(57)【要約】【目的】負性抵抗を大きくして起動特性を良好とした水晶発振器を提供する。【構成】インダクタ成分としての水晶振動子と分割コンデンサとからなる共振回路の両端に発振用増幅器を接続してなる水晶発振器において、前記発振用増幅器の入出力間に発振出力の一部を帰還するコンデンサを設けた構成とする。具体的には、前記コンデンサの容量値は１〜３ｐＦとする。さらに、前記発振用増幅器の後段には緩衝用増幅器が設けて、緩衝用増幅器の出力の一部を発振用増幅器に入力側に帰還する。【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と分割コンデンサとからなる共振回路の両端に発振用増幅器を接続してなる水晶発振器において、前記発振用増幅器の入出力間に発振出力の一部を帰還するコンデンサを設けたことを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
前記コンデンサの容量値は１〜３ｐＦである請求項１の水晶発振器。
【請求項３】
前記発振用増幅器の後段には緩衝用増幅器が設けられた請求項１の水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶発振器を技術分野とし、特に起動特性を良好にしたインバータ増幅素子を用いた水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）水晶発振器は周波数及び時間の基準源として通信機器やデジタル制御機器等の電子機器に広く用いられている。近年では、電子機器の応答性を改善すべく、電源投入後の起動特性を良好にした水晶発振器が求められている。
【０００３】
（従来技術の一例）
【０００４】
第３図は本発明の一従来例を説明する水晶発振器の回路図である。水晶発振器は基本的に共振回路１と発振用増幅器２とからなる。共振回路１はインダクタ成分とした水晶振動子３と一端側をアース電位に接地した分割コンデンサＣ1、Ｃ２からなる。発振用増幅器２はＣ−ＭＯＳとしたインバータ増幅素子からなり、入出力間に共振回路１を接続する。そして、共振回路１に基づく発振周波数ｆを帰還増幅する。通常では、発振用増幅器２の後段に緩衝増幅器４を接続し、発振出力Ｖoutを得る。符号５は帰還抵抗である。
【０００５】
このようなものでは、周知のように、振幅条件（電力条件）と位相条件との２つの発振条件を満たすことが必須となる。振幅条件は水晶振動子３の抵抗分と回路側の所謂負性抵抗とが等しいこと、位相条件は水晶振動子３のインダクタ成分と回路側の所謂負荷容量とが等しいことである。
【０００６】
これらのうち、振幅条件は、水晶振動子３の抵抗分より回路側の負性抵抗を大きくすることによって満たされる。すなわち、発振起動時に、回路側の負性抵抗が水晶振動子３の抵抗分に除々に一致して振幅条件が満たされる。通常では、発振の確実性を見込んで、水晶振動子３の抵抗分よりも負性抵抗は大きく設定される。
【０００７】
負性抵抗は第４図に示したように周波数特性を有し、抵抗値−Ｒを最大（Ｒmax）とする周波数領域Δｆを経て次第に小さくなる。そして、通常では、負性抵抗値を最大（Ｒmax）とする周波数領域Δｆ内に発振周波数ｆを位置させる。これにより、水晶振動子３の抵抗分より、発振領域Δｆでの負性抵抗を大きくする。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２０４７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の水晶発振器では、回路側の負性抵抗に起因して電源投入後の起動特性が悪い問題があった。すなわち、回路側の負性抵抗が充分に大きい場合には、電源投入時の雑音レベルが高くて発振周波数を拾いやすいことから起動特性を良好にする。しかし、発振回路を構成するＩＣ等によって充分に大きい負性抵抗が得られない場合には、電源投入時の雑音レベルが小さくて発振周波数を拾いにくいことから起動特性が悪い問題があった。
【００１０】
（発明の目的）本発明は負性抵抗を大きくして起動特性を良好とした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】
【００１１】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、インダクタ成分としての水晶振動子と分割コンデンサとからなる共振回路の両端に発振用増幅器を接続してなる水晶発振器において、前記発振用増幅器の入出力間に発振出力の一部を帰還するコンデンサを設けた構成とする。
