JP2015192284A - Crystal oscillator, and electronic device employing crystal oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧制御発振器(Voltage-Controlled Oscillator:VCO)に関わり、特に、発振周波数の切り替えを可能とする電子装置(特に、映像分野)における電圧制御水晶発振器(Voltage-Controlled Crystal Oscillator:VCXO)に関する。 The present invention relates to a voltage-controlled oscillator (VCO), and in particular, a voltage-controlled crystal oscillator (VCXO) in an electronic device (especially in the video field) that enables switching of an oscillation frequency. About.
図1と図2によって従来の電圧制御水晶発振器(以下、VCXOと称する)について説明する。図1は、従来のVCXOの入出力端子の一例について説明するための図である。また、図2は、従来のVCXOにおける基準クロック周波数に対する発振周波数の調整可能な電圧範囲の一例を説明するための模式図である。 A conventional voltage controlled crystal oscillator (hereinafter referred to as VCXO) will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram for explaining an example of an input / output terminal of a conventional VCXO. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of a voltage range in which the oscillation frequency can be adjusted with respect to the reference clock frequency in the conventional VCXO.
図1において、VCXO60はパッケージ化されており、発振周波数の停止と調整を可能とするため5つの端子を必要としており、電源端子13、接地端子14、発振周波数出力端子12、発振周波数調整端子51、及び発振停止制御端子65を備える。
発振周波数調整端子51には、発振制御用のアナログ電圧がVCC電源電位からGND接地電位の範囲で入力され、電圧を可変入力する電圧制御によりVCXO60の発振周波数を調整する。
発振周波数出力端子12は、発振生成された周波数を出力する。発振停止制御端子65には、HighかLowに2値化された信号が入力され、Highの時にEnableとしてVCXO60が動作状態になり、Lowの時にDisableとしてVCXO60が停止状態になる。
VCXO60が停止状態となる時には、発振周波数調整端子51の電圧に関わらずVCXO60は停止状態であり、発振周波数出力端子12は高インピーダンス状態になる。
In FIG. 1, the VCXO 60 is packaged and requires five terminals to enable the oscillation frequency to be stopped and adjusted, and includes a
An oscillation control analog voltage is input to the oscillation
The oscillation
When the
図2は、縦方向を電圧とイメージして説明した模式図である。
電圧(Vcont)調整範囲51aは、発振周波数調整の利用可能電圧範囲を示し、GND接地電位からVcc電源電位までを調整電圧としており、VCXO60の周波数安定度を調整可能な電圧範囲60aと絶対周波数範囲として調整可能な電圧範囲60b、60cを含む。
電圧範囲60aは、周波数安定度の利用電圧範囲である。VCXO60に個体差(部品毎のバラツキ)があっても、この電圧範囲60aの範囲内にVCXO60の発振周波数の中心値があれば、GND接地電位からVcc電源電位までの入力電圧の範囲内で周波数を調整できる。標準的な設計では、周波数安定度(Frequency Stability)の周波数範囲は、±50[ppm]とされることが多い。
電圧範囲60bは、周波数安定度上限での絶対周波数範囲での利用電圧範囲である。VCXO60の個体差によって、VCXO60の発振周波数の中心値が、上限値60uに来たときの、絶対周波数範囲が利用できる電圧の範囲である。標準的な設計では、絶対周波数範囲として調整できる周波数範囲は、±50[ppm]とされることが多い。
電圧範囲60cは、周波数安定度下限での絶対周波数範囲での利用電圧範囲である。VCXO60の個体差によって、VCXO60の発振周波数の中心値が、下限値60dに来たときの、絶対周波数範囲が利用できる電圧の範囲である。電圧範囲60bの周波数安定度上限での絶対周波数範囲での利用電圧範囲と同様に、絶対周波数範囲として調整できる周波数は、±50[ppm]としている。
電圧範囲60aの周波数安定度の利用電圧範囲では、電圧(Vcont)調整範囲51aの中心電圧51o(=1/2Vcc)をその発振周波数調整の利用可能電圧範囲の中心電圧として設定している。また、電圧範囲60bの周波数安定度上限での絶対周波数範囲での利用電圧範囲、及び、電圧範囲60cの周波数安定度下限での絶対周波数範囲での利用電圧範囲でも、絶対周波数範囲として調整できる周波数は、±50[ppm]を確保できるように設定している。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the vertical direction as a voltage.
A voltage (Vcont)
The
The
The
In the use voltage range of the frequency stability of the
図3の2つの基準クロック周波数のどちらか一方のクロック周波数に切り替え可能なVCXOの構成例によって、従来例を説明する。
図3において、VCXO50はパッケージ化されており、VCXOPackとも称する。VCXO50は、発振周波数調整端子51、発振周波数選択端子55、発振周波数出力端子12、電源端子13、及び接地端子14の5つの端子を備える。またさらに、VCXO50は、第1のVCXO(VCXO(A))20、第2のVCXO(VCXO(B))40、及びインバータ345をパッケージ内部に備える。
A conventional example will be described with reference to a configuration example of a VCXO that can be switched to one of the two reference clock frequencies in FIG.
In FIG. 3, the VCXO 50 is packaged and is also referred to as VCXOPack. The VCXO 50 includes five terminals: an oscillation
発振周波数調整端子(Vcont)51は、発振周波数調整のための電圧入力に用いられる。
発振周波数選択端子(F_sel)55は、第1のVCXO20を発振させる場合には第2のVCXO40の発振を停止させる制御を行い、第2のVCXO40を発振させた場合には第1のVCXO20の発振を停止させる制御を行う。即ち、発振周波数選択端子55は、第1のVCXO20と第2のVCXO40の2つのVCXOの、一方を発振させる動作と他方を停止させる動作の切替制御を行うための電圧を入力するための端子である。
発振周波数出力端子12は、発振周波数の電圧振幅信号の出力に用いられる。
電源端子13にはVcc電源電位が印加され、接地端子14にはGND接地電位が印加される。この結果、VCXO50のパッケージ内の第1のVCXO20、第2のVCXO40、及びインバータ345に電圧Vccの電源電位が供給される。
The oscillation frequency adjustment terminal (Vcont) 51 is used for voltage input for adjusting the oscillation frequency.
The oscillation frequency selection terminal (F_sel) 55 performs control to stop the oscillation of the
The oscillation
A Vcc power supply potential is applied to the
第1のVCXO20は、第1の発振周波数調整入力部21、第1の発振周波数出力部22、及び第1の発振停止制御入力部25を備える。
第1の発振周波数調整入力部21には、発振周波数調整端子51から発振制御用のアナログ電圧がVcc電源電位からGND接地電位の範囲で入力され、電圧制御により第1のVCXO20の発振周波数を調整する。
第1の発振周波数出力部22は、第1のVCXO20により発振生成された周波数の電圧振幅信号を発振周波数出力端子12に出力する。
第1の発振停止制御入力部25には、High(Vcc電源電位)またはLow(GND設置電位)のいずれかの2値化された信号が入力される。例えば、第1のVCXO20は、第1の発振停止制御入力部25にHighの信号が入力されたときには、Enableとして動作状態になる。また、第1のVCXO20は、第1の発振停止制御入力部25にLowの信号が入力されたときには、Disableとして停止状態になる。
第1のVCXO20が停止状態となるときには、第1の発振周波数調整入力部21に入力される電圧の値に関わらず、第1のVCXO20の発振は停止状態である。しかし、第1の発振周波数出力部22は高インピーダンス状態であるので、発振周波数出力端子12と切り分けられる。
The first VCXO 20 includes a first oscillation frequency
The first oscillation frequency
The first oscillation
The first oscillation stop
When the
第2のVCXO40は、第2の発振周波数調整入力部41、第2の発振周波数出力部42、及び第2の発振停止制御入力部45を備える。
第2の発振周波数調整入力部41には、発振周波数調整端子51から発振制御用のアナログ電圧がVcc電源電位からGND接地電位の範囲で入力され、電圧制御により第2のVCXO40の発振周波数が調整される。
第2の発振周波数出力部42は、第2のVCXO40により発振生成された周波数の電圧振幅信号を発振周波数出力端子12に出力する。
第2の発振停止制御入力部45には、HighまたはLowのいずれかの2値化された信号が入力される。例えば、第2のVCXO40は、第2の発振停止制御入力部45にHighの信号が入力されたときには、Enableとして動作状態になる。また、第2のVCXO40は、第2の発振停止制御入力部45にLowの信号が入力されたときには、Disableとして停止状態になる。
第2のVCXO40が停止状態となるときには、第2の発振周波数調整入力部41に入力される電圧の値に関わらず、第2のVCXO40の発振は停止状態である。しかし、第2の発振周波数出力部42は高インピーダンス状態であるので、発振周波数出力端子12と切り分けられる。
The second VCXO 40 includes a second oscillation frequency
An oscillation control analog voltage is input from the oscillation
The second oscillation
The second oscillation stop
When the
なお、第2の発振停止制御入力部45に入力される信号は、インバータ345を通ることによって、第1の発振停止制御入力部25と明示的に反転したものとなっている。これによって、第1のVCXO20が動作状態のときには、第2のVCXO40が停止状態となり、第1のVCXO20が停止状態のときには、第2のVCXO40が動作状態となる。この結果、VCXO50では、第1と第2のVCXOのいずれか一方のVCXOのみが発振して発振周波数出力端子12から選択された周波数の電圧振幅信号が出力される。
The signal input to the second oscillation stop
テレビジョン方式を主映像出力とする映像装置等の電子装置は、従来、利用規格における映像方式に対応した電圧制御水晶発振器(以下、VCXOと称する)を用いていた。
近年には、テレビジョン方式は高精細化の時代となり、フレームレート25[Hz]の映像方式の利用規格では、74.250000[MHz]の基準クロック周波数またはその倍の基準クロック周波数を用いることが一般的となった。また、フレームレート29.97[Hz」の映像方式の利用規格では、74.175824[MHz]の基準クロック周波数またはその倍の基準クロック周波数を用いることが一般的となった。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic apparatus such as a video apparatus that uses a television system as a main video output has used a voltage-controlled crystal oscillator (hereinafter referred to as VCXO) corresponding to the video system in the usage standard.
