(57)【要約】【課題】部品点数を増やさず、また、電力を上げずに、複数の周波数を切り替え制御する。【解決手段】発振回路１は、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を接続させて２つの周波数に対応するものであり、増幅素子である発振用トランジスタＱと、発振用トランジスタＱに接続された容量部とが設けられている。容量部には、容量を可変させる可変容量素子であるバリキャップダイオードＣ１２が含まれ、バリキャップダイオードＣ１２の容量に基づいて、発振させる水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御する。【選択図】図１
2012050000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電振動子を接続させて複数の周波数に対応する１つの発振回路であって、
増幅素子と、前記増幅素子に接続された容量部とが設けられ、
前記容量部には、容量を可変させる可変容量素子が含まれ、
前記可変容量素子の容量に基づいて、発振させる圧電振動子を切替制御することを特徴とする発振回路。
【請求項２】
請求項１に記載の発振回路において、
前記増幅素子に、バイポーラトランジスタを用いたことを特徴とする発振回路。
【請求項３】
請求項１に記載の発振回路において、
前記増幅素子に、ＣＭＯＳインバータを用いたことを特徴とする発振回路。
【請求項４】
圧電振動デバイスにおいて、
請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の発振回路に、複数の圧電振動子が接続され、
前記複数の圧電振動子のうち発振させる圧電振動子の周波数に対応させて、前記可変容量素子の容量が設定され、
前記可変容量素子の容量は、発振させる圧電振動子の周波数が、周波数の増加に伴って前記発振回路の負性抵抗の絶対値が小さくなる周波数帯域内にあり、かつ、他の容量よりも前記発振回路の負性抵抗の絶対値が大きい値であるように設定されることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記複数の圧電振動子が前記発振回路に並列接続され、
前記圧電振動子の並列容量（Ｃ0）と、前記発振回路の負荷容量（ＣL）と、の関係が、Ｃ0＜ＣLであることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記２個の圧電振動子が前記発振回路に並列接続され、
前記２個の圧電振動子のうち、前記並列容量（Ｃ0）の値が大きい方を並列容量（Ｃ01）とし、前記並列容量（Ｃ0）の値が小さい方を並列容量（Ｃ02）とした時、前記並列容量（Ｃ01）と前記並列容量（Ｃ02）と前記発振回路の負荷容量（ＣL）との関係が、Ｃ012／Ｃ02＜ＣLであることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項７】
請求項４に記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記２個の圧電振動子が前記発振回路に直列接続され、
前記２個の圧電振動子のうち、前記並列容量（Ｃ0）の値が大きい方を並列容量（Ｃ01）とし、前記並列容量（Ｃ0）の値が小さい方を並列容量（Ｃ02）とした時、前記並列容量（Ｃ01）と前記並列容量（Ｃ02）と前記発振回路の負荷容量（ＣL）との関係が、Ｃ022／Ｃ01＞ＣLであることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項８】
請求項５乃至７のうちいすれか１つに記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記圧電振動子に、電圧制御回路が直接接続されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振回路および圧電振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧電振動デバイスとして、１つの周波数に対応したものがあるが、現在、複数の周波数に対応したものが求められ、２つの周波数に対応したものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載の水晶発振器は、２つの発振回路を用いて、それぞれの発振回路に、それぞれ異なる周波数に対応した水晶振動子が接続されている。そして、この水晶発振器では、外部からの選択信号により２つの発振回路のいずれかを選択する選択部が設けられ、選択部により選択した発振回路により所望の周波数出力を行う。
【０００４】
この特許文献１の水晶発振器では、２つの周波数を選択して周波数出力を行うために、２つの周波数それぞれに対応した２つの発振回路が必要となり、１つの周波数に対応した水晶発振器に比べて、対応させる周波数の数だけ水晶発振器や発振回路の部品点数が増え、さらに、使用する発振回路を切り替える切り替え部が別途設けられている。
【０００５】
