(57)【要約】【課題】  １つの水晶振動子で基本波発振とオーバートーン発振を実現すると共に、励振電流を基本波発振とオーバートーン発振に応じて最適化できる基本波／オーバートーン水晶発振器を提供する。【解決手段】  基本波発振又はオーバートーン発振が可能な水晶振動子１と、水晶振動子１からの励振電流を増幅して発振周波数を出力する発振回路３０とを備え、発振回路３０のトランジスタＴｒ31のベースにコンデンサＣｆとコンデンサＣｏが並列接続されて、エミッタに接続され、エミッタにコンデンサＣ32と抵抗Ｒ32が並列接続され、切替信号によってコンデンサＣｆを回路に接続又は切り離すためのスイッチＳＷ31を設け、スイッチＳＷ31が基本波で発振させる場合にはオンとなり、オーバートーンで発振させる場合にはオフするよう動作する基本波／オーバートーン水晶発振器である。【選択図】        図２
2011176393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波発振又はオーバートーン発振が可能な水晶振動子と、前記水晶振動子からの励振電流を増幅して発振周波数を出力する発振回路とを備え、
前記発振回路は、前記励振電流を増幅するトランジスタを備え、
前記トランジスタの前記励振電流を入力するベースに一端が接続する第１のコンデンサと、前記ベースに一端が接続する第２のコンデンサが並列に接続され、前記第１のコンデンサの他端と前記第２のコンデンサの他端が前記トランジスタのエミッタに接続され、
前記エミッタに一端が接続する第３のコンデンサと、前記エミッタに一端が接続する第１の抵抗が並列に接続され、前記第３のコンデンサの他端と前記第１の抵抗の他端が接地され、
入力される信号によって前記第１のコンデンサを回路から切り離すためにオフし、又は前記第１のコンデンサを回路に接続するためにオンする第１のスイッチを設け、
前記第１のスイッチが基本波で発振させる場合にはオンとなり、オーバートーンで発振させる場合にはオフするよう動作することを特徴とする基本波／オーバートーン水晶発振器。
【請求項２】
水晶振動子と発振回路との間にスイッチ回路を設け、
前記スイッチ回路は、第２の抵抗と第２のスイッチとを備え、
前記第２のスイッチは、基本波で発振させる場合には、前記水晶振動子から入力された励振電流を、前記第２の抵抗を介して前記発振回路に出力するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、前記水晶振動子から入力された励振電流を、前記第２の抵抗を介さずに出力するよう切り替わることを特徴とする請求項１記載の基本波／オーバートーン水晶発振器。
【請求項３】
基本波発振又はオーバートーン発振が可能な水晶振動子と、前記水晶振動子からの励振電流を分離する周波数分離器と、前記周波数分離器からの出力を増幅して基本波の発振周波数を出力する第１の発振回路と、前記周波数分離器からの出力を増幅してオーバートーンの発振周波数を出力する第２の発振回路とを備え、
前記第１の発振回路は、基本波での発振を行うために素子が最適化されており、
前記第２の発振回路は、オーバートーンでの発振を行うために素子が最適化されており、
前記周波数分離器は、前記水晶振動子からの励振電流を入力し、オーバートーン帯を遮断し、基本波帯を通過させて前記第１の発振回路に出力する第１のフィルタと、前記水晶振動子からの励振電流を入力し、基本波帯を遮断し、オーバートーン帯を通過させて前記第２の発振回路に出力する第２のフィルタとを有することを特徴とする基本波／オーバートーン水晶同時発振器。
【請求項４】
基本波発振又はオーバートーン発振が可能な水晶振動子と、前記水晶振動子からの励振電流を切り替えて出力するスイッチ回路と、前記スイッチ回路からの出力を増幅して基本波の発振周波数を出力する第１の発振回路と、前記スイッチ回路からの出力を増幅してオーバートーンの発振周波数を出力する第２の発振回路とを備え、
前記第１の発振回路は、基本波での発振を行うために素子が最適化されており、
前記第２の発振回路は、オーバートーンでの発振を行うために素子が最適化されており、
前記スイッチ回路は、基本波で発振させる場合には、前記水晶振動子から入力された励振電流を前記第１の発振回路に出力するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、前記水晶振動子から入力された励振電流を前記第２の発振回路に出力するよう切り替わることを特徴とする基本波／オーバートーン水晶発振器。
【請求項５】
第１のインバータＩＣと第２のインバータＩＣとが直列に接続され、
前記第１のインバータＩＣの入力側と出力側が第１の抵抗を介して接続され、
前記第１のインバータＩＣの入力側に水晶振動子の一端が接続され、前記第１のインバータＩＣの出力側に前記水晶振動子の他端が第２の抵抗を介して接続され、
前記水晶振動子の一端には、第１のコンデンサの一端が接続され、前記第１のコンデンサの他端が接地され、
前記水晶振動子の他端には、基本波発振コンデンサ又はオーバートーン発振コンデンサに接続を切り替えるスイッチが接続され、
前記スイッチには、前記基本波発振コンデンサの一端が接続され、前記基本波発振コンデンサの他端が接地され、
前記スイッチには、前記オーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、前記オーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、
前記スイッチは、基本波で発振させる場合には、前記水晶振動子の他端を前記基本波発振コンデンサに接続するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、前記水晶振動子の他端を前記オーバートーン発振コンデンサに接続するよう切り替わることを特徴とする基本波／オーバートーン水晶発振器。
【請求項６】
第１のインバータＩＣと第２のインバータＩＣとが直列に接続され、
前記第１のインバータＩＣの入力側と出力側が第１の抵抗を介して接続され、
前記第１のインバータＩＣの入力側に第１のスイッチが接続され、
前記第１のインバータＩＣの出力側に第２のスイッチが接続され、
水晶振動子の一端に第３のスイッチが接続されると共に、第１のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、前記第１のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、
前記水晶振動子の他端に第４のスイッチが接続されると共に、第２のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、前記第２のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、
前記第１のスイッチは、前記第１のインバータＩＣの入力側を第１の基本波発振抵抗の一端、又は第１のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、
前記第１の基本波発振抵抗の他端が第１の基本波発振コンデンサの一端に接続され、前記第１の基本波発振コンデンサの他端が接地され、
前記第２のスイッチは、前記第１のインバータＩＣの出力側を第２の基本波発振抵抗の一端、又は第２のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、
前記第２の基本波発振抵抗の他端が第２の基本波発振コンデンサの一端に接続され、前記第２の基本波発振コンデンサの他端が接地され、
前記第３のスイッチは、前記水晶振動子の一端を前記第１の基本波発振抵抗の他端と前記第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は前記第１のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、
前記第４のスイッチは、前記水晶振動子の他端を前記第２の基本波発振抵抗の他端と前記第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は前記第２のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、
基本波で発振させる場合には、前記第１のスイッチが、前記インバータＩＣの入力側を前記第１の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、前記第２のスイッチが、前記インバータＩＣの出力側を前記第２の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、前記第３のスイッチが、前記水晶振動子の一端を前記第１の基本波発振抵抗の他端と前記第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、前記第４のスイッチが、前記水晶振動子の他端を前記第２の基本波発振抵抗の他端と前記第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、
