JPH09232867A - クリスタル制御式発振回路 - Google Patents
クリスタル制御式発振回路Info
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- JPH09232867A JPH09232867A JP9029108A JP2910897A JPH09232867A JP H09232867 A JPH09232867 A JP H09232867A JP 9029108 A JP9029108 A JP 9029108A JP 2910897 A JP2910897 A JP 2910897A JP H09232867 A JPH09232867 A JP H09232867A
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Classifications
-
- 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
- H03B5/326—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator the resonator being an acoustic wave device, e.g. SAW or BAW device
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 クリスタル制御式発振回路の高調波成分を低
減すること。 【解決手段】 クリスタル発振子を低損失の一次誘導特
性の第２ポート形ＳＡＷ共振フィルタの第１信号ポート
に置換し、この共振フィルタの他方のポートから発振出
力を取り出し、クリスタル制御式発振器の出力と比較し
て高調波成分が大幅に減少された発振周波数を発生する
ことによりクリスタル制御式発振回路を改良する。
減すること。 【解決手段】 クリスタル発振子を低損失の一次誘導特
性の第２ポート形ＳＡＷ共振フィルタの第１信号ポート
に置換し、この共振フィルタの他方のポートから発振出
力を取り出し、クリスタル制御式発振器の出力と比較し
て高調波成分が大幅に減少された発振周波数を発生する
ことによりクリスタル制御式発振回路を改良する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には発振器
に関し、より詳細にはクリスタルを２ポート形弾性表面
波フィルタに置換したクリスタル制御式発振器に関す
る。
に関し、より詳細にはクリスタルを２ポート形弾性表面
波フィルタに置換したクリスタル制御式発振器に関す
る。
【０００２】
【従来技術】発振器を構成する１つの方法として、増幅
器に正フィードバックをかける方法があることは従来技
術で周知である。また、インダクタの温度の効果および
エージング（経年変化）は発振器において周波数が不安
定となる主な要因であることも知られている。このよう
に周波数が不安定であることにより設計周波数が大幅に
変動することが多い。発振器の周波数は１００万分のい
くつかに維持することが好ましい。良好に設計された温
度補償回路ではこのような大きさの安定度を維持できる
が、回路をこのように維持するには困難であり、かつ高
価である。
器に正フィードバックをかける方法があることは従来技
術で周知である。また、インダクタの温度の効果および
エージング（経年変化）は発振器において周波数が不安
定となる主な要因であることも知られている。このよう
に周波数が不安定であることにより設計周波数が大幅に
変動することが多い。発振器の周波数は１００万分のい
くつかに維持することが好ましい。良好に設計された温
度補償回路ではこのような大きさの安定度を維持できる
が、回路をこのように維持するには困難であり、かつ高
価である。
【０００３】発振器の共振回路を機械的に振動するピエ
ゾ電気クリスタルに置換できることは周知である。この
ようなクリスタルを使用することにより周波数の安定度
を大幅に高めることができる。かかるクリスタルでは両
側の表面に機械的な応力が加えられると、ある他の面の
対に電荷が生じる。この逆の効果も存在する。すなわち
クリスタルの２つの両側の面に電圧を加えることによ
り、その両側の面に電荷を発生させると、他の２つの両
側の面の間に機械的な応力および寸法の変化が生じる。
ゾ電気クリスタルに置換できることは周知である。この
ようなクリスタルを使用することにより周波数の安定度
を大幅に高めることができる。かかるクリスタルでは両
側の表面に機械的な応力が加えられると、ある他の面の
対に電荷が生じる。この逆の効果も存在する。すなわち
クリスタルの２つの両側の面に電圧を加えることによ
り、その両側の面に電荷を発生させると、他の２つの両
側の面の間に機械的な応力および寸法の変化が生じる。
【０００４】クリスタルの面に設けられた電極に交流電
圧を加えると、クリスタルが振動し、自然な機械的共振
周波数でこの振動が極めて大きくなる。駆動しなければ
クリスタルは自然周波数で振動する性質があり、これら
機械的な共振が当業者で周知のようにクリスタルの特性
だけで決まる。
圧を加えると、クリスタルが振動し、自然な機械的共振
周波数でこの振動が極めて大きくなる。駆動しなければ
クリスタルは自然周波数で振動する性質があり、これら
機械的な共振が当業者で周知のようにクリスタルの特性
だけで決まる。
【０００５】クリスタルは電気的共振回路として働くの
で、当然発振器用の周波数決定共振回路として使用され
る。クリスタル制御式フィードバック発振器は多数存在
する。これらクリスタル制御式発振回路は、増幅器と、
信号フィードバック回路と、発振周波数を制御するため
のクリスタルと、出力信号ターミナルとを有する。周知
のクリスタル制御式発振器の１つとして直列共振クリス
タルを使用してトランジスタ増幅器のベースをアースす
るコルピッツ発振器がある。トランジスタ増幅器のエミ
ッタとコレクタをアースターミナルに結合する２つのコ
ンデンサの接合点との間に設けられた直列共振モードの
クリスタルを使用する別のコルピッツ発振器もある。
で、当然発振器用の周波数決定共振回路として使用され
る。クリスタル制御式フィードバック発振器は多数存在
