(57)【要約】【課題】比較的小さい回路規模で、発振停止を防ぐことのできる発振装置を提供する。【解決手段】電流源から動作電流が加えられて発振信号を出力する発振器と、予め決められた時間の計測を開始し、前記計測が終了するとタイムアウト信号を出力する、少なくとも一つのタイマーと、前記タイマーから出力される前記タイムアウト信号を受信したときに、前記発振器から出力される前記発振信号の発振レベルと基準レベルとを比較し、前記発振レベルが前記基準レベル以上である場合、前記発振器に加えられる前記動作電流を減少させる制御を少なくとも１回行う制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流源から動作電流が加えられて発振信号を出力する発振器と、
予め決められた時間の計測を開始し、前記計測が終了するとタイムアウト信号を出力する、少なくとも一つのタイマーと、
前記タイマーから出力される前記タイムアウト信号を受信したときに、前記発振器から出力される前記発振信号の発振レベルと基準レベルとを比較し、前記発振レベルが前記基準レベル以上である場合、前記発振器に加えられる前記動作電流を減少させる制御を少なくとも１回行う制御部と、
を備えることを特徴とする発振装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記タイマーから出力される前記タイムアウト信号を受信したとき、前記発振器から出力される前記発振信号の発振レベルと基準レベルとを比較し、前記発振レベルが前記基準レベル未満である場合、前記発振器に加えられる前記動作電流を所定量だけ増加させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の発振装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記動作電流を増加させる制御を少なくとも１回行うことにより、前記発振レベルを前記基準レベル以上にすることを特徴とする請求項１に記載の発振装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記動作電流を減少させる制御を行う毎に、前記発振器に加えられる前記動作電流を減少させ、前記動作電流を所定の定常電流に到達させることを特徴とする請求項１に記載の発振装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の発振装置と、
無線周波数信号を受信するアンテナと、
前記発振装置から出力される前記発振信号及び前記アンテナにより受信された前記無線周波数信号が入力され、前記発振信号を用いて前記無線周波数信号を周波数変換する、ミキサ回路と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流可変式の発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振装置は、ディジタル回路におけるクロックパルスの発生など電子回路の動作の基準となる重要な回路である。また、通信装置の送受信機にも局部発振器として使用されている。近年、携帯電話の需要拡大に伴い、送受信機に対して小型化の要求が強まっている。
【０００３】
ここで、従来の発振装置について説明する。従来の発振装置は、水晶発振器、発振レベル検出部及び可変電流源を備える。水晶発振器は、可変電流源からの動作電流を入力とし、発振レベル検出部に発振信号を出力する。発振レベル検出部は、水晶発振器から受信した発振信号の発振レベルが基準値以上か否かを判定し、基準値以上ならば、可変電流源に対して、基準値超過信号を出力する。可変電流源は、発振装置の電源投入後、発振に十分な初期電流を出力し、その後、発振レベル検出部から基準値超過信号が入力されると、水晶発振器に定常電流を出力する。初期電流として発振に十分な電流で動作させて発振した後、定常電流まで動作電流を下げることで起動時のみ発振マージンを大きくしている。
【０００４】
しかし、従来の発振装置は、動作電流を２段階（初期電流と定常電流）にしか変化させることができない。そのため、発振後に動作電流を減少させる際、減らし過ぎて発振レベルが下がり過ぎてしまい、発振停止に陥るおそれがある。一方、動作電流を減らさないと、発振レベル及び不要な高調波成分（スプリアス）を抑制することができない。
【０００５】
なお、従来、クロック生成回路として下記の特許文献がある。
【特許文献１】特開２００４−１６６１１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、比較的小さい回路規模で、発振停止を防ぐことのできる発振装置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】
【０００７】