オーバートーンで発振させる場合には、前記第１のスイッチが、前記インバータＩＣの入力側を前記第１のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、前記第２のスイッチが、前記インバータＩＣの出力側を前記第２のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、前記第３のスイッチが、前記水晶振動子の一端を前記第１のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わり、前記第４のスイッチが、前記水晶振動子の他端を前記第２のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わることを特徴とする基本波／オーバートーン水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器に係り、特に、一つの水晶発振器を基本波モード又はオーバートーンモードで発振させることができる基本波／オーバートーン水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来の水晶振動子では、同じ仕様で、基本波モード又はオーバートーンモードで発振させることができるものである。
しかしながら、基本波モード又はオーバートーンモードでは、それぞれ最適条件で回路を構成する必要があり、更に、用途、振動子の仕様に応じて、励振電流は最適に設定するのが望ましいため、同一の装置で基本波とオーバートーンの複数信号を得たい場合には、各々の振動子と回路を対にして構成する必要があった。
【０００３】
［基本波水晶発振器：図７］
従来の基本波水晶発振器について図７を参照しながら説明する。図７は、従来の基本波水晶発振器の回路図である。
従来の基本波水晶発振器は、図７に示すように、基本波で振動する水晶振動子１ａと、発振回路１０とを備えている。
発振器１０は、基本波に最適化された素子により構成されている。
【０００４】
発振回路１０は、コルピッツ型の発振回路であり、水晶振動子１ａの励振電流がコンデンサＣ13を介してトランジスタＴｒ11のベースに与えられ、電源電圧ＶccがトランジスタＴｒ11のコレクタ供給されると共に抵抗Ｒ11を介してベースに供給されている。
また、トランジスタＴｒ11のコレクタにはコンデンサＣ14の一端が接続し、他端が接地されている。
【０００５】
更に、トランジスタＴｒ11のベースには、直列接続のコンデンサＣ11とコンデンサＣ12が接続され、コンデンサＣ12の他端が接地されている。
トランジスタＴｒ11のエミッタには、抵抗Ｒ12を介して接地されている。
また、コンデンサＣ11とコンデンサＣ12の間の点とエミッタが接続し、エミッタから基本波の発振周波数が出力されるようになっている。
【０００６】
［オーバートーン水晶発振器：図８］
従来のオーバートーン水晶発振器について図８を参照しながら説明する。図８は、従来のオーバートーン水晶発振器の回路図である。
従来のオーバートーン水晶発振器は、図８に示すように、オーバートーンで振動する水晶振動子１ｂと、発振回路２０とを備えている。
発振器２０は、オーバートーンに最適化された素子により構成されている。
【０００７】
発振回路２０は、コルピッツ型の発振回路であり、水晶振動子１ｂの励振電流がコンデンサＣ23を介してトランジスタＴｒ21のベースに与えられ、電源電圧ＶccがトランジスタＴｒ21のコレクタ供給されると共に抵抗Ｒ21を介してベースに供給されている。
また、トランジスタＴｒ21のコレクタにはコンデンサＣ24の一端が接続し、他端が接地されている。
【０００８】
更に、トランジスタＴｒ21のベースには、直列接続のコンデンサＣ21とコンデンサＣ22が接続され、コンデンサＣ22の他端が接地されている。
トランジスタＴｒ21のエミッタには、抵抗Ｒ22を介して接地されている。
また、コンデンサＣ21とコンデンサＣ22の間の点とエミッタが接続し、エミッタからオーバートーンの発振周波数が出力されるようになっている。
【０００９】
［負性抵抗特性：図９，図１０］
次に、水晶発振器における負性抵抗特性例について図９、図１０を参照しながら説明する。図９は、基本波における発振回路の負性抵抗例を示す図であり、図１０は、オーバートーンにおける発振回路の負性抵抗例を示す図である。
振動子から見た回路側が振動子の共振周波数にて負性抵抗となっていることが発振の条件である。
【００１０】
基本波周波数帯で負性抵抗を持つ回路では、基本波で発振する。図９では、２６ＭＨｚの水晶振動子に対応して基本波周波数帯で負性抵抗を持つ例を示している。
また、オーバートーン帯で負性抵抗を持つ回路では、オーバートーンで発振する。図１０では、２６ＭＨｚの水晶振動子に対応してオーバートーン周波数帯で負性抵抗を持つ例を示している。
【００１１】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開昭６４−０５１８０６号公報「水晶発振器用ＩＣ」（出願人：日本電波工業株式会社／特許文献１）、特開２００４−１２８５９３号公報「発振回路」（出願人：キンセキ株式会社／特許文献２）、特開２００９−１７７３９３号公報「３次オーバートーン用発振回路」（出願人：日本電気株式会社／特許文献３）がある。
【００１２】
特許文献１には、水晶発振器用ＩＣにおいて、入力端と出力端との間に第１の抵抗器と、それよりも抵抗値が低い第２の抵抗器とを設け、基本波発振の場合は第１の抵抗を選択し、３次オーバートーンの場合は第２の抵抗をスイッチ７で選択して、基本波又は３次オーバートーン発振の切り換えを自在に行うことが示されている。
【００１３】
特許文献２には、発振回路において、インバータに並列に接続された２つの帰還抵抗と、インバータの入出力端子間に設けられた圧電振動子を備え、スイッチング素子によりいずれかの帰還抵抗を選択することで、基本波発振又はオーバートーン発振を切り換えることが示されている。
【００１４】
特許文献３は、３次オーバートーン用発振回路において、インバータに並列に水晶発振子が接続され、入力端子と出力端子の各々に複数のコンデンサと選択用のスイッチを設け、基板の浮遊容量値によって発振回路の負性抵抗が変化しても、スイッチの切り換えによってコンデンサ容量を調整し、負性抵抗を調整することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開昭６４−０５１８０６号公報
【特許文献１】特開２００４−１２８５９３号公報
【特許文献１】特開２００９−１７７３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、従来の発振器では、基本波で発振する発振器は発振回路における素子を基本波用に最適化し、オーバートーンで発振する発振器は発振回路における素子をオーバートーン用に最適化する必要があり、一つの水晶振動子を基本波又はオーバートーンとして容易に発振させる構成とすることが難しいという問題点があった。
【００１７】
特許文献１，２には、抵抗を切り換えることにより、基本波又はオーバートーンのいずれかを発振させることが記載されているが、抵抗の切り替えだけでは励振電流を最適化させるのは難しいものとなっていた。
また、特許文献３では、オーバートーン発振を安定化させるもので、基本波又はオーバートーン発振を実現する先行技術ではない。
【００１８】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、１つの水晶振動子で基本波発振とオーバートーン発振を実現すると共に、励振電流を基本波発振とオーバートーン発振に応じて最適化できる基本波／オーバートーン水晶発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、基本波／オーバートーン水晶発振器において、基本波発振又はオーバートーン発振が可能な水晶振動子と、水晶振動子からの励振電流を増幅して発振周波数を出力する発振回路とを備え、発振回路は、励振電流を増幅するトランジスタを備え、トランジスタの励振電流を入力するベースに一端が接続する第１のコンデンサと、ベースに一端が接続する第２のコンデンサが並列に接続され、第１のコンデンサの他端と第２のコンデンサの他端がトランジスタのエミッタに接続され、エミッタに一端が接続する第３のコンデンサと、エミッタに一端が接続する第１の抵抗が並列に接続され、第３のコンデンサの他端と第１の抵抗の他端が接地され、入力される信号によって第１のコンデンサを回路から切り離すためにオフし、又は第１のコンデンサを回路に接続するためにオンする第１のスイッチを設け、第１のスイッチが基本波で発振させる場合にはオンとなり、オーバートーンで発振させる場合にはオフするよう動作することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、上記基本波／オーバートーン水晶発振器において、水晶振動子と発振回路との間にスイッチ回路を設け、スイッチ回路は、第２の抵抗と第２のスイッチとを備え、第２のスイッチは、基本波で発振させる場合には、水晶振動子から入力された励振電流を、第２の抵抗を介して発振回路に出力するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、水晶振動子から入力された励振電流を、第２の抵抗を介さずに出力するよう切り替わることを特徴とする。
【００２１】
本発明は、基本波／オーバートーン水晶同時発振器において、基本波発振又はオーバートーン発振が可能な水晶振動子と、水晶振動子からの励振電流を分離する周波数分離器と、周波数分離器からの出力を増幅して基本波の発振周波数を出力する第１の発振回路と、周波数分離器からの出力を増幅してオーバートーンの発振周波数を出力する第２の発振回路とを備え、第１の発振回路は、基本波での発振を行うために素子が最適化されており、第２の発振回路は、オーバートーンでの発振を行うために素子が最適化されており、周波数分離器は、水晶振動子からの励振電流を入力し、オーバートーン帯を遮断し、基本波帯を通過させて第１の発振回路に出力する第１のフィルタと、水晶振動子からの励振電流を入力し、基本波帯を遮断し、オーバートーン帯を通過させて第２の発振回路に出力する第２のフィルタとを有することを特徴とする。
