JPWO2007097063A1 - 発振回路 - Google Patents

Abstract

第１のコンデンサ１とアースとの間に第１のスイッチＳＷ１を直列に接続し、ＲＴＣ用発振器を接続してＩＣチップ１０を外部入力バッファ回路として構成するときには第１のスイッチＳＷ１をオフとすることにより、ＲＴＣ用発振器の共振用コンデンサに対して第１および第２のコンデンサ１，２が並列に接続されないようにして、第１および第２のコンデンサ１，２が発振器の共振回路の一部を構成しないようにする。また、専用の水晶振動子を接続してＩＣチップ１０を発振器の一部として構成するときには第１のスイッチＳＷ１をオンとすることにより、第１および第２のコンデンサ１，２で共振回路の一部を構成するようにする。

Description

本発明は発振回路に関し、特に、半導体チップに集積化された発振回路に用いて好適なものである。

一般に、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）等の情報処理装置には、実時刻を示す時計回路（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ：ＲＴＣ）が備えられている。ＲＴＣは、時刻表示という通常の時計としてだけでなく、例えば、携帯電話機では着信履歴での受信時刻の記録に、ＰＤＡではカレンダー機能などに利用されている。
ＲＴＣの基準周波数は正確であることが要求されるから、基準周波数を発振するための発振器としては、例えば水晶振動子のように高精度な振動子が利用される。図１は、従来のＲＴＣ用発振器の構成を示す図である。図１に示すように、従来のＲＴＣ用発振器は、発振回路１００と水晶振動子１０１と２つのコンデンサ１０２，１０３とから構成され、その発振周波数はコンデンサ１０２，１０３の容量に依存する。
また、近年において、情報処理装置は多機能化が進むとともに、多様なサービスが提供されている。例えば、ＦＭ放送の受信機能を内蔵した機器や、ＭＰ３プレーヤを内蔵した機器、音声信号をＦＭ変調して無線送信するトランスミッタ機能を備えた機器などが存在する。このように多機能化された情報処理装置では、各機能の回路で必要な異なる処理周波数を得るために、それぞれの回路用に異なる基準周波数を発生する必要がある。
そこで、情報処理装置のセットメーカは、ＲＴＣ用発振器の他に、実装しようとする機能の回路で必要な基準周波数を発生するための発振器を用意し、それらを組み込むことによって情報処理装置を構成している。この場合、各機能の回路に適した発振器として、ＩＣチップとして市販されている発振回路を利用することが少なくない。図２は、ＩＣチップを利用して構成される発振器の構成例を示す図である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３７４３８号公報

図２に示すように、従来の発振器は、水晶振動子１１１と、水晶振動子１１１の一端とアースとの間に接続されたコンデンサ１１２と、水晶振動子１１１の他端とアースとの間に接続されたコンデンサ１１３と、水晶振動子１１１の両端に並列に接続された反転増幅器１１４および帰還抵抗１１５とから構成されている。そして、水晶振動子１１１を除く発振回路がＩＣチップ１１６に集積化されている。
図２に示す発振器において、発振周波数は、水晶振動子１１１とコンデンサ１１２，１１３とから成る共振回路の共振周波数に概ね依存し、厳格には水晶振動子１１１から見た反転増幅器１１４等を含めた直列等価容量（いわゆる負荷容量）によって決定される。通常、情報処理装置のセットメーカは、当該情報処理装置に実装する機能回路で必要な処理周波数を得るために、コンデンサ１１２，１１３が所要の容量を有する市販のＩＣチップ１１６を利用して、所要の周波数で発振する水晶振動子１１１をＩＣチップ１１６の外付け部品として接続することにより、所要の基準周波数を発生する発振器を構成する。
ところで、図２に示すＩＣチップ１１６は、外部の発振器で発生された基準信号を取り込む外部入力バッファ回路として利用されることもある。例えば、図１に示したＲＴＣ用発振器をＩＣチップ１１６に接続することにより、ＩＣチップ１１６を、ＲＴＣ用発振器で発生された基準信号を取り込む外部入力バッファ回路として利用することも可能である。
図３は、ＩＣチップ１１６を外部入力バッファ回路として利用する場合の従来の構成例を示す図である。なお、この図３において、図１および図２に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。図３において、ＲＴＣ用発振器とＩＣチップ１１６との間に接続されているのは、直流成分（ＤＣ）カット用のカップリングコンデンサ１１７である。

