JP2013093785A - Oscillator circuit, oscillator, electronic apparatus and start-up method of oscillator circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発振回路、発振器、電子機器及び発振回路の起動方法に関する。 The present invention relates to an oscillation circuit, an oscillator, an electronic device, and a method for starting an oscillation circuit.
発振器は一定周波数の発振信号を生成するものであり、ほとんどすべての電子機器に組み込まれている。従来より、発振起動時の様々な要因で、発振器が意図した周波数と異なる周波数で異常発振する現象が知られており、異常発振を防止するための様々な提案がなされている。 An oscillator generates an oscillation signal having a constant frequency and is incorporated in almost all electronic devices. 2. Description of the Related Art Conventionally, a phenomenon in which an oscillator oscillates abnormally at a frequency different from an intended frequency is known due to various factors at the time of oscillation start-up, and various proposals for preventing abnormal oscillation have been made.
例えば、発振起動後の初期状態では発振回路の発振が不安定のため、出力バッファが動作した際に発生する電源ノイズにより発振回路が影響を受けて異常発振する可能性がある。そこで、特許文献1では、発振回路とその他の回路を別の電源で駆動することで異常発振を防止する手法が提案されている。また、特許文献2では、出力CMOSインバーターに供給される主電源電圧を抵抗とコンデンサーによるローパスフィルターを介して発振回路に供給することで水晶振動子の励振電力を低減し、これにより異常発振を防止する手法が提案されている。 For example, since the oscillation of the oscillation circuit is unstable in the initial state after the oscillation is started, there is a possibility that the oscillation circuit is affected by power supply noise generated when the output buffer is operated and abnormal oscillation occurs. Therefore, Patent Document 1 proposes a technique for preventing abnormal oscillation by driving an oscillation circuit and other circuits with different power sources. In Patent Document 2, the main power supply voltage supplied to the output CMOS inverter is supplied to the oscillation circuit through a low-pass filter composed of a resistor and a capacitor to reduce the excitation power of the crystal resonator, thereby preventing abnormal oscillation. A technique has been proposed.
しかしながら、特許文献1の手法では、発振起動直後から発振回路には一定の電源電圧が供給されるので、発振回路の構成に起因して発生する異常発振を防止することができない場合がある。例えば、制御電圧に応じて発振周波数を変化させることができる電圧制御型水晶発振器(VCXO:Voltage Controlled X’tal Oscillator)や電圧制御型SAW発振器(VCSO:Voltage Controlled SAW Oscillator)では、水晶振動子やSAW共振子の一端に可変容量素子を接続することで、水晶振動子の直列共振周波数と並列共振周波数の間で可変容量素子の容量値に応じた周波数で発振させることができる。この直列共振周波数と並列共振周波数はほとんど差がなく、周波数の可変範囲が極めて狭いため、周波数の可変範囲を広げる目的で、水晶振動子やSAW共振子に直列にインダクタンス素子(伸長コイル)を挿入する場合がある。ところが、伸長コイルを挿入することで、本来の発振モード以外に、伸長コイルのインダクタンスLと回路の容量(可変容量素子の容量等)CによるLC発振モードも存在することになり、発振起動時の様々な条件によってはLC発振が選択されてしまい、異常発振が起こる場合がある。 However, in the method of Patent Document 1, since a constant power supply voltage is supplied to the oscillation circuit immediately after the oscillation is started, abnormal oscillation that occurs due to the configuration of the oscillation circuit may not be prevented. For example, in a voltage controlled crystal oscillator (VCXO) that can change the oscillation frequency in accordance with a control voltage or a voltage controlled SAW oscillator (VCSO), a crystal oscillator, By connecting a variable capacitance element to one end of the SAW resonator, it is possible to oscillate at a frequency corresponding to the capacitance value of the variable capacitance element between the series resonance frequency and the parallel resonance frequency of the crystal resonator. There is almost no difference between the series resonance frequency and the parallel resonance frequency, and the variable range of the frequency is very narrow. For the purpose of widening the variable range of the frequency, an inductance element (extension coil) is inserted in series with the crystal resonator or SAW resonator. There is a case. However, by inserting the extension coil, in addition to the original oscillation mode, there is also an LC oscillation mode based on the inductance L of the extension coil and the circuit capacitance (capacitance of the variable capacitance element, etc.) C. Depending on various conditions, LC oscillation may be selected and abnormal oscillation may occur.