する。これらクリスタル制御式発振回路は、増幅器と、
信号フィードバック回路と、発振周波数を制御するため
のクリスタルと、出力信号ターミナルとを有する。周知
のクリスタル制御式発振器の１つとして直列共振クリス
タルを使用してトランジスタ増幅器のベースをアースす
るコルピッツ発振器がある。トランジスタ増幅器のエミ
ッタとコレクタをアースターミナルに結合する２つのコ
ンデンサの接合点との間に設けられた直列共振モードの
クリスタルを使用する別のコルピッツ発振器もある。
【０００６】最も一般に使用される別のクリスタル発振
回路としてピアース発振器がある。この発振器は、基本
的にはソースとドレインとを結合する第１コンデンサお
よびゲートとアース電位となっているソースとを結合す
る第２コンデンサと共にクリスタルが共振回路を形成す
るソース共通形コルピッツ回路である。
回路としてピアース発振器がある。この発振器は、基本
的にはソースとドレインとを結合する第１コンデンサお
よびゲートとアース電位となっているソースとを結合す
る第２コンデンサと共にクリスタルが共振回路を形成す
るソース共通形コルピッツ回路である。
【０００７】更に別の周知の回路としてミラー発振器が
あり、この発振器ではクリスタルと出力タンク回路の双
方が発振周波数における誘導性リアクタンスのように見
える。
あり、この発振器ではクリスタルと出力タンク回路の双
方が発振周波数における誘導性リアクタンスのように見
える。
【０００８】更に別の周知の発振器として、クラップ発
振器があるが、この発振器は実際にはエミッタではな
く、ベースをアース電位にしたピアース発振器である。
このクラップ発振器は負荷をタンク回路としたベース−
アース形増幅器段と見なすことができる。このタンク回
路には容量性タップがあり、このタップからエネルギー
をエミッタにフィードバックするようになっている。
振器があるが、この発振器は実際にはエミッタではな
く、ベースをアース電位にしたピアース発振器である。
このクラップ発振器は負荷をタンク回路としたベース−
アース形増幅器段と見なすことができる。このタンク回
路には容量性タップがあり、このタップからエネルギー
をエミッタにフィードバックするようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】これらの回路のいずれ
でも、アンプがある程度の非線形性を有していることが
周知である。非線形性が存在することはひずみが生じる
ことを意味する。換言すれば、出力には所望する周波数
のみならず、その高調波の一部も含まれる。ある用途で
は、高調波の存在は重要ではないが、別の用途では極め
て高度に純粋な正弦波となっていることが条件とされ
る。必要としない高調波を除く自明の１つの方法とし
て、発振器の出力を適当な同調バンドパスフィルタすな
わちローパスフィルタに通過させる方法がある。発振器
の周波数が固定されている場合には、この方法は極めて
良好に働くが、可変周波数が必要な場合にはこの方法は
極めて不便である。その理由は、所望する周波数の変化
に合わせてフィルタを同調させなければならないからで
ある。かかるフィルタは、通常は発振器の出力を所望す
る負荷に結合するローパスフィルタまたはバンドパスフ
ィルタのいずれかを形成するようにコンデンサとインダ
クタとによって構成される。当然ながら、他のタイプの
フィルタ回路も使用できる。しかしながらかかるフィル
タは高価であり、貴重な空間を更に別に使用しなければ
ならない。
でも、アンプがある程度の非線形性を有していることが
周知である。非線形性が存在することはひずみが生じる
ことを意味する。換言すれば、出力には所望する周波数
のみならず、その高調波の一部も含まれる。ある用途で
は、高調波の存在は重要ではないが、別の用途では極め
て高度に純粋な正弦波となっていることが条件とされ
る。必要としない高調波を除く自明の１つの方法とし
て、発振器の出力を適当な同調バンドパスフィルタすな
わちローパスフィルタに通過させる方法がある。発振器
の周波数が固定されている場合には、この方法は極めて
良好に働くが、可変周波数が必要な場合にはこの方法は
極めて不便である。その理由は、所望する周波数の変化
に合わせてフィルタを同調させなければならないからで
ある。かかるフィルタは、通常は発振器の出力を所望す
る負荷に結合するローパスフィルタまたはバンドパスフ
ィルタのいずれかを形成するようにコンデンサとインダ
クタとによって構成される。当然ながら、他のタイプの
フィルタ回路も使用できる。しかしながらかかるフィル
タは高価であり、貴重な空間を更に別に使用しなければ
ならない。
【００１０】出力信号における高調波が極めて少なく、
簡単かつ容易に製造できるクリスタル制御式発振器が得
られると有利である。
簡単かつ容易に製造できるクリスタル制御式発振器が得
られると有利である。
【００１１】本発明は、回路内のクリスタルを除き、こ
れを２ポート形弾性表面波共振フィルタと置換するだけ
で、内部に含まれる高調波が極めて少ない出力信号をク
リスタル制御式発振回路が発振できるようにすることに
より、従来の欠点を克服することにある。本明細書で
は、説明をし易くするために「弾性表面波共振フィル
タ」なる用語を使用するが、ＳＴＷ（表面横断波）デバ
イスのような他のピエゾ電気デバイスも使用できると理
解すべきである。クリスタルを省略した場合、弾性表面
波共振フィルタの一方のポートはターミナルに結合さ
れ、他方のポートは発振器の信号周波数のための出力タ
ーミナルとして働く。２ポート形ＳＡＷ共振フィルタの
第１ポートは発振器の発振周波数を決定する上でクリス
タルと同じように働き、一部の発振器では必要なフィー
ドバックを行う。第２ポートのターミナルは発振周波数
のための出力ターミナルとなる。２ポート形ＳＡＷ共振
フィルタは所望の発振周波数となるように設計されてい
るので、発振器に対し必要なクリスタル作用をするだけ
でなく、回路に部品を追加することなく高調波成分の少
ない出力信号を発生するための必要なフィルタ作用をす
る。したがって、本発明を使用することにより現在の発
振回路を容易に改造し、元の機器を容易に製造できる。
れを２ポート形弾性表面波共振フィルタと置換するだけ
で、内部に含まれる高調波が極めて少ない出力信号をク