上述のように、図２のように構成されたＩＣチップ１１６は、これに水晶振動子１１１を接続して発振器として利用することも可能であるし、外部の発振器を接続して外部入力バッファ回路として利用することも可能である。
しかしながら、図３のようにＩＣチップ１１６を外部入力バッファ回路として利用する場合、１っの水晶振動子１０１に対して一対の共振用コンデンサ１０２，１０３ともう一対の共振用コンデンサ１１２，１１３とがダブルで接続される形となってしまうため、水晶振動子１０１に加わる容量値が変わり、発振周波数が狂ってしまうという問題を生じる。最悪の場合は、発振の動作が停止してしまうこともある。また、ＩＣチップ１１６の外付け部品としてカップリングコンデンサ１１７を設けなければならないという問題もあった。
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、基準信号を発生する発振器の一部、または外部の発振器から供給される基準信号の外部入力バッファ回路の何れとしても利用可能なＩＣチップを用いて情報処理装置を構成する場合に、ＩＣチップを外部入力バッファ回路として利用する場合でも振動子の発振動作に狂いが生じないようにすることを第１の目的とする。
また、本発明は、基準信号を発生する発振器の一部、または外部の発振器から供給される基準信号の外部入力バッファ回路の何れとしても利用可能なＩＣチップを用いて情報処理装置を構成する場合に、ＩＣチップを外部入力バッファ回路として利用する場合でも外付け部品としてカップリングコンデンサを別に設けなくても済むようにすることを第２の目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明では、振動子とアースとの間に接続されるコンデンサに対してスイッチを接続し、当該スイッチを切替制御することにより、コンデンサのアースへの接続の有無を切り替えられるようにしている。
本発明の他の態様では、コンデンサに対してスイッチを接続し、当該スイッチを切替制御することにより、コンデンサをアースへ接続するか増幅回路等から成るバッファ回路に対して直列に接続するかを切り替えられるようにしている。
上記のように構成した本発明によれば、スイッチを切り替えることによって振動子とアースとの間にコンデンサを接続したときは、コンデンサを共振用コンデンサとして使用することができるようになる。これにより、振動子を半導体チップに接続して発振器を構成する場合には、振動子とアースとの間にコンデンサを接続するようにスイッチを切替制御することにより、コンデンサを通常通り共振用コンデンサとして使用して、所望の発振周波数を発生させることができる。
また、本発明によれば、スイッチを切り替えることにより、コンデンサのアースへの接続を断って、コンデンサをバッファ回路に対して直列に接続することができる。これにより、外部の発振器を接続して半導体チップを外部入力バッファ回路として構成する場合には、コンデンサをバッファ回路に対して直列に接続するようにスイッチを切替制御することにより、外部の発振器で使用されている共振用コンデンサに対して半導体チップ内のコンデンサが並列に接続されることがなくなるようにして、振動子による発振周波数に狂いが生じるのを抑止することができる。また、この場合は半導体チップ内のコンデンサを直流成分カット用のカップリングコンデンサとして機能させることができるので、半導体チップの外付け部品としてカップリングコンデンサを別に設けなくても済む。

図１は、従来のＲＴＣ用発振器の構成を示す図である。
図２は、従来のＩＣチップに集積化された発振回路の構成を示す図である。
図３は、従来のＲＴＣ用発振器とＩＣチップとの接続例を示す図である。
図４は、第１の実施形態による発振回路の構成例を示す図である。
図５は、第１の実施形態において第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｈｉ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｌｏ”とした場合に形成される回路を示す図である。
図６は、第１の実施形態において第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｌｏ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｈｉ”とした場合に形成される回路を示す図である。
図７は、第２の実施形態による発振回路の構成例を示す図である。
図８は、第３の実施形態による発振回路の構成例を示す図である。
図９は、第３の実施形態において第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｈｉ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｌｏ”とした場合に形成される回路を示す図である。
