(57)【要約】【目的】  水晶振動子の位相特性に影響されず、またQ値が低く、直列抵抗の大きな水晶振動子を用いても安定な発振周波数を得ることができる発振器を提供する。【構成】  コイルとコンデンサからなる共振回路で発振する発振回路の発振ループに発振周波数に等しい共振周波数の共振器を介挿した構成とする。また、コイルとコンデンサからなる共振回路で発振するエミッタ接地のコルピッツ発振回路の分割コンデンサの直列接続点とエミッタとの間に水晶振動子を介挿した構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルとコンデンサからなる共振回路で発振する発振回路の発振ループに発振周波数に等しい共振周波数の共振器を介挿したことを特徴とする発振器。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、共振器は水晶振動子であることを特徴とする発振器。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、共振器はＳＡＷフィルタであることを特徴とする発振器。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、発振回路の発振周波数は１００ＭＨｚ以上であることを特徴とする発振器。
【請求項５】
請求項１に記載のものにおいて、コイルとコンデンサからなる共振回路で発振するエミッタ接地のコルピッツ発振回路の分割コンデンサの直列接続点とエミッタとの間に水晶振動子を介挿したことを特徴とする発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は１００ＭＨｚ以上の高い共振周波数の水晶振動子を用いて安定かつ確実に発振することができる発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水晶発振回路では水晶振動子の位相特性を利用して発振させるようにしていた。
このような発振回路では、水晶振動子の位相特性が変化すると発振周波数も変化するので位相特性が変化する水晶振動子を用いると安定な発振周波数は得られない。
【０００３】
基本波周波数が１００ＭＨｚを超える高い共振周波数の水晶振動子ではよほどうまく設計しないとＤＬＤといわれる問題を生じることが多い。
ＤＬＤが発生すると周波数―電流特性にジャンプ現象や傾きが大きくなることがある。
【０００４】
また、直列抵抗―電流特性にもジャンプ現象を生じることがあり水晶振動子の信頼性を著しく損なう問題となる。
さらに、このようなジャンプ現象や周波数変化の大きな傾きは、水晶振動子の周波数―位相特性にも現れる。
【０００５】
一方，基本波周波数が数１０ＭＨｚ程度の比較的低い周波数の水晶振動子のＱ値に比して、基本波周波数が１００ＭＨｚを超えるような高い共振周波数の水晶振動子のQ値はかなり低くなってしまう。
【０００６】
また、周波数安定化を目的に空間電極式を利用する方法や水晶片の駆動部に電極を形成せずに、その周囲に電極を配置した構造を採用した場合、Q値の低下とともに直列抵抗も増加する。
そして、このような水晶振動子を用いた発振回路は発振し難く環境条件の変化、たとえば温度変化によって発振が停止するおそれもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水晶振動子の位相特性に影響されず、またQ値が低く、直列抵抗の大きな水晶振動子を用いても安定な発振周波数を得ることができる発振器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１はコイルとコンデンサからなる共振回路で発振する発振回路の発振ループに発振周波数に等しい共振周波数の共振器を介挿したことを特徴とする発振器であり、請求項２は請求項１に記載のものにおいて、共振器は水晶振動子であることを特徴とする発振器である。
【０００９】
そして請求項３は請求項１に記載のものにおいて、共振器はＳＡＷフィルタであることを特徴とする発振器であり、請求項４は請求項１に記載のものにおいて、発振回路の発振周波数は１００ＭＨｚ以上であることを特徴とする発振器であり、請求項５は請求項１に記載のものにおいて、コイルとコンデンサからなる共振回路で発振するエミッタ接地のコルピッツ発振回路の分割コンデンサの直列接続点とエミッタとの間に水晶振動子を介挿したことを特徴とする発振器である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明はＱ値が低く直列抵抗が大きく、またＤＬＤを呈する水晶振動子を用いても確実に発振させることができ、しかも安定な発振周波数を得ることができる発振器を提供することができる。