また、別の従来の圧電振動デバイスとして、１つの発振回路にて２つの周波数を選択して周波数出力を行う水晶発振器がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６１３０号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の水晶発振器では、２つの水晶振動子を切替するためにスイッチングダイオードが発振回路とは別個に設けられている。この水晶発振器では、２つの水晶振動子を切替するためにスイッチングダイオードに順方向電流を流す必要がある。そのため、この水晶発振器では、２つの水晶振動子を切替するために、発振回路の駆動電流とは別に大電流を必要とし、消費電力が大きくなるという問題点がある。
【０００８】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、部品点数を増やさずに、また、電力（消費電力）を上げずに、複数の周波数を切り替え制御する発振回路および圧電振動デバイス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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる発振回路は、複数の圧電振動子を接続させて複数の周波数に対応する１つの発振回路であって、増幅素子と、前記増幅素子に接続された容量部とが設けられ、前記容量部には、容量を可変させる可変容量素子が含まれ、前記可変容量素子の容量に基づいて、発振させる圧電振動子を切替制御することを特徴とする。なお、前記増幅素子として、バイポーラトランジスタやＣＭＯＳインバータが好適である。
【００１０】
本発明によれば、部品点数を増やさずに、また、電力を上げずに、複数の周波数を切り替え制御することが可能となる。
【００１１】
具体的には、本発明によれば、複数の周波数を選択して周波数出力を行うために複数の発振回路を必要とせずに、１つの発振回路により複数の周波数を選択して周波数出力を行うことが可能となる。その結果、本発明は、複数の周波数に対応させた発振回路（圧電振動デバイス）は、１つの周波数に対応した発振回路（圧電振動デバイス）に比べて、同等の部品点数で発振回路（圧電振動デバイス）を構成することが可能となる。
【００１２】
また、本発明では、発振させる圧電振動子を前記可変容量素子を用いて切替制御するので、ダイオード電流は逆方向のみであり、その結果、消費電力が極めて小さい。そのため、本発明によれば、上記の特許文献２の水晶発振器とは異なり、２つの発振回路を切替するスイッチングダイオードを別途設けることはなく、大電力を必要しない。
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、本発明にかかる発振回路に、複数の圧電振動子が接続され、前記複数の圧電振動子のうち発振させる圧電振動子の周波数に対応させて、前記可変容量素子の容量が設定され、前記可変容量素子の容量は、発振させる圧電振動子の周波数が、周波数の増加に伴って前記発振回路の負性抵抗の絶対値が小さくなる周波数帯域内にあり、かつ、他の容量よりも前記発振回路の負性抵抗の絶対値が大きい値であるように設定されることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、本発明の発振回路を備えているので、本発明の発振回路と同様の効果を有する。
【００１５】
前記構成において、前記複数の圧電振動子が前記発振回路に並列接続され、前記圧電振動子の並列容量（Ｃ0）と、前記発振回路の負荷容量（ＣL）と、の関係が、Ｃ0＜ＣLであってもよい。また、前記構成において、前記２個の圧電振動子が前記発振回路に並列接続され、前記２個の圧電振動子のうち、前記並列容量（Ｃ0）の値が大きい方を並列容量（Ｃ01）とし、前記並列容量（Ｃ0）の値が小さい方を並列容量（Ｃ02）とした時、前記並列容量（Ｃ01）と前記並列容量（Ｃ02）と前記発振回路の負荷容量（ＣL）との関係が、Ｃ012／Ｃ02＜ＣLであってもよい。
【００１６】
この場合、前記圧電振動子の負荷時等価抵抗が小さくなり、その結果、発振余裕度を大きくすることが可能となる。
【００１７】
前記構成において、前記２個の圧電振動子が前記発振回路に直列接続され、前記２個の圧電振動子のうち、前記並列容量（Ｃ0）の値が大きい方を並列容量（Ｃ01）とし、前記並列容量（Ｃ0）の値が小さい方を並列容量（Ｃ02）とした時、前記並列容量（Ｃ01）と前記並列容量（Ｃ02）と前記発振回路の負荷容量（ＣL）との関係が、Ｃ022／Ｃ01＞ＣLであってもよい。
【００１８】
この場合、前記圧電振動子の負荷時等価抵抗が小さくなり、その結果、発振余裕度を大きくすることが可能となる。
【００１９】
前記構成において、前記複数の圧電振動子に、電圧制御回路が直接接続されてもよい。
【００２０】
この場合、電圧制御機能による微小な周波数変動を正確に行うことが可能となる。その結果、前記可変容量素子の容量に基づいて使用する圧電振動子を切替制御しながら、前記電圧制御回路により連続した周波数範囲の調整がさらに可能となり、周波数の微調整や、周波数変調や、ＰＬＬ制御を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる発振回路および圧電振動デバイスによれば、部品点数を増やさずに、また、電力を上げずに、複数の周波数を切り替え制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる水晶発振器の概略回路図である。