図１０は、第３の実施形態において第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｌｏ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｈｉ”とした場合に形成される回路を示す図である。
図１１は、第４の実施形態による発振回路の構成例を示す図である。
図１２は、第４の実施形態においてスイッチの端子ａを選択した場合に形成される回路を示す図である。
図１３は、第４の実施形態においてスイッチの端子ｂを選択した場合に形成される回路を示す図である。
図１４は、第５の実施形態による発振回路の構成例を示す図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図４は、第１の実施形態による発振回路の構成例を示す図である。図４において、１０はＩＣチップであり、例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセスで以下に述べる各構成要素が集積されている。
ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３はＩＣチップ１０のパッドである。このうちＰＤ１は水晶振動子（図示せず）の一端が接続される第１のパッド、ＰＤ２は水晶振動子の他端が接続される第２のパッド、ＰＤ３は図示しないマイコンに接続される第４のパッドである。第１のパッドＰＤ１および第２のパッドＰＤ２には、水晶振動子が直接、または分周器や逓倍器など（図示せず）を介して接続される。
１は第１のパッドＰＤ１とアースとの間に接続された静電容量Ｃ_１の第１のコンデンサ、２は第２のパッドＰＤ２とアースとの間に接続された静電容量Ｃ_２の第２のコンデンサである。また、３は抵抗値Ｒ_１の帰還抵抗、４は反転増幅器であり、これらは第１のパッドＰＤ１と第２のパッドＰＤ２との間に並列に接続されている。
ＳＷ１は第１のスイッチであり、第１のパッドＰＤ１とアースとの間において第１のコンデンサ１に対して直列に接続されている。本実施形態において、第１のスイッチＳＷ１は、第１のコンデンサ１の一端とアースとの間に接続されている。ＳＷ３は第３のスイッチであり、第１のパッドＰＤ１と帰還抵抗３および反転増幅器４の入力端との間に接続されている。
ＳＷ４は第４のスイッチであり、第２のパッドＰＤ２と帰還抵抗３および反転増幅器４の出力端との間に接続されている。ＳＷ５は第５のスイッチであり、第１のコンデンサ１の一端（第１のコンデンサ１と第１のスイッチＳＷ１との間に当たるノード）と、第１のパッドＰＤ１との間において、第３のスイッチＳＷ３と並列に接続されている。この第５のスイッチＳＷ５と第１のパッドＰＤ１との間には、抵抗値Ｒ_２の抵抗５が接続されている。
１１はマイコンＩ／Ｆ（インタフェース）であり、図示しないマイコンから制御信号を入力する。１２はレジスタであり、マイコンＩ／Ｆ１１から入力した制御信号を記憶する。１３，１４インバータであり、レジスタ１２に記憶されている制御信号の論理を反転して出力する。第１のインバータ１３は、レジスタ１２から出力された制御信号の論理を反転して第１の制御信号Ｃｔｌ１を出力する。第２のインバータ１４は、第１のインバータ１３から出力された第１の制御信号Ｃｔｌ１の論理を反転して、第１の制御信号とは逆相の第２の制御信号Ｃｔｌ２を出力する。
第１および第２の制御信号Ｃｔｌ１，Ｃｔｌ２は、上述した各スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５を制御するための信号である。第１の制御信号Ｃｔｌ１は、第１のスイッチＳＷ１、第３のスイッチＳＷ３および第４のスイッチＳＷ４のオン／オフを制御し、第２の制御信号Ｃｔｌ２は第５のスイッチＳＷ５のオン／オフを制御する。各スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５は、その制御端子に入力される制御信号が“Ｈｉ”レベルのときにオンとなり、“Ｌｏ”レベルのときにオフとなる。
ここで、ＦＭ放送受信機能、ＭＰ３再生機能あるいはＦＭトランスミッタ機能などの回路で必要な基準周波数を得るために、その回路専用の水晶振動子を第１のパッドＰＤ１および第２のパッドＰＤ２に接続するときは、第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｈｉ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｌｏ”とするような制御信号、つまり“Ｌｏ”レベルの制御信号を図示しないマイコンからＩＣチップ１０に送る。そして、その制御信号をマイコンＩ／Ｆ１１から入力してレジスタ１２に保持する。
