JPS62243405A - 圧電振動子発振回路 - Google Patents

圧電振動子発振回路

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JPS62243405A
JPS62243405A JP61087642A JP8764286A JPS62243405A JP S62243405 A JPS62243405 A JP S62243405A JP 61087642 A JP61087642 A JP 61087642A JP 8764286 A JP8764286 A JP 8764286A JP S62243405 A JPS62243405 A JP S62243405A
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electrode
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION 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
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
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    • H03B2201/02Varying the frequency of the oscillations by electronic means
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    • HELECTRICITY
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    • H03B5/04Modifications of generator to compensate for variations in physical values, e.g. power supply, load, temperature

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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】 [産業上の利用分野J 本発明は、半導体基板表面に絶縁膜に覆われ外部から絶
縁された浮遊電極に蓄積した電荷によって容量を制御す
る半導体可変容量素子を用いた圧電振動子発振用の電子
回路に関する。
1発明の概要] 本発明は浮遊電極に蓄積した電荷によって容量を制御す
る半導体可変容量素子を用いた圧電振動子発振用の電子
回路において、前記半導体可変容量素子の浮遊電極に蓄
積した電荷量を変化させることによって、発振回路の周
波数を可変できるとともに、前記半導体可変容量素子の
バイアス端子に印加するバイアス電圧を変化させること
によっても発振回路の周波数を可変できるようにしたも
のである。また、前記バイアス端子に印加するバイアス
電圧が発振回路の電源電圧の変化に相関して変化するこ
とによって、発振回路の電源電圧を変化することでも発
振回路の周波数を可変できるようにしたものである。
[従来の技術] 従来から半導体可変容量素子は文献 Chronometry、 p、9. ’84)で知ら
れるものである。
第2図は前記半導体可変容量素子を用いた従来のCMO
8水晶発振回路を示す回路図である。インバータ21の
ソースドレイン間に帰還抵抗22が接続され、ドレイン
抵抗23を通じて水晶振動子24もソースドレイン間に
接続されている。さらに、前記水晶振動子24の両端に
ドレイン容量25と発振周波数を調整する半導体可変容
量素子26が接続されている。また、電源電圧8は定電
圧回路または定電流回路27を通してインバータ21に
供給され、水晶発振回路の消費電流を低減させるととも
に電源電圧の変動で周波数の変動するのを防止している
。周波数の調整は半導体可変容量素子26の浮遊電極に
蓄積する電荷で半導体可変容量素子26の容量を変化さ
せることでおこなっている。半導体可変容量素子26の
容量可変は容易で発振周波数を正確に調整でき、かつ、
その信頼性も高い。
[発明が解決しようとする問題点1 しかし、前記第2図に示した従来のCMO8水晶発振回
路では、周波数を調整のための半導体可変容量素子26
の容量可変には、IOVを越える高電圧が必要であるこ
と、その電圧は正負両方の向きが必要であることの他、
一旦調整した周波数を基準として相対的に周波数を変化
させることは困難という欠点があった。すなわち、一旦
調整した周波数を変化させた後、品前の周波数にもどす
ことは正確にはもどしにくいうえ手数がかかるという問
題点である。
[問題点解決のための手段] 上記問題点を解決するために、本発明は、半導体可変容
量素子の容量電極に一定のバイアス電圧を印加するバイ
アス端子をもうけた半導体可変容量素子を周波数調整用