【００２２】
本発明は、基本波／オーバートーン水晶発振器において、基本波発振又はオーバートーン発振が可能な水晶振動子と、水晶振動子からの励振電流を切り替えて出力するスイッチ回路と、スイッチ回路からの出力を増幅して基本波の発振周波数を出力する第１の発振回路と、スイッチ回路からの出力を増幅してオーバートーンの発振周波数を出力する第２の発振回路とを備え、第１の発振回路は、基本波での発振を行うために素子が最適化されており、第２の発振回路は、オーバートーンでの発振を行うために素子が最適化されており、スイッチ回路は、基本波で発振させる場合には、水晶振動子から入力された励振電流を第１の発振回路に出力するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、水晶振動子から入力された励振電流を第２の発振回路に出力するよう切り替わることを特徴とする。
【００２３】
本発明は、基本波／オーバートーン水晶発振器において、第１のインバータＩＣと第２のインバータＩＣとが直列に接続され、第１のインバータＩＣの入力側と出力側が第１の抵抗を介して接続され、第１のインバータＩＣの入力側に水晶振動子の一端が接続され、第１のインバータＩＣの出力側に水晶振動子の他端が第２の抵抗を介して接続され、水晶振動子の一端には、第１のコンデンサの一端が接続され、第１のコンデンサの他端が接地され、水晶振動子の他端には、基本波発振コンデンサ又はオーバートーン発振コンデンサに接続を切り替えるスイッチが接続され、スイッチには、基本波発振コンデンサの一端が接続され、基本波発振コンデンサの他端が接地され、スイッチには、オーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、オーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、スイッチは、基本波で発振させる場合には、水晶振動子の他端を基本波発振コンデンサに接続するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、水晶振動子の他端をオーバートーン発振コンデンサに接続するよう切り替わることを特徴とする。
【００２４】
本発明は、基本波／オーバートーン水晶発振器において、第１のインバータＩＣと第２のインバータＩＣとが直列に接続され、第１のインバータＩＣの入力側と出力側が第１の抵抗を介して接続され、第１のインバータＩＣの入力側に第１のスイッチが接続され、第１のインバータＩＣの出力側に第２のスイッチが接続され、水晶振動子の一端に第３のスイッチが接続されると共に、第１のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、第１のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、水晶振動子の他端に第４のスイッチが接続されると共に、第２のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、第２のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、第１のスイッチは、第１のインバータＩＣの入力側を第１の基本波発振抵抗の一端、又は第１のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、第１の基本波発振抵抗の他端が第１の基本波発振コンデンサの一端に接続され、第１の基本波発振コンデンサの他端が接地され、第２のスイッチは、第１のインバータＩＣの出力側を第２の基本波発振抵抗の一端、又は第２のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、第２の基本波発振抵抗の他端が第２の基本波発振コンデンサの一端に接続され、第２の基本波発振コンデンサの他端が接地され、第３のスイッチは、水晶振動子の一端を第１の基本波発振抵抗の他端と第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は第１のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、第４のスイッチは、水晶振動子の他端を第２の基本波発振抵抗の他端と第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は第２のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、基本波で発振させる場合には、第１のスイッチが、インバータＩＣの入力側を第１の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第２のスイッチが、インバータＩＣの出力側を第２の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第３のスイッチが、水晶振動子の一端を第１の基本波発振抵抗の他端と第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、第４のスイッチが、水晶振動子の他端を第２の基本波発振抵抗の他端と第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、第１のスイッチが、インバータＩＣの入力側を第１のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第２のスイッチが、インバータＩＣの出力側を第２のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第３のスイッチが、水晶振動子の一端を第１のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わり、第４のスイッチが、水晶振動子の他端を第２のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、基本波発振又はオーバートーン発振が可能な水晶振動子と、水晶振動子からの励振電流を増幅して発振周波数を出力する発振回路とを備え、発振回路は、励振電流を増幅するトランジスタを備え、トランジスタの励振電流を入力するベースに一端が接続する第１のコンデンサと、ベースに一端が接続する第２のコンデンサが並列に接続され、第１のコンデンサの他端と第２のコンデンサの他端がトランジスタのエミッタに接続され、エミッタに一端が接続する第３のコンデンサと、エミッタに一端が接続する第１の抵抗が並列に接続され、第３のコンデンサの他端と第１の抵抗の他端が接地され、入力される信号によって第１のコンデンサを回路から切り離すためにオフし、又は第１のコンデンサを回路に接続するためにオンする第１のスイッチを設け、第１のスイッチが基本波で発振させる場合にはオンとなり、オーバートーンで発振させる場合にはオフするよう動作する基本波／オーバートーン水晶発振器としているので、１つの水晶振動子で基本波発振とオーバートーン発振を実現すると共に、励振電流を基本波発振とオーバートーン発振に応じて最適化できる効果がある。
【００２６】
本発明によれば、基本波発振又はオーバートーン発振が可能な水晶振動子と、水晶振動子からの励振電流を分離する周波数分離器と、周波数分離器からの出力を増幅して基本波の発振周波数を出力する第１の発振回路と、周波数分離器からの出力を増幅してオーバートーンの発振周波数を出力する第２の発振回路とを備え、第１の発振回路は、基本波での発振を行うために素子が最適化されており、第２の発振回路は、オーバートーンでの発振を行うために素子が最適化されており、周波数分離器は、水晶振動子からの励振電流を入力し、オーバートーン帯を遮断し、基本波帯を通過させて第１の発振回路に出力する第１のフィルタと、水晶振動子からの励振電流を入力し、基本波帯を遮断し、オーバートーン帯を通過させて第２の発振回路に出力する第２のフィルタとを有する基本波／オーバートーン水晶同時発振器としているので、１つの水晶振動子で基本波発振とオーバートーン発振を実現すると共に、励振電流を基本波発振とオーバートーン発振に応じて最適化できる効果がある。
【００２７】
本発明によれば、基本波発振又はオーバートーン発振が可能な水晶振動子と、水晶振動子からの励振電流を切り替えて出力するスイッチ回路と、スイッチ回路からの出力を増幅して基本波の発振周波数を出力する第１の発振回路と、スイッチ回路からの出力を増幅してオーバートーンの発振周波数を出力する第２の発振回路とを備え、第１の発振回路は、基本波での発振を行うために素子が最適化されており、第２の発振回路は、オーバートーンでの発振を行うために素子が最適化されており、スイッチ回路は、基本波で発振させる場合には、水晶振動子から入力された励振電流を第１の発振回路に出力するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、水晶振動子から入力された励振電流を第２の発振回路に出力するよう切り替わる基本波／オーバートーン水晶発振器としているので、１つの水晶振動子で基本波発振とオーバートーン発振を実現すると共に、励振電流を基本波発振とオーバートーン発振に応じて最適化できる効果がある。