In recent years, the television system has become an era of high definition, and in the usage standard of the video system with a frame rate of 25 [Hz], it is necessary to use a reference clock frequency of 74.250,000 [MHz] or a reference clock frequency that is twice as high. Became common. In addition, in the video system usage standard with a frame rate of 29.97 [Hz], it has become common to use a reference clock frequency of 74.175824 [MHz] or a reference clock frequency that is twice as high.
全世界での利用を想定したテレビジョン方式を主とした映像装置等の電子装置に使用するVCXOは、それぞれ異なる発振周波数の電圧振幅信号を出力する2つのVCXOを搭載し、発振停止制御端子を用いて、それぞれの利用規格で用いられる映像方式に対応した発振周波数の電圧振幅信号を出力するVCXOのみを動作させていた。
従って、従来の2つのVCXOを搭載したVCXOは、電源印加端子、接地端子、発振周波数出力端子、発振周波数調整端子、及び発振停止制御端子と、5つ以上の端子を持つ構成であった(例えば、特許文献1参照。)。
VCXOs used in electronic devices such as video devices mainly based on television systems that are supposed to be used worldwide are equipped with two VCXOs that output voltage amplitude signals of different oscillation frequencies, and have oscillation stop control terminals. Only the VCXO that outputs the voltage amplitude signal of the oscillation frequency corresponding to the video system used in each usage standard is operated.
Therefore, a VCXO equipped with two conventional VCXOs has a configuration having five or more terminals, such as a power supply application terminal, a ground terminal, an oscillation frequency output terminal, an oscillation frequency adjustment terminal, and an oscillation stop control terminal (for example, , See Patent Document 1).
2つのVCXOを搭載したVCXOのパッケージを小型化しようとする場合には、5端子を4端子にする等、端子数を減らすことが効果的である。また、端子数を減らすことは、VCOまたはVCXOを実装する基板等のモジュールの小型化にも寄与する。
しかし、上述したように、従来は、VCXOのパッケージを小型化しようとして、4端子の構成のパッケージにした場合には、発振停止制御端子を設けることができなかった。
即ち、従来の2つのVCXOを搭載したVCXOは、2つのVCXOを搭載する必要性と、切り替えのための発振停止制御端子の必要性があるため、映像装置等の電子装置の小型化に際して、4端子の小型パッケージを選択できないという問題点があった。
2つの周波数用のVCXOを1つのパッケージに搭載する手法も提案されているが、従来の単板水晶を削り出す形成では必要とする面積に小型化の限度があり、パッケージの小型化が困難であるという問題があった。
本発明の目的は、上記のような問題点に鑑み、4端子の小型パッケージにて2つのVCXOを切り替え調整できる手段を提供することにある。
In order to reduce the size of a VCXO package on which two VCXOs are mounted, it is effective to reduce the number of terminals, for example, five terminals are changed to four terminals. Further, reducing the number of terminals contributes to miniaturization of a module such as a substrate on which a VCO or VCXO is mounted.
However, as described above, conventionally, when the VCXO package is made to be a four-terminal package in order to reduce the size of the VCXO package, the oscillation stop control terminal cannot be provided.
In other words, a conventional VCXO equipped with two VCXOs requires the installation of two VCXOs and the necessity of an oscillation stop control terminal for switching. There was a problem that a small package of terminals could not be selected.
Although a method of mounting VCXO for two frequencies in one package has been proposed, there is a limit to downsizing the area required for forming a conventional single crystal, and it is difficult to downsize the package. There was a problem that there was.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide means for switching and adjusting two VCXOs in a small package having four terminals.
上記課題を解決するため、本発明の水晶発振器は、少なくとも第1のVCXO、及び第2のVCXOとインバータのいずれかを有し、さらに、コンパレータ、発振制御調整端子、発振周波数出力端子、電源端子、及び接地端子を有し、
前記発振制御調整端子は、周波数の調整と発振切り替え制御とを同一入力端子で行うことを第1の特徴とする。
In order to solve the above problems, a crystal oscillator of the present invention includes at least one of a first VCXO, a second VCXO, and an inverter, and further includes a comparator, an oscillation control adjustment terminal, an oscillation frequency output terminal, and a power supply terminal And having a ground terminal,
The first feature of the oscillation control adjustment terminal is that frequency adjustment and oscillation switching control are performed at the same input terminal.
また、上記本発明の第1の特徴の水晶発振器において、前記第1のVCXOの発振周波数と前記第2のVCXOの発振周波数の比が1000:1001以内であることを本発明の第2の特徴とする。 In the crystal oscillator according to the first aspect of the present invention, the ratio of the oscillation frequency of the first VCXO and the oscillation frequency of the second VCXO is within 1000: 1001. And
また、上記第1の特徴または第2の特徴の水晶発振器において、前記コンパレータのヒステリシス電圧は、電源電圧の1/6〜1/4であることを本発明の第3の特徴とする。 In the crystal oscillator according to the first or second feature, a third feature of the present invention is that the hysteresis voltage of the comparator is 1/6 to 1/4 of the power supply voltage.
上記第1の特徴乃至第3の特徴の水晶発振器を備え、利用規格に対応して、前記水晶発振器から出力される電圧振幅信号の周波数を切替えることを本発明の第4の特徴とする電子装置。 An electronic apparatus according to a fourth aspect of the present invention, comprising the crystal oscillator according to the first to third characteristics, wherein the frequency of the voltage amplitude signal output from the crystal oscillator is switched in accordance with a usage standard. .
本発明によれば、発振停止制御端子により2つの基準クロック周波数を切り替えるVCXOにおいて、端子数を減らして小型化を実現することが可能なVCXOを実現することができる。
その結果、VCXOの端子数を減らし小型化ができ、かつ、搭載する部品点数が低減でき、少ない回路構成規模で小型サイズの電子装置を実現することができる。
According to the present invention, in a VCXO that switches two reference clock frequencies by an oscillation stop control terminal, a VCXO that can be reduced in size by reducing the number of terminals can be realized.
As a result, the number of terminals of the VCXO can be reduced and the size can be reduced, the number of components to be mounted can be reduced, and a small-sized electronic device can be realized with a small circuit configuration scale.
以下に本発明の一実施形態について、図面等を用いて説明する。
また、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
なお、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避ける。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Moreover, the following description is for describing one embodiment of the present invention, and does not limit the scope of the present invention. Accordingly, those skilled in the art can employ embodiments in which these elements or all of the elements are replaced with equivalent ones, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.
In the description of each drawing, the same reference numerals are assigned to components having a common function, and duplication of description is avoided as much as possible.
図4と図5によって本発明のVCXOの一実施形態について説明する。図4は、本発明のVCXOの入出力端子の一実施例について説明するための図である。また、図5は、本発明のVCXOにおける基準クロック周波数に対する発振周波数の調整可能な電圧範囲の一実施例を説明するための模式図である。 An embodiment of the VCXO of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram for explaining an embodiment of the input / output terminals of the VCXO of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a voltage range in which the oscillation frequency can be adjusted with respect to the reference clock frequency in the VCXO of the present invention.
