(57)【要約】【目的】本発明は出力レベルを維持して電源電圧の変動による発振周波数の変化を防止した水晶発振回路を提供する。【構成】インダクタ成分としての水晶振動子及び分割コンデンサからなる共振回路と、前記共振回路に接続して電源電圧によって駆動する発振用増幅器を備え、前記水晶振動子から見た回路側の負荷容量によって発振周波数の決定される水晶発振回路において、前記電源電圧の変動による発振周波数の変化を前記水晶振動子から見た負荷容量の変化によって相殺する電源補償回路を設けた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタ成分としての水晶振動子及び分割コンデンサからなる共振回路と、前記共振回路に接続して電源電圧によって駆動する発振用増幅器を備え、前記水晶振動子から見た回路側の負荷容量によって発振周波数の決定される水晶発振回路において、前記電源電圧の変動による発振周波数の変化を前記水晶振動子から見た負荷容量の変化によって相殺する電源補償回路を設けたことを特徴とする電源変動補償型の水晶発振回路。
【請求項２】
前記電源補償回路は前記水晶振動子にカソードが接続した可変容量ダイオードを有する容量変化部といずれも電源に接続した定電圧供給部及びバイアス回路を備え、前記可変容量ダイオードのカソードには前記定電圧供給部からの一定電圧を印加し、前記可変容量ダイオードのアノードには前記バイアス回路からのバイアス電圧を印加してなる請求項１の電源変動補償型の水晶発振回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波用例えば６００ＭＨｚ帯の水晶発振回路を産業上の技術分野とし、特に電源電圧の変動による発振周波数の変化を防止した電源変動補償型の水晶発振回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）水晶発振回路は周波数安定度が高いことから、各種の電子機器に周波数源として適用される。近年では、光通信システムの構築から発振周波数の高い水晶発振回路が要求される。
【０００３】
（従来技術の一例）第２図は一従来例を説明する水晶発振回路の図である。
水晶発振回路は共振回路１と発振用増幅器２とから基本的に構成される。共振回路１は水晶振動子３と分割コンデンサ４（ａｂ）からなる。水晶振動子３は例えばＡＴカットとし、インダクタ成分として機能する。分割コンデンサ４（ａｂ）は水晶振動子３の両端に接続し、それぞれアースに接地する。発振用増幅器２は例えばインバータ増幅器からなり、水晶振動子３の両端に接続する。そして、電源からの供給電圧（電源電圧）Ｖｃｃによって駆動する。なお、符号５は緩衝増幅器、同６は帰還抵抗である。
【０００４】
このようなものでは、共振回路１の共振周波数を発振用増幅器２が帰還増幅して発振を維持する。発振周波数は共振周波数にほぼ一致するが、厳格には水晶振動子３から見た回路側の負荷容量によって決定される。すなわち、水晶振動子３のインダクタ成分と回路側の負荷容量とによる共振周波数によって発振周波数が決定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の水晶発振回路では、電源電圧Ｖｃｃの変動によって発振周波数の変化する問題があった。発振周波数は第３図に示したように電源電圧Ｖｃｃの上昇に伴い高い方向に変化する。そして、水晶振動子３の特性に応じて傾きを異にする。
【０００６】
このことから、例えば第４図に示したように、一般には電源と発振回路との間に安定化回路（レギュレータ）７を挿入し、電源電圧Ｖｃｃを安定にする。しかし、この場合には、安定化回路７によって電源電圧Ｖｃｃに損失を生ずる。このため、特に低電圧駆動例えば３．３Ｖ以下の場合には出力レベルが低下してしまう問題があった。
【０００７】
なお、電源電圧Ｖｃｃの変動による周波数変化は発振周波数が高くなるほど大きくなる。これは、発振周波数に対応して水晶振動子（水晶片）の振動周波数が高くなって厚みが小さくなり、電源電圧Ｖｃｃに基づいた駆動レベル（電界）に敏感になることにも由来する。このため、６００ＭＨｚ帯になると電源電圧Ｖｃｃの変動による発振周波数の変化が問題になる。
【０００８】
（発明の目的）本発明は出力レベルを維持して電源電圧の変動による発振周波数の変化を防止した水晶発振回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、発振回路に接続した電源電圧の変動による発振周波数の変化を水晶振動子から見た負荷容量の変化によって相殺する電源補償回路を設けた構成とする。これにより、電源電圧の変動による発振周波数の変化を防止し、電源電圧の損失もなくて出力レベルを維持する。
【００１０】
また、請求項２の発明は、前記電源補償回路は前記水晶振動子にカソードが接続した可変容量ダイオードを有する容量変化部といずれも電源に接続した定電圧供給部及びバイアス回路を備え、前記可変容量ダイオードのカソードには前記定電圧供給部からの一定電圧を印加し、前記可変容量ダイオードのアノードには前記バイアス回路からのバイアス電圧を印加する構成とする。
