JPS59188203A - 水晶発振回路 - Google Patents

水晶発振回路

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JPS59188203A
JPS59188203A JP6219483A JP6219483A JPS59188203A JP S59188203 A JPS59188203 A JP S59188203A JP 6219483 A JP6219483 A JP 6219483A JP 6219483 A JP6219483 A JP 6219483A JP S59188203 A JPS59188203 A JP S59188203A
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JP
Japan
Prior art keywords
circuit
crystal oscillation
crystal
oscillation circuit
logic circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP6219483A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Honda
明 本田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/03Astable circuits
    • H03K3/0307Stabilisation of output, e.g. using crystal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、例えばデジタルシステムのクロック信号源
を得るために使用される水晶発振回路に関する。
〔背景技術〕
例えばワンボード・マイクロ・コンピュータあるいはバ
ーンナル・コンピュータのごときデジタルシステムでは
、クロック信号源としての発振回路を自蔵する場合が多
い。この場合、その発振回路としては、周波数安定性に
すぐれている水晶発振回路が多く使用されている。
ところで、マイクロ・コンピュータなどのデジタルシス
テムあるいはその他のデジタル回路において実装される
水晶発振回路は、その能動素子として最初から水晶発振
回路用に設計された専用のリニア回路を使用せずに、例
えばTTLなどのデジタル論理回路を流用して構成され
ることが多い。
この場合、その水晶発振回路は、TTLなどのデジタル
論理回路のリニアな増幅特性部分を利用して構成される
。このように、必すしも水晶発振回路として適当とはい
いがたいデジタル論理回路を使用するのは、デジタルシ
ステムあるいはデジタル回路に2いては、その中で使用
されているのと同じようなデジタル論理回路を使用する
万が、構成の簡略化および低コスト化の上で有利である
からにほかならない。専用のリニア回路でもって構成す
れば、確かに安定性などの点に訃いてすぐれた水晶発振
回路を得ることができるかも知れない。しかし、このよ
うな水晶発振回路をデジタルシステムあるいはデジタル
回路において使用すると、デジタル回路とリニア回路と
が混在することにより、システムあるいは回路が複雑化
あるいは高コスト化する恐れがある。例えば、水晶発振
回路の部分だけ別の電源電圧を必要としたり、またその
部分だけ個別部品で構成しなげればならなかったり、あ
るいはその部分に微妙かつきわどい調整が必要になると
いったような面倒が生じたりする。
以上のような事情があるため、マイクロ・コンビエータ
やパーソナル・コンピュータなどのデジタルシステムで
は、そのクロック信号源などを得るための水晶発振回路
をTTLのごときデジタル論理回路によって構成してい
る。
第1図は、そのデジタル論理回路を用いて構成した水晶
発振回路の一例を示す。同図に示す水晶発振回路は、T
TLデジタル論理回路TIの出力側から入力側に帰還路
を設けるとともに、この帰還路に水晶発振子Xを直列に
挿入することにより構成されている。論理回路T 1 
&l’f” T LのインバータあるいはNANDを用
いている(型番HD7404:日立製作所製)。この発
振回路からの発振出力は、バッファとして設けたデジタ
ル論理回路1゛2の出力OUTから取出されて、例えば
クロック信号源として使用される。
また、上記論理回路T1の出力側から入力1iIljに
かげては、抵抗R1,R2およびコンデンサ01,02
が接続されている。抵抗R1,R2は論理回路T1の入
力側にかかる平均直流電圧を該論理回路T1のリニア特
性のところにもってくるための一種の直流負帰還抵抗で
ある。また、コンデンサ01゜02は、論理回路T1の
