(57)【要約】【課題】水晶振動子を含むコレクタ接地型のコルピッツ発振回路から構成される従来の水晶発振器では、水晶振動子が主振動周波数近くの副振動周波数、主振動のオ−バ−ト−ン周波数で誘導性リアクタンスを有するので、所望の周波数以外の不要発振周波数でもコルピッツ発振回路の発振条件を満足し、不要発振をおこすという問題があった。【解決手段】トランジスタ６のベ−ス・エミッタ間に接続されるキャパシタ７（Ｃ１）とインダクタ１１（Ｌ１）からなる直列共振回路１２と、コレクタ・エミッタ間に接続されるキャパシタ８（Ｃ２）とインダクタ１２（Ｌ２）からなる並列共振回路１４と、コレクタ・ベ−ス間に接続される水晶振動子９とを有する構成とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子を含むコレクタ接地型のコルピッツ発振回路で構成される水晶発振器において、トランジスタのベ−ス・エミッタ間に接続されるキャパシタとインダクタからなる第１の共振回路と、エミッタ・グランド間に接続されるキャパシタとインダクタからなる第２の共振回路と、ベ−ス・グランド間に接続される水晶振動子とを有することを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
上記第１の共振回路、第２の共振回路の一方を直列に、他方を並列にしたことを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
【請求項３】
前記並列共振回路を可変容量ダイオ−ドとインダクタで構成し、前記可変容量ダイオ−ドのアノ−ド・カソ−ド間に印加される電圧を制御する温度制御回路を有することを特徴とする請求項２記載の水晶発振器。
【請求項４】
前記直列共振回路を可変容量ダイオ−ドとインダクタで構成し、前記可変容量ダイオ−ドのアノ−ド・カソ−ド間に印加される電圧を制御する温度制御回路を有することを特徴とする請求項２記載の水晶発振器。
【請求項５】
前記並列共振回路を可変容量ダイオ−ドとインダクタで構成し、前記可変容量ダイオ−ドのアノ−ド・カソ−ド間に印加される電圧を制御する温度制御回路を有し、さらに、前記直列共振回路を可変容量ダイオ−ドとインダクタで構成し、前記可変容量ダイオ−ドのアノ−ド・カソ−ド間に印加される電圧を制御する温度制御回路を有することを特徴とする請求項２記載の水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周波数の高安定度を要求される通信用送信機の主発振器、受信用の局部発振器などに使用される水晶発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子を含むコレクタ接地型のコルピッツ発振回路から構成される従来の水晶発振器では、トランジスタのベ−ス・エミッタ間に接続されるキャパシタＣ１、エミッタ・グランド間に接続されるキャパシタＣ２、ベ−ス・グランド間に接続される水晶振動子において、キャパシタＣ１が容量性リアクタンスＣ１、キャパシタＣ２が容量性リアクタンスＣ２、水晶振動子が誘導性リアクタンスＬを有する場合、下記に示す発振周波数ｆで発振する。
【０００３】
【数１】
2004289207.tif 000003
【０００４】
水晶振動子は所望の主振動周波数において、誘導性リアクタンスを有するので、キャパシタＣ１、キャパシタＣ２を適切な値に設定することで、所望の周波数ｆで発振させることが可能となる（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】
岡野庄太郎著「水晶周波数制御デバイス」株式会社テクノ出版、１９９５年１２月１５日ｐ１１２−１１８
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
水晶振動子は主振動周波数近くの副振動周波数、主振動のオ−バ−ト−ン周波数で誘導性リアクタンスを有するので、所望の周波数以外の不要発振周波数でもコルピッツ発振回路の発振条件を満足し、不要発振をおこすという問題があった。
【０００７】
この発明は上記の問題を解決するためになされたもので、所望の主振動周波数以外の副振動周波数、オ−バ−ト−ン周波数でコルピッツ発振回路の発振条件が成立しないようにし、不要発振を抑圧することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明による水晶発振器は、トランジスタのベ−ス・エミッタ間に接続されるキャパシタとインダクタからなる直列共振回路と、エミッタ・グランド間に接続されるキャパシタとインダクタからなる並列共振回路と、ベ−ス・グランド間に接続される水晶振動子とを有する構成とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す回路図であり、１は電源電圧端子、２は抵抗Ｒ１、３は抵抗Ｒ２、４は抵抗Ｒ３、５は抵抗Ｒ４、６はトランジスタ、７はキャパシタＣ１、８はキャパシタＣ２、９は水晶振動子、１０は出力端子は、１１はインダクタＬ１、１２は直列共振回路、１３はインダクタＬ２、１４は並列共振回路である。