【００２８】
本発明によれば、第１のインバータＩＣと第２のインバータＩＣとが直列に接続され、第１のインバータＩＣの入力側と出力側が第１の抵抗を介して接続され、第１のインバータＩＣの入力側に水晶振動子の一端が接続され、第１のインバータＩＣの出力側に水晶振動子の他端が第２の抵抗を介して接続され、水晶振動子の一端には、第１のコンデンサの一端が接続され、第１のコンデンサの他端が接地され、水晶振動子の他端には、基本波発振コンデンサ又はオーバートーン発振コンデンサに接続を切り替えるスイッチが接続され、スイッチには、基本波発振コンデンサの一端が接続され、基本波発振コンデンサの他端が接地され、スイッチには、オーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、オーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、スイッチは、基本波で発振させる場合には、水晶振動子の他端を基本波発振コンデンサに接続するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、水晶振動子の他端をオーバートーン発振コンデンサに接続するよう切り替わる基本波／オーバートーン水晶発振器としているので、１つの水晶振動子で基本波発振とオーバートーン発振を実現すると共に、励振電流を基本波発振とオーバートーン発振に応じて最適化できる効果がある。
【００２９】
本発明によれば、第１のインバータＩＣと第２のインバータＩＣとが直列に接続され、第１のインバータＩＣの入力側と出力側が第１の抵抗を介して接続され、第１のインバータＩＣの入力側に第１のスイッチが接続され、第１のインバータＩＣの出力側に第２のスイッチが接続され、水晶振動子の一端に第３のスイッチが接続されると共に、第１のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、第１のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、水晶振動子の他端に第４のスイッチが接続されると共に、第２のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、第２のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、第１のスイッチは、第１のインバータＩＣの入力側を第１の基本波発振抵抗の一端、又は第１のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、第１の基本波発振抵抗の他端が第１の基本波発振コンデンサの一端に接続され、第１の基本波発振コンデンサの他端が接地され、第２のスイッチは、第１のインバータＩＣの出力側を第２の基本波発振抵抗の一端、又は第２のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、第２の基本波発振抵抗の他端が第２の基本波発振コンデンサの一端に接続され、第２の基本波発振コンデンサの他端が接地され、第３のスイッチは、水晶振動子の一端を第１の基本波発振抵抗の他端と第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は第１のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、第４のスイッチは、水晶振動子の他端を第２の基本波発振抵抗の他端と第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は第２のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、基本波で発振させる場合には、第１のスイッチが、インバータＩＣの入力側を第１の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第２のスイッチが、インバータＩＣの出力側を第２の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第３のスイッチが、水晶振動子の一端を第１の基本波発振抵抗の他端と第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、第４のスイッチが、水晶振動子の他端を第２の基本波発振抵抗の他端と第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、第１のスイッチが、インバータＩＣの入力側を第１のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第２のスイッチが、インバータＩＣの出力側を第２のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第３のスイッチが、水晶振動子の一端を第１のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わり、第４のスイッチが、水晶振動子の他端を第２のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わる基本波／オーバートーン水晶発振器としているので、１つの水晶振動子で基本波発振とオーバートーン発振を実現すると共に、励振電流を基本波発振とオーバートーン発振に応じて最適化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る回路切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器の回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るコンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器の回路図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る別のコンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器の回路図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る抵抗・コンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器の回路図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る別の抵抗・コンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器の回路図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る基本波／オーバートーン水晶同時発振器の回路図である。
【図７】従来の基本波水晶発振器の回路図である。
【図８】従来のオーバートーン水晶発振器の回路図である。
【図９】基本波における発振回路の負性抵抗例を示す図である。
【図１０】オーバートーンにおける発振回路の負性抵抗例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る基本波／オーバートーン水晶発振器は、スイッチの切り替え動作により、基本波で発振させる場合には、基本波発振させる回路構成が選択され、オーバートーンで発振させる場合には、オーバートーン発振させる回路構成が選択されて、１つの水晶振動子で基本波発振とオーバートーン発振を実現すると共に、励振電流を基本波発振とオーバートーン発振に応じて最適化できるものである。
【００３２】
［第１の水晶発振器：図１］
本発明の実施の形態に係る第１の基本波／オーバートーン水晶発振器について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る回路切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第１の基本波／オーバートーン水晶発振器（第１の水晶発振器）は、図１に示すように、回路切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器であり、水晶振動子１と、スイッチ回路２と、基本波用の発振回路１０と、オーバートーン用の発振回路２０とを基本的に有している。
【００３３】
［第１の水晶発振器の各部］
第１の水晶発振器の各部について具体的に説明する。
水晶振動子１は、一端がスイッチ回路２に接続され、他端が接地され、電圧が印加されて発振する。
スイッチ回路２は、外部からの制御信号により水晶振動子の一端を発振回路１０又は発振回路２０のいずれかに接続するよう切り替わる。尚、スイッチ回路２は、ダイオード等で構成される。
具体的には、水晶振動子１側の端子２ａと、発振回路１０に接続する端子２ｂと、発振回路２０に接続する端子２ｃとを備え、制御信号により、基本波発振の場合は、端子２ａを端子２ｂに接続し、オーバートーン発振の場合は、端子２ａを端子２ｃに接続するよう切り替え動作を行う。
【００３４】
発振回路１０は、基本波発振を行わせるために、抵抗、コンデンサの値が最適化されて設定されている。
発振回路１０は、コルピッツ型の発振回路であり、スイッチ回路２を介して水晶振動子１の励振電流が入力され、その励振電流がコンデンサＣ13を介してトランジスタＴｒ11のベースに与えられ、電源電圧ＶccがトランジスタＴｒ11のコレクタ供給されると共に抵抗Ｒ11を介してベースに供給されている。尚、トランジスタＴｒ11は、ベースに入力された励振電流を増幅する。