一方、ＲＴＣ用発振器などの外部の水晶振動子を用いて発生された基準周波数の信号を入力する外部入力バッファ回路としてＩＣチップ１０を用いるときは、第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｌｏ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｈｉ”とするような制御信号、つまり“Ｈｉ”レベルの制御信号を図示しないマイコンからＩＣチップ１０に送る。そして、その制御信号をマイコンＩ／Ｆ１１から入力してレジスタ１２に保持する。
図５は、第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｈｉ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｌｏ”とした場合に形成される回路を示す図である。図５に示すように、ＩＣチップ１０の外部に設けられた専用の水晶振動子１１１の両端側にそれぞれコンデンサ１，２が接続され、当該コンデンサ１，２がアース電位に接地されることにより、共振回路が形成される。そして、水晶振動子１１１の両端に帰還抵抗３および反転増幅器４が並列に接続され、共振回路の共振周波数が帰還増幅されるようになっている。このように、水晶振動子１１１、第１および第２のコンデンサ１，２、帰還抵抗３および反転増幅器４によって水晶発振器が形成される。
図６は、第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｌｏ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｈｉ”とした場合に形成される回路を示す図である。図６に示すように、ＩＣチップ１０の外部には、例えば、発振回路１００と、水晶振動子１０１と、２つのコンデンサ１０２，１０３とから成るＲＴＣ用発振器が設けられ、その発振出力がＩＣチップ１０の第１のパッドＰＤ１に接続されている。
第１のパッドＰＤ１には、抵抗５と第１のコンデンサ１とが直列に接続され、更にその後段に帰還抵抗３および反転増幅器４が並列に接続される。また、反転増幅器４の出力端とアースとの間に第２のコンデンサ２が接続される。このように、第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｌｏ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｈｉ”とした場合には、第１のコンデンサ１は直流成分カット用のカップリングコンデンサとして機能し、ＩＣチップ１０の全体でＤＣカットフィルタが形成され、そのカットオフ周波数ｆ_ｃは、
ｆ_ｃ＝１／２πＣ_１（Ｒ_１＋Ｒ_２）
となる。
以上のように、第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｈｉ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｌｏ”にすると、第１のコンデンサ１および第２のコンデンサ２は共振回路を構成する。このとき、水晶振動子１１１をインダクタ成分とし、第１および第２のコンデンサ１，２を容量成分として共振周波数が決定されるので、発振周波数はコンデンサ１，２の容量に依存することになる。
一方、第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｌｏ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｈｉ”にすると、第１および第２のコンデンサ１，２は共振回路の一部を構成するものではなくなり、水晶振動子１０１の発振周波数に狂いが生じるのを抑止することができる。また、本実施形態によれば、ＲＴＣ用発振器と反転増幅器４との間に第１のコンデンサ１を直列に接続させることができるので、第１のコンデンサ１はＤＣカット用のカップリングコンデンサとして機能することとなり、ＩＣチップ１０の外付け部品としてＤＣカット用コンデンサを設ける必要がなくなる。