一方、特許文献2の手法は、発振回路にローパスフィルターを介して電圧を供給することで、電源起動後、発振回路に供給される電圧を徐々に上昇させることができるので、発振回路の構成に起因して発生する異常発振を防止することも可能である。しかしながら、ローパスフィルターを構成する抵抗を流れる電流により電圧降下が生じるため、発振回路の負荷の大きさに応じて、発振回路に供給される電圧が変化する。そのため、発振回路の負荷が大きい、あるいは、発振周波数を高くするために電流を増やすと、発振回路に十分な電圧が供給されなくなるため、電源電圧の低電圧化が難しいという問題がある。 On the other hand, in the technique of Patent Document 2, the voltage supplied to the oscillation circuit can be gradually increased after the power supply is started by supplying a voltage to the oscillation circuit via a low-pass filter. It is also possible to prevent abnormal oscillation that occurs due to this. However, since a voltage drop occurs due to the current flowing through the resistor constituting the low-pass filter, the voltage supplied to the oscillation circuit changes according to the load of the oscillation circuit. For this reason, there is a problem that it is difficult to lower the power supply voltage because the load on the oscillation circuit is large or when the current is increased to increase the oscillation frequency, a sufficient voltage is not supplied to the oscillation circuit.
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、起動時の異常発振を抑えるとともに負荷の大きさによらず電源電圧の低電圧化が可能な発振回路、発振器、電子機器及び発振回路の起動方法を提供することができる。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and according to some aspects of the present invention, it is possible to suppress abnormal oscillation at startup and reduce the power supply voltage regardless of the size of the load. It is possible to provide an oscillation circuit, an oscillator, an electronic device, and a method for starting the oscillation circuit that can be realized.
(1)本発明は、共振子と、前記共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路と、電源電圧が入力される時定数回路を有し、前記電源電圧が入力されてから前記時定数回路の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する電圧供給回路と、を含む、発振回路である。 (1) The present invention includes a resonator, an amplifier circuit having a feedback path from one end of the resonator to the other end, a time constant circuit to which a power supply voltage is input, and after the power supply voltage is input A voltage supply circuit that rises according to the time constant of the time constant circuit and generates a driving voltage that is constant regardless of the load connected to the amplifier circuit, and supplies the driving voltage to the amplifier circuit; These are oscillation circuits.
本発明によれば、電源電圧が立ち上がってから共振子による本来の発振が成長して安定するまでは、時定数回路によって増幅回路の駆動電圧のランプアップを緩慢にすることで、増幅回路の負性抵抗を緩やかに発生させることができるので、起動時の異常発振を抑えることができる。 According to the present invention, the ramp-up of the driving voltage of the amplifier circuit is slowed down by the time constant circuit until the original oscillation by the resonator grows and stabilizes after the power supply voltage rises. Since the resistance can be generated gently, abnormal oscillation at startup can be suppressed.
また、本発明によれば、増幅回路には、負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧が供給されるので、負荷の大きさによらず電源電圧の低電圧化が可能である。 In addition, according to the present invention, since the driving voltage that is a constant voltage is supplied to the amplifier circuit regardless of the size of the load, the power supply voltage can be lowered regardless of the size of the load.
(2)この発振回路において、前記電圧供給回路は、前記時定数回路の出力電圧に基づいて、前記時定数回路の入力端子と出力端子との間を短絡するスイッチング素子を有するようにしてもよい。 (2) In this oscillation circuit, the voltage supply circuit may include a switching element that short-circuits between the input terminal and the output terminal of the time constant circuit based on the output voltage of the time constant circuit. .
このようにすれば、電源電圧が立ち上がってから時定数回路の時定数に応じた所定時間の経過後は、電源から直接的に増幅回路に電流が流れるようになるので、時定数回路による電圧降下が無くなり、増幅回路に一定の駆動電圧を供給することができる。 In this way, after the elapse of a predetermined time corresponding to the time constant of the time constant circuit after the power supply voltage has risen, current flows directly from the power supply to the amplifier circuit. Thus, a constant drive voltage can be supplied to the amplifier circuit.
