(57)【要約】【課題】１つの発振振動子から複数の発振周波数を得ることを可能とする発振回路を提供する。【解決手段】発振回路は、発振振動子と、発振インバータと、発振インバータの出力と出力端子との間に接続されるダンピング抵抗と、発振インバータの入出力に接続される帰還抵抗と、帰還抵抗の抵抗値を変更する帰還抵抗スイッチまたは発振インバータの相互コンダクタンスの値を変更する発振インバータスイッチとを設けたことにより、帰還抵抗スイッチまたは発振インバータスイッチにより帰還抵抗の抵抗値または発振インバータの相互コンダクタンスの値を切り替えることで、発振回路の周波数帯域を可変させ、発振振動子の持っている高調波成分を選択することにより、発振周波数を切り替えることが可能となり、１つの発振振動子から複数の発振周波数を得ることが可能となる。【選択図】図１
2008205656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振振動子と、
前記発振振動子に並列に接続された発振インバータと、
前記発振インバータの出力端子に接続されたダンピング抵抗と、
前記発振インバータに並列に接続された抵抗値が可変な帰還抵抗と、
を有することを特徴とする発振回路。
【請求項２】
前記発振回路が、
前記発振インバータの電流駆動能力を変更する発振インバータスイッチ、
を有することを特徴とする請求項１に記載の発振回路。
【請求項３】
発振振動子と、
前記発振振動子に並列に接続された発振インバータと、
前記発振インバータの出力端子に接続されたダンピング抵抗と、
前記発振インバータに並列に接続された帰還抵抗と、
前記発振インバータの電流駆動能力を変更する発振インバータスイッチと、
を有することを特徴とする発振回路。
【請求項４】
前記帰還抵抗の抵抗値が可変であることを特徴とする請求項３に記載の発振回路。
【請求項５】
前記帰還抵抗が、
第１の帰還抵抗と、
第２の帰還抵抗と、
前記第２の帰還抵抗に並列に接続された帰還抵抗スイッチと、
から構成されていることを特徴とする請求項１、２または４に記載の発振回路。
【請求項６】
前記第２の帰還抵抗が、
複数の帰還抵抗であり、
前記帰還抵抗スイッチが、
複数の帰還抵抗スイッチである、
ことを特徴とする請求項５に記載の発振回路。
【請求項７】
前記発振インバータが、
複数のトランジスタより構成されており、
前記発振インバータスイッチの入力に応じて、動作するトランジスタの個数を変更する、
ことを特徴とする請求項２から６に記載の発振回路。
【請求項８】
前記発振インバータが、
異なる電流駆動能力を有する複数の発振インバータ回路と、
前記発振インバータスイッチの入力に応じて、前記複数の発振インバータ回路の中から１つの発振インバータ回路を選択する発振インバータ回路選択スイッチと、
を有することを特徴とする請求項２から７に記載の発振回路。
【請求項９】
前記発振インバータが、
前記発振インバータスイッチの入力に応じて可変電圧を出力する可変電圧源と、
前記可変電圧源から入力される可変電圧で駆動される発振インバータ回路と、
を有することを特徴とする請求項２から８に記載の発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振回路に関し、特に、１つの水晶振動子から複数の発振周波数を得ることを可能とする発振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶振動子を用いた周波数切り替え発振器では、異なる周波数を発振する２つの発振回路を必要とし、スイッチの切り替えにて２つの発振回路のうちどちらかを選択することにより、異なる発振周波数を得る方法をとっている。
例えば、時計に２つの発振回路が搭載され、１つの水晶振動子は時刻計測用として用いられ、もう１つの水晶振動子は制御用に用いられていた。また、例えば、制御基板において、２つの水晶振動子を用いた２つの周波数が、それぞれ制御用に用いられている。
このような発振回路として、例えば、特許文献１から３が知られている。
【特許文献１】特開２００４−１４０８１７号公報
【特許文献２】特開２００５−１６７５７２号公報
【特許文献３】特開２００５−８６３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１から３に示す発振回路にあっては、周波数を切り替えるために２つの水晶振動子とその発振回路を必要とするため、その面積が大きくなりコストアップしてしまう、という問題がある。
【０００４】
また、水晶振動子を用いて時刻を計測する時計において、その時計のファンクションテストをする場合には、時刻を計測するための水晶振動子の周波数、例えば３２．７６８Ｋｈｚ、でファンクションテストが実行される。この時刻計測用の水晶振動子による周波数は比較的遅いため、時計のファンクションテストに要する時間は長くなるという問題があった。
このファンクションテストとは、例えば、水晶振動子による発振回路からの３２．７６８Ｋｈｚが、分周回路により分周されて１Ｈｚを生成するが、この分周回路が正常に分周できているか否かを検査するテストである。
【０００５】
また、このファンクションテストのために、発振回路からの周波数を用いず、時計に外部から周波数を入力してファンクションテストを実行することも可能ではあるが、この場合、時計のファンクションテスト自体に要する時間は短くなるものの、発振回路自体のテストを行うことは出来ない、という問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、１つの水晶振動子（発振振動子）から複数の発振周波数を得ることを可能とする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】