以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、共振用コンデンサ１，２を含む発振回路が集積化されたＩＣチップ１０を用いて携帯電話機やＰＤＡなどの情報処理装置を構成する場合に、基準信号を発生する発振器の一部としてＩＣチップ１０を用いるか、外部の発振器から供給される基準信号の外部入力バッファ回路としてＩＣチップ１０を用いるかに応じて、スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５のオン／オフを切り替えることにより、ＩＣチップ１０を適切に使い分けることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。図７は、第２の実施形態による発振回路（ＩＣチップ２０）の構成例を示す図である。なお、この図７において、図４に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。
第２の実施形態では、第２のコンデンサ２とアースとの間に第２のスイッチＳＷ２を設けている。すなわち、第２のパッドＰＤ２とアースとの間において第２のコンデンサ２と第２のスイッチＳＷ２とが直列に接続されている。第２のスイッチＳＷ２は、第１の制御信号Ｃｔｌ１でオンまたはオフとなるように制御される。
ＩＣチップ２０に接続する外部の水晶発振器としては、上述したＲＴＣ用発振器を含め、これとは異なる周波数を発生する様々な発振器を用いることが可能である。例えば、ＩＣチップ２０外部の水晶発振器で高い周波数を発生し、これをＩＣチップ２０に入力する場合には、反転増幅器４の出力側に接続される第２のコンデンサ２も切り離した方が好ましい。第２の実施形態では、第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｌｏ”とすることにより、第２のスイッチＳＷ２をオフとし、第２のコンデンサ２の接続も断つことができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図面に基づいて説明する。図８は、第３の実施形態による発振回路（ＩＣチップ３０）の構成例を示す図である。なお、この図８において、図７に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。
第３の実施形態では、図７に示した構成に加えて、第６〜第８のスイッチＳＷ６〜ＳＷ８を更に備えている。第６のスイッチＳＷ６は、第１のコンデンサ１の一端と第２のコンデンサ２の一端との間に接続されている。第７のスイッチＳＷ７は、第１のコンデンサ１の他端と第２のコンデンサ２の他端との間に接続されている。第８のスイッチＳＷ８は、反転増幅器４の出力端と第２のコンデンサ２の他端との間に接続されている。第６のスイッチＳＷ６および第７のスイッチＳＷ７は第２の制御信号Ｃｔｌ２でオンまたはオフとし、第８のスイッチＳＷ８は第１の制御信号Ｃｔｌ１でオンまたはオフとする。
図９は、第３の実施形態において第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｈｉ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｌｏ”とした場合に形成される回路を示す図である。この図９に示す回路構成は、図５に示した回路構成と全く同じである。
図１０は、第３の実施形態において第１の制御信号Ｃｔｌ１を“Ｌｏ”、第２の制御信号Ｃｔｌ２を“Ｈｉ”とした場合に形成される回路を示す図である。この図１０に示す回路構成では、図６に示した回路構成と異なり、抵抗５と反転増幅器４との間に、第１のコンデンサ１と第２のコンデンサ２とが並列に接続される。
この場合、ＤＣカットフィルタのカットオフ周波数ｆ_ｃ’は、
ｆ_ｃ’＝１／２π（Ｃ_１＋Ｃ_２）（Ｒ_１＋Ｒ_２）
となり、図６の第１の実施形態におけるカットオフ周波数ｆ_ｃと比べて低くなる。したがって、第３の実施形態によれば、チップ外部の水晶発振器で低い周波数を発生し、これをＩＣチップ３０に入力する場合でも問題なく動作させることができる。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を図面に基づいて説明する。図１１は、第４の実施形態による発振回路（ＩＣチップ４０）の構成例を示す図である。なお、この図１１において、図４に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。
図１１において、第１のコンデンサ１は、第１のパッドＰＤ１とアースとの間に接続されている。また、第１のパッドＰＤ１に対して、帰還抵抗３および反転増幅器４の並列回路と、第９のスイッチＳＷ９と、バッファ回路４１とが直列に接続されている。第９のスイッチＳＷ９は、その分岐元となる端子が帰還抵抗３および反転増幅器４の並列回路に接続されている。また、分岐先となる２つの端子のうち端子ａがバッファ回路４１および第２のコンデンサ２に接続されるとともに、端子ｂがオープンとなっている。