(3)この発振回路において、前記電圧供給回路は、コレクター端子が前記時定数回路の入力端子と接続され、ベース端子が前記時定数回路の出力端子と接続されたバイポーラトランジスターを有し、当該バイポーラトランジスターのエミッター端子の電圧を前記駆動電圧として前記増幅回路に供給するようにしてもよい。 (3) In this oscillation circuit, the voltage supply circuit includes a bipolar transistor having a collector terminal connected to the input terminal of the time constant circuit and a base terminal connected to the output terminal of the time constant circuit. The voltage at the emitter terminal of the transistor may be supplied to the amplifier circuit as the drive voltage.
このようにすれば、電源電圧が立ち上がってから時定数回路の時定数に応じてベース電圧が上昇してバイポーラトランジスターが増幅動作を開始し、ベース電圧とエミッター電圧の間の電位差が一定になる。従って、バイポーラトランジスターのベース電圧が電源電圧まで上昇した後はエミッター電圧が一定になるので、増幅回路に一定の駆動電圧を供給することができる。 In this way, the base voltage rises according to the time constant of the time constant circuit after the power supply voltage rises, and the bipolar transistor starts an amplifying operation, and the potential difference between the base voltage and the emitter voltage becomes constant. Therefore, the emitter voltage becomes constant after the base voltage of the bipolar transistor rises to the power supply voltage, so that a constant drive voltage can be supplied to the amplifier circuit.
(4)この発振回路において、前記増幅回路は、前記帰還経路に設けられたインダクタンス素子と、前記帰還経路に設けられ、前記インダクタンス素子と直列に接続された可変容量素子と、を含むようにしてもよい。 (4) In this oscillation circuit, the amplifier circuit may include an inductance element provided in the feedback path, and a variable capacitance element provided in the feedback path and connected in series with the inductance element. .
(5)本発明は、上記のいずれかの発振回路を含む、発振器である。 (5) The present invention is an oscillator including any one of the oscillation circuits described above.
(6)本発明は、上記のいずれかの発振回路を含む、電子機器である。 (6) The present invention is an electronic device including any one of the oscillation circuits described above.
(7)本発明は、共振子と、前記共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路と、を含む発振回路の起動方法であって、電源電圧が入力されてから所定の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する、発振回路の起動方法である。 (7) The present invention is a method for starting an oscillation circuit including a resonator and an amplifier circuit having a feedback path from one end of the resonator to the other end, and at a predetermined time after a power supply voltage is input This is a method for starting an oscillation circuit that generates a drive voltage that rises in accordance with a constant and has a constant voltage regardless of the size of a load connected to the amplifier circuit, and supplies the drive voltage to the amplifier circuit.
本発明によれば、電源電圧が立ち上がってから共振子による本来の発振が成長して安定するまでは、所定の時定数に応じて増幅回路の駆動電圧のランプアップを緩慢にすることで、増幅回路の負性抵抗を緩やかに発生させることができるので、起動時の異常発振を抑えることができる。 According to the present invention, the amplification of the drive voltage of the amplifier circuit is slowed down according to a predetermined time constant until the original oscillation by the resonator grows and stabilizes after the power supply voltage rises. Since the negative resistance of the circuit can be generated gently, abnormal oscillation at startup can be suppressed.
また、本発明によれば、増幅回路には、負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧が供給されるので、負荷の大きさによらず電源電圧の低電圧化が可能である。 In addition, according to the present invention, since the driving voltage that is a constant voltage is supplied to the amplifier circuit regardless of the size of the load, the power supply voltage can be lowered regardless of the size of the load.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. Also, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1.第1実施形態
図1は、第1実施形態の発振回路の構成例を示す図である。第1実施形態の発振回路1は、水晶振動子10、増幅回路20、電圧供給回路30を含んで構成されている。