リスタル制御式発振回路が発振できるようにすることに
より、従来の欠点を克服することにある。本明細書で
は、説明をし易くするために「弾性表面波共振フィル
タ」なる用語を使用するが、ＳＴＷ（表面横断波）デバ
イスのような他のピエゾ電気デバイスも使用できると理
解すべきである。クリスタルを省略した場合、弾性表面
波共振フィルタの一方のポートはターミナルに結合さ
れ、他方のポートは発振器の信号周波数のための出力タ
ーミナルとして働く。２ポート形ＳＡＷ共振フィルタの
第１ポートは発振器の発振周波数を決定する上でクリス
タルと同じように働き、一部の発振器では必要なフィー
ドバックを行う。第２ポートのターミナルは発振周波数
のための出力ターミナルとなる。２ポート形ＳＡＷ共振
フィルタは所望の発振周波数となるように設計されてい
るので、発振器に対し必要なクリスタル作用をするだけ
でなく、回路に部品を追加することなく高調波成分の少
ない出力信号を発生するための必要なフィルタ作用をす
る。したがって、本発明を使用することにより現在の発
振回路を容易に改造し、元の機器を容易に製造できる。
【００１２】従って、本発明の目的は、一方のポートが
クリスタルと置換され、他方のポートが高調波の極めて
少ない出力発振信号を発生するための出力ターミナルと
して働く２ポート形弾性表面波共振フィルタを使用した
クリスタル制御式発振回路を一般に提供することにあ
る。
クリスタルと置換され、他方のポートが高調波の極めて
少ない出力発振信号を発生するための出力ターミナルと
して働く２ポート形弾性表面波共振フィルタを使用した
クリスタル制御式発振回路を一般に提供することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、増幅器と、信
号フィードバック回路と、発振周波数を制御するための
クリスタルと、出力信号ターミナルとを有し、第１およ
び第２電気信号ポートを有するピエゾ電気材料素子がク
リスタル制御式発振回路に加えられており、前記第１信
号ポートが発振回路内のクリスタルの代わりとなってお
り、前記第２信号ポートが前記クリスタル制御式発振器
の出力と比較して高調波が大幅に低減された前記発振周
波数を発生するための前記出力信号ターミナルを形成す
る、改良されたクリスタル制御式発振回路に関する。
号フィードバック回路と、発振周波数を制御するための
クリスタルと、出力信号ターミナルとを有し、第１およ
び第２電気信号ポートを有するピエゾ電気材料素子がク
リスタル制御式発振回路に加えられており、前記第１信
号ポートが発振回路内のクリスタルの代わりとなってお
り、前記第２信号ポートが前記クリスタル制御式発振器
の出力と比較して高調波が大幅に低減された前記発振周
波数を発生するための前記出力信号ターミナルを形成す
る、改良されたクリスタル制御式発振回路に関する。
【００１４】本発明の別の目的は、上部に第１および第
２ポートを有するピエゾ電気材料素子として２ポート形
ＳＡＷ共振フィルタを提供することにある。
２ポートを有するピエゾ電気材料素子として２ポート形
ＳＡＷ共振フィルタを提供することにある。
【００１５】本発明の更に別の目的は、コルピッツ発振
回路、ピアース発振回路、ミラー発振回路、クラップ発
振回路のようなクリスタル制御式発振回路および任意の
クリスタル制御式フィードバック発振回路を改善するこ
とにある。
回路、ピアース発振回路、ミラー発振回路、クラップ発
振回路のようなクリスタル制御式発振回路および任意の
クリスタル制御式フィードバック発振回路を改善するこ
とにある。
【００１６】同じ参照番号が同様な部品を示す次の好ま
しい実施例の詳細な説明を参照すれば、本発明の上記お
よびそれ以外の特徴がより明らかとなろう。
しい実施例の詳細な説明を参照すれば、本発明の上記お
よびそれ以外の特徴がより明らかとなろう。
【００１７】
【発明の実施の態様】図１〜１０の回路はベース共通構
造で作動する、通常は接合形トランジスタで構成された
増幅器を有する最も一般的なフィードバック発振器を示
すが、その他のトランジスタ接続および他の能動的デバ
イス、例えばＦＥＴまたは集積回路ＲＦ増幅器を使用で
きること、および任意のクリスタル制御式フィードバッ
ク発振回路と共に本発明を使用できると理解すべきであ
る。
造で作動する、通常は接合形トランジスタで構成された
増幅器を有する最も一般的なフィードバック発振器を示
すが、その他のトランジスタ接続および他の能動的デバ
イス、例えばＦＥＴまたは集積回路ＲＦ増幅器を使用で
きること、および任意のクリスタル制御式フィードバッ
ク発振回路と共に本発明を使用できると理解すべきであ
る。
【００１８】図１の回路のコルピッツ発振器は周知の発
振回路であり、この回路は増幅器すなわち利得素子とし
てのトランジスタ１０と、信号フィードバック回路とし
て働き、更に発振器の周波数を決めるクリスタル１２
と、負荷抵抗器１４とを含む。負荷抵抗器１４の両端の
出力ターミナル１６において、出力信号を発生できる。
ピエゾ電気クリスタル１２は図１１Ａで示されるような
等価的電気回路を有し、この等価回路はすべて直列とな
っているインダクタンスＬx とレジスタンスＲxとキャ
パシタンスＣx とを有し、この直列回路にクリスタル電
極によって生じたキャパシタンスを示すキャパシタンス
Ｃp が並列に接続している。図１１は図１１Ａのクリス
タル回路のリアクタンス曲線を示し、この図は曲線２お
よび４でそれぞれ示されるように共振作動モードおよび
非共振モードが生じる可能性があることを示している。
振回路であり、この回路は増幅器すなわち利得素子とし
てのトランジスタ１０と、信号フィードバック回路とし
て働き、更に発振器の周波数を決めるクリスタル１２
と、負荷抵抗器１４とを含む。負荷抵抗器１４の両端の
出力ターミナル１６において、出力信号を発生できる。
ピエゾ電気クリスタル１２は図１１Ａで示されるような
等価的電気回路を有し、この等価回路はすべて直列とな
っているインダクタンスＬx とレジスタンスＲxとキャ
パシタンスＣx とを有し、この直列回路にクリスタル電
極によって生じたキャパシタンスを示すキャパシタンス
Ｃp が並列に接続している。図１１は図１１Ａのクリス
タル回路のリアクタンス曲線を示し、この図は曲線２お