【０００７】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、発振振動子と、前記発振振動子に並列に接続された発振インバータと、前記発振インバータの出力端子に接続されたダンピング抵抗と、前記発振インバータに並列に接続された抵抗値が可変な帰還抵抗と、を有することを特徴とする発振回路である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記発振回路が、前記発振インバータの電流駆動能力を変更する発振インバータスイッチ、を有することを特徴とする請求項１に記載の発振回路である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、発振振動子と、前記発振振動子に並列に接続された発振インバータと、前記発振インバータの出力端子に接続されたダンピング抵抗と、前記発振インバータに並列に接続された帰還抵抗と、前記発振インバータの電流駆動能力を変更する発振インバータスイッチと、を有することを特徴とする発振回路である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記帰還抵抗の抵抗値が可変であることを特徴とする請求項３に記載の発振回路である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記帰還抵抗が、第１の帰還抵抗と、第２の帰還抵抗と、前記第２の帰還抵抗に並列に接続された帰還抵抗スイッチと、から構成されていることを特徴とする請求項１、２または４に記載の発振回路である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、前記第２の帰還抵抗が、複数の帰還抵抗であり、前記帰還抵抗スイッチが、複数の帰還抵抗スイッチである、ことを特徴とする請求項５に記載の発振回路である。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、前記発振インバータが、複数のトランジスタより構成されており、前記発振インバータスイッチの入力に応じて、動作するトランジスタの個数を変更する、ことを特徴とする請求項２から６に記載の発振回路である。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、前記発振インバータが、異なる電流駆動能力を有する複数の発振インバータ回路と、前記発振インバータスイッチの入力に応じて、前記複数の発振インバータ回路の中から１つの発振インバータ回路を選択する発振インバータ回路選択スイッチと、を有することを特徴とする請求項２から７に記載の発振回路である。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、前記発振インバータが、前記発振インバータスイッチの入力に応じて可変電圧を出力する可変電圧源と、前記可変電圧源から入力される可変電圧で駆動される発振インバータ回路と、を有することを特徴とする請求項２から８に記載の発振回路である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、発振回路は、発振振動子と、発振インバータと、発振インバータの出力と出力端子との間に接続されるダンピング抵抗と、発振インバータの入出力に接続される帰還抵抗と、帰還抵抗の抵抗値を変更する帰還抵抗スイッチまたは発振インバータの相互コンダクタンスの値を変更する発振インバータスイッチとを設けたことにより、帰還抵抗スイッチまたは発振インバータスイッチにより帰還抵抗の抵抗値または発振インバータの相互コンダクタンスの値を切り替えることで、発振回路の周波数帯域を可変させ、発振振動子の持っている高調波成分を選択することにより、発振周波数を切り替えることが可能となり、１つの発振振動子から複数の発振周波数を得ることが可能となる。
【００１７】
また、本発明によれば、水晶発振回路は、１つの発振振動子から複数の発振周波数を得ることにより、素子数が少なくチップ面積が小さい発振回路を提供することが可能となる効果を奏する。
また、本発明によれば、水晶発振回路は、１つの発振振動子から複数の発振周波数を得ることにより、素子数が少なくチップ面積が小さい発振回路を提供することが可能となるため、水晶発振回路の製造コストを低減することが可能となる効果を奏する。
【００１８】
また、本発明によれば、水晶発振回路は、１つの発振振動子から複数の発振周波数を得ることが可能であり、ファンクションテスト時には発振振動子を高周波数で動作させることにより、ファンクションテストに要する時間を短縮することが出来るという効果を奏する。
【００１９】
また、本発明によれば、水晶発振回路は、１つの発振振動子から複数の発振周波数を得ることが可能であり、ファンクションテスト時には発振振動子を高周波数で動作させることにより、ファンクションテストに要する時間を短縮することのみならず、発振回路自体の動作確認も可能となる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による発振回路の構成を示す概略ブロック図である。
発振回路は、発振インバータ２、帰還抵抗Ｒｆ１とＲｆ１、ダンピング抵抗Ｒｄ、スイッチＳＷ２（帰還抵抗スイッチ）を有する。
【００２１】
発振インバータ２は、例えば、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタとＮチャンネルＭＯＳトランジスタとから構成されるＣＭＯＳ発振インバータである。発振インバータ２の両端には、直列に接続された帰還抵抗Ｒｆ１とＲｆ２とが接続されている。また、発振インバータ２の出力には、ダンピング抵抗Ｒｄが接続されている。
【００２２】
