JPS62140506A - 高速型cmos圧電発振器 - Google Patents

高速型cmos圧電発振器

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JPS62140506A
JPS62140506A JP28165485A JP28165485A JPS62140506A JP S62140506 A JPS62140506 A JP S62140506A JP 28165485 A JP28165485 A JP 28165485A JP 28165485 A JP28165485 A JP 28165485A JP S62140506 A JPS62140506 A JP S62140506A
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oscillation
resistance
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overtone
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JP28165485A
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Yoshimitsu Fujimori
藤森 義光
Toshikatsu Makuta
俊勝 幕田
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Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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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】 (発明の利用分野) 本発明は、CMOSインバータ集積回路(以下、CMO
S集積回路とする。)を使用したオーバI・−ン用のC
MO3圧電発振器を利用分野とし、特に、高速型CMO
3集積回路の入出力間に挿入される抵抗を低抵抗値にし
て基本波の発振を抑圧したオーバトーン用の高速型CM
O3圧電発振器に関する。
(発明の背景) 一般に、pnp型とnpn型のトランジスタを組み合わ
せて相補型とし、低電力で駆動するようにしたC M 
OS %、積回路が知られている。このCMO3集積回
路は、動作周波数を略20MHz以下として使用され、
例えば水晶振動子を発振子として、小型で消費電力が少
ない0M03発振器を構成する。そして、この0M03
発振器は、例えば電子腕時計等のデジタル制御機器の基
準時間源として有用されてきた。しかし、近年では、C
MO3集積回路の高速化が進み、動作周波数を20MH
2以上とした高速型CMO3集積回路が開発され、この
高速型CMO3集積回路を利用した高周波数の水晶発振
器が模索されている。
(従来技術) 第9図は、従来の0M03発振器の一例を示す基本回路
図で、同図は水晶振動子を例えば4MHzの基本波で発
振させる場合の回路図である。
即ち、この0M08発振器は、動作周波数を20 MH
2以下としたCMOSgA積回路20の入出力間にバイ
アス用の抵抗21と水晶振動子22を並列に接続し、こ
の水晶振動子の両端側にそれぞれコンデンサ23.24
を接続してアース電位に接地している。そして、抵抗2
1の値は消費電力の増加を抑えろため通常IMΩから1
0MΩに設定され、コンデンサ23.24の値は略10
〜20pF M後に選定きれていた。
(従来技術の問題点) ところで、高速型0M03発振器を使用して高周波数の
水晶発振器を製作する場合には、ATカット型の水晶振
動子の基本波での動作周波数範囲は2〜20MHzであ
るため、基本波のオーバトーン周波数を利用して20M
Hz以上での発振周波数を得るようにしている。しかし
、実際には、上述したCMO5発振器の回路構成を高速
型CMOS発振器に単に適用して、即ち、抵抗21の値
を1〜101+4Ω、コンデンサ23.24の値を10
〜20pFとしても、水晶振動子は基本波で発振してし
まう。このため、例えば第10図の回路図に示したよう
に、出力側に同調コイル25を設けてオーバトーン周波
数を出力することが一般に考えられる。しかし、実用上
でのコイルの使用は、低価格化、小型化、無¥A整化を
阻害するので、極力同調コイルの使用を避けろ必要があ
った。
(発明の目的) 本発明は、圧電振動子の基本波を抑圧しオーバトーン周
波数にて発振するオーバトーン用の高速型CMO3圧電
発振器を提供することを目的とする。
(発明の特徴) 本発明は、CMOS集積回路の入出力間に10にΩ息下
の抵抗を接続して、圧電振動子の基本波を抑圧しオーバ
ト−ン周波数にて発振させたことを特徴とする。
(発明の参考技術及び説明) 第8図は、本発明を達成するに参考になったトランジス
タ水晶発振器の回路図である。即ち、このトランジスタ
水晶発振器は、通称コルピッツ型と称される無調整発振
回路で、トランジスタ15のベースのバイアス抵抗16
.17の値や、ペース・エミッタ間及びエミッタ・アー
ス間のコンデンサ18.19容量値を適当に設定するこ
とにより、オーバトーン周波数での安定な発振を可能と
