JP4623595B2 - 周波数選択型発振器回路 - Google Patents
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Description
図10に示すように、第1の従来の発振器回路は、一定の周波数を発振する水晶振動子1と、水晶振動子1からの周波数を調整し増幅する発振用ICから成る発振回路2とから構成されており、発振回路2のセレクタ端子には任意にハイレベル(High)又はローレベル(Low)に切り替え可能な周波数切り替え電圧(SEL)が入力され、発振回路2の切り替え論理制御端子には電源電圧(Vcc)が入力される構成となっている。
図11に示すように、第2の従来の発振器回路は、上述した第1の発振器回路と同様に、水晶振動子3と発振回路4とから構成され、発振回路4のセレクタ端子には周波数切り替え電圧(SEL)が入力され、発振回路4の切り替え論理制御端子は、接地されている(GND)。
すなわち、上記第1の従来の発振器回路と、第2の従来の発振器回路は、同一の周波数切り替え電圧に対して、逆の出力タイミングとなっている。
この従来技術は、振動周波数の異なる複数の水晶振動子と、複数の発振回路と、発振回路を選択的に切り替える切替器とを備え、水晶振動子が一枚の水晶片に設けられた複数の振動領域から成り、発振回路と切替器とはICチップに集積化され、水晶片とICチップとが同一容器内に密閉封入されたものであり、これにより、小型の表面実装用の多周波切替発振器を提供することができるものである。
また、別の従来の発振器回路としては、特表2001−523908、特開2004−070962がある。
本発明の実施の形態に係る周波数選択型発振器回路は、第1の振動周波数を備えた第1の水晶振動子と、第2の振動周波数を備えた第2の水晶振動子と、それぞれの水晶振動子に接続された第1の発振回路及び第2の発振回路とを備え、第1及び第2の発振回路のセレクタ端子には、共通の周波数切り替え電圧が印加され、第1の発振回路の切り替え論理制御端子には電源電圧(Vcc)が印加され、第2の発振回路の切り替え論理制御端子は接地され、第1の発振回路のQ出力と第2の発振回路のQ出力とが接続されて共通のQ出力となり、第1の発振回路の反転Q出力と第2の発振回路の反転Q出力とが接続されて共通の反転Q出力となる構成であり、周波数切り替え電圧がHighの時には、第1の発振回路から第1の周波数のQと反転Qを出力し、周波数切り替え電圧がLowの時には、第2の発振回路から第2の周波数のQと反転Qを出力し、1つの装置で2つの異なる周波数を時分割で出力することができるものである。
図1に示すように、第1の回路は、第1の水晶振動子11及び第2の水晶振動子12と、第1の発振回路13及び第2の発振回路14とから構成されている。
また、第1の発振回路13は、第1の水晶振動子11からの振動周波数を所望の値F1に調整して増幅し、第2の発振回路14は、第2の水晶振動子12からの振動周波数を所望の値F2に調整して増幅する。
また、第1の発振回路13の切替論理制御端子は、電源電圧(Vcc)に接続されており、第2の発振回路14の切替論理制御端子は、GNDに接続されている。
つまり、第1の回路は、図10に示した第1の従来の発振器回路と、図11に示した第2の従来の発振器回路の、Q出力同士及び反転Q出力同士を接続した構成となっている。
図10を用いて既に説明したように、第1の発振器13は、周波数切り替え電圧がHighの時には、Q及び反転Qを出力し、周波数切り替え電圧がLowの時にはいずれも出力しない。また、図11に示したように、第2の発振器14は、第1の発振器14とは逆に、周波数切り替え電圧がLowの時に、Q及び反転Qを出力し、周波数切り替え電圧がHighの時にはいずれも出力しない。
これにより、1つの装置で2つの異なる周波数F1及びF2を時分割で出力することができるものである。
図2は、本発明の第2の実施の形態に係る周波数選択型発振器回路(第2の回路)の回路及び動作タイミングを示す説明図である。
図2に示すように、第2の回路は、図1に示した第1の回路のQ出力と反転Q出力とをインダクタL1によって接続した構成であり、第1の回路の出力特性の改良を図ったものである。尚、第2の回路におけるインダクタL1以外の構成部分及び動作タイミングは、第1の回路と同様であるため説明を省略する。
例えば、図3(a)に示すように、図1に示した第1の回路では、寄生容量C1及びC2が発生する。具体的には、第1の回路において、622.08MHzでの出力停止時の出力端子インピーダンスは、図12のスミスチャートより、12.5-j8.18である。これは、31pFの寄生容量があることを示す。この場合のインピーダンスは、│Z│=√(12.52+8.182)=15Ωとなる。このように、インピーダンス15Ωとが小さいため、出力端子に影響を与えることになる。
ここで、Q出力ラインの寄生容量C1及び反転Q出力ラインの寄生容量C2は、インダクタL1の接続により、GNDを介して直列に接続されていると考えられるので、図3(b)の回路の等価回路は図3(c)のようになる。
この回路における寄生容量のインピーダンスZCは、
ZC=-j*1/(2*PI*Freq*C)=-j*1/(2*3.14*622E+6*15.5E-12)=-j16.5ohms.