出力側と入力側に振分けられてそれぞれ並列に接続され
ている。このコン7’ yす01 、02は、水晶発振
子Xの特性インピーダンスとにらみ合わせて設定され、
論理回路TIの端子側から見た水晶発振子Xのインピー
ダンスと整合するように設定される。
ところで、上述した水晶発振回路は、その発振周波数が
余り高くない場合は問題なく安定に発振することができ
るが、発振周波数が高くなると、例えば上述した発振回
路では発振周波数がlOMHz以上の高い周波数領域に
なると、発振できなかったり、あるいは発振しても、第
2図に示すように、その発振出力のレベルレンジがバッ
ファとして設けたデジタル論理回路T2の入力しきい値
Vtを越えることができず、このため見掛上発振してい
ないのと同じ結果となったりすることがあっ、た。しか
も、この発振が不能あるいは不安定になる現象は不確定
的に生じるため、その因果関係については必ずしも明ら
かにされていなかった。
最も可能性のある原因としては、例えば上述した回路の
場合は、T T T、デジタル論理回路T1の伝達速度
が10MHz以上の高い周波数に追従しにくいというこ
とか挙げられる。そこで、そのTTLのデジタル論理回
路T1よりも伝達速度が大幅に速い例えばショットキー
効果型のデジタル論理回路を使用することが考えられる
。しかし、水晶発振回路は、経験的な要素に依存すると
ころが多く、単に論理回路だけを高速のものに代えても
、けっして安定な発振状態を得られるようにはならない
のである。例えば、論理回路としてのBOLも非常に高
速であるが、これを使っても安定な水晶発振回路を構成
することができるとは限らない。このように、デジタル
論理回路を用いる水晶発振回路が、その論理回路に高速
のものを使っても必ずしも良い結果を得ることができな
いのは、その水晶発振回路が論理回路のデジタル特性で
はなくリニア特性の部分で動作することによる。そして
、その動作条件は経験的にしか求めることができない場
合が多いことによる。従って、この種の水晶発振回路に
おいて、安定な発振状態が得られる動作範囲を周波数の
高い領域へ広げようとする場合は、発振のための能動素
子とし、て使用されるデジタル論理回路についてはもち
ろんのこと、水晶発振子との整合を取るためのコンデン
サ類についても、できるだけ変更しないことが、動作の
信頼性を確保する上で望まれる。
〔発明の目的〕
この発明は以上のような背景を鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、発振のために使用される能動
素子などの種類を変更せず、これにより経験と実績によ
って確立された動作の信頼性を保存しつつ、簡単な付加
的構成を加えるだけでもって、安定に動作できる範囲を
高い周波数領域へ広けることができるようにした水晶発
振回路を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、木切m@の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
〔発明の概要〕
本願に訃いて開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、デジタル論理回路のリニアな増幅特性部分を
オリ用して構成された水晶発振回路において、この水晶
発振回路の主帰還路に挿入される水晶発振子と直列に、
受動素子からなる進相移相器を挿入し、これにより発振
のために使用される能動素子などの種類を変更せず、経
験と実績によって確立された動作の信頼性を保存しつつ
、簡単な付加的構成を加えるだけでもって、安定に動作
できる範囲を高い周2波数領域へ広げろという目的を達
成するものである。
〔実施例〕
以下、この発明の代表的な実施例を図面を参照しながら
説明する。
なお、図面に2いて同一あるいは相当する部分は同一符
号で示す。
第3図は、この発明による水晶発振回路の一実施例を示
す。同図に示す発振回路は、その基本的構成については
前述したものと同じである。また、マイクロ・コンピュ
ータあるいはパーソナル・コンピュータなどのデジタル
システムのクロック信号源として使用され、同システム
の動作電源でそのまま動作できるTTLデジタル論理回
路を能動素子とするように構成されている。すなわち、
実施例の水晶発振回路は、TTLデジタル論理回路T1
の出力側から入力側に帰還路を設けるとともに、この帰
還路に水晶発振子Xを直列に挿入することにより構成さ
れている。論理回路T1は、前述したものと同じTTL
のインバータあるいはNANDを用いている(型番HD
74o4:日立↓作所裂)。この発振回路からの発振出
力は、バッファとして設けたデジタル論理回路T2の出
力OUTから取出されて、デジタルシステムのクロック