スイッチＳＷ２は、発振インバータ２の両端に直列に接続された帰還抵抗Ｒｆ１とＲｆ２とにおいて、帰還抵抗Ｒｆ２を挿入するか否かを選択するスイッチである。このスイッチＳＷ２がオフである場合には、発振インバータ２の両端に接続される帰還抵抗の中に帰還抵抗Ｒｆ２が挿入され、発振インバータ２の帰還抵抗は、帰還抵抗Ｒｆ１とＲｆ２とになる。一方、スイッチＳＷ２がオンである場合には、発振インバータ２の両端に接続される帰還抵抗の中に帰還抵抗Ｒｆ２が挿入されず、発振インバータ２の帰還抵抗は、帰還抵抗Ｒｆ１のみとなる。従って、スイッチＳＷ２により、発振インバータ２の帰還抵抗の抵抗値が可変となる。
【００２３】
また、上記の発振回路の入力端子をＸＩＮとし、出力端子をＸＯＵＴとする。この入力端子ＸＩＮと出力端子ＸＯＵＴとに、発振振動子１の両端の両端が接続される。この発振振動子１は、水晶振動子またはセラミック振動子である。以降において、この発振振動子１は、水晶振動子１として説明する。
また、水晶振動子１の入力端子は入力容量ｃｇを介して接地され、水晶振動子１の出力端子は出力容量ｃｄを介して接地されている。入力容量ｃｇおよび出力容量ｃｄは、基板などの容量である。
【００２４】
以上のように構成された水晶振動子を用いた発振回路は、帰還抵抗Ｒｆ１に直列に帰還抵抗Ｒｆ２を挿入するスイッチを設けたことにより、スイッチにより１つの発振回路の帰還抵抗の抵抗値を切り替えることで発振回路の周波数帯域を可変させ、水晶振動子の持っている高調波成分を選択することにより、発振周波数を切り替えることが可能となり、１つの水晶振動子から複数の発振周波数を得ることが可能となる。
【００２５】
＜原理＞
次に、１つの水晶振動子から、複数の発振周波数を得る原理について説明する。ここでは、時刻を計測する時に用いる３２．７６８ｋＨｚの周波数を有する水晶振動子を用いて、その６倍の周波数の２００ｋＨｚの周波数を得る場合について説明する。
【００２６】
まず、水晶振動子は、一般に、設計された周波数についてその倍数の周波数を有している。例えば、３２．７６８ｋＨｚの周波数を有するように設計された水晶振動子は、その２倍、３倍・・・６倍・・・ｎ倍（ｎは自然数）の周波数、つまり高調波を有している。
通常は、水晶振動子が有する複数の周波数から、発振回路により設計された周波数のみが発振するようにして、例えば、３２．７６８ｋＨｚの周波数のみを出力するようにして、この水晶振動子を用いている。
【００２７】
以上のように、３２．７６８ｋＨｚの水晶振動子は、その製造工程上、上記に説明したように、２００ｋＨｚの高調波が存在する。
そのため、３２．７６８ｋＨｚの水晶振動子を用いる場合、発振回路側の周波数帯域を調整することにより、３２．７６８ｋＨｚでも２００ｋＨｚでも発振することが可能である。
【００２８】
次に、図２を用いて、３２．７６８ｋＨｚの水晶振動子が、３２．７６８ｋＨｚおよび２００ｋＨｚで発振する場合について、その発振回路の周波数帯域について説明する。
ここで、縦軸に負性抵抗ＲＬ、横軸に周波数ｆとして、発振回路の周波数帯域を図２に示す。ここで、負性抵抗ＲＬとは、入力端子ＸＩＮと出力端子ＸＯＵＴとから見た発振回路全体の抵抗成分である。
【００２９】
図２の実線で示した波形は、図１のスイッチをオフにした場合の周波数帯域であり、一方、図２の波線で示した波形は、図１のスイッチをオンにした場合の周波数帯域である。この図２の波形は、実測またはシムレーションにより測定により計測された波形である。
図２で、スイッチをオフにした場合には、３２Ｋｈｚを中心として発振されやすくなっており、一方、スイッチをオンにした場合には、２００Ｋｈｚを中心として発振されやすくなっている。
【００３０】
ここで、この周波数帯域の一般的な特性を説明するため、帰還抵抗の抵抗値に対するカットオフ周波数ｆｃの変化について説明する。
このカットオフ周波数ｆｃとは、縦軸に負性抵抗ＲＬ、横軸に周波数ｆとした発振回路の周波数帯域において、特に、負性抵抗ＲＬ＝０Ωとなる周波数のことである。
このカットオフ周波数ｆｃは、次の式１により算出される。
ｆｃ∝ｇｍ／（Ｒｆ・ｃｇ・ｃｄ）    （式１）
ここで、ｇｍは発振インバータの相互コンダクタンス、Ｒｆは帰還抵抗、ｃｇは入力容量、ｃｄは出力容量である。
【００３１】
周波数帯域の可変は式１から、カットオフ周波数ｆｃは、帰還抵抗Ｒｆを大きくすると、低周波帯域で発振することになり、逆に、帰還抵抗Ｒｆを小さくすると、高周波帯域で発振することになる。
図２で、スイッチがオンの場合のカットオフ周波数ｆｃ３２とし、スイッチがオンの場合のカットオフ周波数ｆｃ２００とすると、スイッチがオフであり帰還抵抗Ｒｆを大きくした場合のカットオフ周波数ｆｃ３２は、スイッチがオンであり帰還抵抗Ｒｆを小さくした場合のカットオフ周波数ｆｃ２００と比較して、その周波数が低いことがわかる。
このカットオフ周波数ｆｃは、発振回路が出力する周波数の目安となる。
【００３２】
上記の説明から、３２．７６８ｋＨｚで発振させたい場合は、例えばスイッチＳＷ２をオフし、帰還抵抗Ｒｆを大きくし、２００ｋＨｚで発振させたい場合は、スイッチＳＷ２をオンし、帰還抵抗Ｒｆを小さくすればよいことがわかる。
以上のようにして、帰還抵抗Ｒｆの値を変えることにより、水晶振動子が有する高調波を選択し、周波数の切り替えが容易に実現できる。
なお、図１の帰還抵抗Ｒｆ１およびＲｆ２は、上記の帰還抵抗Ｒｆと発振周波数ｆとを実測またはシムレーションにより測定し、決定された抵抗値を有している。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
次に、図３を用いて、帰還抵抗Ｒｆの抵抗値を変更して水晶振動子が有する高調波を選択して発振する発振回路の第２の実施形態について説明する。同図において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
帰還抵抗Ｒｆ３は、発振インバータ２の両端に接続され、帰還抵抗Ｒｆ１とＲｆ２とに直列に接続された帰還抵抗である。
スイッチＳＷ３は、発振インバータ２の両端に直列に接続された帰還抵抗として、帰還抵抗Ｒｆ３を挿入するか否かを選択するスイッチである。
【００３４】
