TWI481187B - Piezoelectric oscillator - Google Patents

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TWI481187B
TWI481187B TW101101108A TW101101108A TWI481187B TW I481187 B TWI481187 B TW I481187B TW 101101108 A TW101101108 A TW 101101108A TW 101101108 A TW101101108 A TW 101101108A TW I481187 B TWI481187 B TW I481187B
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piezoelectric oscillator
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Inventor
Tomoyuki Hosoda
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Nihon Dempa Kogyo Co
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Description

壓電振盪器
本發明係關於利用反射元件之壓電振盪器，尤其是，與利用反射元件之反射特性來進行高頻化、頻率安定化之壓電振盪器相關。
壓電振盪器，有柯匹子型、皮爾斯型等之電路。
傳統之振盪器，係利用控制諧振器之相位並振盪之電路，來控制其頻率。
針對傳統之壓電振盪器，以柯匹子電路之水晶振盪電路及反相器電路之水晶振盪電路來進行說明。
[柯匹子型水晶振盪電路：第13圖]
針對傳統之柯匹子型水晶振盪電路，參照第13圖來進行說明。第13圖，係傳統柯匹子型水晶振盪電路的電路圖。
傳統之柯匹子型水晶振盪電路，如第13圖所示，水晶振盪元件X之其中一端係連結於振盪用之電晶體Tr的基座，水晶振盪元件X之另一端係接地。
此外，對電晶體Tr之集極，介由電阻Rc施加電源電壓V，且，介由電容器設有輸出端子(OUTPUT)。
並且，電晶體Tr之射極係介由電阻RE進行接地。
電源電壓V介由電阻RA施加於電晶體Tr之基座，而該基座則介由電阻RB進行接地。
此外，於該基座，連結著電容C1、C2之直列連結的其中一端，另一端則進行接地，於電容C1及電容C2之間的點，則連結於射極。
利用以上構成之傳統柯匹子型水晶振盪電路來執行振盪動作。
[反相器型水晶振盪電路：第14圖]
針對傳統之反相器型水晶振盪電路，參照第14圖來進行說明。第14圖，係傳統反相器型水晶振盪電路的電路圖。
傳統反相器型水晶振盪電路，如第14圖所示，於反相器IC之輸入側，連結著水晶振盪元件X之其中一端，於反相器IC之輸出側，則連結著水晶振盪元件X之另一端連結，此外，輸入側及輸出側係介由電阻RF進行連結。
於輸入側，連結著電容Cg之其中一端，另一端則進行接地，於輸出側，連結著電容Cd之其中一端，另一端則進行接地，並於輸出側設有輸出端子(OUTPUT)。
利用以上構成之傳統反相器型水晶振盪電路來執行振盪動作。
此外，先前技術方面，例如，日本特開2000-082922號公報「壓電振盪器」(東洋通信機股份有限公司)[專利文獻1]、日本特開2000-295037號公報「高安定度壓電振盪器」(東洋通信機股份有限公司)[專利文獻2]、日本實開平01-074616號公報「微波振盪電路」(富士電氣化學股份有限公司)[專利文獻3]、日本特開平10-112612號公報「高頻振盪電路」(股份有限公司村田製作所)[專利文獻4]、日本特開2008-157751號公報「感測裝置」(日本電波工業股份有限公司)[專利文獻5]。
而且，非專利文獻方面，例如，「INTERNATIONAL STANDARD,Waveguide type dielectric resonators Part 2: Guidelines for oscillator and filter applications,IEC 61338-2 First edition 2004-05,International Electrotechnical Commission」[非專利文獻1]及「電子情報通信學會「知識基礎」9群-7編-5章(ver.1/2010.7.22)主動電路元件5-1-4 FET振盪器之一般構成」[非專利文獻2]。
專利文獻1、2所記載之壓電振盪器時，係於電晶體之基座連結著直列諧振電路，而基座‧射極間則連結著並列諧振電路。
專利文獻3所記載之微波振盪電路時，係組合利用介電質之還元部及增幅部，於增幅部之輸出側設置用以反射基本波之反射部，並使基本波回到還元部且輸出高頻。
專利文獻4所記載之高頻振盪電路時，係以輸出濾波器來設定振盪條件者。
此外，專利文獻5所記載之感測裝置，其係具備以使壓電振盪元件振盪為目的，而對壓電振盪元件供給驅動電流0.3mA以下之振盪驅動電力的振盪電路。
而且，非專利文獻1係記載著反射型振盪器之例。
此外，非專利文獻2係記載著使用FET電晶體之振盪電路的一般構成。
[專利文獻1]日本特開2000-082922號公報
[專利文獻2]日本特開2000-295037號公報
[專利文獻3]日本實開平01-074616號公報
[專利文獻4]日本特開平10-112612號公報
[專利文獻5]日本特開2008-157751號公報
[非專利文獻1]INTERNATIONAL STANDARD,Waveguide type dielectric resonators Part 2: Guidelines for oscillator and filter applications,IEC 61338-2 First edition 2004-05,International Electrotechnical Commission.
