JP2000091845A

JP2000091845A - コルピッツ発振回路及び無線通信端末装置

Info

Publication number: JP2000091845A
Application number: JP10256144A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Chimoto; 克彦知本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】電源投入後の立ち上がり時間を短縮しつつ、
安定して動作するコルピッツ発振回路を提供することを
目的とする。【解決手段】増幅回路の出力信号を帰還する帰還用コ
ンデンサと、帰還用コンデンサとともに共振回路を構成
する水晶振動子と、発振開始前に上記水晶振動子の一端
を電源供給ラインに接続し、発振開始後に接地電位点に
接続するスイッチング手段とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コルピッツ発振回
路及び無線通信端末装置に係り、さらに詳しくは、帰還
用コンデンサ及び水晶振動子を備えて所定の周波数信号
を発生するコルピッツ発振回路、並びに、このコルピッ
ツ発振回路を用いた無線通信端末装置の改良に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、携帯電話に用いられる従来の
コルピッツ発振回路の一構成例を示した図である。図中
のＲ１〜Ｒ３はトランジスタＴｒのバイアス抵抗であ
り、Ｒ４は出力抵抗であり、Ｘｔは水晶振動子である。
Ｃ１、Ｃ２は、トランジスタＴｒの出力信号をトランジ
スタＴｒのベース、エミッタ端子間へ正帰還するための
帰還用コンデンサである。Ｃ４は直流成分の出力を遮断
する結合コンデンサであり、Ｃ５は電源供給ライン、接
地電位点間を交流的に等価にするためのバイパスコンデ
ンサである。Ｃ５は図示しない電源回路内に配置されて
いてもよい。

【０００３】Ｃｖ１は、バリキャップと呼ばれる可変容
量ダイオードであり、アノードへの印加電圧である周波
数制御信号Ｖｆによってその容量が変化する。Ｃ３は周
波数制御信号Ｖｆによる直流成分をカットするためのコ
ンデンサである。Ｃ３及びＣｖ１の直列回路は、その接
続点への周波数制御信号Ｖｆにより制御される電圧制御
可変容量コンデンサとして機能する。この発振回路の出
力信号Ｖｏの周波数は、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃｖ１及び
Ｘｔからなる共振回路の共振周波数に相当するため、周
波数制御信号Ｖｆにより出力信号Ｖｏの周波数を制御す
ることができる。

【０００４】図１７は、図１６に示した発振回路につい
て電源投入直後の動作を説明するための等価回路であ
る。図中のＣｂｃはトランジスタＴｒのベース、コレク
タ端子間の容量であり、水晶振動子Ｘｔの影響は無視し
ている。発振回路に電源を投入すると過渡期を経て定常
状態に至る。定常状態における水晶振動子Ｘｔの端子間
電圧Ｖｘは、抵抗Ｒ２の端子間電圧に等しくなり、抵抗
Ｒ１、Ｒ２の分圧比によって求めることができる。定常
状態に至るまでの過渡期の初期においては次式（１）で
表されるＶｘが水晶振動子Ｘｔに印加される。

【０００５】

【数１】

【０００６】Ｃ１、Ｃ２の値は、必要とされる発振周波
数によって異なるが、一般的には、数十ｐＦ程度であ
る。これに対し、トランジスタＴｒのベース、コレクタ
間の容量Ｃｂｃは数ｐＦである。従って、ＣｎはＣｂｃ
に比べて十分に大きく、式（１）の分母は分子に比べて
十分に大きいことになり、電源投入直後の水晶振動子Ｖ
ｘには、電源電圧Ｖｃｃに比べて小さな電圧しか印加す
ることができなかった。

【０００７】電源投入直後の振動子電流は振動子の印加
電圧に比例する。このため、小さな電圧しか印加するこ
とができなければ、電源投入から出力信号Ｖｏが安定す
るまでの時間（立ち上がり時間）が長くなってしまうと
いう問題があった。また、水晶振動子の等価抵抗が大き
い場合には発振不発が生じやすいという問題があった。

【０００８】一般に携帯電話等の無線通信端末装置は、
電源として電池を使用している。このため、消費電力を
小さくし、可能な限り長期間動作させることが求められ
る。このため、待ち受け時には発振回路への電源供給を
停止するスリープ機能を備えている場合が多い。この様
なスリープ機能を備えた無線通信端末装置は、待ち受け
中に、基地局により定められた所定の時間間隔で発振回
路へ電源投入を行う。そして、基地局からの無線信号を
受信した後に再び発振回路への電源供給を中断する動作
を繰り返し、消費電力を小さくしている。