【００１０】
図１を用いて動作の説明を行なう。
電源電圧端子１から入力される電圧に対して、抵抗２（Ｒ１）〜抵抗５（Ｒ４）を利用して、トランジスタ６に適切なバイアス設定を行なう。トランジスタ６のベ−ス・エミッタ間に接続されるキャパシタ７（Ｃ１）とインダクタ１１（Ｌ１）からなる直列共振回路１２、エミッタ・グランド間に接続されるキャパシタ８（Ｃ２）とインダクタ１３（Ｌ２）からなる並列共振回路１４、ベ−ス・グランド間に接続される水晶振動子９において、直列共振回路１２および並列共振回路１４が容量性リアクタンスを有し、水晶振動子９が誘導性リアクタンスを有する場合、発振可能となる。所望の主振動周波数をｆ０とし、ｆ０より低い不要発振周波数をｆ１、ｆ０より高い不要発振周波数をｆ２とする。
【００１１】
直列共振回路１２がｆ２以上で誘導性リアクタンスとなるようにキャパシタ７（Ｃ１）とインダクタ１１（Ｌ１）を設定し、並列共振回路１４がｆ１以下で誘導性リアクタンスとなるようにキャパシタ８（Ｃ２）とインダクタ１３（Ｌ２）を設定すると、発振回路の発振周波数条件はｆ１＜ｆ０＜ｆ２となる。このような条件のもとで、直列共振回路１２と並列共振回路１４をｆ０で容量性リアクタンスとすることで、所望の主振動周波数ｆ０で発振させることが可能となる。
【００１２】
以上のように実施の形態１では、コルピッツ発振回路を直列共振回路１２と並列共振回路１４で構成することで、発振周波数範囲を制限することが可能となり、主振動周波数近くの副振動周波数、主振動のオ−バ−ト−ン周波数といった不要発振周波数での発振を抑圧し、所望の主振動周波数のみでの安定した発振を実現する。
【００１３】
なお、直列共振回路１２と並列共振回路１４を入れ替えた場合にも同様の効果が得られるのは、以下により明白である。
【００１４】
所望の主振動周波数をｆ０とし、ｆ０より低い不要発振周波数をｆ１、ｆ０より高い不要発振周波数をｆ２とすると、直列共振回路１２がｆ２以上で誘導性リアクタンスとなるようにキャパシタ７（Ｃ１）とインダクタ１１（Ｌ１）を設定し、並列共振回路１４がｆ１以下で誘導性リアクタンスとなるようにキャパシタ８（Ｃ２）とインダクタ１３（Ｌ２）を設定すると、発振回路の発振周波数条件はｆ１＜ｆ０＜ｆ２となる。このような条件のもとで、直列共振回路１２と並列共振回路１４をｆ０で容量性リアクタンスとすることで、所望の主振動周波数ｆ０で発振させることが可能となる。
【００１５】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す回路図であり、図において１〜１４は図１と同じであり、１５は可変容量ダイオ−ドＣＲ１、１６は温度制御回路Ａ、１７は直流カット用キャパシタＣ３である。
【００１６】
図２を用いて動作の説明を行なう。
電源電圧端子１から入力される電圧に対して、抵抗２（Ｒ１）〜抵抗５（Ｒ４）を利用して、トランジスタ６に適切なバイアス設定を行なう。トランジスタ６のベ−ス・エミッタ間に接続されるキャパシタ７（Ｃ１）とインダクタ１１（Ｌ１）からなる直列共振回路１２、エミッタ・グランド間に接続される可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）とインダクタ１３（Ｌ２）からなる並列共振回路１４、ベ−ス・グランド間に接続される水晶振動子９において、直列共振回路１２および並列共振回路１４が容量性リアクタンスを有し、水晶振動子９が誘導性リアクタンスを有する場合、発振可能となる。
【００１７】
また、可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）に並列接続する温度制御回路Ａ１６は可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）のアノ−ド・カソ−ド間に印加される電圧を温度制御する。
この際、可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）  のアノ−ド・カソ−ド間に電圧を印加することを可能とするために、可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）とインダクタ１３（Ｌ２）の間に直流カット用キャパシタ１７（Ｃ３）を挿入する。
【００１８】
所望の主振動周波数をｆ０とし、ｆ０より低い不要発振周波数をｆ１、ｆ０より高い不要発振周波数をｆ２とする。