と表される。
ZL=j16.5ohmsとなるインダクタLを求めると、
j16.5=jωL=j*2*PI*Freq*L より、
L=j16.5/j(2*PI*Freq)=16.5/(2*PI*Freq)=4.22nH となる。
例えば、L1を4.3nHとすると、インダクタL1のインピーダンスZLは、
ZL=+j*(2*PI*Freq*L)=+j*(2*3.14*622E+6*4.3E-9)=+j16.8ohms.
となる。
Ztotal=ZC*ZL/(ZC+ZL)=(-j16.5*j16.8)/(-j16.5+j16.8)=-j924ohms.
となり、第1の回路(15Ω)と比較すると、出力インピーダンスが大幅に大きくなって、発振停止側トランジスタが出力に与える影響が少なくなり、寄生容量はC1とC2の合成容量15.5pFから0.3pFに低減する。
このようにして、第2の回路では、Qと反転Qとを接続するインダクタL1を設けたことにより、寄生容量が小さくなって、振幅を増加させることができるものである。
これについても、第2の回路では、Q−QB(反転Q)との間をインダクタL1で接続したことにより、Qと反転Qとが同電位となって、DCレベルのずれがなくなり、デューティサイクルが改善されるものである。
図4と図7とを比較すると、周波数F2における出力振幅は、図7に示した第2の回路(L1あり)のほうが大きく、波形が均一であることがわかる。
図5及び図8を比較しても、同様に、周波数F1における出力振幅は第2の回路のほうが大きく、波形が均一である。
このように、第2の回路では、第1の回路に比べて振幅が大きくなり、また、デューティサイクルのずれがなくなって、出力電圧特性が改善されるものである。
Claims (3)
- 第1の周波数を発振する第1の水晶振動子と、前記第1の水晶振動子に接続する第1の発振回路と、第2の周波数を発振する第2の水晶振動子と、前記第2の水晶振動子に接続する第2の発振回路とを備え、
前記第1の発振回路及び前記第2の発振回路のセレクタ端子には、共通の周波数切り替え電圧信号が印加され、
前記第1の発振回路の切り替え制御端子には電源電圧が印加され、前記第2の発振回路の切り替え制御端子は接地されており、
前記周波数切り替え電圧信号が特定のレベルの場合には、前記第1の発振回路の出力から前記第1の発振周波数が出力されると共に、前記第1の発振回路の反転出力からは反転した前記第1の発振周波数が出力され、
前記周波数切り替え電圧信号が前記特定のレベルではない場合には、前記第2の発振回路の出力から前記第2の発振周波数が出力されると共に、前記第2の発振回路の反転出力からは反転した前記第2の発振周波数が出力され、
前記第1の発振回路の出力と前記第2の発振回路の出力を接続して前記第1の共通の信号線から出力し、前記第1の発振回路の反転出力と前記第2の発振回路の反転出力を接続して第2の共通の信号線から出力し、
前記第1の共通の信号線と前記第2の共通の信号線との間をインダクタで接続したことを特徴とする周波数選択型発振器回路。 - 第1の周波数を発振する第1の水晶振動子と、前記第1の水晶振動子に接続する第1の発振回路と、第2の周波数を発振する第2の水晶振動子と、前記第2の水晶振動子に接続する第2の発振回路とを備え、
前記第1の発振回路及び前記第2の発振回路のセレクタ端子には、ハイレベル又はローレベルの電圧から成る共通の周波数切り替え電圧信号が印加され、
前記第1の発振回路の切り替え制御端子には電源電圧が印加され、前記第2の発振回路の切り替え制御端子は接地されており、
前記周波数切り替え電圧信号がハイレベルの場合には、前記第1の発振回路の出力から前記第1の発振周波数が出力されると共に、前記第1の発振回路の反転出力からは反転した前記第1の発振周波数が出力され、
前記周波数切り替え電圧信号がローレベルの場合には、前記第2の発振回路の出力から前記第2の発振周波数が出力されると共に、前記第2の発振回路の反転出力からは反転した前記第2の発振周波数が出力され、
前記第1の発振回路の出力と前記第2の発振回路の出力を接続して前記第1の共通の信号線から出力し、前記第1の発振回路の反転出力と前記第2の発振回路の反転出力を接続して第2の共通の信号線から出力し、
前記第1の共通の信号線と前記第2の共通の信号線との間をインダクタで接続したことを特徴とする周波数選択型発振器回路。 - インダクタのインピーダンスは、第1の共通の信号線と第2の共通の信号線に発生する寄生容量のインピーダンスを打ち消すように設定されることを特徴とする請求項1又は2記載の周波数選択型発振器回路。
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