(57)【要約】【課題】安定して２つの発振信号を同時に出力する。【解決手段】水晶発振器１は、水晶振動子２と、水晶振動子２を基本波で発振させて第１周波数の第１発振信号を発生する第１発振回路３と、水晶振動子２をオーバートーン発振させて第１周波数よりも高い第２周波数の第２発振信号を発生する第２発振回路４とを備え、第２発振回路４は、水晶振動子２とグランドとの間に設けられた複数の第２コンデンサ４５、４６と、複数の第２コンデンサ４５、４６のうちの少なくとも一方の第２コンデンサに並列に接続されるインダクタ４９とを有する。【選択図】図１
2017200032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子と、
前記水晶振動子を基本波で発振させて第１周波数の第１発振信号を発生する第１発振回路と、
前記水晶振動子をオーバートーン発振させて前記第１周波数よりも高い第２周波数の第２発振信号を発生する第２発振回路とを備え、
前記第２発振回路は、
前記水晶振動子とグランドとの間に設けられた複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサのうちの少なくとも一方のコンデンサに並列に接続されるインダクタとを有する、
水晶発振器。
【請求項２】
前記複数のコンデンサのうちの少なくとも一方のコンデンサと、前記インダクタとにより構成される並列共振回路の前記第１周波数におけるインピーダンスは、前記第２周波数におけるインピーダンスに比べて小さい、
請求項１に記載の水晶発振器。
【請求項３】
水晶振動子と、
前記水晶振動子を基本波で発振させて第１周波数の第１発振信号を発生する第１発振回路と、
前記水晶振動子をオーバートーン発振させて前記第１周波数よりも高い第２周波数の第２発振信号を発生する第２発振回路とを備え、
前記第１発振回路は、
前記水晶振動子とグランドとの間に設けられた複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサのうちの少なくとも一方のコンデンサに直列に接続されるインダクタとを有する、
水晶発振器。
【請求項４】
前記複数のコンデンサのうちの少なくとも一方のコンデンサと、前記インダクタとにより構成される直列共振回路の前記第１周波数におけるインピーダンスは、前記第２周波数におけるインピーダンスに比べて大きい、
請求項３に記載の水晶発振器。
【請求項５】
水晶振動子と、
前記水晶振動子を基本波で発振させて第１周波数の第１発振信号を発生する第１発振回路と、
前記水晶振動子をオーバートーン発振させて前記第１周波数よりも高い第２周波数の第２発振信号を発生する第２発振回路とを備え、
前記第１発振回路は、
前記水晶振動子とグランドとの間に設けられた複数の第１コンデンサと、
前記複数の第１コンデンサのうちの少なくとも一方の第１コンデンサに直列に接続されるインダクタとを有し、
前記第２発振回路は、
前記水晶振動子とグランドとの間に設けられた複数の第２コンデンサと、
前記複数の第２コンデンサのうちの少なくとも一方の第２コンデンサに並列に接続されるインダクタとを有する、
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】
従来、水晶振動子をオーバートーン発振させて、水晶振動子の基本波の周波数よりも高い周波数の発振信号を発生させる水晶発振器が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このような水晶発振器を、基本波で発振させるとともにオーバートーン発振させて、基本波の周波数の第１発振信号と、オーバートーンの周波数の第２発振信号との２つの発振信号を発生させることが行われている。
【０００３】
図４は、２つの発振信号を発生させる従来の水晶発振器１００の構成を示す図である。図４に示すように、水晶発振器１００は、水晶振動子１２０と、第１発振信号を発生する第１発振回路１３０と、第２発振信号を発生する第２発振回路１４０とを備える。第１発振回路１３０は、基本波の周波数（１５ＭＨｚ）の第１発振信号を発生させる。第２発振回路１４０は、３次オーバートーンの周波数（４５ＭＨｚ）の第２発振信号を発生させる。
【０００４】
第１発振回路１３０は、第２発振回路１４０が発生させる第２発振信号の周波数付近の信号を阻止する第１帯域阻止フィルタ１３１と、水晶振動子１２０を基本波で発振させるためのコンデンサ１３２及び１３３と、信号を増幅させる増幅器１３４と、増幅器１３４に並列に接続される抵抗１３５とを備えている。第２発振回路１４０は、第１発振回路１３０が発生させる第１発振信号の周波数付近の信号を阻止する第２帯域阻止フィルタ１４１と、水晶振動子１２０をオーバートーン発振させるためのコンデンサ１４２及び１４３と、信号を増幅させる増幅器１４４と、増幅器１４４に並列に接続される抵抗１４５とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９９５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図４に示す従来の水晶発振器１００は、２つの発振回路において水晶振動子１２０を共通して使用していることから、第１発振回路１３０と、第２発振回路１４０とのアイソレーションが不足するという問題がある。このため、オーバートーン発振による発振信号の成分が第１発振回路１３０に混入したり、基本波の成分が第２発振回路１４０に混入したりして、それぞれの発振回路における発振が不安定になったり、相互変調歪によるスプリアスがそれぞれの発振信号の周波数の近傍に発生したりしやすい状況にあった。
