(57)【要約】【課題】負荷容量での発振周波数の調整を行っても減衰が少なく、かつ、高調波発振を防止することの出来る水晶発振回路を提供する。【解決手段】カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように、ダンピング抵抗３と水晶振動子４の他端との間にローパスフィルターを追加挿入したことにより、負荷容量５，６での発振周波数の調整を行っても減衰が少なく、かつ、高調波発振を防止することの出来る水晶発振回路の提供を実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子の両端に一端が接地された負荷容量の他端をそれぞれ接続し、前記水晶振動子の一端にインバータの入力端を接続し、前記インバータの出力端と前記水晶振動子の他端にダンピング抵抗を接続し、前記インバータの入出力端に帰還抵抗を接続した水晶発振回路において、
カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように、前記ダンピング抵抗と前記水晶振動子の他端との間にローパスフィルターを追加挿入したことを特徴とする水晶発振回路。
【請求項２】
前記ローパスフィルターの出力端と前記水晶振動子の他端との間に、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように他のローパスフィルターを追加挿入したことを特徴とする請求項１記載の水晶発振回路。
【請求項３】
前記他のローパスフィルターの出力端と前記水晶振動子の他端との間に、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように複数のローパスフィルターを追加挿入したことを特徴とする請求項２記載の水晶発振回路。
【請求項４】
前記ローパスフィルターは、抵抗と容量とで構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の水晶発振回路。
【請求項５】
前記ローパスフィルターは、インダクタと容量とで構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の水晶発振回路。
【請求項６】
前記インバータは、ＣＭＯＳインバータであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の水晶発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子などの圧電振動子を使用した水晶発振回路の一般的な構成例を図６に示す。
同図において、１はPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタとで構成される周知のCMOSインバータである。４は任意の水晶振動子、２はCMOSインバータ１のドレイン端子からゲート端子へ電圧帰還させる帰還抵抗、３はダンピング抵抗、５，６は負荷容量である（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平４−１１７７０７号公報
【特許文献２】特開平２−６９００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した従来の構成の水晶発振回路においては、ダンピング抵抗３と負荷容量５とで構成されるローパスフィルターによってインバータ１の出力から水晶振動子４への信号の高周波成分が減衰されて伝達される。
このローパスフィルターにより水晶振動子４の高次周波数での高調波発振を防ぐ効果がある。もちろんそのローパスフィルターのカットオフ周波数はダンピング抵抗３の抵抗値、負荷容量５の容量値にて決定されるものであるが、負荷容量５の容量値はこの水晶発振回路の発振周波数調整の際に変更してしまう可能性がある。
【０００４】
通常、この負荷容量５の容量値の変更は容量値を大きくする方向に変更することが多く、そのためローパスフィルターのカットオフ周波数は低くなる方向に変化してしまう。カットオフ周波数が低くなると水晶振動子４の基本波の周波数成分のゲインまでも小さくなり、得たいはずの周波数のゲインまでもがこのローパスフィルターによって減衰されてしまうということも起こりえることとなる。
【０００５】
このような状況をさけるためにはダンピング抵抗３の抵抗値をできるだけ小さくしておき、多少負荷容量５の容量値に変更があってもカットオフ周波数が得たい周波数よりも高くなるように設計しておくことが必要となる。
【０００６】
しかし、ダンピング抵抗３の抵抗値を小さくし、カットオフ周波数を高めに設計しておくと当初のローパスフィルターの目的である高調波発振を防ぐという働きが機能しないおそれがある。
【０００７】
近年、パーソナル機器の小型化などから水晶振動子にもいろいろな種類のものがでてきており、いままで主流であったCAN型（シリンダ型）のものから、小型化に対応したセラミック封止パッケージのものに変貌を遂げている。
このような小型化に対応した水晶振動子はパッケージ技術の制限などから性能への制限も受けており、所望の発振周波数を得ようとすると負荷容量での発振周波数の調整がより必要となっている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、負荷容量での発振周波数の調整を行っても減衰が少なく、かつ、高調波発振を防止することの出来る水晶発振回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、水晶振動子の両端に一端が接地された負荷容量の他端をそれぞれ接続し、前記水晶振動子の一端にインバータの入力端を接続し、前記インバータの出力端と前記水晶振動子の他端にダンピング抵抗を接続し、前記インバータの入出力端に帰還抵抗を接続した水晶発振回路において、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように、前記ダンピング抵抗と前記水晶振動子の他端との間にローパスフィルターを追加挿入したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ローパスフィルターの出