JP2002325018A - 発振回路 - Google Patents

発振回路

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JP2002325018A
JP2002325018A JP2001128052A JP2001128052A JP2002325018A JP 2002325018 A JP2002325018 A JP 2002325018A JP 2001128052 A JP2001128052 A JP 2001128052A JP 2001128052 A JP2001128052 A JP 2001128052A JP 2002325018 A JP2002325018 A JP 2002325018A
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JP
Japan
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oscillation
circuit
inverting circuit
output
signal
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Yoshihiko Futamura
良彦 二村
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化に応じた温度補正を行う発振回路に
おいて、広い温度範囲で安定した発振起動を可能とす
る。 【解決手段】 発振周波数を調整するための少なくとも
1つの可変容量素子を含み制御信号に従った発振周波数
で発振動作を行う発振手段16と、温度検出手段11
と、A/D変換器12と、発振手段の発振周波数を制御
するために用いられる制御データを出力するデータ変換
手段13と、発振検出手段15と、発振動作が行われて
いる場合に、制御データに基づいた容量値を設定するた
めの制御信号を発振手段に供給し、発振動作が行われて
いない場合に、所定の値以下の容量値を設定するための
制御信号を発振手段に供給する信号切換手段14とを具
備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水晶発振子やSA
W(surface acoustic wave:表面弾性波)発振子等を
用いた発振回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、発振回路の発振周波数は、温
度変化の影響を受けやすいことが知られている。そのた
め、発振周波数を安定にするには、温度変化に対して温
度補正を行う必要がある。従来の発振回路として、特
に、温度補正回路を付加することにより、温度変化によ
る発振周波数の変動を低減した発振回路が知られてい
る。図6に、そのような発振回路の構成を示す。この発
振回路は、温度検出回路11と、A/Dコンバータ12
と、補正テーブル13と、発振部16とを含んでいる。
【0003】発振部16においては、反転回路17の入
出力端子間に、バイアス抵抗素子18と水晶振動子19
とが並列に接続されている。反転回路17の出力信号
は、水晶振動子19等により所定の位相回転を与えられ
て反転回路17の入力に帰還され、これにより発振動作
が行われる。
【0004】反転回路17の入力と接地電位との間に
は、コンデンサCgが接続されている。一方、反転回路
17の出力と接地電位との間には、コンデンサCdが接
続されている。ここで、コンデンサCgとコンデンサC
dとの内の少なくとも一方の容量を変化させることによ
り、発振周波数の調整が行われる。
【0005】図6に示す発振回路においては、温度変化
に応じた温度補正を行うために、温度検出回路11にお
いて、温度に応じて変化する電圧を発生している。A/
Dコンバータ12は、温度検出回路11が発生した電圧
をディジタルデータに変換する。そして、補正テーブル
13が、データの変換を行うことにより、発振部16の
発振周波数を制御するための制御信号を得る。得られた
制御信号に基づいて、発振部16のコンデンサCg又は
Cdの容量が制御される。このようにして、温度変化に
応じた温度補正を行うことで、発振周波数の調整を行っ
ていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発振周
波数の調整を広い範囲で行うためには、大きい容量を有
する可変コンデンサが必要となる。発振起動時に、この
ような可変コンデンサの容量が大きな値に設定されてし
まうと、発振不良が起こる場合がある。
【0007】そこで、上記の点に鑑み、本発明は、温度
変化に応じた温度補正を行う発振回路において、広い温