[非專利文獻2]電子情報通信學會「知識基礎」9群-7編-5章(ver.1/2010.7.22)主動電路元件5-1-4 FET振盪器之一般構成
然而，傳統壓電振盪器時，因為隨著頻率變成高頻，其波長變短，而必須考慮印刷電路板之線路長度、從諧振子至封裝為止之線路長度、諧振子搭載時之偏離等，而且，因為該等可能使線路長度產生誤差，而偏離期望之頻率，進而使以調整頻率為目的之相位調整變得敏感，而難以實現高安定化的問題。
本發明有鑑於上述情形，其目的係在提供利用反射元件之反射特性來謀求可高頻化、頻率之早期安定化的壓電振盪器。
以解決上述傳統例之問題為目的的本發明，係具備電晶體之壓電振盪器，其特徵為，於電晶體之閘極連結著諧振電路，於電晶體之汲極設有輸出端子且被施加電源電壓，於電晶體之源極連結著以諧振進行反射之反射元件，反射元件之振盪頻率與諧振電路之諧振頻率係大致相同。
本發明，係具備電晶體之壓電振盪器，其特徵為，於電晶體之閘極介由第1匹配電路連結著諧振電路，於電晶體之汲極介由第2匹配電路配設著輸出端子且被施加電源電壓，於電晶體之源極介由第3匹配電路連結著以諧振進行反射之反射元件，藉由第1匹配電路、第2匹配電路、及第3匹配電路，使諧振電路之諧振頻率成為可變，並使該可變諧振頻率與反射元件之振盪頻率成為大致相同。
本發明，係具備電晶體之壓電振盪器，其特徵為，於電晶體之閘極連結著諧振電路，對電晶體之汲極施加電源電壓，於電晶體之源極連結著以諧振進行反射之反射元件，且設有輸出端子，使反射元件之振盪頻率及諧振電路之諧振頻率成為大致相同。
本發明，係具備電晶體之壓電振盪器，其特徵為，於電晶體之閘極介由第1匹配電路連結著諧振電路，對電晶體之汲極介由第2匹配電路施加電源電壓，於電晶體之源極介由第3匹配電路連結著以諧振進行反射之反射元件，且設有輸出端子，藉由第1匹配電路、第2匹配電路、及第3匹配電路，使諧振電路之諧振頻率成為可變，並使該可變諧振頻率與反射元件之振盪頻率成為大致相同。
本發明，係上述壓電振盪器，其特徵為，反射元件係壓電諧振器。
本發明，係上述壓電振盪器，其特徵為，諧振電路係以線圈及電容器之並列連結電路來構成。
本發明，係上述壓電振盪器，其特徵為，諧振電路係壓電諧振器。
本發明，係上述壓電振盪器，反射元件及諧振電路皆為壓電諧振器，反射元件之壓電諧振器及諧振電路之壓電諧振器，其係以：於1個壓電元件形成2個電極，以該2個電極分別作為2個壓電諧振器之電極的諧振器；來構成。
本發明，係上述壓電振盪器，其特徵為，匹配電路，係具備可變電容元件及可變電阻，變更可變電容元件或/及可變電阻之設定，創造不平衡狀態，並利用其恢復成平衡狀態來使頻率成為可變。
本發明，係上述壓電振盪器，其特徵為，諧振電路係由微帶線及諧振器所構成。
本發明，係上述壓電振盪器，其特徵為，於輸出端子之前段設有濾波器。
本發明，係上述壓電振盪器，其特徵為，電晶體係場效型電晶體。
本發明，係上述壓電振盪器，其特徵為，電晶體係NPN型電晶體。
依據本發明，因為係於電晶體之閘極連結著諧振電路，於電晶體之汲極設有輸出端子且施加電源電壓，於電晶體之源極連結著利用諧振之反射的反射元件，使反射元件之振盪頻率及諧振電路之諧振頻率成為大致相同之壓電振盪器，而以高頻可得到頻率早期安定化的效果。
