(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原発振信号を生成する水晶発振回路と、前記原発振信号を周波数逓倍して周波数逓倍発振信号を出力する周波数逓倍回路とを含み、前記水晶発振回路と前記周波数逓倍回路とを直列に接続し、前記周波数逓倍発振信号を出力発振信号として出力する発振器において、
前記水晶発振回路を正電源端子側に設け、前記周波数逓倍回路を接地端子側に設け、
前記水晶発振回路は、第１のｎｐｎ形トランジスタと、該第１のｎｐｎ形トランジスタのベース−コレクタ間に接続された水晶振動子とを含み、
前記周波数逓倍回路は、前記第１のｎｐｎ形トランジスタのエミッタに接続された並列共振回路と、該並列共振回路にコレクタが接続された第２のｎｐｎ形トランジスタとから構成され、前記並列共振回路は、前記第１のｎｐｎ形トランジスタのエミッタに直列に接続された２個のインダクタから成る直列回路と、該直列回路に並列に接続されたコンデンサとから構成されており、前記直列回路を構成する前記２個のインダクタの接続点に前記第２のｎｐｎ形トランジスタのコレクタが接続され、前記並列共振回路の前記第１のｎｐｎ形トランジスタのエミッタに接続された側の端子とは反対側の端子は結合コンデンサに接続されており、前記並列共振回路は前記周波数逓倍発振信号の周波数に共振し、前記周波数逓倍回路が実質的に定電流回路としても動作することを特徴とする発振器。
【請求項２】
前記周波数逓倍回路と前記接地端子との間に、定電流動作をする定電流回路を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発振器に関し、特に水晶発振回路と周波数逓倍回路とを直列に接続してなる発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２にこの種の従来の発振器１０´を示す。従来の発振器１０´は、原発振信号Ｓorを生成する水晶発振回路１１´と、原発振信号Ｓorを周波数逓倍して周波数逓倍発振信号Ｓfmを出力する周波数逓倍回路１２´とを有する。水晶発振回路１１´と周波数逓倍回路１２´とは直列に接続されており、周波数逓倍発振信号Ｓfmを出力発振信号Ｓout として出力している。図２に示すように、従来の発振器１０´では、周波数逓倍回路１２´は正電源端子＋Ｂ側に設けられ、水晶発振回路１１´は接地端子ＧＮＤ側に設けられている。
【０００３】
詳細に説明すると、発振器は積分器１３と抵抗分圧器１４´とをさらに含む。積分器１３は正電源端子＋Ｂと周波数逓倍回路１２´との間に接続され、抵抗器Ｒ１とバイパスコンデンサＣ１とからなる。すなわち、積分器１３は正電源端子＋Ｂから供給される正電源電圧に重畳されている高周波成分を除去して、安定化正電源電圧Ｖccを出力するローパスフィルタとして動作する。安定化正電源電圧Ｖccは抵抗分圧器１４´と周波数逓倍回路１２´とに供給される。抵抗分圧器１４´は３個の抵抗器Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４からなり、安定化正電源電圧Ｖccを抵抗分圧して、第１および第２の中間タップＴ´１およびＴ´２からそれぞれ第１および第２の分圧電圧Ｖ´1 およびＶ´2 を出力する。ここで、第１の分圧電圧Ｖ´1 は第２の分圧電圧Ｖ´2 よりも低い。第１および第２の分圧電圧Ｖ´1 およびＶ´2 はそれぞれ水晶発振回路１１´および周波数逓倍回路１２´に供給される。換言すれば、抵抗分圧器１４´の第１および第２の中間タップＴ´１およびＴ´２がそれぞれ水晶発振回路１１´および周波数逓倍回路１２´に接続されている。
【０００４】
