JPH09294066A - 出力バッファ回路 - Google Patents

出力バッファ回路

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JPH09294066A
JPH09294066A JP8129103A JP12910396A JPH09294066A JP H09294066 A JPH09294066 A JP H09294066A JP 8129103 A JP8129103 A JP 8129103A JP 12910396 A JP12910396 A JP 12910396A JP H09294066 A JPH09294066 A JP H09294066A
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JP
Japan
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circuit
signal
output
output buffer
buffer circuit
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Application number
JP8129103A
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English (en)
Inventor
Toshiichi Uchiyama
敏一 内山
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 TCXOをIC化して小型化した場合に消費
電力を増大させずに発振回路よりの発振信号を増幅整形
することができる出力バッファ回路を提供する。 【解決手段】 IC化した温度補償水晶発振器(TCX
O)において発振回路よりの発振信号を振幅整形する出
力バッファ回路であって、上限周波数の発振信号で所定
の振幅値の増幅出力を得る場合、上記上限周波数より低
い周波数での振幅を制限する振幅制限手段を具備した構
成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば補償回路に
よって発振器の発振周波数を周囲温度の変化に対して安
定化する温度補償発振器(TCO)等に用いて好適なバ
ッファ回路に関し、特に、上記TCOをIC化して小型
化した場合に消費電力を増大させずに発振信号を増幅整
形することができる出力バッファ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、発振器の周波数安定度に影響を
及ぼす外部要因は種々あるが、そのうちで実用上最も大
きな要因をなすのはその発振器の置かれる場所の温度で
ある。以下、水晶振動子を用いた温度補償水晶発振器
(TCXO)を例に説明する。即ち、上記温度による影
響を排除するためには種々の方法が提案されているが、
その一つに補償回路によって水晶発振器の負荷容量を変
化させることによって発振周波数を周囲温度の変化に対
して所望の偏差に安定化する温度補償水晶発振器(TC
XO)が知られている。従来の温度補償水晶発振器(T
CXO)の基本構成は、図5(a)に示す様に水晶振動
子3と増幅器4に直列にバラクタダイオード(バリキャ
ップ)2を挿入し、補償回路1によって発生する直流電
圧を上記バリキャップに印加するものである。なお、上
記バラクタダイオード2に接続されたコンデンサ5は、
制御感度(AFC感度)を調整するための容量(コンデ
ンサ)である。また、上記補償回路1は、図5(b)に
示すように複数のサーミスタR(T)と抵抗Rを含む抵
抗回路網で形成されており水晶発振器の発振周波数が温
度変化に伴って変化する際、各温度においてその変化を
打ち消すようなバリキャップの容量となるように直流電
圧を発生するように構成されている。なお補償回路1は
上記抵抗回路網の各回路素子を製品毎に付け換えること
によって水晶の温度特性のばらつきや他の回路素子のば
らつきを補正して、希望する温度範囲において規定する
周波数偏差以下となるように調整するのが一般的であ
る。なお、TCXOとしては、上記図5に示したように
サーミスタと抵抗等の補償回路によって単に直流電圧変
化を発生する間接型の他に、サーミスタとコンデンサと
の並列回路を直接水晶振動子に直列に接続し、該補償回
路に直接高周波電流を流し、温度によるサーミスタの抵
抗変化によって、等価直列容量を変化させることにより