信号源として使用される。
また、上記論理回路T1の出力側から入力側にかげては
、抵抗R1+ 12およびコンデンサ01゜C2が接続
されている。抵抗R1,R2は論理回路T1の入力側に
かかる平均直流電圧を該論理回路T1のリニア特性のと
ころにもってくるための一種の直流負帰還抵抗である。
また、コンデンサ01.02は、論理回路T1の出力側
と入力側に振分けられてそれぞれ並列に接続されている
。こノコンテンサ01,02は、水晶発振子Xの特性イ
ンピーダンスとにらみ合わせて設定され、論理回路T1
の端子側から見た水晶発振子Xのインピーダンスと整合
するように設定される。上記抵抗R1,R2および上記
コンデンサ01,02も、上記デジタル論理回路T1と
同様に、前述した発振回路にて使用されていたものと同
じものが使用されている。
ここで、実施例の水晶発振回路が前述した水晶発振回路
と相違するところは、その水晶発振回路の主帰還路に挿
入される水晶発振子Xと直列に、受動素子からなる進相
移相器1oが新たに挿入されているということである。
この移相器1oとしては、コンデンサC3と抵抗R3に
よるOR形進相回路が用いられている。これにより、上
記デジタル論理回路T、1.の出力の一部は、その移相
器1oにより進相されてから水晶発振子Xを介して入力
側に帰還されるようになる。そしてこれにより、その移
相器10によって上記論理回路T1の伝達遅れが補償さ
れて、例えば10 MHz以上の高い周波数領域でも安
定な発振動作が得られることを確認することができた。
ここで、注目すべきことは、上述した安定動作領域の拡
大が、能動素子としてのデジタル論理回路T1訃よびコ
ンデンサ01゜02などの動作の信頼性に大きな影響を
与える恐れのある部分の変更を伴わずに達成されたとい
うことである。これにより、動作の信頼性を保存しつつ
、高い周波数領域でも安定な発振動作を確保することが
できる。
〔効果〕
以上のように、この発明による水晶発振回路では、発振
のために使用される能動素子などの種類を変更せず、簡
単な付加的構成を加えるだけでもって、安定に動作でき
る範囲を高い周波数領域へ広げることができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもブよい。例えば、上記TT
Lデジタル論理回路は0−MOS形の論理回路であって
もよい。
〔利用分野〕 以上の説明では王として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるデジタルシステムあ
るいはデジタル回路について説明したが、それに限定さ
れるものではなく、例えば、無線機器などのアナログ装
置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明以外の水晶発振回路の一例を示す回路
図である。 第2図はその動作不良の一例を示す波形図である。 第3図はこの発明による水晶発振回路の一実施例を示す
回路図である。 TI、T2・・・デジタル論理回路、X・・・水晶発振
子、R1,R2,R3・・・抵抗、01,02,03・
・・コンデンサ、OUT・・・出力、Vt・・・論理回
路T2の入力しきい値、10・・・進相移相器。 第  1  図 × 第  2 図 第  3 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 デジタル論理回路のリニアな増幅特性部分を利用
    して構成された水晶発振回路において、この水晶発振回
    路の主帰還路に挿入される水晶発振子と直列に、受動素
    子からなる進相移相器を挿入したことを特徴とする水晶
    発振回路。 2、特許請求の範囲1の回路において、上記移相器はコ
    ンデンサと抵抗によるOR形進相回路であることを特徴
    とする水晶発振回路。 3、特許請求の範囲1または2の回路に2いて、上記デ
    ジタル論理回路はインバータであることを特徴とする水
    晶発振回路。 4、特許請求の範囲1,2または30回路に訃いて、上
    記デジタル論理回路はTTL論理回路であることを特徴
    とする水晶発振回路。
JP6219483A 1983-04-11 1983-04-11 水晶発振回路 Pending JPS59188203A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2618031A1 (fr) * 1987-07-07 1989-01-13 Thomson Csf Oscillateur a resonateur piezo-electrique
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