(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で正弦波信号と矩形波信号を出力可能な２出力型水晶発振器を提供する。【解決手段】ＣＭＯＳインバータＩＣ１により構成されるインバータ回路１０と、ＣＭＯＳインバータＩＣ１の入出力間に対して並列に接続される自己バイアス用の第１の帰還抵抗Ｒ１と、インバータ回路１０の入出力間に対して並列に接続され、少なくとも水晶振動素子２０と第２の帰還抵抗Ｒ２とを直列接続した直列回路からなる正帰還回路１１と、を有し、インバータ回路１０の入力側から正弦波信号を出力し、インバータ回路１０の出力側から矩形波信号を出力するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相反転増幅器により構成される位相反転回路と、
前記位相反転増幅器の入出力間に対して並列に接続される自己バイアス用の第１の帰還抵抗と、
前記位相反転回路の入出力間に対して並列に接続され、少なくとも水晶振動素子と、第２の帰還抵抗とを直列接続した直列回路からなる正帰還回路と、を有し、
前記位相反転回路の入力側から正弦波信号を出力し、前記位相反転回路の出力側から矩形波信号を出力することを特徴とする２出力型水晶発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の２出力型水晶発振器において、前記位相反転回路は複数の位相反転増幅器を直列に接続した直列回路により構成されることを特徴とする２出力型水晶発振器。
【請求項３】
請求項２に記載の２出力型水晶発振器において、外部からの制御電圧に応じて容量値が変化する可変容量手段を備えたことを特徴とする２出力型水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２出力型水晶発振器に関わり、特に正弦波状のアナログ信号と矩形波状のデジタル信号を出力するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器においては、基準信号として正弦波状のアナログ信号と矩形波状のデジタル信号とが求められる場合がある。このようなアナログ信号とデジタル信号を出力可能な基準信号源としては特許文献１などがある。
図４は特許文献１に開示されている従来の２出力型ＴＣＸＯのブロック図である。
この図４に示した従来の２出力型ＴＣＸＯは、温度補償回路を有し温度変動が生じても安定した周波数のアナログ信号を出力するＴＣＸＯ部１０１と、アナログ信号をデジタル信号に変換するバッファ回路１０３とにより構成される。
バッファ回路１０３は、ＴＣＸＯ部１０１の出力に一端が接続されているコンデンサＣ１０１と、ＣＭＯＳインバータ１０４と、コンデンサＣ０１１とＣＭＯＳインバータ１０４の入力との間に直列接続された抵抗Ｒ１０１と、ＣＭＯＳインバータ１０４の入出力間に並列接続された抵抗Ｒ１０２とを備えている。
【０００３】
この図４に示すバッファ回路１０３の動作について説明する。
抵抗Ｒ１０２によってＣＭＯＳインバータ１０４に負帰還をかけると、ＣＭＯＳインバータ１０４は、利得Ｇ＝Ｒ１０２／Ｒ１０１の増幅器として作動することが知られている。よって、ＣＭＯＳインバータ１０４はＴＣＸＯ部１０１からコンデンサＣ１０１を介してアナログ信号が供給されると、これをＧ＝Ｒ１０２／Ｒ１０１で決定される利得に応じて増幅する。
ここで、利得を十分大きくすると、ＣＭＯＳインバータ１０４に入力されたアナログ信号（正弦波出力）は、ＣＭＯＳインバータ出力において飽和し、方形波として出力される。よって、これをデジタル信号（矩形波出力）として供給することができる。
なお、バッファ回路１０３のコンデンサＣ１０１は直流防止用であって、ＣＭＯＳインバータ１０４に抵抗Ｒ１０２によって帰還をかけたとき、ＣＭＯＳインバータ１０４の入力に重畳される直流電圧が抵抗Ｒ１０１を介してＴＣＸＯ部１０１のアナログ信号出力へ影響しないようにしている。
【特許文献１】特開２００４−７０３６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したような従来の２出力型水晶発振器においては、バッファ回路１０３としてＣ−ＭＯＳインバータ１０４による波形整形回路を付加するようにしているため、発振器の構成が複雑になり、高価になるという問題点があった。
即ち、ＴＣＸＯ部１０１の一つの出力信号を分岐して２種類の信号出力を得る構成であるから、ＴＣＸＯ部１０１の出力信号が正弦波信号である場合は、デジタル信号出力を得る為に波形整形回路の付加が必要であり、また、ＴＣＸＯ部１０１の出力信号が矩形波信号である場合はアナログ信号出力を得る為に正弦波にする波形成形回路の付加が必要である。従って発振器の構成が複雑になり、高価になるのである。