本発明によれば、電流源から動作電流が加えられて発振信号を出力する発振器と、予め決められた時間の計測を開始し、前記計測が終了するとタイムアウト信号を出力する、少なくとも一つのタイマーと、前記タイマーから出力される前記タイムアウト信号を受信したときに、前記発振器から出力される前記発振信号の発振レベルと基準レベルとを比較し、前記発振レベルが前記基準レベル以上である場合、前記発振器に加えられる前記動作電流を減少させる制御を少なくとも１回行う制御部と、を備えることを特徴とする発振装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、比較的小さい回路規模で、発振停止を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る３つの実施形態について図面を参照しながら説明する。第１及び第２の実施形態は図１に示される機能ブロックを有する点で共通するが、動作電流の制御方法において異なるものである。即ち、第１の実施形態では、発振レベルを基準値と比較しながら、動作電流を徐々に下げていく。そして、途中で動作電流を下げすぎて発振レベルが基準値を下回った場合は、動作電流を上げるという制御を行う。それに対して、第２の実施形態では、動作電流を徐々に下げていくが、発振レベルが基準値を下回った場合に、動作電流を上げることなく、一定時間待機した後、再度比較を行うという制御を行う。第３の実施形態は、第１又は第２の実施形態に係る発振装置を組み込んだ無線通信装置の受信機である。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１に第１の実施形態に係る発振装置１０の構成を示す。発振装置１０は、図１からわかるように、水晶発振器１１と、発振レベル検出及び電流制御部１２と、可変電流源１３と、タイマー群１４とを備える。
【００１１】
水晶発振器１１は、水晶振動子（図示せず）を有し、可変電流源１３からの動作電流１７を入力とする。また、発振レベル検出及び電流制御部１２に発振信号１５を出力する。
【００１２】
発振レベル検出及び電流制御部１２は、水晶発振器１１からの発振信号１５を入力とし、原振の発振レベルが基準値以上か否かを判定する。より詳細には、この発振レベル検出及び電流制御部１２は、図示しない検波器と比較器（コンパレータ）を有している。この検波器は水晶発振器１１の出力する発振信号１５から原振の発振レベルを検出する。そして、この比較器は原振の発振レベルが基準値以上か否かを判定する。また、後述のフローチャートに基づき、可変電流源１３に所望の動作電流を出力させるための電流制御信号１８を出力する。また、この発振レベル検出及び電流制御部１２は、後述のタイマー群１４のタイマーをスタートさせるためのスタート信号１６ａ１、１６ｂ１、１６ｃ１及び１６ｄ１を出力し、タイマーがタイムアウトしたことを通知するためのタイムアウト信号１６ａ２、１６ｂ２、１６ｃ２及び１６ｄ２が入力される。
【００１３】
可変電流源１３は、発振レベル検出及び電流制御部１２から電流制御信号１８を受けて、その信号に応じて動作電流１７を出力する。
【００１４】
タイマー群１４は、４つのタイマー、即ち、タイマー１ １４ａ、タイマー２１４ｂ、タイマー３ １４ｃ及びタイマー４ １４ｄを有する。各タイマー（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）は、発振レベル検出及び電流制御部１２からスタート信号（１６ａ１，１６ｂ１，１６ｃ１，１６ｄ１）を受信すると、それぞれのタイマー毎に予め決められた時間を計測する。そして、その時間が経過すると、発振レベル検出及び電流制御部１２にタイムアウト信号（１６ａ２，１６ｂ２，１６ｃ２，１６ｄ２）を出力する。
【００１５】
上記の発振装置１０は、後述の動作電流の制御により、動作電流を３段階以上に変化させることができる。上記のようにタイマーを用いる構成を採った場合、発振レベルと基準値を比較する回路（通常アナログ回路で構成される）が１つでよく、基準値ごとに複数設ける必要がないため、発振装置の回路規模を比較的小さくすることが可能である。
【００１６】
次に、動作電流の制御の詳細な動作を、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００１７】
まず、ステップＳ１０１において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、４００[μＡ]の動作電流を出力するように可変電流源１３に電流制御信号１８を出力し、そしてタイマー１にスタート信号１６ａ１を送信する。ここで、動作電流４００[μＡ]は十分に発振可能な値として選択されている。
【００１８】