【００１２】
このような構成によって、発振出力の一部が帰還されて発振用増幅器の見かけ上の増幅度が大きくなって負性抵抗を大きくできる。したがって、起動特性を良好にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の請求項２に示したように、請求項１の前記コンデンサの容量値は１〜３ｐＦとする。これにより、少なくとも帰還用のコンデンサを接続しない場合よりも負性抵抗を大きくできる。
【００１４】
同請求項３に示したように、請求項１の前記発振用増幅器の後段には緩衝用増幅器が設けられる。これにより、請求項１の水晶発振器をより具体的に実現できる。
【実施例】
【００１５】
第１図は本発明の一実施例を説明する水晶発振器の回路図である。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。
【００１６】
水晶発振器は、前述のように、水晶振動子３（インバータ成分）及び分割コンデンサＣ1、Ｃ２の共振回路１と、緩衝増幅器４を後段に有する発振用増幅器２（インバータ増幅素子）とからなる。そして、ここでは、緩衝増幅器４の出力と発振用増幅器２の入力との間に発振出力の一部を帰還するコンデンサ（以下、帰還コンデンサとする）Ｃfを接続する。
【００１７】
第２図は帰還コンデンサＣfの容量値に対する最大負性抵抗（−Ｒmax）の特性図である。但し、発振周波数ｆは3.5MHzであり、最大負性抵抗（−Ｒmax）は同周波数のときの値である。また、分割コンデンサＣ1、Ｃ2は22ｐＦ、帰還抵抗５は1.0ＭΩである。
【００１８】
この特性図から明らかなように、最大負性抵抗（−Ｒmax）は帰還コンデンサＣfの容量値に依存する。先ず、帰還コンデンサＣfが無し（容量値が０）のときの最大負性抵抗（−Ｒmax）は約３ＫΩになる。次に、帰還コンデンサＣfを接続して容量値を大きくすると最大負性抵抗（−Ｒmax）も増加し、2.0ｐＦのときに最大の約５ＫΩになる。そして、帰還コンデンサＣfの容量値をさらに大きくすると最大負性抵抗（−Ｒmax）は減少し、帰還コンデンサＣfが無しのときよりも小さくなる。
【００１９】
要するに、帰還コンデンサＣfによって発振出力Ｖoutの一部が適度に発振用増幅器２の入力側に帰還されることによって、見かけ上の増幅度が上昇して最大負性抵抗（−Ｒmax）が増加する。しかし、帰還コンデンサＣfの容量値が大きくなると、帰還量も増加する。そして、帰還量の増加に伴い、発振用増幅器２及び緩衝用増幅器４等のインダクタ成分とによる自励発振が大きくなる。したがって、帰還量が多すぎると、発振周波数での負性抵抗が相対的に小さくなると推察される。
【００２０】
これらのことから、帰還抵抗Ｃfの容量値を適度に設定することによって最大負性抵抗（−Ｒmax）を大きくできる。この例では、帰還抵抗Ｃfの容量値を２ｐＦにすることによって、最大負性抵抗（−Ｒmax）を３ＫΩから５ＫΩに即ち約1.7倍に増加できる。これにより、最大負性抵抗（−Ｒmax）を大きくして起動特性を良好にする。
【００２１】
なお、これらは分割コンデンサＣ1、Ｃ2３の容量値を変化させた場合でも、また水晶振動子３を代えて発振周波数を例えば20MHzにした場合でも、帰還コンデンサＣfを２ｐＦにすることによって最大負性抵抗（−Ｒmax）を大きくできた。そして、概ね、１〜３ｐＦであれば帰還コンデンサＣfが無い場合よりも、最大負性抵抗（−Ｒmax）を大きくできる。
【００２２】
（他の事項）上記実施例では発振用増幅器２の後段に緩衝用増幅器４を設けたが、発振用増幅器２のみであったとしても、緩衝用増幅器４が複数であったとしても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例を説明する水晶発振器の回路図である。
【図２】本発明の一実施例の作用を説明する帰還コンデンサＣfの容量値に対する最大負性抵抗（−Ｒmax）の特性図である。
【図３】従来例を説明する水晶発振器の回路図である。
【図４】従来例を説明する負性抵抗の周波数特性図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  共振回路、２  発振用増幅器、３  水晶振動子、４  緩衝用増幅器、５  帰還抵抗、Ｃf  帰還コンデンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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