【０００７】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、安定して２つの発振信号を同時に出力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】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る水晶発振器は、水晶振動子と、前記水晶振動子を基本波で発振させて第１周波数の第１発振信号を発生する第１発振回路と、前記水晶振動子をオーバートーン発振させて前記第１周波数よりも高い第２周波数の第２発振信号を発生する第２発振回路とを備え、前記第２発振回路は、前記水晶振動子とグランドとの間に設けられた複数のコンデンサと、前記複数のコンデンサのうちの少なくとも一方のコンデンサに並列に接続されるインダクタとを有する。
【０００９】
前記複数のコンデンサのうちの少なくとも一方のコンデンサと、前記インダクタとにより構成される並列共振回路の前記第１周波数におけるインピーダンスは、前記第２周波数におけるインピーダンスに比べて小さくてもよい。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る水晶発振器は、水晶振動子と、前記水晶振動子を基本波で発振させて第１周波数の第１発振信号を発生する第１発振回路と、前記水晶振動子をオーバートーン発振させて前記第１周波数よりも高い第２周波数の第２発振信号を発生する第２発振回路とを備え、前記第１発振回路は、前記水晶振動子とグランドとの間に設けられた複数のコンデンサと、前記複数のコンデンサのうちの少なくとも一方のコンデンサに直列に接続されるインダクタとを有する。
【００１１】
前記複数のコンデンサのうちの少なくとも一方のコンデンサと、前記インダクタとにより構成される直列共振回路の前記第１周波数におけるインピーダンスは、前記第２周波数におけるインピーダンスに比べて大きくてもよい。
【００１２】
本発明の第３の態様に係る水晶発振器は、水晶振動子と、前記水晶振動子を基本波で発振させて第１周波数の第１発振信号を発生する第１発振回路と、前記水晶振動子をオーバートーン発振させて前記第１周波数よりも高い第２周波数の第２発振信号を発生する第２発振回路とを備え、前記第１発振回路は、前記水晶振動子とグランドとの間に設けられた複数の第１コンデンサと、前記複数の第１コンデンサのうちの少なくとも一方の第１コンデンサに直列に接続されるインダクタとを有し、前記第２発振回路は、前記水晶振動子とグランドとの間に設けられた複数の第２コンデンサと、前記複数の第２コンデンサのうちの少なくとも一方の第２コンデンサに並列に接続されるインダクタとを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安定して２つの発振信号を同時に出力することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る水晶発振器の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る水晶発振器の伝送特性を示す図である。
【図３】第２実施形態に係る水晶発振器の構成を示す図である。
【図４】従来の水晶発振器の構成を示す図である。
【図５】従来の水晶発振器の伝送特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る水晶発振器１の構成を示す図である。
水晶発振器１は、水晶振動子２と、第１発振回路３と、第２発振回路４とを備える。
水晶振動子２は、例えば、ＡＴカットの水晶振動子であり、基本波で発振するとともに、３次オーバートーンで発振する。本実施形態において、基本波による発振周波数（第１周波数）は１５ＭＨｚ、３次オーバートーンによる発振周波数（第２周波数）は４５ＭＨｚであるものとする。
【００１６】
第１発振回路３は、水晶振動子２を基本波で発振させて第１周波数の第１発振信号を発生する。第１発振回路３は、インダクタ３１とコンデンサ３２とによって形成される第１並列共振回路と、インダクタ３３とコンデンサ３４とによって形成される第２並列共振回路と、第１コンデンサ３５、３６と、増幅器３７と、抵抗３８とを備える。
【００１７】
