(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器と、
所定の共振周波数を有するＳＡＷ共振子と、
入力信号の位相を所定の移相量ずらした出力信号として出力する移相回路であって、制御電圧に応じて前記移相量を調整する移相回路と、
一端と他端との間で、インダクタンス素子と、容量素子と、負の温度特性を有するＮＴＣサーミスタとを並列接続したタンク回路であって、前記一端が前記ＳＡＷ共振子の入力側または出力側に接続され、前記他端が接地されたタンク回路と
によって正帰還発振ループを構成した
ことを特徴とする発振回路。
【請求項２】
増幅器と、
所定の共振周波数を有するＳＡＷ共振子と、
入力信号の位相を所定の移相量ずらした出力信号として出力する移相回路であって、制御電圧に応じて前記移相量を調整する移相回路と、
一端と他端との間で、インダクタンス素子と、容量素子と、負の温度特性を有するＮＴＣサーミスタとを並列接続したタンク回路であって、前記一端が前記ＳＡＷ共振子の出力側に接続されたタンク回路と
によって正帰還発振ループを構成し、
前記増幅器は、反転入力端子及び非反転入力端子を有し、前記反転入力端子及び前記非反転入力端子のうちいずれか一方にバイアス電圧が入力され、他方が前記正帰還発振ループの入力端として機能する差動増幅器であり、
前記他端は、前記差動増幅器の前記反転入力端子及び非反転入力端子のうち、前記バイアス電圧が入力される前記一方の端子に接続され、
前記ＳＡＷ共振子の出力側及び前記一端は、前記差動増幅器の前記反転入力端子及び非反転入力端子のうち、前記他方の端子に接続され、
前記増幅器は、ＥＣＬラインレシーバを用いた差動増幅器である
ことを特徴とする発振回路。
【請求項３】
増幅器と、
所定の共振周波数を有するＳＡＷ共振子と、
入力信号の位相を所定の移相量ずらした出力信号として出力する移相回路であって、制御電圧に応じて前記移相量を調整する移相回路と、
一端と他端との間で、インダクタンス素子と、容量素子と、負の温度特性を有するＮＴＣサーミスタとを並列接続したタンク回路であって、前記一端が前記ＳＡＷ共振子の入力側に接続されたタンク回路と、
によって正帰還発振ループを構成し、
前記増幅器は、反転入力端子及び非反転入力端子を有し、前記反転入力端子及び前記非反転入力端子のうちいずれか一方にバイアス電圧が入力され、他方が前記正帰還発振ループの入力端として機能する差動増幅器であり、
前記反転入力端子及び非反転入力端子のうち前記バイアス電圧が入力される前記一方の端子と前記ＳＡＷ共振子の出力側との間にインピーダンス素子が接続され、
前記差動増幅器の前記反転入力端子及び非反転入力端子のうち前記他方の端子が、前記ＳＡＷ共振子の出力側に接続され、
前記他端は、容量を介して接地され、
前記増幅器は、ＥＣＬラインレシーバを用いた差動増幅器である
ことを特徴とする発振回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの項に記載の発振回路を備えた
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発振回路およびこれを用いた電子機器に関し、特にＳＡＷ共振子の発振周波数の温度特性を補正した発振回路および電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などの通信機器においては、発振器の出力信号に基づいて通信データの送受信が行われる。このため、通信速度の高速化の要請から、発振器には、▲１▼高周波帯域で安定して発振すること（周波数安定度が高いこと）、▲２▼通信機器の実用温度範囲において安定して発振すること（温度補償されていること）が望まれている。
【０００３】
発振器の高周波発振のためのデバイスとして、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）共振子が注目されている。ＳＡＷ共振子は、弾性体の表面付近にエネルギーが集中して伝播する性質を利用した共振子である。具体的には、ＳＡＷ共振子は、圧電基板上にすだれ状の電極が配置され、各電極で励振された表面波を反射させて定在波を発生することによって、共振子として機能する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このＳＡＷ共振子を用いて高周波を発振する発振器には様々な問題がある。
図１７は、従来の電圧制御型ＳＡＷ発振回路（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＳＡＷ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：ＶＣＳＯ）の回路図であり、図１８は、このＶＣＳＯに出力バッファを加えた構成を示すブロック図である。このＶＣＳＯは、バリキャップダイオードＣｖに印加する制御電圧Ｖｃを可変制御することによって、リアクタンスを可変させて発振ループの位相条件を変化させ、これにより、所望の発振周波数Ｆを得ることができるようにした回路である。