また、トランジスタＴｒ11のコレクタにはコンデンサＣ14の一端が接続し、他端が接地されている。
【００３５】
更に、トランジスタＴｒ11のベースには、直列接続のコンデンサＣ11とコンデンサＣ12が接続され、コンデンサＣ12の他端が接地されている。
トランジスタＴｒ11のエミッタには、抵抗Ｒ12を介して接地されている。
また、コンデンサＣ11とコンデンサＣ12の間の点とエミッタが接続し、エミッタに設けられた出力端子から基本波の発振周波数が出力されるようになっている。
【００３６】
発振回路２０は、オーバートーン発振を行わせるために、抵抗、コンデンサの値が最適化されて設定されている。
発振回路２０は、コルピッツ型の発振回路であり、スイッチ回路２を介して水晶振動子１の励振電流が入力され、その励振電流がコンデンサＣ23を介してトランジスタＴｒ21のベースに与えられ、電源電圧ＶccがトランジスタＴｒ21のコレクタ供給されると共に抵抗Ｒ21を介してベースに供給されている。
また、トランジスタＴｒ21のコレクタにはコンデンサＣ24の一端が接続し、他端が接地されている。
【００３７】
更に、トランジスタＴｒ21のベースには、直列接続のコンデンサＣ21とコンデンサＣ22が接続され、コンデンサＣ22の他端が接地されている。
トランジスタＴｒ21のエミッタには、抵抗Ｒ22を介して接地されている。
また、コンデンサＣ21とコンデンサＣ22の間の点とエミッタが接続し、エミッタに設けられた出力端子からオーバートーンの発振周波数が出力されるようになっている。
【００３８】
尚、請求項におけるスイッチ回路がスイッチ回路２に、第１の発振回路が発振回路１０に、第２の発振回路が発振回路２０に相当している。
【００３９】
［第１の水晶発振器の動作］
第１の水晶発振器の動作は、外部から基本波発振又はオーバートーン発振のいずれかを選択する制御信号をスイッチ回路２に出力すると、スイッチ回路２が端子２ａを端子２ｂ又は端子２ｃに接続するよう動作する。
スイッチ回路２で、端子２ａを端子２ｂに接続する動作が為されれば、発振回路１０から基本波の周波数が発振され、端子２ａを端子２ｃに接続する動作が為されれば、発振回路２０からオーバートーンの周波数が発振されることになる。
尚、スイッチ回路２でのスイッチングを制御する制御信号は、制御回路等から出力されるようになっている。
【００４０】
［第２の水晶発振器：図２］
本発明の実施の形態に係る第２の基本波／オーバートーン水晶発振器について図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態に係るコンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第２の基本波／オーバートーン水晶発振器（第２の水晶発振器）は、図２に示すように、コンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器であり、水晶振動子１と、発振回路３０とを基本的に有している。
【００４１】
［第２の水晶発振器の各部］
第２の水晶発振器の各部について具体的に説明する。
水晶振動子１は、図１で説明した水晶振動子と同様のものである。
発振回路３０は、コルピッツ型の発振回路であり、水晶振動子１の励振電流がコンデンサＣ33を介してトランジスタＴｒ31のベースに与えられ、電源電圧ＶccがトランジスタＴｒ31のコレクタ供給されると共に抵抗Ｒ31を介してベースに供給されている。尚、トランジスタＴｒ31は、ベースに入力された励振電流を増幅する。
また、トランジスタＴｒ31のコレクタにはコンデンサＣ34の一端が接続し、他端が接地されている。
【００４２】
更に、トランジスタＴｒ31のベースには、直列接続のコンデンサＣｏとコンデンサＣ32が接続され、コンデンサＣ32の他端が接地されている。
トランジスタＴｒ31のエミッタには、抵抗Ｒ32を介して接地されている。
また、トランジスタＴｒ31のベースには、コンデンサＣｆの一端が接続し、他端がスイッチＳＷ31の一端に接続し、スイッチＳＷ31の他端がコンデンサＣｏとコンデンサＣ32の間の点に接続し、更にコンデンサＣｏとコンデンサＣ32の間の点がエミッタに接続し、エミッタに設けられた出力端子から基本波／オーバートーンの発振周波数が出力されるようになっている。
【００４３】
スイッチＳＷ31は、外部からの切替信号によってオン／オフするものであり、オンの状態で、コンデンサＣｏとコンデンサＣｆの並列接続に、コンデンサＣ32が接続された状態となり、この接続状態が基本波発振に最適なコンデンサの容量となっている。
また、スイッチＳＷ31は、オフの状態で、コンデンサＣｏとコンデンサＣ32の直列接続状態となり、オーバートーン発振に最適なコンデンサの容量となっている。
従って、スイッチＳＷ31がオンの時に基本波発振を行い、オフの時にオーバートーン発振を行うものである。
【００４４】
尚、請求項における第１のコンデンサがコンデンサＣｆに、第２のコンデンサがコンデンサＣｏに、第３のコンデンサがコンデンサＣ32に、第１の抵抗が抵抗Ｒ32に、第１のスイッチがスイッチＳＷ31に相当している。
【００４５】
［第２の水晶発振器の動作］
第２の水晶発振器の動作は、外部から基本波発振又はオーバートーン発振のいずれかを選択する切替信号がスイッチＳＷ31に入力されると、当該切替信号が基本波発振を選択するものであれば、スイッチＳＷ31がオンとなり、コンデンサＣｏとコンデンサＣｆの並列接続に、コンデンサＣ32に接続された状態で、基本波発振に最適なコンデンサの容量となり、出力端子から基本波発振の周波数が出力される。
【００４６】
また、切替信号がオーバートーン発振を選択するものであれば、スイッチＳＷ31がオフとなり、コンデンサＣｏとコンデンサＣ32の直列接続状態で、オーバートーン発振に最適なコンデンサの容量となり、出力端子からオーバートーン発振の周波数が出力される。
尚、スイッチＳＷ31のオン／オフを制御する切替信号は、制御回路等から出力されるようになっている。
【００４７】
［第３の水晶発振器：図３］
本発明の実施の形態に係る第３の基本波／オーバートーン水晶発振器について図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る別のコンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第３の基本波／オーバートーン水晶発振器（第３の水晶発振器）は、図３に示すように、別のコンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器であり、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）インバータの発振器となっている。
【００４８】
［第３の水晶発振器の具体的構成］
第３の水晶発振器の構成について具体的に説明する。
第３の水晶発振器は、図３に示すように、水晶振動子Ｘの一端がインバータＩＣ５の入力側（ゲート）に接続し、更に、水晶振動子Ｘの一端にコンデンサＣ1の一端が接続し、その他端が接地されている。インバータＩＣ５の出力側（ドレイン）がインバータＩＣ６の入力側（ゲート）に接続し、インバータＩＣ５とインバータＩＣ６との間の点が抵抗Ｒ2を介して水晶振動子Ｘの他端に接続している。
そして、インバータＩＣ６の出力側（ドレイン）が発振周波数の出力端子に接続している。
【００４９】
また、インバータＩＣ５のゲートとドレインとは抵抗Ｒ1を介して接続され、水晶振動子Ｘの他端に、スイッチＳＷ32が設けられている。
スイッチＳＷ32は、切替信号によって、基本波発振コンデンサＣｆの一端、又はオーバートーン発振コンデンサＣｏの一端のいずれかに接続するようになっている。そして、コンデンサＣｆとコンデンサＣｏの他端は、各々接地されている。
【００５０】
尚、請求項における第１のインバータＩＣがインバータＩＣ５に、第２のインバータＩＣがインバータＩＣ６に、第１の抵抗が抵抗Ｒ1に、第２の抵抗が抵抗Ｒ2に、第１のコンデンサがコンデンサＣ1に、スイッチがスイッチＳＷ32に、基本波発振コンデンサが基本波発振コンデンサＣｆに、オーバートーン発振コンデンサがオーバートーン発振コンデンサＣｏに相当している。
【００５１】
［第３の水晶発振器の動作］
第３の水晶発振器の動作について説明する。
第３の水晶発振器は、基本波発振を行わせる場合には、切替信号が基本波発振コンデンサＣｆを選択するようスイッチＳＷ32に出力され、スイッチＳＷ32が基本波発振コンデンサＣｆを選択することにより、インバータＩＣ６のドレインから基本波発振の周波数が出力される。
【００５２】
また、第３の水晶発振器は、オーバートーン発振を行わせる場合には、切替信号がオーバートーン発振コンデンサＣｏを選択するようスイッチＳＷ32に出力され、スイッチＳＷ32がオーバートーン発振コンデンサＣｏを選択することにより、インバータＩＣ６のドレインからオーバートーン発振の周波数が出力される。
【００５３】
［第４の水晶発振器：図４］
本発明の実施の形態に係る第４の基本波／オーバートーン水晶発振器について図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る抵抗・コンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第４の基本波／オーバートーン水晶発振器（第４の水晶発振器）は、図４に示すように、抵抗・コンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器であり、水晶振動子１と、スイッチ回路３と、発振回路４０とを基本的に有している。