よび４でそれぞれ示されるように共振作動モードおよび
非共振モードが生じる可能性があることを示している。
【００１９】図２は、本発明にかかわる図１のコルピッ
ツ発振器の改造された変形例であり、図１のクリスタル
１２が第１電気信号ポート２０および第２電気信号ポー
ト２２を有するピエゾ電気材料から構成された素子１８
に置換されていることが、図２から明らかとなろう。第
１信号ポート２０のターミナルは、ターミナル２０およ
び２４に接続されており、これらターミナルからは既に
クリスタル１２は除かれている。第２信号ポートターミ
ナル２２は発振器の周波数を決定するための出力ターミ
ナルを形成する。素子１８は回路が発振する周波数に設
計された２ポート形ＳＡＷ共振フィルタであるので、こ
の素子の出力の高調波レベルは低くなっている。この２
ポート形ＳＡＷ共振フィルタ１８の第１ポート２０は図
１１Ａに示されたものと同様な等価回路を有する。本発
明を実施する際にフィルタ１８が最も効率的に作動する
ようにするためには、等価回路のインピーダンス特性を
Ｒ x およびＣp の値をできるだけ小さくした低損失回路
とし、回路を図１２の周知のスミスチャート上の曲線６
で示されるような一次誘導性作動モードで作動するよう
にしなければならない。ＳＡＷデバイス技術に精通して
いる者であればかかる構造上の特性を得ることが可能で
ある。
ツ発振器の改造された変形例であり、図１のクリスタル
１２が第１電気信号ポート２０および第２電気信号ポー
ト２２を有するピエゾ電気材料から構成された素子１８
に置換されていることが、図２から明らかとなろう。第
１信号ポート２０のターミナルは、ターミナル２０およ
び２４に接続されており、これらターミナルからは既に
クリスタル１２は除かれている。第２信号ポートターミ
ナル２２は発振器の周波数を決定するための出力ターミ
ナルを形成する。素子１８は回路が発振する周波数に設
計された２ポート形ＳＡＷ共振フィルタであるので、こ
の素子の出力の高調波レベルは低くなっている。この２
ポート形ＳＡＷ共振フィルタ１８の第１ポート２０は図
１１Ａに示されたものと同様な等価回路を有する。本発
明を実施する際にフィルタ１８が最も効率的に作動する
ようにするためには、等価回路のインピーダンス特性を
Ｒ x およびＣp の値をできるだけ小さくした低損失回路
とし、回路を図１２の周知のスミスチャート上の曲線６
で示されるような一次誘導性作動モードで作動するよう
にしなければならない。ＳＡＷデバイス技術に精通して
いる者であればかかる構造上の特性を得ることが可能で
ある。
【００２０】図３は、トランジスタのベースをアースす
るために直列共振形クリスタル１２を使用していること
を除けば、図１に示された発振器と同様なコルピッツ発
振器の回路図である。クリスタル１２はクリスタルの中
心周波数においてターミナル２８でトランジスタ１０の
ベースをアースしている。このように発振器の周波数が
決められている。抵抗器１４の両端において生じる出力
はターミナル１６から取り出される。この回路も増幅器
１０の非線形性により発振器の出力信号内に高調波が生
じる。
るために直列共振形クリスタル１２を使用していること
を除けば、図１に示された発振器と同様なコルピッツ発
振器の回路図である。クリスタル１２はクリスタルの中
心周波数においてターミナル２８でトランジスタ１０の
ベースをアースしている。このように発振器の周波数が
決められている。抵抗器１４の両端において生じる出力
はターミナル１６から取り出される。この回路も増幅器
１０の非線形性により発振器の出力信号内に高調波が生
じる。
【００２１】図４は、図３の発振器と同じ発振器の回路
図であるが、クリスタル１２が２ポート形ＳＡＷ共振フ
ィルタ１８に置換され、このフィルタの入力ポートター
ミナル２０がこれまでクリスタル１２の接続されていた
ターミナル２８および３０に接続されている点が異なっ
ている。出力信号は第２ポート２０から取り出される。
デバイス１８はＳＡＷ共振フィルタであるので、出力タ
ーミナル２２は図３の元のクリスタルフィードバック発
振器と比較して高調波成分の極めて少ない信号を発生す
る。
図であるが、クリスタル１２が２ポート形ＳＡＷ共振フ
ィルタ１８に置換され、このフィルタの入力ポートター
ミナル２０がこれまでクリスタル１２の接続されていた
ターミナル２８および３０に接続されている点が異なっ
ている。出力信号は第２ポート２０から取り出される。
デバイス１８はＳＡＷ共振フィルタであるので、出力タ
ーミナル２２は図３の元のクリスタルフィードバック発
振器と比較して高調波成分の極めて少ない信号を発生す
る。
【００２２】図５は、ピアース発振器として知られる最
も一般的に使用される発振回路のうちの１つの回路図で
ある。この発振器は、基本的にはクリスタルがソース−
ドレイン間コンデンサＣD と、ゲート−アース間コンデ
ンサＣG と、ＦＥＴ３２の内部容量と共に共振回路を形
成するソース共通コルピッツ回路である。この回路はＣ
G およびＣD の双方を変えるか、クリスタル１２の両端
に小さい可変容量を加えることにより同調可能である。
ＲＦ負荷抵抗はＲD となっている。この負荷から直流を
取り出す必要がある場合には、この負荷抵抗をＲＦチョ
ークでバイパスすることができる。ブロックコンデンサ
ＣB はＲＦ信号に対する短絡回路となるようになってい
る。このピアース回路にはインダクタがなく、クリスタ
ルの取り替え時に再同調調節しなくても回路周波数を変
えることができる。このことはクリスタル制御される数
チャンネル間で高速切り替えできるような送信機または
受信機を必要とする応用例で重要である。
も一般的に使用される発振回路のうちの１つの回路図で
ある。この発振器は、基本的にはクリスタルがソース−
ドレイン間コンデンサＣD と、ゲート−アース間コンデ
ンサＣG と、ＦＥＴ３２の内部容量と共に共振回路を形
成するソース共通コルピッツ回路である。この回路はＣ
G およびＣD の双方を変えるか、クリスタル１２の両端
に小さい可変容量を加えることにより同調可能である。
ＲＦ負荷抵抗はＲD となっている。この負荷から直流を
取り出す必要がある場合には、この負荷抵抗をＲＦチョ
ークでバイパスすることができる。ブロックコンデンサ
