(57)【要約】【課題】発振用のバイポーラートランジスターのコレクター電圧又は発振用のＮ型トランジスターのドレイン電圧の上昇を低減できる発振回路、回路装置、発振器、電子機器及び移動体等を提供すること。【解決手段】発振回路１００は、発振子ＸＴＡＬを発振させる発振回路であって、発振用のバイポーラートランジスターＴＲＡと、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクター電圧ＶＣＡがゲートに入力され、バイポーラートランジスターＴＲＡのベースがソースに接続されるＰ型トランジスターＴＲＰＡと、バイポーラートランジスターＴＲＡに電流を供給する第１の電流源と、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡに電流を供給する第２の電流源と、を含む。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振子を発振させる発振回路であって、
発振用のバイポーラートランジスターと、
前記バイポーラートランジスターのコレクター電圧がゲートに入力され、前記バイポーラートランジスターのベースがソースに接続されるＰ型トランジスターと、
前記バイポーラートランジスターに電流を供給する第１の電流源と、
前記Ｐ型トランジスターに電流を供給する第２の電流源と、
を含むことを特徴とする発振回路。
【請求項２】
請求項１に記載の発振回路において、
前記バイポーラートランジスターのベースの動作点電圧をＶＢとし、前記バイポーラートランジスターのコレクターの動作点電圧をＶＣとし、前記Ｐ型トランジスターのゲート−ソース間電圧をＶＧＳとしたとき、
ＶＣ＝ＶＢ−ＶＧＳであることを特徴とする発振回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発振回路において、
前記バイポーラートランジスターのベースの動作点電圧は負の温度特性を有し、
前記Ｐ型トランジスターのゲート−ソース間電圧は負の温度特性を有することを特徴とする発振回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発振回路において、
前記バイポーラートランジスターのコレクターと前記Ｐ型トランジスターのゲートとの間に設けられる抵抗素子を含むことを特徴とする発振回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発振回路において、
前記Ｐ型トランジスターのソース電流が可変に調整されることを特徴とする発振回路。
【請求項６】
請求項５に記載の発振回路において、
電源電圧に基づいて前記ソース電流が可変に調整されることを特徴とする発振回路。
【請求項７】
発振子を発振させる発振回路であって、
発振用のＮ型トランジスターと、
前記Ｎ型トランジスターのドレイン電圧がゲートに入力され、ドレインが前記Ｎ型トランジスターのゲートに接続されるＰ型トランジスターと、
前記Ｎ型トランジスターに電流を供給する第１の電流源と、
前記Ｐ型トランジスターに電流を供給する第２の電流源と、
を含むことを特徴とする発振回路。
【請求項８】
発振子を発振させる発振回路であって、
発振用のバイポーラートランジスターと、
前記バイポーラートランジスターのコレクター−ベース間に設けられる回路素子と、
を含み、
前記バイポーラートランジスターのベース−エミッター間電圧が正の温度特性及び負の温度特性の一方の温度特性の電圧であり、前記回路素子が、他方の温度特性の電圧を前記コレクター−ベース間に発生することを特徴とする発振回路。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発振回路を含むことを特徴とする回路装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の回路装置において、
前記発振回路を制御する処理回路を含むことを特徴とする回路装置。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発振回路と、
前記発振子と、
を含むことを特徴とする発振器。
【請求項１２】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発振回路を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発振回路を含むことを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振回路、回路装置、発振器、電子機器及び移動体等に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子等の発振子を発振させる発振回路として、トランジスターを用いた帰還型の発振回路が知られている。例えば、帰還型の発振回路として、バイポーラートランジスターのコレクター−ベース間又はベース−エミッター間に帰還経路を設けるピアース型の発振回路が知られている。このような発振回路は、例えば特許文献１、２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２４２１４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９５６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような発振回路において、発振用のバイポーラートランジスターのコレクター電圧が上昇すると、回路動作に影響を及ぼす可能性がある。例えば、コレクターのバイアス電圧は、低温で上昇する温度特性を有している。そのため、コレクターにバイアス電流を供給するトランジスターが低温においてリニア動作となり、電源電圧の変動による発振周波数の変動が発生しやすくなるおそれがある。