タイマー１の所定の時間が経過して、タイマー１が発振レベル検出及び電流制御部１２にタイムアウト信号１６ａ２を出力すると（ステップＳ１０２）、発振レベル検出及び電流制御部１２は、発振レベルのチェックを行い（ステップＳ１０３）、発振レベルが基準値以上であればステップＳ１０４に進み、基準値未満であればステップＳ１１１に進む。
【００１９】
ステップＳ１１１に進んだ場合について説明する。ステップＳ１１１において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、動作電流を１００［μＡ］増加するように電流制御信号１８を可変電流源１３に送信し、タイマー３にスタート信号１６ｃ１を送信する。
【００２０】
そして、タイマー３がタイムアウトして、タイマー３からタイムアウト信号１６ｃ２を受信すると（ステップＳ１１２）、発振レベル検出及び電流制御部１２は発振レベルを確認し（ステップＳ１１３）、発振レベルが基準値以上であればステップＳ１０４に進み、基準値未満であればステップＳ１１１に戻り、動作電流をさらに１００［μＡ］増加し、タイマー３の時間を待つ。なお、発振レベルが基準値未満の状態が続いたときは、可変電流源１３の供給可能な最大動作電流に達するまで、動作電流の増加、待機及び発振レベルのチェック（ステップＳ１１１〜Ｓ１１３）を繰り返す。
【００２１】
次に、ステップＳ１０４以降の動作を説明する。ステップＳ１０４において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、動作電流を１００［μＡ］減少するように電流制御信号１８を可変電流源１３に送信し、そして、タイマー２にスタート信号１６ｂ１を送信する。
【００２２】
そして、タイマー２からタイムアウト信号１６ｂ２を受信すると（ステップＳ１０５）、発振レベル検出及び電流制御部１２は発振レベルが基準値以上であるか否かのチェックを行い（ステップＳ１０６）、発振レベルが基準値以上であればステップＳ１０７に進み、基準値未満であればステップＳ１１０に進む。
【００２３】
ステップＳ１１０では、発振レベル検出及び電流制御部１２は動作電流を１００［μＡ］増加させるように電流制御信号１８を可変電流源１３に送信する。即ち、ステップＳ１０４において動作電流を減少させる前の電流値に戻す。その後、制御フローを終了する。
【００２４】
ステップＳ１０７において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、動作電流をさらに１００［μＡ］減少するように電流制御信号１８を可変電流源１３に送信し、タイマー４にスタート信号１６ｄ１を送信する。
【００２５】
そして、タイマー４からタイムアウト信号１６ｄ２を受信すると（ステップＳ１０８）、発振レベル検出及び電流制御部１２は発振レベルが基準値以上であるか否かのチェックを行い（ステップＳ１０９）、発振レベルが基準値以上であれば制御フローを終了し、基準値未満であれば動作電流を１００［μＡ］増加させて（ステップＳ１１０）、ステップ１０７において動作電流を減少させる前の値に戻し、制御フローを終了する。
【００２６】
上記の制御フローからわかるように、本実施形態では、初期電流として発振させるのに十分な動作電流を流しておき、タイムアウト信号をトリガとして発振レベルを基準値と比較し、発振レベルが基準値以上であれば動作電流を減少させる。一方、発振レベルが基準値未満であれば動作電流を減少させる前の値に戻す。これにより発振レベルを基準値以上に保つ。
【００２７】
このようにすることで、発振停止に陥らず、制御フローの終了時点における動作電流（定常電流）を、発振レベルが基準値以上の条件を満たす範囲で可及的に下げることができる。図２に示す手順は一例を示すものに過ぎず、この思想の範囲内で適宜変更してもよい。
【００２８】
なお、発振レベルのチェック回数、タイマーの数、電流変化量は上記の値に限定されるものではない。本実施形態では４つのタイマーを用いているが、各待機ステップ（Ｓ１０２、Ｓ１０５、Ｓ１１２及びＳ１０８）で同じ時間だけ待つ場合は、１つのタイマーを用いて構成することも可能である。逆に、タイマーの数を増やすことによって、動作電流をより多段に変化させることも可能である。また、電流変化量はタイマー毎に異なる値としてもよい。ステップＳ１０３、ステップＳ１０６、ステップＳ１０９及びステップＳ１１３における基準値は、それぞれ異なる値としてもよい。
