JP2016052098A - Oscillator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillator which does not cause a decreased signal level if an internal temperature is in a cold temperature state.SOLUTION: A quartz oscillator 1 which amplifies and outputs an oscillation signal, output from an oscillation circuit 2, by an amplifier circuit 4 includes: a first transmission line 5 for transmitting the oscillation signal to the amplifier circuit 4; a second transmission line 6, which is different from the first transmission line 5, for transmitting the oscillation signal to the amplifier circuit 4; a crystal filter 3, which is disposed on the first transmission line 5, for attenuating an undesired frequency component in the oscillating frequency of the oscillation signal; and a switchover unit 7 to switch the first transmission line 5 and the second transmission line 6, according to the internal temperature.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、発振器に関する。特に、水晶発振回路を恒温槽に挿入することにより高安定化が図られた温度制御型水晶発振器（ＯＣＸＯ：Oven Controlled Xtal Oscillator）に関する。   The present invention relates to an oscillator. In particular, the present invention relates to a temperature controlled crystal oscillator (OCXO) that is highly stabilized by inserting a crystal oscillation circuit into a thermostat.

電子機器の正確な動作を支えるため、電子機器には、一定の周期の安定した発振信号を供給し続けるタイミングデバイスが用いられている。このようなタイミングデバイスとして、水晶振動子を用いたタイミングデバイスが古くから知られており、水晶発振器として広く普及している。   In order to support an accurate operation of an electronic device, a timing device that continuously supplies a stable oscillation signal having a constant period is used in the electronic device. As such a timing device, a timing device using a crystal resonator has been known for a long time, and is widely used as a crystal oscillator.

ここで、一般的な水晶発振器の一例を図７に示す。水晶発振器１は、発振回路２の水晶振動子（不図示）を発振させることで得られた発振信号を増幅回路４で増幅して出力する。このとき、発振回路２からは、発振信号とともに不要な雑音成分も出力されるため、不図示の水晶振動子により構成される水晶フィルタ３を用いて不要な雑音成分を除去する。   An example of a general crystal oscillator is shown in FIG. The crystal oscillator 1 amplifies an oscillation signal obtained by oscillating a crystal resonator (not shown) of the oscillation circuit 2 by an amplifier circuit 4 and outputs the amplified signal. At this time, since an unnecessary noise component is output from the oscillation circuit 2 together with the oscillation signal, the unnecessary noise component is removed using a crystal filter 3 constituted by a crystal resonator (not shown).

ところで、発振回路２及び水晶フィルタ３の水晶振動子が所定の周波数温度特性を有していることから、水晶発振器１から出力される発振信号の周波数は、水晶振動子の周囲の温度によって異なる。そこで、従来より、水晶発振器１にヒーター回路を設け、このヒーター回路の発熱部にて発振回路２及び水晶フィルタ３の水晶振動子の周囲温度を一定に保つ温度制御型水晶発振器（所謂ＯＣＸＯ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。   By the way, since the crystal oscillators of the oscillation circuit 2 and the crystal filter 3 have predetermined frequency temperature characteristics, the frequency of the oscillation signal output from the crystal oscillator 1 varies depending on the ambient temperature of the crystal oscillator. Therefore, a temperature control type crystal oscillator (so-called OCXO) is conventionally provided with a heater circuit in the crystal oscillator 1 and keeping the ambient temperature of the crystal circuit of the oscillation circuit 2 and the crystal filter 3 constant in the heat generating part of the heater circuit. It is known (see, for example, Patent Document 1).

特開２００７−１３６５１号公報JP 2007-13651 A

この温度制御型水晶発振器によれば、外気の温度に影響されることなく安定的に一定の周波数の発振信号を出力することができるものの、発振回路２の温度特性と水晶フィルタ３の温度特性とが異なる温度領域では、発振回路２から出力される発振信号の発振周波数と、水晶フィルタ３の中心周波数とがずれてしまい、以下に示す問題が生じてしまう。   According to this temperature-controlled crystal oscillator, an oscillation signal having a constant frequency can be output stably without being affected by the temperature of the outside air, but the temperature characteristics of the oscillation circuit 2 and the temperature characteristics of the crystal filter 3 In different temperature ranges, the oscillation frequency of the oscillation signal output from the oscillation circuit 2 and the center frequency of the crystal filter 3 are shifted, resulting in the following problems.

ここで、図８は、発振回路２の周波数温度特性の一例を示す図であり、図９は、水晶フィルタ３の周波数温度特性の一例を示す図である。図８に示すように、発振回路２では、高温時に発振周波数ｆａ０の発振信号を出力する一方で、低温時には発振周波数ｆａ０よりも低い発振周波数ｆａ１の発振信号を出力する。同様に、図９に示すように、水晶フィルタ３では、高温時に中心周波数ｆｂ０以外の離調周波数を減衰する一方で、低温時には中心周波数ｆｂ０よりも低い中心周波数ｆｂ２以外の離調周波数を減衰する。   Here, FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the frequency temperature characteristic of the oscillation circuit 2, and FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the frequency temperature characteristic of the crystal filter 3. As shown in FIG. 8, the oscillation circuit 2 outputs an oscillation signal having an oscillation frequency fa0 at a high temperature, and outputs an oscillation signal having an oscillation frequency fa1 lower than the oscillation frequency fa0 at a low temperature. Similarly, as shown in FIG. 9, the quartz filter 3 attenuates a detuning frequency other than the center frequency fb0 at a high temperature, and attenuates a detuning frequency other than the center frequency fb2 lower than the center frequency fb0 at a low temperature. .