温度補償を行う直接型がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記TCXOは、近
年、携帯電話等の通信機器に多く使用され、携帯機器の
小型化に伴ってTCXOにおいても、より一層の小型化
が望まれている。
【0004】そこで、上記TCXOの補償回路を中心に
IC化して画期的な小型化および調整の効率化を達成す
ることが望まれているが、IC化の場合に留まらず以下
の様な問題点があった。一般に、発振回路の出力信号を
増幅整形するために出力バッファ回路を備えるが、図6
に示す様な従来の構成の出力バッファ回路を使用しよう
とした場合、以下の様な問題が生じる。すなわち、バッ
ファ回路として図6に示す様に、第1、第2、第3およ
び第4のインバータ回路6a、6b、6c、6dを直列
に接続して電源VDDで駆動する様に構成し、例えば1
0〜20MHzの使用帯域で1VppMIN程度の出力
を発生する様にC−MOS回路にて設定する場合を考え
ると、一般に周波数が高くなるほど増幅率が低下する。
従って、上記使用帯域(10〜20MHz)の上限周波
数(20MHz)での動作条件が最も厳しいため、図7
の実線で示す様に、この動作条件(20MHz)で1V
ppMINを出力する様に設定すると、下限の周波数
(10MHz)においては、図7の点線で示す様に、振
幅が上記1VppMINを超え、必要以上に大振幅とな
り、その分消費電力が大きくなってしまう。すなわち、
一般に増幅器では信号周波数が高くなるにつれて利得が
小さくなるので、最高周波数において規定の利得が得ら
れるように増幅器を構成すると、それ以下の周波数では
利得過剰となって必要以上の振幅値の信号が出力される
からである。なお、上記図7の実線および点線は理想値
を示しており、実際には図7の一点鎖線および二点鎖線
で示す様になまりの生じた波形となる。上記消費電力が
大きくなることによって、当然、発熱量が大きくなった
り、他の回路部へのノイズが大きくなり、上記発熱量の
増大やノイズの増大はIC回路にとっては大きな問題と
なっていた。
【0005】
【目的】本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであ
って、TCXOをIC化して小型化した場合であっても
消費電力を増大することなく広い範囲の周波数において
発振信号を規定値レベルに増幅整形することができる出
力バッファ回路を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、周波数信号を増幅整形する出力バッファ
回路において、第1の周波数の信号で所定の振幅値の増
幅出力を得る場合に上記第1の周波数より低い周波数で
の振幅を制限して上記振幅値を所定値以内とする振幅制
限手段を具備したことを特徴とする。
【0007】本発明の他の特徴は、上記出力バッファ回
路が、直列に接続された複数のインバータ回路を有し、
上記複数のインバータ回路の最終段に振幅制限のネガテ
ィブフィードバックをかける振幅制限回路が設けられて
いることである。本発明の他の特徴は、上記出力バッフ
ァ回路が、直列に接続された複数の増幅器を含み、且
つ、最終段の増幅器は増幅素子がタンデムに結合したも
のであり、上記複数の増幅器の所要段出力の一部を上記
タンデム接続された増幅素子の少なくとも一つの増幅度
をネガティブに制御するように供給されたことである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施形態
に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明による出力
バッファ回路の一実施形態を有するIC化された温度補
償水晶発振器(TCXO)の構成ブロック図である。図
1に示す様に、上記TCXOは、温度軸に対して特定の
関数電圧を発生させるための補償回路部および発振回路
部を有するIC化されたIC部10と、上記IC部10
に外付けで接続されたバリキャップ部11と、上記バリ
キャップ部11に接続された水晶振動子12とを有する
構成となっている。なお、補償回路のサーミスタ部13
は上記IC部10に外付けで接続されたもので、温度変
化に伴って温度の3次関数の直流電圧を発生するもので
ある。上記IC部10は、温度補償の調整や測定を行う
ための種々の信号を入出力するための入出力端子群14
と、上記端子群14に接続された切替回路15と、上記
切替回路15に接続されたメモリ(EE−PROM)1
