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JP2009141459A - Piezoelectric oscillator - Google Patents

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JP2009141459A
JP2009141459A JP2007313136A JP2007313136A JP2009141459A JP 2009141459 A JP2009141459 A JP 2009141459A JP 2007313136 A JP2007313136 A JP 2007313136A JP 2007313136 A JP2007313136 A JP 2007313136A JP 2009141459 A JP2009141459 A JP 2009141459A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
circuit
reference voltage
terminal
control voltage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2007313136A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sohiro Yamamoto
壮洋 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miyazaki Epson Corp
Original Assignee
Epson Toyocom Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Epson Toyocom Corp filed Critical Epson Toyocom Corp
Priority to JP2007313136A priority Critical patent/JP2009141459A/en
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

【課題】発振回路のMOSバラクタの容量値が直線的に変化する領域を有効活用する圧電発振器の提供。
【解決手段】バラクタD1、D2のゲートに基準電圧Vrefを印加すると共に、バラクタD1、D2のバックゲートに抵抗切替部7の出力電圧を印加するように構成されているVCXO1において、バラクタD1、D2は、端子間電圧VBGが略0Vのときを境にして端子間電圧VBGの変化に対して容量値が略一定値である領域と、容量値が変化する領域とを有するC−V特性を有すると共に、第1の基準電圧をVref1が

Figure 2009141459

を満たすように構成した。
【選択図】図1A piezoelectric oscillator that effectively utilizes a region in which the capacitance value of a MOS varactor of an oscillation circuit changes linearly.
In a VCXO1 configured to apply a reference voltage Vref to the gates of varactors D1 and D2 and to apply an output voltage of a resistance switching unit 7 to back gates of the varactors D1 and D2, the varactors D1 and D2 Has a CV characteristic having a region in which the capacitance value is substantially constant with respect to a change in the inter-terminal voltage VBG and a region in which the capacitance value changes, with the inter-terminal voltage VBG being approximately 0 V as a boundary. At the same time, the first reference voltage Vref1 is
Figure 2009141459

It was configured to satisfy.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、周波数電圧制御機能を備えた圧電発振器に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric oscillator having a frequency voltage control function.

従来の周波数電圧制御機能を備えた水晶発振器(以下、「VCXO」と称する)は、外部から印加される制御電圧によって、可変容量ダイオードやMOS型可変容量素子の端子間電圧を調整し、これら可変容量素子(バラクタ)の端子間容量値を制御することで所望の発振周波数を得るようにしていた。
ところで、上記したようなVCXOは、水晶振動子や可変容量素子、更にはその他の増幅回路等の電気的特性のバラツキの影響を受けて個体間で端子間電圧変化に対する周波数変化量(周波数感度)にバラツキがある。このため、個体間のバラツキを小さくするために、バラツキに応じて端子間電圧の調整を行うようにしていた。このようなバラツキを調整するには、VCXOにゲインコントロールユニットを設けることが考えられる。ゲインコントロールユニットは、制御電圧の電圧利得を利用して所望の端子間電圧を発生するものであり、例えば、オペアンプにより構成される。
A conventional crystal oscillator (hereinafter referred to as “VCXO”) having a frequency voltage control function adjusts the voltage between terminals of a variable capacitance diode or a MOS type variable capacitance element by a control voltage applied from the outside, and makes these variable A desired oscillation frequency is obtained by controlling the capacitance value between terminals of the capacitive element (varactor).
By the way, the VCXO as described above is affected by variations in electrical characteristics of a crystal resonator, a variable capacitance element, and other amplifier circuits, and the frequency change amount (frequency sensitivity) with respect to the voltage change between terminals between individuals. There are variations. For this reason, in order to reduce the variation between individuals, the voltage between terminals is adjusted according to the variation. In order to adjust such variation, it is conceivable to provide a gain control unit in the VCXO. The gain control unit generates a desired inter-terminal voltage using the voltage gain of the control voltage, and is composed of, for example, an operational amplifier.