している。そして、このトランジスタ水晶発振器にあっ
ては、コンデンサ18.19の値を一定にしてバイアス
抵抗値16.17を高くすると、発振周波数領域が低い
方向に移動することが知られている。そこで、本発明者
は、トランジスタ水晶発振器におけるバイアス抵抗値1
6.17が発振条件に寄与していることに着目して0M
03発振器に適用し、バイアス抵抗の値を小さくして発
振周波数領域を高周波数発振領域に移動させ、水晶振動
子の基本波領域での発振を抑圧してオーバトーン周波数
での発振をせしめたものである。
(発明の実施例) 以下、本発明の実施例を実験データを参照して説明する
第1図は、本発明におけろ高速型CM OS発振器の回
路図である。尚、高速型のCMO3集積回路1として(
ま例又は日本プレシジョンサーキッッ(株)!!!のイ
ンパーク2に1.2MΩの内部抵抗3r!接続した型名
SM5603が使用されている。即ち、この高速型0M
03発振器の回路構成は、前述した0M08発振器と形
式的には略同様で、CMO3li積回路1の入出力間に
バイアス用の抵抗4と三次オーバトーンで励振される水
晶振動子5とを並列に接続し、水晶振動子5の両端子側
にコンデンサ6.7を接続してアース電位に接地してい
る。
第2図(a)は、横軸をバイアス用の抵抗4の抵抗値(
KΩ)、縦軸を発振周波数(MHz)とした抵抗発振領
域図で、コンデンサ6.7の容土値を一定にし、抵抗4
の抵抗値を1〜8にΩの範囲で可変して発振周波数が異
なる複数個の水晶振動子を三次オーバトーン周波数にて
発振させたとき、発振が安定になるときの発振領域を示
す図である。尚、第2図(a)中、曲線イ、口、ハはコ
ンデンサ6.7の値をそれぞれ8.15.27pFの一
定値としたときの抵抗発振領域図である。
即ち、各抵抗発振領域図から明らかなように、コンデン
サ6.7を8pFの一定値として抵抗4を可変したとき
には、抵抗値を1.6にΩとしたとき70MHzの発振
が安定し始め、発振安定vA見を3.3にΩで44〜7
0 MHz、 4 、7 KΩで40〜66MITzと
し、6.8にΩ以上で発振安定領域が無くなる。以下同
様に、コンデンサ6.7を15pFの一定値としたとき
には、発振安定領域を抵抗値がIKΩで44〜70 M
Hz、 1 、8 KΩで38〜70MHz、2.7に
Ωで34〜54MH+、3.9にΩで32〜44M[(
z、5,6にΩで32〜37MHzとし、6.8にΩ近
傍で発振安定領域が無くなる。そして、コンデンサ6.
7を27pFとしたときには、発振安定領域をIKΩで
34〜60 MHz、 1 、5 KΩで28〜53 
MHz、 2.2にΩで24〜44M[(z、3,3に
Ωで21〜36MHz、4,7にΩで17〜27 MH
z、 6 、8にΩで15〜22MHzとしている。従
って、この抵抗発振領域図から、抵抗4の値を小さくす
る程高い周波数を発振領域とし、20 M Hz以上の
三次オーバトーン周波数にて発振させるためには、コン
デンサの容量を一定にして抵抗値を略7にΩ以下にして
やればよいことが理解される。
第2図(b)は、横軸をコンデンサ6.7の容量値(p
F)、縦軸を発振周波数(MHz)とした容量発振領域
図で、同図中、曲線二、ボ、へは抵抗4の抵抗値を68
0Ω、1,8にΩ、4.7にΩの一定値にして、コンデ
ンサ4.5の容量値を8〜62pFに変化させたときの
安定な発振領域:  を示す図である。
即ち、この容量発振領域図では、抵抗値を680Ωの一
定値にしたときには、容量値が15pFで発振が安定し
、発振安定領域を229Fで4゛8〜63MHz、 3
3 p Fで33〜46 MHz、 47 pFで25
〜36 M[h、 62 p Fで21〜30 MHz
の範囲としている。以下、同様に、抵抗値を1゜8にΩ
の一定値としたときには、発振安定領域を10pFで5
2〜70.18pFで35〜57MHz、24pFで2
9〜49MH2,33pFで23〜39 MHz、 4
7 p Fで18〜31MHzの範囲とし、抵抗値を4
.7にΩの一定値としたときには、発振安定領域を8 
p F ’t’ 37〜70 MHz、1゜pFで34
〜54 MHzとし、15pFで32〜40MHzとし
て209F近傍で発振安定領域が無くなる。従って、こ
の容量発振領域図から、抵抗4の抵抗値を一定にしてコ
ンデンサ6.7の容量値を小さくすれば発振領域は高い
方に変化し、20MHz以上の三次オーバトーン周波数
で発振させるためには、例えば抵抗値を680!Q以下
の小さい値にしても、容量値を50pF以上の大きな値
にすればよく、特に容量値の制限を受けないことを示し
ている。
以上のことから、本実施例の高速型CM OS発振器に
あっては、抵抗4の抵抗値を7にΩ以下とし、コンデン
サ6.7の容量値を適宜選定することにより、同調コイ
ルを使用することなく水晶振動子の基本波を抑圧し三次
オーバトーン周波数にて安定な発振をせしめることがで
きる。
(他の実施例) 第3図は、本発明の他の実施例を示す回路図である。即
ち、この高速型0M03発振器は、高速型のCMO3集
積回路8としてインバータ9からなる東芝(株)製の型
名TC74HCUO4Pを使用し、前記実施例同様にC
MO3fi積回路8の入出力間にバイアス用の抵抗4と
三次オーバトーン用の水晶振動子5を並列に接続してい
る。