6と、上記メモリ16に接続されたレギュレータ17
と、上記切替回路15およびメモリ16およびサーミス
タ部13およびバリキャップ部11に接続された可変抵
抗回路網18と、上記切替回路15およびメモリ16お
よびバリキャップ部11に接続された分圧回路19と、
上記バリキャップ部11に接続された発振回路20と、
上記発振回路20および出力端子21に接続された出力
バッファ回路22と、上記切替回路15およびメモリ1
6およびレギュレータ17に接続された電源端子23、
24とを有する構成となっている。
【0009】次に、図2の動作フローチャートを参照し
て、上記TCXOの製造過程特に調整の概要を説明する
と、まず、ステップ100において、補償する前の温度
特性を測定する。この測定の結果、各温度における周波
数偏のデータを取得し、上記切替回路15を介して上記
端子群14より上記メモリ16へ上記分圧回路19の分
圧や可変抵抗回路網18の温度特性やレギュレータ17
の出力電圧のばらつきの補正を含めた補正データを書き
込む(ステップ101)。次に、ステップ102におい
て、実際に補償動作を機能させて各温度における出力周
波数および必要があれば各部の電圧を測定する。その結
果、周波数の温度特性が規定値以内であれば調整を終了
するが、規格値を満たさない場合は(ステップ103に
てNO)、その測定結果に基づいて更に部分的に補正デ
ータを上記メモリ16へ書き込む(ステップ104)。
このような調整を終えたTCXOでは、実際の動作にお
いては、上記メモリ16より上記調整済の補正データが
読み出され、上記温度特性や出力電圧のばらつきを補正
するために上記補正データを必要とする上記IC部10
内の各部(上記切替回路15、レギュレータ17、可変
抵抗回路網18、分圧回路19)へ送られる。また、使
用時においては、ユーザにより上記分圧回路19による
AFC感度の調整が行われることもある。
【0010】次に、本発明の要部である出力バッファ回
路22について説明する。図3は本発明の一実施例を示
すブロック図である。この例に示す回路は、直列に接続
された第1、第2、第3のインバータ回路25、26、
27と、上記第3のインバータ回路27の出力側にゲー
ト端子が接続された第1のNチャンネルFET28と、
上記第1のFET28のドレイン側に接続された出力端
子29と、そのソース端子およびドレイン端子が上記第
1のFET28のドレイン端子および電源VDDにそれ
ぞれ接続されると共に、そのゲート端子が上記第2のイ
ンバータ回路26の出力側に接続された第2のNチャン
ネルFET30とから構成されている。ここで、上記第
2のFET30は、消費電力を抑えるための振幅制限回
路の役割を果たしている。また、この出力バッファ回路
22は、使用帯域が10〜20MHzである場合は、2
0MHzの上限周波数において1VppMINを出力す
る様に設定されている(図4(a)参照)。そして、上
記第1、第2、第3のインバータ回路25、26、27
のゲインの割合は、例えばそれぞれ1、1、3となって
おり、上記第1のFET28のゲインは10となってい
る。
【0011】次に、上記出力バッファ回路22の動作に
ついて説明する。まず、上記発振回路20を上限周波数
である20MHzの発振信号で動作させると、その発振
信号は整形増幅され、図4(a)に示す様に、1Vpp
MINの出力信号が上記出力端子29より出力されるこ
とは従来技術と同様である。次に、上記発振回路20を
下限周波数である10MHzの発振信号で動作させる
と、その発振信号は、上記第1および第2のインバータ
回路25、26によって図4(b)に示す様な信号Aに
整形され、上記第3のインバータ回路27へ供給される
と共に、上記第2のFET30へ供給される。そして、
上記第1のFET28のゲート端子には上記第3のイン
バータ回路27による上記信号Aの反転信号B(図4
(c)参照)が加えられ、上記第2のFET30のゲー
ト端子には、上記信号A(上記反転信号Bと逆の相信
号)が加えられる。従って、上記第2のFET30の増
幅度が第2のインバ−タ回路26の出力に反比例し、そ
れにより、上記出力端子29よりは図4(d)に示す如
くVDD−Vthnの様に振幅の制限された出力信号が
出力され(1VppMIN以上の振幅を行わない)、そ
の振幅の制限された分(Vthn)に相当する消費電力
が抑えられる。ここで、上記Vthnは、上記第2のF
ET30のしきい値電圧であり、例えば約0.8Vであ
る。なお、上記図4(a)〜(c)の実線は理想値を示
しており、実際には図4(d)の一点鎖線に示す様にな