このとき、水晶発振器１では、周波数が安定する高温時において、発振回路２から出力される発振信号の発振周波数ｆａ０と、水晶フィルタ３を通過する中心周波数ｆｂ０とが略一致するよう設計される一方で、温まる前の低温時では、発振回路２が出力する発振周波数ｆａ１と、水晶フィルタ３を通過する中心周波数ｆｂ２とが一致するとは限らない。   At this time, the crystal oscillator 1 is designed so that the oscillation frequency fa0 of the oscillation signal output from the oscillation circuit 2 and the center frequency fb0 passing through the crystal filter 3 substantially coincide with each other at a high temperature where the frequency is stable. Thus, at a low temperature before warming, the oscillation frequency fa1 output from the oscillation circuit 2 and the center frequency fb2 passing through the crystal filter 3 do not always match.

なお、発振周波数ｆａと水晶フィルタ３の中心周波数ｆｂとがずれることのないように、発振回路２の水晶振動子と水晶フィルタ３の水晶振動子とに同じヒーター回路を適用することも考えられるが、許容される消費電力やばらつきの関係で、図１１に示すように同じ温度傾斜とならず、結果、温度安定時においても発振周波数ｆａと中心周波数ｆｂとがずれてしまうこともある。   Note that the same heater circuit may be applied to the crystal resonator of the oscillation circuit 2 and the crystal resonator of the crystal filter 3 so that the oscillation frequency fa and the center frequency fb of the crystal filter 3 do not deviate. As shown in FIG. 11, the temperature gradient is not the same as shown in FIG. 11 due to the allowable power consumption and variation, and as a result, the oscillation frequency fa and the center frequency fb may shift even when the temperature is stable.

発振周波数ｆａと中心周波数ｆｂとがずれる結果、図１０に示すように、発振回路２から出力された発振信号自体が水晶フィルタ３によって減衰されてしまい、図１２に示すように、水晶発振器１の起動直後の低温時において、出力される信号レベルが一時的に著しく低下してしまうことになる。   As a result of the deviation of the oscillation frequency fa and the center frequency fb, the oscillation signal itself output from the oscillation circuit 2 is attenuated by the crystal filter 3 as shown in FIG. 10, and as shown in FIG. At a low temperature immediately after startup, the output signal level temporarily decreases significantly.

このような信号レベルの低下は、水晶フィルタ３のフィルタ特性を急峻にするとより顕著となるが、フィルタ特性が急峻でないとしても、発振回路２及び水晶フィルタ３において温度特性の異なる水晶振動子（例えば、ＳＣカットの水晶振動子と、ＡＴカットの水晶振動子）を用いた場合、起動時からの温度制御を合せたとしても、そもそもの周波数偏差、温度特性が異なるため、周波数のずれが発生し、信号レベルの低下を防ぐことはできない。   Such a decrease in signal level becomes more conspicuous when the filter characteristics of the crystal filter 3 are steep, but even if the filter characteristics are not steep, crystal oscillators having different temperature characteristics in the oscillation circuit 2 and the crystal filter 3 (for example, When using an SC-cut crystal unit and an AT-cut crystal unit), even if the temperature control from the start-up is combined, the frequency deviation and temperature characteristics are different in the first place. The signal level cannot be prevented from decreasing.

水晶発振器１から出力される信号レベルが低下した場合、水晶発振器１を基準信号源として使用している回路、装置では、基準信号が断となることで一時的であったとしても同期がはずれてしまうため、低温起動時における信号レベルの低下を防止する仕組みが求められる。   When the signal level output from the crystal oscillator 1 is lowered, the circuit or device using the crystal oscillator 1 as a reference signal source loses synchronization even if it is temporary because the reference signal is disconnected. Therefore, there is a need for a mechanism that prevents a decrease in signal level at low temperature startup.

本発明は、このような要望に鑑みてなされたものであり、内部温度が低温の状態であっても、信号レベルを低下させることのない発振器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a demand, and an object of the present invention is to provide an oscillator that does not lower the signal level even when the internal temperature is low.