第１並列共振回路及び第２並列共振回路は、一端が水晶振動子２に接続されているとともに他端が増幅器３７に接続されている。第１並列共振回路及び第２並列共振回路は、共振周波数が第２周波数付近に設定されており、第２周波数付近の信号が増幅器３７に流れ込むことを阻止する帯域阻止フィルタとして機能する。その結果、第１発振回路３は、水晶振動子２に接続されていることにより、水晶振動子２を基本波で発振させ、第１周波数の第１発振信号を発生させる。
【００１８】
第１コンデンサ３５及び３６のそれぞれは、一端が水晶振動子２及び増幅器３７に接続されているとともに他端がグランドに接続されている。第１コンデンサ３５及び３６のそれぞれは、第１発振回路３において第１発振信号を発振させるための発振用のコンデンサである。
増幅器３７は、例えばインバータであり、入力された信号を反転及び増幅して出力する。
【００１９】
第２発振回路４は、水晶振動子２をオーバートーン発振させて第１周波数よりも高い第２周波数の第２発振信号を発生する。第２発振回路４は、インダクタ４１とコンデンサ４２とによって形成される第３並列共振回路と、インダクタ４３とコンデンサ４４とによって形成される第４並列共振回路と、第２コンデンサ４５、４６と、増幅器４７と、抵抗４８と、インダクタ４９とを備える。
【００２０】
第３並列共振回路及び第４並列共振回路は、一端が水晶振動子２に接続されているとともに他端が増幅器４７に接続されている。第３並列共振回路及び第４並列共振回路は、共振周波数が第１周波数付近に設定されており、第１周波数付近の信号が増幅器４７に流れ込むことを阻止する帯域阻止フィルタとして機能する。その結果、第２発振回路４は、水晶振動子２に接続されていることにより、水晶振動子２を３次オーバートーン発振させ、第２周波数の第２発振信号を発生させる。
【００２１】
第２コンデンサ４５及び４６のそれぞれは、一端が水晶振動子２及び増幅器４７に接続されているとともに他端がグランドに接続されている。第２コンデンサ４５及び４６は、第２発振回路４において第２発振信号を発振させるためのコンデンサである。
増幅器４７は、例えばインバータであり、入力された信号を反転及び増幅して出力する。
【００２２】
インダクタ４９は、第２コンデンサ４６に並列に接続されている。これにより、第２コンデンサ４６と、インダクタ４９とにより並列共振回路が形成される。当該並列共振回路の共振周波数は、第１周波数と第２周波数との間であり、第１周波数付近のインピーダンスが第２周波数付近のインピーダンスよりも小さい。これにより、第２発振回路４に混入する第１周波数の第１発振信号が、増幅器４７に流れずに、第２コンデンサ４６とインダクタ４９とによって形成される並列共振回路を介してグランド側に流れることとなる。したがって、第２発振回路４は、第１周波数で発振しにくくなる。
【００２３】
図２は、水晶発振器１の伝送特性を示す図である。図２において実線で示される伝送特性Ｃ１は、水晶振動子２の両端から増幅器３７の両端への信号の伝送特性である。破線で示される伝送特性Ｃ２は、水晶振動子２の両端から増幅器４７の両端への信号の伝送特性である。なお、第１発振回路３における、インダクタ３１、３３のインダクタンス値は０．８２μＨ、コンデンサ３２、３４の容量値は１５ｐＦ、第１コンデンサ３５、３６の容量値は４７ｐＦ、抵抗３８の抵抗値は１ＭΩであるものとする。また、第２発振回路４におけるインダクタ４１、４３のインダクタンス値は２．７μＨ、コンデンサ４２、４４の容量値は４０ｐＦ、第２コンデンサ４５、４６の容量値は２７ｐＦ、抵抗４８の抵抗値は、３．３ｋΩであるものとする。
【００２４】
図５は、図４に示される従来の水晶発振器１００の伝送特性を示す図である。従来の水晶発振器１００は、第２発振回路１４０側のコンデンサ１４２、１４３のいずれにもインダクタが並列に接続されていない点で水晶発振器１と異なり、その他の構成は、水晶発振器１と同一である。図５において実線で示される伝送特性Ｃ１０１は、水晶振動子２の両端から増幅器１３４の両端への信号の伝送特性であり、破線で示される伝送特性Ｃ１０２は、水晶振動子２の両端から増幅器１４４の両端への信号の伝送特性である。
【００２５】
伝送特性Ｃ１に示されるように、第１発振回路３では、３次オーバートーンの周波数に対応する４５ＭＨｚ付近の信号が約３５ｄＢ減衰できていることが確認できる。また、伝送特性Ｃ２に示されるように、第２発振回路４では、基本波の周波数に対応する１５ＭＨｚ付近の信号が約２５ｄＢ減衰できており、従来の水晶発振器１００の伝送特性Ｃ１０２に比べて、１５ＭＨｚ付近の信号が減衰していることが確認できる。
【００２６】
［第１実施形態の効果］
以上説明したように、第１実施形態に係る水晶発振器１は、第２コンデンサ４６に並列に接続されるインダクタ４９を備える。このようにすることで、第２コンデンサ４６と、インダクタ４９とにより並列共振回路が形成される。当該並列共振回路の第１周波数付近のインピーダンスを、第２周波数付近のインピーダンスよりも小さくすることにより、第２発振回路４に混入する第１発振信号が当該並列共振回路を介してグランド側に流れることから、第２発振回路４は、第１周波数で発振しにくくなる。これにより、水晶発振器１は、基本波の成分が第２発振回路４の増幅器４７に混入し、オーバートーン発振が不安定になったり、相互変調歪によるスプリアスが第２発振信号の周波数の近傍に発生したりすることを抑制することができるので、安定して２つの発振信号を同時に出力することができる。