【０００９】ところが、基地局との無線通信は、発振回
路が定常状態に達した後に行う必要がある。このため、
発振回路の立ち上がり時間が長ければ、それだけ早く電
源投入を行う必要があり、スリープ期間が短くなる。即
ち、同じ電池を用いた場合でも、発振回路の立ち上がり
時間が長いほど、待ち受け時の消費電力が多くなり、平
均待ち受け時間が短くなってしまうという問題があっ
た。

【００１０】この様な問題を解決するために提案された
発振回路の一構成例が、特開平９−２２３９３０号公報
に開示されている。図１８は、この公報に記載された従
来の発振回路を示した図である。この発振回路は、水晶
振動子Ｘｔの一端が、電源ライン側に接続されている点
で、接地電位点側に接続されている図１６に示した発振
回路とは異なる。しかしながら、電源ラインと接地電位
点は、交流的には等価であることから、図１８の回路
も、図１６と同様の発振回路として動作する。

【００１１】図１９は、図１８に示した発振回路につい
て電源投入直後の動作を説明するための等価回路であ
る。ここでは、水晶振動子Ｘｔ及び可変容量コンデンサ
Ｃｖ２の影響は無視している。水晶振動子Ｘｔの端子間
には、過渡期の初期において次式（２）で表される電圧
Ｖｘが印加される。

【数２】

【００１２】水晶振動子Ｘｔを電源ライン側に接続した
ので、（２）の分子はＣｂｃではなくＣｎとなってい
る。上述の通り、ＣｎはＣｂｃに比べて十分に大きいた
め、式（２）の分母、分子はほぼ等しくなって、水晶振
動子Ｘｔにはほぼ電源電圧Ｖｃｃが印加されることにな
る。従って、図１６の回路に比べ電源投入後の立ち上が
り時間を短くすることができる。

【００１３】ところが、図１８に示した発振回路では、
水晶振動子Ｘｔが接地電位点に接続されていないことか
ら、電池からの出力電圧の変動や電源用レギュレータ回
路で発生するノイズや種々の外来ノイズなどの影響を受
けやすい。即ち、立ち上がり時間は短くなるが、定常状
態に達した後の動作が不安定になり易いという問題があ
った。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたものであり、電源投入後の立ち上がり
時間を短縮しつつ、定常状態への到達後も安定して動作
するコルピッツ発振回路を提供することを目的とする。
また、無線通信時の動作の信頼性を低下させることな
く、発振回路への電源供給期間を短縮し消費電力を低減
した通信端末装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によるコルピッツ
発振回路は、増幅回路の出力信号をこの増幅回路の入力
端子へ帰還する帰還用コンデンサと、帰還用コンデンサ
とともに共振回路を構成する水晶振動子と、発振開始前
に水晶振動子の一端を電源供給ラインに接続し、発振開
始後に接地電位点に接続するスイッチング手段とを備え
て構成される。

【００１６】また、本発明によるコルピッツ発振回路
は、水晶発振子及びスイッチング手段の接続点と電源供
給ラインとの間にコンデンサを接続して構成される。

【００１７】また、本発明による無線通信端末装置は、
発振回路の出力信号に基づき動作する受信回路を備え、
発振回路に対し間欠的に電源を供給し、電源供給時に受
信回路により無線信号を受信する無線通信端末装置であ
って、上記発振回路が、増幅回路の出力信号をこの増幅
回路の入力端子へ帰還する帰還用コンデンサと、帰還用
コンデンサとともに共振回路を構成する水晶振動子と、
発振開始前に水晶振動子の一端を電源供給ラインに接続
し、発振開始後に接地電位点に接続するスイッチング手
段とを備えて構成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明に
よるコルピッツ発振回路の一構成例を示した図である。
図中のＳＷｐはｐチャネルＭＯＳトランジスタ、ＳＷｎ
はｎチャネルＭＯＳトランジスタである。なお、従来の
発振回路に相当する構成部分には、同一符号を付して説
明を省略する。

【００１９】ＳＷｐ、ＳＷｎは水晶振動子Ｘｔの一端
を、電源ライン又は接地電位点に選択的に接続するスイ
ッチング手段である。すなわち、切替制御信号Ｖｓが低
レベルの場合には、トランジスタＳＷｐがオン、トラン
ジスタＳＷｎがオフとなる一方、高レベルの場合には、
トランジスタＳＷｎがオン、トランジスタＳＷｐがオフ
となる。

【００２０】まず、電源投入前に切替制御信号Ｖｓを低
レベルにして、電源投入により水晶振動子Ｘｔが電源ラ
イン側に接続される状態で電源投入を行う。図２は、電
源投入直後の動作を説明するための等価回路である。こ
こでは、水晶振動子Ｘｔ及びトランジスタＳＷｐ、ＳＷ
ｎの影響は無視している。また、電源投入時のＶｆ端子
はハイインピーダンス状態であるものとする。水晶振動
子Ｘｔの端子間には、過渡期の初期においては次式
（３）で表される電圧Ｖｘが印加される。