1. First Embodiment FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an oscillation circuit according to a first embodiment. The oscillation circuit 1 according to the first embodiment includes a
増幅回路20は、水晶振動子10(共振子の一例)の出力端子から入力端子に至る発振ループ(帰還経路)を有し、水晶振動子10の出力信号を増幅して当該発振ループを介して水晶振動子10の入力にフィードバックすることで、水晶振動子10の発振を継続させる。
The amplifier circuit 20 has an oscillation loop (feedback path) from the output terminal of the crystal resonator 10 (an example of a resonator) to the input terminal, and amplifies the output signal of the
本実施形態では、増幅回路20は、伸長コイル200、可変容量ダイオード202、抵抗204,212,214、コンデンサー206,208,216、NPNトランジスター210を含んで構成されている。ただし、増幅回路20は、これらの要素の一部を省略したり、他の要素を追加した構成としてもよい。
In the present embodiment, the amplifier circuit 20 includes an
NPNトランジスター210は、ベース端子がコンデンサー206を介してグランドに接続されており、コレクター端子には抵抗220(コレクター抵抗)を介して電圧供給回路30の出力電圧VA(増幅回路20の駆動電圧)が供給され、エミッター端子はグランドに接続されている。
The
抵抗212と抵抗214は、電圧供給回路30の出力ノードとグランドの間に直列に接続されており、抵抗212と抵抗214の接続点がNPNトランジスター210のベース端子に接続されている。この抵抗212と抵抗214により電圧供給回路30の出力電圧VAが抵抗分割されてNPNトランジスター210の直流バイアス電圧が設定されている。
The
コンデンサー208は、NPNトランジスター210のコレクター端子とグランドの間に接続されている。
The
水晶振動子10の出力端子とNPNトランジスター210のベース端子との間に、可変容量ダイオード202(可変容量素子の一例)とコンデンサー206が直列に接続されており、NPNトランジスター210のコレクター端子と水晶振動子10の入力端子との間に伸長コイル200(インダクタンス素子の一例)が接続されている。
A variable capacitance diode 202 (an example of a variable capacitance element) and a
このような構成により、水晶振動子10の出力信号は、可変容量ダイオード202とコンデンサー216を通ってNPNトランジスター210で増幅され、NPNトランジスター210のコレクター端子から伸長コイル200を通って水晶振動子の入力端子に入力される。すなわち、水晶振動子10の出力信号は、この発振ループを伝播して水晶振動子10の入力端子に入力され、水晶振動子10がインダクタンス素子として振舞うことで、いわゆるピアース発振回路が形成されている。
With this configuration, the output signal of the
また、可変容量ダイオード202のアノードは抵抗218を介してグランドに接続されており、可変容量ダイオード202のカソードには抵抗204を介して制御電圧Vcが供給される。この制御電圧Vcの値に応じて可変容量ダイオード202の容量値が変化することで発振周波数が変化する。すなわち、この発振回路1は、電圧制御型水晶発振回路として機能する。伸長コイル200は、この発振周波数の可変範囲を広げる役割を果たす。伸長コイル200のインダクタンス値が大きいほど、周波数の可変範囲が広くなるため望ましいが、伸長コイル200のインダクタンス値が大きいほど、この伸長コイル200と回路容量によるLC発振周波数が低くなる。すると、増幅回路20の負性抵抗は周波数の2乗に反比例し、LC発振周波数が低いほど負性抵抗が大きくなるので、起動時(電源投入時)にLC発振しやすくなる。つまり、水晶振動子10と回路容量による本来の発振周波数の可変範囲を広げるほど、起動時に異常発振しやすくなるという問題がある。
The anode of the
この問題を解決するために、本実施形態では、電圧供給回路30が設けられている。電圧供給回路30は、抵抗32とコンデンサー34によるRC積分回路、NMOSスイッチ36、コンパレーター38を含んで構成されている。抵抗32とコンデンサー34によるRC積分回路(時定数回路)は電源端子に接続されており、当該電源端子から電源電圧Vccが供給される。NMOSスイッチ36(スイッチング素子の一例)のソース端子とドレイン端子は、抵抗32の両端に接続されている。そして、NPNトランジスター210のコレクター端子には、抵抗220(コレクター抵抗)を介して、電圧供給回路30の出力ノードであるRC積分回路の出力ノード(抵抗32とコンデンサー34の接続点)の電圧VAが供給される。
In order to solve this problem, a voltage supply circuit 30 is provided in the present embodiment. The voltage supply circuit 30 includes an RC integration circuit including a
コンパレーター38は、非反転入力端子(+入力端子)にRC積分回路の出力電圧VAが供給され、反転入力端子(−入力端子)に一定電圧Vstaが供給され、出力端子はNMOSスイッチ36のゲート端子に接続されている。
The
図2は、本実施形態の発振回路1の起動時の波形の一例を示す図である。図2に示すように、時刻0で電源電圧Vccが供給されると、コンパレーター38の非反転入力端子(+入力端子)の電圧VAがコンパレーター38の反転入力端子(−入力端子)の電圧Vstaよりも低いため、コンパレーター38の出力レベルはローレベルである。従って、NMOSスイッチ36がオフしており、抵抗32とコンデンサー34によるRC積分回路の時定数に応じて電圧VAが徐々に上昇する。そして、RC積分回路の時定数に応じて決まる所定時間tが経過すると、電圧VAが一定電圧Vstaよりも高くなり、コンパレーター38の出力レベルがハイレベルになる。すると、NMOSスイッチ36がオンして抵抗32の両端がショートされるので、抵抗32に流れる電流による電圧降下がなくなり、電圧VAは電源電圧Vccと一致する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a waveform when the oscillation circuit 1 of the present embodiment is started. As shown in FIG. 2, when the power supply voltage Vcc is supplied at time 0, the voltage VA of the non-inverting input terminal (+ input terminal) of the
なお、所定時間tが、発振回路1の発振(NPNトランジスター210のコレクター端子から出力される発振信号)が安定するのに十分な時間(例えば、200μs以上)になるように、一定電圧Vstaが設定される。 The constant voltage Vsta is set so that the predetermined time t is a sufficient time (for example, 200 μs or more) for the oscillation of the oscillation circuit 1 (the oscillation signal output from the collector terminal of the NPN transistor 210) to be stabilized. Is done.
