことによ
り、水晶発振器より得られる発振周波数の調整を行う。

【００２０】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明の水晶発振器の構成を示す回路図で
ある。

【００２１】図１に示すように、水晶振動子１の一端に
は、増幅回路２の入力と接続しており、さらに、接地電
位からの配線と接続している入力側コンデンサ４がそれ
ぞれメモリ素子６を介して接続している。

【００２２】増幅回路２の出力は、分周回路３と接続
し、さらに、接地電位からの配線と接続している出力側
コンデンサ５および水晶振動子１の他端へフィードバッ
クする形で接続している。

【００２３】つぎにこの図１に示す水晶発振器の回路の
動作を、図１を用いて説明する。

【００２４】水晶振動子１より得られる微小な電気信号
を増幅回路２にて、より大きな電気信号へ増幅させる。
増幅回路２によって増幅した電気信号の一部を水晶振動
子１にフィードバックさせて、水晶振動子１の振動を持
続させており、図２を用いて説明した水晶発振器の基本
動作と同じ働きをする。

【００２５】本発明の水晶発振器と、図２で説明した水
晶発振器とで、回路構成上、大きく異なる点は、本発明
の水晶発振器には、発振周波数の調整を行うための可変
コンデンサがない点である。

【００２６】その可変コンデンサかわりに、本発明の水
晶発振器には、水晶振動子１の一端および増幅回路２の
入力と接続されている入力側コンデンサ４が、メモリ素
子６を介して複数個存在している。

【００２７】ここで、この入力側コンデンサ４の容量
は、それぞれ異なった値をとるように設計しておく。

【００２８】またさらに、メモリ素子６は、一度だけ情
報を書き込むことが可能なレーザーヒューズ溶断型、接
合破壊型の各種ＰＲＯＭの他、電気的に書き込んだ情報
の修正が可能なＥＥＰＲＯＭなどで構成する。

【００２９】先に説明したように、水晶振動子１と接続
している入力側コンデンサ４と、出力側コンデンサ５と
のどちらの容量値を小さくしても、水晶発振器の発振周
波数を高くなるという傾向がある。

【００３０】このため、それぞれ異なった容量値を持つ
入力側コンデンサ４を多数用意し、その入力側コンデン
４の接続されているメモリ素子６のうち、どのメモリ素
子に情報を書き込むかによって、水晶振動子１の一端お
よび増幅回路２の入力と接続している入力側コンデンサ
４の容量値を自由に変えることができ、発振周波数の調
整を行うことができる。

【００３１】入力側コンデンサ４の個々のコンデンサの
容量値は、所定の容量値に決めることができる。したが
って、水晶発振器の発振周波数の調整を高精度で行うこ
とが可能となる。

【００３２】ここで使用しているメモリ素子６は、スイ
ッチング素子としての役割りを果たす。

【００３３】スイッチの役目を果たすメモリ素子の代わ
りに、トランジスタを用いて、トランジスタをオン−オ
フさせて、発振周波数の調整を行う方法がある。しかし
ながら、トランジスタを用いる発振周波数の調整方法で
は、トランジスタのオン−オフする時間を制御する回路
が必要であり、回路構成として、かなり大規模なものと
なる。

【００３４】これに対して、本発明の水晶発振器の発振
周波数調整方法では、発振周波数の調整を行うメモリ素
子に直接、情報を書き込むため、回路構成が簡単であ
り、半導体集積回路のチップ面積の面からも有利であ
る。

【００３５】さらにそのうえに、本発明の利点として
は、この周波数の調整方法で使われる入力側コンデン４
とメモリ素子６とは、半導体集積回路装置内部で作るこ
とができる。このため、従来の外部接続した可変コンデ
ンサ７による発振周波数調整のように衝撃に対して弱い
ということはなく、合わせ込んだ周波数がずれるという
ことは、まったく発生しない。

【００３６】またさらに、従来技術の分周回路３を一時
的にセットし、分周比を変えることで、デジタル的にパ
ルスの数を変化させて周波数を調整する方法より、発振
周波数に影響を与えるコンデンサの容量を、設計者が自
由に変化させることができるため、周波数の微調整の面
で優れていることは言うまでもない。

【００３７】以上、実施例では、入力側コンデンサ４の
容量値を変化させた時の発振周波数の調整方法について
論じてきたが、出力側コンデンサの容量値を変化させて
も同様に発振周波数の調整を行うことができる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
水晶発振器おいては、メモリ素子に情報を書き込むこと
で、発振周波数に影響を与えるコンデンサの容量を、自
由に選択することができ、合わせ込んだ発振周波数を狂
わすことなく、発振周波数の調整を高精度で行うことが
可能である。

【００３９】さらにまた、コンデンサは半導体集積回路
装置内に形成することが可能なために、耐衝撃性に高
く、合わせ込んだ周波数が狂うことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における水晶発振器の構成と、
その発振周波数の調整方法とを説明するための回路図で
ある。

【図２】従来の技術による水晶発振器の構成と、その発
振周波数の調整方法とを説明するための回路図である。

【図３】水晶発振器に備えられているコンデンサ容量
と、そのコンデンサ容量に対する発振周波数の影響を示
したグラフである。

【符号の説明】

１水晶振動子２増幅回路３分周回路４入力側コンデンサ（Ｃｉｎ）５出力側コンデンサ（Ｃｏｕｔ）６メモリ素子７可変コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水晶振動子と、増幅回路と、入力側コン
デンサと、出力側コンデンサとを備え、接地電位と接続
している入力側コンデンサと水晶振動子との間にメモリ
素子を設けることを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】水晶振動子と、増幅回路と、入力側コン
デンサと、出力側コンデンサとを備え、接地電位と接続
している出力側コンデンサと水晶振動子との間にメモリ
素子を設けることを特徴とする水晶発振器。
【請求項３】請求項１あるいは請求項２に記載したメ
モリ素子に情報を書き込むことにより、水晶発振器より
得られる発振周波数の調整を行うことを特徴とする水晶
発振器とその発振周波数調整方法。