【０００５】
しかしながら、ＶＣＳＯは、▲１▼バリキャップダイオード容量の温度特性、特に、低逆電圧(容量値大)において変動が大きいことや、▲２▼能動素子の温度−位相特性や、▲３▼コイル，キャパシタ等受動部リアクタンス値の温度特性の影響から、温度によってＶＣＳＯの発振周波数だけでなく、制御電圧Ｖｃ−発振周波数Ｆの特性が大きく変わってしまうという問題があった。
【０００６】
詳しく説明すると、図１９にＶＣＳＯの発振周波数Ｆの温度特性を示すように、高温（例えば８５℃）になると発振周波数Ｆが大きく変化しまう場合があった。さらに、図２０にＶＣＳＯの制御電圧Ｖｃ−発振周波数Ｆの特性を示すように、特に、高温と低温の場合とで、制御電圧Ｖｃ−発振周波数Ｆの特性の変化が著しかった。このことは高温域での制御電圧Ｖｃの制御が、他の温度域での制御の場合と大きく異なるため、制御が煩雑になるという問題を生じさせていた。
【０００７】
また、ＶＣＳＯは、図２１に示すように、ＳＡＷ共振子の直列共振周波数Ｆr付近を境にして、発振周波数Ｆが高い領域、即ち、制御電圧Ｖｃが大きいときは周波数変化の感度は小さく、発振周波数Ｆが低い領域、即ち、制御電圧Ｖｃが小さいときは周波数変化の感度は大きい、という特性になっていた。特に、この特性は、伸長コイルを使用してリアクタンス変化量に対する周波数可変感度を拡大した場合に顕著である。このため、発振周波数Ｆが高い場合と低い場合とでは制御電圧Ｖｃの可変量が大きく異なり、このことも制御が煩雑になるという問題を生じさせていた。
【０００８】
また、このように、従来のＶＣＳＯは、制御電圧Ｖｃ−発振周波数Ｆの特性がある温度範囲で大きく変わってしまうため、このＶＣＳＯを、光ネットワーク通信機器の周波数を同期させるＰＬＬ回路の一部を形成し基準クロック源として用いる場合、上記ＰＬＬ回路を設計する上で、全温度域で適切なループ帯域に設計できないという問題があった。
【０００９】
さらに、従来、ＳＡＷ共振子を用いた発振回路には、図２２に示すように、抵抗１０１〜１０４、サーミスタなどの感熱抵抗体１０５、１０６から構成される温度補償回路１０７を備え、温度補償回路１０７が周囲温度に応じてバリキャップダイオード１０９に印加する制御電圧を変化させ、発振周波数をほぼ一定に維持する温度補償型ＳＡＷ発振回路（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  ＳＡＷ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：ＴＣＳＯ）１００がある。しかしながら、このＴＣＳＯ１００は、温度補償回路を有するため、回路規模が大きく、小型化が困難な問題があった。
なお、図２２に示すＴＣＳＯ１００の温度補償回路１０７以外の構成は、ＳＡＷ共振子１１０、コンデンサ１０８、１１１、１１２、１１８、抵抗１１３、１１４、１１６、トランジスタ１１５、ツェナダイオード１１７である。
【００１０】
一方、温度補償回路１０７を用いて温度補償する方法の他に、ＳＡＷ共振子の負荷容量として所定の容量温度特性を有する容量素子（コンデンサ）を用いることによって、ＳＡＷ共振子の周波数温度特性を補正する方法がある。以下、容量温度特性を有する容量素子を用いてＳＡＷ共振子の周波数温度特性を補正する方法を説明する。
【００１１】
図２３はＳＡＷ共振子の発振周波数の温度特性を示す図である。この図に示すように、ＳＡＷ共振子の発振周波数の温度特性は、負の二次曲線でほぼ表すことができ、ある温度Ｔ０（以下、「周波数頂点温度Ｔ０」という。）で発振周波数が最も高くなり、それより温度が変わると発振周波数が低くなる特性を有している。一方、ＳＡＷ共振子の発振周波数と負荷容量との間には反比例の関係があり、負荷容量が減少すれば発振周波数が上昇することとなる。
【００１２】
このＳＡＷ共振子の場合、容量温度特性を有する容量素子は、図２４に示すように、周波数頂点温度Ｔ０の時に最大容量となる容量温度特性を有する容量素子を使用する。これによって、図２５に示すように、ＳＡＷ共振子の発振周波数の温度特性が周波数頂点温度Ｔ０を中心とする狭い温度範囲ではあるが、かかる温度範囲で発振周波数をほぼ一定周波数に補正することが可能である。
【００１３】
しかしながら、この方法は、周波数頂点温度Ｔ０を中心とする狭い温度範囲でしか周波数を一定に維持できないため、周波数頂点温度Ｔ０から離れた高温および低温の温度では周波数が大きく変わってしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、上述された従来技術に介在する問題を解決するためになされたものであり、広い温度範囲、特に高温域での温度特性を改善した発振回路、この発振回路を用いた電子機器を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、増幅器と、所定の共振周波数を有するＳＡＷ共振子と、入力信号の位相を所定の移相量ずらした出力信号として出力する移相回路であって、制御電圧に応じて前記移相量を調整する移相回路と、前記ＳＡＷ共振子の入力側または出力側に接続されるタンク回路であって、インダクタンス素子及び容量素子を備えたタンク回路と、によって正帰還発振ループを構成し、前記タンク回路と並列に負の温度特性を有するＮＴＣサーミスタを接続したことを特徴とする発振回路を提供する。