度範囲で安定した発振起動を可能とすることを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る発振回路は、発振周波数を調整するた
めの少なくとも1つの可変容量素子を含み制御信号に従
った発振周波数で発振動作を行う発振手段と、温度を検
出して検出された温度に対応する電圧を発生する温度検
出手段と、温度検出手段が発生する電圧をディジタル信
号に変換し温度データとして出力するA/D変換器と、
A/D変換器から出力される温度データに基づいて、発
振手段の発振周波数を制御するために用いられる制御デ
ータを出力するデータ変換手段と、発振手段の発振動作
を検出し発振動作が行われているか否かを示す検出信号
を発生する発振検出手段と、発振動作が行われているこ
とを検出信号が示す場合に、データ変換手段が出力する
制御データに基づいた容量値を設定するための制御信号
を発振手段に供給し、発振動作が行われていないことを
検出信号が示す場合に、所定の値以下の容量値を設定す
るための制御信号を発振手段に供給する信号切換手段と
を具備する。
【0009】ここで、発振手段が、反転回路と、反転回
路の入出力間に接続された発振子と、反転回路の入出力
間に接続された抵抗素子と、反転回路の入力と接地電位
との間に接続された可変容量素子と、反転回路の出力と
接地電位との間に接続された容量素子とを含むように構
成しても良い。その場合には、発振動作が行われていな
いことを検出信号が示す場合に、信号切換手段が、可変
容量素子の容量値を最小に設定するための制御信号を発
振手段に供給するようにしても良い。
【0010】あるいは、発振手段が、反転回路と、反転
回路の入出力間に接続された発振子と、反転回路の入出
力間に接続された抵抗素子と、反転回路の入力と接地電
位との間に接続された第1の可変容量素子と、反転回路
の出力と接地電位との間に接続された第2の可変容量素
子とを含むように構成しても良い。その場合には、発振
動作が行われていないことを検出信号が示す場合に、信
号切換手段が、第1の可変容量素子及び第2の可変容量
素子の容量値を最小に設定するための制御信号を発振手
段に供給するようにしても良い。
【0011】以上において、発振子としては、水晶発振
子、セラミック発振子、又は、表面弾性波発振子を用い
ることができる。
【0012】上記構成によれば、温度変化に応じた温度
補正を行う発振回路において、発振起動時には信号切換
手段によって可変容量素子の容量値を所定の値以下に設
定するので、広い温度範囲で安定した発振起動を可能と
することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施形
態に係る発振回路の構成を示す回路図である。本実施形
態においては、発振子として水晶発振子を用いている。
図1に示すように、この発振回路は、温度検出回路11
と、A/Dコンバータ12と、補正テーブル13と、信
号切換部14と、発振検出回路15と、発振部16とを
含んでいる。
【0014】発振部16は、反転回路17を含んでお
り、反転回路17の入出力端子間には、バイアス抵抗素
子18と水晶振動子19とが並列に接続されている。反
転回路17の出力信号は、水晶振動子19等により所定
の位相回転を与えられて反転回路17の入力に帰還さ
れ、これにより発振動作が行われる。発振信号は、反転
回路20を介して、出力端子から出力される。
【0015】また、反転回路17の入力と接地電位との
間には、コンデンサCgが接続されている。一方、反転
回路17の出力と接地電位との間には、コンデンサCd
が接続されている。ここで、コンデンサCgとコンデン
サCdとの内の少なくとも一方の容量を変化させること
により、発振周波数の調整が行われる。
【0016】温度変化に応じた温度補正を行うために、
温度検出回路11において、温度に応じて変化する電圧
を発生している。A/Dコンバータ12は、温度検出回
路11が発生した電圧をディジタル信号に変換し、温度
データとして出力する。補正テーブル13は、例えば、
EEPROMによって構成される。補正テーブル13
は、データ変換を行うことにより、入力された温度デー
タに対応する制御データを出力する。この制御データ
は、温度補正として発振部16の発振周波数を制御する
ために用いられる。
【0017】一方、発振検出回路15は、反転回路20
を介して発振部16の発振信号を入力して、発振部16
の発振動作が行われているか否かを検出し、検出結果に
応じた検出信号を出力する。
【0018】図2に、発振検出回路の具体的な回路構成
を示す。発振検出回路は、直列に接続されたNチャネル
トランジスタ23及び24と、これらのトランジスタの
ソース電位を交流的に接地するためのコンデンサ25及