依據本發明，因為係於電晶體之閘極介由第1匹配電路連結著諧振電路，於電晶體之汲極介由第2匹配電路設有輸出端子且施加電源電壓，於電晶體之源極介由第3匹配電路連結著利用諧振之反射的反射元件，並藉由第1匹配電路、第2匹配電路、及第3匹配電路，使諧振電路之諧振頻率成為可變，並使該可變諧振頻率及反射元件之振盪頻率成為大致相同之壓電振盪器，而以高頻可得到頻率早期安定化的效果。
依據本發明，因為係於電晶體之閘極連結著諧振電路，對電晶體之汲極施加電源電壓，於電晶體之源極連結著利用諧振之反射的反射元件且設有輸出端子，而使反射元件之振盪頻率及諧振電路之諧振頻率成為大致相同之壓電振盪器，而以高頻可得到頻率早期安定化的效果。
依據本發明，因為係於電晶體之閘極介由第1匹配電路連結著諧振電路，對電晶體之汲極介由第2匹配電路施加電源電壓，於電晶體之源極介由第3匹配電路連結著利用諧振之反射的反射元件且設有輸出端子，藉由第1匹配電路、第2匹配電路、及第3匹配電路，使諧振電路之諧振頻率成為可變，並使該可變諧振頻率及反射元件之振盪頻率成為大致相同之壓電振盪器，而以高頻可得到頻率早期安定化的效果。
依據本發明，因為係：匹配電路具備可變電容元件及可變電阻，變更可變電容元件或/及可變電阻之設定來創造不平衡狀態，並利用恢復平衡狀態使頻率成為可變之上述壓電振盪器，而使振盪頻率成為可變，並以可變之頻率得到早期安定化的效果。
參照圖式，針對本發明之實施方式進行說明。
[實施方式之概要]
本發明之實施方式之壓電振盪器，因為係於電晶體之閘極(基座)連結著諧振電路，於電晶體之汲極(集極)連結著輸出端子，對該輸出端子側施加電源電壓，於電晶體之源極(射極)連結著反射元件，使諧振電路之諧振頻率及反射元件之振盪頻率成為大致相同，而可以高頻實現頻率早期安定化者。
此外，本發明之實施方式之壓電振盪器，因為係於電晶體之閘極(基座)連結著諧振電路，對電晶體之汲極(集極)施加電源電壓，於電晶體之源極(射極)連結著反射元件及輸出端子，使諧振電路之諧振頻率及反射元件之振盪頻率成為大致相同，而可以高頻實現頻率早期安定化者。
[第1實施方式之壓電振盪器：第1圖]
參照第1圖，針對本發明之第1實施方式之壓電振盪器進行說明。第1圖，係本發明之第1實施方式之壓電振盪器的電路圖。
本發明之第1實施方式之壓電振盪器(第1壓電振盪器)，如第1圖所示，基本上，係具有電晶體1、諧振電路3、作為阻抗(Z0)之電阻4、反射元件之壓電諧振器6、以及輸出端子(OUTPUT)8。
電晶體1，係場效型電晶體(FET)1，於諧振電路3之其中一端連結著FET1之閘極(G)，汲極(D)係連結於輸出端子8，源極(S)則係連結於壓電諧振器6之其中一端。
電晶體1，用以進行由諧振電路3所輸出之諧振頻率的增幅。
諧振電路3之其中一端，係連結於FET1之閘極(G)，諧振電路3之另一端則連結於電阻4之其中一端。
諧振電路3，係由LC諧振器、壓電諧振器、壓電濾波器、SAW(Surface acousticwave：彈性表面波)諧振器、以及MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)諧振器等所構成，執行頻率之振盪動作，將諧振頻率輸出至電晶體1。
而且，介由電阻對輸出端子8側施加電源電壓。
反射元件之壓電諧振器6，其係利用反射特性進行諧振，而輸出振盪頻率。藉由該振盪頻率，可從輸出端子8得到振盪輸出。
此處，壓電諧振器6之振盪頻率及諧振電路3之諧振頻率，以大致相同之方式來設定。因為，對壓電諧振器6輸出諧振電路3之諧振頻率，可以提早壓電諧振器6之振盪起動，而可使頻率早期安定化。
