(57)【要約】【課題】通常動作を止めることなく、発振余裕度の劣化を検出することができる水晶発振器を提供する。【解決手段】水晶発振器において、ＣＭＯＳインバータの入力端子の波形の振幅があらかじめ定められた少なくとも１つの規定値以下になった場合にアラーム信号を出力する検出回路を有する。これにより、回路等の切り換え等を行うことなく、水晶発振器が装置に組み込まれた後も水晶発振器の発振余裕度の変化を検出することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子と、
ＣＭＯＳインバータ、コンデンサ、抵抗を備えた、前記水晶振動子を発振させる発振回路部と、
出力回路部であるＣＭＯＳバッファと、
を備える水晶発振器において、
前記ＣＭＯＳインバータの入力端子の波形の振幅があらかじめ定められた少なくとも１つの規定値以下になった場合にアラーム信号を出力する検出回路を有することを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
前記規定値として異なる複数の値を定め、異なる値の規定値ごとに、該値以下となった場合に出力するアラーム信号を異ならせることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶発振器は、水晶振動子、ＣＭＯＳインバータ、コンデンサ、抵抗、ＣＭＯＳバッファをパッケージ内に封止した構成の発振器である。
図４は従来の水晶発振器のブロック図を示している。従来の水晶発振器１０は、発振回路部１、水晶振動子２、出力回路部であるＣＭＯＳバッファ６とから構成されており、発振回路部１は、抵抗４、ＣＭＯＳインバータ５、コンデンサ８（８ａ，８ｂ）とからなり、一般的な水晶発振器の回路構成を有している。ＣＭＯＳバッファ６の出力部には出力端子７を有し、水晶振動子２の両端部には、水晶振動子測定端子３（３ａ，３ｂ）を有している。
【０００３】
また、発振回路部１及び出力回路部であるＣＭＯＳバッファ６には図示しない電源が接続されて、それぞれ発振回路部１及びＣＭＯＳバッファ６に所定の電圧を供給して動作させている。
【０００４】
一般に水晶発振器においては、発振回路部１の負性抵抗値よりも水晶振動子２の抵抗値が大きい場合には発振しないことが知られている。そのため、水晶発振器の発振を安定して継続させるためには、水晶振動子２の抵抗値を小さくして、発振回路部１の負性抵抗値を大きくすることが重要となる。水晶発振器が安定して発振するか否かを示す数値として、発振回路部１の負性抵抗値と水晶振動子２の抵抗値との比の値が、発振余裕度として従来から用いられており、実験的に、この値が４〜５以上あれば安定して発振が行われるとされている。
【０００５】
発振余裕度の測定としては、パッケージ外部に露出された水晶振動子測定端子３において水晶振動子２の抵抗値を測定し、充分に小さいことを確認することによって水晶発振器の発振余裕度を確認する方法がある。
また、水晶発振器を装置に組み込んだ後に発振余裕度を確認する方法として、特許文献１には、水晶振動子と発振回路の間に直列にチェック抵抗を接続して、外部からの制御信号によってチェック抵抗への接続を切り換えて正常発振するかどうかを確認する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、水晶電流制御回路と水晶振動子との間に直列に可変抵抗を接続し、水晶電流と可変抵抗を変動させることで発振停止となる抵抗値を測定する技術が開示されている。
特許文献３には、外部からの制御信号によって、水晶発振器の発振回路部の負性抵抗値を変化させて発振を停止したときや発振を開始したときの負性抵抗値から水晶振動子の直列共振抵抗値を求める技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１１６５６３号公報
【特許文献２】特開２００１−９４３４７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４６０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
パッケージ外部に露出された水晶振動子測定端子３において水晶振動子２の抵抗値を測定する方法は、特定のドライブレベルでの測定となるため、水晶発振器が通常動作している状態では確認することが困難である。また、水晶振動子２の抵抗値は、付着する異物の状態や熱処理の影響で特性が変化することがあるため、検査時点では異常がなくても、その後の状態の変化について把握することが困難である場合がある。さらに、この方法は水晶発振器単体では測定は容易であるが、システムに組み込まれた後では測定が困難となる場合がある。
【０００９】
特許文献１〜３に開示されている技術は、いずれも測定対象となる水晶発振器の動作を止めて測定を行う必要がある。そのため、システムの一部または全部の停止につながる可能性がある。特に、測定対象となる水晶発振器が発振余裕度を測定するコントローラのクロックとして用いられているものである場合、測定は困難となる。
【００１０】
そこで本発明は、通常動作を止めることなく、発振余裕度の劣化を検出することができる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】
本願の請求項１に係る発明では、水晶振動子と、ＣＭＯＳインバータ、コンデンサ、抵抗を備えた、前記水晶振動子を発振させる発振回路部と、出力回路部であるＣＭＯＳバッファと、を備える水晶発振器において、前記ＣＭＯＳインバータの入力端子の波形の振幅があらかじめ定められた少なくとも１つの規定値以下になった場合にアラーム信号を出力する検出回路を有することを特徴とする水晶発振器が提供される。
【００１２】