図14は、特許文献1に開示されている従来のVCXOの回路構成を示した図である。
この図14に示す従来のVCXO50は、所定の周波数で励振される水晶振動子51と、この水晶振動子51に電流を流して励振させる発振用増幅器52と、電圧制御型の可変容量素子D1、D2と、発振用増幅器52の出力端子と入力端子を接続して信号をフィードバックするフィードバック抵抗Rfと、外部制御電圧VCをゲインコントロールするゲインコントロール部53と、ゲインコントロール部53から出力されるゲインコントロール電圧VAFCを可変容量素子D1、D2に印加する高抵抗素子RA、RBと、容量素子として働くコンデンサCB1、CB2、CB3と、コントロール電圧VAFCを分圧する抵抗素子RC、RDと、発振信号を外部に出力する出力バッファ部54とを備える。
このようなVCXO50では、MOS型の可変容量素子D1、D2を配置し、可変容量素子D1のゲートG1はコンデンサCB1を介して発振用増幅器52の入力側に接続され、また、可変容量素子D2のゲートG2はコンデンサCB2を介して発振用増幅器52の出力側に接続される。更に、可変容量素子D1のバックゲートB1と可変容量素子D2のバックゲートB2は接続されてコンデンサCB3を介して接地される。また、ゲインコントロール部53のコントロール電圧VAFCは、高抵抗素子RAを介して可変容量素子D1のゲート側G1に印加されると共に、高抵抗素子RBを介して可変容量素子D2のゲートG2に印加される。更に、分圧抵抗素子RCとRDを直列接続した回路の一端子を接地し、その他端子にゲインコントロール部53のコントロール電圧VAFCを印加するようにしている。分圧抵抗素子RCとRDの接続点は、可変容量素子D1のバックゲートB1及び可変容量素子D2のバックゲートB2の接続点と接続するようにしている。
特開2006−33092公報
FIG. 14 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional VCXO disclosed in Patent Document 1. In FIG.
A conventional VCXO 50 shown in FIG. 14 includes a quartz crystal resonator 51 excited at a predetermined frequency, an oscillation amplifier 52 for exciting the quartz crystal resonator 51 by passing a current, a voltage-controlled variable capacitance element D1, D2, a feedback resistor Rf that feeds back a signal by connecting the output terminal and the input terminal of the oscillation amplifier 52, a gain control unit 53 that controls the gain of the external control voltage VC, and a gain control that is output from the gain control unit 53 High resistance elements RA and RB that apply voltage VAFC to variable capacitance elements D1 and D2, capacitors CB1, CB2, and CB3 that function as capacitance elements, resistance elements RC and RD that divide control voltage VAFC, and an oscillation signal externally And an output buffer unit 54 for outputting.
In such a VCXO 50, MOS type variable capacitance elements D1 and D2 are arranged, the gate G1 of the variable capacitance element D1 is connected to the input side of the oscillation amplifier 52 via the capacitor CB1, and the variable capacitance element D2 The gate G2 is connected to the output side of the oscillation amplifier 52 via the capacitor CB2. Further, the back gate B1 of the variable capacitance element D1 and the back gate B2 of the variable capacitance element D2 are connected and grounded via the capacitor CB3. The control voltage VAFC of the gain control unit 53 is applied to the gate side G1 of the variable capacitance element D1 through the high resistance element RA and is applied to the gate G2 of the variable capacitance element D2 through the high resistance element RB. The Furthermore, one terminal of the circuit in which the voltage dividing resistor elements RC and RD are connected in series is grounded, and the control voltage VAFC of the gain control unit 53 is applied to the other terminal. A connection point between the voltage dividing resistor elements RC and RD is connected to a connection point between the back gate B1 of the variable capacitance element D1 and the back gate B2 of the variable capacitance element D2.
JP 2006-33092 A

しかしながら、上記図14に示した従来のVCXO50は、電圧生成回路であるゲインコントロール部53を構成するオペアンプなどの能動素子がノイズを発生することから、ゲインコントロール部53が生成する電圧によってVCXO50の位相雑音特性を悪化させるという問題点があった。また能動素子が電力を消費し、配置のための面積を必要とすることから、ゲインコントロール部53は消費電流が大きく且つ小型化が困難であるという問題点があった。
そこで、本出願人は、先行技術(特願2006−275293)として、能動素子に起因するノイズの発生を防止することができる電圧生成回路を提案している。図15は、本出願人が提案している電圧生成回路の構成を示した図である。
図15に示す電圧生成回路GENは、抵抗切替部RSWと電流供給部CSPとで構成されており、基準電圧Vref、外部制御電圧VC、外部制御電圧VCと制御電圧VAFCとの関係における傾きを規定する傾き信号SL1〜SL3、外部制御電圧VCと制御電圧VAFCとの関係におけるオフセット電圧Voffを規定するためのオフセット電流Ioffを設定するオフセット電圧信号OF1〜OF2を備えており、オフセット電流Ioffと傾き信号SL1〜SL3、外部制御電圧VCに基づいて制御電圧VAFCを生成する。そして、この電圧生成回路で生成した制御電圧VAFCを図示しない発振回路のバラクタに印加して発振周波数を可変するようにしている。
However, in the conventional VCXO 50 shown in FIG. 14, since an active element such as an operational amplifier constituting the gain control unit 53 that is a voltage generation circuit generates noise, the phase of the VCXO 50 is generated by the voltage generated by the gain control unit 53. There was a problem of deteriorating noise characteristics. Further, since the active element consumes electric power and requires an area for arrangement, the gain control unit 53 has a problem that current consumption is large and miniaturization is difficult.
Therefore, the present applicant has proposed a voltage generation circuit capable of preventing the occurrence of noise caused by active elements as a prior art (Japanese Patent Application No. 2006-275293). FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a voltage generation circuit proposed by the present applicant.
The voltage generation circuit GEN illustrated in FIG. 15 includes a resistance switching unit RSW and a current supply unit CSP, and defines a slope in the relationship between the reference voltage Vref, the external control voltage VC, and the external control voltage VC and the control voltage VAFC. Slope signals SL1 to SL3, offset voltage signals OF1 to OF2 for setting an offset current Ioff for defining the offset voltage Voff in the relationship between the external control voltage VC and the control voltage VAFC, and the offset current Ioff and the slope signal. A control voltage VAFC is generated based on SL1 to SL3 and the external control voltage VC. The control voltage VAFC generated by the voltage generation circuit is applied to a varactor of an oscillation circuit (not shown) so as to vary the oscillation frequency.