力端と前記水晶振動子の他端との間に、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように他のローパスフィルターを追加挿入したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記他のローパスフィルターの出力端と前記水晶振動子の他端との間に、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように複数のローパスフィルターを追加挿入したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記ローパスフィルターは、抵抗と容量とで構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記ローパスフィルターは、インダクタと容量とで構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載の発明において、前記インバータは、CMOSインバータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように、ダンピング抵抗と水晶振動子の他端との間にローパスフィルターを追加挿入したことにより、負荷容量での発振周波数の調整を行っても減衰が少なく、かつ、高調波発振を防止することの出来る水晶発振回路の提供を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る水晶発振回路は、時計機能などの駆動のために特定の周波数にて発振する発振回路において、高調波発振をせず、安定して所望の周波数での発振が行えるようにするためのものである。
本発明に係る水晶発振回路の一実施の形態は、水晶振動子の両端に一端が接地された負荷容量の他端をそれぞれ接続し、水晶振動子の一端にインバータの入力端を接続し、インバータの出力端と水晶振動子の他端にダンピング抵抗を接続し、インバータの入出力端に帰還抵抗を接続した水晶発振回路において、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように、ダンピング抵抗と水晶振動子の他端との間にローパスフィルターを追加挿入したことを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように、ダンピング抵抗と水晶振動子の他端との間にローパスフィルターを追加挿入したことにより、負荷容量での発振周波数の調整を行っても減衰が少なく、かつ、高調波発振を防止することの出来る水晶発振回路の提供を実現できる。
【００１８】
本発明に係る水晶発振回路の他の実施の形態は、上記構成に加え、ローパスフィルターの出力端と水晶振動子の他端との間に、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように他のローパスフィルターを追加挿入したことを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、ローパスフィルターの出力端と水晶振動子の他端との間に、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように他のローパスフィルターを追加挿入したことにより、さらに高調波発振の防止を効果的に行うことができる。
【００２０】
本発明に係る水晶発振回路の他の実施の形態は、上記構成に加え、他のローパスフィルターの出力端と水晶振動子の他端との間に、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように複数のローパスフィルターを追加挿入したことを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、他のローパスフィルターの出力端と水晶振動子の他端との間に、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように複数のローパスフィルターを追加挿入したことにより、さらに高調波発振の防止を効果的に行うことができる。
【００２２】
本発明に係る水晶発振回路の他の実施の形態は、上記構成に加え、ローパスフィルターは、抵抗と容量とで構成されていることを特徴とする。
水晶発振回路を集積回路で構成する場合には、抵抗は例えば、拡散抵抗が挙げられ、容量は例えば、MOSコンデンサが挙げられる。
【００２３】
上記構成によれば、ローパスフィルターは、抵抗と容量とで構成されていることにより、簡単な構成で減衰が少なく、かつ、高調波発振を防止することが出来る。
【００２４】
本発明に係る水晶発振回路の他の実施の形態は、上記構成に加え、ローパスフィルターは、インダクタと容量とで構成されていることを特徴とする。
水晶発振回路を集積回路で構成する場合には、インダクタは例えば、薄膜インダクタが挙げられる。
【００２５】
上記構成によれば、ローパスフィルターは、インダクタと容量とで構成されていることにより、簡単な構成で減衰が少なく、かつ、高調波発振を防止することが出来る。
【００２６】
本発明に係る水晶発振回路の他の実施の形態は、上記構成に加え、インバータは、CMOSインバータであることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、インバータは、CMOSインバータであることにより、消費電力を低減することができる。
【００２８】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【実施例１】
【００２９】
次に本発明に係る水晶発振回路の実施例について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る水晶発振回路の一実施例を示すブロック図である。
同図において、１はPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタとで構成される周知のCMOSインバータ（以下、インバータという）である。
