JP2010161438A

JP2010161438A - 圧電発振器

Info

Publication number: JP2010161438A
Application number: JP2009000589A
Authority: JP
Inventors: Norihito Matsukawa; 典仁松川
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2009-01-06
Filing date: 2009-01-06
Publication date: 2010-07-22

Abstract

【課題】圧電発振器にスリープモードを備える。
【解決手段】圧電振動子１００を発振させた発振信号Ｖｐを出力する発振回路１１０と、発振回路１１０に電流Ｉｄを供給する電流源回路１２０と、発振回路１１０から出力された発振信号Ｖｐを整形した出力信号ＯＵＴを出力するバッファ回路１３０と、スリープモードとノーマルモードとを切り替える制御信号ＳＬを入力する制御端子１４０と、を含み、電流源回路１２０は、制御信号ＳＬがスリープモードの時はノーマルモードの時に比べて発振回路１１０に供給する電流Ｉｄが少なくなるように切り替える第１の切替部１２４を含み、バッファ回路１３０は、制御信号ＳＬがスリープモードの時はバッファ回路１３０を構成する素子への電流の供給を止める第２の切替部１３２と、制御信号ＳＬがスリープモードの時は発振信号Ｖｐが出力されないように切り替える第３の切替部１３３と、を含む圧電発振器１。
【選択図】図１

Description

本発明は、消費電力を抑えるためのスリープモードを備えた圧電発振器に関する。

多くの電子機器に搭載されている圧電発振器は、安定した発振周波数を得るために圧電振動子を常時駆動させ続ける必要があるため、消費電流を抑えることができないという課題があった。

この問題を解決するために、例えば特許文献１には、待機時の電力消費を減らすためにスリープモードを備えた圧電発振器の方法が記載されている。図４は、特許文献１に記載の圧電発振器４の構成を示す回路図である。圧電発振器４は、外部端子４４０から印加されるスリープ信号ＳＬがＨレベルの時にスリープモードとなり、Ｌレベルの時にノーマルモードとなる。ノーマルモード時は、電流源４０２にノーマルモード電流源４２４が接続され、カレントミラーで接続されている電流源４０１，４２０に大電流が流れるので、増幅器４２１，４２２に大電流が供給される。一方、スリープモード時は、電流源４０２に抵抗４２６が接続され、カレントミラーで接続されている電流源４０１，４２０に流れる電流はノーマルモード電流源４２４の電流よりも軽減され、増幅器４２１に供給される電流量は圧電振動子を発振させ続けるのに必要な最低限のレベルとなる。さらに、増幅器４２２の出力端は、トランジスタ４２７が導通状態になるので接地電位線に接続される。

特開平６−１２５２２２号公報（図１）

しかしながら、従来の方法では、スリープモード時にトランジスタ４２７が導通状態となるため、電流源４２０から電流がトランジスタ４２７を介して流れてしまうため無駄な電流を消費するという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
圧電振動子と、前記圧電振動子を励振して発振信号を出力する発振回路と、前記発振回路に電流を供給する電流源回路と、前記発振回路から出力された前記発振信号を波形整形した出力信号を出力するバッファ回路と、スリープモードとノーマルモードとを切り替える制御信号を入力する制御端子と、を含み、前記電流源回路は、前記制御信号が前記スリープモードの時は前記ノーマルモードの時に比べて前記発振回路に供給する電流を軽減するように切り替える第１の切替部を含み、前記バッファ回路は、前記制御信号が前記スリープモードの時は前記バッファ回路を構成する素子への電流の供給を停止する第２の切替部と、前記制御信号が前記スリープモードの時は前記発振信号の外部への出力を遮断するように切り替える第３の切替部と、を含む、ことを特徴とする圧電発振器。

この構成によれば、スリープモード時は発振回路に供給する電流量を圧電振動子が発振し続けるのに必要な最低限のレベルにし、バッファ回路を無駄に電流消費することなく停止状態にでき、スリープモードからノーマルモードに遷移しても安定した周波数を出力することができる。

以下、圧電発振器の実施形態について図面に従って説明する。

（第１実施形態）
＜圧電発振器の構成＞
先ず、第１実施形態に係る圧電発振器の構成について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る圧電発振器の構成を示す回路図である。