この発振回路においては、スイッチＳＷ２のオンとオフ、および、スイッチＳＷ３のオンとオフとのより、４通りの帰還抵抗の抵抗値が選択可能であり、４通りの発振周波数を選択可能である。
帰還抵抗の抵抗値を容易に設定する場合には、例えば、各スイッチのいずれもがオフであるか、各スイッチのいずれか１つがオンであるようにする。
この場合、帰還抵抗の抵抗として、帰還抵抗Ｒｆ１のみ、帰還抵抗Ｒｆ１とＲｆ２、および、帰還抵抗Ｒｆ１とＲｆ３の３通りが選択可能であり、それぞれの帰還抵抗の抵抗値に対して、発振周波数が出力される。
なお、それぞれの帰還抵抗の抵抗値は、水晶振動子の高調波に合わせて設定されている。
【００３５】
なお、図３では、３つの帰還抵抗の場合について説明したが、これに限られるものではなく、複数の帰還抵抗が直列に接続され、それぞれの帰還抵抗に対して発振インバータの帰還抵抗に挿入するか否かを選択するスイッチを設けることも可能である。
このように構成することにより、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得ることが可能である。
【００３６】
また、上記の説明においては、帰還抵抗として直列の場合にのみ説明してきたが、これに限られるものではなく、複数の帰還抵抗を直列または並列に接続し、それぞれの帰還抵抗に対して発振インバータの帰還抵抗に挿入するか否かを選択するスイッチを設け、スイッチのオンオフにより発振インバータに対する帰還抵抗の抵抗値を変更できるようにすることにより、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得ることが可能である。
【００３７】
＜第３の実施形態＞
次に、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得ることを可能とする発振回路の第３の実施形態について説明する。
第１の実施形態および第２の実施形態においては、帰還抵抗の抵抗値を可変とすることにより、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得ることが出来た。
これに対して、第３の実施形態においては、発振インバータの相互コンダクタンスｇｍを変更することにより、つまり、発振インバータの電流駆動能力を可変とすることにより、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得る。
【００３８】
これは、式１から、発振インバータの相互コンダクタンスｇｍの変化よっても、カットオフ周波数ｆｃは変化することによる。例えば、式１から、相互コンダクタンスｇｍを大きくすると、カットオフ周波数ｆｃは大きくなり、逆に、相互コンダクタンスｇｍを小さくすると、カットオフ周波数ｆｃは小さくなる。
そのため、発振インバータの相互コンダクタンスｇｍを可変とすることにより、発振周波数を可変とすることが可能であるため、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得ることが出来る。
【００３９】
第３の実施形態においては、図１または図３の発振回路において、発振インバータ２が、図４（ａ）に示されている発振インバータ２１に変更される。この発振インバータ２１は、相互コンダクタンスｇｍを可変できる点において、図１または図３の発振回路における発振インバータ２と異なる。
【００４０】
図１または図３において、発振インバータ２が発振回路に接続される接続点を接続点Ａおよび接続点Ｂとし、図４（ａ）の発振インバータ２１は、この接続点Ａと接続点Ｂとに接続される。
また、図４（ａ）の発振インバータ２１には、相互コンダクタンスｇｍを選択し、切り替えるための選択信号ＥＮが外部から入力される。
【００４１】
図４（ａ）の発振インバータ２１は、外部から入力される選択信号ＥＮがハイレベルであるかローレベルであるかにより、発振インバータ２１の相互コンダクタンスｇｍの値として、設定された２つの値の中から１つの値が選択される。
【００４２】
なお、この第３の実施形態においては、帰還抵抗の抵抗値を可変とすることは行わず、例えば、図１において、帰還抵抗Ｒｆ２とスイッチＳＷ２とを有しない発振回路において、発振インバータ２を図４（ａ）の発振インバータ２１に置き換えてもよい。
【００４３】
次に、図４（ｂ）を用いて、図４（ａ）の発振インバータ２１の、一例としての回路構成について説明する。以降において、電源回路の電源電位をＶＤＤとし、接地電位をＶＳＳとして説明する。この電源回路は、図示されない電源回路である。
また、発振インバータ２１に対して、接続点Ａから入力される信号を入力信号Ａ、接続点Ｂから出力される信号を出力信号Ｂとして説明する。
【００４４】
入力信号Ａは、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１０、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０、および、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１の、それぞれのゲートに入力されている。
ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１０は、ドレインがＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０のドレインに接続され、ソースが電源回路ＶＤＤに接続されている。
このＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１０のドレインとＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０のドレインとの接続点から、出力信号Ｂが出力されている。