４は任意の水晶振動子であり、２はインバータ１のドレイン端子からゲート端子へ電圧帰還させる帰還抵抗である。３はダンピング抵抗であり、５，６は負荷容量である。ここまでは通常の水晶発振回路であるが、この水晶発振回路に抵抗７及び容量８を追加し、ローパスフィルターを二段に構成している。尚、一段目のローパスフィルターは、ダンピング抵抗３と負荷容量５とで構成されるローパスフィルターである。
【００３０】
すなわち、本水晶発振回路は、水晶振動子４の両端に一端が接地された負荷容量５，６の他端をそれぞれ接続し、水晶振動子４の一端（図では左端）にインバータ１の入力端を接続し、インバータ１の出力端と水晶振動子４の他端（この場合右端）にダンピング抵抗３の一端（図では上端）を接続し、インバータ１の入出力端に帰還抵抗２を接続し、カットオフ周波数が所望の発振周波数と高次周波数との間の範囲になるように、ダンピング抵抗３と水晶振動子４の他端との間に抵抗７及び容量８で構成されるローパスフィルターを追加挿入したことを特徴とする。
【００３１】
ローパスフィルターの次数は回路を構成する抵抗や容量の個数で決まり１次（１組）増やすごとに除去能力が１０倍に増大する。高い次数のローパスフィルターを水晶発振回路に用いることによりカットオフ周波数を変更することなくゲイン減衰の傾きを倍増し、高周波成分を強力に除去することができる。
【実施例２】
【００３２】
図２は、本発明に係る水晶発振回路の他の実施例を示すブロック図である。
同図に示す水晶発振回路は、抵抗と容量とで構成されるローパスフィルターを三段にしたものであり、よりゲインの減衰の傾きを大きくしたものである。一段目のローパスフィルターはダンピング抵抗３と負荷容量５とで構成され、二段目のローパスフィルターは抵抗７と容量８とで構成され、三段目のローパスフィルターは抵抗９と容量１０とで構成されている。
【００３３】
水晶発振回路において、負荷容量の変更で発振周波数のゲインが減衰しないようにするため、カットオフ周波数を所望の発振周波数より充分大きめに設定しておいても、高次周波数でのゲインは充分減衰させることができ、得たい発振周波数を確実に得ることが出来るということになる。
【実施例３】
【００３４】
図３は、本発明に係る水晶発振回路の他の実施例を示すブロック図である。
図３に示す水晶発振回路と図１に示した水晶発振回路との相違点は、二段目のローパスフィルターが容量８とインダクタ（コイルとも言う）２０とで構成されている点である。
このような水晶発振回路においても、図１に示した水晶発振回路と同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００３５】
図４は、本発明に係る水晶発振回路の他の実施例を示すブロック図である。
図４に示す水晶発振回路と図２に示した水晶発振回路との相違点は、二段目のローパスフィルターが容量８とインダクタ２０とで構成され、三段目のローパスフィルターが容量１０とインダクタ２１とで構成されている点である。
このような水晶発振回路においても、図２に示した水晶発振回路と同様の効果が得られる。
尚、上述した実施例ではローパスフィルターの段数を最大三段とした場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ローパスフィルターの段数が四段以上であってもよい。また、上述した実施例においてローパスフィルターは、抵抗と容量のみもしくはインダクタと容量のみで構成した場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、抵抗、容量、インダクタが混成したローパスフィルターを用いてもよく、二段目のローパスフィルターが抵抗と容量とで構成され、三段目のローパスフィルターがインダクタと容量とで構成されていてもよく、この逆の組合せであってもよい。
【００３６】
〔作用効果〕
図５は、図１〜図４に示した水晶発振回路における周波数とゲインとの関係を示す図である。図５において横軸は周波数を示し、縦軸はゲインを示す。
図５より、次数（ローパスフィルターの段数）が増加するにつれてよりゲインの減衰の傾きが大きくなることが分かる。
【００３７】
〔効果〕
請求項１：負荷容量の変更で発振周波数のゲインが減衰することはなく、かつ、高次周波数でのゲインはより減衰させることができ、所望の発振周波数を確実に得ることが出来る。
請求項２：負荷容量の変更で発振周波数のゲインが減衰することはなく、かつ、高次周波数でのゲインを請求項１以上に減衰させることができ、所望の発振周波数を確実に得ることが出来る。
請求項３：負荷容量の変更で発振周波数のゲインが減衰することはなく、かつ、高次周波数でのゲインを請求項２以上に減衰させることができ、所望の発振周波数を確実に得ることが出来る。
請求項４、５：ローパスフィルターが簡単な構成で形成できる。
請求項６：消費電力を低減することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、水晶振動子を用いた発振回路を包含した電子装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る水晶発振回路の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る水晶発振回路の他の実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る水晶発振回路の他の実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る水晶発振回路の他の実施例を示すブロック図である。
【図５】図１〜図４に示した水晶発振回路における周波数とゲインとの関係を示す図である。
【図６】水晶振動子などの圧電振動子を使用した水晶発振回路の一般的な構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    インバータ
２    帰還抵抗
３    ダンピング抵抗
４    水晶振動子
５、６    負荷容量
【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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