【０００５】
なお、発振用のトランジスターとしてＭＯＳトランジスターを用いた場合、同様に、そのトランジスターのドレイン電圧が上昇すると、回路動作に影響を及ぼす可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は態様として実現することが可能である。
【０００７】
本発明の一態様は、発振子を発振させる発振回路であって、発振用のバイポーラートランジスターと、前記バイポーラートランジスターのコレクター電圧がゲートに入力され、前記バイポーラートランジスターのベースがソースに接続されるＰ型トランジスターと、前記バイポーラートランジスターに電流を供給する第１の電流源と、前記Ｐ型トランジスターに電流を供給する第２の電流源と、を含む発振回路に関係する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、バイポーラートランジスターのコレクター−ベース間が、Ｐ型トランジスターのソース及びゲートを介して帰還されている。これにより、Ｐ型トランジスターのゲート−ソース間電圧によって、バイポーラートランジスターのコレクター電圧が下がるので、発振用のバイポーラートランジスターのコレクター電圧の上昇を低減できる。
【０００９】
また本発明の一態様では、前記バイポーラートランジスターのベースの動作点電圧をＶＢとし、前記バイポーラートランジスターのコレクターの動作点電圧をＶＣとし、前記Ｐ型トランジスターのゲート−ソース間電圧をＶＧＳとしたとき、ＶＣ＝ＶＢ−ＶＧＳであってもよい。
【００１０】
本発明の一態様によれば、バイポーラートランジスターのコレクターの動作点電圧は、Ｐ型トランジスターのゲート−ソース間電圧の分だけ、ベースの動作点電圧よりも低くなる。そのため、従来の発振回路に比べて、コレクター電圧の最大値（正弦波のピーク値）と電源電圧の差を大きくできる。これにより、バイポーラートランジスターにバイアス電流を供給する電流源のトランジスターのソース−ドレイン間電圧を確保することが可能となり、電流源のトランジスターがリニア動作となるおそれを低減できる。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記バイポーラートランジスターのベースの動作点電圧は負の温度特性を有し、前記Ｐ型トランジスターのゲート−ソース間電圧は負の温度特性を有してもよい。
【００１２】
上述のように、バイポーラートランジスターのコレクターの動作点電圧は、Ｐ型トランジスターのゲート−ソース間電圧の分だけ、ベースの動作点電圧よりも低くなる。そのため、Ｐ型トランジスターのゲート−ソース間電圧の負の温度特性を利用して、バイポーラートランジスターのベースの動作点電圧の負の温度特性を低減できる。これにより、発振回路を用いる温度範囲の低温側において、電流源のトランジスターがリニア動作となるおそれを低減できる。
【００１３】
また本発明の一態様では、前記バイポーラートランジスターのコレクターと前記Ｐ型トランジスターのゲートとの間に設けられる抵抗素子を含んでもよい。
【００１４】
バイポーラートランジスターのコレクター−ベース間のインピーダンスは、発振回路の発振特性（例えば負性抵抗や、或いは発振ループの安定性等）に関係している。このため、バイポーラートランジスターのコレクターとＰ型トランジスターのゲートとの間に抵抗素子を設けることで、発振特性（の一部）を向上できる場合がある。例えば、負性抵抗を増加させることが可能となる。
【００１５】
また本発明の一態様では、前記Ｐ型トランジスターのソース電流が可変に調整されてもよい。
【００１６】
このようにすれば、Ｐ型トランジスターのソース電流を調整することで、バイポーラートランジスターのベース電圧（Ｐ型トランジスターのソース電圧）の動作点を調整することができる。これにより、電流源のトランジスターが飽和領域での動作を維持できるマージンに応じて、バイポーラートランジスターのベースの動作点電圧を適切に設定できる。
【００１７】
また本発明の一態様では、電源電圧に基づいて前記ソース電流が可変に調整されてもよい。
【００１８】
このようにすれば、電源電圧が低いほど、バイポーラートランジスターのベース（Ｐ型トランジスターのソース）の動作点電圧が低くなるように、Ｐ型トランジスターのソース電流を調整することが可能になる。これにより、低電源電圧化した場合において、電流源のトランジスターがリニア動作となる可能性を低減できる。
【００１９】
また本発明の他の態様は、発振子を発振させる発振回路であって、発振用のＮ型トランジスターと、前記Ｎ型トランジスターのドレイン電圧がゲートに入力され、ドレインが前記Ｎ型トランジスターのゲートに接続されるＰ型トランジスターと、前記Ｎ型トランジスターに電流を供給する第１の電流源と、前記Ｐ型トランジスターに電流を供給する第２の電流源と、を含む発振回路に関係する。