図１に示すように、圧電発振器１は、圧電振動子１００と、発振回路１１０と、電流源回路１２０と、バッファ回路１３０と、から構成されている。

発振回路１１０は、圧電振動子１００の両端子の間に並列に接続されたインバータ１１１と抵抗１１２と、圧電振動子１００の両端子に各々接続されたコンデンサ１１３，１１４と、から構成されている。インバータ１１１の出力端子から発振信号Ｖｐが出力される。

電流源回路１２０は、電源電位線ＶＤＤと接地電位線との間に直列に接続されたＰｃｈトランジスタ１２１及び電流源１２５と、電源電位線ＶＤＤとインバータ１１１の電流供給端子１１５との間に接続されたＰｃｈトランジスタ１２２と、電源電位線ＶＤＤとインバータ１１１の電流供給端子１１５との間に直列に接続されたＰｃｈトランジスタ１２３及び第１の切替部であるＰｃｈトランジスタ１２４と、から構成されている。

Ｐｃｈトランジスタ１２１は、ゲート端子とドレイン端子が接続され、電流源１２５により電流Ｉ０が流れる。Ｐｃｈトランジスタ１２２は、Ｐｃｈトランジスタ１２１とカレントミラー接続され、電流Ｉ０が流れる。Ｐｃｈトランジスタ１２３は、Ｐｃｈトランジスタ１２１とカレントミラー接続されている。Ｐｃｈトランジスタ１２４は、ゲート端子と外部端子１４０が接続され、制御信号ＳＬにより導通または非導通に切り替わる。

制御信号ＳＬは、スリープモードの時にＨレベルに設定され、ノーマルモードの時にＬレベルに設定されるものとする。従って、スリープモードの時はＰｃｈトランジスタ１２４のゲート端子にＨレベルが印加されるので、Ｐｃｈトランジスタ１２４は非導通状態となり、Ｐｃｈトランジスタ１２３には電流Ｉ０が流れない。一方、ノーマルモードの時はＰｃｈトランジスタ１２４のゲート端子にＬレベルが印加されるので、Ｐｃｈトランジスタ１２４は導通状態となり、Ｐｃｈトランジスタ１２３には電流Ｉ１（＞Ｉ０）が流れる。つまり、電流源回路１２０は、スリープモードの時はインバータ１１１の電流供給端子１１５に供給される電流ＩｄはＩ０であり、ノーマルモードの時はインバータ１１１の電流供給端子１１５に供給される電流ＩｄはＩ０＋Ｉ１となる。電流Ｉ０を発振回路１１０が圧電振動子１００を励振して発振状態を維持できる最低限の電流量に設定すれば、スリープモードの時はノーマルモードの時の半分未満の電流量で発振回路１１０を動作させることができる。

バッファ回路１３０は、バッファ１３１と、第２の切替部であるＰｃｈトランジスタ１３２と、第３の切替部であるＮｃｈトランジスタ１３３と、から構成されている。

Ｐｃｈトランジスタ１３２は、電源電位線ＶＤＤとバッファ１３１の電流供給端子１３５との間に接続され、ゲート端子が外部端子１４０に接続されている。バッファ１３１は、発振回路１１０が出力する発振信号Ｖｐを例えば矩形波に波形整形し、外部端子１４１から出力信号ＯＵＴを出力する。Ｎｃｈトランジスタ１３３は、バッファ１３１の出力端子と接地電位線の間に接続され、ゲート端子が外部端子１４０に接続されている。

Ｐｃｈトランジスタ１３２は、スリープモード（制御信号ＳＬがＨレベル）の時は非導通状態となり、バッファ１３１への電流供給を遮断する。一方、Ｐｃｈトランジスタ１３２は、ノーマルモード（制御信号ＳＬがＬレベル）の時は導通状態となり、バッファ１３１への電流供給を行う。Ｎｃｈトランジスタ１３３は、スリープモード（制御信号ＳＬがＨレベル）の時は導通状態となり、出力信号ＯＵＴをＬレベルに固定する。一方、Ｎｃｈトランジスタ１３３は、ノーマルモード（制御信号ＳＬがＬレベル）の時は非導通状態となり、出力信号ＯＵＴをＬレベルに固定しない。

以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。

本実施形態では、スリープモード時は発振回路１１０に供給する電流量を圧電振動子１００が発振し続けるのに必要な最低限のレベルにし、バッファ回路１３０への電流供給を遮断することで無駄な電力消費を無くし停止状態にし、スリープモードからノーマルモードに遷移しても安定した周波数を出力することができる。