請求項１に係る発明では、ＣＭＯＳインバータの入力端子の波形の振幅があらかじめ定められた規定値以下となった場合にアラーム信号を出力するようにしたことによって、回路等の切り換え等を行うことなく、水晶発振器が装置に組み込まれた後も水晶発振器の発振余裕度の変化を検出することが可能となる。また、水晶発振器を動作させたまま検出を行うため、システムを止めることなく検出を行うことが可能となる。さらに、水晶発振器を動作させたまま検出を行うため、水晶発振器の出力が発振停止に至る前に水晶発振器の劣化を検出することが可能となり、予防保守を行うことが可能となる。
【００１３】
本願の請求項２に係る発明では、前記規定値として異なる複数の値を定め、異なる値の規定値ごとに、該値以下となった場合に出力するアラーム信号を異ならせることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器が提供される。
請求項２に係る発明では、規定値として複数の値を定め、規定値ごとにそれを下回った際に出力されるアラーム信号を異ならせるようにしたことで、水晶発振器の劣化の程度を段階的に検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、通常動作を止めることなく、発振余裕度の劣化を検出することができる水晶発振器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の水晶発振器のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の波形の振幅を示した図である。
【図３】本発明の別の実施形態の波形の振幅を示した図である。
【図４】従来の水晶発振器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本実施形態の水晶発振器のブロック図を示している。従来の水晶発振器と同様の構成については、同じ符号を付して説明は省略する。本実施形態の、従来の水晶発振器との相違点は、ＣＭＯＳインバータ５の入力部（Ａ点）に、ＣＭＯＳインバータ５の入力部（Ａ点）の波形の振幅（波形のＰｅａｋ  ｔｏ  Ｐｅａｋ）の検出回路３０を設けた点である。検出回路３０としては、全波整流回路、ピークホールド回路、サンプルホールド回路などの公知の振幅検出回路を用いることができる。
【００１７】
図２は、本実施形態の水晶発振器のＣＭＯＳインバータ５の入力端子（Ａ点）の波形を示している。水晶発振器においては、発振余裕度が低下すると、発振がしにくくなり、ＣＭＯＳインバータ５の入力端子（Ａ点）の波形の振幅が減少するという特性がある。そのため、図２に示されているように、実線で示されている正常時の波形の振幅（図２（ａ））に比べて、発振余裕度が低下した異常時においては、点線で示されているように波形の振幅が低下する（図２（ｂ））。
【００１８】
そこで、図２（ｃ）に示されているように、正常時のハイレベルの値から所定の値または所定の割合低下した値として、あらかじめ規定値を適宜設定しておき、検出回路３０において水晶発振器のＣＭＯＳインバータ５の入力端子（Ａ点）の波形の振幅を常時検出し、設定された規定値以下となった場合にアラーム信号出力端子３２にアラーム信号を出力するようにしておく。出力されたアラーム信号は、警告を示すランプなどの光や、ブザーなどの音、表示器によるエラー表示等の種々の方法によって報知することができる。これにより、水晶発振器の発振回路部１の劣化による負性抵抗の減少や、水晶振動子２の劣化による抵抗値の上昇等による、水晶発振器の劣化によるＣＭＯＳインバータ５の入力端子（Ａ点）の波形の振幅の減少を検出し、システムが検知することが可能となる。
【００１９】
図３は、別の実施形態を説明するための図である。水晶発振器の発振余裕度の低下の度合いに伴い、ＣＭＯＳインバータ５の入力端子（Ａ点）の波形の振幅が減少していくことを考慮して、本実施形態においては、異常判定の規定値として第１規定値と第２規定値の２つの規定値を設定して、第１規定値以下となった場合と、さらに第２規定値以下となった場合とでアラーム信号を異ならせるようにしている。先の実施形態と同様に、出力されたアラーム信号は、光、音、表示等の種々の方法によって報知することができ、異なるアラーム信号に応じて、光の色や明るさ、音の高さや大きさ、異なる表示形態によって報知することで、異なる規定値に対してそれぞれ規定値以下になったことを把握することが可能となる。なお、本実施形態においては、規定値を２種類設定して、それぞれの規定値以下となったときに、異なるアラーム信号を出力するようにしているが、さらに多くの規定値を設定して、それぞれの規定値ごとに互いに異なるアラーム信号を出力するようにすることもできる。
【００２０】
これらの実施形態では、回路等の切り替えを行うことなく、水晶発振器が装置に組み込まれた後であっても水晶発振器の発振余裕度の劣化を常時モニタリングすることが可能となる。また、水晶発振器の通常動作を止めることなく、発振余裕度の劣化を検出することができるため、その水晶発振器をクロックとしているシステムを止めることがない。そのため、その水晶発振器が発振余裕度を測定するコントローラのクロックである場合でも測定することが可能となる。さらに、水晶発振器の発振余裕度の劣化を、通常動作させながら常時モニタリングしているため、水晶発振器の出力が発振停止となる前に劣化を発見することができ、予防保守をすることが可能となる。
【符号の説明】
【００２１】
１    発振回路部
２    水晶振動子
３    水晶振動子測定端子
４    抵抗
５    ＣＭＯＳインバータ
６    ＣＭＯＳバッファ
７    水晶発振器出力端子
８    コンデンサ
１０  （従来の）水晶発振器
２０  （本実施形態の）水晶発振器
３０  検出回路
３２  アラーム信号出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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