【００２９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る発振装置について説明する。本実施形態に係る発振装置は、図１に示す第１の実施形態に係る発振装置１０と同じ構成であるが、動作電流の制御方法が異なる。即ち、初期電流を十分以上に発振可能な値にしておき、その後、タイマー１〜４の時間経過ごとに、動作電流を下げていくというものである。電流変化量は段々小さくなるようにする。ここで、制御終了時の動作電流（定常電流）は、十分に発振可能な値になるようにしておく。本実施形態では、十分に発振可能な値として定常電流を６２５［μＡ］になるようにしている。第１の実施形態の制御方法と比較して、動作電流を徐々に下げていくという点では同様であるが、タイマーの時間を短めにしておき、短すぎて発振レベルが基準値を下回る場合には、再度タイマーの時間だけ待った後、発振レベルと基準値との比較を行うという点において異なる。
【００３０】
図３のフローチャートを用いて、動作電流の制御方法について説明する。
【００３１】
まず、ステップＳ２０１において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、８００[μＡ] の動作電流を出力するように可変電流源１３に電流制御信号１８を出力し、そしてタイマー１にスタート信号１６ａ１を送信する。ここで、動作電流８００[μＡ]は十分以上に発振可能な値として選択されている。
【００３２】
タイマー１の所定の時間が経過して、タイマー１が発振レベル検出及び電流制御部１２にタイムアウト信号１６ａ２を出力すると（ステップＳ２０２）、発振レベル検出及び電流制御部１２は、発振レベルのチェックを行い（ステップＳ２０３）、発振レベルが基準値以上であればステップＳ２１１に進み、基準値未満であればステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、タイマー１にスタート信号１６ａ１を送信し、再びタイマー１の時間だけ待機する。その後、発振レベルをチェックする(ステップＳ２０２及びＳ２０３)。
【００３３】
ステップＳ２１１において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、動作電流を１００［μＡ］減少させるように可変電流源１３に電流制御信号１８を出力し、そして、タイマー２にスタート信号１６ｂ１を送信してタイマー２をスタートさせる。
【００３４】
タイマー２の所定の時間が経過して、タイマー２が発振レベル検出及び電流制御部１２にタイムアウト信号１６ｂ２を出力すると（ステップＳ２１２）、発振レベル検出及び電流制御部１２は、発振レベルのチェックを行い（ステップＳ２１３）、発振レベルが基準値以上であればステップＳ２２１に進み、基準値未満であればステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、タイマー２にスタート信号１６ｂ１を送信し、再びタイマー２の時間だけ待機する。その後、発振レベルをチェックする（ステップＳ２１２及びＳ２１３）。
【００３５】
ステップＳ２２１において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、動作電流を５０［μＡ］減少させるように可変電流源１３に電流制御信号１８を出力し、そして、タイマー３にスタート信号１６ｃ１を送信してタイマー３をスタートさせる。
【００３６】
タイマー３の所定の時間が経過して、タイマー３が発振レベル検出及び電流制御部１２にタイムアウト信号１６ｃ２を出力すると（ステップＳ２２２）、発振レベル検出及び電流制御部１２は、発振レベルのチェックを行い（ステップＳ２２３）、発振レベルが基準値以上であればステップＳ２３１に進み、基準値未満であればステップＳ２２４に進む。ステップＳ２２４において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、タイマー３にスタート信号１６ｃ１を送信し、再びタイマー３の時間だけ待機する。その後、発振レベルをチェックする（ステップＳ２２２及びＳ２２３）。
【００３７】
ステップ２３１において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、動作電流を２５［μＡ］減少させるように可変電流源１３に電流制御信号１８を出力し、タイマー４にスタート信号１６ｄ１を送信してタイマー４をスタートさせる。
【００３８】
タイマー４の所定の時間が経過して、タイマー４からタイムアウト信号１６ｄ２を受信すると（ステップＳ２３２）、発振レベル検出及び電流制御部１２は、発振レベルのチェックを行い（ステップＳ２３３）、発振レベルが基準値以上であれば制御フローを終了し、基準値未満であればステップＳ２３４に進む。ステップ２３４において、発振レベル検出及び電流制御部１２は、タイマー４にスタート信号１６ｄ１を送信し、再びタイマー４の時間だけ待機する。その後、発振レベルをチェックする（ステップＳ２３２及びＳ２３３）。
【００３９】