本発明の第１の態様においては、発振回路から出力された発振信号を増幅回路で増幅して出力する発振器を提供する。この発振器は、前記発振回路から出力された前記発振信号を前記増幅回路に伝送する第１伝送路と、前記発振回路から出力された前記発振信号を前記増幅回路に伝送する、前記第１伝送路とは異なる第２伝送路と、前記第１伝送路に設けられ、前記発振信号の発振周波数のうちの不要周波数成分を減衰する水晶フィルタと、前記第１伝送路及び前記第２伝送路を、発振器内部の温度に基づき切り替える切替部と、を備える。   In a first aspect of the present invention, an oscillator is provided that amplifies an oscillation signal output from an oscillation circuit by an amplification circuit and outputs the amplified signal. The oscillator includes a first transmission path that transmits the oscillation signal output from the oscillation circuit to the amplification circuit, and a first transmission path that transmits the oscillation signal output from the oscillation circuit to the amplification circuit. A second transmission line different from the above, a crystal filter that is provided in the first transmission line and attenuates an unnecessary frequency component of the oscillation frequency of the oscillation signal, and the first transmission line and the second transmission line, A switching unit that switches based on the temperature inside the oscillator.

また、前記第１伝送路に、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタを備えることとしてもよい。   The first transmission line may be provided with a thermistor whose resistance value changes according to temperature.

また、前記サーミスタは、温度上昇に応じて抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタであり、前記ＮＴＣサーミスタは、前記水晶フィルタが設けられた前記第１伝送路に設けられていることとしてもよい。   The thermistor may be an NTC thermistor whose resistance value decreases as the temperature rises, and the NTC thermistor may be provided in the first transmission line provided with the crystal filter.

また、前記発振信号の発振周波数のうちの主要周波数成分の減衰量が、低温時において前記水晶フィルタよりも少ないバンドパスフィルタを、前記第２伝送路に備えることとしてもよい。   The second transmission line may be provided with a band-pass filter in which the attenuation amount of the main frequency component of the oscillation frequency of the oscillation signal is lower than that of the crystal filter at a low temperature.

また、前記第１伝送路に、前記発振回路と前記水晶フィルタとの間のインピーダンスを整合させる第１整合回路と、前記水晶フィルタと前記増幅回路との間のインピーダンスを整合させる第２整合回路と、を備えることとしてもよい。   A first matching circuit for matching impedance between the oscillation circuit and the crystal filter in the first transmission line; and a second matching circuit for matching impedance between the crystal filter and the amplifier circuit; It is good also as providing.

本発明によれば、内部温度が低温の状態に信号レベルが低下してしまうことを防止できる。   According to the present invention, it is possible to prevent the signal level from being lowered when the internal temperature is low.

第１実施形態の水晶発振器の機能構成図である。It is a functional block diagram of the crystal oscillator of 1st Embodiment. 水晶発振器の具体的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the specific structure of a crystal oscillator. 発振回路から出力される発振周波数と内部温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the oscillation frequency output from an oscillation circuit, and internal temperature. 第２伝送路を設けた場合と設けない場合との発振信号の減衰量を示す図である。It is a figure which shows the attenuation amount of the oscillation signal with the case where the 2nd transmission line is provided, and the case where it does not provide. 第２伝送路を設けた場合と設けない場合との出力される信号の、低温電源起動からの経過時間に対する信号レベルを示す図である。It is a figure which shows the signal level with respect to the elapsed time from low-temperature power supply starting of the signal output with the case where a 2nd transmission path is provided, and the case where it does not provide. 第２実施形態の水晶発振器の機能構成図である。It is a functional block diagram of the crystal oscillator of 2nd Embodiment. バントパスフィルタの減衰特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the attenuation characteristic of a bunt pass filter. 従来の水晶発振器の機能構成図である。It is a functional block diagram of the conventional crystal oscillator. 発振回路出力信号の周波数温度特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency temperature characteristic of an oscillation circuit output signal. 水晶フィルタの周波数温度特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency temperature characteristic of a crystal filter. 水晶フィルタによる低温時の減衰量を示す図である。It is a figure which shows the attenuation amount at the time of the low temperature by a crystal filter. 低温電源起動からの経過時間に対する、発振回路出力信号の温度特性と水晶フィルタの温度特性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature characteristic of an oscillation circuit output signal, and the temperature characteristic of a crystal filter with respect to the elapsed time from low temperature power supply starting. 低温電源起動からの経過時間に対する、従来の水晶発振器から出力される信号の信号レベルを示す図である。It is a figure which shows the signal level of the signal output from the conventional crystal oscillator with respect to the elapsed time from low temperature power supply starting.

＜第１実施形態＞
図１Ａは、第１実施形態に係る水晶発振器１の機能構成図であり、図１Ｂは、水晶発振器１の具体的な構成の一例を示す図である。なお、従来の水晶発振器１（図７）と同じ構成については、同一の符号を付している。
水晶発振器１は、温度制御型水晶発振器（所謂ＯＣＸＯ）であり、図１Ａに示すように、発振回路２と、水晶フィルタ３と、増幅回路４と、第１伝送路５と、第２伝送路６と、切替部７、８と、を含んで構成される。 <First Embodiment>
FIG. 1A is a functional configuration diagram of the crystal oscillator 1 according to the first embodiment, and FIG. 1B is a diagram illustrating an example of a specific configuration of the crystal oscillator 1. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as the conventional crystal oscillator 1 (FIG. 7).
The crystal oscillator 1 is a temperature controlled crystal oscillator (so-called OCXO). As shown in FIG. 1A, the oscillation circuit 2, the crystal filter 3, the amplifier circuit 4, the first transmission path 5, and the second transmission path. 6 and switching units 7 and 8.