び26と、これらのトランジスタのゲートに相互に逆相
の交流電圧を供給するためのインバータ回路28と、検
出信号を出力するためのバッファ回路29と、抵抗素子
27とを含んでいる。
【0019】発振検出回路に発振信号が供給されている
ときは、トランジスタ23及び24のチャージポンプ動
作によってバッファ回路29の入力電位が上がり、バッ
ファ回路29の出力もハイレベルとなる。一方、発振が
停止しているときは、抵抗27によってバッファ回路2
9の入力電位がローレベルとなり、バッファ回路29の
出力もローレベルとなる。
【0020】再び図1を参照すると、発振検出回路15
から出力される検出信号は、信号切換部14に供給され
る。信号切換部14は、この検出信号のレベルに応じ
て、発振部16の発振周波数を制御するための制御信号
を発生する。即ち、信号切換部14は、発振動作が行わ
れていることを検出信号が示す場合には、補正テーブル
13が出力する制御データに基づいた制御信号を発振部
16に供給し、発振動作が行われていないことを検出信
号が示す場合には、発振周波数調整用のコンデンサの容
量値を所定の値以下に設定するための制御信号を発振部
16に供給する。
【0021】制御信号は、発振部16に含まれる少なく
とも1つの可変コンデンサに供給される。本実施形態に
おいては、発振部16に含まれるコンデンサCg及びC
dの両方が可変コンデンサであるとする。その場合に
は、信号切換部14が、それぞれの可変コンデンサに対
応する複数の制御信号を出力するようにしても良い。
【0022】次に、図1を参照しながら、本実施形態に
係る発振回路の動作について説明する。発振起動時にお
いて、発振部16は発振動作を開始していないので、発
振検出回路15は、発振動作が行われていないことを示
す検出信号を出力する。これにより、信号切換部14
は、発振周波数調整用のコンデンサの容量値を所定の値
以下に設定するための制御信号を発振部16に供給す
る。発振部16においては、可変コンデンサCg及びC
dの容量が所定の値以下にされる。例えば、可変コンデ
ンサCg及びCdの容量を最小にしても良い。これによ
り、確実に発振起動を行うことができる。
【0023】発振部16が発振動作を開始すると、発振
検出回路15は、発振動作が行われていることを示す検
出信号を出力する。これにより、信号切換部14は、補
正テーブル13が出力する制御データに基づいた容量値
を設定するための制御信号を発振部16に供給する。
【0024】図3に示すように、発振部16の発振周波
数fは、ある温度t0において最大値fmaxをとり、それ
より高い温度でも低い温度でも最大値fmaxより低下す
る。このような温度特性を、可変コンデンサCg及びC
dの容量変化によって補正する。図4に、可変コンデン
サCg及びCdの直列容量Cxと、発振周波数fとの関
係を示す。
【0025】可変コンデンサCg及びCdは、連続的に
容量値を変化できるものでなくても、複数の容量値をと
ることができるものであれば良い。図5に、そのような
可変コンデンサの構成例を示す。図5の(a)に示す可
変コンデンサは、図5の(b)に示すような回路によっ
て実現することができる。
【0026】図5の(b)において、MOSトランジス
タQ1〜Q3には、コンデンサC1〜C3がそれぞれ直
列に接続されている。ここでは、3つの直列回路を示し
ている。これらの直列回路が並列に接続されて、図5の
(a)に示す可変コンデンサに相当している。トランジ
スタQ1〜Q3のそれぞれのゲートG1〜G3のいずれ
かに、ハイレベル又はローレベルの制御信号を印加して
トランジスタをオン状態にすることにより、そのトラン
ジスタに直列に接続されているコンデンサの容量が有効
となる。この回路によれば、3つの制御信号を用いるこ
とにより、最大限23通りの容量値を作り出すことが可
能である。
【0027】なお、以上の実施形態においては、発振回
路に用いられる発振子が水晶発振子である場合について
説明したが、本発明はこれに限定されず、セラミック発
振子や、SAW発振子を用いることができる。
【0028】また、以上の実施形態においては、補正テ
ーブル13として、電気的に内容を書き換えることがで
きるEEPROMを用いた場合について説明したが、本
発明はこれに限定されず、演算及び変換機能を有する記
憶装置等を用いることができる。
【0029】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、温
度変化に応じた温度補正を行う発振回路において、広い
温度範囲で安定した発振起動を可能とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る発振回路の構成を示