本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、簡単な回路構成で正弦波信号と矩形波信号を出力可能な２出力型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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の２出力型水晶発振器は、位相反転増幅器により構成される位相反転回路と、位相反転増幅器の入出力間に対して並列に接続される自己バイアス用の第１の帰還抵抗と、位相反転回路の入出力間に対して並列に接続され、少なくとも水晶振動素子と第２の帰還抵抗とを直列接続した直列回路からなる正帰還回路と、を有し、位相反転回路の入力側から正弦波信号を出力し、位相反転回路の出力側から矩形波信号を出力することを特徴とする。
このような本発明によれば、位相反転回路の入力側から正弦波信号を得ることで、１つの回路から矩形波信号と正弦波信号を出力することが可能になる。従って、簡単な回路構成でしかも安価に２出力型水晶発振器を実現することができる。また従来のように、正弦波発振器に波形整形回路を付加する必要がないため、低消費電力で実現することができる。
【０００６】
また本発明の２出力型水晶発振器は、位相反転回路が複数の位相反転増幅器を直列に接続した直列回路により構成されることを特徴とする。
このような本発明によれば、位相反転回路の入力側にコンデンサを設ける必要がないため、位相反転回路の入力側から正弦波信号を出力した場合でも負荷変動が小さくできるため、発振周波数が安定した出力を得ることができる。
【０００７】
また本発明の２出力型水晶発振器は、外部からの制御電圧に応じて容量値が変化する可変容量手段を備えたことを特徴とする。
このような本発明によれば、１つの回路から矩形波信号と正弦波信号を出力することができる２出力型電圧制御型圧電発振器を簡単な回路構成で実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る２出力型水晶発振器の構成を示した図である。
この図１に示す２出力型水晶発振器は、位相反転回路（以下インバータ回路と称す）１０を構成する位相反転増幅器（以下、ＣＭＯＳインバータと称する）ＩＣ１の入出力間に自己バイアス用の第１の帰還抵抗Ｒ１と、正帰還回路１１として水晶振動素子２０と第２の帰還抵抗Ｒ２との直列回路がそれぞれ並列に接続されている。
またＣＭＯＳインバータＩＣ１の入出力側と接地（ＧＮＤ）との間にはコンデンサＣ１、Ｃ２がそれぞれ設けられている。
このように構成される本実施形態の２出力型水晶発振器ではＣＭＯＳインバータＩＣ１から矩形波出力を得ることができる。
またＣＭＯＳインバータＩＣ１から出力される矩形波信号は、第２の帰還抵抗Ｒ２、水晶振動素子２０を介してインバータ回路１０を構成するＣＭＯＳインバータＩＣ１の入力側へ正帰還されることになる。このとき水晶振動素子２０は特定の周波数に対して共振する言わば極めて狭帯域なフィルタとして機能することから、インバータ回路１０の出力側から水晶振動素子２０を介してインバータ回路１０の入力側に正帰還される帰還信号は水晶振動素子２０においてスプリアス成分が濾過されることになる。従って、インバータ回路１０の出力側において矩形波であった帰還信号はインバータ回路１０の入力側においては正弦波形となる。
【０００９】
そこで、本実施形態の２出力型水晶発振器においては、インバータ回路１０の入力側から正弦波信号を得るようにした。
このようにすれば、１つの回路から矩形波信号と正弦波信号を出力することが可能になる。従って、従来の２出力型水晶発振器のように正弦波発振器（ＴＣＸＯ部）に矩形波信号を得るための波形整形回路を付加することなく、矩形波信号と正弦波信号の両方を得ることができる。つまり、簡単な回路構成でしかも安価に２出力型水晶発振器を実現することができる。また従来のように正弦波発振器に波形整形回路を付加する必要がないため、低消費電力で実現することができる。
【００１０】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る２出力型水晶発振器の構成を示した図である。
この図２に示す２出力型水晶発振器は、インバータ回路１０が３つのＣＭＯＳインバータＩＣ１１、ＩＣ１２、ＩＣ１３の直列接続によって構成されている。
この場合、各ＣＭＯＳインバータＩＣ１１、ＩＣ１２、ＩＣ１３の入出力間には、自己バイアス用の第１の帰還抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３がそれぞれ並列に接続されている。またＣＭＯＳインバータＩＣ１１の入力とＣＭＯＳインバータＩＣ１２の出力との間には、正帰還回路１１として水晶振動素子２０、可変コンデンサＴＣ、及びコンデンサＣ１１を直列に接続した直列回路が並列に接続されている。
コンデンサＣ１１と可変コンデンサＴＣとの接続点は、第２の帰還抵抗Ｒ１４を介してインバータ回路１０の出力であるＣＭＯＳインバータＩＣ１３の出力に接続されている。またコンデンサＣ１１と可変コンデンサＴＣとの接続点と接地（ＧＮＤ）との間にはコンデンサＣ１２が設けられている。さらにインバータ回路１０の出力には、ノイズ除去用のコンデンサＣ１３が接続されている。