発振回路２は、不図示の水晶振動子及びヒーター回路を有し、水晶振動子を発振させることで発振信号を出力する。発振回路２は、図８に示すように、発振回路２の水晶振動子の温度特性に応じた発振周波数の発振信号を出力する。
例えば、水晶振動子が図２に示す周波数−温度特性を有する場合、水晶振動子がヒーター回路により所定の温度（＋８０℃付近）に保たれることにより、発振回路２は、安定した発振周波数の発振信号を出力する。なお、起動時のように、ヒーター回路による温度制御がなされていない場合、＋８０℃を基準として考えると、発振回路２からは、＋２５℃起動時は約−１５ｐｐｍ、−４０℃起動時に約−１４０ｐｐｍ低い発振周波数の発振信号が出力されることになる。 The oscillation circuit 2 has a crystal resonator and a heater circuit (not shown), and outputs an oscillation signal by causing the crystal resonator to oscillate. As shown in FIG. 8, the oscillation circuit 2 outputs an oscillation signal having an oscillation frequency corresponding to the temperature characteristic of the crystal resonator of the oscillation circuit 2.
For example, when the crystal resonator has the frequency-temperature characteristics shown in FIG. 2, the oscillation circuit 2 has a stable oscillation frequency by maintaining the crystal resonator at a predetermined temperature (around + 80 ° C.) by the heater circuit. Outputs an oscillation signal. When the temperature control by the heater circuit is not performed as at the time of start-up, when considering + 80 ° C. as a reference, the oscillation circuit 2 gives about −15 ppm at the start of + 25 ° C. and about −140 ppm at the −40 ° C. start-up. An oscillation signal having a low oscillation frequency is output.

図１に戻り、水晶フィルタ３は、発振回路２から発振信号とともに出力される不要周波数成分を減衰し、増幅回路４に伝送する。水晶フィルタ３は、図９に示すように、水晶フィルタ３の水晶振動子の温度特性に応じた温度特性を有し、水晶発振器１が安定する温度領域において、発振回路２の発振周波数ｆａ０と略一致する中心周波数ｆｂ０の発振信号を透過し、中心周波数ｆｂ０以外の離調周波数を減衰する。
なお、水晶発振器１が安定する温度領域とは、例えば、発振回路２の水晶振動子の周辺温度が約＋８０℃付近の温度領域である。 Returning to FIG. 1, the crystal filter 3 attenuates an unnecessary frequency component output together with the oscillation signal from the oscillation circuit 2 and transmits the attenuated frequency component to the amplification circuit 4. As shown in FIG. 9, the crystal filter 3 has temperature characteristics corresponding to the temperature characteristics of the crystal resonator of the crystal filter 3, and is substantially equal to the oscillation frequency fa <b> 0 of the oscillation circuit 2 in a temperature region where the crystal oscillator 1 is stable. The oscillation signal of the center frequency fb0 that coincides is transmitted, and the detuning frequency other than the center frequency fb0 is attenuated.
Note that the temperature region in which the crystal oscillator 1 is stable is, for example, a temperature region in which the temperature around the crystal resonator of the oscillation circuit 2 is about + 80 ° C.

増幅回路４は、入力された発振信号を増幅し、出力する。ここで、本実施形態の水晶発振器１では、増幅回路４には、水晶フィルタ３を介して不要周波数成分が除去された発振信号、又は水晶フィルタ３を介することなく伝送された発振信号が入力されることになる。   The amplifier circuit 4 amplifies and outputs the input oscillation signal. Here, in the crystal oscillator 1 of the present embodiment, an oscillation signal from which unnecessary frequency components have been removed via the crystal filter 3 or an oscillation signal transmitted without passing through the crystal filter 3 is input to the amplifier circuit 4. Will be.

第１伝送路５は、発振回路２から出力された発振信号を増幅回路４に伝送する伝送路であり、第２伝送路６は、第１伝送路５とは別に設けられた伝送路である。第１伝送路５には、水晶フィルタ３が設けられている一方で、第２伝送路６には、水晶フィルタ３は設けられていない。   The first transmission path 5 is a transmission path for transmitting the oscillation signal output from the oscillation circuit 2 to the amplification circuit 4, and the second transmission path 6 is a transmission path provided separately from the first transmission path 5. . The first transmission path 5 is provided with the crystal filter 3, while the second transmission path 6 is not provided with the crystal filter 3.