【００１１】
これにより、水晶振動子に接続した可変容量ダイオードには電源電圧の変動分を含めたバイアス電圧が印加されて端子間容量が変化する。したがって、水晶振動子から見た負荷容量が変化する。このことから、バイアス電圧を適宜に設定することにより、電源電圧の変動による発振周波数の変化を相殺してこれを防止できる。そして、従来の安定化回路を使用しないので、電源電圧に損失を生じることなく出力レベルを維持できる。
【００１２】
【実施例】
第１図は本発明の一実施例を説明する電源変動補償型の水晶発振回路（以下、電源補償型発振回路とする）の図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００１３】
電源補償型発振回路は前述したように水晶振動子３及び分割コンデンサ４（ａｂ）からなる共振回路１と発振用増幅器２とを備えた水晶発振回路と、本発明に基づく電源補償回路８からなる。電源補償回路８は容量変化部９、定電圧供給部１０及びバイアス回路１１からなる。容量変化部９はアース接地とした直流阻止用のコンデンサ１２を可変容量ダイオード１３のアノードに接続し、カソードを水晶振動子３に接続してなる。
【００１４】
定電圧供給部１０はアノードがアース接地したツェナーダイオード１４と電源とカソード間に接続した抵抗１５とからなる。そして、高周波阻止用の抵抗１６を経て容量変化部９の可変容量ダイオード１３のカソードに接続する。バイアス回路１１は電源とアース間に接続した分割抵抗１７（ａｂ）からなる。そして、分割抵抗と容量変化部９の接続点同士を接続する。
【００１５】
このようなものでは、定電圧供給部１０のツェナーダイオード１４には電源電圧Ｖｃｃによってブレークダウン電流を生じ、カソードには一定電圧Ｖ１が維持される。そして、一定電圧Ｖ１は容量変化部９における可変容量ダイオード１３のカソードに印加される。また、可変容量ダイオード１３のアノードにはバイアス回路１１からのバイアス電圧Ｖ２が印加される。
【００１６】
ここで、一定電圧Ｖ１よりもバイアス電圧Ｖ２を小さくすると（Ｖ１＞Ｖ２）、可変容量ダイオード１３には逆電圧を印加されて端子間容量が変化する。そして、可変容量ダイオード１３の端子間容量は分割コンデンサ４ａに並列に接続するので、水晶振動子３から見た負荷容量を変化させる。したがって、水晶発振回路の発振周波数を可変する。
【００１７】
要するに、可変容量ダイオード１３のカソード電圧Ｖ１を定電圧供給部１０によって固定し、電源電圧ＶｃｃからのバイアスＶ２電圧をアノードに印加する。したがって、電源電圧Ｖｃｃの変動に伴ってバイアス電圧Ｖ２が変化するので、可変容量ダイオード１３の端子間容量も変化して発振周波数が変化する。
【００１８】
これらにより、電源電圧Ｖｃｃの変動による周波数変化特性を予め検出する。そして、電源電圧Ｖｃｃの変動による周波数変化特性を相殺するように、可変容量ダイオード１３の端子間容量を変化させる。具体的には、電源電圧Ｖｃｃの変動に伴うバイアス電圧Ｖ２の変化分が、電源電圧Ｖｃｃの変動による周波数変化分を相殺するように可変容量ダイオード１３の端子間容量を変化させる。
【００１９】
このような構成であれば、電源と水晶発振回路との間に前述した安定化回路を設けることなく、水晶振動子の負荷容量を可変することによって電源電圧Ｖｃｃの変動による周波数変化を相殺する。したがって、電源電圧Ｖｃｃの損失がなく出力レベルを維持した上で、電源電圧Ｖｃｃの変動による周波数変化を防止できる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、発振回路に接続した電源電圧の変動による発振周波数の変化を水晶振動子から見た負荷容量の変化によって相殺する電源補償回路を設けたことを基本的な構成とするので、出力レベルを維持して電源電圧の変動による発振周波数の変化を防止した電源補償型の水晶発振回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する電源補償型とした水晶発振回路の図である。
【図２】従来例を説明する水晶発振回路の図である。
【図３】従来例を説明する電源電圧に対する周波数特性図である。
【図４】従来例を説明する電源電圧の変動による発振周波数の変化を防止する水晶発振回路の一部図である。
【符号の説明】
１  共振回路、２  発振用増幅器、３  水晶振動子、４  発振用の分割コンデンサ、５  緩衝増幅器、６  帰還抵抗、７  安定化回路、８  電源補償回路、９容量変化部、１０  低電圧供給部、１１  バイアス回路、１２  直流阻止用のコンデンサ、１３  電圧可変容量ダイオード、１４  ツェナーダイオード、１５抵抗、１６  高周波阻止用の抵抗、１７  バイアス用の分割抵抗．
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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