【００２７】
なお、第１実施形態に係る水晶発振器１では、第２コンデンサ４６に、インダクタ４９が並列に接続されることとしたが、これに限らない。水晶発振器１は、第２コンデンサ４５、４６の少なくともいずれか一方の第２コンデンサにインダクタが並列に接続されていてもよい。
【００２８】
＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る水晶発振器１は、第１発振回路３における第１コンデンサ３６に、インダクタ３９を直列に接続した点で第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる部分について説明を行う。第１実施形態と同じ部分については適宜説明を省略する。
【００２９】
図３は、第２実施形態に係る水晶発振器１の構成を示す図である。第２実施形態に係る水晶発振器１において、第１発振回路３は、第１コンデンサ３６に直列に接続されるインダクタ３９をさらに備える。インダクタ３９の一端はグランドに接続されており、他端は第１コンデンサ３６に接続されている。第１コンデンサ３６の一端は、水晶振動子２及び増幅器３７に接続されているとともに、他端はインダクタ３９に接続されている。
【００３０】
これにより、第１コンデンサ３６と、インダクタ３９とにより直列共振回路が形成される。当該直列共振回路の共振周波数は、第２周波数から所定範囲内の周波数であり、第１周波数付近のインピーダンスが第２周波数付近のインピーダンスに比べて大きい。これにより、第１発振回路３に混入する第２周波数の第２発振信号が、増幅器３７に流れずに、第１コンデンサ３６とインダクタ３９とによって形成される直列共振回路を介してグランド側に流れることとなる。したがって、第１発振回路３は、第２周波数で発振しにくくなる。
【００３１】
［第２実施形態の効果］
以上説明したように、第２実施形態に係る水晶発振器１は、第１発振回路３において、第１コンデンサ３６に直列に接続されるインダクタ３９を備える。このようにすることで、第１コンデンサ３６と、インダクタ３９とにより直列共振回路が形成される。当該直列共振回路の第１周波数付近のインピーダンスを、第２周波数付近のインピーダンスよりも大きくすることにより、第１発振回路３に混入する第２発振信号が当該直列共振回路を介してグランド側に流れることから、第１発振回路３は、第２周波数で発振しにくくなる。これにより、水晶発振器１は、３次オーバートーンの成分が第１発振回路３の増幅器３７に混入し、基本波での発振が不安定になったり、相互変調歪によるスプリアスが第１発振信号の周波数の近傍に発生したりすることを抑制することができる。よって、第２実施形態に係る水晶発振器１は、第１実施形態に係る水晶発振器１に比べて、さらに安定して２つの発振信号を同時に出力することができる。
【００３２】
なお、第２実施形態に係る水晶発振器１では、第１コンデンサ３６に、インダクタ３９が直列に接続されることとしたが、これに限らない。水晶発振器１は、第１コンデンサ３５、３６の少なくともいずれか一方の第１コンデンサにインダクタが直列に接続されていてもよい。
【００３３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３４】
例えば、水晶発振器１において、第１発振回路３は、３次オーバートーンの発振周波数付近の信号が混入することを阻止するために第１並列共振回路及び第２並列共振回路を備えることとしたがこれに限らない。例えば、第１発振回路３は、第１並列共振回路と第２並列共振回路との少なくともいずれかを備えることとしてもよい。
【００３５】
同様に、第２発振回路４は、基本波の発振周波数付近の信号が混入することを阻止するために第３並列共振回路及び第４並列共振回路を備えることとしたがこれに限らない。例えば、第２発振回路４は、第３並列共振回路と第４並列共振回路との少なくともいずれかを備えることとしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・水晶発振器、２・・・水晶振動子、３・・・第１発振回路、３１・・・インダクタ、３２・・・コンデンサ、３３・・・インダクタ、３４・・・コンデンサ、３５・・・第１コンデンサ、３６・・・第１コンデンサ、３７・・・増幅器、３８・・・抵抗、３９・・・インダクタ、４・・・第２発振回路、４１・・・インダクタ、４２・・・コンデンサ、４３・・・インダクタ、４４・・・コンデンサ、４５・・・第２コンデンサ、４６・・・第２コンデンサ、４７・・・増幅器、４８・・・抵抗、４９・・・インダクタ
【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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