このように、第1実施形態の発振回路1によれば、電源投入後、水晶振動子10と回路容量による発振が成長して安定するまでは、増幅回路20の駆動電圧VAのランプアップを緩慢にして増幅回路20の負性抵抗を緩やかに発生させることで、起動時に異常発振(伸長コイル200と回路容量によるLC発振)しにくくなる。
As described above, according to the oscillation circuit 1 of the first embodiment, after the power is turned on, the drive voltage V A of the amplifier circuit 20 is ramped up until oscillation due to the
一方、所定時間経過後は、抵抗32の両端をショートすることで、抵抗32に流れる電流による電圧降下を無くし、増幅回路200に接続される負荷の大きさによらず、増幅回路の駆動電圧VAを一定電圧Vccに安定化することができる。
On the other hand, after the predetermined time has elapsed, the voltage drop due to the current flowing through the
なお、伸長コイル200と回路容量によるLC発振が起こらないように、電源投入からNMOSスイッチ36がオンするまでの時間を十分に長く(例えば、200μs以上)するためには、現実的には抵抗32の抵抗値をある程度大きくする必要がある。そして、発振周波数が高いほど、NPNトランジスター210に流す電流を大きくする必要があるので、仮に抵抗32の両端をショートしなければ、増幅回路20の駆動電圧VAは、電源電圧Vccよりも相当低い電圧になってしまう。従って、発振周波数を高くし、あるいは、電源電圧Vccを低くすると、増幅回路200を駆動できなくなる場合もある。これに対して、本実施形態の発振回路1では、電源投入から所定時間経過後に抵抗32の両端をショートすることで、増幅回路20の駆動電圧VAを一定電圧Vccに安定化するので、発振周波数の高周波数化や電源電圧の低電圧化にも対応することができる。
In order to prevent the LC oscillation due to the
2.第2実施形態
図3は、第2実施形態の発振回路の構成例を示す図である。第2実施形態の発振回路1は、SAW共振子50、増幅回路60、電圧供給回路70を含んで構成されている。
2. Second Embodiment FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an oscillation circuit according to a second embodiment. The oscillation circuit 1 of the second embodiment includes a
増幅回路60は、SAW共振子50(共振子の一例)の出力端子から入力端子に至る発振ループ(帰還経路)を有し、SAW共振子50の出力信号を増幅して当該発振ループを介してSAW共振子50の入力にフィードバックすることで、SAW共振子50の発振を継続させる。
The amplifier circuit 60 has an oscillation loop (feedback path) from the output terminal of the SAW resonator 50 (an example of the resonator) to the input terminal, and amplifies the output signal of the
本実施形態では、増幅回路60は、伸長コイル61、可変容量コンデンサー62、抵抗63,67,68、コンデンサー64,65、NPNトランジスター66を含んで構成されている。ただし、増幅回路60は、これらの要素の一部を省略したり、他の要素を追加した構成としてもよい。
In the present embodiment, the amplifier circuit 60 includes an
NPNトランジスター66(バイポーラトランジスターの一例)は、ベース端子がSAW共振子50の出力端子に接続されており、コレクター端子には電圧供給回路70の出力電圧(増幅回路60の駆動電圧)が供給され、エミッター端子は抵抗67を介してグランドに接続されている。
The base terminal of the NPN transistor 66 (an example of a bipolar transistor) is connected to the output terminal of the
抵抗63と抵抗68は、電源端子とグランドの間に直列に接続されており、抵抗63と抵抗68の接続点がNPNトランジスター66のベース端子に接続されている。この抵抗63と抵抗68により電源電圧Vccが抵抗分割されてNPNトランジスター66の直流バイアス電圧が設定されている。
The
コンデンサー64とコンデンサー65は、NPNトランジスター66のベース端子とグランドの間に直列に接続されており、コンデンサー64とコンデンサー65の接続点は、NPNトランジスター66のエミッター端子と接続されている。
The
伸長コイル61(インダクタンス素子の一例)と可変容量コンデンサー62(可変容量素子の一例)は、SAW共振子50の入力端子とグランドとの間に直列に接続されている。そして、可変容量コンデンサー62には制御電圧Vcが供給され、この制御電圧Vcの値に応じて可変容量コンデンサー62の容量値が変化することで発振周波数が変化する。すなわち、この発振回路1は、電圧制御型SAW発振回路として機能する。伸長コイル61は、この発振周波数の可変範囲を広げる役割を果たす。