【００２０】
本発明の他の態様によれば、Ｎ型トランジスターのドレイン−ゲート間が、Ｐ型トランジスターのソース及びゲートを介して帰還されている。これにより、Ｐ型トランジスターのゲート−ソース間電圧によって、Ｎ型トランジスターのドレイン電圧が下がるので、発振用のＮ型トランジスターのドレイン電圧の上昇を低減できる。
【００２１】
また本発明の更に他の態様は、発振子を発振させる発振回路であって、発振用のバイポーラートランジスターと、前記バイポーラートランジスターのコレクター−ベース間に設けられる回路素子と、を含み、前記バイポーラートランジスターのベース−エミッター間電圧が正の温度特性及び負の温度特性の一方の温度特性の電圧であり、前記回路素子が、他方の温度特性の電圧を前記コレクター−ベース間に発生する発振回路に関係する。
【００２２】
本発明の更に他の態様によれば、回路素子がバイポーラートランジスターのコレクター−ベース間に発生する電圧の温度特性を利用して、バイポーラートランジスターのベースの動作点電圧の温度特性（バイポーラートランジスターのベース−エミッター間電圧の温度特性）を低減できる。これにより、発振回路を用いる温度範囲において、電流源のトランジスターがリニア動作となるおそれを低減できる。
【００２３】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載の発振回路を含む回路装置に関係する。
【００２４】
また本発明の更に他の態様では、前記発振回路を制御する処理回路を含んでもよい。
【００２５】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載の発振回路と、前記発振子と、を含む発振器に関係する。
【００２６】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載の発振回路を含む電子機器に関係する。
【００２７】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載の発振回路を含む移動体に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】発振回路の比較例。
【図２】比較例におけるバイポーラートランジスターのコレクター電圧とベース電圧の波形例。
【図３】比較例におけるバイポーラートランジスターのコレクター及びベースの動作点電圧の温度特性例。
【図４】本実施形態の発振回路の構成例。
【図５】本実施形態におけるバイポーラートランジスターのコレクター電圧とベース電圧の波形例。
【図６】本実施形態におけるバイポーラートランジスターのコレクター及びベースの動作点電圧の温度特性例。
【図７】発振部の第１の変形例。
【図８】電流源回路の変形例。
【図９】発振部の第２の変形例。
【図１０】回路装置の構成例。
【図１１】発振器の構成例。
【図１２】電子機器の構成例。
【図１３】移動体の構成例。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３０】
１．比較例
図１は、発振回路の比較例である。図１の発振回路１５０は、バイポーラートランジスターＴＲＸ、抵抗ＲＸ、キャパシターＣＸ１、ＣＸ２、ＣＸ３、電流源のトランジスターＴＢＸを含む。
【００３１】
バイポーラートランジスターＴＲＸのベースとコレクターの間に、抵抗ＲＸが接続され、抵抗ＲＸと並列に、発振子ＸＴＡＬとキャパシターＣＸ３との直列回路が接続される。また発振子ＸＴＡＬの一端にキャパシターＣＸ１が設けられ、他端にキャパシターＣＸ２が設けられる。このようなバイポーラートランジスターＴＲＸのコレクター−ベース間の帰還により発振子ＸＴＡＬを発振させる。
【００３２】
バイポーラートランジスターＴＲＸには、電流源のトランジスターＴＢＸ（Ｐ型トランジスター）からバイアス電流ＩＢＸが供給される。このバイアス電流ＩＢＸが流れる経路は、バイポーラートランジスターＴＲＸのコレクターと抵抗ＲＸとに分岐している。抵抗ＲＸに分岐したバイアス電流ＩＢＸは、抵抗ＲＸを通ってバイポーラートランジスターＴＲＸのベースに流れる。バイポーラートランジスターＴＲＸのコレクター及びベースの動作点電圧（バイアス電圧）は、上記のバイアス電流ＩＢＸと、バイポーラートランジスターＴＲＸのサイズと、バイポーラートランジスターＴＲＸの物性（プロセスパラメーター）により決まっている。
【００３３】
図２は、発振子ＸＴＡＬが発振している際のバイポーラートランジスターＴＲＸのコレクター電圧とベース電圧の波形例である。
【００３４】
コレクター電圧ＶＣＸは動作点電圧ＶＣ’を基準（中心）とする正弦波であり、ベース電圧ＶＢＸは動作点電圧ＶＢ’を基準とする正弦波である。コレクター電圧ＶＣＸとベース電圧ＶＢＸは、ほぼ逆位相となる。
【００３５】
図１で説明したように、コレクターとベースの間が抵抗ＲＸを介して帰還されているため、コレクターの動作点電圧ＶＣ’がベースの動作点電圧ＶＢ’よりも抵抗ＲＸの両端の電圧（ベース電流×抵抗ＲＸの抵抗値）だけ高くなる。そのため、コレクター電圧ＶＣＸの最大値（正弦波のピーク値）と電源電圧ＶＤＤの差が小さくなるおそれがある。例えば、電源電圧ＶＤＤを低電圧化した場合に、コレクター電圧ＶＣＸの最大値と電源電圧ＶＤＤの差が小さくなり、コレクター電圧ＶＣＸの最大値付近において電流源のトランジスターＴＢＸのソース−ドレイン間電圧が小さくなり、トランジスターＴＢＸがリニア動作となってしまうおそれがある。