また、第２のパッドＰＤ２と第２のコンデンサ２とアースとの間には、第１０のスイッチＳＷ１０が接続されている。第１０のスイッチＳＷ１０は、その分岐元となる端子が第２のコンデンサ２に接続されている。また、分岐先となる２つの端子のうち端子ａがアースに接続されるとともに、端子ｂが第２のパッドＰＤ２に接続されている。
マイコンＩ／Ｆ１１は、図示しないマイコンから第３のパッドＰＤ３を介して制御信号Ｃｔｌを入力する。レジスタ１２は、マイコンＩ／Ｆ１１から入力した制御信号Ｃｔｌを一時的に記憶して出力する。この制御信号Ｃｔｌは、第９のスイッチＳＷ９および第１０のスイッチＳＷ１０を端子ａ側または端子ｂ側の何れかに切り替えるための信号である。
ここで、ＦＭ放送受信機能、ＭＰ３再生機能あるいはＦＭトランスミッタ機能などの回路で必要な基準周波数を得るために、その回路専用の水晶振動子を第１のパッドＰＤ１および第２のパッドＰＤ２に接続するときは、第９および第１０のスイッチＳＷ９，ＳＷ１０を端子ａ側に切り替えるような制御信号Ｃｔｌを図示しないマイコンからＩＣチップ４０に送る。そして、その制御信号ＣｔｌをマイコンＩ／Ｆ１１から入力してレジスタ１２に保持する。
一方、ＲＴＣ用発振器などの外部の水晶振動子を用いて発生された基準周波数の信号を入力する外部入力バッファ回路としてＩＣチップ４０を用いるときは、第９および第１０のスイッチＳＷ９，ＳＷ１０を端子ｂ側に切り替えるような制御信号Ｃｔｌを図示しないマイコンからＩＣチップ４０に送る。そして、その制御信号をマイコンＩ／Ｆ１１から入力してレジスタ１２に保持する。
図１２は、第９および第１０のスイッチＳＷ９，ＳＷ１０を端子ａ側に切り替えた場合に形成される回路を示す図である。この場合は、パッドＰＤ１，ＰＤ２に水晶振動子を接続することにより、当該水晶振動子とＩＣチップ４０とにより水晶発振器を構成することが可能である。また、図１２の場合は、水晶発振器より発生される基準信号をバッファリングするバッファ回路４１もＩＣチップ４０の中に集積化されている。
図１３は、第９および第１０のスイッチＳＷ９，ＳＷ１０を端子ｂ側に切り替えた場合に形成される回路を示す図である。この場合は、ＩＣチップ４０の外部に例えばＲＴＣ用発振器が設けられ、その発振出力がＩＣチップ４０の第２のパッドＰＤ２に接続される。第２のパッドＰＤ２には、第２のコンデンサ２とバッファ回路４１とが直列に接続される。このように、第９および第１０のスイッチＳＷ９，ＳＷ１０を端子ｂ側に切り替えた場合には、第２のコンデンサ２は直流成分カット用のカップリングコンデンサとして機能する。
以上のように構成した第４の実施形態によるＩＣチップ４０は、帰還抵抗３の抵抗値Ｒ_１を大きくするために帰還抵抗３を複数のトランジスタの縦続接続により構成する場合（トランジスタのオン抵抗により抵抗値Ｒ_１を実現する場合）に有用である。帰還抵抗３の抵抗値Ｒ_１をトランジスタのオン抵抗により実現する場合、トランジスタのリニア動作範囲が狭いために、例えば図６のように外部入力バッファ回路を構成すると、大きい信号が入力されたときにバイアスがシフトして、出力波形に歪みが生じてしまう。
これに対して、第４の実施形態では、ＩＣチップ４０を発振器の一部として構成するときは帰還抵抗３を利用するが、ＩＣチップ４０を外部入力バッファ回路として構成するときは図１３のようにバッファ回路４１が利用され、帰還抵抗３は利用されない。これにより、帰還抵抗３をその抵抗値Ｒ_１を大きくするためにトランジスタで構成しても、上述のような不都合を回避することができる。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態を図面に基づいて説明する。上述した第１〜第４の実施形態ではＣＲ発振回路を例にとって説明したが、例えばコルピッツ発振回路やその変形であるクラップ発振回路などのＬＣ反結合発振回路に本発明を適用することも可能である。
図１４は、第５の実施形態による発振回路（ＩＣチップ５０）の構成例を示す図である。図１４に示す第５の実施形態は、クラップ発振回路の構成例を示したものである。図１４において、クラップ発振回路は、静電容量Ｃ_１，Ｃ_２の第１および第２のコンデンサ１，２と、インダクタンスＬ_１のコイル５１と、トランジスタ５２と、バイアス抵抗５３と、定電流源５４とにより構成される。この構成自体は公知のものである。
第５の実施形態では、上述のクラップ発振回路を第１のパッドＰＤ１に対して接続している。また、クラップ発振回路の出力に対してバッファ回路５５を接続している。また、第１のパッドＰＤ１と第１のコンデンサ１との間に第１１のスイッチＳＷ１１を接続し、第１のコンデンサ１と第２のコンデンサ２と第１１のスイッチＳＷ１１との間に第１２のスイッチＳＷ１２を接続している。