ＣB はＲＦ信号に対する短絡回路となるようになってい
る。このピアース回路にはインダクタがなく、クリスタ
ルの取り替え時に再同調調節しなくても回路周波数を変
えることができる。このことはクリスタル制御される数
チャンネル間で高速切り替えできるような送信機または
受信機を必要とする応用例で重要である。
【００２３】図６は、本発明の発振器を構成するように
改造された図５のピアース発振器を示す回路である。こ
の図６では、クリスタル１２は２ポート形ＳＡＷ共振フ
ィルタ１８と置換されており、この発振器はターミナル
がコンデンサＣB とＦＥＴ３２のドレイン３４との間に
接続された第１ポート２０を有する。出力ターミナル２
２は第２ポートのターミナルを使用して形成されてい
る。この発振回路も、図５の発振器と比較して高調波成
分の極めて少ない出力周波数を発生する。
改造された図５のピアース発振器を示す回路である。こ
の図６では、クリスタル１２は２ポート形ＳＡＷ共振フ
ィルタ１８と置換されており、この発振器はターミナル
がコンデンサＣB とＦＥＴ３２のドレイン３４との間に
接続された第１ポート２０を有する。出力ターミナル２
２は第２ポートのターミナルを使用して形成されてい
る。この発振回路も、図５の発振器と比較して高調波成
分の極めて少ない出力周波数を発生する。
【００２４】図７は、クラップ発振器として知られる従
来のクリスタル発振器の回路図である。図７に示される
クラップ発振回路は、実際にはエミッタの代わりにベー
スがＡＣアースされているピアース発振器である。この
クラップ発振器はタンク回路を備えたベース接地形増幅
段３６と考えることができる。このタンク回路には容量
性タップが設けられており、このタップからエミッタに
エネルギーがフィードバックされるようになっている。
このようにしてクリスタル１２は回路の発振周波数を決
める。負荷抵抗器ＲL の両端の出力はカップリングコン
デンサＣC を通して取り出される。
来のクリスタル発振器の回路図である。図７に示される
クラップ発振回路は、実際にはエミッタの代わりにベー
スがＡＣアースされているピアース発振器である。この
クラップ発振器はタンク回路を備えたベース接地形増幅
段３６と考えることができる。このタンク回路には容量
性タップが設けられており、このタップからエミッタに
エネルギーがフィードバックされるようになっている。
このようにしてクリスタル１２は回路の発振周波数を決
める。負荷抵抗器ＲL の両端の出力はカップリングコン
デンサＣC を通して取り出される。
【００２５】図８は、本発明の発振器を構成するように
変形された、図７のクラップクリスタル発振器の新規な
回路図である。この回路もクリスタル１２の代わりにト
ランジスタ３６のコレクタとアースとの間に入力ポート
ターミナル２０が接続された２ポート形ＳＡＷ共振フィ
ルタ１８を有する。この回路は出力ポートターミナル２
０も有し、このターミナルから周波数信号が取り出され
る。これまで述べた理由から、この発振器の出力周波数
の高調波成分は極めて少なくなっている。
変形された、図７のクラップクリスタル発振器の新規な
回路図である。この回路もクリスタル１２の代わりにト
ランジスタ３６のコレクタとアースとの間に入力ポート
ターミナル２０が接続された２ポート形ＳＡＷ共振フィ
ルタ１８を有する。この回路は出力ポートターミナル２
０も有し、このターミナルから周波数信号が取り出され
る。これまで述べた理由から、この発振器の出力周波数
の高調波成分は極めて少なくなっている。
【００２６】図９には、従来の周知のミラー発振回路が
略図で示されている。この回路はクリスタル１２および
出力タンク回路３８が発振周波数における誘導性リアク
タンスのように見える同調入力、同調出力回路に類似し
ている。ＦＥＴ４０の出力すなわちドレイン回路は、イ
ンダクタから構成できる同調回路３８により、より効果
的なリアクタンスを得ることができる。この回路の主な
利点として周波数調節用並列コンデンサの片側と共にク
リスタル１２の片側がアースされていることが挙げられ
る。
略図で示されている。この回路はクリスタル１２および
出力タンク回路３８が発振周波数における誘導性リアク
タンスのように見える同調入力、同調出力回路に類似し
ている。ＦＥＴ４０の出力すなわちドレイン回路は、イ
ンダクタから構成できる同調回路３８により、より効果
的なリアクタンスを得ることができる。この回路の主な
利点として周波数調節用並列コンデンサの片側と共にク
リスタル１２の片側がアースされていることが挙げられ
る。
【００２７】図１０は、本発明の発振器を構成する図９
に示された回路を改造したミラー発振器の回路図を示
す。このミラー発振器もＦＥＴ４０のゲートとアースと
の間に設けられたクリスタル１２の代わりに第１ポート
入力ターミナル２０が結合された２ポート形ＳＡＷ共振
フィルタ１８を有する。第２ポートターミナル２２は発
振器の周波数出力を取り出す出力端を形成している。こ
の増幅デバイス４０もトランジスタまたはＦＥＴのよう
な任意の利得デバイスとすることができる。
に示された回路を改造したミラー発振器の回路図を示
す。このミラー発振器もＦＥＴ４０のゲートとアースと
の間に設けられたクリスタル１２の代わりに第１ポート
入力ターミナル２０が結合された２ポート形ＳＡＷ共振
フィルタ１８を有する。第２ポートターミナル２２は発
振器の周波数出力を取り出す出力端を形成している。こ
の増幅デバイス４０もトランジスタまたはＦＥＴのよう
な任意の利得デバイスとすることができる。
【００２８】上記以外のクリスタル発振回路は多数存在
しており、これまで述べていないような設計手法で作動
する回路例を示すような多数の文献がある。また、クリ
スタル発振器のタイプおよび性能に関する優れた研究も
多数存在している。
しており、これまで述べていないような設計手法で作動
する回路例を示すような多数の文献がある。また、クリ
スタル発振器のタイプおよび性能に関する優れた研究も
多数存在している。
【００２９】従って、クリスタルを２ポート形弾性表面
波共振フィルタの一方のポートに置換し、フィルタの他
方のポートのターミナルから発振周波数を抽出すること
により性能を改善したクリスタル制御式フィードバック