しかしながら、図15に示した電圧生成回路においては、基準電圧Vref端子に基準電圧Vrefを印加しているため、外部制御電圧VC端子に印加される外部制御電圧VCが基準電圧Vrefより高い場合、即ちVC>Vrefの場合は、制御電圧VAFCが基準電圧Vrefよりも高くなるため、発振回路に設けられているMOSバラクタのゲート−バックゲート(GB)間に負の電圧が印加され、場合によっては、MOSバラクタの容量値が直線的に変化する領域を有効活用できないおそれがあった。
また、仮に基準電圧Vrefを通常より高めにして制御電圧VAFCと基準電圧Vrefとの電圧レベルが等しくならないように設定すると、外部制御電圧VCのセンター電圧も高めになってしまうことから、電源電圧と外部制御電圧VCのセンター電圧とのバランスが悪くなり、当該発振器が搭載されるセット側の外部制御電圧VCの仕様(例えば、電圧レンジやセンター電圧等)とのマッチングが悪くなるおそれもあった。
本発明はこれらの点を鑑みたものであり、発振回路のMOSバラクタの容量値が直線的に変化する領域を有効に活用できる圧電発振器を提供することを目的とする。またセット側の仕様とのマッチングを損なうことなく周波数制御特性の直線性を高めることができる圧電発振器を提供することを目的とする。
However, in the voltage generation circuit shown in FIG. 15, since the reference voltage Vref is applied to the reference voltage Vref terminal, the external control voltage VC applied to the external control voltage VC terminal is higher than the reference voltage Vref. When VC> Vref, since the control voltage VAFC is higher than the reference voltage Vref, a negative voltage is applied between the gate and the back gate (GB) of the MOS varactor provided in the oscillation circuit. There is a possibility that the region where the capacitance value of the MOS varactor changes linearly cannot be used effectively.
Also, if the reference voltage Vref is set higher than usual and the voltage levels of the control voltage VAFC and the reference voltage Vref are not equal, the center voltage of the external control voltage VC will also increase. The balance between the external control voltage VC and the center voltage may be deteriorated, and the matching with the specifications (for example, voltage range, center voltage, etc.) of the external control voltage VC on the set side on which the oscillator is mounted may be deteriorated.
The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric oscillator that can effectively utilize a region in which the capacitance value of a MOS varactor of an oscillation circuit changes linearly. It is another object of the present invention to provide a piezoelectric oscillator capable of improving the linearity of frequency control characteristics without impairing matching with the specification on the set side.

上記目的を達成するため、本発明の圧電発振器は、圧電振動子と、該圧電振動子を励振させるための発振用増幅器と、ゲートが前記発振用増幅器の入力側または出力側の少なくともいずれかに接続され且つバックゲートが第1の容量素子を介して接地された第1の可変容量素子を有する可変容量回路と、を備える発振回路と、基準電圧より低電圧である第1の基準電圧が入力される第1の端子と、前記外部制御電圧が印加される第2の端子と、前記第1の端子と前記第2の端子との間に直列接続された複数の抵抗及び入力抵抗と、前記複数の抵抗の直列回路の一つの接続点を選択し制御電圧を出力させるために複数のスイッチから構成されたスイッチ回路網と、を有する抵抗切替部と、前記複数の抵抗に電流を供給する電流供給部と、を備える電圧生成回路と、を備え、前記第1の可変容量素子のゲートに前記基準電圧を印加すると共に、前記第1の可変容量素子のバックゲートに前記制御電圧を印加するように構成された圧電発振器であって、前記第1の可変容量素子は、前記ゲート−バックゲート間電圧が略0Vのときに、前記第1の可変容量素子の容量値が略一定容量値から所定の傾斜で増加するようなCV特性を有すると共に、基準電圧をVref、第1の基準電圧をVref1、前記外部制御電圧をVC、前記複数の抵抗の抵抗値をR、前記入力抵抗の抵抗値をRin、前記複数の抵抗の数をm、前記複数のスイッチにより選択した前記複数の抵抗の選択数をn、前記定電流の設定値をIoffとしたとき、前記第1の基準電圧が、

Figure 2009141459

を満たすことを特徴とする。
本発明によれば、外部制御電圧VCを可変した場合でも第1の可変容量素子のゲート−バックゲート間電圧が負の電圧になることがないので、第1の可変容量素子の容量変化が直線となる領域の中心を基準にして直線的に変化する範囲内に収まるので、第1の可変容量素子の容量値が直線的に変化する領域を有効活用することが可能になる。
また、制御電圧VAFCと基準電圧Vrefとが等しくなることがないので、基準電圧Vrefを通常より高めに設定する必要が無い。従って、従来のように、電源電圧と外部制御電圧VCのセンター電圧とのバランスが悪くなり、発振器が搭載されるセット側の外部制御電圧VCの仕様とのマッチングが悪化することもない。 In order to achieve the above object, a piezoelectric oscillator according to the present invention includes a piezoelectric vibrator, an oscillation amplifier for exciting the piezoelectric vibrator, and a gate provided on at least one of an input side and an output side of the oscillation amplifier. A variable capacitance circuit having a first variable capacitance element connected and having a back gate grounded via the first capacitance element; and a first reference voltage that is lower than the reference voltage is input. A first terminal to be applied, a second terminal to which the external control voltage is applied, a plurality of resistors and input resistors connected in series between the first terminal and the second terminal, A switching circuit configured by a plurality of switches for selecting one connection point of a series circuit of a plurality of resistors and outputting a control voltage; and a current for supplying a current to the plurality of resistors And a supply unit A piezoelectric generator configured to apply the reference voltage to a gate of the first variable capacitance element and to apply the control voltage to a back gate of the first variable capacitance element. The first variable capacitance element is configured such that when the gate-back gate voltage is approximately 0 V, the capacitance value of the first variable capacitance element increases from a substantially constant capacitance value with a predetermined slope. The reference voltage is Vref, the first reference voltage is Vref1, the external control voltage is VC, the resistance values of the resistors are R, the resistance values of the input resistors are Rin, and the resistors are The first reference voltage is represented by the following equation: m is the number of resistors selected by the plurality of switches is n, and the set value of the constant current is Ioff.