まりの生じた波形となる。なお、上記実施形態において
は、使用帯域が10〜20MHzである場合を示したが
これに限定されず、より広いあるいは、狭い使用帯域あ
るいは他の周波数帯でも良いことは言うまでもない。な
お、上記実施形態では、上記振幅制限機能を有する出力
バッファ回路をIC化したTCXOに用いた例について
説明したが、これに限定されることなく、上記出力バッ
ファ回路を様々な場面に適用できることは言うまでもな
い。
【0012】
【発明の効果】本発明は、以上説明した様に、上限周波
数の発振信号で所定の振幅値の増幅出力を得る様に設定
された出力バッファ回路において、上限周波数以下の周
波数での振幅を制限したので、その分の消費電力を低減
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による出力バッファ回路の一実施形態を
有するIC化された温度補償水晶発振器(TCXO)の
構成ブロック図である。
【図2】図1に示したTCXOの調整方法のフローチャ
ートである。
【図3】図1に示した出力バッファ回路の内部構成図で
ある。
【図4】図4(a)、(b)、(c)、(d)は、図3
に示した出力バッファ回路の動作波形図である。
【図5】(a)は、従来の温度補償水晶発振器(TCX
O)の基本構成図であり、(b)は、補償回路の構成図
である。
【図6】通常の出力バッファ回路の構成図である。
【図7】図6に示した出力バッファ回路の動作波形図で
ある。
【符号の説明】
1…補償回路、2…バラクタダイオード(バリキャッ
プ)、3、12…水晶振動子、4、20…発振回路(O
SC)、6a、6b、6c、6d…第1、第2、第3、
第4のインバータ回路、10…IC部、
11…バリキャップ部、13…サーミスタ
部、 14…入出力端子群、15…
切替回路、 16…メモリ(E
E−PROM)、17…レギュレータ、
18…可変抵抗回路網、19…分圧回路、
21…出力端子、22…出力バッフ
ァ回路、 23、24…電源端子、2
5、26、27…第1、第2、第3のインバータ回路、
28…第1のFET、 29…出力
端子、30…第2のFET、 10
0〜103…各ステップ、

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数信号を増幅整形する出力バッファ
    回路であって、第1の周波数の信号で所定の振幅値の増
    幅出力を得る場合に上記第1の周波数より低い周波数で
    の振幅を制限して上記振幅値を所定値以内とする振幅制
    限手段を具備したことを特徴とする出力バッファ回路。
  2. 【請求項2】 上記出力バッファ回路が、直列に接続さ
    れた複数のインバータ回路を有し、上記複数のインバー
    タ回路の最終段に振幅制限のネガティブフィードバック
    をかける振幅制限回路が設けられていることを特徴とす
    る請求項1に記載の出力バッファ回路。
  3. 【請求項3】 上記出力バッファ回路が、直列に接続さ
    れた複数の増幅器を含み、且つ、最終段の増幅器は増幅
    素子がタンデムに結合したものであり、上記複数の増幅
    器の所要段出力の一部を上記タンデム接続された増幅素
    子の少なくとも一つの増幅度をネガティブに制御するよ
    うに供給されたことを特徴とする請求項1又は2記載の
    出力バッファ回路。
JP8129103A 1996-04-25 1996-04-25 出力バッファ回路 Pending JPH09294066A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009111722A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Panasonic Corp 発振制御装置及び発振器
US7579917B2 (en) 2006-03-23 2009-08-25 Panasonic Corporation Output circuit for oscillator

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7579917B2 (en) 2006-03-23 2009-08-25 Panasonic Corporation Output circuit for oscillator
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