JPH11251836A - 温度補償型発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御電圧発生回路から水晶発振回路へ伝達さ
れる雑音成分を除去して、位相雑音の少ない温度補償型
発振器を提供すること。 【解決手段】 温度検出回路１１と、制御電圧発生回路
１３と、周波数調整回路１５と、発振回路１７を備え
る、温度補償型発振器においては制御電圧発生回路から
周波数調整回路を介して発振回路１７へ伝達される雑音
成分が発振回路１７の発振出力の位相雑音を増加させる
ので、制御電圧発生回路１３と周波数調整回路１５の間
にローパスフィルター１９を入れて、制御電圧発生回路
１３から周波数調整回路１５を介して発振回路１７へ伝
達される雑音成分を除去した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度補償型発振器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動子を用いた水晶発振器は、周波
数安定度は他の発振器に比べてより勝れているが、近年
の移動体無線の基準発振器として使用する場合は、水晶
振動子の温度特性に起因する発振周波数の変動が問題と
なる。この問題を解決するために、水晶振動子の温度特
性を補償する、いわゆる温度補償型発振器が広く用いら
れている。温度補償型発振器の中でも間接法と呼ばれる
方式のものは、近年の集積回路技術の発展に伴い、部品
点数の削減と性能の向上が図られている。間接法の温度
補償型発振器の温度補償を図６を用いて説明する。温度
検出回路９１は温度に依存した電圧を制御電圧発生回路
９３へ出力する。制御電圧発生回路９３は温度検出回路
９１からの電圧を入力して、増幅、あるいは反転増幅処
理をして、その出力電圧を、周波数調整回路９５へ出力
する。周波数調整回路９５は入力された電圧により、水
晶発振回路９７の発振周波数を制御する。

【０００３】温度変化により、水晶発振回路９７の発振
周波数が変動した場合、この変動の補償は以下のように
おこなう。制御電圧発生回路９３は、温度検出回路９１
からの電圧を入力して、周波数調整回路９５が水晶発振
回路９７の発振周波数を制御して、前述の温度による発
振周波数の変動分相殺できるような電圧を、周波数調整
回路９５へ出力する。

【０００４】こうして水晶発振回路９７は温度変化にか
かわらず一定の周波数を発振することができ、温度補償
がなされる。また、最近のデジタル方式の無線通信機器
では、上記の温度補償に加えて、基準発振源の位相雑音
の低減が強く要求されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制御電
圧発生回路９３は複数の増幅回路で構成しているので、
制御電圧発生回路９３から周波数調整回路９５へ出力さ
れる電圧には、様々な周波数の雑音成分が含まれてお
り、これが周波数調整回路９５を介して水晶発振回路９
７へ伝達されて発振出力の位相雑音を増加させるという
課題がある。

【０００６】［発明の目的］本発明の目的は、上記の問
題点を解決して、制御電圧発生回路から水晶発振回路へ
伝達される雑音成分を除去して、位相雑音の少ない温度
補償型発振器を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の温度補償型発振器は、温度検出回路と、制
御電圧発生回路と、周波数調整回路と、発振回路とを備
え、温度検出回路は発振回路の温度を検出して、その出
力電圧を制御電圧発生回路へ入力し、制御電圧発生回路
はその出力電圧を周波数調整回路へ入力して発振回路の
発振周波数を制御する温度補償型発振器において、制御
電圧発生回路の出力電圧はローパスフィルターを介し
て、周波数調整回路へ入力することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の温度補償型発振器を
実施するための最適な実施形態について図面を用いて説
明する。はじめに本発明の第１の実施形態における温度
補償型発振器を説明する。

【０００９】［第１の実施形態］図１は本発明の第１の
実施形態における温度補償型発振器のブロック回路図で
ある。

【００１０】［構成説明：図１］図１に示すように、本
発明の温度補償型発振器においては、温度検出回路１１
と、制御電圧発生回路１３と、周波数調整回路１５と、
発振回路１７と、ローパスフィルター１９と、抵抗素子
２５、２７とで構成する。周波数調整回路１５は、ＭＩ
Ｓ型可変容量コンデンサ３１、３５で構成する。発振回
路１７は、水晶振動子３７と、インバーター４１と、帰
還抵抗素子３９とで構成する。ローパスフィルター１９
は、抵抗素子２１と、容量素子２３とで構成する。

【００１１】温度検出回路１１は制御電圧発生回路１３
に接続し、制御電圧発生回路１３はローパスフィルター
１９と、抵抗素子２５、２７とを介して周波数調整回路
１５に接続し、ＭＩＳ型可変容量コンデンサ３１、３５
は、発振回路１７の水晶振動子３７の両端に接続してい
る。