発振回路からなる新規な発振回路をこれまで開示した。
このような改良は増幅器、信号フィードバック回路、発
振周波数制御用クリスタルおよび出力信号ターミナルを
有する任意のクリスタル制御式発振回路に対して行うこ
とができる。
波共振フィルタの一方のポートに置換し、フィルタの他
方のポートのターミナルから発振周波数を抽出すること
により性能を改善したクリスタル制御式フィードバック
発振回路からなる新規な発振回路をこれまで開示した。
このような改良は増幅器、信号フィードバック回路、発
振周波数制御用クリスタルおよび出力信号ターミナルを
有する任意のクリスタル制御式発振回路に対して行うこ
とができる。
【００３０】以上で、好ましい実施例を参照して本発明
について説明したが、この説明が発明の範囲を記載した
特定の形態のみに限定されるものでない。むしろ逆に特
許請求の範囲に記載した発明の要旨内に含まれる代替
例、変形例および均等物をカバーせんとするものであ
る。
について説明したが、この説明が発明の範囲を記載した
特定の形態のみに限定されるものでない。むしろ逆に特
許請求の範囲に記載した発明の要旨内に含まれる代替
例、変形例および均等物をカバーせんとするものであ
る。
【図１】直列共振モードでクリスタルを使用する従来の
コルピッツ発振器の回路図である。
コルピッツ発振器の回路図である。
【図２】本発明の新規な発振器を構成するよう、クリス
タルを２ポート形ＳＡＷ共振フィルタに置換した同じ発
振器を示す。
タルを２ポート形ＳＡＷ共振フィルタに置換した同じ発
振器を示す。
【図３】トランジスタのベースをアースするように直列
共振クリスタルを使用する従来のコルピッツ発振器の回
路図である。
共振クリスタルを使用する従来のコルピッツ発振器の回
路図である。
【図４】高調波成分の極めて少ない出力信号を発生する
コルピッツ発振回路を構成するよう、クリスタルを本発
明の２ポート形弾性表面波共振フィルタと置換した、図
３のコルピッツ発振器の回路図である。
コルピッツ発振回路を構成するよう、クリスタルを本発
明の２ポート形弾性表面波共振フィルタと置換した、図
３のコルピッツ発振器の回路図である。
【図５】従来のピアースクリスタル発振器の回路図であ
る。
る。
【図６】高調波成分の極めて少ない発振器出力信号を発
生するよう、クリスタルを本発明の２ポート形弾性表面
波共振フィルタと置換した、図５のピアースクリスタル
発振器の回路図である。
生するよう、クリスタルを本発明の２ポート形弾性表面
波共振フィルタと置換した、図５のピアースクリスタル
発振器の回路図である。
【図７】内部にクリスタルを有する従来のクラップ発振
回路の回路図である。
回路の回路図である。
【図８】クリスタルを本発明の２ポート形弾性表面波共
振フィルタと置換した、図７のクラップ発振回路であ
る。
振フィルタと置換した、図７のクラップ発振回路であ
る。
【図９】内部でクリスタルを使用するミラー発振回路の
略図である。
略図である。
【図１０】クリスタルを本発明の２ポート形弾性表面波
共振フィルタと置換した、図９のミラー発振回路であ
る。
共振フィルタと置換した、図９のミラー発振回路であ
る。
【図１１】Ａはクリスタルの電気等価回路図である。Ｂ
は図１１Ａの回路のリアクタンス曲線のグラフである。
は図１１Ａの回路のリアクタンス曲線のグラフである。
【図１２】従来のクリスタルと置換される、本ＳＡＷポ
ートの所望する誘導性動作を示すスミスチャートであ
る。
ートの所望する誘導性動作を示すスミスチャートであ
る。
１０ トランジスタ １２ クリスタル １４ 負荷抵抗器 １８ ２ポート形弾性表面波共振フィルタ ２０ 第１電気信号ポート ２２ 第２電気信号ポート
Claims (14)
- 【請求項１】 増幅器と、信号フィードバック回路と、
発振周波数を制御するためのクリスタルと、出力信号タ
ーミナルとを有するクリスタル制御式発振回路におい
て、 第１および第２電気信号ポートを有するピエゾ電気材料
素子を含み、 前記第１信号ポートが低損失の一次誘導特性を有し、前
記発振回路内の前記クリスタルと置換されて使用されて
おり、 前記第２信号ポートが前記クリスタル制御式発振器の出
力と比較して高調波が大幅に低減された前記発振周波数
を発生するための前記出力信号ターミナルを形成するク
リスタル制御式発振回路。 - 【請求項２】 前記第１および第２ポートを有し、ピエ
ゾ電気材料素子として作動する２ポート式ＳＡＷ共振フ
ィルタを更に含む、請求項１記載の発振回路。 - 【請求項３】 前記クリスタル制御式発振器がコルピッ
ツ発振回路である、請求項２記載の発振回路。 - 【請求項４】 前記クリスタル制御式発振器がピアース
発振回路である、請求項２記載の発振回路。 - 【請求項５】 前記クリスタル制御式発振器がミラー発
振回路である、請求項２記載の発振回路。 - 【請求項６】 前記クリスタル制御式発振器がクラップ
発振回路である、請求項２記載の発振回路。 - 【請求項７】 ベースとコレクタとエミッタとを有す
る、前記増幅器を構成するトランジスタと、 前記エミッタとアース電位との間に結合された第１抵抗
器と、 前記コレクタから前記アース電位まで結合された第１お
よび第２の直列接続コンデンサと、 電源と、 この電源を前記トランジスタのコレクタに結合するイン
ダクタと、 電源を前記アース電位に結合する一対の直列結合された
抵抗器と、 前記アース電位と前記トランジスタのベースとの間に結
合された第３のコンデンサとを更に含み、前記トランジ
スタのベースが直列結合された抵抗器の前記対の間の接
合部にも接続されており、 前記ＳＡＷ共振フィルタの前記第１信号ポートが前記第
１の直列接続されたコンデンサと前記第２の直列接続さ
れたコンデンサとの間の点から、前記トランジスタのエ
ミッタに直列共振モードで接続された、請求項３記載の
発振回路。 - 【請求項８】 ベースとコレクタとエミッタとを有す
る、前記増幅器を構成するトランジスタと、 前記エミッタとアース電位との間に結合された第１抵抗
器と、 前記コレクタから前記アース電位まで結合された第１お
よび第２の直列接続コンデンサと、 電源と、 この電源を前記トランジスタのコレクタに結合するイン
ダクタと、 電源とアース電位との間に接続された直列接続された抵