此外，以壓電諧振器6成為反射元件來進行諧振，由輸出端子8所得到之振盪輸出，可以高頻實現頻率早期安定化。
此外，電晶體1，係FET，然而，也可以為NPN型電晶體。此時，係於集極(C)連結著輸出端子8，於射極(E)連結著反射元件之壓電諧振器6，於基座(B)連結著諧振電路3之其中一端，諧振電路3之另一端則介由電阻4進行接地者。
而且，也可於輸出端子8之前段，設有濾波器。
[第2實施方式之壓電振盪器：第2圖]
參照第2圖，針對本發明之第2實施方式之壓電振盪器進行說明。第2圖，係本發明之第2實施方式之壓電振盪器的電路圖。
本發明之第2實施方式之壓電振盪器(第2壓電振盪器)，如第2圖所示，基本上，係與第1圖之電路相同，然而，FET1之閘極(G)係介由匹配電路(M)2連結於諧振電路3，FET1之汲極(D)係介由匹配電路(M)7連結於輸出端子8，源極(S)係介由匹配電路(M)5連結於壓電諧振器6之其中一端，壓電諧振器6之另一端則進行接地。
而且，第2壓電振盪器，為了以高頻實現頻率早期安定化為目的，也將諧振電路3之諧振頻率及壓電諧振器6之振盪頻率設定成大致相同。
匹配電路2、5、7，係以使由諧振電路3之諧振頻率成為可變，來進行其頻率之調整。
亦即，雖然將諧振電路3之諧振頻率及壓電諧振器6之振盪頻率設定成大致相同，因為也設想到兩者不一致並不合適時的情形，藉由調整匹配電路2、5、7，使諧振電路3之諧振頻率成為可變，而使其接近壓電諧振器6之振盪頻率。
具體而言，匹配電路2、5、7，係藉由變更內部之可變電容元件或/及可變電阻之值，使形成於閘極側、源極側之電路的阻抗成為不平衡，並且，待電路成為平衡而處於平衡狀態時，再使頻率成為可變。匹配電路之具體構成，如後面所述。
而且，係介由電阻對輸出端子8側施加電源電壓。
電晶體1，係使用NPN型電晶體。
[第2實施方式之具體例1：第3圖]
參照第3圖，針對第2實施方式時之具體壓電振盪器之例1進行說明。第3圖，係第2實施方式時之具體壓電振盪器之例1的電路圖。
第2實施方式時之具體壓電振盪器之例1(具體的壓電振盪器1)，如第3圖所示，係如第2圖之第2壓電振盪器，諧振電路3係線圈(L1)31及電容器(C1)之並列連結的電路，於匹配電路7及輸出端子8之間，形成有濾波器9，對匹配電路7及濾波器9之間，介由電阻(R1)10施加電源電壓V。
而且，第3圖之構成時，係將FET1置換成NPN型電晶體。
並且，第2實施方式之具體壓電振盪器1時，為了以高頻實現頻率早期安定化，將由L131及C132之並列電路所構成之諧振電路3的諧振頻率及壓電諧振器6的振盪頻率設定成大致相同。
[第2實施方式之具體例2：第4圖]
參照第4圖，針對第2實施方式時之具體壓電振盪器之例2進行說明。第4圖，係第2實施方式時之具體壓電振盪器之例2的電路圖。
第2實施方式時之具體壓電振盪器之例2(具體的壓電振盪器2)，如第4圖所示，係配設壓電諧振器30來取代第3圖之諧振電路。
第4圖中，連結於閘極(G)側之壓電諧振器30及連結於源極(S)之壓電諧振器6係不同之構成，由連結於源極(S)之壓電諧振器6的諧振特性來決定輸出頻率。亦即，壓電諧振器30之諧振頻率及壓電諧振器6之振盪頻率被設定成大致相同。