【００１６】
上記構成によれば、ＮＴＣサーミスタがタンク回路の高温域での位相補正量を大きくするように作用するので、帰還型のＶＣＳＯの周波数の温度特性が改善され、周囲の環境が高温になったとしても、周波数の安定した発振回路が得られるという効果を有する。
【００１７】
上記構成において、増幅器は、反転入力端子及び非反転入力端子を有し、前記反転入力端子及び前記非反転入力端子のうちいずれか一方にバイアス電圧が入力され、他方が前記正帰還発振ループの入力端として機能する差動増幅器であってもよい。
【００１８】
また、上記構成において、タンク回路は、差動増幅器の反転及び非反転入力端子の間に接続されることを特徴とする。
【００２３】
また、上記構成において、移相回路は、外部信号により移相量を調節することができる構成としてもよい。これにより、外部信号（例えば制御電圧Ｖｃ）によって、上記発振回路の発振周波数を任意に微調整することが可能となる。
【００２４】
また、上記構成において、増幅器は、ＥＣＬラインレシーバを用いた差動増幅器であることが高速動作および消費電力低減の点から好ましい。
【００２５】
また、これら発振回路を使用することにより、周囲温度に影響されず、特に、高温域において使用可能な電子機器、例えば、安定して光ネットワークを介したデータ授受を行うことができる光インターフェースモジュールを提供することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２７】
（１）  第１実施形態
本発明の第１実施形態に係る発振回路１Ａは、従来のＶＣＳＯにタンク回路を接続することによって構成される。図１は、この発振回路１Ａの具体的な構成の一例を示すブロック図である。
発振回路１Ａは、増幅器１１、１２と、後述する発振ループ内における移相量を調整する移相回路１３Ａと、ＳＡＷ共振子１４と、タンク回路１５とから構成される。そして、増幅器１１、移相回路１３Ａ、ＳＡＷ共振子１４およびタンク回路１５により正帰還発振ループが形成されている。
【００２８】
タンク回路１５は、共振回路構成を採ることによって、所望の周波数に選択的に利得を与えるものである。すなわち、タンク回路１５は、ＳＡＷ共振子１４による基準発振信号から周波数ｆ０を有する信号ＳＱを選択して増幅器１１に供給する。
【００２９】
移相回路１３Ａは、発振回路１Ａの位相条件を満足させるための位相調整を行うもので、入力した制御電圧Ｖｃに応じて出力信号ＳＱの位相の移相量を調整する。
【００３０】
増幅器１１および１２は、入力した出力信号ＳＱを所定レベルに増幅して出力する。ここで、増幅器１１は、発振を持続するために正帰還発振ループの利得が１以上になるように利得が設定される。また、増幅器１２は、正帰還発振ループおよび出力間の影響を低減するために設けられたものであり、省略することも可能である。
【００３１】
ここで、本実施形態のタンク回路１５は、容量素子Ｃｄと、インダクタンス素子Ｌｄと、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタＲＴとを並列接続した構成を採り、一端が正帰還発振ループに接続され、他端が接地される。以下、このタンク回路１５について説明する。
【００３２】
ＮＴＣサーミスタＲＴは、図２にその抵抗値Ｒの温度特性を示すように、温度が高いほど抵抗値が低くなる負の温度特性を有している。なお、この図において、縦軸（抵抗値Ｒ）はＬＯＧスケールである。
【００３３】
図３は、このタンク回路１５のＮＴＣサーミスタＲＴの抵抗値Ｒを変化させた場合の各々の周波数−伝達位相特性を示す図である。同図に矢印にて示すように、周波数−伝達位相特性は、抵抗値Ｒが小さいほど、このタンク回路１５の共振周波数ＦＡを中心に左回りに回転したような特性に変化する。言い換えれば、抵抗値Ｒが小さいほど、周波数−伝達位相特性は平坦な特性に近づき、周波数変化に対する位相伝達量の変化が小さくなる。
【００３４】
また、図４は、このタンク回路１５の共振周波数ＦＡより高い任意の周波数Ｆ１（図３参照）での温度−伝達位相特性を示す図である。図４に示すように、タンク回路１５は、温度が低い場合は温度変化による伝達位相の変化量は小さいのに対し、温度が高い場合は温度変化による伝達位相の変化量が大きくなる。
すなわち、このタンク回路１５は、周波数が高い領域、具体的には、共振周波数ＦＡより周波数が高い領域では、温度が低い場合に比して、温度が高い場合の伝達位相の変化量が大きい、という特性を有することとなる。
【００３５】