切替部７、８は、発振回路２から出力された発振信号を増幅回路４に伝送する伝送路を、第１伝送路５又は第２伝送路６の間で切り替える。ここで、本実施形態の水晶発振器１では、切替部７、８は、伝送路を切り替えることで、発振回路２の温度特性と水晶フィルタ３の温度特性とのずれによる信号レベルの低下を防止することとしている。そのため、切替部７、８は、伝送路の切り替えを、水晶発振器１内部の温度に基づいて行う。   The switching units 7 and 8 switch the transmission path for transmitting the oscillation signal output from the oscillation circuit 2 to the amplification circuit 4 between the first transmission path 5 and the second transmission path 6. Here, in the crystal oscillator 1 of the present embodiment, the switching units 7 and 8 prevent the signal level from being lowered due to the difference between the temperature characteristic of the oscillation circuit 2 and the temperature characteristic of the crystal filter 3 by switching the transmission path. I am going to do that. Therefore, the switching units 7 and 8 perform switching of the transmission path based on the temperature inside the crystal oscillator 1.

図７から図１２を参照して上述したように、水晶発振器１では、低温起動時に発振回路２の出力周波数の温度特性と水晶フィルタ３の温度特性とがずれ、高温時に発振回路２の温度特性と水晶フィルタ３の温度特性とが一致する。そこで、切替部７、８は、水晶発振器１内部の温度が低温の場合に、発振信号を増幅回路４に伝送する伝送路を第２伝送路６に切り替え、水晶発振器１内部の温度が高温の場合に、発振信号を増幅回路４に伝送する伝送路を第１伝送路５に切り替える。   As described above with reference to FIGS. 7 to 12, in the crystal oscillator 1, the temperature characteristic of the output frequency of the oscillation circuit 2 and the temperature characteristic of the crystal filter 3 are shifted at low temperature startup, and the temperature characteristic of the oscillation circuit 2 at high temperature. And the temperature characteristics of the crystal filter 3 match. Therefore, the switching units 7 and 8 switch the transmission path for transmitting the oscillation signal to the amplifier circuit 4 to the second transmission path 6 when the temperature inside the crystal oscillator 1 is low, and the temperature inside the crystal oscillator 1 is high. In this case, the transmission path for transmitting the oscillation signal to the amplifier circuit 4 is switched to the first transmission path 5.

続いて、図１Ｂを参照して、水晶発振器１の具体的な構成の一例について説明する。
図１Ｂに示すように、第１伝送路５には、水晶フィルタ３に加え、第１整合回路５１と、第２整合回路５２と、ＮＴＣサーミスタ７１と、ＮＴＣサーミスタ７２とが設けられ、第２伝送路６には、第３整合回路６１が設けられる。 Next, an example of a specific configuration of the crystal oscillator 1 will be described with reference to FIG. 1B.
As shown in FIG. 1B, in addition to the crystal filter 3, the first transmission path 5 is provided with a first matching circuit 51, a second matching circuit 52, an NTC thermistor 71, and an NTC thermistor 72. A third matching circuit 61 is provided in the transmission line 6.

第１整合回路５１は、発振回路２と水晶フィルタ３との間に設けられ、発振回路２と水晶フィルタ３との間のインピーダンスを整合させる。第２整合回路５２は、水晶フィルタ３と増幅回路４との間に設けられ、水晶フィルタ３と増幅回路４との間のインピーダンスを整合させる。第３整合回路６１は、発振回路２と増幅回路４との間に設けられ、発振回路２と増幅回路４との間のインピーダンスを整合させる。
第１整合回路５１、第２整合回路５２及び第３整合回路６１は、不図示のインダクタとコンデンサとで構成され、入力側回路の出力インピーダンスと、出力側回路の入力インピーダンスとを所望の値に整合させる。 The first matching circuit 51 is provided between the oscillation circuit 2 and the crystal filter 3 and matches the impedance between the oscillation circuit 2 and the crystal filter 3. The second matching circuit 52 is provided between the crystal filter 3 and the amplifier circuit 4 and matches the impedance between the crystal filter 3 and the amplifier circuit 4. The third matching circuit 61 is provided between the oscillation circuit 2 and the amplification circuit 4 and matches the impedance between the oscillation circuit 2 and the amplification circuit 4.
The first matching circuit 51, the second matching circuit 52, and the third matching circuit 61 are composed of an inductor and a capacitor (not shown), and set the output impedance of the input side circuit and the input impedance of the output side circuit to desired values. Align.

なお、図１Ｂでは、第１整合回路５１を、発振回路２と水晶フィルタ３との間のＮＴＣサーミスタ７１よりも下流に設けることとしているが、第１整合回路５１は、発振回路２と水晶フィルタ３との間のＮＴＣサーミスタ７１の上流に設けることとしてもよい。同様に、図１Ｂでは、第２整合回路５２をＮＴＣサーミスタ７２の上流に設けることとしているが、第２整合回路５２は、水晶フィルタ３と増幅回路４との間のＮＴＣサーミスタ７２の下流に設けることとしてもよい。   In FIG. 1B, the first matching circuit 51 is provided downstream of the NTC thermistor 71 between the oscillation circuit 2 and the crystal filter 3. However, the first matching circuit 51 includes the oscillation circuit 2 and the crystal filter. 3 may be provided upstream of the NTC thermistor 71. Similarly, in FIG. 1B, the second matching circuit 52 is provided upstream of the NTC thermistor 72, but the second matching circuit 52 is provided downstream of the NTC thermistor 72 between the crystal filter 3 and the amplifier circuit 4. It is also possible.