上記の制御フローからわかるように、本実施形態では、初期電流として発振の促進を行うために十分以上の動作電流を流しておき、タイムアウト信号をトリガとして発振レベルを基準値と比較し、発振レベルが基準値以上であれば動作電流を減少させる。動作電流を減少させる際、電流変化量は徐々に小さくしていく。一方、発振レベルが基準値未満であればタイマーを使用して基準値以上の発振レベルが得られるまで待機する。
【００４０】
このようにすることで、発振停止に陥らず、制御フローの終了時点における動作電流（定常電流）を、所定の十分に発振可能な値まで下げることができる。さらに、動作電圧は下がる方向のみであり、かつ電流変化量は段々小さくなることから、動作電流値が収束しない虞はない。よって、タイマー時間を比較的短めに設定することで無駄な待ち時間を減らすことができ、ひいては、より早く定常状態に到達可能であるという利点を有する。図３に示す手順は一例を示すものに過ぎず、この思想の範囲内で適宜変更してもよい。
【００４１】
なお、発振レベルのチェック回数、タイマーの数、電流変化量は上記の値に限定されるものではない。本実施形態では４つのタイマーを用いているが、各待機ステップ（Ｓ１０２、Ｓ１０５、Ｓ１１２及びＳ１０８）で同じ時間だけ待つ場合は、１つのタイマーを用いて構成することも可能である。逆に、タイマーの数を増やすことによって、動作電流をより多段に変化させることも可能である。また、ステップＳ２０３、ステップＳ２１３、ステップＳ２２３及びステップＳ２３３における基準値は、それぞれ異なる値としてもよい。
【００４２】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態として、第１又は第２の実施形態で説明した発振装置を組み込んだ無線通信装置の受信機について説明する。
【００４３】
図４は、無線通信装置の受信機１００の構成を示す。この受信機１００は、スーパーヘテロダイン方式の受信機であり、局部発振器１１０と、ＰＬＬ回路１１１と、ミキサ回路１１２及び１１３と、アンテナ１１４と、ローカルバッファ１１５及び１１６とを備える。
【００４４】
局部発振器１１０から出力される発振信号１０１は、ミキサ回路１１３に直接入力するものと、ＰＬＬ回路１１１及びローカルバッファ１１５を経てローカル信号１０２としてミキサ回路１１２に入力するものとがある。アンテナ１１４で受信されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号は、第１入力信号１０３としてミキサ回路１１２に入力される。そして、このミキサ回路１１２によりローカル信号１０２と乗算されて周波数変換される。この周波数変換された信号は、ローカルバッファ１１６を経て、第２入力信号１０４としてミキサ回路１１３に入力される。このミキサ回路１１３により、発振信号１０１と第２入力信号１０４が乗算されて周波数変換される。周波数変換された信号は、出力信号１０５としてミキサ回路１１３から出力される。
【００４５】
このような受信機１００において、局部発振器１１０が安定して発振して発振信号１０１を出力することが受信機の安定動作に必須のことである。また、この発振信号１０１のスプリアス成分が小さいことも重要である。なぜなら、スプリアス成分が大きいと、アンテナ１１４で受信したＲＦ信号に含まれる所望のチャネル以外のチャネル成分がミキサ回路を通過し、受信機の受信特性を劣化させるからである。上述のように、第１及び第２の実施形態に係る発振装置は、発振停止に陥らず安定発振が可能であり、さらに、動作電流を基準値以上の発振レベルが得られる範囲で可及的に下げることによりスプリアス成分を小さくすることができる。したがって、本実施形態に係る受信機１００は、安定動作が可能で良好な受信特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る発振装置の構成を示す図。
【図２】第１の実施形態に係る動作電流の制御フローを示す図。
【図３】第２の実施形態に係る動作電流の制御フローを示す図。
【図４】第３の実施形態に係る無線通信装置の受信機の構成を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１１  水晶発振器、１２  発振レベル検出及び電流制御部、１３  可変電流源、１４  タイマー群、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ  タイマー、１５  発振信号、１６ａ１，１６ｂ１，１６ｃ１，１６ｄ１  スタート信号、１６ａ２，１６ｂ２，１６ｃ２，１６ｄ２  タイムアウト信号、１７  動作電流、１８  電流制御信号、２０  発振装置、１１０  局部発振器、１１２  ミキサ回路、１１４  アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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