このため、図２１に示したように、従来のＶＣＳＯでは、発振周波数Ｆが高い領域、即ち、制御電圧Ｖｃが大きいときは周波数変化の感度は小さく、発振周波数Ｆが低い領域、即ち、制御電圧Ｖｃが小さいときは周波数変化の感度は大きくなっていたのに対し、本実施形態に係る発振回路１Ａは、タンク回路１５によって周波数が高い領域での伝達位相の変化量を大きくすることができるため、発振周波数Ｆが高い場合でも周波数変化の感度を大きくすることができる。
【００３６】
したがって、図５に発振回路１Ａの制御電圧Ｖｃ−発振周波数Ｆの特性を示すように、発振回路１Ａは、温度が高くても制御電圧Ｖｃに対する周波数変化の感度を他の温度域の場合とほぼ同じにすることができる。
また、上述したように、温度と制御電圧Ｖｃとが一定の場合には、ＮＴＣサーミスタＲＴの抵抗値Ｒを小さくするほど、周波数変化に対する位相伝達量の変化を小さくできるため（図３参照）、図６に発振回路１Ａの発振周波数Ｆの温度特性を示すように、広い温度範囲で発振周波数Ｆの温度変化を低減することができる。特に、図１９に示した従来の温度特性と比較して、高温域での温度変化を大幅に低減することが可能となる。
【００３７】
以上の記述から明らかなように、本実施形態に係る発振回路１Ａによれば、ＮＴＣサーミスタＲＴを並列接続したタンク回路１５を用いたことによって、広い温度範囲、特に高温域での制御電圧Ｖｃ−発振周波数Ｆの特性を改善でき、かつ、発振周波数Ｆの温度変化を低減することができる。
【００３８】
なお、この発振回路１Ａの正帰還発振ループの位相調整は、タンク回路１５の容量素子Ｃｄのキャパシタの電極をレーザートリミング等によって容量値を調整することによって行うことが可能である。
【００３９】
また、本発明は上記構成の発振回路１Ａに限らず、様々な発振回路に適用可能である。例えば、図７は、移相回路１３Ａに電圧制御型移相回路を適用することによって、移相量を電圧制御できるようにした発振回路１Ｂに本発明を適用した場合のブロック図である。
【００４０】
また、上述の発振回路１Ａにおいて、正帰還発振ループにおける各回路および素子の位置は任意に入れ替え可能である。例えば、図８に示すように、正帰還発振ループ内において、ＳＡＷ共振子１４とタンク回路１５とを入れ替えてもよい。
【００４１】
（２）  第２実施形態
第２実施形態に係る発振回路２Ａが、第１実施形態に係る発振回路１Ａと大きく異なる点は、ＥＣＬ（エミッタ結合論理）ラインレシーバを用いた差動増幅器（以下、ＥＣＬ差動増幅器という。）を使用している点である。以下、第１実施形態に係る発振回路１Ａと同一の構成については同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
【００４２】
図９は、第２実施形態に係る発振回路２Ａの構成を示すブロック図である。
発振回路２Ａは、ＥＣＬ差動増幅器２１〜２３と、スイッチ回路２４と、移相量を調整する移相回路１３Ｂと、ＳＡＷ共振子１４と、タンク回路１５とから構成される。また、ＥＣＬ差動増幅器２１の反転入力端子Ｄ１２には、外部からバイアス電圧ＶＢＢが供給される。そして、ＥＣＬ差動増幅器２１、２３、スイッチ回路２４、移相回路１３Ｂ、ＳＡＷ共振子１４およびタンク回路１５により正帰還発振ループが形成されている。
【００４３】
なお、バイアス電圧ＶＢＢをＥＣＬ差動増幅器２１の反転入力端子Ｄ１２に供給し、正帰還発振ループを非反転入力端子Ｄ１１に接続する構成としたが、バイアス電圧ＶＢＢをＥＣＬ差動増幅器２１の非反転入力端子Ｄ１１に供給し、正帰還発振ループを反転入力端子Ｄ１２と接続してもよい。
【００４４】
ＥＣＬ差動増幅器２１〜２３は、非反転出力および反転出力の差動出力を有する差動増幅器であり、低消費電力で、かつ、高周波発振器のような高速動作が必要な回路に適し、得られた出力信号をＥＣＬ差動増幅器２１〜２３で用いられる電気レベルに変換するために用いられる。
【００４５】
タンク回路１５は、第１実施形態のタンク回路１５と同様の構成であるが、ＥＣＬ差動増幅器２１の非反転入力端子Ｄ１１および反転入力端子Ｄ１２の間に接続される点が異なる。
【００４６】
ＥＣＬ差動増幅器２１は、周波数ｆ０の基準信号ＳＱがタンク回路１５を介して非反転入力端子Ｄ１１と反転入力端子Ｄ１２に供給され、また、反転入力端子Ｄ１２にはさらにバイアス電圧ＶＢＢが供給される。これにより、ＥＣＬ差動増幅器２１は、各入力端子Ｄ１１、Ｄ１２に入力された信号を差動増幅することによって、非反転出力端子Ｑ１１から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅して出力するとともに、反転出力端子Ｑ１２から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅した信号であって、位相が１８０度異なる信号を出力する。
【００４７】