【００２１】

【数３】

【００２２】式（３）の分子はＣｂｃではなくＣｎ＋Ｃ
ｍであり、ＣｎはＣｂｃに比べて十分に大きいことか
ら、式（３）の分母、分子はほぼ等しくなる。従って、
電源投入直後の水晶振動子Ｘｔにはほぼ電源電圧Ｖｃｃ
が印加されることになり、図１８に示した従来の回路と
同様に電源投入後の立ち上がり時間を短くすることがで
きる。このことは、コンデンサＣ３と可変容量素子Ｃｖ
１の影響を無視すれば、式（３）が式（２）に等しくな
ることからも理解できる。

【００２３】その後、定常状態に達し発振動作が安定す
れば、切替制御信号Ｖｓを高レベルとし、水晶振動子Ｘ
ｔの接続を電源側から接地電位側へ切り替える。この
時、発振動作が停止することがないように、発振周期よ
りも十分に短い時間で切り替えることが必要になる。例
えば、２０ＭＨｚの発振を行っている場合であれば、発
振周期は５０ｎｓであるのに対し、ＭＯＳトランジスタ
ＳＷｐ、ＳＷｎによる切替時間は数ｎｓ以下であるた
め、発振を維持しながら切り替えることができる。

【００２４】この様にして、電源投入直後に水晶発振子
の一端が電源供給ライン側に接続されていれば、発振回
路の立ち上がり時間を短くすることができ、不発を防止
して発振回路の起動を安定して行うことができる。ま
た、発振動作の開始後に（好ましくは発振動作の安定化
後に）水晶発振子の一端を接地電位点側に接続すること
により、ノイズ等の影響を受けることない安定した発振
動作を行わせることができる。

【００２５】図２では、トランジスタＳＷｐが理想的な
スイッチング手段であるものとして説明したが、図３は
水晶振動子Ｘｔ及びトランジスタＳＷｐの容量を考慮し
た等価回路であり、この図を用いて電源投入直後の動作
をさらに説明する。

【００２６】図中のＣｐは、トランジスタＳＷｐのソー
ス、ドレイン端子間の容量である。トランジスタＳＷｐ
のゲート端子には図示しない容量がさらに直列に接続さ
れていると考えられるため、ゲート端子と、ソース又は
ドレイン端子間の容量の影響は無視する。水晶振動子Ｘ
ｔは、一般にコイルＬｏ、コンデンサＣｏ及び抵抗ｒｏ
の直列回路（不図示）と、コンデンサＣｘとを並列接続
した回路として表される。コンデンサＣｘは１〜３ｐＦ
程度であり、ここでは水晶振動子Ｘｔの等価容量として
コンデンサＣｘのみを考慮する。水晶振動子Ｘｔの端子
間には、過渡期の初期においては次式（４）で表される
電圧Ｖｘが印加される。

【００２７】

【数４】

【００２８】一般的にＣｊは小さいため、式（３）の場
合と同様、Ｃｂｃにはほぼ電源電圧Ｖｃｃが印加され、
水晶振動子Ｘｔへの印加電圧ＶｘはＣｐとＣｘの比によ
って決まる。即ち、ＣｐがＣｘと同程度の大きさであれ
ば、印加電圧Ｖｘは電源電圧Ｖｃｃのほぼ半分になり、
ＣｐがＣｘに比べて十分に大きければ、印加電圧Ｖｘは
ほぼ電源電圧Ｖｃｃとなる。

【００２９】なお、ＭＯＳトランジスタＳＷｐ、ＳＷｎ
のオン抵抗は、小さい方が望ましい。携帯電話の発振回
路の場合、等価抵抗が数十Ω程度の水晶振動子が使用さ
れていることが多いため、これに比べて十分に小さなオ
ン抵抗を持つＭＯＳトランジスタ、例えば、オン抵抗が
１Ω以下のものを使用すれば、オン抵抗が問題となるこ
とはない。

【００３０】本実施の形態では、可変容量ダイオードＣ
ｖ１及びＣ３の直列回路を水晶振動子Ｘｔに並列に接続
した発振回路について説明したが、この様な周波数制御
のための回路を備えることなく構成することもでき、さ
らに、図１２と同様、可変容量素子を水晶振動子Ｘｔに
直列に接続して構成してもよい。

【００３１】また、本実施の形態では、スイッチング手
段としてＭＯＳトランジスタＳＷｐ、ＳＷｎを用いて説
明したが、発振周期よりも十分に短い時間で切り替える
ことができれば、その他のスイッチング手段を用いるこ
ともでき、例えば、バイポーラトランジスタを用いて構
成してもよい。