水晶発振回路１１′は、コルピッツ型水晶発振回路であって、共振器として働く水晶振動子ＸＴと、ｎｐｎ形トランジスタＱ１と、インダクタＬ１と、４個のコンデンサＣ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ８と抵抗器Ｒ６とから構成されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ１のベース−コレクタ間に水晶振動子ＸＴが接続されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ１のコレクタには、コンデンサＣ２とインダクタＬ１の一端が接続されている。コンデンサＣ２の他端は、抵抗分圧器１４′の第２の中間タップＴ′２に接続され、原発振信号Ｓｏｒを第２の分圧電圧Ｖ′２に重畳して出力する。インダクタＬ１の他端は周波数逓倍回路２０′に接続されている。コンデンサＣ２の他端とインダクタＬ１の他端との間にコンデンサＣ３が接続されている。インダクタＬ１の他端はコンデンサＣ５を介して接地されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ１のベースはコンデンサＣ４を介して接地されており、エミッタはコンデンサＣ８と抵抗器Ｒ６とからなる並列回路を介して接地されている。
【０００５】
周波数逓倍回路１２´は、ｎｐｎ形トランジスタＱ２と、インダクタＬ２と、コンデンサＣ６とから構成されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ２のベースには原発振信号Ｓorが重畳した第２の分圧電圧Ｖ´2 が供給される。換言すれば、ｎｐｎ形トランジスタＱ２は抵抗分圧器１４´の第２の中間タップＴ´２に接続されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ２のエミッタは水晶発振回路１１´のインダクタＬ１を介してｎｐｎ形トランジスタＱ１のコレクタに接続されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ２のコレクタはインダクタＬ２とコンデンサＣ６からなる並列共振回路の一端に接続されており、周波数逓倍発振信号Ｓfmを出力する。上記並列共振回路の他端には安定化正電源電圧Ｖccが供給される。換言すれば、並列共振回路は積分回路１３の出力端に接続されている。周波数逓倍発振信号Ｓfmは結合コンデンサＣ７を介して出力発振信号Ｓout として出力される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の発振器１０´の消費電流は、水晶発振回路１１´によってほぼ決定される。この水晶発振回路１１´は、水晶振動子ＸＴのＣＩ値の違いによりバイアス変動が生じる。ここで、ＣＩ値とは、水晶振動子ＸＴ内部の抵抗成分を表す等価直列共振抵抗値のことで、振動損失に相当し、発振し易さの目安を示す。図２に示す発振器１０´は、水晶振動子ＸＴの発振し易さにより、水晶発振回路１１´を流れる直流電流値が変化する。水晶振動子ＸＴが全く発振しなければ、単純にバイアス計算式を用いて発振器１０´の消費電流を計算することができるが、水晶振動子ＸＴのＣＩ値が小さくなると、水晶発振回路１１´の発振パワーが増加し、直流バイアスが変化（増加）する。つまり、ＣＩ値の大きさにより水晶発振回路１１´を流れる電流値が変化して、出力発振信号Ｓout の出力レベルが大きく変化し易いという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、常に安定した出力発振信号を生成できる発振器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、原発振信号を生成する水晶発振回路と、原発振信号を周波数逓倍して周波数逓倍発振信号を出力する周波数逓倍回路とを含み、水晶発振回路と周波数逓倍回路とを直列に接続し、周波数逓倍発振信号を出力発振信号として出力する発振器において、水晶発振回路を正電源端子側に設け、周波数逓倍回路を接地端子側に設け、水晶発振回路は、第１のｎｐｎ形トランジスタと、この第１のｎｐｎ形トランジスタのベース−コレクタ間に接続された水晶振動子とを含み、周波数逓倍回路は、前記第１のｎｐｎ形トランジスタのエミッタに接続された並列共振回路と、この並列共振回路にコレクタが接続された第２のｎｐｎ形トランジスタとから構成され、並列共振回路は、第１のｎｐｎ形トランジスタのエミッタに直列に接続された２個のインダクタから成る直列回路と、この直列回路に並列に接続されたコンデンサとから構成されており、直列回路を構成する２個のインダクタの接続点に第２のｎｐｎ形トランジスタのコレクタが接続され、並列共振回路の第１のｎｐｎ形トランジスタのエミッタに接続された側の端子とは反対側の端子は結合コンデンサに接続されており、並列共振回路は周波数逓倍発振信号の周波数に共振し、前記周波数逓倍回路が実質的に定電流回路としても動作することを特徴とする発振器が得られる。