す図である。
【図2】本発明の一実施形態における発振検出回路の構
成を示す回路図である。
【図3】温度変化による発振周波数の変化を示す図であ
る。
【図4】可変容量素子コンデンサの直列容量を変化させ
たときの発振周波数の変化を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態における可変コンデンサの
構成例を示す図である。
【図6】従来の発振回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
11 温度検出回路 12 A/Dコンバータ 13 補正テーブル 14 信号切換部 15 発振検出回路 16 発振部 17、20 反転回路 18 抵抗 19 水晶発振子 23、24 Nチャネルトランジスタ 25、26 コンデンサ 27 抵抗素子 28 インバータ回路 29 バッファ回路 Cg、Cd コンデンサ C1〜C3 コンデンサ Q1〜Q3 MOSトランジスタ G1〜G3ゲート

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発振周波数を調整するための少なくとも
    1つの可変容量素子を含み、制御信号に従った発振周波
    数で発振動作を行う発振手段と、 温度を検出して検出された温度に対応する電圧を発生す
    る温度検出手段と、 前記温度検出手段が発生する電圧をディジタル信号に変
    換し、温度データとして出力するA/D変換器と、 前記A/D変換器から出力される温度データに基づい
    て、前記発振手段の発振周波数を制御するために用いら
    れる制御データを出力するデータ変換手段と、 前記発振手段の発振動作を検出し、発振動作が行われて
    いるか否かを示す検出信号を発生する発振検出手段と、 発振動作が行われていることを前記検出信号が示す場合
    に、前記データ変換手段が出力する制御データに基づい
    た容量値を設定するための制御信号を前記発振手段に供
    給し、発振動作が行われていないことを前記検出信号が
    示す場合に、所定の値以下の容量値を設定するための制
    御信号を前記発振手段に供給する信号切換手段と、を具
    備する発振回路。
  2. 【請求項2】 前記発振手段が、 反転回路と、 前記反転回路の入出力間に接続された発振子と、 前記反転回路の入出力間に接続された抵抗素子と、 前記反転回路の入力と接地電位との間に接続された可変
    容量素子と、 前記反転回路の出力と接地電位との間に接続された容量
    素子と、を含むことを特徴とする請求項1記載の発振回
    路。
  3. 【請求項3】 前記発振手段が、 反転回路と、 前記反転回路の入出力間に接続された発振子と、 前記反転回路の入出力間に接続された抵抗素子と、 前記反転回路の入力と接地電位との間に接続された第1
    の可変容量素子と、 前記反転回路の出力と接地電位との間に接続された第2
    の可変容量素子と、を含むことを特徴とする請求項1記
    載の発振回路。
  4. 【請求項4】 前記信号切換手段が、発振動作が行われ
    ていないことを前記検出信号が示す場合に、前記可変容
    量素子の容量値を最小に設定するための制御信号を前記
    発振手段に供給することを特徴とする請求項2記載の発
    振回路。
  5. 【請求項5】 前記信号切換手段が、発振動作が行われ
    ていないことを前記検出信号が示す場合に、前記第1の
    可変容量素子及び第2の可変容量素子の容量値を最小に
    設定するための制御信号を前記発振手段に供給すること
    を特徴とする請求項3記載の発振回路。
  6. 【請求項6】 前記発振子が、水晶発振子、セラミック
    発振子、又は、表面弾性波発振子であることを特徴とす
    る請求項2〜5のいずれか1項記載の発振回路。
JP2001128052A 2001-04-25 2001-04-25 発振回路 Withdrawn JP2002325018A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006311182A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Seiko Instruments Inc クロック検出回路
JP2012253829A (ja) * 2012-09-26 2012-12-20 Seiko Epson Corp 温度補償型発振器および電子機器

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Effective date: 20080701