【実施例】
【００１１】
以下本発明の一実施態様を、図１に示すコルピッツ発振回路に類似の回路図で共振器として水晶振動子を用いた例を参照して詳細に説明する。
１はＰＮＰトランジスタでエミッタを抵抗２を介して接地している。
そしてベースをコイル３とコンデンサ４の直列共振回路を介して接地Ｅしている。
【００１２】
またベースを２個の分割コンデンサ５、６を直列に介して接地Ｅしている。
そして分割コンデンサ５、６の直列接続点を水晶振動子７及びコンデンサ８を直列に介してエミッタに接続している。
またエミッタからコンデンサ９を介して発振出力ＯＵＴに接続している。
【００１３】
そしてコレクタを電源Ｖｃｃに接続し、電源Ｖｃｃとベース及びベースと接地Ｅの間にそれぞれバイアス抵抗１０、１１を介挿している。
なおコイル３とコンデンサ４の直列共振回路の回路定数によって決定されるコルピッツ発振回路の発振周波数と水晶振動子７の共振周波数は概略一致させるようにしている。
【００１４】
このような構成であれば、分割コンデンサ５、６の直列接続点を直接エミッタに接続した場合は、周知のエミッタ接地のコルピッツ発振回路であり発振周波数はコイル３とコンデンサ４の直列共振回路の回路定数によって定まる。
そしてこのような発振回路の周波数安定度は、たとえば図２に示すグラフのようになり１０．６ｐｐｍである。
【００１５】
そしてこの発振回路の発振ループである分割コンデンサ５、６の直列接続点とエミッタとの間に水晶振動子７とコンデンサ８を直列に介挿している。
したがってコルピッツ発振回路の発振周波数は水晶振動子７の共振周波数に規制されて安定な発振周波数を得ることができる。
【００１６】
図３はこのような発振回路の周波数安定度を示すグラフで０．２ｐｐｍとなり著しく安定度が向上している。
またこの場合、水晶振動子７は発振周波数を規制するだけなのでＤＬＤ、Ｑ値、位相特性の影響はほとんど受けない。
【００１７】
図４はＤＬＤを生じる水晶振動子を図１に示す発振回路に用いた発振器の周波数安定度を示すグラフで、極めて良好な周波数安定度を示している。
なお本発明は上記の実施の態様に限定されるものではなく、たとえば発振周波数を外部から制御する場合は第１図と同一部材には同一符号を付与して図５に示すような回路とすればよい。
【００１８】
すなわち水晶振動子７とコンデンサ８との間にバリキャップ・ダイオード１２を介挿し、このカソード側に外部から制御電圧ＶＣを印加し、アノードを帰路抵抗１３を介して接地Ｅする。
このようにすれば制御電圧に応じて発振周波数を変化させることができる。
【００１９】
なおこのようなものにおいて、予め温度変化に対する発振周波数の変化、すなわち周波数−温度特性を測定し、この特性に応じて一定の発振周波数を維持するような補償電圧を制御電圧ＶＣとして与えれば温度補償発振器として動作することができる。
【００２０】
さらに図１に示す実施態様では共振器として水晶振動子を用いたものについて説明したが、共振器は目的周波数で共振特性が得られればよいので、たとえばＳＡＷ（弾性表面波）フィルタ、ＭＣＦ（モノリシック・クリスタル・フィルタ）等も用いうることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施態様の発振器の回路図である。
【図２】コルピッツ発振回路の周波数安定度を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施態様の発振器の周波数安定度を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施態様の発振器にＤＬＤを生じる水晶振動子を用いた場合の周波数安定度を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施態様の発振器の回路図である。
【符号の説明】
【００２２】
１        トランジスタ
３        コイル（共振回路）
４        コンデンサ（共振回路）
５、６    分割コンデンサ
７        水晶振動子（共振器）
Ｅ        接地
Ｖｃｃ    電源
ＯＵＴ    発振出力
ＶＣ      制御電圧
【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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