ＮＴＣサーミスタ７１，７２は、温度上昇に応じて抵抗値が減少するサーミスタであり、伝送路を切り替える切替部７、８として機能する。即ち、ＮＴＣサーミスタ７１，７２は、発振回路２の温度特性と水晶フィルタ３の温度特性とのずれが大きい低温起動時において高い抵抗値となり、低温時の伝送路を第２伝送路６に切り替える。また、ＮＴＣサーミスタ７１，７２は、発振回路２の温度特性と水晶フィルタ３の温度特性とが略一致する高温時において低い抵抗値となり、高温時の伝送路を第１伝送路５に切り替える。   The NTC thermistors 71 and 72 are thermistors whose resistance value decreases as the temperature rises, and function as switching units 7 and 8 for switching the transmission path. That is, the NTC thermistors 71 and 72 have a high resistance value at the time of low temperature start-up where the temperature characteristic of the oscillation circuit 2 and the temperature characteristic of the crystal filter 3 are large, and switch the transmission line at the low temperature to the second transmission line 6. Further, the NTC thermistors 71 and 72 have a low resistance value at a high temperature when the temperature characteristics of the oscillation circuit 2 and the temperature characteristics of the crystal filter 3 substantially match, and switch the transmission path at the high temperature to the first transmission path 5.

以上、本実施形態の水晶発振器１の構成について説明した。このような構成の水晶発振器１では、発振器内部の温度が低温である場合、伝送路が第２伝送路６に切り替えられるため、発振信号は、水晶フィルタ３を介することなく増幅回路４に入力される。
ここで、低温時に水晶フィルタ３を介して発振信号を伝送した場合、図３の破線で示すように、発振信号は、水晶フィルタ３により減衰されて増幅回路４に入力される。このとき、低温時では、発振回路２の発振周波数ｆａ１と水晶フィルタ３の中心周波数ｆｂ２とがずれるため、図４の破線で示すように、水晶発振器１から出力される発振信号の信号レベルが著しく低下してしまう。 The configuration of the crystal oscillator 1 according to the present embodiment has been described above. In the crystal oscillator 1 having such a configuration, when the temperature inside the oscillator is low, the transmission path is switched to the second transmission path 6, so that the oscillation signal is input to the amplifier circuit 4 without passing through the crystal filter 3. The
Here, when an oscillation signal is transmitted through the crystal filter 3 at a low temperature, the oscillation signal is attenuated by the crystal filter 3 and input to the amplifier circuit 4 as indicated by a broken line in FIG. At this time, since the oscillation frequency fa1 of the oscillation circuit 2 and the center frequency fb2 of the crystal filter 3 are shifted at a low temperature, the signal level of the oscillation signal output from the crystal oscillator 1 is remarkably high as shown by the broken line in FIG. It will decline.

この点、本実施形態の水晶発振器１では、低温時には、水晶フィルタ３が設けられていない第２伝送路６を介して発振信号を伝送するため、図３の実線に示すように、発振信号は、減衰されることなく増幅回路４に入力されることになる。その結果、図４の実線に示すように、低温での起動直後であっても、水晶発振器１から出力される発振信号の信号レベルは、低下しない。
また、水晶発振器１では、内部温度が高温になると、切替部７により発振信号の伝送路が第２伝送路６から第１伝送路５に切り替わる。高温時では、発振回路２の発振周波数ｆａ０と水晶フィルタ３の中心周波数ｆｂ０とが略一致するため、水晶フィルタ３の減衰特性を得つつ、十分な信号レベルの発振信号を得ることができる。 In this regard, in the crystal oscillator 1 of the present embodiment, at low temperatures, the oscillation signal is transmitted through the second transmission path 6 in which the crystal filter 3 is not provided. Therefore, as shown by the solid line in FIG. The signal is input to the amplifier circuit 4 without being attenuated. As a result, as shown by the solid line in FIG. 4, the signal level of the oscillation signal output from the crystal oscillator 1 does not decrease even immediately after startup at a low temperature.
In the crystal oscillator 1, when the internal temperature becomes high, the transmission path of the oscillation signal is switched from the second transmission path 6 to the first transmission path 5 by the switching unit 7. At a high temperature, since the oscillation frequency fa0 of the oscillation circuit 2 and the center frequency fb0 of the crystal filter 3 are substantially the same, an oscillation signal having a sufficient signal level can be obtained while obtaining the attenuation characteristics of the crystal filter 3.