【００３２】また、本実施の形態で例示した様に電源投
入時のＶｆ端子はハイインピーダンス状態であることが
望ましいが、その他の状態、例えば、所定の電圧を印加
している状態であってもよい。

【００３３】実施の形態２．図４は、本発明によるコル
ピッツ発振回路の他の構成例を示した図である。この発
振回路は、コンデンサＣａを備えている点で、図１に示
した発振回路とは異なる。コンデンサＣａは、その一端
が水晶振動子ＸｔのトランジスタＳＷｐ、ＳＷｎ側端子
に接続され、他端が電源供給ラインに接続されている。
即ち、トランジスタＳＷｐに並列となる様にソース、ド
レイン端子間に接続されている。

【００３４】図５は、電源投入直後の動作を説明するた
めの等価回路である。水晶振動子Ｘｔの端子間には、過
渡期の初期において次式（５）で表される電圧Ｖｘが印
加される。なお、ここでは、トランジスタＴｒのベー
ス、コレクタ端子間の容量Ｃｂｃに印加される電圧をＶ
ｃｃと近似して簡略化している。

【００３５】

【数５】

【００３６】式（５）は、式（４）のＣｐをＣｐ＋Ｃａ
に置き換えて簡略化した式であり、水晶振動子Ｘｔの端
子間電圧は、Ｃａによる影響分だけ増大する。即ち、Ｃ
ｐ＋ＣａがＣｘと同程度の大きさであれば、水晶振動子
Ｘｔへの印加電圧Ｖｘは電源電圧Ｖｃｃのほぼ半分にな
り、Ｃｐ＋ＣａがＣｘに比べて十分に大きければ、印加
電圧Ｖｘはほぼ電源電圧Ｖｃｃとなる。従って、トラン
ジスタＳＷｐの容量Ｃｐが小さい場合であっても、比較
的大きな容量をもつコンデンサＣａを並列に接続するこ
とにより、電源投入後の立ち上がり時間を短くすること
ができる。

【００３７】次に、図４の発振回路について、定常状態
における発振動作へのコンデンサＣａの影響について説
明する。図６は、図４の発振回路のトランジスタＳＷｐ
をオフし、トランジスタＳＷｎをオンした状態における
交流等価回路である。図中のＣｎは、トランジスタＳＷ
ｎのソース、ドレイン端子間の容量である。

【００３８】電源供給ラインと接地電位点は交流的に等
価であるため、図６に示した通り、水晶発振子Ｘｔに
は、Ｃｎ及びＣａの並列回路が直列に接続されているこ
とになる。従って、この発振回路はＣｎ及びＣａを備え
ていてもコルピッツ発振回路として機能し、Ｃｎ及びＣ
ａはその発振周波数に影響を与えることになる。従っ
て、Ｃ１〜Ｃ３及びＣｖ１の容量を適切に選択すること
により、所望の発振周波数を得るコルピッツ発振回路を
構成することができる。

【００３９】実施の形態１の発振回路について同様に考
えると、トランジスタＳＷｐの端子間容量Ｃｓｄは大き
い方が望ましく、トランジスタＳＷｎの端子間容量Ｃｓ
ｄは小さい方が望ましいことがわかる。

【００４０】実施の形態３．図７は、本発明によるコル
ピッツ発振回路の他の構成例を示した図である。この発
振回路は、カスコード型コルピッツ発振回路にスイッチ
ング手段を設けた回路である。図中のＴｒ１、Ｔｒ２は
カスコード接続されたＮＰＮ型トランジスタ、Ｒ１１、
Ｒ２１、Ｒ１２及びＲ２２はそのバイアス抵抗、Ｃ６は
トランジスタＴｒ２をベース接地にするためのバイパス
コンデンサである。

【００４１】トランジスタＴｒ２のベース端子と接地電
位点との間には、大容量のコンデンサＣ６が用いられて
いるため、水晶振動子Ｘｔの一端を接地電位点に接続し
た状態で電源を投入すると、電源投入直後の水晶振動子
Ｘｔには、電源電圧Ｖｃｃに比べ低い電圧しか印加する
ことができない。

【００４２】このため、上記の実施例と同様、切替制御
信号Ｖｓにより、電源投入時には水晶振動子Ｘｔの一端
を電源供給ラインに接続して、立ち上がり時間を短くす
ることができる。また、発振動作の開始後に（好ましく
は発振動作の安定化後に）水晶振動子Ｘｔの一端を接地
電位点に接続すれば、ノイズの影響を受けることなく安
定して動作させることができる。

