(57)【要約】【課題】発振器が出力する発振信号の精度を向上させる。【解決手段】発振器１は、外部から第１発振信号の入力を受ける入力端子１０と、水晶振動子１３１を発振させることにより、第１発振信号の周波数に対して所定の範囲内の周波数の第２発振信号を発生する発振部１３と、入力端子１０と発振部１３との間に直列に接続されたコンデンサ１１及び抵抗１２と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から第１発振信号の入力を受ける入力部と、
水晶振動子を発振させることにより、前記第１発振信号の周波数に対して所定の範囲内の周波数の第２発振信号を発生する発振部と、
前記入力部と前記発振部との間に直列に接続されたコンデンサ及び抵抗と、
を有する発振器。
【請求項２】
前記発振部は、前記入力部に前記第１発振信号が入力されている間は、前記第１発振信号の周波数と等しい周波数の前記第２発振信号を発生し、前記入力部に前記第１発振信号が入力されていない間は、前記水晶振動子の自走周波数の前記第２発振信号を発生する、
請求項１に記載の発振器。
【請求項３】
前記抵抗が、抵抗値を変化させることができる可変抵抗である、
請求項１又は２に記載の発振器。
【請求項４】
前記発振部は、前記抵抗の抵抗値に基づく対応する大きさのジッタを含む前記第２発振信号を発生する、
請求項３に記載の発振器。
【請求項５】
前記発振部は、前記水晶振動子と並列に接続されたインバータを有し、
前記コンデンサ及び抵抗は、前記入力部と前記インバータの入力端子との間に設けられている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振信号を出力する発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発振信号を生成するために、水晶発振器を用いることが知られている。特許文献１には、１Ｈｚの逓倍波である３２．７６８ＫＨｚで発振可能な水晶振動子を用いた発振器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２３６４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水晶振動子は、設計された周波数で発振することができるが、発振回路を構成するコンデンサの容量や周囲温度の影響により、周波数偏差が生じる。そこで、例えば、時計に使用される３２．７６８ＫＨｚの発振信号を水晶発振器によって生成する場合、周期的に時刻を補正しなければならないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、発振器が出力する発振信号の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様においては、外部から第１発振信号の入力を受ける入力部と、水晶振動子を発振させることにより、前記第１発振信号の周波数に対して所定の範囲内の周波数の第２発振信号を発生する発振部と、前記入力部と前記発振部との間に直列に接続されたコンデンサ及び抵抗と、を有する発振器を提供する。
【０００７】
前記発振部は、前記入力部に前記第１発振信号が入力されている間は、前記第１発振信号の周波数と等しい周波数の前記第２発振信号を発生し、前記入力部に前記第１発振信号が入力されていない間は、前記水晶振動子の自走周波数の前記第２発振信号を発生する。
【０００８】
前記抵抗が、抵抗値を変化させることができる可変抵抗であってもよい。この場合、前記発振部は、前記抵抗の抵抗値に基づく対応する大きさのジッタを含む前記第２発振信号を発生する。
【０００９】
前記発振部は、前記水晶振動子と並列に接続されたインバータを有し、前記コンデンサ及び抵抗は、前記入力部と前記インバータの入力端子との間に設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、発振器が出力する発振信号の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る発振器１の構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係る発振器２の構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係る発振器３の構成を示す図である。
【図４】第４の実施形態に係る発振器４の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
［発振器１の構成］
図１は、第１の実施形態に係る発振器１の構成を示す図である。発振器１は、入力端子１０と、コンデンサ１１と、抵抗１２と、発振部１３と、インバータ１４と、分周器１５と、インバータ１６と、出力端子１７と、出力端子１８と、出力端子１９とを有する。
【００１３】