【００１２】［動作の説明：図１］つぎに図１を用い
て、本発明の第１の実施形態における温度補償型発振器
の動作について説明する。図１において温度検出回路１
１は発振回路１７の温度を検出して、温度に依存した電
圧を制御電圧発生回路１３へ出力する。制御電圧発生回
路１３は温度検出回路１１からの電圧を入力して、その
出力電圧をローパスフィルター１９と、抵抗素子２５、
２７とを介して、周波数調整回路１５へ入力する。ロー
パスフィルター１９は、その遮断周波数以上の周波数成
分を制御電圧発生回路１３の出力電圧から除去して、制
御電圧発生回路１３から、周波数調整回路１５を介して
発振回路１７へ雑音成分が伝達するのを阻止して、発振
回路１７の発振出力の位相雑音の増加を防止する。位相
雑音を効果的に低減するには、ローパスフィルター１９
の遮断周波数は１Ｈｚ以下に設定することが望ましい。

【００１３】抵抗素子２５、２７は容量素子２３が、周
波数調整回路１５を構成するＭＩＳ型可変容量コンデン
サ３１、３５へ容量的な影響を及ぼすのを遮断するため
のものである。

【００１４】周波数調整回路１５は入力された電圧を、
ＭＩＳ型可変容量コンデンサ３１、３５に印加して、Ｍ
ＩＳ型可変容量コンデンサ３１、３５の容量を変化させ
て、発振回路１７の発振周波数を制御する。

【００１５】温度変化により、発振回路１７の発振周波
数が変動した場合、制御電圧発生回路１３は、温度検出
回路１１からの電圧を入力して、周波数調整回路１５が
発振回路１７の発振周波数を制御して、前述の温度によ
る発振周波数の変動分相殺できるような電圧を、周波数
調整回路１５へ入力する。

【００１６】こうして発振回路１７は、温度変化にかか
わらず一定の周波数を発振することができ、温度補償が
なされる。

【００１７】［第２の実施形態］図２は本発明の第２の
実施形態における温度補償型発振器のブロック回路図で
ある。図２において、図１と同一の構成要素には同一の
番号をつけてある。

【００１８】［構成説明：図２］図２に示すように、本
発明の温度補償型発振器は、温度検出回路１１と、制御
電圧発生回路１３と、周波数調整回路１５と、発振回路
１７と、ローパスフィルター１９、２０と、抵抗素子２
５、２６、２７とで構成する。周波数調整回路１５は、
ＭＩＳ型可変容量コンデンサ３１、３５と、容量素子３
３とで構成する。発振回路１７と、ローパスフィルター
１９、２０の構成は第１の実施形態におけるものとまっ
たく同様なので説明は省略する。

【００１９】温度検出回路１１は制御電圧発生回路１３
に接続し、制御電圧発生回路１３の電圧出力端子１６は
ローパスフィルター１９と、抵抗素子２５、２７とを介
して周波数調整回路１５を構成しているＭＩＳ型可変容
量コンデンサ３１、３５の電極３２、３４に接続してい
る。制御電圧発生回路１３の電圧出力端子１８はローパ
スフィルター２０、抵抗素子２６を介して周波数調整回
路１５を構成しているＭＩＳ型可変容量コンデンサ３
１、３５の電極３６に接続している。

【００２０】［動作の説明：図２］つぎに図２を用い
て、本発明の第２の実施形態における温度補償型発振器
の動作について説明する。図２において温度検出回路１
１は発振回路１７の温度を検出して、温度に依存した電
圧を制御電圧発生回路１３へ出力する。この制御電圧発
生回路１３は２つの電圧出力端子１６、１８を有し、温
度検出回路１１からの電圧を入力して、その出力電圧を
電圧出力端子１６、１８へ出力する。電圧出力端子１６
はその電圧をローパスフィルター１９、抵抗素子２５、
２７を介して、周波数調整回路１５へ電圧を出力する。
電圧出力端子１８はその電圧をローパスフィルター２
０、抵抗素子２６を介して、周波数調整回路１５へ電圧
を出力する。ローパスフィルター１９、２０の作用は第
１の実施形態におけるローパスフィルター１９の作用と
まったく同じなので説明は省略する。抵抗素子２５、２
６、２７の作用は、第１の実施形態における抵抗素子２
５、２６の作用とまったく同じなので説明は省略する。