ＥＣＬ差動増幅器２３は、ＥＣＬ差動増幅器２１の各出力端子Ｑ１１およびＱ１２から出力された信号が、ＥＣＬ差動増幅器２３の非反転入力端子Ｄ３１と反転入力端子Ｄ３２にそれぞれ供給されることにより、非反転出力端子Ｑ３１から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅した信号ＳＱ１を出力すると共に、反転出力端子Ｑ３２から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅した信号であって、位相が１８０度異なる信号ＳＱ２を出力する。
同様に、ＥＣＬ差動増幅器２２は、ＥＣＬ差動増幅器２１の各出力端子Ｑ１１およびＱ１２から出力された信号が、ＥＣＬ差動増幅器２３の非反転入力端子Ｄ２１および反転入力端子Ｄ２２にそれぞれ供給されることにより、非反転出力端子Ｑ２１から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅くした出力信号ＯＵＴ＋を出力すると共に、反転出力端子Ｑ２２から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅した信号であって、位相が１８０度異なる出力信号ＯＵＴ−を出力する。
なお、ＥＣＬ差動増幅器２２および２３は、正帰還発振ループおよび出力間の影響を低減するために設けられたものであり、これらは省略することも可能である。
【００４８】
スイッチ回路２４は、ＥＣＬ差動増幅器２３から出力される位相が１８０度異なる基準信号ＳＱ１、ＳＱ２のうち、移相回路１３Ｂの移相量が少なくて済む信号を選択するための回路である。より詳しく説明すると、スイッチ回路２４は、ＥＣＬ差動増幅器２３の非反転出力端子Ｑ３１に接続されている接続点Ｐ１、またはＥＣＬ差動増幅器２３の反転出力端子Ｑ３２に接続されている接続点Ｐ２のいずれかと選択的に接続することによって、正帰還発振ループに流す基準信号ＳＱを選択する。このため、移相回路１３Ｂの移相量が小さくて済み、移相回路１３Ｂの回路構成を簡易にすることができる。当然のことながら、回路設計段階において、接続点Ｐ１、接続点Ｐ２の選択が既知である場合、スイッチ回路２４は省略することが可能である。
【００４９】
また、移相回路１３Ｂは、ＳＡＷ共振子１４の発振周波数Ｆと回路部品の構成に応じて適切な移相量のものが選択されるが、ＳＡＷ共振子１４を変更しても移相量の変更は小さくすむので、複数種類のＳＡＷ共振子についてもほぼ同一の回路パターンを使用することができ、設計上の簡略化が可能となる。
【００５０】
なお、ＳＡＷ共振子１４の発振周波数Ｆと回路部品構成が固定であるような場合においては、移相回路１３Ｂを省略して、差動増幅器２３から出力される２つの信号ＳＱ１、ＳＱ２のうち、任意の信号について正帰還発振ループを接続する回路パターンを作成してもよい。この場合、スイッチ回路２４に代えて、ワイヤボンディングなどで接続点Ｐ１または接続点Ｐ２のいずれかと短絡するようにしてもよい。
【００５１】
したがって、ＥＣＬ差動増幅器２１〜２３を使用した発振回路２Ａにおいても、ＮＴＣサーミスタＲＴを並列接続したタンク回路１５を使用することによって、発振周波数Ｆが高い場合でも周波数変化の感度を大きくすることができ、制御電圧Ｖｃに対する周波数変化の感度を広い温度範囲でほぼ同じにすることができる。
【００５２】
また、温度と制御電圧Ｖｃとが一定の場合には、ＮＴＣサーミスタＲＴの抵抗値Ｒを小さくするほど、周波数変化に対する位相伝達量の変化を小さくできるため（図３参照）、特に、高温域での温度変化を大幅に低減することができ、広い温度範囲で発振周波数Ｆの温度変化を低減することができる。
また、タンク回路１５を挿入したことによって、ＥＣＬ差動増幅器２１に選択的にゲインを与え、異常発振を防止することができる。
【００５３】
これによって、ＥＣＬ差動増幅器２１〜２３を使用した発振回路２Ａにおいても、広い温度範囲、特に高温域での制御電圧Ｖｃ−発振周波数Ｆの特性を改善でき、かつ、発振周波数Ｆの温度変化を低減することができる。
【００５４】
また、上述の発振回路２Ａにおいて、正帰還発振ループにおける各回路および素子の位置は任意に入れ替え可能である。例えば、図１０に示すように、正帰還発振ループ内において、ＳＡＷ共振子１４とタンク回路１５とを入れ替えてもよい。この場合、差動増幅器２１の非反転入力端子Ｄ１１および反転入力端子Ｄ１２間に電位差が生じるように、任意のインピーダンスＺｄを挿入することが必要である。
【００５５】
（３）  第３実施形態
上述の実施形態においては、ＮＴＣサーミスタＲＴを並列接続したタンク回路１５を用いることによって、発振周波数Ｆの温度特性を改善する場合について述べたが、本実施形態では、他の方法によって発振周波数Ｆの温度特性を改善した発振回路を説明する。
【００５６】
図１１は、第３実施形態に係る発振回路３Ａの構成を示すブロック図である。
発振回路３Ａは、ＳＡＷ共振子３１と、差動増幅器３２〜３４と、スイッチ回路３６と、移相回路３７と、タンク回路３８とから構成される。そして、差動増幅器３２、３４、スイッチ回路３６、移相回路３７、ＳＡＷ共振子３１およびタンク回路３８により正帰還発振ループが形成されている。
【００５７】