抗器とを更に含み、 前記ＳＡＷ共振フィルタの前記第１信号ポートがアース
電位と前記トランジスタのベースとの間に接続され、前
記トランジスタのベースが直列接続された抵抗器の対の
間の点にも接続されており、前記第１信号ポートが前記
トランジスタのベースをアースするよう直列共振回路を
形成する、請求項３記載の発振回路。 - 【請求項９】 前記増幅器が電界効果形トランジスタ
（ＦＥＴ）である、請求項１記載の発振回路。 - 【請求項１０】 前記増幅器がコレクタとエミッタとベ
ースとを有するトランジスタであり、 前記ＳＡＷ共振フィルタの前記第１信号ポートが前記ト
ランジスタの前記コレクタとエミッタとの間でフィード
バックを行い、かつ発振周波数信号を発生する、請求項
３記載の発振回路。 - 【請求項１１】 前記増幅器がコレクタとエミッタとベ
ースとを有するトランジスタであり、 前記ＳＡＷ共振フィルタの前記第１信号ポートが前記ト
ランジスタのベースとアースとの間に接続され、前記発
振器の周波数を決める、請求項３記載の発振回路。 - 【請求項１２】 前記増幅器がソースとドレインとゲー
トとを有するＦＥＴトランジスタであり、 前記ＳＡＷ共振フィルタの前記第１信号ポートが前記Ｆ
ＥＴトランジスタのドレインと前記ＦＥＴトランジスタ
のゲートとの間に結合され、フィードバックを行い、前
記発振周波数を決める、請求項４記載の発振回路。 - 【請求項１３】 前記増幅器がソースとドレインとゲー
トとを有するＦＥＴトランジスタであり、 前記ドレインに出力タンク回路が結合されており、 前記ＳＡＷ共振フィルタの前記第１信号ポートが前記ゲ
ートと前記ＦＥＴトランジスタの前記ソースとの間に結
合されており、前記発振周波数を決める、請求項５記載
の発振回路。 - 【請求項１４】 前記増幅器がコレクタとエミッタとベ
ースとを有するトランジスタであり、 前記ＳＡＷ共振フィルタの前記第１信号ポートが前記コ
レクタとアースとの間に接続され、前記発振器の周波数
を定める、請求項６記載の発振回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US599940 | 1996-02-14 | ||
| US08/599,940 US5789990A (en) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | Feedback oscillator circuit using a saw resonator filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232867A true JPH09232867A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=24401741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9029108A Pending JPH09232867A (ja) | 1996-02-14 | 1997-02-13 | クリスタル制御式発振回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5789990A (ja) |
| EP (1) | EP0790702A3 (ja) |
| JP (1) | JPH09232867A (ja) |
| CA (1) | CA2196120A1 (ja) |
| TW (1) | TW349292B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003017461A1 (en) * | 2001-08-16 | 2003-02-27 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Piezo-oscillator |
| JP2008113144A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶発振器 |
| KR102122713B1 (ko) * | 2019-12-05 | 2020-06-15 | 주식회사 시너스텍 | 주파수 안정화 기능을 구비한 인버터용 콜피츠 발진기를 사용한 인버터 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2791196B1 (fr) * | 1999-03-18 | 2001-06-08 | Valeo Electronique | Perfectionnements aux oscillateurs et aux recepteurs radio-frequence |
| US6765476B2 (en) * | 2001-03-09 | 2004-07-20 | Battelle Memorial Institute Kl-53 | Multi-level RF identification system |
| US6873838B2 (en) * | 2001-05-08 | 2005-03-29 | Robert Bosch Corporation | Superregenerative oscillator RF receiver with differential output |
| US6944432B2 (en) * | 2002-11-12 | 2005-09-13 | Nokia Corporation | Crystal-less oscillator transceiver |
| US7009459B2 (en) * | 2003-10-01 | 2006-03-07 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Piezoelectric oscillator having a non-inductive load with a collector-emitter capacitor |
| DE102004003884A1 (de) * | 2004-01-26 | 2005-08-11 | Epcos Ag | Chip-Bauelement mit Resonatoren und Verwendung dafür |