【００４３】実施の形態４．図８は、本発明によるコル
ピッツ発振回路の他の構成例を示した図である。この発
振回路は、オーバトーン発振回路にスイッチング手段を
設けた回路であり、コンデンサＣ７とコイルＬ１の並列
回路を備えている点で図１に示した発振回路とは異な
る。Ｌ１、Ｃ２及びＣ７からなる回路は、水晶振動子Ｘ
ｔの所定のｎ（奇数）次オーバートーン発振周波数にお
いて容量性となり、基本発振周波数を含むｎ次未満のオ
ーバートーン発振周波数において誘導性となる回路であ
る。従って、図８の回路は、ｎ次オーバートーン周波数
において図１と同様のコルピッツ発振回路として動作す
る。

【００４４】この様なオーバートーン発振回路につい
て、上記の実施例と同様、電源投入時には水晶振動子Ｘ
ｔの一端を電源供給ラインに接続して、立ち上がり時間
を短くすることができる。また、発振動作の開始後に
（好ましくは発振動作の安定化後に）水晶振動子Ｘｔの
一端を接地電位点に接続すれば、ノイズの影響を受ける
ことなく安定して動作させることができる。

【００４５】実施の形態５．図９は、本発明によるコル
ピッツ発振回路の他の構成例を示した図である。この発
振回路は、増幅回路としてインバータ（反転増幅器）を
用いたコルピッツ発振回路にスイッチング手段を設けた
ものである。図中のＩＮＶはインバータ、Ｃｉｎはイン
バータの入力容量であり、Ｃ１、Ｃ３及びＣｖ１が帰還
用コンデンサである。

【００４６】まず、トランジスタＳＷｐ、ＳＷｎを備え
ることなく、コンデンサＣ１の左端を接地電位点に固定
的に接続した発振回路の場合について説明する。電源投
入前のインバータＩＮＶの入出力端子間に電位差はな
く、水晶振動子Ｘｔには電圧が印加されていない。電源
投入によりインバータＩＮＶの入出力端子間には電位差
が生じ、この電位差が水晶振動子Ｘｔの印加電圧とな
る。従って、電源を投入してからインバータＩＮＶが立
ち上がるまで、水晶振動子Ｘｔに電圧を印加することが
できない。

【００４７】次に、図９に示した発振回路の動作につい
て説明する。電源の投入前に、切替制御信号Ｖｓを低レ
ベルにしておくことにより、電源投入時にトランジスタ
ＳＷｐがオンし、水晶振動子Ｘｔの一端がコンデンサＣ
１を介して電源供給ラインに接続される。その後、イン
バータＩＮＶが立ち上がり、発振動作が開始した後に
（好ましくは発振動作の安定化後に）切替制御信号Ｖｓ
を高レベルに変化させ、コンデンサＣ１を介して水晶振
動子Ｘｔを接地電位点に接続する。

【００４８】図１０は、この場合の電源投入直後の動作
を説明するための等価回路である。図中のＣｘは水晶振
動子の等価容量、ＣｉｎはインバータＩＮＶの入力容量
である。ここでは、インバータＩＮＶの出力容量の影響
は無視する。電源投入直後の水晶発振子Ｘｔの端子間に
は、次式（６）で表される電圧Ｖｘが印加される。

【００４９】

【数６】

【００５０】水晶振動子の等価容量Ｃｘは１〜３ｐＦ程
度であるのに対し、帰還用コンデンサＣ３、Ｃｖ１は数
十ｐＦ程度であるため、ＣｍはＣｘに比べて十分に大き
い。従って、水晶振動子Ｖｔへの印加電圧Ｖｘは、Ｃ１
と（Ｃｉｎ＋Ｃｋ）の比によって決まる。即ち、Ｃ１が
（Ｃｉｎ＋Ｃｋ）と同程度の大きさであれば、印加電圧
Ｖｘは電源電圧Ｖｃｃのほぼ半分になり、Ｃ１が（Ｃｉ
ｎ＋Ｃｋ）に比べて十分に大きければ、印加電圧Ｖｘは
ほぼ電源電圧Ｖｃｃとなる。

【００５１】従って、Ｃ１、Ｃｉｎ、Ｃｋとして適切な
容量値を選択することにより、水晶振動子Ｘｔの一端を
コンデンサＣ１を介して接地電位点に固定的に接続する
従来の発振回路に比べ、電源投入直後における水晶振動
子Ｘｔへの印加電圧を高めることができる。また、発振
動作の開始後に水晶振動子Ｘｔの一端を接地電位点に接
続すれば、従来の発振回路と同様、安定して動作させる
ことができる。

【００５２】実施の形態５．図１１は、本発明によるコ
ルピッツ発振回路の他の構成例を示した図である。この
発振回路は、図９の回路と同様、インバータを用いたコ
ルピッツ発振回路にスイッチング手段を設けて構成さ
れ、図９の回路ではインバータＩＮＶの入力側にスイッ
チング手段を設けているのに対し、図１１の回路ではイ
ンバータＩＮＶの出力側にスイッチング手段を設けてい
る点で異なる。