図4において、VCXO10はパッケージ化されており、VCXOPackとも称する。VCXO10は、発振制御調整端子11、発振周波数出力端子12、電源端子13、及び接地端子14の4つの端子を備える。また、VCXO10は、第1のVCXO(VCXO(A))20、第2のVCXO(VCXO(B))40、ヒステリシス特性比較回路30、インバータ345、抵抗器31、抵抗器32、及び抵抗器33をパッケージ内部に備える。即ち、図4のVCXO10は、2つの異なる発振周波数の電圧振幅信号を出力する第1のVCXO20と第2のVCXO40を備える。そして、VCXO10は、発振制御調整端子11から入力される電圧の電位に応じて、第1のVCXO20が動作する時は第2のVCXO40の動作を停止し、第2のVCXO40が動作する時は第1のVCXO20の動作を停止する。かつ、動作中の第1のVCXO20または第2のVCXOを同じ発振制御調整端子11に電圧を印加して周波数の調整を行うものである。なお、ヒステリシス特性比較回路30は、例えば、コンパレータである。
なお、VCXO10は、薄膜ハイブリッド回路、水晶素材をベースとしたMEMS(Micro Electro Mechanical System)等で構成しても良い。同様に、ヒステリシス特性比較回路30やインバータ345も、薄膜ハイブリッド回路、MMIC等で構成しても良い。また、VCXO10は、抵抗器31〜33は、チップ抵抗器、若しくは、薄膜または厚膜抵抗器でも良い。
さらに、上述の部品の一部またはすべてを組み込んだ薄膜ハイブリッド回路、MMIC等であっても良い。
In FIG. 4, the
The
Further, it may be a thin film hybrid circuit, MMIC, or the like in which some or all of the above-described components are incorporated.
発振制御調整端子11は、切り替え制御及び発振周波数調整のための電圧入力に用いられる。
発振周波数出力端子12、電源端子13、接地端子14、第1のVCXO20、第2のVCXO40、及びインバータ345は、図3と同じ機能を有する。ただし、図4の実施例では電源端子13及び接地端子14は、第1のVCXO20、第2のVCXO40、及びインバータ345の他に、ヒステリシス特性比較回路30及び抵抗器31にも電源を供給している。
The oscillation
The oscillation
第1のVCXO20には、発振制御調整端子部11から、発振制御用のアナログ電圧がVcc電源電位からGND接地電位の範囲で入力され、電圧制御により第1のVCXO20が出力する電圧振幅信号の発振周波数が調整される。
第1の発振周波数出力部22は、第1のVCXO20により発振生成された周波数の電圧振幅信号を発振周波数出力端子12に出力する。
第1の発振停止制御入力部25には、HighまたはLowに2値化された信号が入力される。そして、例えば、Highの信号が入力されたときに、Enableとして第1のVCXO20が動作状態になり、Lowの信号が入力されたときに、Disableとして第1のVCX20が停止状態になる。また、第1のVCXO20が停止状態となるときには、第1の発振周波数調整入力部21に入力される電圧の値に関わらず、第1のVCXO20の発振は停止状態であり、第1の発振周波数出力部22は高インピーダンス状態であるので、発振周波数出力端子12と切り分けられる。
The
The first oscillation
The first oscillation stop
ヒステリシス特性比較回路30は、基準電圧等分抵抗器31、比較出力帰還抵抗器32、制御入力抵抗器33、比較基準電圧入力部34、及び比較入力電圧入力部35を備え、第1の発振停止制御入力部25にLow/Highに2値化された信号を出力する。
基準電圧等分抵抗器(Rref)31は、電源端子13によるVcc電源電位と、接地端子14によるGND接地電位とを抵抗分割し、接地電位からみてVcc/2に等分された電位(Vref)を作り出し、比較基準電圧入力(−(マイナス)入力)部34に出力する。
ヒステリシス特性比較回路30からの2値化出力された電位の信号は、第1の発振停止制御入力部25に出力されると共に、比較出力帰還抵抗器(Rfb)32を介して、比較入力電圧入力(+(プラス)入力)部35に帰還される。
発振制御調整端子11から入力された発振制御用のアナログ電圧は、制御入力抵抗器(Rin)33を介して、比較入力電圧入力部35に入力する。
比較基準電圧入力部34には、基準電圧等分抵抗器31により生成されるVcc/2となる等分された電位が、ヒステリシス特性比較回路30の比較基準電位として入力される。
比較入力電圧入力部35には、第1の発振停止制御入力部25における電位と発振制御調整端子11から入力された電位から、比較出力帰還抵抗器32と制御入力抵抗器33の抵抗比率によって合成された電位が、ヒステリシス特性比較回路30の比較入力電位として入力される。
The hysteresis
The reference voltage equalizing resistor (Rref) 31 divides the Vcc power supply potential by the
The binarized output potential signal from the hysteresis
The oscillation control analog voltage input from the oscillation
The comparison reference
The comparison input
ヒステリシス特性比較回路30は、比較入力電圧入力部35の電位が、比較基準電圧入力部34のVcc/2となる等分された電位に比較して、Vcc/2未満のときにはLowを出力し、Vcc/2以上のときにはHighを出力する。このヒステリシス特性比較回路30の出力信号は、第1の発振停止制御入力部25にLowまたはHighの2値化された信号として出力される。
第2の水晶発振器40は、第2の発振周波数調整入力部41及び第2の発振停止制御入力部45を備える。第2の発振周波数調整入力部41には、発振制御調整端子11から、発振制御用のアナログ電圧がVcc電源電位からGND接地電位の範囲で入力され、電圧制御により第2のVCXO40の発振周波数が調整される。
The hysteresis
The
第2のVCXO40には、発振制御調整端子部11から、発振制御用のアナログ電圧がVcc電源電位からGND接地電位の範囲で入力され、電圧制御により第2のVCXO40が出力する電圧振幅信号の発振周波数が調整される。
第2の発振周波数出力部42は、第2のVCXO40により発振生成された周波数の電圧振幅信号を発振周波数出力端子12に出力する。
第2の発振停止制御入力部45には、第1の発振停止制御入力部25におけるHighまたはLowの2値化された信号に対して明示的に反転したLowまたはHighの2値化された信号が入力される。そして、第2の発振停止制御入力部45にLowの信号が入力されたとき、即ち、第1の発振停止制御入力部25にHighの信号が入力されたときに、Disableとして第2のVCXO40が停止状態になる。また、第2の発振停止制御入力部45にHighの信号が入力されたとき、即ち、第1の発振停止制御入力部25にLowの信号が入力されたときに、Enableとして第2のVCXO40が動作状態になる。
第2のVCXO40が停止状態となるときには、第2の発振周波数調整入力部41の電圧に関わらず、第2のVCXO40は停止状態であり、第2の発振周波数出力部42は、高インピーダンス状態で発振周波数出力端子12と切り分けられる。
The
The second oscillation
The second oscillation stop
When the
第2の発振停止制御入力部45を、第1の発振停止制御入力部25と明示的に反転したものとすることで、第1のVCXO20が動作状態のときは、第2のVCXO40が停止状態となり、第1のVCXO20が停止状態のときは第2のVCXO40が動作状態となる。この結果、VCXO10のパッケージ内部では、第1のVCXO20と第2のVCXO40のうちの何れか一方のVCXOのみが発振して、発振周波数出力端子12から選択された周波数の電圧振幅信号が出力される。
By explicitly inverting the second oscillation stop
図4の実施例において、発振制御調整端子11からVcc電位〜5/6Vcc電位を入力することによって、第1の発振停止制御入力部25にHighの信号が入力され、第1のVCXO20は、動作状態になる。同時に、第2の発振停止制御入力部45にLowの信号が入力され、第2のVCXO40は、停止状態になる。
また、発振制御調整端子11から1/6Vcc電位〜GND電位を入力することによって、第2の発振停止制御入力部45にHighの信号が入力され、第2のVCXO40は、動作状態になる。同時に、第21の発振停止制御入力部25にLowの信号が入力され、第1のVCXO20は、動作の停止状態になる。
この結果、一方のVCXOが動作し、他方のVCXOは動作を停止している。
その後は、ヒステリシス特性比較回路30は、入力電位に対してヒステリシス特性を有する。従って、第1のVCXO20が動作状態のときには、発振制御調整端子11からヒステリシス特性比較回路30に入力される電位が1/6Vcc以下になったときに第1のVCXO20は停止状態になり、第2のVCXO40が動作状態になる。同様に、第2のVCXO40が動作状態のときには、発振制御調整端子11からヒステリシス特性比較回路30に入力される電位が5/6Vcc以上になったときに第2のVCXO40は停止状態になり、第1のVCXO20が動作状態になる。
In the embodiment of FIG. 4, by inputting a Vcc potential to 5/6 Vcc potential from the oscillation
Further, when a 1/6 Vcc potential to a GND potential are input from the oscillation
As a result, one VCXO operates and the other VCXO stops operating.