＜第２実施形態＞
続いて、本発明の水晶発振器１の第２実施形態について説明する。第１実施形態の水晶発振器１では、低温時には水晶フィルタ３を設けていない第２伝送路６を介して発振信号を伝送するため、発振周波数ｆａの近傍の雑音特性の改善効果を得ることができない。水晶発振器１を起動した直後には、発振回路２の出力周波数自体が安定していないため、信号レベルが確保でき、水晶発振器１から出力される信号が断とならない限り問題がないものの、低温時においても一定の雑音特性の改善効果を得たい場合がある。
第２実施形態の水晶発振器１は、このような場合に好適に利用され、図５に示すように、第２伝送路６にバンドパスフィルタ６２を更に備える。 Second Embodiment
Next, a second embodiment of the crystal oscillator 1 of the present invention will be described. In the crystal oscillator 1 of the first embodiment, since the oscillation signal is transmitted through the second transmission path 6 not provided with the crystal filter 3 at a low temperature, it is not possible to obtain an effect of improving noise characteristics in the vicinity of the oscillation frequency fa. . Immediately after the crystal oscillator 1 is started, the output frequency itself of the oscillation circuit 2 is not stable, so that the signal level can be secured and there is no problem unless the signal output from the crystal oscillator 1 is interrupted. There are cases where it is desired to obtain a certain noise characteristic improvement effect.
The crystal oscillator 1 of the second embodiment is suitably used in such a case, and further includes a band pass filter 62 in the second transmission path 6 as shown in FIG.

バンドパスフィルタ６２は、発振信号の発振周波数ｆａのうちの主要周波数成分の減衰量が、低温時において水晶フィルタ３よりも少ないフィルタである。具体的には、低温時において発振回路２から発振周波数ｆａ１の発振信号が出力される場合（図８参照）、発振周波数ｆａ１の減衰量が水晶フィルタ３よりも少ないフィルタである。
バンドパスフィルタ６２の具体的な構成は任意であるが、一例として、図６に示すように、フィルタの減衰特性が、水晶フィルタ３よりも緩やかなフィルタを用いることで、本発明に係るバンドパスフィルタ６２を実現することができる。もちろん、減衰特性が水晶フィルタ３と同様に急峻なフィルタであっても、低温時の中心周波数ｆｂが、発振回路２の発振周波数ｆａ１と略一致するよう調整されたフィルタであれば、本発明に係るバンドパスフィルタ６２を実現することができる。 The band pass filter 62 is a filter in which the attenuation amount of the main frequency component of the oscillation frequency fa of the oscillation signal is less than that of the crystal filter 3 at a low temperature. Specifically, when an oscillation signal having the oscillation frequency fa1 is output from the oscillation circuit 2 at a low temperature (see FIG. 8), the attenuation amount of the oscillation frequency fa1 is smaller than that of the crystal filter 3.
The specific configuration of the band-pass filter 62 is arbitrary, but as an example, as shown in FIG. 6, a band-pass filter according to the present invention is used by using a filter whose attenuation characteristic of the filter is gentler than that of the crystal filter 3. A filter 62 can be realized. Of course, even if the attenuation characteristic is as steep as the crystal filter 3, any filter can be used as long as the center frequency fb at a low temperature is adjusted to substantially match the oscillation frequency fa 1 of the oscillation circuit 2. Such a bandpass filter 62 can be realized.

なお、詳細については省略するが、第２伝送路６にバンドパスフィルタ６２を設けた場合、バンドパスフィルタ６２の両端に整合回路を設けることが好ましい。即ち、発振回路２とバンドパスフィルタ６２との間に一の整合回路を設けることで、発振回路２とバンドパスフィルタ６２との間のインピーダンスを整合させ、バンドパスフィルタ６２と増幅回路４との間に別の整合回路を設けることで、バンドパスフィルタ６２と増幅回路４との間のインピーダンスを整合させる。   Although details are omitted, when a bandpass filter 62 is provided in the second transmission path 6, it is preferable to provide matching circuits at both ends of the bandpass filter 62. That is, by providing one matching circuit between the oscillation circuit 2 and the bandpass filter 62, the impedance between the oscillation circuit 2 and the bandpass filter 62 is matched, and the bandpass filter 62 and the amplifier circuit 4 By providing another matching circuit between them, the impedance between the bandpass filter 62 and the amplifier circuit 4 is matched.

以上説明した、第２実施形態の水晶発振器１によれば、低温時に発振信号を伝送する第２伝送路６にバンドパスフィルタ６２を設けているため、低温起動時であっても発振周波数の近傍の雑音特性を一定程度改善することができる。   According to the crystal oscillator 1 of the second embodiment described above, since the band-pass filter 62 is provided in the second transmission path 6 that transmits an oscillation signal at a low temperature, the vicinity of the oscillation frequency is obtained even at a low temperature startup. Noise characteristics can be improved to some extent.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタにより、切替部７、８を実現することとしている。この点、切替部７、８は、内部温度に応じて第１伝送路５と第２伝送路６とを切り替えることができれば足り、他の構成により実現することとしてもよい。一例として、第１伝送路５と第２伝送路６とを切り替えるスイッチと、内部温度を測定する温度センサとを設け、温度センサが測定した内部温度に基づいてスイッチを制御することで、第１伝送路５と第２伝送路６とを切り替えることとしてもよい。   For example, in the above embodiment, the switching units 7 and 8 are realized by a thermistor whose resistance value changes according to a temperature change. In this regard, the switching units 7 and 8 need only be able to switch between the first transmission path 5 and the second transmission path 6 according to the internal temperature, and may be realized by other configurations. As an example, a switch that switches between the first transmission path 5 and the second transmission path 6 and a temperature sensor that measures the internal temperature are provided, and the switch is controlled based on the internal temperature measured by the temperature sensor. The transmission line 5 and the second transmission line 6 may be switched.