また、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０は、ソースが接地されている。
【００４５】
ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１０とＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０とは、入力信号Ａに対してインバータとして機能し、入力信号Ａを反転した信号を出力端子Ｂに出力する。
以降、このＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１０とＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０とにより構成されるインバータを、第１のインバータ回路とする。
【００４６】
選択信号ＥＮは、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１２のゲートに接続される。また、選択信号ＥＮにインバータ３１を介してＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１２のゲートに接続される。
ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１２のソースは電源回路に接続されており、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１２のソースは、接地されている。
【００４７】
ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１は、ソースがＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１２のドレインに接続されており、ドレインが出力端子Ｂに接続されている。
ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１は、ソースがＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１２のドレインに接続されており、ドレインが出力端子Ｂに接続されている。
【００４８】
以降において、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１のドレインと出力端子Ｂとの接続点、および、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１のドレインと出力端子Ｂとの接続点を、接続点Ｃとして説明する。
【００４９】
次に、図４（ｂ）の発振インバータ２１の動作について説明する。
まず選択信号ＥＮがハイレベルである場合には、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１２は、ゲートにハイレベルが入力され、オンする。また、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１２は、ソースが接地されているため、ドレインと接地点とが導通され、そのドレインの電位はほぼ接地電位ＶＳＳまで低下する。
【００５０】
また、選択信号ＥＮがハイレベルである場合には、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１２は、インバータ３１を介しているためゲートにローレベルが入力され、オンする。そのため、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１２のドレインとソースとは導通状態となる。
【００５１】
この選択信号ＥＮがハイレベルである場合に、入力信号Ａにハイレベルが入力される場合には、第１のインバータ回路より、入力信号Ａを反転したローレベルが出力される。
また、入力信号Ａにハイレベルが入力される場合には、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１のゲートにハイレベルが入力され、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１はオフし、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１のソースとドレインとは非導通状態となる。
【００５２】
また、入力信号Ａにハイレベルが入力される場合には、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１のゲートにハイレベルが入力され、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１はオンし、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１のソースとドレインとは導通状態にされる。
ここで、選択信号ＥＮがハイレベルであり、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１２のドレインは接地されている。そのため、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１のドレインはＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１２を介して接地される。
【００５３】
従って、接続点Ｃの電位は、第１のインバータ回路のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０と、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１との、２個のＮチャンネルＭＯＳトランジスタにより、ローレベルが出力される。
【００５４】