【００５４】
［第４の水晶発振器の各部］
第４の水晶発振器の各部について具体的に説明する。
水晶振動子１は、第１及び第２の水晶発振器における水晶振動子１と同様のものである。
スイッチ回路３は、スイッチＳＷ1と抵抗Ｒ3とを有し、切替信号によって、スイッチＳＷ1が水晶振動子１からの励振電流を、抵抗Ｒ3を介して、若しくは抵抗Ｒ3を介さないで発振回路４０に出力する。
【００５５】
発振回路４０は、コルピッツ型の発振回路であり、水晶振動子１の励振電流がコンデンサＣ43を介してトランジスタＴｒ41のベースに与えられ、電源電圧ＶccがトランジスタＴｒ41のコレクタ供給されると共に抵抗Ｒ41を介してベースに供給されている。尚、トランジスタＴｒ41は、ベースに入力された励振電流を増幅する。
また、トランジスタＴｒ41のコレクタにはコンデンサＣ44の一端が接続し、他端が接地されている。
【００５６】
更に、トランジスタＴｒ41のベースには、直列接続のコンデンサＣｏとコンデンサＣ42が接続され、コンデンサＣ42の他端が接地されている。
トランジスタＴｒ41のエミッタには、抵抗Ｒ42を介して接地されている。
また、トランジスタＴｒ41のベースには、コンデンサＣｆの一端が接続し、他端がスイッチＳＷ2の一端に接続し、スイッチＳＷ2の他端がコンデンサＣｏとコンデンサＣ42の間の点に接続し、更にコンデンサＣｏとコンデンサＣ42の間の点がエミッタに接続し、エミッタに設けられた出力端子から基本波／オーバートーンの発振周波数が出力されるようになっている。
【００５７】
スイッチＳＷ2は、外部からの切替信号によってオン／オフするものであり、オンの状態で、コンデンサＣｏとコンデンサＣｆの並列接続に、コンデンサＣ42が接続された状態となり、この接続状態が基本波発振に最適なコンデンサの容量となっている。
また、スイッチＳＷ41は、オフの状態で、コンデンサＣｏとコンデンサＣ42の直列接続状態となり、オーバートーン発振に最適なコンデンサの容量となっている。
従って、スイッチＳＷ41がオンの時に基本波発振を行い、オフの時にオーバートーン発振を行うものである。
【００５８】
尚、請求項におけるスイッチ回路がスイッチ回路３に、第２の抵抗が抵抗Ｒ3に、第２のスイッチがスイッチＳＷ1に相当している。
【００５９】
［第４の水晶発振器の動作］
第４の水晶発振器の動作は、外部から基本波発振又はオーバートーン発振のいずれかを選択する切替信号がスイッチＳＷ1及びスイッチＳＷ2に入力されると、当該切替信号が基本波発振を選択するものであれば、スイッチＳＷ1が抵抗Ｒ3側に接続して励振電流が抵抗Ｒ3を介して発振回路４０に出力され、スイッチＳＷ2がオンとなり、コンデンサＣｏとコンデンサＣｆの並列接続に、コンデンサＣ42に接続された状態で、基本波発振に最適なコンデンサの容量となり、出力端子から基本波発振の周波数が出力される。
【００６０】
また、切替信号がオーバートーン発振を選択するものであれば、スイッチＳＷ1が水晶振動子１からの励振電流を直接に発振回路４０に出力し、スイッチＳＷ41がオフとなり、コンデンサＣｏとコンデンサＣ42の直列接続状態で、オーバートーン発振に最適なコンデンサの容量となり、出力端子からオーバートーン発振の周波数が出力される。
尚、スイッチＳＷ1の切替の制御、スイッチＳＷ2のオン／オフの制御を指示する切替信号は、制御回路等から出力されるようになっている。
【００６１】
［第５の水晶発振器：図５］
本発明の実施の形態に係る第５の基本波／オーバートーン水晶発振器について図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施の形態に係る別の抵抗・コンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第５の基本波／オーバートーン水晶発振器（第５の水晶発振器）は、図５に示すように、別の抵抗・コンデンサ切替型の基本波／オーバートーン水晶発振器であり、ＣＭＯＳインバータの発振器となっている。
【００６２】
［第５の水晶発振器の具体的構成］
第５の水晶発振器の構成について具体的に説明する。
第５の水晶発振器は、図５に示すように、水晶振動子Ｘの一端は、オーバートーン発振コンデンサＣo1の一端に接続すると共に、スイッチＳＷ53に接続し、水晶振動子Ｘの他端は、オーバートーン発振コンデンサＣo2の一端に接続すると共に、スイッチＳＷ54に接続し、オーバートーン発振コンデンサＣo1，Ｃo2の他端は接地されている。
インバータＩＣ５の入力側（ゲート）にはスイッチＳＷ51が接続され、インバータＩＣ５の出力側（ドレイン）がインバータＩＣ６の入力側（ゲート）に接続し、インバータＩＣ５とインバータＩＣ６との間の点がスイッチＳＷ52に接続している。
そして、インバータＩＣ６の出力側（ドレイン）が発振周波数の出力端子に接続している。
【００６３】
また、インバータＩＣ５のゲートとドレインとは抵抗Ｒ1を介して接続されている。
スイッチＳＷ51は、切替信号によって、基本波発振抵抗Ｒf1の一端、又はオーバートーン発振抵抗Ｒo1の一端のいずれかに接続するようになっている。そして、基本波発振抵抗Ｒf1の他端は、基本波発振コンデンサＣf1の一端に接続し、当該コンデンサＣf1の他端は接地されている。また、オーバートーン発振抵抗Ｒo1の他端はスイッチＳＷ53に接続している。
【００６４】
スイッチＳＷ52は、切替信号によって、基本波発振抵抗Ｒf2の一端、又はオーバートーン発振抵抗Ｒo2の一端のいずれかに接続するようになっている。そして、基本波発振抵抗Ｒf2の他端は、基本波発振コンデンサＣf2の一端に接続し、当該コンデンサＣf2の他端は接地されている。また、オーバートーン発振抵抗Ｒo2の他端はスイッチＳＷ54に接続している。
【００６５】
また、スイッチＳＷ53は、切替信号によって、基本波発振抵抗Ｒf1の他端と基本波発振コンデンサＣf1の一端との間の点、又はオーバートーン発振抵抗Ｒo1の他端のいずれかに接続するようになっている。
また、スイッチＳＷ54は、切替信号によって、基本波発振抵抗Ｒf2の他端と基本波発振コンデンサＣf2の一端との間の点、又はオーバートーン発振抵抗Ｒo2の他端のいずれかに接続するようになっている。
【００６６】
尚、スイッチＳＷ51が基本波発振抵抗Ｒf1の一端に接続すると共に、スイッチＳＷ52が基本波発振抵抗Ｒf2の一端に接続するとき、スイッチＳＷ53は基本波発振抵抗Ｒf1の他端と基本波発振コンデンサＣf1の一端との間の点に接続すると共に、スイッチＳＷ54は基本波発振抵抗Ｒf2の他端と基本波発振コンデンサＣf2の一端との間の点に接続するようになっている。
つまり、基本波発振を行わせる場合には、オーバートーン発振抵抗Ｒo1，Ｒo2が除外された構成となる。
【００６７】
また、スイッチＳＷ51がオーバートーン発振抵抗Ｒo1の一端に接続すると共に、スイッチＳＷ52がオーバートーン発振抵抗Ｒo2の一端に接続するとき、スイッチＳＷ53はオーバートーン発振抵抗Ｒo1の他端に接続すると共に、スイッチＳＷ54はオーバートーン発振抵抗Ｒo2の他端に接続するようになっている。
つまり、オーバートーン発振を行わせる場合には、基本波発振抵抗Ｒf1，Ｒf2と基本波発振コンデンサＣf1，Ｃf2が除外された構成となる。
【００６８】
尚、請求項における第１のインバータＩＣがインバータＩＣ５に、第２のインバータＩＣがインバータＩＣ６に、第１の抵抗が抵抗Ｒ1に、第１の基本波発振抵抗が基本波発振抵抗Ｒf1に、第２の基本波発振抵抗が基本波発振抵抗Ｒf2に、第１のオーバートーン発振抵抗がオーバートーン発振抵抗Ｒo1に、第２のオーバートーン発振抵抗がオーバートーン発振抵抗Ｒo2に、第１の基本波発振コンデンサが基本波発振コンデンサＣf1に、第２の基本波発振コンデンサが基本波発振コンデンサＣf2に、第１のオーバートーン発振コンデンサがオーバートーン発振コンデンサＣo1に、第２のオーバートーン発振コンデンサがオーバートーン発振コンデンサＣo2に、第１のスイッチがスイッチＳＷ51に、第２のスイッチがスイッチＳＷ52に、第３のスイッチがスイッチＳＷ53に、第４のスイッチがスイッチＳＷ54に相当している。
【００６９】
［第５の水晶発振器の動作］
第５の水晶発振器の動作について説明する。
第５の水晶発振器は、基本波発振を行わせる場合には、切替信号が基本波発振コンデンサＣf1，Ｃf2を選択するようスイッチＳＷ51，ＳＷ52に出力され、スイッチＳＷ51が基本波発振コンデンサＣf1を選択し、スイッチＳＷ52が基本波発振コンデンサＣf2を選択することにより、インバータＩＣ５のゲート側に基本波発振抵抗Ｒf1と基本波発振コンデンサＣf1の直列回路が接続し、インバータＩＣ５のドレインとインバータ６のゲートの間の点に基本波発振抵抗Ｒf2と基本波発振コンデンサＣf2の直列回路が接続する。
【００７０】
更に、スイッチＳＷ53が、基本波発振抵抗Ｒf1と基本波発振コンデンサＣf1の間の点をオーバートーン発振コンデンサＣo1に接続させると共に水晶振動子Ｘの一端に接続させる。また、スイッチＳＷ54が、基本波発振抵抗Ｒf2と基本波発振コンデンサＣf2の間の点をオーバートーン発振コンデンサＣo2に接続させると共に水晶振動子Ｘの他端に接続させる。
以上のスイッチＳＷ51〜ＳＷ54の動作により、インバータＩＣ６のドレインから基本波発振の周波数が出力される。
【００７１】