此外，第4圖中，壓電諧振器30及壓電諧振器6也不必為不同之構成，而為以1個壓電元件形成有2個電極之諧振器，將其中一方連結於閘極(G)側，而將另一方連結於源極(S)側之構成。此時，也由源極(S)側之壓電諧振器的諧振特性來決定輸出頻率。
而且，第4圖之構成時，亦可將FET1置換成NPN型電晶體。
[第3實施方式之壓電振盪器：第5圖]
參照第5圖，針對本發明之第3實施方式之壓電振盪器進行說明。第5圖，係本發明之第3實施方式之壓電振盪器的電路圖。
本發明之第3實施方式之壓電振盪器(第3壓電振盪器)，如第5圖所示，基本上，係具有電晶體1、匹配電路(M)2、諧振電路3、作為阻抗(Z0)之電阻4、反射元件之回饋電抗12、匹配電路(M)11、輸出端子(OUTPUT)8’、濾波器9’、以及電阻(R1)10。
電晶體1，係FET，介由電阻10對汲極(D)施加電源電壓V，於源極(S)，介由匹配電路(M)11連結著反射元件之回饋電抗12，於閘極(G)，介由匹配電路(M)2連結著諧振電路3之其中一端，諧振電路3之另一端則介由電阻4進行接地。
此外，於連結匹配電路11及回饋電抗12之線，介由濾波器9’設有輸出端子8’。
濾波器9’，係設於輸出端子8’之前段，可使特定頻帶之頻率通過，而輸出高精度之頻率。濾波器，也可以為SAW濾波器等之壓電濾波器。
匹配電路11，係使由回饋電抗12之振盪頻率成為可變，來進行其頻率之調整。
回饋電抗12，係執行反射元件之動作者，為由LCR所構成之還原電抗，可以IC來實現電路，以振盪器之高頻化，可謀求製品之小型化。
此外，回饋電抗12，也可以使用壓電諧振器，將壓電諧振器之其中一端連結於匹配電路(M)11，壓電諧振器之另一端則不進行接地而為開放。
電晶體1、匹配電路2、諧振電路3、電阻4方面，則為與第1圖或第2圖所說明者相同。
第5圖之第3壓電振盪器時，也將諧振電路3之諧振頻率及回饋電抗12之振盪頻率設定成大致相同。
此外，於諧振電路3及回饋電抗12，藉由使用其他諧振頻帶，也可以使輸出頻率成為N倍或1/n倍。
而且，也可使用NPN型電晶體來取代第5圖之FET1。
並且，亦可以於電晶體1之汲極(D)及電阻10之間，設有匹配電路。
[第4實施方式之壓電振盪器：第6圖]
參照第6圖，針對本發明之第4實施方式之壓電振盪器進行說明。第6圖，係本發明之第4實施方式之壓電振盪器的電路圖。
本發明之第4實施方式之壓電振盪器(第4壓電振盪器)，如第6圖所示，係以：將線圈(L2)13之其中一端連結於於源極(S)，另一端則連結於濾波器9’之輸入，於線圈13之另一端及濾波器9’之輸入側之間之點，連結電阻(R2)14之其中一端，而其另一端進行接地者，來取代第5圖之匹配電路11。
第6圖之第4壓電振盪器時，也將諧振電路3之諧振頻率及回饋電抗12之振盪頻率設定成大致相同。
以利用第6圖之L13及R14的電路來取代第5圖之匹配電路11，也可以達成與第5圖相同之效果。亦即，藉由調整匹配電路2來創造不平衡狀態，並利用恢復成平衡狀態來使頻率成為可變，並藉以實現頻率安定化。
此外，也可以使用NPN型電晶體來取代第6圖之FET1。
並且，也可以於電晶體1之汲極(D)及電阻10之間，設有匹配電路。
[第5實施方式之壓電振盪器：第7圖]
參照第7圖，針對本發明之第5實施方式之壓電振盪器進行說明。第7圖，係本發明之第5實施方式之壓電振盪器的電路圖。