第4図は、この高速型0M08発振器の抵抗発振領域図
で、コンデンサの容量値を15pFの一定値として、抵
抗値を1〜IIKΩの範囲で変化させたときの安定な発
振領域を示した図である。
即ち、この抵抗発振領域図では、抵抗値がIKΩで発振
安定領域を40〜66 M Hzとし、以下同様に、3
.3にΩで24〜40MHz、10にΩで15〜24 
M Hzの範囲としている。
従って、この抵抗発振領域図から理解されろように、本
実施例の高速型0M03発振器では、抵抗値を10KΩ
以下にして容量値を適宜選定することにより、水晶振動
子の基本波を抑圧し三次オーバトーン周波数にて発振さ
せることができる。
尚、本実施例では、容量発振領域図を省略したが、第1
の実施例と同様に容量値が小さくなる程発振領域が高い
方へ移行することは言うまでもない。
(他の実施例) 第5図、第6図、第7図は本発明の実用上に適した使用
例を示す高速型0M03発振器の回路図である。
即ち、□第5図の実施例では、CMOS集積回路10の
後段に緩衝増幅用のCMO3gS積回路11を接続し、
第6図の実施例では、はCMO3fi積回路10のバイ
アス用の抵抗4との間に、第7図の実施例ではけバイア
ス用の抵抗4と水晶振動子5との間に約100の抵抗1
2を押入し、高速型0M03発振器の電源電圧の変動に
よる発振周波数の変化を低減したものである。
(他の事項) 尚、上記実施例では、発振周波数を水晶振動子の三次オ
ーバトーン周波数として説明したが、伊えば単結晶から
なる他の圧電振動子の三次オーバトーン以上でも20 
M Hz以上であれば、使用オーバトーン息下の周波数
を抑圧して発振せしめることを期待できる。
また、本発明では高速型のCMO3集積回路を使用した
発振器を高速型0M05発振器としたが、高速型CMO
3集積回路とは、LSTTLと比較しこれと同等以上の
速度をもったC M OS集積回路を指し、実施例にて
使用した型名TC74HCUO4P及び3M5603に
限定されることはない。
(発明の効果) 本発明は、高速型のCMO3集積回路の入出力間に10
KΩ以下の抵抗を接続した回路構成としたので、圧電振
動子の基本波を抑圧しオーバト−ン周波数にて発振する
オーバトーン用CMO3圧電発振器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の高速型CM OS発振器の回路図、
第2図(a)は同発振器の抵抗発振領域図、同図(b)
は同容量発振領域図である。 第3図は、本発明の他の実施例を示す高速型0M03発
振器の回路図、第4図は同発振器の抵抗発振領域図であ
る。 第5図、第6図、第7図は、本発明の実用上に適した高
速型0M03発振器の回路図である。 第8図は、本発明の参考となったトランジスタ水晶発振
器の回路図である。 第9図は、従来の0M03発振器の回路図、第10図は
従来のオーバトーン用の0M03発振器の回路図である
。 第1閃      第5ff 第2図 (Q) 夷2図(b) 第4p

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. CMOSインバータ集積回路の入出力間に抵抗と水晶振
    動子とを並列に接続した圧電発振器において、前記抵抗
    を10KΩ以下として前記水晶振動子をオーバトーン周
    波数にて発振させたことを特徴とするオーバトーン用の
    高速型CMOS圧電発振器。
JP28165485A 1985-12-14 1985-12-14 高速型cmos圧電発振器 Granted JPS62140506A (ja)

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JP28165485A JPS62140506A (ja) 1985-12-14 1985-12-14 高速型cmos圧電発振器

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JPH0558281B2 JPH0558281B2 (ja) 1993-08-26

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ID=17642113

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54123861A (en) * 1978-03-17 1979-09-26 Citizen Watch Co Ltd Crystal oscillation circuit for electronic watch
JPS6111379Y2 (ja) * 1980-03-31 1986-04-10

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54123861A (en) * 1978-03-17 1979-09-26 Citizen Watch Co Ltd Crystal oscillation circuit for electronic watch
JPS6111379Y2 (ja) * 1980-03-31 1986-04-10

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