直列共振回路１２がｆ２以上で誘導性リアクタンスとなるようにキャパシタ７（Ｃ１）とインダクタ１１（Ｌ１）を設定し、並列共振回路１４がｆ１以下で誘導性リアクタンスとなるように可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）とインダクタ１３（Ｌ２）を設定すると、発振回路の発振周波数条件はｆ１＜ｆ０＜ｆ２となる。このような条件のもとで、直列共振回路１２と並列共振回路１４をｆ０で容量性リアクタンスとすることで、所望の主振動周波数ｆ０で発振させることが可能となる。
【００１９】
また、温度特性により水晶発振器の主振動周波数ｆ０がｆ０’へ、不要発振周波数がｆ１’へそれぞれ移動し、ｆ０＜ｆ１’＜ｆ０’となるような場合に、並列共振回路１４がｆ０’では容量性リアクタンスとなり、ｆ１’以下で誘導性リアクタンスとなるように可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）の容量を温度制御回路Ａ１６にて電圧制御することで、不要発振周波数ｆ１’での発振を抑圧することが可能となる。
【００２０】
以上のように実施の形態２では、コルピッツ発振回路を直列共振回路１２と並列共振回路１４で構成することで、実施の形態１同様に所望の主振動周波数のみでの安定した発振を実現する。また、温度変動に伴い不要発振周波数が高くなるような場合でも、並列共振回路１４のリアクタンスを温度制御することで、不要発振周波数での発振を抑圧し、所望の主振動周波数のみでの安定した発振を実現する。
【００２１】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３を示す回路図であり、図において１〜１４は図１と同じであり、１８は可変容量ダイオ−ドＣＲ２、１９は温度制御回路Ｂである。
【００２２】
図３を用いて動作の説明を行なう。
電源電圧端子１から入力される電圧に対して、
抵抗２（Ｒ１）〜抵抗５（Ｒ４）を利用して、トランジスタ６に適切なバイアス設定を行なう。トランジスタ６のベ−ス・エミッタ間に接続される可変容量ダイオ−ド１８（ＣＲ２）とインダクタ１１（Ｌ１）からなる直列共振回路１２、エミッタ・グランド間に接続されるキャパシタ８（Ｃ２）とインダクタ１３（Ｌ２）からなる並列共振回路１４、ベ−ス・グランド間に接続される水晶振動子９において、直列共振回路１２および並列共振回路１４が容量性リアクタンスを有し、水晶振動子９が誘導性リアクタンスを有する場合、発振可能となる。
【００２３】
また、可変容量ダイオ−ド１７（ＣＲ２）に並列接続する温度制御回路Ｂ１９は可変容量ダイオ−ド１８（ＣＲ２）のアノ−ド・カソ−ド間に印加される電圧を温度制御する。
所望の主振動周波数をｆ０とし、ｆ０より低い不要発振周波数をｆ１、ｆ０より高い不要発振周波数をｆ２とする。
【００２４】
直列共振回路１２がｆ２以上で誘導性リアクタンスとなるように可変容量ダイオ−ド１８（ＣＲ２）とインダクタ１１（Ｌ１）を設定し、並列共振回路１４がｆ１以下で誘導性リアクタンスとなるようにキャパシタ８（Ｃ２）とインダクタ１３（Ｌ２）を設定すると、発振回路の発振周波数条件はｆ１＜ｆ０＜ｆ２となる。このような条件のもとで、直列共振回路１２と並列共振回路１４をｆ０で容量性リアクタンスとすることで、所望の主振動周波数ｆ０で発振させることが可能となる。
【００２５】
また、温度特性により水晶発振器の主振動周波数ｆ０がｆ０”へ、不要発振周波数がｆ２’へそれぞれ移動し、ｆ０”＜ｆ２’＜ｆ０となるような場合に、直列共振回路１２がｆ０”では容量性リアクタンスとなり、ｆ２’以上で誘導性リアクタンスとなるように可変容量ダイオ−ド１８（ＣＲ２）の容量を温度制御回路Ｂ１９にて電圧制御することで、不要発振周波数ｆ２’での発振を抑圧することが可能となる。
【００２６】
以上のように実施の形態３では、コルピッツ発振回路を直列共振回路１２と並列共振回路１４で構成することで、実施の形態１同様に所望の主振動周波数のみでの安定した発振を実現する。また、温度変動に伴い不要発振周波数が低くなるような場合でも、直列共振回路１２のリアクタンスを温度制御することで、不要発振周波数での発振を抑圧し、所望の主振動周波数のみでの安定した発振を実現する。
【００２７】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態３を示す回路図であり、図において１〜１４は図１と同じ、１５〜１７は図２と同じ、１８、１９は図３と同じである。
【００２８】
図４を用いて動作の説明を行なう。
電源電圧端子１から入力される電圧に対して、抵抗２（Ｒ１）〜抵抗５（Ｒ４）を利用して、トランジスタ６に適切なバイアス設定を行なう。トランジスタ６のベ−ス・エミッタ間に接続される可変容量ダイオ−ド１７（ＣＲ２）とインダクタ１１（Ｌ１）からなる直列共振回路１２、エミッタ・グランド間に接続される可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）とインダクタ１３（Ｌ２）からなる並列共振回路１４、ベ−ス・グランド間に接続される水晶振動子９において、直列共振回路１２および並列共振回路１４が容量性リアクタンスを有し、水晶振動子９が誘導性リアクタンスを有する場合、発振可能となる。