容量として用いることで前記問題点を解決した。電源を
オフしても記憶しなければならないような基準となる周
波数の調整には半導体可変容量素子の浮遊電極に蓄積し
た電荷量を変化することによっておこなう。また、周波
数を一時的に変化させるため、あるいは、相対的に変化
、させるためには容量電極に印カリするバイアス電圧を
変化することによ、っておこなうものである。この容量
電極に印加するバイアス電圧は5v以下の低電圧でよく
、また、電圧の向きも正または負のどちらか一方で良い
ので、バイアス電圧は発振回路の電源電圧から供給でき
る。(バイアス電圧の向きは半導体可変容量素子の基板
をP型にするかN型にするかによって決まる)。
1作用J5 このことによって、畢準となや周波数の調整は従来同様
に正確かつ高信頼性でおこなえ、この周波数に影響をあ
たえずに、周波数を一時的に変化させる、あるいは、相
対的に変化させる周波数の制御が通常のTTLレベルの
電圧範囲内で極めて容易にできるようになった。
[実施例] 以下、本発明の詳細を実施例を用いて説明する。
第1!は本発明の第1の実施例の回路を示す回路図であ
る。CMOSインバータ1のソースドレイン間に帰還抵
抗2が接続され、ドレイン抵抗3を通じて水晶振動子4
もソースドレイン間に接続されている。さらに、前記水
晶振動子4のドレイン側の端子にドレイン容量5接続さ
れ、ソース側の端子にDCカット容量9を介して発振周
波数を調整する半導体可変容量素子6が接続されている
。また。
インバータ1の電源8には定電圧回路または定電流回路
7が挿入され、水晶発振回路の消費電流を低減させると
ともに電源電圧の変動で周波数の変動するのを防止して
いる。半導体可変容量素子6の容量電極には些Fカット
抵抗10が接続され、さらに分割抵抗129.13を介
して外部からバイアス電圧を印加するバイアス端子14
を構成している。前記分割抵抗R1,、R2はバイアス
端子14に印加するバイアス電圧による半導体可変容量
素子6の容量変化の制御性をよくするためのもので原理
的には無くてもよい。
周波数の調整は半導体可変容量素子6の容量を変えるこ
とで行っている。
半導体可変容量素子6の可変端子第1は、半導体可変容
量素子6内の前記浮遊電極の蓄積電荷量を制御するもの
である。可変端子第1に正負いずれかの高い電圧を加え
ると半導体可変容量素子6内の浮遊電極との間の極薄い
酸化膜にトンネル電流が流れ、浮遊電極の蓄積電荷量を
変化できる。蓄積電荷で生じる浮遊電極の電位の変化に
より、半導体可変容量素子6内の浮遊電極の下の半導体
基板表面の空乏層容量も変化する。浮遊電極は絶縁性に
優れた酸化膜で覆われているため、蓄積されている電荷
は、可変端子第1に可変電圧パルスを加えないかぎり経
時変化しない。この結果、半導体可変容量素子6は浮遊
電極の蓄積電荷量によって、基板と容量電極の間の静電
容量を任意に可変できる。
また、半導体可変容量素子6内の浮遊電極と容量電極と
は強く容量結合しており、浮遊電極の電位は容量電極の
電圧に大きく影響を受ける。半導体可変容量素子6内の
浮遊電極の電位によって容量値は変化するので、バイア
ス端子14のバイアス電圧を変化させても、半導体可変
容量素子6の容量値は可変できる。バイアス端子14の
電圧を変化すれば、半導体可変容量素子6の容量電極に
加わる電圧も変化し、容量電極の電圧にしたがって半導
体可変容量素子6内の浮遊電極の電位も変化するので、
容量値は可変できる。
したがって、水晶発振回路の周波数はインバータ1のソ
ースに接続された容量値で変化するので、第1の実施例
の発振回路の周波数は可変端子第1に正負いずれかの可
変電圧パルスを印加するか、あるいは、バイアス端子1
4のバイアス電圧を変化するかのどちらでも可変できる
水晶発振回路の周波数の絶対値を調整する場合には、バ
イアス端子14に一定のバイアス電圧を印加しておき、
半導体可変容量素子6の可変端子第1に正負いずれかの
可変電圧パルスを印加する方法を用いる。半導体可変容
量素子6の可変端子第1に正負いずれかの可変電圧パル
スを印加することで半導体可変容量素子6内の浮遊電極
に蓄積される電荷量は極めて精度良く制御できる。また
、浮遊電極に一度蓄積された電荷は極めて安定で10年
以上の長期にわたって変化しないし、また、発振回路の
電源をオフしても変化しない。
一方、水晶発振回路の周波数を相対的にあるいは一時的
に調整する場合にはバイアス端子14に印加するバイア
ス電圧を変化する方法を用いる。ノ<イアス端子14に
印加するバイアス電圧は5v以下の小さな電圧でよく水
晶発振回路と同−IC内に組み込めるDAコンバータ等
で容易に発生できる。
また、制御するのが電圧であるため、可変が容易で基準
となるバイアス電圧から一度変化させた後また元の基準
電圧にもどすことも簡単である。たとえば、2つのバイ
アス電圧を用意しておき、このバイアス電圧を電気的に
切り換えることで2種の発振周波数を簡単に得ることが
でき、また、簡単に2つの周波数を切り換えられる。