Thereafter, the hysteresis
図5の模式図によって、図4の実施例における2つの基準クロック周波数に対する整発振周波数の調可能な電圧範囲と比較動作による電圧範囲を縦方向が電圧とイメージして説明する。
電圧範囲11aは、発振周波数調整の利用可能電圧範囲を示し、GND接地電位からVcc電源電位までを調整電圧範囲としている。電圧範囲11aは、VCXO10の周波数安定度を確保可能な調整範囲と絶対周波数範囲としての調整範囲に加えて、閾値比較による動作切替領域を含む。
With reference to the schematic diagram of FIG. 5, the voltage range in which the oscillation frequency can be adjusted with respect to the two reference clock frequencies in the embodiment of FIG.
The
電圧範囲21aは、第1の発振周波数調整入力部21の利用可能電圧範囲である。
閾値27aは、ヒステリシス特性比較回路30のヒステリシス特性によるHighからLowへの閾値である。GND接地電位側の1/6Vcc以下の電圧にて第1のVCXO(VCXO(A))20の動作を停止し、第2のVCXO(VCXO(B))40を動作状態に切り替える。
電圧範囲21aの第1の発振周波数調整入力部21の利用可能電圧範囲は、電圧範囲11aの発振周波数調整の利用可能電圧範囲よりも1/6Vcc以下の電圧の部分だけ範囲が少なくなっている。
The voltage range 21 a is a usable voltage range of the first oscillation frequency
The
The usable voltage range of the first oscillation frequency
電圧範囲41aは、第2の発振周波数調整入力部41の利用可能電圧範囲である。
閾値47aはヒステリシス特性比較回路30のヒステリシス特性によるLowからHighへの閾値を示し、Vcc電源電位側の5/6Vcc以上の電圧にて第2のVCXO40を停止し、第1のVCXO20の動作に切り替える。
電圧範囲41aの第2の発振周波数調整入力部41の利用可能電圧範囲は、電圧範囲11aの発振周波数調整の利用可能電圧範囲よりも5/6Vcc以上の電圧の部分だけ範囲が少なくなっている。
The voltage range 41 a is a usable voltage range of the second oscillation frequency
The threshold value 47a indicates a threshold value from Low to High due to the hysteresis characteristic of the hysteresis
The usable voltage range of the second oscillation frequency
電圧範囲20aは、第1のVCXO20に対する周波数安定度の利用電圧範囲を示し、VCXOが発振する中心値となる周波数は、部品個体差(部品バラツキ)があってもこの電圧範囲内で調整できる範囲である。標準的な設計によるVCXOを用いるため、周波数安定度の周波数範囲を±50[ppm]として設計する。
電圧範囲20bは、第1のVCXO20に対する周波数安定度上限での絶対周波数範囲での利用電圧範囲である。即ち、電圧範囲20bは、第1のVCXO20に対する周波数安定度の利用電圧範囲(電圧範囲20a)において、部品個体差でVCXOが発振する中心値となる周波数が上限に来たときの、絶対周波数範囲が利用できる電圧の範囲である。標準的な設計によるVCXOを用いた絶対周波数範囲として調整できる周波数は、±50[ppm]である。しかし、電圧範囲21aの第1の発振周波数調整入力部21での利用可能電圧範囲は、電圧範囲11aの発振周波数調整の利用可能電圧範囲よりも1/6Vcc以下の電圧の部分だけ範囲が少なくなるため、調整できる周波数は±33[ppm]と少なくなる。
電圧範囲20cは、第1のVCXO20に対する周波数安定度下限での絶対周波数範囲での利用電圧範囲である。即ち、電圧範囲20cは、第1のVCXO20に対する周波数安定度の利用電圧範囲(電圧範囲20a)において、部品個体差でVCXOが発振する中心値となる周波数が下限に来たときの、絶対周波数範囲が利用できる電圧の範囲である。標準的な設計によるVCXOを用いた絶対周波数範囲として調整できる周波数は±50[ppm]である。しかし、電圧範囲21aの第1の発振周波数調整入力部21での利用可能電圧範囲は、電圧範囲11aの発振周波数調整の利用可能電圧範囲よりも1/6Vcc以下の電圧の部分だけ範囲が少なくなるため、調整できる周波数は±33[ppm]と少なくなる。
The voltage range 20a indicates the voltage stability utilization voltage range for the
The
The voltage range 20c is a usable voltage range in the absolute frequency range at the lower limit of the frequency stability with respect to the
電圧範囲40aは、第2のVCX40に対する周波数安定度の利用電圧範囲を示し、VCXOが発振する中心値となる周波数は、部品個体差があってもこの電圧範囲内で調整できる範囲である。標準的な設計によるVCXOを用いるため、周波数安定度の周波数範囲は±50[ppm]として設計する。
電圧範囲40bは、第2のVCXO40に対する周波数安定度上限での絶対周波数範囲での利用電圧範囲である。即ち、電圧範囲40bは、第2のVCXO40に対する周波数安定度の利用電圧範囲(電圧範囲40a)において、部品個体差でVCXOが発振する中心値となる周波数が上限に来たときの、絶対周波数範囲が利用できる電圧の範囲である。標準的な設計による水晶を用いた絶対周波数範囲として調整できる周波数は±50[ppm]である。しかし、電圧範囲41aの第2の発振周波数調整入力部41での利用可能電圧範囲は、電圧範囲11aの発振周波数調整の利用可能電圧範囲よりも5/6Vcc以上の電圧の部分だけ範囲が少なくなるため、調整できる周波数は±33[ppm]と少なくなる。
電圧範囲40cは、第2のVCXO40に対する周波数安定度下限での絶対周波数範囲での利用電圧範囲である。即ち、電圧範囲40cは、第2のVCXO40に対する周波数安定度の利用電圧範囲(電圧範囲40a)において、部品個体差でVCXOが発振する中心値となる周波数が下限に来たときの、絶対周波数範囲が利用できる電圧の範囲である。標準的な設計によるVCXOを用いた絶対周波数範囲として調整できる周波数は±50[ppm]である。しかし、電圧範囲41aの第2の発振周波数調整入力部41での利用可能電圧範囲は、電圧範囲11aの発振周波数調整の利用可能電圧範囲よりも5/6Vcc以上の電圧の部分だけ範囲が少なくなるため、調整できる周波数は±33[ppm]と少なくなる。
The voltage range 40a indicates a use voltage range of frequency stability with respect to the
The voltage range 40b is a usable voltage range in the absolute frequency range at the upper limit of the frequency stability for the
The
電圧範囲26aは、第1のVCXO20に対する標準的な設計に対する周波数安定度の利用電圧範囲である。電圧範囲26aの中心電圧は、発振制御調整端子11の入力電圧範囲の中心電圧となるように設定される。
電圧範囲26bは、第1のVCXO20に対する周波数安定度上限での標準的な設計に対する絶対周波数範囲での利用電圧範囲である。即ち、電圧範囲26bは、電圧範囲26aにおいて、部品の個体差でVCXOが発振する中心値となる周波数が上限に来たときの、絶対周波数範囲が利用できる電圧の範囲である。本発明では、標準的な設計によるVCXOを用いた絶対周波数範囲として調整できる周波数を、±50[ppm]確保できるように設定している。
電圧範囲26cは、第1のVCXO20に対する周波数安定度下限での標準的な設計に対する絶対周波数範囲での利用電圧範囲である。即ち、電圧範囲26cは、電圧範囲26aにおいて、部品の個体バラツキでVCXOが発振する中心値となる周波数が下限に来たときの、絶対周波数範囲が利用できる電圧の範囲である。本発明では、標準的な設計によるVCXOを用いた絶対周波数範囲として調整できる周波数を、第1の発振周波数調整入力部21aの利用可能電圧範囲において、1/6VccC以下の電圧の部分だけ範囲が少なくなるため、+50[ppm]〜−16[ppm]確保するように設定している。
The voltage range 26 a is a frequency stability utilization voltage range for a standard design for the
The voltage range 26b is a usable voltage range in an absolute frequency range with respect to a standard design with a frequency stability upper limit for the
The
電圧範囲46aは、第2のVCXO40に対する標準的な設計に対する周波数安定度の利用電圧範囲である。電圧範囲46aの中心電圧は、発振制御調整端子11の入力電圧範囲の中心電圧となるように設定される。
電圧範囲46bは、第2のVCXO40に対する周波数安定度上限での標準的な設計に対する絶対周波数範囲での利用電圧範囲である。電圧範囲46bは、電圧範囲46aにおいて、部品の個体バラツキでVCXOが発振する中心値となる周波数が上限に来たときの、絶対周波数範囲が利用できる電圧の範囲である。本発明では、標準的な設計によるVCXOを用いた絶対周波数範囲として調整できる周波数を、第2の発振周波数調整入力部41aの利用可能電圧範囲において、5/6VccC以上の電圧の部分だけ範囲が少なくなるため、+16[ppm]〜−50[ppm]確保するように設定している。
電圧範囲46cは、第2のVCXO40に対する周波数安定度下限での標準的な設計に対する絶対周波数範囲での利用電圧範囲である。電圧範囲において、部品の個体バラツキでVCXOが発振する中心値となる周波数が下限に来たときの、絶対周波数範囲が利用できる電圧の範囲である。±50[ppm]確保出来るように設計されている。
The
The
The
矢印28aは、第1のVCXO20の設計中心周波数のシフト方向とシフト量を示す。標準的なVCXOを用いたいところであるが、周波数安定度の上限でも下限でも等しく絶対周波数範囲が確保できるように、第1のVCXO20に対する周波数安定度の利用電圧範囲である電圧範囲20aは、第1の発振周波数調整入力部21の利用可能電圧範囲である電圧範囲21aの中心電圧になるようにする。そのためには、電圧範囲11aの発振制御調整端子11の入力電圧範囲と、第1の発振周波数調整入力部21の利用可能電圧範囲21aの中心の相違だけ設計周波数をシフトする。
An
矢印48aは、第2のVCXO40の設計中心周波数のシフト方向とシフト量を示す。標準的なVCXOを用いたいところであるが、周波数安定度の上限でも下限でも等しく絶対周波数範囲が確保できるように、第2のVCXO40に対する周波数安定度の利用電圧範囲である電圧範囲40aは、第2の発振周波数調整入力部41の利用可能電圧範囲41aの中心電圧になるようにする必要がある。そのためには、発振制御調整端子11の入力電圧範囲11aと、第2の発振周波数調整入力部41の利用可能電圧範囲41aの中心の相違分だけ設計周波数をシフトする。
An
例えば、2つの利用したい周波数が74.2500[MHz]と74.1758[MHz]であったとする。この場合には、周波数の高い側74.2500[MHz]を第1の周波数とし、周波数の低い側74.1758[MHz]を第2の周波数とする。 For example, assume that two frequencies to be used are 74.2500 [MHz] and 74.1758 [MHz]. In this case, the higher frequency side 74.2500 [MHz] is set as the first frequency, and the lower frequency side 74.1758 [MHz] is set as the second frequency.