【００３６】
図３は、バイポーラートランジスターＴＲＸのコレクター及びベースの動作点電圧の温度特性例である。
【００３７】
図３に示すように、コレクターの動作点電圧ＶＣ’はベースの動作点電圧ＶＢ’よりも抵抗ＲＸの両端の電圧だけ高くなっている。そして、コレクターの動作点電圧ＶＣ’はベースの動作点電圧ＶＢ’の負の温度特性の影響により負の温度特性を有しており、温度が低くなるほど電圧が高くなる。発振子ＸＴＡＬが発振している際には、この動作点電圧を基準としてコレクター電圧ＶＣＸが振動するので、低温になるほど電流源のトランジスターＴＢＸがリニア動作となる可能性が高くなる。このように、バイポーラートランジスターＴＲＸの温度特性によって、電流源のトランジスターＴＢＸがリニア動作となる可能性が更に高くなる。
【００３８】
図４は、本実施形態の発振回路の構成例である。図４の発振回路１００は、発振部１１０（発振回路本体）、電流源回路１２０を含む。発振部１１０は、バイポーラートランジスターＴＲＡ、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡ（第１導電型ＭＯＳトランジスター）、キャパシターＣＡ１〜ＣＡ４を含む。電流源回路１２０は、Ｐ型トランジスターＴＢ１〜ＴＢ６（第１導電型ＭＯＳトランジスター）、アンプ回路ＡＭ１〜ＡＭ３（演算増幅器）、電流源ＩＢＢを含む。なお、本実施形態は図４の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。
【００３９】
まず電流源回路１２０について説明する。
【００４０】
Ｐ型トランジスターＴＢ５、ＴＢ６のソース−ドレイン間には、電流源ＩＢＢが生成するバイアス電流が流れる。Ｐ型トランジスターＴＢ３、ＴＢ１は、Ｐ型トランジスターＴＢ５にカレントミラー接続されており、Ｐ型トランジスターＴＢ３、ＴＢ１のソース−ドレイン間に流れる電流は、Ｐ型トランジスターＴＢ５に流れる電流のミラー電流である。そして、Ｐ型トランジスターＴＢ３（ＴＢ４）のドレイン電流が、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのソース及びバイポーラートランジスターＴＲＡのベースへバイアス電流として供給される。またＰ型トランジスターＴＢ１（ＴＢ２）のドレイン電流が、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクターへバイアス電流として供給される。
【００４１】
アンプ回路ＡＭ１は、Ｐ型トランジスターＴＢ５のゲート電圧を制御し、Ｐ型トランジスターＴＢ６のドレイン電圧を基準電圧Ｖｒｅｆに設定する。アンプ回路ＡＭ２は、Ｐ型トランジスターＴＢ６のゲート電圧を制御し、Ｐ型トランジスターＴＢ５のドレイン電圧を基準電圧Ｖｂｉａｓに設定する。アンプ回路ＡＭ３は、Ｐ型トランジスターＴＢ４のゲート電圧を制御し、Ｐ型トランジスターＴＢ３のドレイン電圧を基準電圧Ｖｂｉａｓに設定する。電源電圧をＶＤＤとすると、Ｖｒｅｆ＜Ｖｂｉａｓ＜ＶＤＤである。これらのアンプ回路ＡＭ１〜ＡＭ３により、電流源回路１２０のＰ型トランジスターＴＢ１、ＴＢ３、ＴＢ５、ＴＢ６のドレイン電圧が設定されることで、正確なバイアス電流を発振部１１０に供給することが可能となる。
【００４２】
次に発振部１１０について説明する。
【００４３】
バイポーラートランジスターＴＲＡのベースとコレクターの間には、キャパシターＣＡ３、発振子ＸＴＡＬ、キャパシターＣＡ４が直列に接続される。また発振子ＸＴＡＬの一端にキャパシターＣＡ１が設けられ、他端にキャパシターＣＡ２が設けられる。バイポーラートランジスターＴＲＡのベースにはＰ型トランジスターＴＲＰＡのソースが接続され、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクターにはＰ型トランジスターＴＲＰＡのゲートが接続される。バイポーラートランジスターＴＲＡのベース電圧ＶＢＡは、発振信号ＯＵＴとして出力される。なお、バイポーラートランジスターＴＲＡのエミッターとＰ型トランジスターＴＲＰＡのドレインは低電位側電源ノードに接続される。
【００４４】
なお、発振子ＸＴＡＬは、例えば水晶振動子等の圧電振動子等である。発振子ＸＴＡＬの基板材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックス等の圧電材料等を用いることができる。
【００４５】
以上の本実施形態によれば、発振回路１００は、発振用のバイポーラートランジスターＴＲＡと、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡと、バイポーラートランジスターＴＲＡに電流を供給する第１の電流源（Ｐ型トランジスターＴＢ１、ＴＢ２）と、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡに電流を供給する第２の電流源（Ｐ型トランジスターＴＢ３、ＴＢ４）と、を含む。そして、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクター電圧ＶＣＡがＰ型トランジスターＴＲＰＡのゲートに入力され、バイポーラートランジスターＴＲＡのベースがＰ型トランジスターＴＲＰＡのソースに接続される。
