(57)【要約】【課題】部分的にパワーダウン可能な付加回路を有する発振器において、付加回路のパワーダウン前後における出力信号の周波数変動を抑制する発振器を提供すること。【解決手段】インバータ１０２の入力端子と出力端子との間に帰還ループを構成するように圧電素子１０１が並列に接続され、与えられる温度補償電圧Ｖ１に応じて容量値が変化する可変容量素子（バリキャップ）１０３、１０４と、状態変化補正電圧Ｖ４に応じて容量値が変化する状態変化補正用の可変容量素子１１１、１１２とがインバータ１０２の入力側および出力側に接続されている。状態変化補正電圧Ｖ４は、部分パワーダウン信号ＰＰＤＳ１、ＰＰＤＳ２の立ち上がり及び立ち下がりを検出したタイミングで変化するように部分パワーダウン検出回路１１３によって生成さる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振周波数を制御する可変容量素子を備えた発振手段を有する発振器であって、
パワーダウン信号に応じてパワーダウンする付加回路と、
前記パワーダウン信号のパワーダウン状態を検出し、前記パワーダウン状態の検出の有無に応じて補正信号を出力するパワーダウン検出回路と、
前記補正信号が入力される前記可変容量素子と
を備えたことを特徴とする発振器。
【請求項２】
前記補正信号は、前記可変容量素子が前記発振器の出力信号の周波数変動を抑制することを特徴とする請求項１に記載の発振器。
【請求項３】
前記補正信号は、前記パワーダウン信号の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングに応じて前記可変容量素子に入力する値が変化することを特徴とする請求項２に記載の発振器。
【請求項４】
前記補正信号は、外部からプログラマブルに調整可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の発振器。
【請求項５】
前記補正信号は、温度検出回路からの信号に基づき生成されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の発振器。
【請求項６】
前記付加回路は、温度検出回路からの出力をバッファリングする電圧出力回路であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発振器。
【請求項７】
前記付加回路は、前記出力信号をバッファリングする複数の出力バッファ回路の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発振器。
【請求項８】
温度検出回路と、
前記温度検出回路からの出力に基づき温度補償信号を生成する温度補償信号発生回路と、
前記発振手段には前記温度補償信号が入力される温度補償用可変容量素子と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の発振器。
【請求項９】
前記温度検出回路と、前記温度検出回路からの出力に基づき温度補償信号を生成する温度補償信号発生回路とを備え、前記可変容量素子に入力する信号は前記補正信号と前記温度補償信号を加算した信号であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振器に関し、より詳細には、部分的にパワーダウン可能な付加回路を有する発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の通信機器や電子機器等の周波数信号源として広く利用されている発振器として、圧電素子を利用した電圧制御発振器が従来技術として知られ（特許文献１参照）、温度による周波数変化を補償する機能を有する温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）が広く使用されている。
【０００３】
図３に、従来の発振器の例としてＴＣＸＯ３００の構成図を示す。可変容量素子を備えた発振手段３２０はインバータ３０２の入力端子と出力端子との間に帰還ループを構成するように圧電素子３０１が並列に接続され、与えられる温度補償電圧Ｖ１に応じて容量値が変化する可変容量素子（バリキャップ）３０３、３０４がインバータ３０２の入力側および出力側に接続されている。温度補償電圧Ｖ１は、温度検出回路３０５で生成された温度検出電圧Ｖ２を元に、温度補償電圧発生回路３０６によって生成される。インバータ３０２の出力側には、インバータ３０７、３０８を直列に接続した出力バッファが接続されている。
【０００４】
ＴＣＸＯ３００は、温度補償電圧Ｖ１を可変容量素子３０３、３０４に入力してその容量値を変化させることにより、圧電素子３０１の持つ周波数の温度依存性を打ち消し、出力バッファでバッファリングを行いＯＵＴから出力する。
【０００５】
さらに、近年では付加機能付きのＴＣＸＯが求められている（特許文献２、３参照）。図４に、従来の付加機能付きのＴＣＸＯ４００の構成図を示す。付加機能付きのＴＣＸＯは、図３に示すＴＣＸＯのインバータ３０７の出力側にインバータ３０９を追加することで出力を２つに分け、ＯＵＴ１とＯＵＴ２として出力する回路を備えている。また、温度検出回路３０５で生成された温度検出電圧Ｖ２をバッファリングして温度センサ出力Ｖ３として出力するオペアンプ３１０を備えている。また、これら付加回路には、付加機能が必要ない時にそれらを部分的にパワーダウンさせる機能を有しており、部分パワーダウン信号ＰＰＤＳ１、ＰＰＤＳ２でインバータ３０９、オペアンプ３１０を部分的にパワーダウンすることが可能な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／０６９４５５号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−００７０３６号公報