Figure 2009141459

It is characterized by satisfying.
According to the present invention, even when the external control voltage VC is varied, the voltage between the gate and the back gate of the first variable capacitor does not become a negative voltage, so that the capacitance change of the first variable capacitor is linear. Therefore, it is possible to effectively use the region where the capacitance value of the first variable capacitance element changes linearly.
Further, since the control voltage VAFC and the reference voltage Vref do not become equal, it is not necessary to set the reference voltage Vref higher than usual. Therefore, unlike the conventional case, the balance between the power supply voltage and the center voltage of the external control voltage VC is not deteriorated, and the matching with the specification of the external control voltage VC on the set side on which the oscillator is mounted is not deteriorated.

また本発明の圧電発振器は、可変容量回路は、ゲートが発振用増幅器の入力側または出力側の少なくともいずれかに接続され且つバックゲートが第1の容量素子を介して接地された第2の可変容量素子を備え、第2の可変容量素子のゲートに基準電圧を印加すると共に、第2の可変容量素子のバックゲートに制御電圧を印加することを特徴とする。
本発明によれば、外部制御電圧VCを可変した場合でも第1及び第2の可変容量素子のゲート−バックゲート間電圧が負の電圧になることがないので、第1及び第2の可変容量素子の容量変化が直線となる領域の中心を基準にして直線的に変化する範囲内に収まるので、第1及び第2の可変容量素子の容量値が直線的に変化する領域を有効活用することが可能になる。
また、外部制御電圧VCと基準電圧Vrefとが等しくなることがないので、基準電圧Vrefを通常より高めに設定する必要が無い。従って、従来のように、電源電圧と外部制御電圧VCのセンター電圧とのバランスが悪くなり、発振器が搭載されるセット側の外部制御電圧VCの仕様とのマッチングが悪化することもない。
In the piezoelectric oscillator of the present invention, the variable capacitance circuit includes a second variable capacitance circuit having a gate connected to at least one of an input side and an output side of the oscillation amplifier and a back gate grounded through the first capacitance element. A capacitor element is provided, and a reference voltage is applied to the gate of the second variable capacitor element, and a control voltage is applied to the back gate of the second variable capacitor element.
According to the present invention, even when the external control voltage VC is varied, the voltage between the gate and the back gate of the first and second variable capacitance elements does not become a negative voltage. Since the capacitance change of the element falls within a linearly changing range with reference to the center of the linear region, the region where the capacitance values of the first and second variable capacitance elements change linearly is effectively utilized. Is possible.
Further, since the external control voltage VC and the reference voltage Vref do not become equal, it is not necessary to set the reference voltage Vref higher than usual. Therefore, unlike the conventional case, the balance between the power supply voltage and the center voltage of the external control voltage VC is not deteriorated, and the matching with the specification of the external control voltage VC on the set side on which the oscillator is mounted is not deteriorated.

また本発明の圧電発振器は、基準電圧から第1の基準電圧を生成する分圧抵抗回路を備えたことを特徴とする。本発明によれば、基準電圧を供給する電源が一つで済むという利点がある。
また本発明の圧電発振器は、分圧抵抗回路の抵抗値が可変可能に構成されることを特徴とする。本発明によれば、製造工程における可変容量素子のばらつきを容易に調整することができる。
The piezoelectric oscillator of the present invention includes a voltage dividing resistor circuit that generates a first reference voltage from a reference voltage. According to the present invention, there is an advantage that only one power source for supplying the reference voltage is required.
The piezoelectric oscillator of the present invention is characterized in that the resistance value of the voltage dividing resistor circuit is variable. According to the present invention, it is possible to easily adjust the variation of the variable capacitance element in the manufacturing process.

また本発明の圧電発振器は、発振回路が該発振器回路の外部から入力される電圧制御により周波数制御される電圧制御圧電発振器であり、制御電圧が外部制御電圧に基づく電圧であることを特徴とする。本発明によれば、従来のように電圧生成回路に能動素子を使用していないので、能動素子に起因するノイズの抑制することができ、圧電発振器の位相雑音特性を改善することができる。また、低消費電力化や、ICチップの小型化を図ることが可能になる。   The piezoelectric oscillator of the present invention is a voltage-controlled piezoelectric oscillator in which the oscillation circuit is frequency-controlled by voltage control input from the outside of the oscillator circuit, and the control voltage is a voltage based on the external control voltage. . According to the present invention, since no active element is used in the voltage generation circuit as in the prior art, noise caused by the active element can be suppressed, and the phase noise characteristics of the piezoelectric oscillator can be improved. In addition, it is possible to reduce the power consumption and the size of the IC chip.