【００２９】
また、可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）に並列接続する温度制御回路Ａ１６は可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）のアノ−ド・カソ−ド間に印加される電圧を温度制御し、可変容量ダイオ−ド１８（ＣＲ２）に並列接続する温度制御回路Ｂ１９は可変容量ダイオ−ド１８（ＣＲ２）のアノ−ド、カソ−ド間に印加される電圧を温度制御する。この際、可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）  のアノ−ド・カソ−ド間に電圧を印加することを可能とするために、可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）とインダクタ１３（Ｌ２）の間に直流カット用キャパシタ１７（Ｃ３）を挿入する。
所望の主振動周波数をｆ０とし、ｆ０より低い不要発振周波数をｆ１、ｆ０より高い不要発振周波数をｆ２とする。
【００３０】
直列共振回路１２がｆ２以上で誘導性リアクタンスとなるように可変容量ダイオ−ド１７（ＣＲ２）とインダクタ１１（Ｌ１）を設定し、並列共振回路１４がｆ１以下で誘導性リアクタンスとなるようにキャパシタ８（Ｃ２）とインダクタ１３（Ｌ２）を設定すると、発振回路の発振周波数条件はｆ１＜ｆ０＜ｆ２となる。このような条件のもとで、直列共振回路１２と並列共振回路１４をｆ０で容量性リアクタンスとすることで、所望の主振動周波数ｆ０で発振させることが可能となる。
【００３１】
また、温度特性により水晶発振器の主振動周波数ｆ０がｆ０’、ｆ０”へ、不要発振周波数がｆ１’、ｆ２’へそれぞれ移動し、ｆ０＜ｆ１’＜ｆ０’、ｆ０”＜ｆ２’＜ｆ０となるような場合に、並列共振回路１４がｆ０’では容量性リアクタンスとなり、ｆ１’以下で誘導性リアクタンスとなるように可変容量ダイオ−ド１５（ＣＲ１）の容量を温度制御回路Ａ１６にて電圧制御し、直列共振回路１２がｆ０”では容量性リアクタンスとなり、ｆ２’以上で誘導性リアクタンスとなるように可変容量ダイオ−ド１８（ＣＲ２）の容量を温度制御回路Ｂ１９にて電圧制御することで、不要発振周波数ｆ１’、ｆ２’での発振を抑圧することが可能となる。
【００３２】
以上のように実施の形態４では、コルピッツ発振回路を直列共振回路１２と並列共振回路１４で構成することで、実施の形態１同様に所望の主振動周波数のみでの安定した発振を実現する。また、温度変動に伴い不要発振周波数が変動するような場合でも、直列共振回路１２のリアクタンスおよび、並列共振回路１４のリアクタンスを温度制御することで、不要発振周波数での発振を抑圧し、所望の主振動周波数のみでの安定した発振を実現する。
【００３３】
なお、実施の形態２〜実施の形態４において、実施の形態１と同様に直列共振回路１２と並列共振回路１４を入れ替えた場合にも同様の効果が得られるのは、簡単に理解できる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は以上に説明したように、トランジスタに接続されるキャパシタとインダクタからなる直列共振回路と、キャパシタとインダクタからなる並列共振回路と、ベ−ス・グランド間に接続される水晶振動子とを有する構成とすることで、発振周波数範囲を制限することが可能となり、主振動周波数近くの副振動周波数、主振動のオ−バ−ト−ン周波数といった不要発振周波数での発振を抑圧し、所望の主振動周波数のみでの安定した発振を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による水晶発振器の実施の形態１を示す図である。
【図２】この発明による水晶発振器の実施の形態２を示す図である。
【図３】この発明による水晶発振器の実施の形態３を示す図である。
【図４】この発明による水晶発振器の実施の形態４を示す図である。
【符号の説明】
１  電源電圧端子、  ２  抵抗Ｒ１、  ３  抵抗Ｒ２、  ４  抵抗Ｒ３、  ５抵抗Ｒ４、  ６  トランジスタ、  ７  キャパシタＣ１、  ８  キャパシタＣ２、  ９  水晶振動子、  １０  出力端子、  １１  インダクタＬ１、  １２  直列共振回路、  １３  インダクタＬ２、  １４  並列共振回路、  １５  可変容量ダイオ−ドＣＲ１、  １６  温度制御回路Ａ、  １７  直流電圧カット用キャパシタＣ３、  １８  可変容量ダイオ−ドＣＲ２、  １９  温度制御回路Ｂ。
【図１】
2004289207.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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