【００１１】
このように構成される２出力型水晶発振器ではインバータ回路１０のＣＭＯＳインバータＩＣ１３から矩形波信号を得ることができる。
また、インバータ回路１０から出力される矩形波信号は、第２の帰還抵抗Ｒ１４、可変コンデンサＴＣ、水晶振動素子２０を介してインバータ回路１０の入力側へ正帰還されることになる。このとき水晶振動素子２０はフィルタとして機能することから、インバータ回路１０の出力側から水晶振動素子２０を介してインバータ回路１０の入力側に正帰還される矩形波信号は、水晶振動素子２０においてスプリアス成分が濾過される。
従って、インバータ回路１０の出力側において矩形波であった帰還信号は入力側において正弦波となる。そこで、本実施形態の２出力型水晶発振器ではインバータ回路１０の入力側から正弦波信号を出力するようにした。
このようにすれば、上記同様、１つの回路から矩形波信号と正弦波信号を出力することが可能になる。従って、従来の２出力型水晶発振器のように正弦波発振器に矩形波信号を得るための波形整形回路を付加することなく矩形波信号と正弦波信号の両方を得ることができる。
【００１２】
また上記図１に示した２出力型水晶発振器においては、インバータ回路１０の入力側にコンデンサＣ１が設けられていることから入力インピーダンスが大きい。このため、インバータ回路１０の入力側に図示しない後段回路を接続して正弦波信号を出力した場合は、インバータ回路１０の入力側の負荷変動が大きくなり、発振周波数が不安定になる。
これに対して、図２に示した２出力型水晶発振器は、インバータ回路１０の入力側にコンデンサＣ１を設ける必要がないため、インバータ回路１０の入力側から正弦波信号を出力した場合でも負荷変動が小さくできる。これにより、発振周波数が安定した出力信号を得ることができるようになる。
【００１３】
図３は本発明の第３の実施形態に係る２出力型水晶発振器の構成を示した図である。なお、図２に示す２出力型水晶発振器と同一部位には同一符号をふして説明は省略する。
この図３に示す本実施形態としての２出力型水晶発振器は電圧制御型水晶発振器（以下、ＶＣＸＯ（Voltage Controlled crystal Oscillator）と称す）によって構成される。
この図３に示すＶＣＸＯでは、コンデンサＣ１２と接地（ＧＮＤ）との間に可変容量ダイオードＤ１を設けるようにしている。この場合、可変容量ダイオードＤ１のアノードは接地され、カソードはコンデンサＣ１２に接続されることになる。さらに可変容量ダイオードＤ１のカソードには抵抗Ｒ１５を介して周波数調整用のコントロール電圧Ｖcontが印加される。このように構成されるＶＣＸＯでは、第２の帰還抵抗Ｒ１４、水晶振動素子２０、コンデンサＣ１１、Ｃ１２、可変コンデンサＴＣ、及び可変容量ダイオードＤ１等により発振ループが形成される。従って、可変容量ダイオードＤ１のカソードに抵抗Ｒ１５を介して制御電圧Ｖcontを印加して可変容量ダイオードＤ１の容量を可変することで、発振ループの負荷容量を変化させて発振周波数が所定の発振周波数となるよう制御している。
【００１４】
このように構成されるＶＣＸＯにおいても、上記図２に示した２出力型水晶発振器と同様、１つの回路から矩形波信号と正弦波信号を出力することが可能になる。従って、２出力型ＶＣＸＯを簡単な回路構成で実現することが可能になる。
また、図３に示したＶＣＸＯにおいても、インバータ回路１０の入力側にコンデンサＣ１を設ける必要がないため、インバータ回路１０の入力側から正弦波信号を出力した場合でも負荷変動が小さくできる。これにより、発振周波数が安定した出力信号を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る２出力型水晶発振器の構成を示した図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る２出力型水晶発振器の構成を示した図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る２出力型水晶発振器の構成を示した図である。
【図４】従来の２出力型ＴＣＸＯのブロック図である。
【符号の説明】
【００１６】
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３…コンデンサ、ＩＣ１、ＩＣ１１、ＩＣ１２、ＩＣ１３…ＣＭＯＳインバータ、Ｄ１…可変容量ダイオード、Ｒ１、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３…第１の帰還抵抗、Ｒ２、Ｒ１４…第２の帰還抵抗、１０…インバータ回路、１１…正帰還回路、２０…水晶振動素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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