【００２１】周波数調整回路１５は入力された電圧を、
ＭＩＳ型可変容量コンデンサ３１の両極３２、３６、お
よびＭＩＳ型可変容量コンデンサ３５の両極３４、３６
に印加して、ＭＩＳ型可変容量コンデンサ３１、３５の
容量を変化させて、発振回路１７の発振周波数を制御す
る。このように２つの電圧をＭＩＳ型可変容量コンデン
サ３１、３５の両極へ印加すると、両極へ印加される電
圧の極性を逆転することができ、ＭＩＳ型可変容量コン
デンサ３１、３５の容量変化をより広くできる。

【００２２】温度補償の動作は第１の実施形態における
温度補償動作とまったく同じなので説明は省略する。

【００２３】［第３の実施形態］図３は本発明の第３の
実施形態における温度補償型発振器のブロック回路図で
ある。図３において、図１と同一の構成要素には同一の
番号をつけてある。

【００２４】［構成説明：図３および図５］図３に示す
ように、本発明における温度補償型発振器においては、
温度検出回路１１と、制御電圧発生回路１３と、周波数
調整回路１５と、発振回路１７と、ローパスフィルター
１９と、スイッチング素子５１と、パワーオンリセット
回路５３と、抵抗素子２５、２７とで構成する。周波数
調整回路１５と、発振回路１７と、ローパスフィルター
１９の構成は第１の実施形態におけるものとまったく同
様なので説明は省略する。

【００２５】温度検出回路１１は制御電圧発生回路１３
に接続し、制御電圧発生回路１３はローパスフィルター
１９、抵抗素子２５、２７を介して周波数調整回路１５
に接続し、ＭＩＳ型可変容量コンデンサ３１、３５は、
発振回路17の水晶振動子３７の両端に接続している。ロ
ーパスフィルター１９を構成する抵抗素子２１の両端
は、スイッチング素子５１の端子５２、５４に接続して
いる。パワーオンリセット回路５３はパワーオンリセッ
ト信号出力線５５を介してスイッチング素子５１に接続
している。

【００２６】図５はスイッチング素子５１を示す回路図
であり、図３と同一の構成要素には同一の番号をつけて
ある。つぎに図３に示すスイッチング素子５１の構成を
説明する。図３に示すスイッチング素子５１は、図５に
示すようにＰチャネルＭＯＳトランジスタ６１と、Ｎチ
ャネルＭＯＳトランジスタ６３と、インバーター６５と
で構成する。

【００２７】［動作の説明：図３および図５］つぎに図
３および図５を用いて、本発明の第３の実施形態におけ
る温度補償型発振器の動作について説明する。図５にお
いて、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ６１とＮチャネル
ＭＯＳトランジスタ６３を並列に接続し、インバーター
６５はパワーオンリセット信号出力線５５からの入力信
号を反転させてＰチャネルＭＯＳトランジスタ６１へ入
力している。図３において、パワーオンリセット回路５
３は電源投入時に、パワーオンリセット信号として高い
電圧の信号をパワーオンリセット信号出力線５５へ出力
し、一定時間経過後にパワーオンリセット信号を解除し
て低い電圧の信号をパワーオンリセット信号出力線５５
へ出力する。

【００２８】スイッチング素子５１は、パワーオンリセ
ット信号出力線５５から高い電圧の信号を入力すると、
スイッチング素子５１を構成するＰチャネルＭＯＳトラ
ンジスタ６１とＮチャネルＭＯＳトランジスタ６３は導
通状態となり、スイッチング素子５１は短絡状態とな
り、端子５２と端子５４を短絡させて、抵抗素子２１を
短絡し、容量素子２３を急速に充電し、短時間で制御電
圧発生回路１３の出力電圧を周波数調整回路１５へ入力
する。スイッチング素子５１はパワーオンリセット信号
出力線５５から低い電圧の信号を入力すると、スイッチ
ング素子５１を構成するＰチャネルＭＯＳトランジスタ
６１とＮチャネルＭＯＳトランジスタ６３は遮断状態と
なり、スイッチング素子５１は開放状態となり、端子５
２と端子５４を開放させて、抵抗素子２１を開放し、ロ
ーパスフィルター１９は通常の作用をする。

【００２９】温度検出回路１１、制御電圧発生回路１
３、周波数調整回路１５の動作は第１の実施形態におけ
る、温度検出回路１１と、制御電圧発生回路１３と、周
波数調整回路１５の動作とまったく同じなので説明は省
略する。