先ず、第1の周波数74.2500[MHz]を第1の発振周波数調整入力部21の利用可能電圧範囲21aの中心電圧に設定すると、1/6Vcc以下の電圧の部分だけ利用可能電圧範囲が少なくなる。そこで、絶対周波数範囲で使えない1/6Vcc以下の電圧の部分、即ち、−34[ppm]の半分に相当する−17[ppm]シフトした周波数74.2488[MHz]を第1のVCXO20の中心電圧とする。
74.2488[MHz]=74.2500[MHz]−17[ppm]
これにより、等価的に、第1の発振周波数調整入力部21の利用可能電圧範囲21aの中心電圧に、第1の周波数74.2500[MHz]を設定することができる。
First, when the first frequency of 74.2500 [MHz] is set to the center voltage of the
74.2488 [MHz] = 74.2500 [MHz] -17 [ppm]
Accordingly, the first frequency of 74.2500 [MHz] can be set to the center voltage of the
次に、第2の周波数74.1758[MHz]を第2の発振周波数調整入力部41の利用可能電圧範囲41aの中心電圧に設定すると、5/6Vcc以上の電圧の部分だけ利用可能電圧範囲が少なくなる。そこで、絶対周波数範囲で使えない5/6Vcc以上の電圧の部分、即ち、+34[ppm]の半分に相当する+17[ppm]シフトした周波数74.1771[MHz]を第2の水晶の設計中心とする。
74.1771[MHz]=74.1758[MHz]+17[ppm]
これにより、等価的に第2の発振周波数調整入力部41の利用可能電圧範囲41aの中心電圧に、第2の周波数74.1758[MHz]を設定することができる。
Next, when the second frequency 74.1758 [MHz] is set to the center voltage of the
74.1771 [MHz] = 74.1758 [MHz] +17 [ppm]
Accordingly, the second frequency 74.1758 [MHz] can be set to the center voltage of the
図5の模式図は、図4における2つの基準クロック周波数に対する発振周波数の調整可能な電圧範囲と比較動作による電圧範囲を縦方向が電圧とイメージして説明した。この図5の模式図は、閾値が1/6Vccと5/6Vccとなる場合を示している。同様の考え方で、閾値が1/5Vccと4/5Vccとなる場合にも目的とする周波数とVCXOの設計中心の周波数を第1のVCXOを−20[ppm]、第2の水晶を+20[ppm]シフトすることで、周波数安定度の上限と下限にて絶対周波数範囲を±30[ppm]確保することができる。 In the schematic diagram of FIG. 5, the voltage range in which the oscillation frequency can be adjusted with respect to the two reference clock frequencies in FIG. The schematic diagram of FIG. 5 shows a case where the threshold values are 1/6 Vcc and 5/6 Vcc. In the same way, when the threshold values are 1/5 Vcc and 4/5 Vcc, the target frequency and the design center frequency of VCXO are -20 [ppm] for the first VCXO and +20 [ppm] for the second crystal. ] By shifting, an absolute frequency range of ± 30 [ppm] can be secured at the upper and lower limits of the frequency stability.
SMPTE274Mなどの規格において、サンプリング周波数の許容範囲は、0.001[%]=±10[ppm]と規定されており、他の電子装置と同期を取る場合にも倍マージンの±20[ppm]の絶対周波数範囲があれば有用と考えられる。このため、絶対周波数範囲が±50[ppm]から±33〜30[ppm]と減少しても、映像分野での利用に関して許容できる範囲内である。 In standards such as SMPTE 274M, the allowable range of sampling frequency is defined as 0.001 [%] = ± 10 [ppm], and even when synchronizing with other electronic devices, ± 20 [ppm] of double margin The absolute frequency range is considered useful. For this reason, even if the absolute frequency range decreases from ± 50 [ppm] to ± 33 to 30 [ppm], it is within an allowable range for use in the video field.
映像分野で使われる周波数は、フィールドレートが50[Hz]の地域向けに74.2500[MHz]の源振周波数を用い、フィールドレートが59.94[Hz]の地域向けには、74.1758[MHz]の源振周波数を用いる。
これら2つの周波数のVCXOを使用することによって、本発明のVCXOは容易に実現可能である。
The frequency used in the video field uses a source frequency of 74.2500 [MHz] for an area with a field rate of 50 [Hz], and 74.1758 for an area with a field rate of 59.94 [Hz]. A source frequency of [MHz] is used.
By using the VCXO of these two frequencies, the VCXO of the present invention can be easily realized.
図6は、図4の本発明の一実施例のVCXOのヒステリシス特性比較回路の動作による電圧範囲と基準クロック周波数の選択を表すブロック図である。即ち、図6は、図4におけるヒステリシス特性比較回路30のコンパレータ動作による電圧範囲と基準クロック周波数の選択を表すブロック図の一実施例である。
図6では、ヒステリシス特性比較回路30の周辺に抵抗定数を追加して1/6Vccと5/6Vccを閾値として動作する具体例を示す。
FIG. 6 is a block diagram showing selection of the voltage range and the reference clock frequency by the operation of the hysteresis characteristic comparison circuit of the VCXO of the embodiment of the present invention shown in FIG. That is, FIG. 6 is an example of a block diagram showing selection of the voltage range and the reference clock frequency by the comparator operation of the hysteresis
FIG. 6 shows a specific example in which a resistance constant is added around the hysteresis
図6において、基準電圧等分抵抗器(Rref)31を1000[Ω]とする(Rref=1000[Ω])ことによって、電源端子13に印加されるVcc電源電圧と接地端子14のGND接地電圧を等分した中点の電圧(1/2Vcc)が、比較基準電圧部34に入力される。
比較出力帰還抵抗器(Rfb)32を1800[Ω]として(Rfb=1800[Ω])、制御入力抵抗器(Rin)33を1200[Ω]となる関係(Rin=2/3*Rfb≒1200[Ω])に抵抗定数を設定する。
この場合、比較入力電圧入力部35の電位を比較基準電圧部34の電位に合わせる方向にヒステリシス特性比較回路30が動作する。
In FIG. 6, by setting the reference voltage equalizing resistor (Rref) 31 to 1000 [Ω] (Rref = 1000 [Ω]), the Vcc power supply voltage applied to the
The comparison output feedback resistor (Rfb) 32 is set to 1800 [Ω] (Rfb = 1800 [Ω]), and the control input resistor (Rin) 33 is set to 1200 [Ω] (Rin = 2/3 * Rfb≈1200). Set the resistance constant in [Ω]).