入力端子１０は、外部から発振信号の入力を受ける入力部である。以下の説明では、外部から入力端子１０に入力される発振信号を第１発振信号という。第１発振信号は、例えば衛星から送信された電波に重畳された発振信号である。この場合、入力端子１０には、衛星からの電波を受信する受信機により抽出された発振信号が第１発振信号として入力される。
【００１４】
図１に示す発振器１は受信機を有していないが、発振器１が受信機を有しており、発振器１が有する受信機において抽出した発振信号を第１発振信号としてもよい。第１発振信号の周波数は、例えば、時計で用いられる発振信号の周波数である３２．７６８ＫＨｚの逓倍の周波数である。
【００１５】
コンデンサ１１は、入力端子１０に入力された第１発振信号の直流成分を除去する。
抵抗１２は、入力端子１０と発振部１３との間において、コンデンサ１１と直列に設けられている。抵抗１２は、第１発振信号を減衰させる。
【００１６】
発振部１３は、第１発振信号に基づいて、第２発振信号を発生する発振回路を有する。具体的には、発振部１３は、水晶振動子１３１と、抵抗１３２と、インバータ１３３と、コンデンサ１３４と、コンデンサ１３５とを有する。発振部１３は、水晶振動子１３１を発振させることにより、第１発振信号の周波数に対して所定の範囲内の周波数の第２発振信号を発生する。
【００１７】
水晶振動子１３１は、第１発振信号の周波数と同一の周波数で発振するように設計されている。抵抗１３２は、水晶振動子１３１の両端に並列に設けられた帰還抵抗である。インバータ１３３は、水晶振動子１３１及び抵抗１３２の両端に並列に設けられている。コンデンサ１３４及びコンデンサ１３５は負荷容量であり、水晶振動子１３１の両端とグランドとの間に設けられている。
【００１８】
発振部１３は、入力端子１０から、水晶振動子１３１の発振周波数として予め設定された周波数に対して所定の範囲内の周波数の第１発振信号が入力されている間は、第１発振信号に同期して、第１発振信号の周波数と等しい周波数の第２発振信号を発生する。例えば、第１発振信号の周波数と水晶振動子１３１の発振周波数との差が３ｐｐｍ以内である場合、発振部１３は、第１発振信号に引き込まれて、第１発振信号の周波数での発振を開始する。発振部１３は、入力端子１０に第１発振信号が入力されていない間は、水晶振動子１３１の自走周波数の第２発振信号を発生する。
【００１９】
発振部１３がこのように構成されていることで、入力端子１０に高い周波数精度の第１発振信号が入力されている間は、発振部１３が、高い周波数精度の第２発振信号を出力することができる。そして、入力端子１０に第１発振信号が入力されない状態になった場合であっても、発振部１３は、第２発振信号の出力を停止することなく、継続的に第２発振信号を出力することができる。
【００２０】
なお、第１発振信号と第２発振信号との間の位相同期の度合いは、コンデンサ１１及び抵抗１２の値によって定められる。また、第２発振信号は、水晶振動子１３１の自走周波数と第１発振信号の周波数との差、コンデンサ１１の容量値及び抵抗１２の抵抗値に応じた大きさのジッタが含まれる。抵抗１２の抵抗値が小さいほど、第１発振信号と発振部１３との結合度が大きくなり、第２発振信号のジッタが大きくなる。
【００２１】
インバータ１４は、発振部１３が出力する第２発振信号の論理を反転し、第２発振信号を整形する。インバータ１４は、論理を反転させた後の第２発振信号を分周器１５に入力する。また、インバータ１４から出力された第２発振信号は、出力端子１７を介して外部に出力される。
【００２２】
分周器１５は、インバータ１４から入力された第２発振信号を分周し、３２．７６８ＫＨｚのクロックを生成する。分周器１５は、生成したクロックをインバータ１６に入力する。分周器１５から出力されたクロックは、出力端子１８を介して外部に出力される。
インバータ１６は、分周器１５から入力されたクロックを反転する。インバータ１６が反転したクロックは、出力端子１９を介して外部に出力される。
【００２３】
以上説明したように、第１の実施形態に係る発振器１は、発振部１３が有するインバータ１３３の入力段に、直列に接続されたコンデンサ１１及び抵抗１２を介して、周波数の精度が高く、かつ水晶振動子１３１の自走周波数と近い周波数の第１発振信号が入力される。
【００２４】
発振器１がこのような構成を有することにより、発振部１３は、第１発振信号の周波数に引き込まれて、第１発振信号の周波数に等しい高い精度の第２発振信号を出力することができる。そして、発振器１は、発振部１３が発生する第２発振信号を分周器１５が分周してから出力することで、高い精度の３２．７６８ＫＨｚクロックを出力することができるので、長期間にわたって高精度の周波数での動作が求められる時計用の発振器として好適である。
【００２５】
＜第２の実施形態＞
図２は、第２の実施形態に係る発振器２の構成を示す図である。発振器２は、第１の実施形態に係る発振器１の発振部１３の代わりに、発振部２３を有する点で発振器１と異なり、他の点で発振器１と同じである。
【００２６】
発振部２３は、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）である。発振部２３は、コンデンサ１３４とグランドとの間に設けられた可変容量素子１３６を有する。可変容量素子１３６は、例えばバリキャップダイオードであり、両端の電圧に応じて容量値が変化する。