第１１のスイッチＳＷ１１は、その分岐元となる端子が第１のパッドＰＤ１に接続されている。また、分岐先となる２つの端子のうち端子ａが第１のコンデンサ１に接続されるとともに、端子ｂが第１２のスイッチＳＷ１２の端子ｂに接続されている。第１２のスイッチＳＷ１２は、その分岐元となる端子が第１のコンデンサ１に接続されている。また、分岐先となる２つの端子のうち端子ａが第２のコンデンサ２に接続されるとともに、端子ｂが第１１のスイッチＳＷ１１の端子ｂに接続されている。
マイコンＩ／Ｆ１１は、図示しないマイコンから第３のパッドＰＤ３を介して制御信号Ｃｔｌを入力する。レジスタ１２は、マイコンＩ／Ｆ１１から入力した制御信号Ｃｔｌを一時的に記憶して出力する。この制御信号Ｃｔｌは、第１１のスイッチＳＷ１１および第１２のスイッチＳＷ１２を端子ａ側または端子ｂ側の何れかに切り替えるための信号である。
ここで、ＦＭ放送受信機能、ＭＰ３再生機能あるいはＦＭトランスミッタ機能などの回路で必要な基準周波数を得るために、その回路専用の水晶振動子を第１のパッドＰＤ１に接続するときは、第１１および第１２のスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を端子ａ側に切り替えるような制御信号Ｃｔｌを図示しないマイコンからＩＣチップ５０に送る。そして、その制御信号ＣｔｌをマイコンＩ／Ｆ１１から入力してレジスタ１２に保持する。
一方、ＲＴＣ用発振器などの外部の水晶振動子を用いて発生された基準周波数の信号を入力する外部入力バッファ回路としてＩＣチップ５０を用いるときは、第１１および第１２のスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を端子ｂ側に切り替えるような制御信号Ｃｔｌを図示しないマイコンからＩＣチップ５０に送る。そして、その制御信号をマイコンＩ／Ｆ１１から入力してレジスタ１２に保持する。
第１１および第１２のスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を端子ａ側に切り替えることにより、クラップ発振回路およびバッファ回路５５を構成することが可能である。一方、第１１および第１２のスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を端子ｂ側に切り替えると、第１のコンデンサ１は直流成分カット用のカップリングコンデンサとして機能し、その後段にトランジスタ５２を介してバッファ回路５５が接続されることとなる。
なお、コイル５１とアースとの間にスイッチを設け、第１１および第１２のスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を端子ｂ側に切り替えるときに、このスイッチをオフとすることにより、コイル５１を回路から切り離すようにしても良い。
また、第５の実施形態において、バッファ回路５５は必ずしもＩＣチップ５０の中に集積化する必要はない。
なお、上記第１〜第５の実施形態において、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ１２はＮｃｈやＰｃｈのＭＯＳトランジスタにより構成しても良いし、ＣＭＯＳトランジスタにより構成しても良い。
また、上記第１〜第５の実施形態では、マイコンＩ／Ｆ１１、レジスタ１２およびインバータ１３，１４をＩＣチップに集積する例について示しているが、これらはＩＣチップの外部に構成しても良い。
また、上記第１〜第５の実施形態では、振動子として水晶振動子を用いる例について説明しているが、これに限定されない。例えば、セラミック振動子、タンタル酸リチウム振動子、ルビジウム・セシウム振動子など他の振動子を用いても良い。
その他、上記第１〜第５の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、半導体チップに集積化された発振回路に有用である。

Claims (11)

1. 半導体チップに集積化された発振回路であって、
   上記半導体チップの外部にある振動子の一端が接続される第１のパッドと、
   上記振動子の他端が接続される第２のパッドと、
   上記第１のパッドと上記第２のパッドとに接続されたＣＲ発振回路と、
   上記ＣＲ発振回路を構成する第１のコンデンサのアースへの接続の有無を切り替える第１のスイッチとを備えたことを特徴とする発振回路。
2. 上記ＣＲ発振回路を構成する第２のコンデンサのアースへの接続の有無を切り替える第２のスイッチを更に備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発振回路。
3. 上記第１のコンデンサを上記第１のスイッチを介して上記アースへ接続させるか、上記ＣＲ発振回路を構成する増幅回路に上記第１のコンデンサを接続させるかを切り替えるスイッチとを更に備えたことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の発振回路。