【００５３】図１１に示した発振回路の動作について説
明する。電源の投入前に、切替制御信号Ｖｓを低レベル
にしておくことにより、電源投入時にトランジスタＳＷ
ｐがオンし、水晶振動子ＸｔがコンデンサＣ２を介して
電源供給ラインに接続される。その後、インバータＩＮ
Ｖが立ち上がり、発振動作が開始した後に（好ましくは
発振動作の安定化後に）切替制御信号Ｖｓを高レベルに
変化させ、コンデンサＣ２を介して水晶振動子Ｘｔを接
地電位点に接続する。

【００５４】図１２は、この場合の電源投入直後の動作
を説明するための等価回路である。図中のＣｘは水晶振
動子の等価容量、ＣｏｔはインバータＩＮＶの出力容量
である。ここでは、インバータＩＮＶの入力容量の影響
は無視する。電源投入直後の水晶発振子Ｘｔの端子間に
は、次式（７）で表される電圧Ｖｘが印加される。

【００５５】

【数７】

【００５６】上述の通り、ＣｍはＣｘに比べて十分に大
きいので、水晶振動子Ｖｔへの印加電圧Ｖｘは、Ｃ２と
（Ｃｏｔ＋Ｃｋ）の比によって決まる。即ち、Ｃ２が
（Ｃｏｔ＋Ｃｋ）と同程度の大きさであれば、印加電圧
Ｖｘは電源電圧Ｖｃｃのほぼ半分になり、Ｃ２が（Ｃｏ
ｔ＋Ｃｋ）に比べて十分に大きければ、印加電圧Ｖｘは
ほぼ電源電圧Ｖｃｃとなる。

【００５７】従って、Ｃ２、Ｃｏｔ、Ｃｋとして適切な
容量値を選択することにより、水晶振動子Ｘｔの一端を
コンデンサＣ２を介して接地電位点に固定的に接続する
発振回路に比べ、電源投入直後における水晶振動子Ｘｔ
への印加電圧を高めることができる。また、発振動作の
開始後に水晶振動子Ｘｔの一端を接地電位点に接続すれ
ば、従来の発振回路と同様、安定して動作させることが
できる。

【００５８】実施の形態６．図１３は、本発明による無
線通信端末装置の一構成例を示したブロック図である。
図中の１はアンテナ、２はアンテナ共用器、３は受信
部、４は送信部、５は周波数シンセサイザ、６はベース
バンド信号処理部である。

【００５９】アンテナ１により受信した信号は、アンテ
ナ共用器２を介して受信部３に入力される。この受信信
号は、受信部３内において、高周波増幅器３０により増
幅された後、受信ミキサ３１によりシンセサイザ５の出
力信号Ｖｃと混合され、無線周波数からベースバンド周
波数へダウンコンバートされる。その後、フィルタ３２
により不要な周波数成分が除去され、復調器３３により
復調されて、ベースバンド信号処理部６へ出力される。

【００６０】一方、ベースバンド処理部６からの送信信
号は送信部４に入力される。この送信信号は、送信部４
において、変調器４２により変調された後、送信ミキサ
４１によりシンセサイザ５の出力信号Ｖｃと混合され、
ベースバンド周波数から無線周波数へアップコンバート
される。その後、送信電力増幅器４０により増幅され
て、アンテナ共用器２へ出力される。

【００６１】ベースバンド処理部６は、受信信号処理回
路６０、制御回路６１及び送信信号処理回路６２により
構成される。受信信号処理回路６０は、受信部３の出力
信号を音声信号に変換して受話器へ出力する。また、送
信信号処理回路６２は、送話器からの音声信号を変換し
て送信部４へ出力する。従って、受信部３及び受信信号
処理回路６０により受信回路を構成し、送信部４及び送
信信号処理回路６２により送信回路を構成している。制
御回路６１は、マイコン、ＤＳＰ等により構成され、受
信信号処理回路６０及び送信信号処理回路６２を制御す
るとともに、シンセサイザ５を制御する。

【００６２】図１４は、図１３に示したシンセサイザ５
の一構成例を示したブロック図である。図中の５０は電
圧制御温度補償水晶発振器（ＶＣＴＣＸＯ）、５１は位
相比較器、５２はローパスフィルタ（ＬＰＦ）、５３は
電圧制御発振器（ＶＣＯ）、５４、５５は可変分周器で
ある。発振器５０は、図１、４、７〜９、１１に示した
回路により構成される。

【００６３】発振器５０は、上記実施の形態に示したコ
ルピッツ発振回路により構成され、制御回路６１からの
切替制御信号Ｖｓ及び周波数制御信号Ｖｆが入力されて
いる。なお、発振器５０において温度補償を行う方法と
しては、例えば、Ｃ１、Ｃ２又はＣ３として、トランジ
スタＴｒ、ダイオードＣｖ１等の容量変化を相殺する温
度特性を有したコンデンサを使用することができる。