また、第５の水晶発振器は、オーバートーン発振を行わせる場合には、切替信号がオーバートーン発振抵抗Ｒo1，Ｒo2を選択するようスイッチＳＷ51，ＳＷ52に出力され、スイッチＳＷ51がオーバートーン発振抵抗Ｒo1を選択し、スイッチＳＷ52がオーバートーン発振抵抗Ｒo2を選択する。
また、切替信号がオーバートーン発振抵抗Ｒo1，Ｒo2を選択するようスイッチＳＷ53，ＳＷ54に出力され、スイッチＳＷ53がオーバートーン発振抵抗Ｒo1を選択し、スイッチＳＷ54がオーバートーン発振抵抗Ｒo2を選択する。
【００７２】
これにより、インバータ５のゲートにはオーバートーン発振抵抗Ｒo1とオーバートーン発振コンデンサＣo1が直列接続され、オーバートーン発振抵抗Ｒo1とオーバートーン発振コンデンサＣo1の間の点を水晶振動子Ｘの一端に接続させる。
また、インバータ５のドレインとインバータ６のゲートとの間の点にはオーバートーン発振抵抗Ｒo2とオーバートーン発振コンデンサＣo2が直列接続され、オーバートーン発振抵抗Ｒo2とオーバートーン発振コンデンサＣo2の間の点を水晶振動子Ｘの他端に接続させる。
以上のスイッチＳＷ51〜ＳＷ54の動作により、インバータＩＣ６のドレインからオーバートーン発振の周波数が出力される。
【００７３】
［第６の水晶発振器：図６］
本発明の実施の形態に係る第６の基本波／オーバートーン水晶発振器について図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の実施の形態に係る基本波／オーバートーン水晶同時発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第６の基本波／オーバートーン水晶発振器（第６の水晶発振器）は、図６に示すように、基本波／オーバートーン水晶同時発振器であり、水晶振動子１と、デュプレクサ（周波数分離器）４と、発振回路１０と、発振回路２０とを基本的に有している。
【００７４】
［第６の水晶発振器の各部］
第６の水晶発振器の各部について具体的に説明する。
尚、水晶振動子１、発振回路１０及び発振回路２０は、図１の第１の水晶発振器における構成と同様である。
デュプレクサ（周波数分離器）４は、水晶振動子１からの励振電流を入力し、分岐して、分岐した一方の励振電流を、基本波帯を通過（オーバートーン帯を遮断）させて、発振回路１０に出力し、分岐した他方の励振電流を、オーバートーン帯を通過（基本波帯を遮断）させて、発振回路２０に出力する。
【００７５】
［デュプレクサ（周波数分離器）４の具体的構成］
デュプレクサ４は、具体的には、低域通過フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）と高域通過フィルタ（ＨＰＦ：High Pass Filter）を組み合わせたものである。
図６で示した構成は、一例であって、ＬＰＦとＨＰＦであれば、他のフィルタの構成であってもよい。
【００７６】
デュプレクサ４におけるＬＰＦ部分として、直列接続のコイルＬ41とコイルＬ42を備え、コイルＬ41とコイルＬ42との間の点にコンデンサＣ42の一端が接続し、他端が接地し、コイルＬ42の後段にコンデンサＣ43の一端が接続し、他端が接地している。
そして、コイルＬ42の後段が発振回路１０の入力に接続している。
【００７７】
デュプレクサ４におけるＨＰＦ部分として、直列接続のコンデンサＣ41とコンデンサＣ44を備え、コンデンサＣ41とコンデンサＣ44との間の点にコイルＬ43の一端が接続し、他端が接地し、コンデンサＣ44の後段にコイルＬ44の一端が接続し、他端が接地している。
そして、コンデンサＣ44の後段が発振回路２０の入力に接続している。
尚、水晶振動子１の一端は、コイルＬ41とコンデンサＣ41との間の点に接続している。
【００７８】
尚、請求項における周波数分離器がデュプレクサ４に、第１の発振回路が発振回路１０に、第２の発振回路が発振回路２０に、第１のフィルタがＬＰＦに、第２のフィルタがＨＰＦに相当している。
【００７９】
［第６の水晶発振器の動作］
第６の水晶発振器は、水晶振動子１の励振電流がデュプレクサ４に入力されると、ＬＰＦ部分でオーバートーン帯を遮断して基本波帯を通過させ、発振回路１０に出力し、ＨＰＦ部分で基本波帯を遮断してオーバートーン帯を通過させ、発振回路２０に出力する。
発振回路１０では、基本波で発振が為され、基本波発振の周波数が出力される。
また、発振回路２０では、オーバートーンで発振が為され、オーバートーン発振の周波数が出力される。
【００８０】
［実施の形態の効果］
第１〜６の水晶発振器によれば、発振回路における素子を基本波用に最適化できると共に、発振回路における素子をオーバートーン用に最適化できるため、１つの水晶振動子で基本波発振とオーバートーン発振を実現すると共に、励振電流を基本波発振とオーバートーン発振に応じて最適化できる効果がある。
【００８１】
また、第１〜５の水晶発振器では、最適化された基本波発振又はオーバートーン発振を実現でき、第６の水晶発振器では、最適化された基本波発振とオーバートーン発振を同時に実現できる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、１つの水晶振動子で基本波発振とオーバートーン発振を実現すると共に、励振電流を基本波発振とオーバートーン発振に応じて最適化できる基本波／オーバートーン水晶発振器に好適である。
【符号の説明】
【００８３】
１，１ａ，１ｂ…水晶振動子、  ２…スイッチ回路、  ３…スイッチ回路、  ４…デュプレクサ（周波数分離器）、  ５…インバータＩＣ、  ６…インバータＩＣ、  １０…発振回路、  ２０…発振回路、  ３０…発振回路
【図１】
2011176393.tif 000003
【図２】
2011176393.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年1月18日(2011.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
第１のインバータＩＣと第２のインバータＩＣとが直列に接続され、
前記第１のインバータＩＣの入力側と出力側が第１の抵抗を介して接続され、
前記第１のインバータＩＣの入力側に第１のスイッチが接続され、
前記第１のインバータＩＣの出力側に第２のスイッチが接続され、
水晶振動子の一端に第３のスイッチが接続されると共に、第１のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、前記第１のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、
前記水晶振動子の他端に第４のスイッチが接続されると共に、第２のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、前記第２のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、
前記第１のスイッチは、前記第１のインバータＩＣの入力側を第１の基本波発振抵抗の一端、又は第１のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、
前記第１の基本波発振抵抗の他端が第１の基本波発振コンデンサの一端に接続され、前記第１の基本波発振コンデンサの他端が接地され、
前記第２のスイッチは、前記第１のインバータＩＣの出力側を第２の基本波発振抵抗の一端、又は第２のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、
前記第２の基本波発振抵抗の他端が第２の基本波発振コンデンサの一端に接続され、前記第２の基本波発振コンデンサの他端が接地され、
前記第３のスイッチは、前記水晶振動子の一端を前記第１の基本波発振抵抗の他端と前記第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は前記第１のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、
前記第４のスイッチは、前記水晶振動子の他端を前記第２の基本波発振抵抗の他端と前記第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は前記第２のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、
基本波で発振させる場合には、前記第１のスイッチが、前記第１のインバータＩＣの入力側を前記第１の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、前記第２のスイッチが、前記第１のインバータＩＣの出力側を前記第２の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、前記第３のスイッチが、前記水晶振動子の一端を前記第１の基本波発振抵抗の他端と前記第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、前記第４のスイッチが、前記水晶振動子の他端を前記第２の基本波発振抵抗の他端と前記第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、