【図２】図２は、周波数に対する負性抵抗の関係を示したグラフ図である。
【図３】図３は、実施の形態２にかかる水晶発振器の概略回路図である。
【図４】図４は、実施の形態３にかかる水晶発振器の概略回路図である。
【図５】図５は、実施の形態４にかかる水晶発振器の概略回路図である。
【図６】図６は、実施の形態５にかかる水晶発振器の概略回路図である。
【図７】図７は、実施の形態６にかかる水晶発振器の概略回路図である。
【図８】図８は、実施の形態７にかかる、発振回路に発振用トランジスタを備えた水晶発振器の概略回路図である。
【図９】図９は、実施の形態７にかかる、発振回路にＣＭＯＳインバータを備えた水晶発振器の概略回路図である。
【図１０】図１０は、実施の形態８にかかる、発振回路に発振用トランジスタを備えた水晶発振器の概略回路図である。
【図１１】図１１は、実施の形態８にかかる、発振回路にＣＭＯＳインバータを備えた水晶発振器の概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態では、圧電振動子として水晶振動子に本発明を適用し、圧電振動デバイスとして水晶発振器を本発明に適用した場合を示す。
【００２４】
［実施の形態１］
本実施の形態１にかかる水晶発振器（図示省略）では、図１に示すように、発振回路１に、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２が並列接続され、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御して、水晶振動子Ｘ１，Ｘ２のいずれか一方により周波数出力を行う。
【００２５】
本実施の形態１で用いる２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２は、約１．５倍以上の周波数の差を有する。例えば、水晶振動子Ｘ１の周波数が約１００ＭＨｚであり、水晶振動子Ｘ２の周波数が約１５０ＭＨｚであるなど、水晶振動子Ｘ１の周波数に対して水晶振動子Ｘ２の周波数が約５０％以上高い。
【００２６】
発振回路１には、増幅素子である発振用トランジスタＱ（バイポーラトランジスタ）と、発振用トランジスタＱに接続された容量部（符号省略）と、バイアス抵抗回路などで用いる抵抗部（符号省略）と、が設けられている。このうち、容量部には、容量を形成するコンデンサＣ１，Ｃ１１や、容量を可変させる可変容量素子であるバリキャップダイオードＣ１２が含まれる。
【００２７】
次に、発振回路１を詳説すると、図１に示すように、発振用トランジスタＱのベースにコンデンサＣ１１が接続されるとともに、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とからなるバイアス抵抗回路が接続されている。
【００２８】
また、発振用トランジスタＱのコレクタは、電源電圧Ｖｃｃに接続されている。
【００２９】
また、発振用トランジスタＱのエミッタ・接地ライン間に抵抗Ｒ１が直列接続されている。また、発振用トランジスタＱに、コンデンサＣ１が接続され、コンデンサＣ１がコンデンサＣ１１とバリキャップダイオードＣ１２（カソード端子）とに接続され、さらに抵抗Ｒ１１を介して切替制御入力に接続されている。なお、バリキャップダイオードＣ１２のアノード端子は接地されている。
【００３０】
上記の概略構成からなる発振回路１では、切替制御入力から信号を入力し、この入力信号によりバリキャップダイオードＣ１２に制御電圧を印加させて、発振回路１の負性抵抗を変化させる。そして、バリキャップダイオードＣ１２の可変容量に基づいて変化させた負性抵抗の値により、発振させる水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御する。なお、この時、発振させない水晶振動子を並列容量（Ｃ0）と見なすことができる。この並列容量（Ｃ0）に関して、さらに水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を分別して水晶振動子Ｘ１の並列容量を並列容量（Ｃ01）とし、水晶振動子Ｘ２の並列容量を並列容量（Ｃ02）とすると、並列容量（Ｃ01）＞並列容量（Ｃ02）の関係からなる。
【００３１】
上記の発振させる水晶振動子Ｘ１，Ｘ２の切替制御に関して、水晶振動子Ｘ１，Ｘ２のうち発振させる方の周波数に対応させて、バリキャップダイオードＣ１２の容量が設定される。ここでいうバリキャップダイオードＣ１２の容量は、発振させる水晶振動子Ｘ１（Ｘ２）の周波数が、周波数の増加に伴って負性抵抗が大きくなる（負性抵抗の絶対値が小さくなる）周波数帯域内にあり、かつ、他の容量よりも負性抵抗が低い値（負性抵抗の絶対値が大きい値）であるように設定される。
【００３２】
次に、バリキャップダイオードＣ１２の容量可変について図２を用いて説明する。なお、図２には、発振回路１における容量部（本実施の形態１ではバリキャップダイオードＣ１２）の容量による負性抵抗の変化を示す。
【００３３】
バリキャップダイオードＣ１２の容量は、複数の値に可変設定でき、本実施の形態１では、図２に示すように、バリキャップダイオードＣ１２は、少なくとも容量Ａ，Ｂに可変設定される。図２に示すように、２つの容量Ａ，Ｂは互いに容量が異なり、容量Ａが容量Ｂよりも小さい。