| US20110095832A1 (en) * | 2009-10-22 | 2011-04-28 | Orest Fedan | Fast start, low power oscillator system |
| CN103457571B (zh) * | 2013-08-21 | 2016-03-30 | 长安大学 | 一种基于多条耦合器的声表面波振荡器 |
| CN103873013A (zh) * | 2014-03-24 | 2014-06-18 | 长安大学 | 一种声表面波传感器应用电路 |
| US10378986B1 (en) * | 2016-04-18 | 2019-08-13 | United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration | Clapp-type oscillators for high temperature pressure sensor systems |
| CN110719083B (zh) * | 2019-11-13 | 2023-08-04 | 北京航天微电科技有限公司 | 一种声表面波压控振荡器及电子设备 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3743968A (en) * | 1971-07-15 | 1973-07-03 | Kinsekisha Kenkyuyo Kk | Collector-base coupled double transistor crystal oscillator |
| US3739299A (en) * | 1972-04-20 | 1973-06-12 | Zenith Radio Corp | Adjustable piezoelectric tunable oscillator for acoustic signal generating system |
| US4144507A (en) * | 1976-09-29 | 1979-03-13 | Texas Instruments Incorporated | Surface acoustic wave resonator incorporating coupling transducer into reflecting arrays |
| US4454488A (en) * | 1982-07-08 | 1984-06-12 | R F Monolithics, Inc. | Surface acoustic wave resonator with middle grating |
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| US4616197A (en) * | 1985-12-05 | 1986-10-07 | R. F. Monolithics, Inc. | Resonator |
| JPS62277804A (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | Nec Corp | 弾性表面波発振器 |
| US4843349A (en) * | 1988-04-27 | 1989-06-27 | Westinghouse Electric Corp. | UHF crystal oscillator |
| US5214338A (en) * | 1988-11-21 | 1993-05-25 | United Technologies Corporation | Energy coupler for a surface acoustic wave (SAW) resonator |
-
1996
- 1996-02-14 US US08/599,940 patent/US5789990A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-01-28 CA CA002196120A patent/CA2196120A1/en not_active Abandoned
- 1997-02-06 EP EP97300750A patent/EP0790702A3/en not_active Ceased
- 1997-02-12 TW TW086101553A patent/TW349292B/zh active
- 1997-02-13 JP JP9029108A patent/JPH09232867A/ja active Pending
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| WO2003017461A1 (en) * | 2001-08-16 | 2003-02-27 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Piezo-oscillator |
| US6995623B2 (en) | 2001-08-16 | 2006-02-07 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Piezoelectric oscillator |
| JP2008113144A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶発振器 |
| KR102122713B1 (ko) * | 2019-12-05 | 2020-06-15 | 주식회사 시너스텍 | 주파수 안정화 기능을 구비한 인버터용 콜피츠 발진기를 사용한 인버터 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0790702A3 (en) | 1998-05-06 |
| CA2196120A1 (en) | 1997-08-15 |
| EP0790702A2 (en) | 1997-08-20 |
| TW349292B (en) | 1999-01-01 |
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