【００６４】５１〜５４は、発振器５０の出力信号Ｖｏ
の周波数を基準とした信号Ｖｃを生成するいわゆるＰＬ
Ｌ（Phase Locked Loop）回路である。即ち、位相比較
器５１には、発振器５０の出力信号Ｖｏを分周器５５に
より分周した信号と、発振器５３の出力信号Ｖｃを可変
分周器５４により分周したフィードバック信号とが入力
され、位相比較器５１の出力はローパスフィルタ５２に
より平滑化され制御電圧として発振器５３へ入力され
る。このＰＬＬ回路の出力信号Ｖｃは、受信部３及び送
信部４へ出力される。

【００６５】この無線通信端末装置の待ち受け時の動作
について説明する。待ち受け時には、シンセサイザ５に
対し間欠的に電源投入が行われる。即ち、制御回路６１
が所定の時間間隔でシンセサイザ５の電源を投入し、基
地局からの無線通信信号を受信した後、再び電源を遮断
する。

【００６６】無線通信信号を受信する際、制御回路６１
は、受信信号処理回路６０からの誤差信号に基づき、シ
ンセサイザ５の発振周波数の誤差が低減する様に周波数
制御信号Ｖｆを生成する。即ち、シンセサイザ５の出力
信号Ｖｃの周波数に誤差が生じると、受信部３の出力信
号の周波数（ベースバンド周波数）に誤差が生じる。こ
の誤差を受信信号処理回路６０が検出し誤差信号を生成
する。この誤差信号に基づいて、制御回路６１が周波数
制御信号Ｖｆを生成することにより、発振回路５０の発
振周波数を調節し、シンセサイザ５の出力信号の周波数
誤差を低減させることができる。

【００６７】また、制御回路６１は、切替制御信号Ｖｓ
を生成する。切替制御信号Ｖｓはシンセサイザ５の発振
動作の開始前、即ち、前電源投入前、電源投入時又は電
源投入直後には低レベルであり、電源投入直後の水晶振
動子Ｘｔの一端が電源供給ラインに接続されてる。そし
て、発振動作の開始後（好ましくは発振動作が安定化し
た後）であって無線信号の受信開始前に高レベルに変化
し、無線通信信号の受信時には水晶振動子Ｘｔの一端が
接地電位点へ接続される。

【００６８】図１５は、待ち受け時の動作の一例を示し
たタイミングチャートである。図中の（ａ）が受信部３
及び受信信号処理回路６０の受信動作のタイミング、
（ｂ）がシンセサイザ５への電源供給のタイミング、
（ｃ）が制御部６１による切替制御信号Ｖｓの出力タイ
ミングを示している。ここでは、電源遮断時に切替制御
信号Ｖｓを低レベル（Ｌ）に変化させておき、いつ電源
投入を行っても短時間に発振器５０が立ち上がる様にし
ている。

【００６９】発振器５０が安定した発振を開始すれば、
切替制御信号Ｖｓを高レベルへ変化させ、その後に受信
部３が無線信号の受信を開始する。この低レベルから高
レベルへの切り替えタイミングは、例えば、電源投入か
ら安定した発振状態に達するまでの時間を予め求めてお
いて判断してもよいし、受信部３からの出力信号の誤差
に基づいて判断してもよい。

【００７０】なお、発振動作の開始時とは、発振回路の
出力信号Ｖｏとして所望の周波数信号が出力される時を
意味し、受信動作の開始時とは、受信部３及び受信信号
処理回路６０がともに動作し、基地局からの送信データ
を受信した時を意味する。

【００７１】また、本実施の形態では、発振器５０に実
施の形態１〜５に示したコルピッツ発振回路を用いた場
合について説明したが、発振器５３についても同様のコ
ルピッツ発振回路を用いることができる。

【００７２】

【発明の効果】本発明によるコルピッツ発振回路は、発
振開始前の上記水晶振動子の端子間に大きな電圧を印加
することができ、発振開始後の水晶振動子の一端を接地
電位点に接続することができる。従って、電源投入時の
立ち上がり時間を短縮することができるとともに、その
後は安定して動作するコルピッツ発振回路を提供するこ
とができる。

【００７３】また、本発明によるコルピッツ発振回路
は、水晶発振子及びスイッチング手段の接続点と電源供
給ラインとの間にコンデンサを接続して構成される。こ
のため、電源供給ライン、水晶発振子間の容量の小さい
スイッチング手段を用いても、電源投入時の立ち上がり
時間を短縮することができる