【００３０】スイッチング素子５１が開放状態でのロー
パスフィルター１９の作用は、第１の実施形態における
ローパスフィルター１９の作用とまったく同じなので説
明は省略する。抵抗素子２５、２７の作用は第１の実施
形態における抵抗素子２５、２７の作用とまったく同じ
なので説明は省略する。

【００３１】第３の実施形態は、電源投入時に制御電圧
発生回路１３の出力電圧を短時間で周波数調整回路１５
へ入力して、発振回路１７の発振周波数を確定する必要
がある場合に用いる。

【００３２】［第４の実施形態］図４は本発明の第４の
実施形態における温度補償型発振器のブロック回路図で
ある。図４においては、図１および図２と同一の構成要
素には同一の番号をつけてある。

【００３３】［構成説明：図４］図４に示すように、第
４の実施形態における本発明の温度補償型発振器の構成
は、構成要素のローパスフィルター１９、２０におい
て、図２に示す第２の実施形態での２つの容量素子２２
と２３を１つの容量素子２８で置き換え、２つのローパ
スフィルター１９、２０の作用を１つのローパスフィル
ター３０でおこなわせしめ、容量素子を１つ省略できる
点が第２の実施形態における構成と異なる。

【００３４】その他の各構成要素の動作および作用は、
第２の実施形態におけるそれとまったく同じなので説明
は省略する。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、制御電圧
発生回路から周波数調整回路を介して発振回路１７へ伝
達される雑音成分をローパスフィルターで除去するの
で、発振回路の発振出力の位相雑音が増加することを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における温度補償型発振器
を示すブロック回路図である。

【図２】本発明の実施の形態における温度補償型発振器
を示すブロック回路図である。

【図３】本発明の実施の形態における温度補償型発振器
を示すブロック回路図である。

【図４】本発明の実施の形態における温度補償型発振器
を示すブロック回路図である。

【図５】本発明の実施の形態の温度補償型発振器におけ
るスイッチング素子を示す回路図である。

【図６】従来技術における温度補償型発振器を示すブロ
ック回路図である。

【符号の説明】

１１ 温度検出回路 １３ 制御電圧発生回路 １５ 周波数調整回路 １７ 発振回路 １９、２０、３０ ローパスフィルター ２１ 抵抗素子 ２２、２３、２８ 容量素子 ３１、３５ ＭＩＳ型可変容量コンデンサ ５１ スイッチング素子

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度検出回路と、制御電圧発生回路と、
   周波数調整回路と、発振回路とを備え、 温度検出回路は発振回路の温度を検出して、その出力電
   圧を制御電圧発生回路へ入力し、 制御電圧発生回路はその出力電圧を周波数調整回路へ入
   力して発振回路の発振周波数を制御する温度補償型発振
   器であって、 制御電圧発生回路の出力電圧はローパスフィルターを介
   して、周波数調整回路へ入力することを特徴とする温度
   補償型発振器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の周波数調整回路は、 ＭＩＳ型可変容量コンデンサで構成することを特徴とす
   る温度補償型発振器。
3. 【請求項３】 請求項１記載の周波数調整回路は可変容
   量ダイオードで構成することを特徴とする温度補償型発
   振器。
4. 【請求項４】 請求項１記載の温度補償型発振器であっ
   て、 周波数調整回路はＭＩＳ型可変容量コンデンサで構成
   し、 制御電圧発生回路は、２つの電圧出力端子を備え、各々
   の電圧出力端子からの出力電圧をＭＩＳ型可変容量コン
   デンサの両極へ入力して発振回路の発振周波数を制御す
   る温度補償型発振器において、電圧出力端子の少なくと
   １つはローパスフィルターを介して出力電圧をＭＩＳ型
   可変容量コンデンサへ入力することを特徴とする温度補
   償型発振器。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項４記載のローパス
   フィルターは、 スイッチング素子により短絡できることを特徴とする温
   度補償型発振器。
6. 【請求項６】 請求項５記載のスイッチング素子は電源
   投入時のパワーオンリセット信号により、 請求項１または請求項４に記載のローパスフィルターを
   一定の時間短絡した後に、開放できることを特徴とする
   温度補償型発振器。
7. 【請求項７】 請求項１または請求項４記載のローパス
   フィルターは、 抵抗素子と容量素子で構成することを特徴とする温度補
   償型発振器。
8. 【請求項８】 請求項７記載の抵抗素子は、 スイッチング素子により短絡できることを特徴とする温
   度補償型発振器。
9. 【請求項９】 請求項８記載のスイッチング素子は、電
   源投入時のパワーオンリセット信号により、 請求項７記載の抵抗素子を一定の時間短絡した後、開放
   できることを特徴とする温度補償型発振器。