以下、本発明の圧電発振器の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るVCXOの回路構成を示した図である。
この図1に示すVCXO1は、発振回路2と電圧生成回路3とにより構成される。
発振回路2は、水晶振動子X、発振用増幅器4、出力バッファ5、可変容量回路を構成する可変容量素子(以下、単に「バラクタ」と称する)D1、D2、抵抗Rf、高抵抗RA、RB、容量素子であるキャパシタCB1、CB2、CB3、入力抵抗RCを備える。
発振用増幅器4は、水晶振動子Xを励振させるための発振用の増幅器であり、その入力端子及び出力端子の間には発振用増幅器4の出力を入力側にフィードバックする抵抗Rfを接続し、発振用増幅器4の出力端子には出力バッファ5を接続する。出力バッファ5の出力側は出力端子t1に接続する。また発振用増幅器4の入力端子及び出力端子にはそれぞれキャパシタCB1、CB2の一端子を接続し、これらキャパシタCB1、CB2の他端子の間に水晶振動子Xを接続する。従って、発振用増幅器4は水晶振動子Xに対して並列に接続されていることになる。
更に、水晶振動子Xには直列に接続した交流阻止用の高抵抗RA、RBを並列に接続する。高抵抗RA、RBの接続点には電圧生成回路3を介して基準電圧Vrefが印加されている。この基準電圧Vrefは、高抵抗RA、RBを介してそれぞれのバラクタD1、D2の各ゲートG1、G2にゲート電圧として印加される。また、バラクタD1のゲートG1はキャパシタCB1を介して発振用増幅器4の入力側に接続され、バラクタD2のゲートG2はキャパシタCB2を介して発振用増幅器4の出力側に接続されている。
バラクタD1、D2は、MOS型バラクタにより構成される。バラクタD1、D2の各バックゲートB1、B2は、キャパシタCB3を介して接地電位GNDに接続する。また、バックゲートB1、B2には、入力抵抗RCを介して電圧生成回路3から制御電圧VAFCが印加されている。
Hereinafter, embodiments of the piezoelectric oscillator of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a VCXO according to an embodiment of the present invention.
The VCXO 1 shown in FIG. 1 includes an oscillation circuit 2 and a voltage generation circuit 3.
The oscillation circuit 2 includes a crystal resonator X, an oscillation amplifier 4, an output buffer 5, variable capacitance elements (hereinafter simply referred to as “varactors”) D1 and D2, a resistance Rf, a high resistance RA, and RB. , Capacitors CB1, CB2, and CB3, which are capacitive elements, and an input resistor RC.
The oscillation amplifier 4 is an oscillation amplifier for exciting the crystal resonator X, and a resistor Rf that feeds back the output of the oscillation amplifier 4 to the input side is connected between its input terminal and output terminal. An output buffer 5 is connected to the output terminal of the oscillation amplifier 4. The output side of the output buffer 5 is connected to the output terminal t1. Further, one terminal of capacitors CB1 and CB2 is connected to the input terminal and output terminal of the oscillation amplifier 4, respectively, and the crystal resonator X is connected between the other terminals of these capacitors CB1 and CB2. Therefore, the oscillation amplifier 4 is connected in parallel to the crystal resonator X.
Furthermore, high resistances RA and RB for AC blocking connected in series are connected in parallel to the crystal unit X. A reference voltage Vref is applied to the connection point of the high resistances RA and RB via the voltage generation circuit 3. The reference voltage Vref is applied as a gate voltage to the gates G1 and G2 of the varactors D1 and D2 via the high resistances RA and RB. The gate G1 of the varactor D1 is connected to the input side of the oscillation amplifier 4 via the capacitor CB1, and the gate G2 of the varactor D2 is connected to the output side of the oscillation amplifier 4 via the capacitor CB2.
The varactors D1 and D2 are composed of MOS varactors. The back gates B1 and B2 of the varactors D1 and D2 are connected to the ground potential GND through the capacitor CB3. The control voltage VAFC is applied to the back gates B1 and B2 from the voltage generation circuit 3 through the input resistor RC.