The extension coil 61 (an example of an inductance element) and a variable capacitor 62 (an example of a variable capacitor) are connected in series between the input terminal of the
このような構成により、SAW共振子50の出力信号は、NPNトランジスター66によって増幅され、NPNトランジスター66のエミッター端子、抵抗67、グランド、可変容量コンデンサー62、伸長コイル61を介した発振ループを伝播してSAW共振子50の入力端子に入力される。そして、SAW共振子50がインダクタンス素子として振舞うことで、いわゆるコルピッツ発振回路が形成されている。
With such a configuration, the output signal of the
第1実施形態と同様に、第2実施形態の発振回路1でも、伸長コイル61のインダクタンス値が大きいほど、周波数の可変範囲が広くなるため望ましいが、伸長コイル61のインダクタンス値が大きいほど、この伸長コイル61と回路容量によるLC発振周波数が低くなる。すると、増幅回路60の負性抵抗は周波数の2乗に反比例し、LC発振周波数が低いほど負性抵抗が大きくなるので、起動時(電源投入時)にLC発振しやすくなる。つまり、SAW共振子50と回路容量による本来の発振周波数の可変範囲を広げるほど、起動時に異常発振しやすくなるという問題がある。
Similarly to the first embodiment, in the oscillation circuit 1 of the second embodiment, it is preferable that the inductance value of the
この問題を解決するために、本実施形態では、電圧供給回路70が設けられている。電圧供給回路70は、抵抗72とコンデンサー74によるRC積分回路(時定数回路)とNPNトランジスター76を含んで構成されている。抵抗72とコンデンサー74によるRC積分回路は電源端子に接続されており、当該電源端子から電源電圧Vccが供給される。また、NPNトランジスター76は、ベース端子が、抵抗72とコンデンサー74の接続点に接続され、コレクター端子には電源電圧Vccが供給され、エミッター端子は、増幅回路60に含まれるNPNトランジスター66のコレクター端子に接続されている。
In order to solve this problem, a voltage supply circuit 70 is provided in the present embodiment. The voltage supply circuit 70 includes an RC integration circuit (time constant circuit) including a
図4は、本実施形態の発振回路1の起動時の波形の一例を示す図である。図4に示すように、時刻0で電源電圧Vccが供給されると、抵抗72とコンデンサー74によるRC積分回路の時定数に応じてNPNトランジスター76のベース電圧が徐々に上昇する。これにより、NPNトランジスター76に流れる電流が徐々に増えていく。そして、所定時間tが経過し、NPNトランジスター76のベース電圧がVBE(ベース−エミッター間電圧)を超えると、NPNトランジスター76のベース電圧の上昇に追従してエミッター電圧(NPNトランジスター66のコレクター電圧であり、増幅回路60の駆動電圧)が徐々に上昇する。そして、NPNトランジスター66のコレクター電圧(増幅回路60の駆動電圧)がベース電圧よりも高くなると発振が開始し、NPNトランジスター66のコレクター電圧(増幅回路60の駆動電圧)の上昇とともに発振が成長していく。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a waveform when the oscillation circuit 1 according to the present embodiment is started. As shown in FIG. 4, when the power supply voltage Vcc is supplied at time 0, the base voltage of the
このように、第2実施形態の発振回路1によれば、電源投入後、増幅回路60の駆動電圧のランプアップを緩慢にして増幅回路60の負性抵抗を緩やかに発生させることで、起動時に異常発振(伸長コイル61と回路容量によるLC発振)しにくくなる。
As described above, according to the oscillation circuit 1 of the second embodiment, after the power is turned on, the ramp-up of the drive voltage of the amplifier circuit 60 is slowed so that the negative resistance of the amplifier circuit 60 is gently generated. Abnormal oscillation (LC oscillation due to the
また、NPNトランジスター76のベース電圧がVccまで上昇した後は、NPNトランジスター76のエミッター電圧はVcc−VBEに固定されるので、増幅回路60に接続される負荷の大きさによらず、増幅回路60の駆動電圧を一定電圧に安定化することができる。従って、発振周波数の高周波数化や電源電圧の低電圧化にも対応することができる。
Further, after the base voltage of the
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。 In addition, this invention is not limited to this embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention.