【００３４】
図２を参考にして、発振させる水晶振動子を水晶振動子Ｘ１とする場合、バリキャップダイオードＣ１２の容量が、発振させる水晶振動子Ｘ１の周波数が、周波数の増加に伴って負性抵抗が大きくなる（負性抵抗の絶対値が小さくなる）周波数帯域内にあり、かつ、他の容量（この場合、容量Ａ）よりも負性抵抗が低い値（負性抵抗の絶対値が大きい値）となる容量Ｂに設定される。すなわち、水晶振動子Ｘ１は、バリキャップダイオードＣ１２の容量を容量Ｂとした時に発振し、この時、水晶振動子Ｘ２は、発振しない。
【００３５】
また、発振させる水晶振動子を水晶振動子Ｘ２とする場合、バリキャップダイオードＣ１２の容量が、発振させる水晶振動子Ｘ２の周波数が、周波数の増加に伴って負性抵抗が大きくなる（負性抵抗の絶対値が小さくなる）周波数帯域内にあり、かつ、他の容量（この場合、容量Ｂ）よりも負性抵抗が低い値（負性抵抗の絶対値が大きい値）となる容量Ａに設定される。すなわち、水晶振動子Ｘ２は、バリキャップダイオードＣ１２の容量を容量Ａとした時に発振し、この時、水晶振動子Ｘ１は、発振しない。
【００３６】
本実施の形態１にかかる発振回路１や、発振回路１を備えた水晶発振器では、上記のようなバリキャップダイオードＣ１２の容量可変の特性を用いて、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御し、水晶振動子Ｘ１，Ｘ２のいずれか一方により周波数出力を行う。
【００３７】
このように、本実施の形態１にかかる発振回路１や、発振回路１を備えた水晶発振器によれば、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を接続させて２つの周波数に対応する１つの発振回路１であって、発振用トランジスタＱと、発振用トランジスタＱに接続された容量部とが設けられ、容量部には、容量を可変させるバリキャップダイオードＣ１２が含まれ、バリキャップダイオードＣ１２の容量に基づいて、発振させる水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御するので、発振回路１や、発振回路１を備えた水晶発振器の部品点数を増やさずに、また、発振回路１や、発振回路１を備えた水晶発振器の電力を上げずに、２つの周波数を切り替え制御することができる。
【００３８】
具体的には、本実施の形態１によれば、２つの周波数を選択して周波数出力を行うために複数の発振回路を必要とせずに、１つの発振回路１により２つの周波数から１つを選択して周波数出力を行うことができる。その結果、２つの周波数に対応させた発振回路１であっても、１つの周波数に対応した水晶発振器に比べて、同等の部品点数で発振回路１を構成することができる。
【００３９】
また、本実施の形態１によれば、上記の特許文献１の水晶発振器とは異なり、２つの発振回路を選択する選択部を別途設けないので、選択部を動作させるための電力を必要しない。
【００４０】
また、本実施の形態１では、複数の水晶振動子が並列接続され、複数の水晶振動子の並列容量（Ｃ0）と、発振回路１の負荷容量（ＣL）と、の関係が、Ｃ0＜ＣLとされている。さらに詳説すると、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２は、並列接続され、水晶振動子Ｘ１の並列容量（Ｃ01）と、水晶振動子Ｘ２の並列容量（Ｃ02）と、発振回路１の負荷容量（ＣL）との関係が、Ｃ012／Ｃ02＜ＣLとされている。そのため、水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を直列に接続する形態と比較して、負荷時等価抵抗が小さくなり、発振余裕度を大きくすることができる。
【００４１】
なお、本実施の形態１では、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を用いているが、これに限定されるものではなく、出力する周波数が異なる他の水晶振動子であれば、追加してもよく、３つ以上の水晶振動子を用いてもよい。３つ以上の水晶振動子を用いた場合であっても、複数の水晶振動子の並列容量（Ｃ0）と発振回路１の負荷容量（ＣL）との関係（Ｃ0＜ＣL）が成り立つ。
【００４２】
なお、本実施の形態１にかかる発振回路１では、発振用トランジスタＱと、コンデンサＣ１，Ｃ１１と、バリキャップダイオードＣ１２と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ１１とを用いているが、これに限定されるものではなく、以下の実施の形態にかかる発振回路１であってもよい。
【００４３】
［実施の形態２］
本実施の形態２にかかる発振回路１、および発振回路１を備えた水晶発振器を図面を用いて説明する。なお、本実施の形態２にかかる発振回路１は、上記の実施の形態１に対して、容量部および容量部に関係する素子が異なる。そこで、本実施の形態２では、上記の実施の形態１と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。また、上記の実施の形態１と同一構成による作用効果及び変形例は、上記の実施の形態１と同様の作用効果及び変形例を有する。