タンク回路３８は、容量素子４０とインダクタンス素子４１とからなる共振回路構成を採ることによって、所望の周波数に選択的に利得を与えるものである。
ここでは、タンク回路３８は、ＳＡＷ共振子３１による基準発振信号から周波数ｆ０を有する基準信号ＳＱを選択して差動増幅器３２に出力する。
【００５８】
差動増幅器３２は、正帰還発振ループを流れる基準信号ＳＱがタンク回路３８を介して非反転入力端子Ｄ１１と反転入力端子Ｄ１２とに供給され、また、反転入力端子Ｄ１２にはさらにバイアス電圧ＶＢＢが供給される。これにより、差動増幅器３２は、各入力端子に入力された信号を差動増幅することによって、非反転出力端子Ｑ１１から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅して出力するとともに、反転出力端子Ｑ１２から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅した信号であって、位相が１８０度異なる信号を出力する。
【００５９】
差動増幅器３４は、差動増幅器３２の各出力端子Ｑ１１およびＱ１２から出力された信号が非反転入力端子Ｄ３１と反転入力端子Ｄ３２にそれぞれ供給されることにより、非反転出力端子Ｑ３１から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅した信号ＳＱ１を出力すると共に、反転出力端子Ｑ３２から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅した信号であって、位相が１８０度異なる信号の信号ＳＱ２を出力する。
同様に、差動増幅器３３は、差動増幅器３２の各出力端子Ｑ１１およびＱ１２から出力された信号が非反転入力端子Ｄ２１と反転入力端子Ｄ２２にそれぞれ供給すれることにより、非反転入力端子Ｑ２１から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅した出力信号ＯＵＴ＋を出力すると共に、反転出力端子Ｑ２２から基準信号ＳＱを所定レベルに増幅した信号であって、位相が１８０度異なる出力信号ＯＵＴ−を出力する。
なお、差動増幅器３３および３４は、正帰還発振ループおよび出力間の影響を低減するために設けられたものであり、これらは省略することも可能である。
【００６０】
スイッチ回路３６は、差動増幅器３４から出力される位相が１８０度異なる基準信号ＳＱ１、ＳＱ２のうち、移相回路３７の移相量が少なくて済む信号を選択するための回路である。より詳しく説明すると、スイッチ回路３６は、差動増幅器３４の非反転出力端子Ｑ３１に接続されている接続点Ｐ１、または差動増幅器３４の反転出力端子Ｑ３２に接続されている接続点Ｐ２のいずれかと選択的に接続することによって、正帰還発振ループに流す基準信号ＳＱを選択する。
【００６１】
移相回路３７は、発振回路３Ａの位相条件を満足させるための位相調整を行うもので、入力した制御電圧Ｖｃに応じて入力した出力信号ＳＱの位相の移相量を調整する。上述したように、本実施形態に係る発振器３Ａは、位相の異なる基準信号ＳＱ１、ＳＱ２のうち、移相回路３７の移相量が少なくて済む信号を選択するため、移相回路３７の移相量が小さくて済み、移相回路３７の回路構成を簡易にすることができる。
【００６２】
また、移相回路３７は、ＳＡＷ共振子３１の発振周波数Ｆと回路部品の構成に応じて適切な移相量のものが選択されるが、ＳＡＷ共振子３１を変更しても移相量の変更は小さくすむので、複数種類のＳＡＷ共振子についてもほぼ同一の回路パターンを使用することができ、設計上の簡略化が可能となる。
【００６３】
なお、ＳＡＷ共振子３１の周波数と回路部品構成が固定であるような場合においては、移相回路３７を省略して、差動増幅器３４から出力される２つの信号ＳＱ１、ＳＱ２のうち、任意の信号について正帰還発振ループを接続する回路パターンを作成してもよい。この場合、スイッチ回路３６に代えて、ワイヤボンディングなどで接続点Ｐ１または接続点Ｐ２のいずれかと短絡するようにしてもよい。
【００６４】
また、本実施形態に係る発振回路３Ａは、タンク回路３８の容量素子４０に所定の容量温度特性を有する容量素子を使用することによって、ＳＡＷ共振子３１の発振周波数Ｆの温度特性の補正を行う。以下、このタンク回路３８の容量素子４０について説明する。
【００６５】
図１２は、ＳＡＷ共振子３１の発振周波数Ｆの温度特性を示す図である。ＳＡＷ共振子３１は、音叉型水晶振動子Ｘと同様に、二次曲線で近似可能な二次周波数温度特性を有している。ここで、ＳＡＷ共振子３１の最大周波数が得られる周波数頂点温度Ｔ０と、タンク回路３８の容量素子４０の容量が最大となる頂点温度が大きく異なる場合、補償温度範囲の高温側もしくは低温側において、温度補償が過補償もしくは補償不足となりうる。
【００６６】