本發明之第5實施方式之壓電振盪器(第5壓電振盪器)，如第7圖所示，係去除第6圖之濾波器9’及輸出端子8’，而介由匹配電路7、濾波器9將輸出端子8連結於電晶體1之汲極(D)，並介由電阻(R1)10對匹配電路7及濾波器9之間之點施加電源電壓V。
第7圖之第5壓電振盪器時，也將諧振電路3之諧振頻率及回饋電抗12之振盪頻率設定成大致相同。
第7圖之電路，也可達成與第5圖、第6圖相同之效果。亦即，藉由調整匹配電路2、7來創造不平衡狀態，並利用其恢復成平衡狀態來使頻率成為可變，而實現頻率安定化。
此外，也可使用NPN型電晶體來取代第7圖之FET1。
[匹配電路1：第8圖]
其次，參照第8圖，針對本實施方式之匹配電路之例1(匹配電路1)進行說明。第8圖，係匹配電路1的電路圖。
匹配電路1，如第8圖所示，係由可變線圈L3及可變電容器C2所構成，於可變線圈L3之輸出側，連結著可變電容器C2之其中一端，另一端則進行接地。
匹配電路1時，藉由可以變更可變線圈L3及可變電容器C2之其中一方或雙方之值，來創造不平衡狀態，並利用其恢復成平衡狀態來使頻率成為可變。
[匹配電路2：第9圖]
而且，參照第9圖，針對本實施方式之匹配電路之例2(匹配電路2)進行說明。第9圖，係匹配電路2的電路圖。
匹配電路2，如第9圖所示，係使用可變二極體D來取代第8圖之電容器C2，可變二極體D之陰極側係連結於線圈L3之輸出側，可變二極體D之陽極側則進行接地。
匹配電路2時，係藉由變更可變線圈L3及可變二極體D之一方或雙方之值來創造不平衡狀態，並利用其恢復成平衡狀態來使頻率成為可變。
第1圖～第7圖之匹配電路，係使用上述匹配電路1、2。
[諧振電路(微波電路)：第10圖]
其次，參照第10圖，針對本實施方式之諧振電路為微波電路時，進行說明。第10圖，係諧振電路為微波電路時的電路圖。
諧振電路為微波電路時，係由微帶線33、及諧振器34所構成，並以不接觸到微帶線33之側面的方式設置諧振器34。
微波電路時，係使用第10圖之諧振電路作為第1、2、5～7圖之諧振電路。
[模擬電路：第11圖]
其次，針對本實施方式之模擬的動作檢驗進行說明。
首先，模擬電路，係以第1圖之電路為基礎，而諧振電路3為線圈及電容器之並列電路者，係如第11圖所示者。第11圖，係模擬電路的電路圖。
模擬電路，如第11圖所示，連結著FET1之閘極(G)之LC之諧振電路3之其中一端，諧振電路3之另一端則介由電阻(Z0)進行接地。
諧振電路3，係線圈L1及電容器C1之並列連結電路。
FET1之源極(S)，係連結於壓電諧振器5之其中一端，壓電諧振器5之另一端則進行接地。並且，於FET1之源極(S)側，設有電流計。
此外，FET1之汲極(D)，係連結於輸出端子(V out)8且連結於電阻(R1)10之其中一端，電阻10之另一端則連結於電源電壓(V_DC)。並且，於電阻10之另一端，設有電流計，此外，連結著去除雜訊用之電容器(C2)之其中一端，該電容器之另一端則進行接地。
此處，諧振電路3之諧振頻率f3，係以下式來求取。
此外，若壓電諧振器6之振盪頻率為f5的話，則以f5=f3之方式來決定L1及C1之值。藉此，可以使諧振電路3之諧振頻率f3與壓電諧振器6之振盪頻率f5大致相等，而可以高頻早期實現頻率安定。
[模擬結果：第12圖]
其次，參照第12圖，針對模擬結果進行說明。第12圖，係振盪起動時間之模擬結果圖。而且，第12圖中，橫軸係時間(time[μsec])，縱軸係汲極之電壓(V_out)之振幅(汲極振幅)。