In this case, the hysteresis
第1の発振停止制御入力部25がHighで、第1のVCXO20が動作中のとき(第1の周波数UpperFrequencyが動作中のとき)、発振制御調整端子11に1/6Vcc以下の電圧が入力されると、第1の発振停止制御入力部25がLowになり、第1のVCXO20の動作が停止し、第2のVCXO40が動作を始める(第2の周波数LowerFrequencyが動作を始める。)。
その後、発振制御調整端子11に5/6Vcc未満の電圧が入力されている限りは、第2のVCXO40が動作して、発振制御調整端子11から入力される電圧により周波数調整がなされる。
When the first oscillation stop
Thereafter, as long as a voltage of less than 5/6 Vcc is input to the oscillation
しかし、発振制御調整端子11に5/6Vcc以上の電圧が入力されると、第1の発振停止制御入力部25の電位がHighになり、第2のVCXO40の動作が停止し、第1のVCXO20が動作する。
その後、発振制御調整端子11に1/6以上の電圧が入力されている限りは、第1のVCXO20が動作して、発振制御調整端子11から入力される電圧により周波数調整される。
However, when a voltage of 5/6 Vcc or more is input to the oscillation
Thereafter, as long as a voltage of 1/6 or more is input to the oscillation
尚、閾値を1/5Vccと4/5Vccに設定したい場合には、比較出力帰還抵抗器(Rfb)32を750[Ω]とし、制御入力抵抗器(Rin)33を470[Ω]とする(Rfb=750[Ω]、Rin=3/5*Rfb≒470Ω)など、上下の閾値の比率を全体の分割数で割った値で設定する。
ヒシテリシス電圧を決定する目安は、例えば、電源電圧(Vcc)が3.3[V]である場合に、1/6Vcc〜1/5Vcc(約0.5[V])であり、電源電圧(Vcc)が2.5[V]である場合に、1/5Vcc〜1/4Vcc(約0.35[V])である。
When it is desired to set the threshold values to 1/5 Vcc and 4/5 Vcc, the comparison output feedback resistor (Rfb) 32 is set to 750 [Ω], and the control input resistor (Rin) 33 is set to 470 [Ω] ( Rfb = 750 [Ω], Rin = 3/5 * Rfb≈470Ω), etc., and is set by a value obtained by dividing the ratio of the upper and lower threshold values by the total number of divisions.
The standard for determining the hysteresis voltage is, for example, 1/6 Vcc to 1/5 Vcc (about 0.5 [V]) when the power supply voltage (Vcc) is 3.3 [V], and the power supply voltage (Vcc ) Is 2.5 [V], it is 1/5 Vcc to 1/4 Vcc (about 0.35 [V]).
図9によって、本発明のVCXOの一実施例を使用した映像装置等の電子装置について説明する。図9は、本発明のVCXOの一実施例を使用したOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)伝送信号の受信装置の構成を示すブロック図である。図9は、周波数ずれの補正を行う受信装置である。
図9において、受信装置の受信高周波部(図示せず)で受信した受信信号は、受信高周波部でIF(Intermediate Frequency)信号に周波数変換される。受信高周波部からのIF信号は、周波数変換部1にてベースバンド信号に周波数変換される。ベースバンド信号に周波数変換された信号は、AD(Analog-to-Digital)コンバータ3にてアナログ/デジタル変換(以降、A/D変換と略す)される。A/D変換されたデジタル信号は、直交復調部4にてI軸、Q軸信号に直交復調される。直交復調されたQ軸信号は誤差検出部8に入力され、Q軸信号の値が0になるように周波数制御用のVCXO10のコントロール電圧を制御する。上記制御により、伝送路で受けた周波数ずれは除去される。
VCXO10は、図4に示したように、2つの異なる発振周波数の電圧振幅信号を出力する第1と第2のVCXOを備え、第1と第2のVCXOのうち、利用規格で用いられる映像方式に対応した発振周波数の電圧振幅信号を出力する方のVCXO20またはVCXO40を動作させる。
図9に示すように、クロック信号として使用される電圧振幅信号の発振周波数を切替える電子装置であれば、本発明の2つの異なる発振周波数の電圧振幅信号を出力する第1と第2のVCXOを備えたVCXOを適用可能であることは自明である。
An electronic apparatus such as a video apparatus using one embodiment of the VCXO of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) transmission signal receiver using one embodiment of the VCXO of the present invention. FIG. 9 shows a receiving apparatus that corrects a frequency shift.
In FIG. 9, a received signal received by a reception high-frequency unit (not shown) of the reception device is frequency-converted into an IF (Intermediate Frequency) signal by the reception high-frequency unit. The IF signal from the reception high frequency unit is frequency converted into a baseband signal by the
As shown in FIG. 4, the
As shown in FIG. 9, if the electronic device switches the oscillation frequency of a voltage amplitude signal used as a clock signal, the first and second VCXOs that output voltage amplitude signals of two different oscillation frequencies according to the present invention are provided. It is obvious that the provided VCXO can be applied.
実施例1によれば、発振停止制御端子により2つの基準クロック周波数の一方に切り替え可能なVCXOにおいて、端子数を減らして小型化を実現することが可能なVCXOを実現することができる。
その結果、VCXOの端子数を減らして小型化ができ、かつ、搭載する部品点数を減らすことができ、少ない回路構成規模で小型サイズの電子装置を実現することができる。
また、図4及び図6において、第2のVCXO40をインバータ内蔵の反転端子付VCXOとし、インバータ345が第2のVCXO40内に組み込まれていても良い。
なお、上述した第1及び第2のVCXOに使用する水晶振動子は、機械加工またはフォトリソグラフィ(photolithography、以下、フォトリソと略称する)加工のいずれによって製作しても良いことは勿論のことである。
According to the first embodiment, in a VCXO that can be switched to one of two reference clock frequencies by an oscillation stop control terminal, a VCXO that can be reduced in size by reducing the number of terminals can be realized.
As a result, it is possible to reduce the size by reducing the number of terminals of the VCXO, to reduce the number of components to be mounted, and to realize a small-sized electronic device with a small circuit configuration scale.
4 and 6, the
Needless to say, the crystal unit used in the first and second VCXOs described above may be manufactured by either machining or photolithography (hereinafter referred to as photolithography). .
本発明の第2の実施形態を図7と図8によって説明する。図7と図8は、本発明の一実施例のVCXOであり、発振制御調整端子により4端子パッケージにて基準クロック周波数の動作停止と電圧制御による発振周波数の調整を可能としたVCXOの構成を示すブロック図である。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 7 and 8 show a VCXO according to an embodiment of the present invention. The configuration of the VCXO enables the operation of the reference clock frequency to be stopped and the oscillation frequency to be adjusted by voltage control in the 4-terminal package by the oscillation control adjustment terminal. FIG.