このため、本実施形態では、補償効果が最大になるように、図１３に容量素子４０の容量温度特性を示すように、容量素子４０としては、ＳＡＷ共振子３１の周波数頂点温度Ｔ０の場合に容量が最大となる二次容量温度特性を有する容量素子が使用される。なお、容量素子４０は、BaTiO3を主成分とした場合には、BaTiO3の最大容量値を示す温度であるキュリー点温度１２０℃を他の元素、例えば、BaSnO3、CaSnO3、BaSnO3、BaZrO3、BrTiO3などにより周波数頂点温度Ｔ０に移動し、キュリー点温度での相変態を利用することによって所望の容量温度特性を得ることが可能である。
【００６７】
図１４は、タンク回路３８の容量素子４０の容量Ｃａと発振周波数Ｆ（周波数偏差ｄｆ／ｆ０）との関係を示す特性曲線Ｌ１と、移相回路３７の例として１個のコンデンサを使用した場合の容量素子Ｃｂの容量と発振周波数Ｆ（周波数偏差ｄｆ／ｆ０）との関係を示す特性曲線Ｌ２とを示す特性曲線図である。
【００６８】
この図に示すように、発振周波数Ｆを所定量（ｆ２−ｆ１）だけ変化させる場合に必要な容量素子４０の容量変化量ｄＣａは、正帰還発振ループに直接接続された容量素子Ｃｂの容量変化量ｄＣｂに比して格段に少なくてよいことが判る。
この図においては、容量変化量ｄＣａは、容量変化量ｄＣｂの約４分の１以下でよいことが判る。
【００６９】
したがって、この発振回路３Ａにおいては、タンク回路３８の容量素子４０の容量の温度特性によってＳＡＷ共振子３１の発振周波数Ｆの温度特性を補正するようにしたので、正帰還発振ループに直接接続された容量素子Ｃｂの容量値の温度特性によって補正する場合に比して、発振周波数Ｆの温度特性の補正量を大きくとることができる。この結果、図１５に、発振器３０の発振周波数Ｆの補正前の温度特性と、補正後の温度特性を示すように、広い温度範囲でＳＡＷ共振子３１の発振周波数Ｆの温度変化を低減することができる。
【００７０】
これにより、発振回路３Ａは、従来の正帰還発振ループに直接接続された容量素子Ｃｂの温度特性によってＳＡＷ共振子３１の温度特性を補正する場合に補正量が不十分であった低温および高温の温度範囲においても、必要とされる周波数安定度（例えば、１０．０×１０-6）を満足させることが可能となる。
【００７１】
なお、この容量素子４０の容量変化に対する発振周波数Ｆの変化量、つまり、発振周波数Ｆの感度調整は、タンク回路３８のインダクタンス素子の値によって調整することができる。
【００７２】
以上の記述から明らかなように、本実施形態に係る発振回路３Ａによれば、ＳＡＷ共振子３１の周波数温度特性に応じてタンク回路３８の容量素子４０を上記した温度特性を有する容量素子にすれば、ＳＡＷ共振子３１の周波数温度特性を広い温度範囲で簡易に補正することができる。また、素子数も増大しないので実装スペースが小さくて済み、発振器３０の小型化も可能である。
【００７３】
（４）  第４実施形態
上述した各実施形態に係る発振回路１Ａ、１Ｂ、２Ａ、３Ａは様々な通信機器に適用可能である。本実施形態では、本発明に係る発振回路１Ａ〜３Ａを使用した通信機器として、光インターフェースモジュール５０について説明する。
【００７４】
図１６は、光インターフェースモジュール５０の概要構成を示すブロック図である。
この光インターフェースモジュール５０は、例えば、サーバ用コンピュータと光ネットワークとの間で、光信号と電気信号との信号変換を行うものであり、ここでは、１０．３１２５Ｇｂｐｓの光信号と、３．１２５Ｇｂｐｓの電気信号（４系統）との信号変換を行うものである。
【００７５】
電気／光変換部５１は、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部５２から出力された電気信号を光信号に変換し、光ネットワーク側に出力する。光／電気変換部５３は、光ネットワーク側から出力された光信号を電気信号に変換しＳ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部５４に出力する。
【００７６】
発振回路６０および６１は、上記した発振回路１Ａ〜３Ａのいずれかが適用され、周囲温度によらず一定周波数のクロック信号を出力する。そして、各クロック信号が基準信号として、ビット符号変換部５５を介して接続された３．２１５ＧＧｂｐｓのＳ／Ｐ変換部５６およびＰ／Ｓ変換部５７、１０．３１２５ＧｐｓのＰ／Ｓ変換部５２およびＳ／Ｐ変換部５４の各部に用いられる。
【００７７】
このように、光インターフェースモジュール５０に、各実施形態に係る発振回路１Ａ〜３Ａを使用することにより、周囲温度に影響されず、特に、高温域において、安定した光ネットワークを介したデータ授受を行うことが可能となる。
【００７８】
（５）  変形例
本願発明は、上述した実施形態に限らず種々の態様にて実施することができる。例えば、以下のような変形実施が可能である。
【００７９】
上述した各実施形態では、発振源がＳＡＷ共振子の発振回路に本発明を適用する場合について述べたが、発振源がＡＴカット型水晶振動子の発振回路にも適用することができる。また、本発明の発振回路に温度補償回路を接続し、ＴＣＳＯやＴＣＸＯを構成してもよい。なお、振動子やＳＡＷ共振子等の圧電共振子を構成する圧電材料については、水晶の他、ランガサイトや四ほう酸リチウム（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｅｔｒａ  Ｂｏｒａｔｅ）等の他の圧電材料を使用してもよい。