この選択信号ＥＮがハイレベルである場合に、逆に、入力信号Ａにローレベルが入力される場合には、第１のインバータ回路より、入力信号Ａを反転したハイレベルが出力される。
また、入力信号Ａにローレベルが入力される場合には、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１のゲートにローレベルが入力され、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１はオンし、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１のソースとドレインとは導通状態となる。
【００５５】
また、入力信号Ａにローレベルが入力される場合には、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１は、ゲートにローレベルが入力され、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１はオフする。そのため、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１のソースとドレインとは非導通状態にされる。
従って、接続点Ｃの電位は、第１のインバータ回路のＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１０と、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１との、２個のＰチャンネルＭＯＳトランジスタにより、ハイレベルが出力される。
【００５６】
一方、選択信号ＥＮがローレベルである場合には、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１２は、ゲートにローレベルが入力され、オフする。これにより、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１は、ソースが接地点と切り離されフローティング状態となる。
【００５７】
また、選択信号ＥＮがローレベルである場合には、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１２は、インバータ３１を介してゲートにハイレベルが入力され、オフする。これにより、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１のソースが、電源回路と切り離されフローティング状態となる。
【００５８】
この選択信号ＥＮがローレベルである場合に、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１と、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１はＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１２と、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１２がオフしているため、動作しない。
【００５９】
このため選択信号ＥＮがローレベルである場合に、入力信号Ａにハイレベルが入力される場合には、第１のインバータ回路のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０の、１個のＮチャンネルＭＯＳトランジスタにより、ローレベルが出力される。
【００６０】
また、選択信号ＥＮがローレベルである場合に、入力信号Ａにローレベルが入力される場合には、第１のインバータ回路のＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１０の、１個のＰチャンネルＭＯＳトランジスタにより、ハイレベルが出力される。
【００６１】
以上の発振インバータ２１の動作を、図４（ｃ）にまとめて説明する。
なお、ここでは、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１０とＰ１１、および、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０とＮ１１の、それぞれのサイズを同一とした場合について説明する。
【００６２】
なお、１つのＰチャンネルＭＯＳトランジスタによるハイレベルの出力電流ないしその相互コンダクタンスをｇｍＨとし、また、１つのＮチャンネルＭＯＳトランジスタによるローレベルの出力電流ないしその相互コンダクタンスをｇｍＬとする。
このようにすると、例えば、２つのＰチャンネルＭＯＳトランジスタによるハイレベルの相互コンダクタンスは２ｇｍＨである。また、例えば、２つのＮチャンネルＭＯＳトランジスタによるローレベルの相互コンダクタンスは２ｇｍＬである。
【００６３】
選択信号ＥＮがハイレベルである場合に、入力信号Ａにハイレベルが入力される場合には、第１のインバータ回路のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０と、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１１との、２個のＮチャンネルＭＯＳトランジスタにより、ローレベルが出力される。
従って、この場合の、発振インバータ２１の相互コンダクタンスは２ｇｍＬとなる。
【００６４】
また、選択信号ＥＮがハイレベルである場合に、逆に、入力信号Ａにローレベルが入力される場合には、第１のインバータ回路のＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１０とＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１１である２個のＰチャンネルＭＯＳトランジスタにより、ハイレベルが出力される。