したがって、水晶発振回路の周波数を相対的にあるいは
一時的に調整する場合にはバイアス端子14に印加する
バイアス電圧を変化する方法が適している。
第3図は本楯明の第2の実施例の回路を示す回路図であ
る。CMOSインバータ31のツースドレイン間に帰還
抵抗32が接続され、ドレイン抵抗33を通じて水晶振
動子34もソースドレイレ藺に接続されている。さらに
、前記水晶振動子34のドレイン側の端子にドレイン容
量35接続され、ソース側の端子にDCカット容量39
を介して発振周波数を調整する半導体可変容量素子36
が接続されている。また、インバータ31の電源には定
電圧回路または定電流回路37が挿入され、水晶発振回
路の消費電流−を低減させている。分割抵抗429.4
3を介してさらにRFカット抵抗40を通じて水晶発振
回路の電源電圧3Bからバイアス電圧を半導体可変容量
素子36の容量電極に印加している。
この第2め実施例では、水晶発振回路の周波数の絶対値
を調整する場合I:は、水晶発振回路の電源電圧38を
一定しておき、半導体可変容量素子36の可変端子4て
1に正負いずれかの可変電圧パルスを印加する方法を用
いて第1の実施例と同様にできる。また、水晶発振回路
の電源電圧を変化させると分割抵抗429.43および
RFカット抵抗40を通じて半導体可変容量素子36の
容量電極に印加するバイアス電圧が変化し半導体可変容
量素子36の容量も変化する。水晶発振回路の電源電圧
38を変化することによって、水晶発振回路の周波数を
相対的にあるいは一時的に可変できる。電源電圧の変化
による周波数変化の感度は、分割抵抗429.43の比
を適当に選ぶことによって調整できる。
第2の実施例の発振回路に0MO8を用いれば、その消
費電流は極めて少なく、電流出力容量の、小さいDAコ
ンバータのアナログ出力を発振回路の電源電圧38に接
続することが可能である。
本発明を応用すれば、半導体可変容量素子6の可変端子
第1を使い常温で周波数を調整し、バイアス端子14を
使って水晶振動子の温度特性による周波数の補正を行う
ことら容易にできる。
[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明は、圧電振動子を
用いる発振回路の周波数調整用の半導体可変容量素子に
外部からその容量電極にバイアス電圧を印加できるバイ
アス端子をもうけたことにより、半導体可変容量素子の
浮遊電極に蓄積する電荷量によるばかりでなく、バイア
ス電圧でも周波数を可変できるようにしたものである。
このことによって、基準となる周波数の絶対値の調整は
従来同様に正確かつ高信頼性でおこなえ、この周波数に
影響をあたえずに、周波数を一時的に変化させる、ある
いは、相対的【こ変化させる周波数の制御が通常のηル
ベルの範囲内の電圧で極めて容易にできるようになった
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例の回路図で、第2図は
従来の水晶発振回路の回路図で、第3図は本発明の第1
12の実施例の回路図である。 1.21.31   □インバータ 2.22.12   □帰還抵抗 4.24.34   □水晶振動子 6.26.36   □半導体可変容量素子9.39 
 −− DCカット容量 10.40    1Fカツト抵抗 14  □バイアス端子 第1.41 −一可変端子 以上 出願人  セイコー電子工業株式会社 本発明の第1の実施例の回路図 第1図 従来のCMO8水晶発振回路図 本発明の第2の実施例の回路図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板表面に絶縁膜に覆われ外部から絶縁さ
    れた浮遊電極に蓄積した電荷によって容量を制御する半
    導体可変容量素子を用いた圧電振動子発振回路において
    、 前記圧電振動子発振回路の周波数が前記半導体可変容量
    素子の浮遊電極に蓄積した電荷によって制御されるとと
    もに、前記半導体可変容量素子の容量電極に印加するバ
    イアス電圧によっても制御されることを特徴とする電子
    回路。
  2. (2)前記半導体可変容量素子のバイアス電圧が前記電
    子回路の電源電圧によって制御されることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の電子回路。
  3. (3)前記圧電振動子発振回路の特定温度での周波数を
    前記半導体可変容量素子の浮遊電極に蓄積した電荷によ
    って調整し、前記圧電振動子の温度特性による周波数変
    化を前記バイアス電圧で補正することを特徴とする特許
    請求の範囲第1項または第2記載の電子回路。
JP61087642A 1986-04-16 1986-04-16 圧電振動子発振回路 Granted JPS62243405A (ja)

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