以上、圧電発振器の実施形態を説明したが、こうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることができる。以下、変形例を挙げて説明する。

（変形例１）圧電発振器の変形例１について説明する。図２は、変形例１に係る圧電発振器の構成を示す回路図である。図２に示すように、圧電発振器２は、第１実施形態のバッファ回路１３０の代わりに、バッファ回路２３０とインバータ２３５とを備えて構成されている。バッファ回路２３０は、電源電位線ＶＤＤと接地電位線との間に直列に接続されたＰｃｈトランジスタ２３１，２３２とＮｃｈトランジスタ２３３，２３４とから構成されている。Ｐｃｈトランジスタ２３１のゲート端子及びＮｃｈトランジスタ２３４のゲート端子は、各々、インバータ１１１の出力に接続され、Ｐｃｈトランジスタ２３２のゲート端子及びＮｃｈトランジスタ２３３のゲート端子は、各々、外部端子１４０とインバータ２３５を介して接続されている。Ｐｃｈトランジスタ２３２は、第２の切替部であり、Ｎｃｈトランジスタ２３３は、第３の切替部である。

スリープモード（制御信号ＳＬがＨレベル）の時は、Ｐｃｈトランジスタ２３２とＮｃｈトランジスタ２３３が非導通状態となるので、外部端子１４１はハイインピーダンス状態となる。一方、ノーマルモード（制御信号ＳＬがＬレベル）の時は、Ｐｃｈトランジスタ２３２とＮｃｈトランジスタ２３３が導通状態となり、バッファ回路２３０は反転増幅回路として機能する。

（変形例２）圧電発振器の変形例２について説明する。図３は、変形例２に係る圧電発振器の構成を示す回路図である。図３に示すように、圧電発振器３は、第１実施形態のバッファ回路１３０の代わりに、ＮＯＲ回路３３０を備えて構成されている。ＮＯＲ回路３３０は、一方の入力端子が外部端子１４０と接続され、他方の入力端子に発振信号Ｖｐが入力される。ＮＯＲ回路３３０をＣＭＯＳで構成した場合、外部端子１４０に接続されたＰｃｈトランジスタ（図示せず）が第２の切替部であり、外部端子１４０に接続されたＮｃｈトランジスタ（図示せず）が第３の切替部である。

スリープモード（制御信号ＳＬがＨレベル）の時は、ＮＯＲ回路３３０の出力がＬレベルに固定されるので、出力信号ＯＵＴはＬレベルに固定される。一方、ノーマルモード（制御信号ＳＬがＬレベル）の時は、ＮＯＲ回路３３０は反転増幅回路として機能する。

第１実施形態に係る圧電発振器の構成を示す回路図。変形例１に係る圧電発振器の構成を示す回路図。変形例２に係る圧電発振器の構成を示す回路図。従来の圧電発振器の構成を示す回路図。

１〜３…圧電発振器、１００…圧電振動子、１１０…発振回路、１１１…インバータ、１１２…抵抗、１１３，１１４…コンデンサ、１１５…電流供給端子、１２０…電流源回路、１２１〜１２４…Ｐｃｈトランジスタ、１２５…電流源、１３０…バッファ回路、１３１…バッファ、１３２…Ｐｃｈトランジスタ、１３３…Ｎｃｈトランジスタ、１３５…電流供給端子、１４０…外部端子、１４１…外部端子、２３０…バッファ回路、２３１，２３２…Ｐｃｈトランジスタ、２３３，２３４…Ｎｃｈトランジスタ、２３５…インバータ、３３０…ＮＯＲ回路。

Claims

圧電振動子と、
前記圧電振動子を励振して発振信号を出力する発振回路と、
前記発振回路に電流を供給する電流源回路と、
前記発振回路から出力された前記発振信号を波形整形した出力信号を出力するバッファ回路と、
スリープモードとノーマルモードとを切り替える制御信号を入力する制御端子と、
を含み、
前記電流源回路は、前記制御信号が前記スリープモードの時は前記ノーマルモードの時に比べて前記発振回路に供給する電流を軽減するように切り替える第１の切替部を含み、
前記バッファ回路は、前記制御信号が前記スリープモードの時は前記バッファ回路を構成する素子への電流の供給を停止する第２の切替部と、前記制御信号が前記スリープモードの時は前記発振信号の外部への出力を遮断するように切り替える第３の切替部と、を含む、
ことを特徴とする圧電発振器。