【００４６】
このように本実施形態では、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクター−ベース間が、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのソース及びゲートを介して帰還されている。これにより、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのゲート−ソース間電圧によって、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクター電圧ＶＣＡが下がるので、発振用のバイポーラートランジスターＴＲＡのコレクター電圧ＶＣＡの上昇を低減できる。コレクター電圧ＶＣＡの上昇が低減されることで、電流源のトランジスター（Ｐ型トランジスターＴＢ２）を飽和領域で用いることができ、電源電圧の変動による発振周波数の変動を低減することが可能となる。
【００４７】
図５は、発振子ＸＴＡＬが発振している際のバイポーラートランジスターＴＲＡのコレクター電圧とベース電圧の波形例である。
【００４８】
コレクター電圧ＶＣＡは動作点電圧ＶＣを基準（中心）とする正弦波であり、ベース電圧ＶＢＡは動作点電圧ＶＢを基準とする正弦波である。コレクター電圧ＶＣＡとベース電圧ＶＢＡは、ほぼ逆位相となる。図４に示すように、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのゲート−ソース間電圧をＶＧＳとしたとき、コレクターの動作点電圧は、ＶＣ＝ＶＢ−ＶＧＳである。
【００４９】
このように本実施形態では、コレクターの動作点電圧ＶＣは、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのゲート−ソース間電圧ＶＧＳの分だけ、ベースの動作点電圧ＶＢよりも低くなる。そのため、図１の比較例に比べて、コレクター電圧ＶＣＡの最大値（正弦波のピーク値）と電源電圧ＶＤＤの差を大きくできる。例えば、電源電圧ＶＤＤを低電圧化した場合であっても、コレクター電圧ＶＣＡの最大値付近において電流源のトランジスターＴＢ２のソース−ドレイン間電圧を確保することが可能となり、トランジスターＴＢ２がリニア動作となるおそれを低減できる。
【００５０】
図６は、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクター及びベースの動作点電圧の温度特性例である。
【００５１】
図６に示すように、バイポーラートランジスターＴＲＡのベースの動作点電圧ＶＢは負の温度特性を有する。また、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのゲート−ソース間電圧ＶＧＳも負の温度特性を有する。上述のように、コレクターの動作点電圧はＶＣ＝ＶＢ−ＶＧＳなので、コレクターの動作点電圧ＶＣの温度特性の傾き（電圧変化率）は、ベースの動作点電圧ＶＢの温度特性の傾きよりも小さくなる。例えば、バイポーラートランジスターＴＲＡのベースの動作点電圧ＶＢの温度特性と、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのゲート−ソース間電圧ＶＧＳの温度特性を同程度に調整しておくことで、コレクターの動作点電圧ＶＣの温度特性をほぼフラットな特性にできる。即ち、コレクターの動作点電圧ＶＣは、ベースの動作点電圧ＶＢの温度特性の影響を受けにくいため、温度変化に対して安定な電圧になる。従って、温度変化が生じても、比較例で説明したコレクター電圧ＶＣＡの上昇を、本実施形態では低減できる。
【００５２】
このように本実施形態では、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのゲート−ソース間電圧ＶＧＳの温度特性を利用して、バイポーラートランジスターＴＲＡのベースの動作点電圧ＶＢの温度特性を低減できる。これにより、発振回路１００を用いる温度範囲において、電流源のトランジスターＴＢ２がリニア動作となるおそれを低減できる（リニア動作となるおそれがある温度領域をなくすことができる）。
【００５３】
２．変形例
図７は、発振部の第１の変形例である。図７では、発振部１１０が更に抵抗ＲＡを含む。抵抗ＲＡは、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクターとＰ型トランジスターＴＲＰＡのゲートとの間に設けられる。即ち、抵抗ＲＡの一端がバイポーラートランジスターＴＲＡのコレクターに接続され、他端がＰ型トランジスターＴＲＰＡのゲートに接続される。
【００５４】
バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクター−ベース間のインピーダンスは、発振回路１００の発振特性（例えば負性抵抗や、或いは発振ループの安定性等）に関係している。このため、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクターとＰ型トランジスターＴＲＰＡのゲートとの間に抵抗ＲＡを設けることで、発振特性（の一部）を向上できる場合がある。例えば、抵抗ＲＡによりコレクター−ベース間のインピーダンスを増加させることで、負性抵抗が増加する。これにより、発振信号の振幅を向上できる場合がある。