【０００９】
上記発振器において、周波数逓倍回路と接地端子との間に、定電流動作をする定電流回路を設ける方が好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態による発振器について説明する。図１に本発明の一実施の形態による発振器１０の構成を示す。発振器１０は、原発振信号Ｓorを生成する水晶発振回路１１と、原発振信号Ｓorを周波数逓倍して周波数逓倍発振信号Ｓfmを出力する周波数逓倍回路１２と、正電源端子＋Ｂから供給される正電源電圧に重畳されている高周波成分を除去して、安定化正電源電圧Ｖccを出力する積分器１３と、安定化正電源電圧Ｖccを抵抗分圧して、第１および第２の分圧電圧Ｖ1 およびＶ2 を出力する抵抗分圧器１４と、周波数逓倍回路１２と接地端子ＧＮＤとの間に設けられて、定電流動作をする定電流回路１５とを有する。水晶発振回路１１と周波数逓倍回路１２とは直列に接続され、周波数逓倍発振信号Ｓfmは出力発振信号Ｓout として出力される。本発明の実施の形態において、水晶発振回路１１を正電源端子＋Ｂ側に設け、周波数逓倍回路１２を接地端子ＧＮＤ側に設けている。
【００１１】
積分器１３は図２に示したものと同様の構成を有するので、その説明を省略する。抵抗分圧器１４は４個の抵抗器Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５からなり、第１および第２の中間タップＴ１およびＴ２からそれぞれ第１および第２の分圧電圧Ｖ1 およびＶ2 を出力する。ここで、第１の分圧電圧Ｖ1 は第２の分圧電圧Ｖ2 よりも低い。第１および第２の分圧電圧Ｖ1 およびＶ2 はそれぞれ周波数逓倍回路１２および水晶発振回路１１に供給される。換言すれば、抵抗分圧器１４の第１および第２の中間タップＴ１およびＴ２がそれぞれ周波数逓倍回路１２および水晶発振回路１１に接続されている。
【００１２】
水晶発振回路１１は、コルピッツ型水晶発振回路であって、共振器として働く水晶振動子ＸＴと、ｎｐｎ形トランジスタＱ１と、インダクタＬ１と、３個のコンデンサＣ２，Ｃ３，Ｃ４とから構成されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ１のベース−コレクタ間に水晶振動子ＸＴが接続されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ１のコレクタには、コンデンサＣ２とインダクタＬ１の一端が接続されている。コンデンサＣ２の他端は、抵抗分圧器１４の第１の中間タップＴ１に接続され、原発振信号Ｓorを第１の分圧電圧Ｖ1 に重畳して出力する。インダクタＬ１の他端は積分器１３の出力端に接続されており、安定化正電源電圧Ｖccが供給される。コンデンサＣ２の他端とｎｐｎ形トランジスタＱ１のエミッタとの間にコンデンサＣ３が接続されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ１のベースはコンデンサＣ４を介して接地されて第２の分圧電圧Ｖ2 が供給され、ｎｐｎ形トランジスタＱ１のエミッタは周波数逓倍回路１２に接続されると共に、コンデンサＣ５を介して接地されている。
【００１３】