【００４４】
発振回路１の容量部には、図３に示すように、コンデンサＣ１，Ｃ２１，Ｃ２３と、バリキャップダイオードＣ２２が含まれ、容量部に関係する素子として、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２が用いられている。
【００４５】
具体的には、発振用トランジスタＱのベースにコンデンサＣ２１が接続され、このコンデンサＣ２１にバリキャップダイオードＣ２２（アノード端子）と抵抗Ｒ２１が接続され、抵抗Ｒ２１が接地されている。
【００４６】
また、発振用トランジスタＱに、コンデンサＣ１が接続され、コンデンサＣ１がコンデンサＣ２３とバリキャップダイオードＣ２２（カソード端子）とに接続され、さらに抵抗Ｒ２２を介して切替制御入力に接続されている。
【００４７】
本実施の形態２にかかる発振回路１では、切替制御入力から信号を入力し、この入力信号によりバリキャップダイオードＣ２２に制御電圧を印加させて、発振回路１の負性抵抗を変化させる。そして、バリキャップダイオードＣ２２の可変容量に基づいて変化させた負性抵抗の値により、発振させる水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御する。
【００４８】
［実施の形態３］
本実施の形態３にかかる発振回路１、および発振回路１を備えた水晶発振器を図面を用いて説明する。なお、本実施の形態３にかかる発振回路１は、上記の実施の形態１に対して、容量部および容量部に関係する素子が異なる。そこで、本実施の形態３では、上記の実施の形態１と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。また、上記の実施の形態１と同一構成による作用効果及び変形例は、上記の実施の形態１と同様の作用効果及び変形例を有する。
【００４９】
発振回路１の容量部には、図４に示すように、コンデンサＣ１，Ｃ３１と、バリキャップダイオードＣ３２，Ｃ３３が含まれ、容量部に関係する素子として、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２が用いられている。
【００５０】
具体的には、発振用トランジスタＱのベースにコンデンサＣ３１が接続され、このコンデンサＣ３１にバリキャップダイオードＣ３２（アノード端子）と抵抗Ｒ３１が接続され、抵抗Ｒ３１が接地されている。
【００５１】
また、発振用トランジスタＱに、コンデンサＣ１が接続され、コンデンサＣ１がバリキャップダイオードＣ３２（カソード端子）に接続され、バリキャップダイオードＣ３３（カソード端子）に接続され、さらに抵抗Ｒ３２を介して切替制御入力に接続されている。なお、バリキャップダイオードＣ３３のアノード端子は接地されている。
【００５２】
本実施の形態３にかかる発振回路１では、切替制御入力から信号を入力し、この入力信号によりバリキャップダイオードＣ３２，Ｃ３３に制御電圧を印加させて、発振回路１の負性抵抗を変化させる。そして、バリキャップダイオードＣ３２，Ｃ３３の可変容量に基づいて変化させた負性抵抗の値により、発振させる水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御する。
【００５３】
上記の実施の形態１〜３では、増幅素子として発振用トランジスタＱを用いているが、これに限定されるものではなく、以下に示すＣＭＯＳインバータを用いてもよい。
【００５４】
［実施の形態４］
本実施の形態４にかかる水晶発振器（図示省略）では、図５に示すように、発振回路１に、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２が並列接続され、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御して、水晶振動子Ｘ１，Ｘ２のいずれか一方により周波数出力を行う。
【００５５】
本実施の形態４で用いる２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２は、上記の実施の形態１と同様に、約１．５倍以上の周波数の差を有する。例えば、水晶振動子Ｘ１の周波数が約１００ＭＨｚであり、水晶振動子Ｘ２の周波数が約１５０ＭＨｚであるなど、水晶振動子Ｘ１の周波数に対して水晶振動子Ｘ２の周波数が約５０％以上高い。
【００５６】
発振回路１には、増幅素子であるＣＭＯＳインバータＩ（インバータ）と、ＣＭＯＳインバータＩに接続された容量部（符号省略）と、ＣＭＯＳインバータＩに並列接続されたフィードバック用抵抗Ｒ４（以下、単に抵抗Ｒ４ともいう）とが設けられている。このうち、容量部には、容量を形成するコンデンサＣ４１，Ｃ４３や、容量を可変させる可変容量素子であるバリキャップダイオードＣ４２が含まれる。
【００５７】
この発振回路１を詳説すると、図５に示すように、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２と、ＣＭＯＳインバータＩと、フィードバック用抵抗Ｒ４とが並列接続されている。
【００５８】