従って、この場合の、発振インバータ２１の相互コンダクタンスは２ｇｍＨとなる。
【００６５】
また、選択信号ＥＮがローレベルである場合に、入力信号Ａにハイレベルが入力される場合には、第１のインバータ回路のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０である１つのＮチャンネルＭＯＳトランジスタにより、ローレベルが出力される。
従って、この場合の、発振インバータ２１の相互コンダクタンスはｇｍＬとなる。
【００６６】
また、選択信号ＥＮがローレベルである場合に、逆に、入力信号Ａにローレベルが入力される場合には、第１のインバータ回路のＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１０の１個のＰチャンネルＭＯＳトランジスタによりハイレベルが出力される。
従って、この場合の、発振インバータ２１の相互コンダクタンスはｇｍＨとなる。
【００６７】
以上の関係を、図４（ｃ）の表にまとめる。図４（ｃ）は、入力信号Ａと択信号ＥＮとが、それぞれ、ハイレベルの「Ｈ」であるか、または、ローレベルの「Ｌ」である場合の、発振インバータ２１の相互コンダクタンスの値を示したものである。
【００６８】
以上のようにして、図４（ｃ）に示されるように、選択信号ＥＮがハイレベルであるかローレベルであるかによって、発振インバータ２１の相互コンダクタンスｇｍを、可変とすることが可能である。
従って、上記に説明した相互コンダクタンスｇｍを可変とすることが可能な発振インバータ２１を用いて、発振周波数を可変とすることが可能となり、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得ることが出来る。
【００６９】
なお、発振インバータ２１の相互コンダクタンスの値、つまり、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１０からＰ１２、および、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１０からＮ１２の、それぞれの相互コンダクタンスの値は、水晶振動子が有する高調波に合わせて設定される。
【００７０】
なお、第３の実施形態においては、選択信号ＥＮがハイレベルであるかローレベルであるかによって、発振インバータ２１の出力電流を可変としたが、これに限られるものではなく、発振インバータ２１の相互コンダクタンスｇｍが可変とされる構成であれば、任意の構成を用いてもよい。
例えば、発振インバータ２１として、相互コンダクタンスｇｍが異なる複数の発振インバータと、相互コンダクタンスｇｍが異なる複数の発振インバータの中から１つの発振インバータを選択するスイッチとにより、発振インバータ２１の相互コンダクタンスｇｍが、いずれかの発振インバータの相互コンダクタンスｇｍに選択されるようにしてもよい。
なお、相互コンダクタンスｇｍが異なる複数の発振インバータとは、発振インバータのサイズが異なる発振インバータのことである。
【００７１】
＜第４の実施形態＞
次に、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得ることを可能とする発振回路の第４の実施形態について説明する。
第３の実施形態においては、選択信号ＥＮがハイレベルであるかローレベルであるかによって、発振インバータ２１の出力電流を可変とし、この発振インバータ２１の相互コンダクタンスｇｍを可変とすることにより、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得た。
この第３の実施形態では固定電圧源であったのに対して、第４の実施形態においては可変電圧源を用いることにより、発振インバータの相互コンダクタンスｇｍを可変とすることにより、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得ることを可能とする。
【００７２】
図５（ａ）を用いて、第３の実施形態における発振インバータ２２について説明する。この発振インバータ２２は、図４（ａ）の発振インバータ２１と同様に、図１または図３において、接続点Ａと接続点Ｂとに接続される発振インバータ２に対して置き換えられる発振インバータである。
この発振インバータ２２は、外部から入力される可変電圧設定信号Ｖｒｅｇに応じて、可変電圧源の電圧を変化させることにより、出力信号Ｂを可変とする。
【００７３】
次に、図４（ｂ）を用いて、発振インバータ２２の一例としての回路構成について説明する。
可変電圧源Ｖ１は、外部から入力される可変電圧設定信号Ｖｒｅｇに応じて、電源電圧を可変して出力する電圧源である。可変電圧源Ｖ１の一端は設置されており、他端は可変電圧を出力している。
入力信号Ａは、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ２０とＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ２０とのそれぞれのゲートに入力され、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ２０のソースは可変電圧源Ｖ１の出力端子に接続されており、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ２０のソースは、接地されている。
ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ２０のドレインは、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ２０のドレインに接続されている。このＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ２０のドレインとＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ２０のドレインとの接続点から、出力信号Ｂが出力される。