【００５５】
なお、図４や図７の実施形態では、負性抵抗や発振ループの安定性等を考慮して、バイポーラートランジスターＴＲＡのサイズ、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのサイズ、それらのトランジスターへのバイアス電流を決める（設計する）。図７では、更に抵抗ＲＡの抵抗値が設計要素に加わる。
【００５６】
図８は、電流源回路の変形例である。図８では、図４の電流源ＩＢＢが可変電流源ＩＢＣに変更されている。本変形例では、可変電流源ＩＢＣが生成するバイアス電流が可変に調整されることで、発振部１１０のＰ型トランジスターＴＲＰＡのソース電流（ソース−ドレイン間に流れる電流）が可変に調整される。
【００５７】
上述したように、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクターの動作点電圧ＶＣよりも、ベース（Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのソース）の動作点電圧ＶＢの方が高い。そのため、電流源のトランジスターＴＢ２が飽和領域での動作を維持できるマージンよりも、電流源のトランジスターＴＢ４が飽和領域での動作を維持できるマージンの方が小さくなる。
【００５８】
本変形例では、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのソース電流を変えることで、バイポーラートランジスターＴＲＡのベース（Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのソース）の動作点電圧ＶＢを変えることができる。これにより、電流源のトランジスターＴＢ４が飽和領域での動作を維持できるマージンに応じて、バイポーラートランジスターＴＲＡのベースの動作点電圧ＶＢを適切に設定できる。例えば、発振回路１００の発振特性や、消費電力を考慮しつつ、最適な動作点電圧ＶＢを設定できる。
【００５９】
また本変形例では、電源電圧ＶＤＤに基づいてＰ型トランジスターＴＲＰＡのソース電流が可変に調整される。
【００６０】
具体的には、電源電圧ＶＤＤが低いほど、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのドレイン電流が小さくなるように、可変電流源ＩＢＣを調整する。これにより、電源電圧ＶＤＤが低いほど、バイポーラートランジスターＴＲＡのベース（Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのソース）の動作点電圧ＶＢが低くなる。このため、低電圧化した場合において、電流源のトランジスターＴＢ４がリニア動作となる可能性を低減できる。
【００６１】
可変電流源ＩＢＣが生成するバイアス電流の電流値は、例えば処理装置（発振回路を含む回路装置の外部に設けられた処理装置）からレジスター設定により設定される。或いは、発振回路の内部でバイアス電流の電流値が可変に調整されてもよい。例えば、発振回路は、電源電圧ＶＤＤを検出する検出回路と、その検出結果に基づいて可変電流源ＩＢＣを制御する制御回路と、を有してもよい。
【００６２】
図９は、発振部の第２の変形例である。図９では、図４のバイポーラートランジスターＴＲＡがＮ型トランジスターＴＲＮＡ（第２導電型ＭＯＳトランジスター）に変更されている。Ｎ型トランジスターＴＲＮＡのドレインはＰ型トランジスターＴＲＰＡのゲートに接続され、Ｎ型トランジスターＴＲＮＡのゲートはＰ型トランジスターＴＲＰＡのソースに接続される。Ｎ型トランジスターＴＲＮＡのソースは低電位側電源ノードに接続される。
【００６３】
バイポーラートランジスターを用いた場合と同様に、Ｎ型トランジスターを用いた場合においても、ドレイン電圧が上昇すると電流源のトランジスターがリニア動作となるおそれがある。
【００６４】
この点、本変形例の発振部１１０を含む発振回路１００は、発振用のＮ型トランジスターＴＲＮＡと、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡと、Ｎ型トランジスターＴＲＮＡに電流を供給する第１の電流源（図４のＰ型トランジスターＴＢ１、ＴＢ２）と、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡに電流を供給する第２の電流源（Ｐ型トランジスターＴＢ３、ＴＢ４）と、を含む。そして、Ｎ型トランジスターＴＲＮＡのドレイン電圧ＶＤＡがＰ型トランジスターＴＲＰＡのゲートに入力され、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのドレインがＮ型トランジスターＴＲＮＡのゲートに接続される。即ち、Ｎ型トランジスターＴＲＮＡのゲート電圧ＶＧＡとしてＰ型トランジスターＴＲＰＡのドレイン電圧が入力される。
【００６５】
本変形例では、Ｎ型トランジスターＴＲＮＡのドレインの動作点電圧をＶＤとし、Ｎ型トランジスターＴＲＮＡのゲートの動作点電圧をＶＧとし、Ｐ型トランジスターＴＲＰＡのゲート−ソース間電圧をＶＧＳとした場合に、ＶＤ＝ＶＧ−ＶＧＳとなる。このように、Ｎ型トランジスターＴＲＮＡのドレインの動作点電圧ＶＤが、Ｎ型トランジスターＴＲＮＡのゲートの動作点電圧ＶＧよりも低くなるので、電流源のトランジスターＴＢ２がリニア動作になるおそれを低減できる。