【００７４】また、本発明による無線通信端末装置は、
電源投入時の立ち上がり時間を短縮しつつ安定動作する
発振回路を備えることにより、受信動作の信頼性を損な
うことなく電源供給時間を短縮して消費電力を軽減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコルピッツ発振回路の一構成例を
示した図である。

【図２】図１の発振回路について電源投入直後の動作を
説明するための等価回路である。

【図３】水晶振動子及びトランジスタの容量を考慮した
等価回路である。

【図４】本発明によるコルピッツ発振回路の他の構成例
を示した図である。

【図５】図４の発振回路について電源投入直後の動作を
説明するための等価回路である。

【図６】図４の発振回路のトランジスタＳＷｐをオフ
し、トランジスタＳＷｎをオンした状態における交流等
価回路である。

【図７】本発明によるコルピッツ発振回路の他の構成例
を示した図である。

【図８】本発明によるコルピッツ発振回路の他の構成例
を示した図である。

【図９】本発明によるコルピッツ発振回路の他の構成例
を示した図である。

【図１０】図９の発振回路について電源投入直後の動作
を説明するための等価回路である。

【図１１】本発明によるコルピッツ発振回路の他の構成
例を示した図である。

【図１２】図１１の発振回路について電源投入直後の動
作を説明するための等価回路である。

【図１３】本発明による無線通信端末装置の一構成例を
示したブロック図である。

【図１４】図１３のシンセサイザ５の一構成例を示した
ブロック図である。

【図１５】待ち受け時の動作の一例を示したタイミング
チャートである。

【図１６】携帯電話に用いられる従来のコルピッツ発振
回路の一構成例を示した図である。

【図１７】図１６の発振回路について電源投入直後の動
作を説明するための等価回路である。

【図１８】従来のコルピッツ発振回路の他の構成例を示
した図である。

【図１９】図１８の発振回路について電源投入直後の動
作を説明するための等価回路である。

【符号の説明】

Ｃ１、Ｃ２コンデンサＴｒトランジスタＸｔ水晶振動子ＳＷｐ、ＳＷｎスイッチング手段３、６０受信回路５０発振回路Ｖｏ発振回路の出力信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J079 AA04 BA22 BA41 DA13 FA02 FA05 FA13 FA14 FA21 FB03 FB25 FB29 FB35 FB48 GA02 GA04 GA09 KA05 KA08 5J081 AA03 BB01 BB10 CC04 CC44 DD03 DD15 EE05 EE18 FF21 FF23 FF25 GG01 KK04 KK22 KK23 LL05 LL08 MM01 5K061 AA00 AA02 BB12 CC02 CC08 CC13 CC15 CC25 JJ01 JJ02 JJ05 JJ09 JJ11 JJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】増幅回路と、この増幅回路の出力信号を入
力端子へ帰還する帰還用コンデンサと、上記帰還用コン
デンサとともに共振回路を構成する水晶振動子と、発振
開始前に上記水晶振動子の一端を電源供給ラインに接続
し、発振開始後に接地電位点に接続するスイッチング手
段とを備えたことを特徴とするコルピッツ発振回路。
【請求項２】上記スイッチング手段は、電源供給ライン
への電源供給に基づいて上記水晶振動子の一端を電源供
給ラインに接続することを特徴とする請求項１に記載の
コルピッツ発振回路。
【請求項３】上記スイッチング手段は、上記帰還用コン
デンサを介して上記水晶振動子に接続され、上記水晶振
動子の一端を上記帰還用コンデンサを介して電源供給ラ
インまたは接地電位点に選択的に接続することを特徴と
する請求項１に記載のコルピッツ発振回路。
【請求項４】上記水晶発振子及び上記スイッチング手段
の接続点と、電源供給ラインとの間にコンデンサを接続
したことを特徴とする請求項１に記載のコルピッツ発振
回路。
【請求項５】発振回路の出力信号に基づき動作する受信
回路を備え、発振回路に対し間欠的に電源を供給し、電
源供給時に上記受信回路により無線信号を受信する無線
通信端末装置において、上記発振回路が、増幅回路と、
この増幅回路の出力信号を入力端子へ帰還する帰還用コ
ンデンサと、上記帰還用コンデンサとともに共振回路を
構成する水晶振動子と、発振開始前に上記水晶振動子の
一端を電源供給ラインに接続し、発振開始後に接地電位
点に接続するスイッチング手段とを備えたことを特徴と
する無線通信端末装置。
【請求項６】上記受信回路は、上記水晶振動子の一端が
接地電位点に接続された後に受信動作を開始することを
特徴とする請求項５に記載の無線通信端末装置。
【請求項７】上記水晶発振子及び上記スイッチング手段
の接続点と、上記電源供給ラインとの間にコンデンサを
接続したことを特徴とする請求項５に記載の無線通信端
末装置。