電圧生成回路3は、電流供給回路6、抵抗切替部7、及び分圧抵抗回路9により構成される。
また電圧生成回路3には入力端子t2を介して基準電圧Vref、入力端子t3を介して図示しない外部機器から外部制御電圧VCがそれぞれ入力される。また入力端子t4、t5を介して図示しない外部機器からオフセット信号D0、D1が入力される。オフセット信号D0、D1は、後述する抵抗切替部7から電流供給回路6に流れ込むオフセット電流Ioffを制御するための信号である。
抵抗切替部7の入力端子t21には、分圧抵抗回路9により基準電圧Vrefを分圧した第1の基準電圧Vref1が入力され、入力端子t22には、入力端子t3を介して外部制御電圧VCが入力される。
分圧抵抗回路9は、可変可能な抵抗VR1、抵抗VR2との直列回路により構成され、基準電圧Vrefを抵抗VR1、VR2により分圧して出力する。
また、抵抗切替部7には、後述するように、入力される外部制御電圧VCと出力する制御電圧VAFCとの関係における傾きを規定する傾き信号SL1〜SL3が入力されており、これらのオフセット信号D0、D1、傾き信号SL1〜SL3、及び外部制御電圧VCに応じた制御電圧VAFCを生成して出力する。
The voltage generation circuit 3 includes a current supply circuit 6, a resistance switching unit 7, and a voltage dividing resistor circuit 9.
The voltage generation circuit 3 receives a reference voltage Vref through an input terminal t2 and an external control voltage VC from an external device (not shown) through an input terminal t3. Further, offset signals D0 and D1 are input from an external device (not shown) via input terminals t4 and t5. The offset signals D0 and D1 are signals for controlling an offset current Ioff flowing into the current supply circuit 6 from a resistance switching unit 7 described later.
The first reference voltage Vref1 obtained by dividing the reference voltage Vref by the voltage dividing resistor circuit 9 is input to the input terminal t21 of the resistance switching unit 7, and the external control voltage VC is input to the input terminal t22 via the input terminal t3. Is entered.
The voltage dividing resistor circuit 9 is constituted by a series circuit of a variable resistor VR1 and a resistor VR2, and divides and outputs the reference voltage Vref by the resistors VR1 and VR2.
Further, as will be described later, gradient signals SL1 to SL3 that define the gradient in the relationship between the input external control voltage VC and the output control voltage VAFC are input to the resistance switching unit 7, and these offset signals are input. A control voltage VAFC corresponding to D0, D1, inclination signals SL1 to SL3, and external control voltage VC is generated and output.

電流供給回路6は、例えば、NMOSトランジスタS3、S4、S5、PMOSトランジスタS6、S7からなるカレントミラー回路、開閉スイッチからなるスイッチS3a、S3b、S4a、S4b、2つのインバータIN1、IN2、及び電流源8により構成される。NMOSトランジスタS3、S4は、例えば、NMOSトランジスタS5に対して、トランジスタを構成する半導体素子のゲート幅又はゲート長が異なるように構成されており、これによりNMOSトランジスタS3に流れる電流i1とNMOSトランジスタS4に流れる電流i2の電流値がNMOSトランジスタS5に流れるドレイン電流に対してある一定の比率となるように構成されている。例えば、NMOSトランジスタS4を流れる電流i2の電流値は、NMOSトランジスタS5のドレイン電流の2倍であり、またNMOSトランジスタS3を流れる電流i1の電流値はNMOSトランジスタS5のドレイン電流の等倍に設定されている。   The current supply circuit 6 includes, for example, a current mirror circuit composed of NMOS transistors S3, S4, S5, PMOS transistors S6, S7, switches S3a, S3b, S4a, S4b composed of open / close switches, two inverters IN1, IN2, and a current source. 8. The NMOS transistors S3 and S4 are configured so that, for example, the gate width or gate length of a semiconductor element constituting the transistor is different from that of the NMOS transistor S5, whereby the current i1 flowing through the NMOS transistor S3 and the NMOS transistor S4 The current value of the current i2 flowing through the NMOS transistor S5 is set to a certain ratio with respect to the drain current flowing through the NMOS transistor S5. For example, the current value of the current i2 flowing through the NMOS transistor S4 is twice the drain current of the NMOS transistor S5, and the current value of the current i1 flowing through the NMOS transistor S3 is set to be equal to the drain current of the NMOS transistor S5. ing.

NMOSトランジスタS3は、そのドレインが抵抗切替部7に接続され、そのソースがGNDに接地されている。またNMOSトランジスタS3のゲートにはスイッチS3a、S3bの一端子がそれぞれ接続されている。スイッチS3bの他端子はGNDに接地されている。スイッチS3aの他端子にはNMOSトランジスタS5のゲートが接続する。
更にNMOSトランジスタS5のドレインにはカレントミラー回路を構成するPMOSトランジスタS7のドレインを接続する。
これにより、スイッチS3aをONすると共にスイッチS3bをOFFした状態のときPMOSトランジスタS6とPMOSトランジスタS7および電流源8によってNMOSトランジスタS3にはNMOSトランジスタS5のドレイン電流と等しい値のドレイン電流が流れる。
スイッチS3aはオフセット信号D0をインバータIN1により反転した反転信号によってオン/オフが制御される。またスイッチS3bはオフセット信号D0によりオン/オフが制御される。従って、例えば、オフセット信号D0が「0」の場合、スイッチS3aがオン、スイッチS3bがオフになり、NMOSトランジスタS3が導通して電流i1が流れる。これに対して、オフセット信号D0が「1」の場合は、スイッチS3aがオフ、スイッチS3bがオンになり、NMOSトランジスタS3は非導通になって電流i1は流れない。
The drain of the NMOS transistor S3 is connected to the resistance switching unit 7, and the source thereof is grounded to GND. Further, one terminals of switches S3a and S3b are connected to the gate of the NMOS transistor S3. The other terminal of the switch S3b is grounded to GND. The gate of the NMOS transistor S5 is connected to the other terminal of the switch S3a.
Further, the drain of the PMOS transistor S7 constituting the current mirror circuit is connected to the drain of the NMOS transistor S5.
Thus, when the switch S3a is turned on and the switch S3b is turned off, the PMOS transistor S6, the PMOS transistor S7 and the current source 8 cause a drain current having a value equal to the drain current of the NMOS transistor S5 to flow through the NMOS transistor S3.
The switch S3a is turned on / off by an inverted signal obtained by inverting the offset signal D0 by the inverter IN1. The switch S3b is controlled to be turned on / off by the offset signal D0. Therefore, for example, when the offset signal D0 is “0”, the switch S3a is turned on, the switch S3b is turned off, the NMOS transistor S3 is turned on, and the current i1 flows. On the other hand, when the offset signal D0 is “1”, the switch S3a is turned off, the switch S3b is turned on, the NMOS transistor S3 is turned off, and the current i1 does not flow.