１・・・水晶発振器、２・・・発振回路、３・・・水晶フィルタ、４・・・増幅回路、５・・・第１伝送路、５１・・・第１整合回路、５２・・・第２整合回路、６・・・第２伝送路、６１・・・第３整合回路、７，８・・・切替部、７１，７２・・・ＮＴＣサーミスタ、 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Crystal oscillator, 2 ... Oscillator circuit, 3 ... Crystal filter, 4 ... Amplifier circuit, 5 ... 1st transmission line, 51 ... 1st matching circuit, 52 ... 2nd matching circuit, 6 ... 2nd transmission line, 61 ... 3rd matching circuit, 7, 8 ... switching part, 71, 72 ... NTC thermistor,

Claims (5)

発振回路から出力された発振信号を増幅回路で増幅して出力する発振器であって、
前記発振回路から出力された前記発振信号を前記増幅回路に伝送する第１伝送路と、
前記発振回路から出力された前記発振信号を前記増幅回路に伝送する、前記第１伝送路とは異なる第２伝送路と、
前記第１伝送路に設けられ、前記発振信号の発振周波数のうちの不要周波数成分を減衰する水晶フィルタと、
前記第１伝送路及び前記第２伝送路を、発振器内部の温度に基づき切り替える切替部と、
を備える発振器。 An oscillator that amplifies an oscillation signal output from an oscillation circuit and outputs the amplified signal,
A first transmission path for transmitting the oscillation signal output from the oscillation circuit to the amplification circuit;
A second transmission path different from the first transmission path for transmitting the oscillation signal output from the oscillation circuit to the amplifier circuit;
A crystal filter that is provided in the first transmission line and attenuates an unnecessary frequency component of the oscillation frequency of the oscillation signal;
A switching unit that switches between the first transmission line and the second transmission line based on the temperature inside the oscillator;
An oscillator comprising: 前記第１伝送路に、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタを備える、
請求項１に記載の発振器。 The first transmission line is provided with a thermistor whose resistance value varies with temperature.
The oscillator according to claim 1. 前記サーミスタは、温度上昇に応じて抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタであり、
前記ＮＴＣサーミスタは、前記水晶フィルタが設けられた前記第１伝送路に設けられている、
請求項２に記載の発振器。 The thermistor is an NTC thermistor whose resistance value decreases with increasing temperature,
The NTC thermistor is provided in the first transmission path in which the crystal filter is provided.
The oscillator according to claim 2. 前記発振信号の発振周波数のうちの主要周波数成分の減衰量が、低温時において前記水晶フィルタよりも少ないバンドパスフィルタを、前記第２伝送路に備える、
請求項１から３のいずれかに記載の発振器。 The second transmission line is provided with a band-pass filter in which the attenuation amount of the main frequency component of the oscillation frequency of the oscillation signal is lower than that of the crystal filter at a low temperature.
The oscillator according to claim 1. 前記第１伝送路に、
前記発振回路と前記水晶フィルタとの間のインピーダンスを整合させる第１整合回路と、
前記水晶フィルタと前記増幅回路との間のインピーダンスを整合させる第２整合回路と、
を備える請求項１から４のいずれかに記載の発振器。
In the first transmission line,
A first matching circuit for matching impedance between the oscillation circuit and the crystal filter;
A second matching circuit for matching impedance between the crystal filter and the amplifier circuit;
The oscillator according to claim 1, comprising:
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01248807A (en) * 1988-03-30 1989-10-04 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Crystal oscillator
JPH021606A (en) * 1988-03-14 1990-01-05 Fujitsu Ltd Automatic frequency control circuit
JPH077366A (en) * 1993-06-18 1995-01-10 Advantest Corp Temperature correcting circuit of narrow band pass filter by crystal filter
JPH11136036A (en) * 1997-10-27 1999-05-21 Nec Corp Crystal vibrator switching thermostatic oven type crystal oscillator and its oscillation output method
JP2009284045A (en) * 2008-05-20 2009-12-03 Epson Toyocom Corp Piezoelectric oscillator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH021606A (en) * 1988-03-14 1990-01-05 Fujitsu Ltd Automatic frequency control circuit
JPH01248807A (en) * 1988-03-30 1989-10-04 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Crystal oscillator
JPH077366A (en) * 1993-06-18 1995-01-10 Advantest Corp Temperature correcting circuit of narrow band pass filter by crystal filter
JPH11136036A (en) * 1997-10-27 1999-05-21 Nec Corp Crystal vibrator switching thermostatic oven type crystal oscillator and its oscillation output method
JP2009284045A (en) * 2008-05-20 2009-12-03 Epson Toyocom Corp Piezoelectric oscillator

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