オーバートーンで発振させる場合には、前記第１のスイッチが、前記第１のインバータＩＣの入力側を前記第１のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、前記第２のスイッチが、前記第１のインバータＩＣの出力側を前記第２のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、前記第３のスイッチが、前記水晶振動子の一端を前記第１のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わり、前記第４のスイッチが、前記水晶振動子の他端を前記第２のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わることを特徴とする基本波／オーバートーン水晶発振器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明は、基本波／オーバートーン水晶発振器において、第１のインバータＩＣと第２のインバータＩＣとが直列に接続され、第１のインバータＩＣの入力側と出力側が第１の抵抗を介して接続され、第１のインバータＩＣの入力側に第１のスイッチが接続され、第１のインバータＩＣの出力側に第２のスイッチが接続され、水晶振動子の一端に第３のスイッチが接続されると共に、第１のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、第１のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、水晶振動子の他端に第４のスイッチが接続されると共に、第２のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、第２のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、第１のスイッチは、第１のインバータＩＣの入力側を第１の基本波発振抵抗の一端、又は第１のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、第１の基本波発振抵抗の他端が第１の基本波発振コンデンサの一端に接続され、第１の基本波発振コンデンサの他端が接地され、第２のスイッチは、第１のインバータＩＣの出力側を第２の基本波発振抵抗の一端、又は第２のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、第２の基本波発振抵抗の他端が第２の基本波発振コンデンサの一端に接続され、第２の基本波発振コンデンサの他端が接地され、第３のスイッチは、水晶振動子の一端を第１の基本波発振抵抗の他端と第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は第１のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、第４のスイッチは、水晶振動子の他端を第２の基本波発振抵抗の他端と第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は第２のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、基本波で発振させる場合には、第１のスイッチが、第１のインバータＩＣの入力側を第１の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第２のスイッチが、第１のインバータＩＣの出力側を第２の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第３のスイッチが、水晶振動子の一端を第１の基本波発振抵抗の他端と第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、第４のスイッチが、水晶振動子の他端を第２の基本波発振抵抗の他端と第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、第１のスイッチが、第１のインバータＩＣの入力側を第１のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第２のスイッチが、第１のインバータＩＣの出力側を第２のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第３のスイッチが、水晶振動子の一端を第１のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わり、第４のスイッチが、水晶振動子の他端を第２のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明によれば、第１のインバータＩＣと第２のインバータＩＣとが直列に接続され、第１のインバータＩＣの入力側と出力側が第１の抵抗を介して接続され、第１のインバータＩＣの入力側に第１のスイッチが接続され、第１のインバータＩＣの出力側に第２のスイッチが接続され、水晶振動子の一端に第３のスイッチが接続されると共に、第１のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、第１のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、水晶振動子の他端に第４のスイッチが接続されると共に、第２のオーバートーン発振コンデンサの一端が接続され、第２のオーバートーン発振コンデンサの他端が接地され、第１のスイッチは、第１のインバータＩＣの入力側を第１の基本波発振抵抗の一端、又は第１のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、第１の基本波発振抵抗の他端が第１の基本波発振コンデンサの一端に接続され、第１の基本波発振コンデンサの他端が接地され、第２のスイッチは、第１のインバータＩＣの出力側を第２の基本波発振抵抗の一端、又は第２のオーバートーン発振抵抗の一端のいずれかに接続し、第２の基本波発振抵抗の他端が第２の基本波発振コンデンサの一端に接続され、第２の基本波発振コンデンサの他端が接地され、第３のスイッチは、水晶振動子の一端を第１の基本波発振抵抗の他端と第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は第１のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、第４のスイッチは、水晶振動子の他端を第２の基本波発振抵抗の他端と第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点、又は第２のオーバートーン発振抵抗の他端のいずれかに接続し、基本波で発振させる場合には、第１のスイッチが、第１のインバータＩＣの入力側を第１の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第２のスイッチが、第１のインバータＩＣの出力側を第２の基本波発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第３のスイッチが、水晶振動子の一端を第１の基本波発振抵抗の他端と第１の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、第４のスイッチが、水晶振動子の他端を第２の基本波発振抵抗の他端と第２の基本波発振コンデンサの一端の間の点に接続するよう切り替わり、オーバートーンで発振させる場合には、第１のスイッチが、第１のインバータＩＣの入力側を第１のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第２のスイッチが、第１のインバータＩＣの出力側を第２のオーバートーン発振抵抗の一端に接続するよう切り替わり、第３のスイッチが、水晶振動子の一端を第１のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わり、第４のスイッチが、水晶振動子の他端を第２のオーバートーン発振抵抗の他端に接続するよう切り替わる基本波／オーバートーン水晶発振器としているので、１つの水晶振動子で基本波発振とオーバートーン発振を実現すると共に、励振電流を基本波発振とオーバートーン発振に応じて最適化できる効果がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
また、切替信号がオーバートーン発振を選択するものであれば、スイッチＳＷ1が水晶振動子１からの励振電流を直接に発振回路４０に出力し、スイッチＳＷ2がオフとなり、コンデンサＣｏとコンデンサＣ42の直列接続状態で、オーバートーン発振に最適なコンデンサの容量となり、出力端子からオーバートーン発振の周波数が出力される。
尚、スイッチＳＷ1の切替の制御、スイッチＳＷ2のオン／オフの制御を指示する切替信号は、制御回路等から出力されるようになっている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
これにより、インバータＩＣ５のゲートにはオーバートーン発振抵抗Ｒo1とオーバートーン発振コンデンサＣo1が直列接続され、オーバートーン発振抵抗Ｒo1とオーバートーン発振コンデンサＣo1の間の点を水晶振動子Ｘの一端に接続させる。
また、インバータＩＣ５のドレインとインバータＩＣ６のゲートとの間の点にはオーバートーン発振抵抗Ｒo2とオーバートーン発振コンデンサＣo2が直列接続され、オーバートーン発振抵抗Ｒo2とオーバートーン発振コンデンサＣo2の間の点を水晶振動子Ｘの他端に接続させる。
以上のスイッチＳＷ51〜ＳＷ54の動作により、インバータＩＣ６のドレインからオーバートーン発振の周波数が出力される。