共振子としては、例えば、SAW共振子、ATカット水晶振動子、SCカット水晶振動子、音叉型水晶振動子などを用いることができる。 As the resonator, for example, a SAW resonator, an AT cut crystal resonator, an SC cut crystal resonator, a tuning fork type crystal resonator, or the like can be used.
共振子の基板材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックス等の圧電材料、又はシリコン半導体材料等を用いることができる。 As a substrate material for the resonator, piezoelectric single crystals such as crystal, lithium tantalate, and lithium niobate, piezoelectric materials such as piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate, or silicon semiconductor materials can be used.
共振子の励振手段としては、圧電効果によるものを用いてもよいし、クーロン力による静電駆動を用いてもよい。 As a means for exciting the resonator, one using a piezoelectric effect may be used, or electrostatic driving using a Coulomb force may be used.
また、スイッチング素子としては、バイポーラトランジスター、電界効果トランジスター(FET:Field Effect Transistor)、金属酸化膜型電界効果トランジスター(MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、サイリスター等を用いることができる。 Further, as the switching element, a bipolar transistor, a field effect transistor (FET), a metal oxide field effect transistor (MOSFET), a thyristor, or the like can be used.
また、本実施形態では、発振ループにインダクタンス素子と可変容量素子が設けられた電圧制御型水晶発振回路や電圧制御型SAW発振回路を例に挙げて説明したが、本発明は、発振ループにインダクタンス素子が無い電圧制御型発振回路や、発振ループにインダクタンス素子も可変容量素子もなく一定周波数で発振する単純な発振回路にも適用することができる。 Further, in the present embodiment, the voltage control type crystal oscillation circuit and the voltage control type SAW oscillation circuit in which an inductance element and a variable capacitance element are provided in the oscillation loop have been described as examples. However, the present invention provides an inductance in the oscillation loop. The present invention can also be applied to a voltage control type oscillation circuit having no element and a simple oscillation circuit that oscillates at a constant frequency without an inductance element and a variable capacitance element in an oscillation loop.
また、本発明は、発振回路を含む発振器に適用することができる。本発明の発振器としては、特に限定されないが、圧電発振器(水晶発振器等)、SAW発振器、電圧制御型発振器(VCXOやVCSO等)、温度補償型発振器(TCXO等)、恒温型発振器(OCXO等)、原子発振器等が挙げられる。 Further, the present invention can be applied to an oscillator including an oscillation circuit. Although it does not specifically limit as an oscillator of this invention, A piezoelectric oscillator (crystal oscillator etc.), a SAW oscillator, a voltage control type oscillator (VCXO, VCSO, etc.), a temperature compensation type oscillator (TCXO, etc.), a constant temperature type oscillator (OCXO etc.) And an atomic oscillator.