一方、NMOSトランジスタS4は、そのドレインが抵抗切替部7に接続され、そのソースがGNDに接地されている。またNMOSトランジスタS4のゲートにはスイッチS4a、S4bの一端子がそれぞれ接続されている。スイッチS4aの他端子にはNMOSトランジスタS5のゲートが接続する。スイッチS4bの他端子はGNDに接地されている。これにより、スイッチS4aをONすると共にスイッチS4bをOFFした状態のときにPMOSトランジスタS6とPMOSトランジスタS7および電流源8によってNMOSトランジスタS4にはNMOSトランジスタ5のドレイン電流の2倍の値のドレイン電流が流れる。
スイッチS4aはオフセット信号D1をインバータIN2により反転した反転信号によってオン/オフが制御される。またスイッチS4bはオフセット信号D1によりオン/オフが制御される。従って、例えば、オフセット信号D1が「0」の場合、スイッチS4aがオン、スイッチS4bがオフになり、NMOSトランジスタS4が導通して電流i2が流れる。これに対して、オフセット信号D1が「1」の場合は、スイッチS4aがオフ、スイッチS4bがオンになり、NMOSトランジスタS4は非導通になって電流i2は流れない。
従って、このように電流供給回路6を構成した場合、例えば、オフセット信号D0が「0」、オフセット信号D1が「1」のときは、NMOSトランジスタS3を流れる電流i1によってオフセット電流Ioffが決定される。一方、オフセット信号D0、D1が共に「0」のときは、NMOSトランジスタS3を流れる電流i1とNMOSトランジスタS4を流れる電流i2とによってオフセット電流Ioffが決定されることになる。
On the other hand, the NMOS transistor S4 has its drain connected to the resistance switching unit 7 and its source grounded to GND. Further, one terminals of switches S4a and S4b are connected to the gate of the NMOS transistor S4. The other terminal of the switch S4a is connected to the gate of the NMOS transistor S5. The other terminal of the switch S4b is grounded to GND. As a result, when the switch S4a is turned on and the switch S4b is turned off, the PMOS transistor S6, the PMOS transistor S7 and the current source 8 cause the drain current having a value twice the drain current of the NMOS transistor 5 to the NMOS transistor S4. Flowing.
The switch S4a is turned on / off by an inverted signal obtained by inverting the offset signal D1 by the inverter IN2. The switch S4b is controlled to be turned on / off by the offset signal D1. Therefore, for example, when the offset signal D1 is “0”, the switch S4a is turned on, the switch S4b is turned off, the NMOS transistor S4 is turned on, and the current i2 flows. On the other hand, when the offset signal D1 is “1”, the switch S4a is turned off, the switch S4b is turned on, the NMOS transistor S4 is turned off, and the current i2 does not flow.
Therefore, when the current supply circuit 6 is configured in this way, for example, when the offset signal D0 is “0” and the offset signal D1 is “1”, the offset current Ioff is determined by the current i1 flowing through the NMOS transistor S3. . On the other hand, when the offset signals D0 and D1 are both “0”, the offset current Ioff is determined by the current i1 flowing through the NMOS transistor S3 and the current i2 flowing through the NMOS transistor S4.

図2は図1に示した抵抗切替部7の回路構成を示した図である。
抵抗切替部7は、抵抗ストリング型D/A変換部であり、入力抵抗RIN、抵抗R1〜R7、スイッチSWA0〜SWA7、スイッチSWB0〜SWB3、スイッチSWC0、SWC1、及びインバータINA、INB、INCを備える。
入力端子t21には、基準電圧Vrefを分圧抵抗VR1、VR2(図1参照)により分圧した第1の基準電圧Vref1が入力され、入力端子t22には外部制御電圧VCとして、例えば、0〜2.5Vの電圧が入力される。なお、出力端子t23からは第2の基準電圧Vref2、出力端子t24からは制御電圧VAFCが出力される。
また入力端子t25、t26、t27には、図示しない外部機器から3ビットの傾き信号SL1、SL2、SL3が入力される。
抵抗R1〜R7は、入力端子t21と出力端子t23(入力抵抗RINと抵抗R1との接続点)との間に直列接続されている。なお、抵抗R1〜R7の抵抗値は同一とする。
入力抵抗RINは、入力端子t22と出力端子t23との間に設けられており、その抵抗値は抵抗R1〜R7の抵抗値に比較して大きい値とされる。
FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the resistance switching unit 7 shown in FIG.
The resistance switching unit 7 is a resistance string type D / A conversion unit, and includes an input resistor RIN, resistors R1 to R7, switches SWA0 to SWA7, switches SWB0 to SWB3, switches SWC0 and SWC1, and inverters INA, INB and INC. .
A first reference voltage Vref1 obtained by dividing the reference voltage Vref by voltage dividing resistors VR1 and VR2 (see FIG. 1) is input to the input terminal t21, and an external control voltage VC is input to the input terminal t22 as 0 to 0, for example. A voltage of 2.5V is input. The second reference voltage Vref2 is output from the output terminal t23, and the control voltage VAFC is output from the output terminal t24.
In addition, 3-bit gradient signals SL1, SL2, and SL3 are input to input terminals t25, t26, and t27 from an external device (not shown).
The resistors R1 to R7 are connected in series between the input terminal t21 and the output terminal t23 (a connection point between the input resistor RIN and the resistor R1). The resistance values of the resistors R1 to R7 are the same.
The input resistance RIN is provided between the input terminal t22 and the output terminal t23, and its resistance value is larger than the resistance values of the resistances R1 to R7.