図7は、HighActive型の発振制御調整端子付き4端子VCXO70のパッケージのブロック図である。VCXOパック70は、パッケージ化されており、VCXOPackとも称する。VCXOパック70は、発振制御調整端子11、発振周波数出力端子12、電源端子13、及び接地端子14の4つの端子を持ち、VCXO20、ヒステリシス特性比較回路30、及び抵抗器31〜33をパッケージ内部に備える。
図7のVCXOパック70は、図4のVCXO10と比較して、VCXO40及びインバータ345が無い構成である。
図7において、発振停止制御入力部25’には、HighまたはLowに2値化された信号が入力される。そして、例えば、Highの信号が入力されたときに、EnableとしてVCXO20が動作状態になり、Lowの信号が入力されたときにDisableとしてVCXO20が動作停止状態になる。VCXO20が停止状態となる時には、発振周波数調整入力部21’に入力される電圧の電位に関わらずVCXO20は動作停止状態であり、発振周波数出力12は高インピーダンス状態となる。
このように、発振制御調整端子11は、発振周波数調整用と発振停止制御用の2つの端子の機能を1つの端子で共用し、その結果、HighActive型の発振制御調整端子付き4端子VCXOを実現する。
FIG. 7 is a block diagram of a package of a 4-
The
In FIG. 7, a signal binarized to High or Low is input to the oscillation stop
Thus, the oscillation
次に、図8は、LowActive型の発振制御調整端子付き4端子VCXO80のパッケージのブロック図である。VCXO80は、パッケージ化されており、VCXOPackとも称する。VCXO80は、発振制御調整端子11、発振周波数出力端子12、電源端子13、及び接地端子14の4つの端子を持ち、VCXO20、ヒステリシス特性比較回路30、インバータ345、及び抵抗器31〜33をパッケージ内部に備える。
図8は、図4のVCXO10と比較して、VCXO20が無い構成である。
図8において、発振停止制御入力部45’には、HighまたはLowに2値化された信号が入力される。そして、例えば、Highの信号が入力されたときに、EnableとしてVCXO40が動作状態になり、Lowの信号が入力されたときにDisableとしてVCXO40が動作停止状態になる。VCXO40が停止状態となる時には、発振周波数調整入力部41’に入力される電圧の電位に関わらずVCXO40は動作停止状態であり、発振周波数出力12は高インピーダンス状態となる。
このように、発振制御調整端子11は、発振周波数調整用と発振停止制御用の2つの端子の機能を1つの端子で共用し、その結果、LowActive型の発振制御調整端子付き4端子VCXOを実現する。
Next, FIG. 8 is a block diagram of a package of a 4-
FIG. 8 shows a configuration without the
In FIG. 8, a signal binarized to High or Low is input to the oscillation stop
As described above, the oscillation
実施例2によれば、発振停止制御端子により2つの基準クロック周波数の一方に切り替え可能なVCXOにおいて、端子数を減らして小型化を実現することが可能なVCXOを実現することができる。また、実施例2においても図9に示したVCXO10として適用可能であることは言うまでもない。
その結果、VCXOの端子数を減らして小型化ができ、かつ、搭載する部品点数を減らすことができ、少ない回路構成規模で小型サイズの電子装置を実現することができる。
なお、上述したVCXOに使用する水晶振動子は、機械加工またはフォトリソ加工のいずれによって製作しても良いことは勿論のことである。
According to the second embodiment, in a VCXO that can be switched to one of two reference clock frequencies by an oscillation stop control terminal, a VCXO that can be reduced in size by reducing the number of terminals can be realized. Needless to say, the second embodiment can also be applied as the
As a result, it is possible to reduce the size by reducing the number of terminals of the VCXO, to reduce the number of components to be mounted, and to realize a small-sized electronic device with a small circuit configuration scale.
Needless to say, the crystal unit used in the VCXO described above may be manufactured by either machining or photolithography.
本発明の第3の実施形態を図10によって説明する。図10は、本発明の一実施例のVCXOであり、発振制御調整端子により4端子パッケージにて基準クロック周波数の切り替えと電圧制御による発振周波数の調整を可能としたVCXOの構成を示すブロック図である。
図10は、本発明の一実施例のVCXOの構成を示すブロック図であり、図7と図8の2つのVCXOを持いて、発振制御調整端子11により基準クロック周波数の切り替えと電圧制御による発振周波数の調整を可能としたVCXOの構成を示すブロック図である。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a VCXO according to an embodiment of the present invention, in which the reference clock frequency can be switched and the oscillation frequency can be adjusted by voltage control in a 4-terminal package using an oscillation control adjustment terminal. is there.
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a VCXO according to an embodiment of the present invention. The VCXO has two VCXOs of FIGS. 7 and 8, and the oscillation
図10のVCXOでは、パッケージ化されたHighActive型の発振制御調整端子付き4端子VCXO70と、パッケージ化されたLowActive型の発振制御調整端子付き4端子VCXO80を組合せて利用する。これによって、発振制御調整端子11に、切り替え制御及び発振周波数調整のための電圧を共通入力し、発振周波数出力端子12を共通結線して、HighActive型のVCXO20か、LowActive型VCXO40のどちらか一方のみの発振周波数の電圧振幅出力を可能とする。
The VCXO of FIG. 10 uses a packaged 4-
実施例3によれば、従来のパッケージ化された4端子のVCXOでは困難であった周波数の切り替えと、周波数の微調整を、単純な回路結線で実現することが可能となった。即ち、発振停止制御端子により2つの基準クロック周波数の一方に切り替え可能なVCXOにおいて、端子数を減らして小型化を実現することが可能なVCXOを実現することができる。また、実施例3においても図9に示したVCXO10として適用可能であることは言うまでもない。
その結果、VCXOの端子数を減らして小型化ができ、かつ、搭載する部品点数を減らすことができ、少ない回路構成規模で小型サイズの電子装置を実現することができる。
なお、上述したVCXOに使用する水晶振動子は、機械加工またはフォトリソ加工のいずれによって製作しても良いことは勿論のことである。
According to the third embodiment, it is possible to realize frequency switching and fine adjustment of the frequency, which are difficult with the conventional packaged four-terminal VCXO, by simple circuit connection. That is, in the VCXO that can be switched to one of two reference clock frequencies by the oscillation stop control terminal, it is possible to realize a VCXO that can be reduced in size by reducing the number of terminals. Needless to say, the third embodiment can also be applied as the
As a result, it is possible to reduce the size by reducing the number of terminals of the VCXO, to reduce the number of components to be mounted, and to realize a small-sized electronic device with a small circuit configuration scale.
Needless to say, the crystal unit used in the VCXO described above may be manufactured by either machining or photolithography.
以下、本発明の第4の実施形態について説明する。
上述の実施例1乃至実施例3において、第1のVCXO20と第2のVCXO40に、単板水晶や逆メサ水晶を用いると、水晶部材が占める物理的な面積が大きく7050サイズのパッケージでは2つの水晶発振子を搭載する事が不可能であった。本実施例4では、第1のVCXO20と第2のVCXO40に、フォトリソ加工技術を用いることで小型パッケージでの2つの周波数搭載を可能とする。
従来の単板水晶を削り出す機械加工では、VCXOの小型化に限界があり、7050サイズや、5032サイズの6端子パッケージに2つの水晶振動子を搭載することが不可能であった。本実施例4では、実施例1乃至実施例3のいずれかにおいて、3225サイズや2520サイズ等、従来のパッケージと比較して、小型のパッケージを利用可能とする。
そのために、フォトリソ加工技術によって、VCXOに使用するATカットの水晶振動子を作成する。即ち、フォトリソ技術によって、小型の水晶振動子の加工が可能となることを利用したものである。
The fourth embodiment of the present invention will be described below.
In the first to third embodiments described above, when a single plate crystal or an inverted mesa crystal is used for the
In conventional machining that cuts a single-plate crystal, there is a limit to the miniaturization of the VCXO, and it is impossible to mount two crystal resonators on a 7050 size or 5032 size 6-terminal package. In the fourth embodiment, in any one of the first to third embodiments, a smaller package such as a 3225 size or a 2520 size can be used.
For this purpose, an AT-cut crystal resonator used for VCXO is created by photolithography processing technology. In other words, this utilizes the fact that processing of a small crystal unit can be performed by photolithography technology.
既に述べたように、テレビジョン方式を主映像出力とする映像装置等の電子装置は、利用規格によって、異なる2つの周波数のいずれかを基準クロック周波数として使用する。
さらに、上記電子装置用の2種類の基準クロック周波数は、74.2500[MHz]:74.1758[MHz]≒1000:1001と、かなり接近した値である。フォトリソ加工技術によって、これら2つの周波数用の水晶発振子を1枚のウェーハ上で形成することが可能である。このため、機械加工等、個々の単板水晶を削り出す工法では不可能であった、迅速な生産性と小ロットへの柔軟さを加えて実現することができる。
As described above, an electronic apparatus such as a video apparatus that uses a television system as a main video output uses one of two different frequencies as a reference clock frequency depending on the usage standard.
Further, the two types of reference clock frequencies for the electronic device are quite close to 74.2500 [MHz]: 74.1758 [MHz] ≈1000: 1001. It is possible to form crystal oscillators for these two frequencies on a single wafer by photolithography. For this reason, it can be realized by adding rapid productivity and flexibility to a small lot, which is impossible with a method such as machining, which cuts out individual single crystal crystals.
フォトリソ加工技術を用いて2つのVCXOをウェーハ上に同時形成するためには、エッチングを行う関係で、近似した周波数ほど実現の可能性が高くなる。
実施例1で、第1のVCXO20と第2のVCXO40において、周波数の高低を指定したのは、2つの周波数の差が目的とする周波数の差より小さくなるように高い周波数を低い方向へ、低い周波数を高い方向へシフトするためである。2つの周波数の差を小さくすることは、フォトリソ加工技術を用いて2つの水晶振動子をウェーハ上に同時形成する時に有力である。
In order to simultaneously form two VCXOs on a wafer using a photolithographic technique, the possibility of realization increases as the frequency approximates because of etching.