【００８０】
上述した第３実施形態では、タンク回路３８の容量素子４０として、周波数頂点温度Ｔ０で容量が最大になる二次容量温度特性を有する容量素子を用いる場合について述べた。本発明はこれに限らず、要は周波数頂点温度Ｔ０近傍で容量が最大になる容量温度特性を有する容量素子を用いればよく、キュリー点温度が周波数頂点温度Ｔ０近傍であればよい。
【００８１】
また、タンク回路３８内に複数の容量素子を有している場合は、全ての容量素子が上述した容量温度特性を有すれば補正量を多くとることができるが、必要とする補正量に応じていずれか１つ以上の容量素子が上述した容量温度特性を有していればよい。
【００８２】
【発明の効果】
上述したように本発明による発振回路は、ＮＴＣサーミスタを並列接続したタンク回路を使用することにより、広い温度範囲、特に高温域での制御電圧−発振周波数の特性を改善でき、かつ、発振周波数の温度変化を低減することができる。また、タンク回路の容量素子の温度特性によって共振子の発振周波数の温度特性を補正することにより、広い温度範囲で発振周波数の温度変化を低減することができる。また、素子数も増大しないので実装スペースが小さくて済み、小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る発振回路の構成を示すブロック図である。
【図２】  ＮＴＣサーミスタの抵抗値の温度特性を示す特性曲線図である。
【図３】  タンク回路のＮＴＣサーミスタの抵抗値Ｒを変化させた場合の周波数−伝達位相特性を示す特性曲線図である。
【図４】  タンク回路の共振周波数ＦＡより高い周波数Ｆ１での温度−伝達位相特性を示す特性曲線図である。
【図５】  発振回路の制御電圧Ｖｃ−発振周波数Ｆの関係を示す特性曲線図である。
【図６】  発振回路の発振周波数Ｆの温度特性を示す特性曲線図である。
【図７】  第１実施形態に係る発振回路の変形例を示すブロック図である。
【図８】  第１実施形態に係る発振回路の変形例を示すブロック図である。
【図９】  第２実施形態に係る発振回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】  第２実施形態に係る発振回路の変形例を示すブロック図である。
【図１１】  第３実施形態に係る発振回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】  ＳＡＷ共振子の発振周波数Ｆの温度特性を示す特性曲線図である。
【図１３】  タンク回路の容量素子の容量温度特性を示す特性曲線図である。
【図１４】  タンク回路の容量素子の容量と発振周波数Ｆとの関係を示す特性曲線Ｌ１と、正帰還発振ループに直接接続された容量素子の容量と発振周波数Ｆとの関係を示す特性曲線Ｌ２とを示す図である。
【図１５】  発振周波数Ｆの補正前の温度特性と補正後の温度特性を示す特性曲線図である。
【図１６】  光インターフェースモジュールの概要構成を示すブロック図である。
【図１７】  従来のＶＣＳＯの回路図である。
【図１８】  従来のＶＣＳＯの構成を示すブロック図である。
【図１９】  従来のＶＣＳＯの発振周波数Ｆの温度特性を示す特性曲線図である。
【図２０】  ＶＣＳＯの制御電圧Ｖｃ−発振周波数Ｆの関係を示す特性曲線図である。
【図２１】  従来のＶＣＳＯの発振周波数Ｆと周波数変動の感度の関係を示す特性曲線図である。
【図２２】  従来のＴＣＳＯの構成を示す回路図である。
【図２３】  ＳＡＷ共振子の発振周波数の温度特性を示す特性曲線図である。
【図２４】  容量素子の容量温度特性を示す特性曲線図である。
【図２５】  補正後のＳＡＷ共振子の発振周波数の温度特性を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、２Ａ、３Ａ・・・発振回路、
１１、１２、……増幅器、１３Ａ、１３Ｂ……移相回路、
１４、３１……ＳＡＷ共振子、１５、３８……タンク回路、
２１、２２、２３……ＥＣＬ差動増幅器、３２、３３、３４……差動増幅器、
２４、３６……スイッチ回路、Ｃｄ、４０……容量素子
Ｌｄ、４１……インダクタンス素子、ＲＴ……ＮＴＣサーミスタ、
ＶＢＢ……基準バイアス電圧、５０……光インターフェースモジュール、
５１……電気／光変換部、５２……Ｐ／Ｓ変換部、
５３……光／電気変換部、５４……Ｓ／Ｐ変換部、
５５……ビット符号変換部、５６……Ｓ／Ｐ変換部、
５７……Ｐ／Ｓ変換部、６０、６１……発振回路、
１００……温度補償型ＳＡＷ発振回路（ＴＣＳＯ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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