【特許文献３】特開２０１０−０８８１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の付加回路を部分的にパワーダウンすると、その影響で圧電素子の両端に付く寄生容量が変化することや、部分的にパワーダウンした回路の消費電力変化による温度変化等の影響によって、内部の状態が変わってしまい、例えば、図５に示したように、パワーダウンのタイミングで出力端ＯＵＴ１における出力周波数が変化してしまうという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、部分的にパワーダウン可能な付加回路を有する発振器において、付加回路のパワーダウン前後における出力信号の周波数変動を抑制する発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、発振周波数を制御する可変容量素子を有する発振器であって、パワーダウン信号に応じてパワーダウンする付加回路と、前記パワーダウン信号のパワーダウン状態を検出し、前記パワーダウン状態の検出の有無に応じて補正信号を出力するパワーダウン検出回路と、前記補正信号が入力される前記可変容量素子とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発振器において、前記補正信号が、前記可変容量素子に入力されることにより前記発振器の出力信号の周波数変動を抑制することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発振器において、前記パワーダウン信号の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングに応じて前記可変容量素子に入力する前記補正信号の値が変化することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発振器において、前記補正信号が、外部からプログラマブルに調整可能であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４のいずれかに記載の発振器において、前記補正信号が、温度検出回路からの信号に基づき生成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発振器において、前記付加回路が、温度検出回路からの出力をバッファリングする電圧出力回路であることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発振器において、前記付加回路は、前記出力信号をバッファリングする複数の出力バッファ回路の少なくとも１つであることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発振器において、温度検出回路と、前記温度検出回路からの出力に基づき温度補償信号を生成する温度補償信号発生回路と、前記発振手段には、前記温度補償信号が入力される温度補償用可変容量素子とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発振器において、前記温度検出回路と、前記温度検出回路からの出力に基づき温度補償信号を生成する温度補償信号発生回路とを備え、前記可変容量素子に入力する信号は前記補正信号と前記温度補償信号を加算した信号であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、部分的にパワーダウン可能な付加回路を有する発振器において、付加回路のパワーダウン前後における出力信号の周波数変動を抑制する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る付加機能付きＴＣＸＯの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る付加機能付きＴＣＸＯの出力周波数、状態変化補正電圧および部分ＰＤ信号のタイミングチャートである。
【図３】従来のＴＣＸＯの構成図である。
【図４】従来の付加機能付きＴＣＸＯの構成図である。
【図５】従来の付加機能付きＴＣＸＯの出力周波数および部分ＰＤ信号のタイミングチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る付加機能付きＴＣＸＯの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２１】
図１に、本願発明の一実施形態に係る付加機能付きＴＣＸＯ１００の構成図を示す。発振手段１２０は、インバータ１０２の入力端子と出力端子との間に帰還ループを構成するように圧電素子１０１が並列に接続され、与えられる温度補償電圧Ｖ１に応じて容量値が変化する可変容量素子１０３、１０４と、状態変化補正電圧Ｖ４に応じて容量値が変化する状態変化補正用の可変容量素子１１１、１１２とがインバータ１０２の入力側および出力側に接続されている。
【００２２】
インバータ１０２の出力側には、インバータ１０７およびインバータ１０７の出力側に並列接続された出力バッファ回路としてインバータ１０８、１０９が接続されており、２つの出力端ＯＵＴ１、ＯＵＴ２を備えている。
【００２３】
また、温度検出電圧Ｖ２をバッファリングして温度センサ出力Ｖ３として出力する電圧出力回路の一例であるオペアンプ１１０が、温度検出回路１０５に接続されている。
【００２４】
付加回路であるインバータ１０９、オペアンプ１１０は、それらを部分的にパワーダウンさせる機能を有しており、部分パワーダウン信号ＰＰＤＳ１、ＰＰＤＳ２によって部分的にパワーダウンが可能な構成となっている。
【００２５】