【００７４】
このＰチャンネルＭＯＳトランジスタＰ２０と、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＮ２０とは、入力信号Ａに対してインバータとして機能し、入力信号Ａを反転した信号を出力端子Ｂに出力する。
また、出力端子Ｂに出力される電流は、外部から入力される可変電圧設定信号Ｖｒｅｇにより、可変電圧源Ｖ１の電圧を変化させることにより、可変である。
【００７５】
従って、この発振インバータ２２は、外部から入力される可変電圧設定信号Ｖｒｅｇにより、可変電圧源Ｖ１の出力電圧を変化させることにより、出力端子Ｂに出力される電流を可変とすることにより、発振インバータ２２の相互コンダクタンスｇｍの値を可変とすることが可能となり、よって、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得ることが可能となる。
なお、発振インバータ２２の相互コンダクタンスｇｍの値は、水晶振動子が有する高調波に合わせて設定される。
【００７６】
なお、式１からわかるように、入力容量ｃｇまたは出力容量ｃｄを可変とすることにより、カットオフ周波数ｆｃを可変とすることが可能である。従って、入力容量ｃｇまたは出力容量ｃｄを可変とし、発振回路の周波数を可変とすることにより、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得るようにしてもよい。
例えば、容量ｃｘと、入力容量ｃｇに容量ｃｘを挿入するか否かを実行する容量スイッチＳＷＸとの構成により、この容量スイッチＳＷＸのオンまたはオフの制御をすることにより、入力容量ｃｇの値が、入力容量ｃｇであるか、または、入力容量ｃｇ＋容量ｃｘであるか、と選択制御し、発振回路の周波数を選択し、これにより、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得るようにしてもよい。
また、出力容量ｃｄについても、入力容量ｃｇと同様に、その容量の値を可変とする構成にすることにより、１つの水晶振動子を用いて、複数の発振周波数を得るようにすることも可能である。
【００７７】
なお、上記の説明においては、第１から第４の実施形態について、それぞれ独立して説明してきてが、これに限られるものではなく、第１から第４の実施形態をそれぞれ組み合わせて用いてもよい。
【００７８】
なお、上記に説明した１つの水晶振動子を用いて複数の発振周波数を得るようにした発振回路を用いて、ファンクションテストに要する時間を短縮することが可能である。
例えば、通常の運用時における周波数（例えば３２．７６８ＫＨｚ）と、それよりも早い周波数（例えば２００ＫＨｚ）とを出力できる発振回路を構成しておき、ファンクションテストには、早い周波数（例えば２００ＫＨｚ）で回路全体が動作するようにすることにより、ファンクションテストに要する時間を短縮することが出来ることが可能である。
また、この水晶発振回路は、１つの水晶振動子から複数の発振周波数を得ることが可能であり、ファンクションテスト時には水晶振動子を高周波数で動作させることにより、ファンクションテストに要する時間を短縮することのみならず、発振回路自体の動作確認も可能である。
【００７９】
なお、上記の説明においては、基本周波数を３２．７６８ＫＨｚとして、基本周波数とその６倍の周波数である２００ＫＨｚを出力する場合について説明してきたが、これに限られるものではなく、水晶振動子が有する任意の高調波の中から、任意の高調波を選択し、その選択した高調波で発振回路が発振するように構成することにより、発振回路は水晶振動子が有する任意の高調波で発振可能である。
【００８０】
なお、上記説明においては、発振回路を時計に用いる場合について説明したが、本発明による発振回路はこれに限られるものではなく、発振回路はどのような機器または装置に適応することも可能である。
【００８１】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、発振回路を用いる回路、特に複数の周波数を要する回路に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明の第１の実施形態による発振回路の回路図である。
【図２】図１の発振回路の周波数特性を示す周波数特性図である。
【図３】この発明の第２の実施形態による発振回路の回路図である。
【図４】この発明の第３の実施形態による発振回路の回路図である。
【図５】この発明の第４の実施形態による発振回路の回路図である。
【符号の説明】
【００８４】
１、水晶振動子
２、２１、２２  発振インバータ
３、３１  インバータ
Ｒｆ、Ｒｆ１、Ｒｆ２、Ｒｆ３  帰還抵抗
Ｒｄ  ダンピング抵抗
ｃｇ  入力容量
ｃｄ  出力容量
ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷＸ  スイッチ
Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２０  ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ
Ｎ１０、Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ２０  ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ
Ｖ１  可変電圧源
【図１】
2008205656.tif 000003
【図２】
2008205656.tif 000004
【図３】
2008205656.tif 000005
【図４】
2008205656.tif 000006
【図５】
2008205656.tif 000007