第12圖中，壓電諧振器6之水晶之Q方面，係Q=1000及Q=10000時，輸出電壓[V]之起動時間的變遷。
水晶Q=10000時，實現振盪起動時間為30μs。此外，水晶Q=1000時，實施振盪起動時間為50μs。傳統之水晶振盪器時，因為起動時間為300μs程度，所以，即使水晶Q為較低狀態時，實施方式也可大幅縮短起動時間。
此外，第11圖之模擬電路時，流過壓電諧振器6之電流IX，係0.045mA，相對於傳統技術之數mA，係非常小者。
本實施方式之壓電振盪器時，因為壓電諧振器6所具有之電阻成份較小，壓電諧振器6發揮電容成份之機能。
傳統上，作為諧振器使用之水晶振盪元件，溫度變化‧時效變化會導致電阻成份的變動，傳統上，在設計時，會針對參數變化之安定區域進行檢討。
相對於此，本實施方式時，因為壓電諧振器6所具有之電阻成份較小，不以不受電阻成份變動之影響而實現安定動作。
[對應活性下降之對應]
在電流流過水晶振盪元件之狀態下使用的話，有時會導致活性下降及頻率跳變而產生故障。
為了迴避該頻率跳變，必須使流過水晶振盪元件之電流為0.3mA以下，傳統電路難以實現。專利文獻5所記載之振盪電路，對壓電振盪元件供給之驅動電流為0.3mA以下，然而，很難使流過作為反射元件利用之壓電諧振器6的電流成為0.3mA以下。
本模擬電路時，因為流過壓電諧振器6之電流IX為0.04mA～0.05mA，實現0.3mA以下，故可以在不會發生頻率跳變之狀態下使用。
[實施方式之效果]
本發明之實施方式的壓電振盪器，係於電晶體1之閘極連結著諧振電路3，於汲極連結著輸出端子8，對該輸出端子8側施加電源電壓V，於源極連結著反射元件，使諧振電路3之諧振頻率及反射元件之振盪頻率成為大致相同者，而以高頻可得到頻率早期安定化的效果。
本發明之實施方式之壓電振盪器，係於電晶體1之閘極及諧振電路3之間連結著匹配電路2，於汲極及輸出端子8之間連結著匹配電路7者，藉由調整匹配電路2、5、7，使諧振電路3之諧振頻率成為可變，而接近反射元件之振盪頻率，故有以高頻得到頻率安定化之效果。
此外，本發明之實施方式的壓電振盪器，係於電晶體1之閘極及諧振電路3之間連結著匹配電路2，對汲極施加電源電壓V，並於源極介由匹配電路11連結著反射元件及輸出端子者，故有以高頻得到頻率安定化之效果。
此外，本發明之實施方式的壓電振盪器，係藉由使匹配電路之可變電容元件或/及可變電阻等成為可變，創造閘極側、源極側之阻抗不平衡來使振盪頻率成為可變，而有藉由處於平衡狀態來使可變頻率獲得安定化的效果。
本發明，適合應用於利用反射元件之反射特性來謀求高頻化、頻率安定化之壓電振盪器。
1．．．電晶體
2．．．匹配電路(M)
3．．．諧振電路
4．．．電阻(Z0)
5．．．匹配電路(M)
6．．．壓電諧振器
7．．．匹配電路(M)
8、8’．．．輸出端子
9、9’．．．濾波器
10．．．電阻(R1)
11．．．匹配電路(M)
12．．．回饋電抗
13．．．線圈(L2)
14．．．電阻(R2)
30．．．壓電諧振器
31．．．線圈(L1)
32．．．電容器(C1)
第1圖係本發明之第1實施方式之壓電振盪器的電路圖。
第2圖係本發明之第2實施方式之壓電振盪器的電路圖。
第3圖係第2實施方式時之具體壓電振盪器之例1的電路圖。
第4圖係第2實施方式時之具體壓電振盪器之例2的電路圖。
第5圖係本發明之第3實施方式之壓電振盪器的電路圖。