【００６６】
なお、以上ではバイポーラートランジスターＴＲＡのコレクター−ベース間にＰ型トランジスターを設ける場合を例に説明したが、これに限定されない。即ち、発振回路１００は、発振用のバイポーラートランジスターＴＲＡと、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクター−ベース間に設けられる回路素子と、を含んでもよい。そして、バイポーラートランジスターＴＲＡのベース−エミッター間電圧が正の温度特性及び負の温度特性の一方の温度特性（例えば正の温度特性）の電圧であり、回路素子が、正の温度特性及び負の温度特性の他方の温度特性（例えば負の温度特性）の電圧をコレクター−ベース間に発生する。回路素子は、例えば図４等のようにＰ型トランジスターであってもよいが、これに限定されず、バイポーラートランジスターＴＲＡのコレクター−ベース間に負の温度特性の電圧を発生させる素子であればよい。
【００６７】
このようにすれば、回路素子がバイポーラートランジスターのコレクター−ベース間に発生する電圧の温度特性を利用して、バイポーラートランジスターのベースの動作点電圧の温度特性（バイポーラートランジスターのベース−エミッター間電圧の温度特性）を低減できる。これにより、発振回路を用いる温度範囲において、電流源のトランジスターがリニア動作となるおそれを低減できる。
【００６８】
３．回路装置
図１０は、本実施形態の発振回路を含む回路装置の構成例である。回路装置５００は、温度センサー５０１、処理回路５０２、不揮発性メモリー５０３、発振回路１００を含む。回路装置５００は、例えば集積回路装置により実現される。
【００６９】
温度センサー５０１は、回路装置の環境温度（例えば集積回路装置の基板の温度）を検出し、温度検出信号を出力する。処理回路５０２は、温度検出信号を温度検出データにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、温度検出データに基づいて制御データを出力する制御回路と、を含む。不揮発性メモリー５０３は、発振周波数の温度特性をキャンセル（抑制）するための温度補償用データを記憶している。温度補償用データは、各温度に制御データが対応付けられたテーブルデータである。制御回路は、温度検出データに対応した温度の制御データを不揮発性メモリー５０３から読み出して出力する。発振回路１００は、キャパシターアレイを含み、制御データによりキャパシターアレイの容量値が制御（選択）されることで、発振周波数が温度補償される。
【００７０】
なお、回路装置の構成は上記に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。
【００７１】
例えば、処理回路５０２は、Ａ／Ｄ変換回路とＤＳＰとを含み、不揮発性メモリー５０３は、発振周波数の温度特性をキャンセル（抑制）する多項式の係数データを記憶していてもよい。この場合、ＤＳＰは、温度検出データと多項式に基づいて制御データを生成する。発振回路１００は、制御データをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換回路と、Ｄ／Ａ変換回路の出力電圧により容量値が変化する可変容量素子と、を含み、可変容量素子の容量値が変化することで発振周波数が温度補償される。
【００７２】
或いは、処理回路５０２は、温度検出信号に基づいて、発振周波数の温度特性をキャンセル（抑制）する制御電圧を生成するアナログ温度補償回路であってもよい。この場合、発振回路１００は、制御電圧により容量値が変化する可変容量素子を含む。
【００７３】
或いは、以上では回路装置５００がＴＣＸＯ（Temperature Compensated crys(X)tal Oscillator）の回路装置である場合を例に説明したが、回路装置５００がＳＰＸＯ（Simple Packaged Crys(X)tal Oscillator）であってもよい。この場合、例えば処理回路５０２は、発振回路１００の動作設定等を行う制御回路であり、温度センサー５０１、不揮発性メモリー５０３が省略されてもよい。
【００７４】
４．発振器、電子機器、移動体
図１１は、本実施形態の発振回路を含む発振器４００の構成例である。発振器４００は、回路装置５００と、発振子ＸＴＡＬ（振動子、振動片）と、を含む。回路装置５００には本実施形態の発振回路が含まれる。また発振器４００は、回路装置５００及び発振子ＸＴＡＬが収容されるパッケージ４１０を含むことができる。なお発振器は図１１の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００７５】
パッケージ４１０は、例えばベース部４１２とリッド部４１４により構成される。ベース部４１２は、セラミック等の絶縁材料からなる例えば箱型等の部材であり、リッド部４１４は、ベース部４１２に接合される例えば平板状等の部材である。ベース部４１２の例えば底面には外部機器と接続するための外部接続端子（外部電極）が設けられている。ベース部４１２とリッド部４１４により形成される内部空間（キャビティー）に、回路装置５００、発振子ＸＴＡＬが収容される。そしてリッド部４１４により密閉することで、回路装置５００、発振子ＸＴＡＬがパッケージ４１０内に気密に封止される。回路装置５００と発振子ＸＴＡＬは、パッケージ４１０内に実装される。そして発振子ＸＴＡＬの端子と、回路装置５００（ＩＣ）の端子（パッド）は、パッケージ４１０の内部配線により電気的に接続される。