【００２７】
また、発振部２３は、コンデンサ１３４と可変容量素子１３６との間に温度補償電圧を印加する温度補償回路１３７を有する。温度補償回路１３７は、周囲温度に応じて変化する温度補償電圧を出力する。例えば、温度補償回路１３７は、周囲温度が高くなると温度補償電圧を大きくすることにより可変容量素子１３６の容量値を小さくする。
【００２８】
発振部２３が上記の構成を有することにより、周囲温度が高くなることで水晶振動子１３１の自走周波数が低下する特性を有しているとしても、可変容量素子１３６の容量値が小さくなることにより、自走周波数の低下を防ぐことができる。なお、温度補償水晶発振器の構成は、図２に示した構成に限らず、温度補償を行うことができる任意の構成を適用することができる。
【００２９】
＜第３の実施形態＞
図３は、第３の実施形態に係る発振器３の構成を示す図である。発振器３は、第１の実施形態に係る発振器１の発振部１３の代わりに、発振部３３を有する点で発振器１と異なり、他の点で発振器１と同じである。
【００３０】
発振部３３は、コルピッツ発振回路を有している。具体的には、発振部３３は、水晶振動子３３１と、トランジスタ３３２と、抵抗３３３、３３４、３３５、３３６と、コンデンサ３３７、３３８、３３９とを有する。
【００３１】
水晶振動子３３１の一端は、トランジスタ３３２のベースに接続されており、水晶振動子３３１の他端はグランドに接続されている。抵抗１２は、水晶振動子３３１とトランジスタ３３２のベースとの接続点に接続されている。
【００３２】
発振部３３は、入力端子１０から、水晶振動子３３１の発振周波数として予め設定された周波数に対して所定の範囲内の周波数の第１発振信号が入力されている間は、第１発振信号に同期して、第１発振信号の周波数と等しい周波数の第２発振信号を発生する。また、発振部３３は、入力端子１０に第１発振信号が入力されていない間は、水晶振動子３３１の自走周波数の第２発振信号を発生する。このように、発振器３がコルピッツ発振回路等のようにインバータを有しない発振回路である場合にも、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００３３】
＜第４の実施形態＞
図４は、第４の実施形態に係る発振器４の構成を示す図である。発振器３は、第１の実施形態に係る発振器１が有する抵抗１２の代わりに、可変抵抗４１と、可変抵抗の抵抗値を制御するための制御端子４２とを有する点で発振器１と異なり、他の点で発振器１と同じである。
【００３４】
可変抵抗４１は、例えば制御端子４２から入力される制御信号の電圧に応じて抵抗値を変化させる。可変抵抗４１の抵抗値が変化することにより、発振部１３に印加される第１発振信号の信号レベルが変化する。第１発振信号の信号レベルが変化すると、発振部１３が出力する第２発振信号のジッタ量が変化する。したがって、発振器４のユーザは、制御端子４２に印加する制御信号の電圧を変化させることにより、第２発振信号のジッタ量を変化させることができる。
【００３５】
このように、発振器４は、第１発振信号が入力される入力端子１０と発振部１３との間に可変抵抗４１を有することにより、第２発振信号のジッタ量を変化させることができる。したがって、発振器４は、第２発振信号に起因する放射ノイズ（ＥＭＩ：Electro-Magnetic Interference）のピークレベルを低減させる必要がある回路に好適である。
【００３６】
なお、上記の説明では、制御端子４２から制御信号が入力される例について説明したが、発振器４は、制御端子４２を介して挿入した工具を用いて、可変抵抗４１の抵抗値を物理的に調整するという構成を有していてもよい。
また、第４の実施形態の構成は、第２の実施形態及び第３の実施形態にも適用可能であり、発振器２及び発振器３における抵抗１２を可変抵抗とすることにより、第４の実施形態に係る発振器４と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３８】
１、２、３、４  発振器
１０  入力端子
１１  コンデンサ
１２  抵抗
１３  発振部
１４  インバータ
１５  分周器
１６  インバータ
１７、１８、１９  出力端子
２３  発振部
３３  発振部
４１  可変抵抗
４２  制御端子
１３１  水晶振動子
１３２  抵抗
１３３  インバータ
１３４  コンデンサ
１３５  コンデンサ
１３６  可変容量素子
１３７  温度補償回路
３３１  水晶振動子
３３２  トランジスタ
３３３、３３４、３３５、３３６  抵抗
３３７、３３８、３３９  コンデンサ
【図１】
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【図２】
2018011163.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018011163.tif 000006