In the first embodiment, in the
上述したように、実施例4によれば、フォトリソ加工法を用い、ATカットの小型の水晶振動子を製作し、7050サイズや、5032サイズの小型6端子パッケージに2つの水晶振動子を搭載することを可能としたものである。
実施例4によれば、6端子を有するVCXOのパッケージの場合においても、発振周波数調整端子と発振周波数選択端子を独立に備えることができる。
また、上記実施例によれば、発振停止制御端子により2つの基準クロック周波数の一方に切り替え可能なVCXOにおいて、端子数を減らして小型化を実現することが可能なVCXOを実現することができる。
その結果、VCXOの端子数を減らして小型化ができ、かつ、搭載する部品点数を減らすことができ、少ない回路構成規模で小型サイズの電子装置を実現することができる。
As described above, according to the fourth embodiment, an AT-cut small crystal resonator is manufactured by using the photolithographic processing method, and two crystal resonators are mounted in a 7050 size or a 5032 size small 6-terminal package. It is possible to do that.
According to the fourth embodiment, even in the case of a VCXO package having six terminals, the oscillation frequency adjustment terminal and the oscillation frequency selection terminal can be provided independently.
Further, according to the above embodiment, in the VCXO that can be switched to one of the two reference clock frequencies by the oscillation stop control terminal, it is possible to realize a VCXO that can be reduced in size by reducing the number of terminals.
As a result, it is possible to reduce the size by reducing the number of terminals of the VCXO, to reduce the number of components to be mounted, and to realize a small-sized electronic device with a small circuit configuration scale.
上述の実施例1〜実施例4で述べた如く、本発明の水晶発振器(VCXO)は、異なる発振周波数を有する2つのVCXOを1つのパッケージに搭載することでVCXOを搭載する配線基板の部品数を減少させ、発振停止制御端子を切り替えることで一方のVCXOを動作状態とし、他方のVCXOの動作を停止状態に切り替え、いずれかの発振周波数を出力するようにしたものである。
異なる発振周波数を有する2つのVCXOを1つのパッケージに搭載したVCXOの端子数を減少するために、ヒステリシス特性を持つコンパレータ回路をパッケージ内に搭載し、発振停止制御端子と発振周波数調整端子を共通とする。
また、部品の内部構成上でヒステリシス特性を持つコンパレータ回路(ヒステリシス特性比較回路)により、2つの異なる周波数用のVCXOがそれぞれ利用できない電圧範囲に対して、調整中心の周波数をずらしたVCXOとすることで、利用周波数からの調整範囲を確保する。
更に、それぞれのVCXOの調整中心の周波数をずらすときには、(1)周波数の高い側の調整中心の周波数を低くずらし、コンパレータ回路がHigh方向で安定して周波数の高い側を調整するときに有効となる構成とする。また、(2)周波数の低い側の調整中心の周波数を高くずらし、コンパレータ回路がLow方向で安定して周波数の低い側を調整するときに有効となる構成とする。これによって、2つの周波数の差が減る方向の組合せとし、フォトリソ加工技術を用いて、2つのATカットのVCXOの同時生成を可能にする。
小型パッケージへの搭載を実現するためにフォトリソ加工技術によって、内部に搭載する2つの異なる周波数の電圧振幅信号を主力するVCXOを形成する。更に、74[MHz]帯域またはその倍となる近似して異なる周波数である2つの映像用の基準クロック周波数を、ペアで1つのウェーハ上に形成して生成することで生産性と小ロットへの柔軟さを加えて実現する。
以上、フォトリソ加工技術を用いて、2つのATカットのVCXOと、ヒステリシス特性を持つコンパレータ回路を搭載することによって、電圧制御による発振周波数の調整を可能とする水晶発振器であることを特徴とする。
As described in the above first to fourth embodiments, the crystal oscillator (VCXO) of the present invention has two VCXOs having different oscillation frequencies mounted in one package, so that the number of parts of the wiring board on which the VCXO is mounted. By switching the oscillation stop control terminal, one VCXO is set in the operating state, the operation of the other VCXO is switched to the stopped state, and one of the oscillation frequencies is output.
In order to reduce the number of VCXO terminals with two VCXOs with different oscillation frequencies in one package, a comparator circuit with hysteresis characteristics is installed in the package, and the oscillation stop control terminal and the oscillation frequency adjustment terminal are shared. To do.
Also, a comparator circuit (hysteresis characteristic comparison circuit) having hysteresis characteristics on the internal configuration of the component is set to a VCXO in which the frequency of the adjustment center is shifted with respect to a voltage range in which two different frequency VCXOs cannot be used. Thus, an adjustment range from the use frequency is secured.
Furthermore, when shifting the frequency of the adjustment center of each VCXO, (1) Effective when the frequency of the adjustment center on the higher frequency side is shifted lower and the comparator circuit adjusts the higher frequency side stably in the High direction. It becomes the composition which becomes. Further, (2) the frequency of the adjustment center on the low frequency side is shifted high so that the comparator circuit is effective when adjusting the low frequency side stably in the Low direction. As a result, a combination in a direction in which the difference between the two frequencies is reduced, and two AT-cut VCXOs can be simultaneously generated using a photolithographic technique.
In order to realize mounting on a small package, a VCXO that mainly uses voltage amplitude signals of two different frequencies mounted therein is formed by photolithography processing technology. Furthermore, by forming and generating a reference clock frequency for two images, which are approximately different frequencies that are 74 [MHz] band or twice as much, on one wafer in pairs, productivity and small lot Realize with added flexibility.
As described above, the present invention is characterized in that it is a crystal oscillator capable of adjusting an oscillation frequency by voltage control by mounting two AT-cut VCXOs and a comparator circuit having hysteresis characteristics using a photolithographic technique.
1:周波数変換部、 3:A/Dコンバータ、 4:直交復調部、 8:誤差検出部、 10:VCXO、 11:発振制御調整端子、 11a:発振制御調整端子の入力電圧範囲、 12:発振周波数出力端子、 13:電源端子、 14:接地端子、 20:第1のVCXO、 21、21’:第1の発振周波数調整入力部、 20a、20b、20c、21a:電圧範囲、 22:第1の発振周波数出力部、 25、25’:第1の発振停止制御入力部、 26a、26b、26c:電圧範囲、 27a:閾値、 30:ヒステリシス特性比較回路、 31、32、33:抵抗器、 34:比較基準電圧入力部、 35:比較入力電圧入力部、 40:第2のVCXO、 41:第2の発振周波数調整入力部、 40a、40b、40c、41a:電圧範囲、 42:第2の発振周波数出力部、 45:第2の発振停止制御入力部、 46a、46b、46c:電圧範囲、 47a:閾値、 50:VCXO、 51:発振周波数調整端子、 51a:電圧(Vcont)調整範囲、 51o:中心電圧、 55:発振周波数選択端子、 60:VCXO、 60a、60b、60c:電圧範囲、60d:下限値、 60u:上限値、 65:発振停止制御端子、 70、80:VCXO、 345:インバータ。 1: frequency converter, 3: A / D converter, 4: orthogonal demodulator, 8: error detector, 10: VCXO, 11: oscillation control adjustment terminal, 11a: input voltage range of oscillation control adjustment terminal, 12: oscillation Frequency output terminal, 13: power supply terminal, 14: ground terminal, 20: first VCXO, 21, 21 ′: first oscillation frequency adjustment input unit, 20a, 20b, 20c, 21a: voltage range, 22: first 25, 25 ': first oscillation stop control input unit, 26a, 26b, 26c: voltage range, 27a: threshold value, 30: hysteresis characteristic comparison circuit, 31, 32, 33: resistor, 34 : Comparison reference voltage input unit, 35: comparison input voltage input unit, 40: second VCXO, 41: second oscillation frequency adjustment input unit, 40a, 40b, 40c, 41a: voltage Range: 42: second oscillation frequency output unit, 45: second oscillation stop control input unit, 46a, 46b, 46c: voltage range, 47a: threshold, 50: VCXO, 51: oscillation frequency adjustment terminal, 51a: voltage (Vcont) adjustment range, 51o: center voltage, 55: oscillation frequency selection terminal, 60: VCXO, 60a, 60b, 60c: voltage range, 60d: lower limit value, 60u: upper limit value, 65: oscillation stop control terminal, 70, 80: VCXO, 345: Inverter.
Claims (3)
前記発振制御調整端子は、周波数の調整と発振切替制御とを同一入力端子で行うことを特徴とする水晶発振器。 In order to solve the above problems, a crystal oscillator of the present invention includes at least one of a first VCXO, a second VCXO, and an inverter, and further includes a comparator, an oscillation control adjustment terminal, an oscillation frequency output terminal, and a power supply terminal And having a ground terminal,
The oscillation control adjustment terminal performs frequency adjustment and oscillation switching control with the same input terminal.
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