そして、ＣＭＯＳインバータＩのゲートにコンデンサＣ４１が接続され、コンデンサＣ４１にバリキャップダイオードＣ４２のカソード端子が接続され、バリキャップダイオードＣ４２のアノード端子が接地されている。また、コンデンサＣ４１とバリキャップダイオードＣ４２とのライン間に、抵抗Ｒ４１が接続され、抵抗Ｒ４１が切替制御入力に接続されている。一方、ＣＭＯＳインバータＩのドレインには、コンデンサＣ４３が接続され、コンデンサＣ４３が接地されている。
【００５９】
上記の概略構成からなる発振回路１では、切替制御入力から信号を入力し、この入力信号によりバリキャップダイオードＣ４２に制御電圧を印加させて、発振回路１の負性抵抗を変化させる。そして、バリキャップダイオードＣ４２の可変容量に基づいて変化させた負性抵抗の値により、発振させる水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御する。この時、発振させない水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を並列容量（Ｃ0）とする。なお、本実施の形態４にかかる容量部（本実施の形態ではバリキャップダイオードＣ４２）の容量による負性抵抗の変化は、図２に示す上記の実施の形態１と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００６０】
すなわち、図２に示すように、容量部の容量が小さくなるにつれて、発振可能な周波数の値が増加しており、この特性を用いて、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御して、水晶振動子Ｘ１，Ｘ２のいずれか一方により周波数出力を行う。
【００６１】
このように、本実施の形態４にかかる発振回路１や、発振回路１を備えた水晶発振器によれば、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を接続して２つの周波数に対応した１つの発振回路１であって、ＣＭＯＳインバータＩと、ＣＭＯＳインバータＩに接続された容量部とが設けられ、容量部には、容量を可変させるバリキャップダイオードＣ４２が含まれ、バリキャップダイオードＣ４２の容量に基づいて、発振させる水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御するので、発振回路１や、発振回路１を備えた水晶発振器の部品点数を増やさずに、また、発振回路１や、発振回路１を備えた水晶発振器の電力を上げずに、２つの周波数を切り替え制御することができる。
【００６２】
具体的には、本実施の形態４によれば、２つの周波数から１つを選択して周波数出力を行うために複数の発振回路を必要とせずに、１つの発振回路１により２つの周波数を選択して周波数出力を行うことができる。その結果、２つの周波数に対応させた発振回路１であっても、１つの周波数に対応した水晶発振器に比べて、同等の部品点数で発振回路１を構成することができる。
【００６３】
また、本実施の形態１によれば、上記の特許文献１の水晶発振器とは異なり、２つの発振回路を選択する選択部を別途設けないので、選択部を動作させるための電力を必要しない。
【００６４】
また、本実施の形態４では、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２は、並列接続され、水晶振動子Ｘ１，Ｘ２の並列容量（Ｃ0）と、発振回路１の負荷容量（ＣL）と、の関係が、Ｃ0＜ＣLであるので、水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を直列に接続する形態と比較して、負荷時等価抵抗が小さくなる。その結果、発振余裕度を大きくすることができる。
【００６５】
なお、本実施の形態４では、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を用いているが、これに限定されるものではなく、出力する周波数が異なる他の水晶振動子であれば、追加してもよく、３つ以上の水晶振動子を用いてもよい。
【００６６】
なお、本実施の形態４にかかる発振回路１では、ＣＭＯＳインバータＩと、コンデンサＣ４１，Ｃ４３と、バリキャップダイオードＣ４２と、抵抗Ｒ４１，Ｒ４２とを用いているが、これに限定されるものではなく、以下の実施の形態にかかる発振回路１であってもよい。
【００６７】
［実施の形態５］
本実施の形態５にかかる発振回路１、および発振回路１を備えた水晶発振器を図面を用いて説明する。なお、本実施の形態５にかかる発振回路１は、上記の実施の形態４に対して、容量部および容量部に関係する素子が異なる。そこで、本実施の形態５では、上記の実施の形態４と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。また、上記の実施の形態４と同一構成による作用効果及び変形例は、上記の実施の形態４と同様の作用効果及び変形例を有する。
【００６８】
発振回路１の容量部には、図６に示すように、コンデンサＣ５１，Ｃ５２と、バリキャップダイオードＣ５３が含まれ、容量部に関係する素子として、抵抗Ｒ５１が用いられている。
【００６９】