4. 上記第１のコンデンサを上記第２のスイッチを介して上記アースへ接続させるか、上記ＣＲ発振回路を構成する増幅回路に上記第２のコンデンサを接続させるかを切り替えるスイッチとを更に備えたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の発振回路。
5. 半導体チップに集積化された発振回路であって、
   上記半導体チップの外部にある振動子の一端が接続される第１のパッドと、
   上記振動子の他端が接続される第２のパッドと、
   上記第１のパッドとアースとの間に直列に接続された第１のコンデンサおよび第１のスイッチと、
   上記第２のパッドと上記アースとの間に接続された第２のコンデンサと、
   上記第１のパッドと上記第２のパッドとの間に並列に接続された反転増幅器および帰還抵抗とを備えたことを特徴とする発振回路。
6. 上記第２のパッドと上記アースとの間において上記第２のコンデンサに直列に接続された第２のスイッチを更に備えたことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の発振回路。
7. 上記第１のスイッチは、上記第１のコンデンサの一端と上記アースとの間に接続されており、
   上記第１のパッドと上記反転増幅器および上記帰還抵抗の入力端との間に接続された第３のスイッチと、
   上記第２のパッドと上記反転増幅器および上記帰還抵抗の出力端との間に接続された第４のスイッチと、
   上記第１のコンデンサの一端と上記第１のパッドとの間において上記第３のスイッチと並列に接続された第５のスイッチとを更に備え、
   上記第１のスイッチ、上記第３のスイッチおよび上記第４のスイッチを第１の制御信号でオンまたはオフとし、上記第５のスイッチを上記第１の制御信号とは逆相の第２の制御信号でオンまたはオフとするようにしたことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の発振回路。
8. 上記第２のパッドと上記アースとの間において上記第２のコンデンサに直列に接続された第２のスイッチを更に備え、
   上記第２のスイッチを上記第１の制御信号でオンまたはオフとするようにしたことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の発振回路。
9. 上記第１のコンデンサの一端と上記第２のコンデンサの一端との間に接続された第６のスイッチと、
   上記第１のコンデンサの他端と上記第２のコンデンサの他端との間に接続された第７のスイッチと、
   上記反転増幅器の出力端と上記第２のコンデンサの他端との間に接続された第８のスイッチとを更に備え、
   上記第６のスイッチおよび上記第７のスイッチを上記第２の制御信号でオンまたはオフとし、上記第８のスイッチを上記第１の制御信号でオンまたはオフとするようにしたことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の発振回路。
10. 半導体チップに集積化された発振回路であって、
    上記半導体チップの外部にある振動子の一端が接続される第１のパッドと、
    上記振動子の他端が接続される第２のパッドと、
    上記第１のパッドとアースとの間に接続された第１のコンデンサと、
    上記第１のパッドと上記第２のパッドとの間に並列に接続された反転増幅器および帰還抵抗と、
    上記反転増幅器および上記帰還抵抗の出力端に接続された第９のスイッチと、
    上記第９のスイッチとアースとの間に接続された第２のコンデンサと、
    上記第２のコンデンサと上記第２のパッドと上記アースとの間に接続された第１０のスイッチと、
    上記第９のスイッチの出力端に接続されたバッファ回路とを備えたことを特徴とする発振回路。
11. 半導体チップに集積化された発振回路であって、
    上記半導体チップの外部にある振動子が接続される第１のパッドと、
    上記第１のパッドに接続されたコルピッツ発振回路またはクラップ発振回路と、
    上記コルピッツ発振回路またはクラップ発振回路を構成する第１のコンデンサと上記第１のパッドとの間に接続された第１１のスイッチと、
    上記コルピッツ発振回路またはクラップ発振回路を構成する上記第１のコンデンサと第２のコンデンサと上記第１１のスイッチとの間に接続された第１２のスイッチとを備えたことを特徴とする発振回路。

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