温度補償電圧Ｖ１は、温度検出電圧Ｖ２を基に、温度に応じて所定の電圧値をとるように温度補償電圧発生回路１０６によって生成される。状態変化補正電圧Ｖ４は、部分パワーダウン信号ＰＰＤＳ１、ＰＰＤＳ２の立ち上がり及び立ち下がりを検出したタイミングで変化するように部分パワーダウン検出回路１１３によって生成される。
【００２６】
図２に、本発明の一実施形態に係る付加機能付きＴＣＸＯの出力周波数、状態変化補正電圧Ｖ４および部分ＰＤ信号ＰＰＤＳ１、ＰＰＤＳ２のタイミングチャートを示す。尚、本実施形態では、部分パワーダウン信号ＰＰＤＳ１、ＰＰＤＳ２がハイレベルのとき、インバータ１０９、オペアンプ１１０それぞれが部分的にパワーダウンされる構成としている。
【００２７】
部分パワーダウン信号ＰＰＤＳ１、ＰＰＤＳ２がハイレベルになると、インバータ１０９、オペアンプ１１０がパワーダウン状態となり、圧電素子の両端に付く寄生容量の変化や、インバータ１０９、オペアンプ１１０の消費電力変化による温度変化等が生じる。
【００２８】
またそれと同時に、部分パワーダウン検出回路１０６は部分パワーダウン信号ＰＰＤＳ１、ＰＰＤＳ２がハイレベルになったことを検出し、その立ち上がりと立ち下がりのタイミングで状態変化補正電圧Ｖ４をΔＶＰＤ１、ΔＶＰＤ２だけそれぞれ変化させ、状態変化補正用の可変容量素子１１１、１１２の容量値を変化させる。可変容量素子１１１、１１２の容量値の変化量を、インバータ１０９、オペアンプ１１０のパワーダウンに起因する圧電素子の両端に付く寄生容量の変化や、温度変化等を打ち消すように設定することで、出力端ＯＵＴ１における出力周波数の変化を抑制することができる。
【００２９】
尚、寄生容量や温度変化等は、例えば配線の引き回しやパッケージの熱抵抗等によって異なるため、パッケージ毎に異なることが想定される。そのため、状態変化補正電圧Ｖ４は、外部からプログラマブルに調整可能なものとし、最終モジュールの状態でΔＶＰＤ１、ΔＶＰＤ２の極性と絶対値を調整することで、部分的なパワーダウンによる周波数変化をほぼ０にすることができる。
【００３０】
図６に、本願発明の一実施形態に係る付加機能付きＴＣＸＯ２００の構成図を示す。発振手段２２０は、インバータ１０２の入力端子と出力端子との間に帰還ループを構成するように圧電素子１０１が並列に接続され、加算出力Ｖ５に応じて容量値が変化する可変容量素子１１５、１１６とがインバータ１０２の入力側および出力側に接続されている。加算出力Ｖ５は、温度補償電圧Ｖ１と状態変化補正電圧Ｖ４を基に、加算回路１１４で生成される。
【００３１】
インバータ１０２の出力側には、インバータ１０７およびインバータ１０７の出力側に並列接続された出力バッファ回路としてインバータ１０８、１０９が接続されており、２つの出力端ＯＵＴ１、ＯＵＴ２を備えている。
【００３２】
また、温度検出電圧Ｖ２をバッファリングして温度センサ出力Ｖ３として出力する電圧出力回路の一例であるオペアンプ１１０が、温度検出回路１０５に接続されている。
【００３３】
付加回路であるインバータ１０９、オペアンプ１１０は、それらを部分的にパワーダウンさせる機能を有しており、部分パワーダウン信号ＰＰＤＳ１、ＰＰＤＳ２によって部分的にパワーダウンが可能な構成となっている。
【００３４】
温度補償電圧Ｖ１は、温度検出電圧Ｖ２を基に、温度に応じて所定の電圧値をとるように温度補償電圧発生回路１０６によって生成される。状態変化補正電圧Ｖ４は、部分パワーダウン信号ＰＰＤＳ１、ＰＰＤＳ２の立ち上がり及び立ち下がりを検出したタイミングで変化するように部分パワーダウン検出回路１１３によって生成される。
【００３５】
本実施形態では、可変容量素子を温度補償電圧Ｖ１と状態変化補正電圧Ｖ４にそれぞれ備える必要がないため、回路を簡略化できる利点がある。
【００３６】
本発明で重要なのは、発振器内の一部回路が部分的にパワーダウンした際の出力周波数の変化を抑制することができることであり、パワーダウンを検出する部分パワーダウン検出回路１１３と、部分パワーダウン検出回路１１３が生成する状態変化補正電圧Ｖ４に従って出力周波数を調整することである。そのため、本発明は、可変容量素子で出力周波数を調整可能な付加機能付き発振器に限定されるものではなく、状態変化補正電圧Ｖ４を基に発振手段に必要なバイアス電流により出力周波数の調整を行ったり、また状態変化補正電圧Ｖ４を基に発振手段に必要なバイアス電圧で出力周波数の調整を行ったりするものにも応用可能である。
【００３７】
さらに、必ずしも可変容量素子１０３、１０４、温度検出回路１０５、温度補償電圧発生回路１０６を備えたＴＣＸＯである必要は無い。
【００３８】
また、本発明の実施形態は水晶振動子を例にして説明してあるが、ＳＡＷデバイス、ＢＡＷデバイス、ＭＥＭＳデバイスなどにも適用可能である。
【００３９】
また、本発明では、可変容量素子としては、容量値を連続的に変化可能なバリキャップなどに加え、複数の固定容量とスイッチの直列接続の構成を取って、スイッチのオン、オフで容量を制御するものなども適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１００、２００、３００、４００  ＴＣＸＯ
１０１、３０１  圧電素子
１０２、１０７、１０８、１０９、３０２、３０７、３０８、３０９  インバータ
１０３、１０４、１１１、１１２、１１５、１１６、３０３、３０４  可変容量素子
１０５、３０５  温度検出回路
１０６、３０６  温度補償電圧発生回路
１１０、３１０  オペアンプ
１１３  部分パワーダウン検出回路
１１４  加算回路
１２０、２２０、３２０  発振手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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