具体的には、ＣＭＯＳインバータＩのゲートにコンデンサＣ５１が接続され、コンデンサＣ５１が接地されている。一方、ＣＭＯＳインバータＩのドレインに、コンデンサＣ５２が接続され、コンデンサＣ５２にバリキャップダイオードＣ５３のカソード端子が接続され、バリキャップダイオードＣ５３のアノード端子が接地されている。また、コンデンサＣ５２とバリキャップダイオードＣ５３とのライン間に、抵抗Ｒ５１が接続され、抵抗Ｒ５１が切替制御入力に接続されている。
【００７０】
本実施の形態５にかかる発振回路１では、切替制御入力から信号を入力し、この入力信号によりバリキャップダイオードＣ５３に制御電圧を印加させて、発振回路１の負性抵抗を変化させる。そして、バリキャップダイオードＣ５３の可変容量に基づいて変化させた負性抵抗の値により、発振させる水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御する。
【００７１】
［実施の形態６］
本実施の形態６にかかる発振回路１、および発振回路１を備えた水晶発振器を図面を用いて説明する。なお、本実施の形態６にかかる発振回路１は、上記の実施の形態４に対して、容量部および容量部に関係する素子が異なる。そこで、本実施の形態６では、上記の実施の形態４と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。また、上記の実施の形態４と同一構成による作用効果及び変形例は、上記の実施の形態４と同様の作用効果及び変形例を有する。
【００７２】
発振回路１の容量部には、図７に示すように、コンデンサＣ６１，Ｃ６３と、バリキャップダイオードＣ６２，Ｃ６４が含まれ、容量部に関係する素子として、抵抗Ｒ６１，Ｒ６２が用いられている。
【００７３】
具体的には、ＣＭＯＳインバータＩのゲートにコンデンサＣ６１が接続され、コンデンサＣ６１にバリキャップダイオードＣ６２のカソード端子が接続され、バリキャップダイオードＣ６２のアノード端子が接地されている。また、コンデンサＣ６１とバリキャップダイオードＣ６２とのライン間に、抵抗Ｒ６１が接続され、抵抗Ｒ６１が切替制御入力に接続されている。
【００７４】
一方、ＣＭＯＳインバータＩのドレインに、コンデンサＣ６３が接続され、コンデンサＣ６３にバリキャップダイオードＣ６４のカソード端子が接続され、バリキャップダイオードＣ６４のアノード端子が接地されている。また、コンデンサＣ６３とバリキャップダイオードＣ６４とのライン間に、抵抗Ｒ６２が接続され、抵抗Ｒ６２が切替制御入力に接続されている。
【００７５】
本実施の形態６にかかる発振回路１では、切替制御入力から信号を入力し、この入力信号によりバリキャップダイオードＣ６２，Ｃ６４に制御電圧を印加させて、発振回路１の負性抵抗を変化させる。そして、バリキャップダイオードＣ６２，Ｃ６４の可変容量に基づいて変化させた負性抵抗の値により、発振させる水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御する。
【００７６】
なお、上記した実施の形態１〜６では、水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を並列に接続しているが、これに限定されるものではなく、図８，９に示すように、水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を直列接続してもよい（以下の実施の形態７参照）。
【００７７】
［実施の形態７］
本実施の形態７にかかる発振回路１、および発振回路１を備えた水晶発振器を図面を用いて説明する。なお、本実施の形態７にかかる発振回路１は、上記の実施の形態１〜６に対して、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２の接続関係が異なる。そこで、本実施の形態７では、上記の実施の形態１〜６と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。また、上記の実施の形態１〜６と同一構成による作用効果及び変形例は、上記の実施の形態１〜６と同様の作用効果及び変形例を有する。
【００７８】
本実施の形態７にかかる水晶発振器では、図８，９に示すように、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２は、直列接続され、水晶振動子Ｘ１の並列容量（Ｃ01）と、水晶振動子Ｘ２の並列容量（Ｃ02）と、発振回路１の負荷容量（ＣL）との関係が、Ｃ022／Ｃ01＞ＣLとされている。そのため、水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を並列に接続する形態と比較して、負荷時等価抵抗が小さくなり、発振余裕度を大きくすることができる。
【００７９】
なお、本実施の形態７では、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を用いているが、これに限定されるものではなく、出力する周波数が異なる他の水晶振動子であれば、追加してもよく、３つ以上の水晶振動子を用いてもよい。３つ以上の水晶振動子を用いた場合であっても、複数の水晶振動子の並列容量（Ｃ0）と発振回路１の負荷容量（ＣL）との関係（Ｃ0＞ＣL）が成り立つ。
【００８０】