周波数逓倍回路１２は、ｎｐｎ形トランジスタＱ２と、コンデンサＣ６と、インダクタＬ２と、可変インダクタＬ３とから構成されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ２のベースには原発振信号Ｓorが重畳した第１の分圧電圧Ｖ1 が供給される。換言すれば、ｎｐｎ形トランジスタＱ２は抵抗分圧器１４の第１の中間タップＴ１に接続されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ２のエミッタは定電流回路１５を介して接地されている。ｎｐｎ形トランジスタＱ２のコレクタはインダクタＬ２および可変インダクタＬ３とコンデンサＣ６とからなる並列共振回路に接続されている。詳細に説明すると、インダクタＬ２と可変インダクタＬ３は直列に接続されており、それらの接続点にｎｐｎ形トランジスタＱ２のコレクタが接続されている。また、インダクタＬ２と可変インダクタＬ３とから直列回路にコンデンサＣ６が並列に接続されている。インダクタＬ２とコンデンサＣ６との接続点はｎｐｎ形トランジスタＱ１のエミッタに接続され、可変インダクタＬ３とコンデンサＣ６との接続点から周波数逓倍発振信号Ｓfmが生成される。この周波数逓倍発振信号Ｓfmは結合コンデンサＣ７を介して出力発振信号Ｓout として出力される。
【００１４】
このような構成の発振器１０では、定電流回路１５により水晶発振回路１１を流れる電流値が決定される。すなわち、定電流回路１５で水晶発振回路１１を流れる電流値を一定に制御しているので、たとえ水晶振動子ＸＴとしてＣＩ値の大きい（すなわち、発振し難い）ものを使用したとしても、水晶発振回路１１のバイアス電流を大きくとれるため、水晶発振回路１１の発振パワーの変化が少なくなる。（一般的な水晶発振回路は、バイアス電流を増加させると、発振パワーも増加する。）また、周波数逓倍回路１２を流れる電流値も一定なので、周波数逓倍回路１２の増幅度も変化が少ない。したがって、常に、周波数逓倍回路１２からは安定した周波数逓倍発振信号Ｓfm（出力発振信号Ｓout ）が得られる。
【００１５】
本発明は上述した実施の形態に限定せず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更・変形が可能である。たとえば、定電流回路１５を削除して、周波数逓倍回路１２を、直接、接地しても良い。何故ならば、周波数逓倍回路１２それ自身が実質的に定電流回路としても動作するからである。
【００１６】
【実施例】
次に、図１に示した発振器１０を構成する各構成要素の具体的な値等の一例について説明する。積分器１３を構成する抵抗器Ｒ１の抵抗値は３３Ω、コンデンサＣ１の容量値は１０３ｐＦである。抵抗分圧器１４を構成する４個の抵抗器Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の抵抗値は、それぞれ、８．２ｋΩ，１５ｋΩ，３３ｋΩ，１５ｋΩである。水晶発振回路１１を構成するｎｐｎ形トランジスタＱ１として製品番号「２ＳＣ３９３１」のトランジスタを使用し、３個のコンデンサＣ２，Ｃ３，Ｃ４の容量値は、ぞれぞれ、１８０ｐＦ，２７０ｐＦ，２ｐＦである。コンデンサＣ５の容量値は１０３ｐＦである。周波数逓倍回路１２を構成するｎｐｎ形トランジスタＱ２として製品番号「２ＳＣ４２６０」のトランジスタを使用し、コンデンサＣ６の容量値は１０ｐＦである。
【００１７】
【発明の効果】
本発明による発振器は、水晶発振回路と周波数逓倍回路とを直列に接続してなる発振器において、水晶発振回路を正電源端子側に設け、周波数逓倍回路を接地端子側に設けたので、水晶発振回路を構成する水晶振動子として、ＣＩ値の大きいものを使用しても、電流変化がなく、常に安定した出力発振信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による発振器の構成を示すブロック回路図である。
【図２】従来の発振器の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１０    発振器
１１    水晶発振回路
１２    周波数逓倍回路
１３    積分器
１４    抵抗分圧回路
【図１】
0003800253.tif 000002
【図２】
0003800253.tif 000003