【００７６】
図１２は、本実施形態の発振回路を含む電子機器３００の構成例である。この電子機器３００は、回路装置５００、水晶振動子等の発振子ＸＴＡＬ、アンテナＡＮＴ、通信部５１０（通信装置）、処理部５２０（処理装置）を含む。回路装置５００には本実施形態の発振回路１００が含まれる。また電子機器３００は、操作部５３０（操作装置）、表示部５４０（表示装置）、記憶部５５０（メモリー）を含むことができる。発振子ＸＴＡＬと回路装置５００により発振器４００が構成される。なお電子機器３００は図１２の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００７７】
図１２の電子機器３００としては、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）又はメーターパネル等の車載の電子装置や、デジタルカメラ又はビデオカメラ等の映像機器や、プリンターやプリンター複合機等の印刷機器を想定できる。或いは、ＧＰＳ内蔵時計、生体情報測定機器（脈波計、歩数計等）又は頭部装着型表示装置等のウェアラブル機器や、スマートフォン、携帯電話機、携帯型ゲーム装置、ノートＰＣ又はタブレットＰＣ等の携帯情報端末（移動端末）や、コンテンツを配信するコンテンツ提供端末や、或いは基地局又はルーター等のネットワーク関連機器などの種々の機器を想定できる。
【００７８】
通信部５１０（無線回路）は、アンテナＡＮＴを介して外部からデータを受信したり、外部にデータを送信する処理を行う。処理部５２０は、電子機器３００の制御処理や、通信部５１０を介して送受信されるデータの種々のデジタル処理などを行う。この処理部５２０の機能は、例えばマイクロコンピューターなどのプロセッサーにより実現できる。操作部５３０は、ユーザーが入力操作を行うためのものであり、操作ボタンやタッチパネルディスプレイをなどにより実現できる。表示部５４０は、各種の情報を表示するものであり、液晶や有機ＥＬなどのディスプレイにより実現できる。記憶部５５０は、データを記憶するものであり、その機能はＲＡＭやＲＯＭなどの半導体メモリーやＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などにより実現できる。
【００７９】
図１３は、本実施形態の発振回路を含む移動体の例を示す。本実施形態の回路装置５００（発振器）は、例えば、車、飛行機、バイク、自転車、或いは船舶等の種々の移動体に組み込むことができる。移動体は、例えばエンジンやモーター等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の電子機器（車載機器）を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。
【００８０】
図１３は移動体の具体例としての自動車２０６を概略的に示している。自動車２０６には、本実施形態の回路装置５００と振動子を有する発振器（不図示）が組み込まれる。回路装置５００には本実施形態の発振回路１００が含まれる。制御装置２０８は、この発振器により生成されたクロック信号（発振信号）に基づいて動作する。例えば、制御装置２０８は、車体２０７の姿勢に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪２０９のブレーキを制御するＥＣＵであってもよい。例えば制御装置２０８により、自動車２０６の自動運転を実現してもよい。なお本実施形態の発振回路や回路装置、発振器が組み込まれる機器は、このような制御装置２０８には限定されず、自動車２０６等の移動体に設けられる種々の機器（車載機器）に組み込むことが可能である。
【００８１】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また発振回路、回路装置、発振器、電子機器、移動体の構成・動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１００…発振回路、１１０…発振部、１２０…電流源回路、１５０…発振回路、
２０６…自動車（移動体）、２０７…車体、２０８…制御装置、２０９…車輪、
３００…電子機器、４００…発振器、４１０…パッケージ、４１２…ベース部、
４１４…リッド部、５００…回路装置、５０１…温度センサー、５０２…処理回路、
５０３…不揮発性メモリー、５１０…通信部、５２０…処理部、５３０…操作部、
５４０…表示部、５５０…記憶部、
ＲＡ…抵抗、ＴＢ１〜ＴＢ４…Ｐ型トランジスター（電流源のトランジスター）、
ＴＲＡ…バイポーラートランジスター、ＴＲＰＡ…Ｐ型トランジスター、
ＶＢ…ベースの動作点電圧、ＶＢＡ…ベース電圧、ＶＣ…コレクターの動作点電圧、
ＶＣＡ…コレクター電圧、ＶＤＡ…ドレイン電圧、ＶＤＤ…電源電圧、
ＶＧＡ…ゲート電圧、ＶＧＳ…ゲート−ソース間電圧、ＸＴＡＬ…発振子
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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