第6圖係本發明之第4實施方式之壓電振盪器的電路圖。
第7圖係本發明之第5實施方式之壓電振盪器的電路圖。
第8圖係匹配電路1的電路圖。
第9圖係匹配電路2的電路圖。
第10圖係諧振電路微波電路時的電路圖。
第11圖係模擬電路的電路圖。
第12圖係振盪起動時間之模擬結果圖。
第13圖係傳統柯匹子型水晶振盪電路的電路圖。
第14圖係傳統反相器型水晶振盪電路的電路圖。
1．．．電晶體
3．．．諧振電路
4．．．電阻
6．．．壓電諧振器
8．．．輸出端子

Claims (10)

  1. 一種壓電振盪器，係具備電晶體之壓電振盪器，其特徵為：於前述電晶體之閘極僅連結著諧振電路的一端，前述諧振電路的另一端透過電阻而接地，於前述電晶體之汲極設有輸出端子，於前述電晶體之源極僅連結著壓電諧振器來作為以諧振進行反射之反射元件，前述電晶體之源極構成為不與前述電晶體之閘極連接，前述壓電諧振器作為反射元件，是利用反射特性來諧振而輸出振盪頻率，該壓電諧振器的振盪頻率被設定成與藉由前述諧振電路而振盪之諧振頻率大致相同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之壓電振盪器，其中，在電晶體之閘極與諧振電路之間設置第1匹配電路，在前述電晶體之汲極與輸出端子之間設置第2匹配電路，在前述電晶體之源極與壓電諧振器之間設置第3匹配電路，藉由前述第1匹配電路、前述第2匹配電路、及前述第3匹配電路，使前述諧振電路之諧振頻率成為可變，並進行調整以便趨近前述壓電諧振器之振盪頻率。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之壓電振盪器，其中 諧振電路係以線圈及電容器之並列連結電路來構成。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之壓電振盪器，其中諧振電路係壓電諧振器。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之壓電振盪器，其中反射元件及諧振電路皆為壓電諧振器，前述反射元件之壓電諧振器及前述諧振電路之壓電諧振器，其係以：於1個壓電元件形成2個電極，以該2個電極分別作為前述2個壓電諧振器之電極的諧振器；來構成。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之壓電振盪器，其中匹配電路，係具備可變電容元件及可變電阻，變更前述可變電容元件或/及前述可變電阻之設定，創造不平衡狀態，並利用其恢復成平衡狀態來使頻率成為可變。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之壓電振盪器，其中諧振電路係由微帶線及諧振器所構成。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之壓電振盪器，其中於輸出端子之前段設有濾波器。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之壓電振盪器，其中電晶體係場效型電晶體。
  10. 如申請專利範圍第1或2項中任一項所述之壓電振盪器，其中電晶體係NPN型電晶體。
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