また、上記した本実施の形態１〜７では、発振回路１に２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を接続しているが、さらに、電圧制御機能を有する制御入力（ＶＣＸＯ入力）を追加接続してもよく、電圧制御機能を有する制御入力（ＶＣＸＯ入力）を追加接続した形態を、以下に示す（以下の実施の形態８参照）。
【００８１】
［実施の形態８］
本実施の形態８にかかる発振回路１、および発振回路１を備えた水晶発振器を図面を用いて説明する。なお、本実施の形態８にかかる発振回路１は、上記の実施の形態１〜７に対して、電圧制御機能を有する制御入力（ＶＣＸＯ入力）を追加接続したものである。そこで、本実施の形態８では、上記の実施の形態１，４を例にして電圧制御機能を有する制御入力（ＶＣＸＯ入力）を追加接続した形態とする。そこで、実施の形態１，４と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。また、上記の実施の形態１〜７と同一構成による作用効果及び変形例は、上記の実施の形態１〜７と同様の作用効果及び変形例を有する。
【００８２】
本実施の形態８にかかる水晶発振器では、図１０，１１に示すように、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２に、電圧制御機能を有する制御入力（ＶＣＸＯ入力）を含む電圧制御回路が直接接続されている。
【００８３】
詳説すると、発振回路１に発振用トランジスタＱを備えた水晶発振器の場合、図１０に示すように、電圧制御回路に、バリキャップダイオードＣ８１と、抵抗Ｒ８と、ＶＣＸＯ入力が含まれている。
【００８４】
この図１０に示す電圧制御回路では、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２にバリキャップダイオードＣ８１のカソード端子が接続され、バリキャップダイオードＣ８１のアノード端子が接地されている。また、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２に抵抗Ｒ８が接続され、抵抗Ｒ８がＶＣＸＯ入力に接続されている。
【００８５】
また、発振回路１にＣＭＯＳインバータＩを備えた水晶発振器の場合、図１１に示すように、電圧制御回路に、コンデンサＣ９１と，バリキャップダイオードＣ９２と、抵抗Ｒ９１，Ｒ９２と、ＶＣＸＯ入力が含まれている。
【００８６】
この図１１に示す電圧制御回路では、２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２と、発振回路１とのライン間にコンデンサＣ９１とバリキャップダイオードＣ８１のアノード端子とが直列接続され、コンデンサＣ９１とバリキャップダイオードＣ８１のアノード端子とのライン間に抵抗Ｒ９２が接続され、抵抗Ｒ９２が接地されている。また、バリキャップダイオードＣ８１のカソード端子と２つの水晶振動子Ｘ１，Ｘ２とのライン間に抵抗Ｒ９１を介したＶＣＸＯ入力が接続されている。
【００８７】
図１０，１１に示す水晶発振器によれば、電圧制御機能による微小な周波数変動を正確に行うことができる。その結果、２つの異なる周波数に対応させて周波数を切り替えることができるだけでなく、可変容量素子（図１０ではバリキャップダイオードＣ８１，図１１ではバリキャップダイオードＣ９２）の容量に基づいて使用する水晶振動子Ｘ１，Ｘ２を切替制御しながら、電圧制御回路により連続した周波数範囲の調整がさらにでき、周波数の微調整や、周波数変調や、ＰＬＬ制御を行うことができる。
【００８８】
なお、ＶＣＸＯ入力による周波数変動量に関して、圧電材料に水晶を用いた場合、基本周波数に対して約０．１％の周波数調整を行うことができ、圧電材料に圧電セラミックを用いた場合、基本周波数に対して約１％の周波数調整を行うことができる。
【００８９】
本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、発振回路を備えた水晶発振器に有用である。
【符号の説明】
【００９１】
１  発振回路
Ｘ１，Ｘ２  水晶振動子
Ｑ  発振用トランジスタ
Ｃ１，Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３３，Ｃ４１，Ｃ４３，Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ６１，Ｃ６３，Ｃ９１  コンデンサ
Ｃ１２，Ｃ２２，Ｃ３２，Ｃ４２，Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ６１，Ｃ６３，Ｃ９１  バリキャップダイオード
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ８，Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ５１，Ｒ６１，Ｒ６２，Ｒ９１，Ｒ９２  抵抗
Ｖｃｃ  電源電圧
Ｉ  ＣＭＯＳインバータ
【図１】
2012050000.tif 000003
【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】
2012050000.tif 000010
【図９】
2012050000.tif 000011
【図１０】
2012050000.tif 000012
【図１１】
2012050000.tif 000013