また、本発明は、発振回路を含む電子機器に適用することができる。本発明の電子機器としては、特に限定されないが、パーソナルコンピューター(例えば、モバイル型パーソナルコンピューター)、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置(例えば、インクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、PDR(歩行者位置方位計測)等が挙げられる。 Further, the present invention can be applied to an electronic device including an oscillation circuit. The electronic device of the present invention is not particularly limited, but is a personal computer (for example, a mobile personal computer), a mobile terminal such as a mobile phone, a digital still camera, an ink jet type ejection device (for example, an ink jet printer), a laptop type. Personal computers, tablet personal computers, storage area network devices such as routers and switches, local area network devices, televisions, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (including those with communication functions), electronic dictionaries , Calculators, electronic game machines, game controllers, word processors, workstations, videophones, security TV monitors, electronic binoculars, POS terminals Medical equipment (eg, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments (eg, vehicle, aircraft, ship instruments) , Flight simulator, head mounted display, motion trace, motion tracking, motion controller, PDR (pedestrian position and orientation measurement), and the like.
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
1 発振回路、10 水晶振動子、20 増幅回路、30 電圧供給回路、32 抵抗、34 コンデンサー、36 NMOSスイッチ、38 コンパレーター、50 SAW共振子、60 増幅回路、61 伸長コイル、62 可変容量コンデンサー、63 抵抗、64 コンデンサー、65 コンデンサー、66 NPNトランジスター、67 抵抗、68 抵抗、70 電圧供給回路、72 抵抗、74 コンデンサー、76 NPNトランジスター、200 伸長コイル、202 可変容量ダイオード、204 抵抗、206 コンデンサー、208 コンデンサー、210 NPNトランジスター、212 抵抗、214 抵抗、216 コンデンサー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oscillator circuit, 10 Crystal oscillator, 20 Amplifier circuit, 30 Voltage supply circuit, 32 Resistor, 34 Capacitor, 36 NMOS switch, 38 Comparator, 50 SAW resonator, 60 Amplifier circuit, 61 Extension coil, 62 Variable capacity capacitor, 63 resistor, 64 capacitor, 65 capacitor, 66 NPN transistor, 67 resistor, 68 resistor, 70 voltage supply circuit, 72 resistor, 74 capacitor, 76 NPN transistor, 200 extension coil, 202 variable capacitance diode, 204 resistor, 206 capacitor, 208 Capacitor, 210 NPN transistor, 212 resistor, 214 resistor, 216 capacitor
Claims (7)
前記共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路と、
電源電圧が入力される時定数回路を有し、前記電源電圧が入力されてから前記時定数回路の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する電圧供給回路と、を含む、発振回路。 A resonator,
An amplifier circuit having a feedback path from one end of the resonator to the other;
It has a time constant circuit to which a power supply voltage is input, and rises in accordance with the time constant of the time constant circuit after the power supply voltage is input and has a constant voltage regardless of the size of the load connected to the amplifier circuit. And a voltage supply circuit that generates the drive voltage and supplies the drive voltage to the amplifier circuit.
前記電圧供給回路は、
前記時定数回路の出力電圧に基づいて、前記時定数回路の入力端子と出力端子との間を短絡するスイッチング素子を有する、発振回路。 In claim 1,
The voltage supply circuit includes:
An oscillation circuit comprising a switching element that short-circuits between an input terminal and an output terminal of the time constant circuit based on an output voltage of the time constant circuit.
前記電圧供給回路は、
コレクター端子が前記時定数回路の入力端子と接続され、ベース端子が前記時定数回路の出力端子と接続されたバイポーラトランジスターを有し、当該バイポーラトランジスターのエミッター端子の電圧を前記駆動電圧として前記増幅回路に供給する、発振回路。 In claim 1,
The voltage supply circuit includes:
The amplifier circuit includes a bipolar transistor having a collector terminal connected to the input terminal of the time constant circuit and a base terminal connected to the output terminal of the time constant circuit, and using the voltage at the emitter terminal of the bipolar transistor as the drive voltage. Oscillator circuit to supply to.
前記増幅回路は、
前記帰還経路に設けられたインダクタンス素子と、
前記帰還経路に設けられ、前記インダクタンス素子と直列に接続された可変容量素子と、を含む、発振回路。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The amplifier circuit is
An inductance element provided in the feedback path;
An oscillation circuit including a variable capacitance element provided in the feedback path and connected in series with the inductance element.
電源電圧が入力されてから所定の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する、発振回路の起動方法。 A method for starting an oscillation circuit including a resonator and an amplifier circuit having a feedback path from one end of the resonator to the other end,
A drive voltage that rises in accordance with a predetermined time constant after the power supply voltage is input and generates a constant voltage regardless of the size of the load connected to the amplifier circuit, and supplies the drive voltage to the amplifier circuit. , How to start the oscillation circuit.
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