スイッチSWA0〜SWA7は、NMOSトランジスタからなり、例えば、スイッチSWA0のドレインは、抵抗R1の一端子に接続され、スイッチSWA1のドレインは、抵抗R1の他端子(抵抗R2との接続側)に接続され、スイッチSWA0のソースとスイッチSWA1のソースは接続点CP1において接続されている。
同様にスイッチSWA2のドレインは抵抗R2の他端子(抵抗R3との接続側)、スイッチSWA3のドレインは抵抗R3の他端子(抵抗R4との接続側)にそれぞれ接続され、これらスイッチSWA2、SWA3のソース同士が接続点CP2において接続されている。またスイッチSWA4のドレインは抵抗R4の他端子(抵抗R5との接続側)、スイッチSWA5のドレインは抵抗R5の他端子(抵抗R5との接続側)にそれぞれ接続され、これらスイッチSWA4、SWA5のソース同士が接続点CP3において接続されている。さらにスイッチSWA6のドレインは抵抗R6の他端子(抵抗R7との接続側)、スイッチSWA7のドレインは抵抗R7の他端子にそれぞれ接続され、これらスイッチSWA6、SWA7のソース同士が接続点CP4において接続されている。
そして、これらスイッチSWA0、SWA2、SWA4、SWA6のゲートには、入力端子t25を介して傾き信号SL1が印加されていると共に、スイッチSWA1、SWA3、SWA5、SWA7のゲートには、インバータINAにより反転された反転傾き信号SL11が印加されている。
The switches SWA0 to SWA7 are composed of NMOS transistors. For example, the drain of the switch SWA0 is connected to one terminal of the resistor R1, and the drain of the switch SWA1 is connected to the other terminal of the resistor R1 (connection side to the resistor R2). The source of the switch SWA0 and the source of the switch SWA1 are connected at the connection point CP1.
Similarly, the drain of the switch SWA2 is connected to the other terminal of the resistor R2 (the connection side with the resistor R3), and the drain of the switch SWA3 is connected to the other terminal of the resistor R3 (the connection side with the resistor R4). The sources are connected at the connection point CP2. The drain of the switch SWA4 is connected to the other terminal of the resistor R4 (the connection side with the resistor R5), and the drain of the switch SWA5 is connected to the other terminal of the resistor R5 (the connection side with the resistor R5). The sources of the switches SWA4 and SWA5 They are connected to each other at the connection point CP3. Further, the drain of the switch SWA6 is connected to the other terminal of the resistor R6 (the connection side with the resistor R7), the drain of the switch SWA7 is connected to the other terminal of the resistor R7, and the sources of these switches SWA6 and SWA7 are connected to each other at the connection point CP4. ing.
The slope signal SL1 is applied to the gates of the switches SWA0, SWA2, SWA4, and SWA6 via the input terminal t25, and the gates of the switches SWA1, SWA3, SWA5, and SWA7 are inverted by the inverter INA. The inverted tilt signal SL11 is applied.

スイッチSWB0〜SWB3もまたNMOSトランジスタからなり、例えば、スイッチSWB0のドレインは接続点CP1、スイッチSWB1のドレインは接続点CP2にそれぞれ接続され、スイッチSWB0、SWB1の各ソース同士が接続点CP5において接続されている。またスイッチSWB2のドレインは接続点CP3、スイッチSWB3のドレインは接続点CP4にそれぞれ接続され、スイッチSWB2、SWB3のソース同士が接続点CP6において接続されている。さらに、スイッチSWB0、SWB2のゲートには、入力端子t26を介して傾き信号SL2が印加されると共に、スイッチSWB1、SWB3のゲートには、インバータINBにより反転された反転傾き信号SL21が印加されている。
スイッチSWC0、SWC1もまたNMOSトランジスタからなり、スイッチSWC0のドレインは接続点CP5、スイッチSWC1のドレインは接続点CP6にそれぞれ接続され、スイッチSWC0、SWC1のソース同士が接続点CP7、即ち、制御電圧VAFCを出力する出力端子t24に接続されている。また、スイッチSWC0のゲートには、入力端子t27を介して傾き信号SL3が印加されると共に、スイッチSWC1のゲートには、インバータINCにより反転された反転傾き信号SL31が印加されている。
The switches SWB0 to SWB3 are also composed of NMOS transistors. For example, the drain of the switch SWB0 is connected to the connection point CP1, the drain of the switch SWB1 is connected to the connection point CP2, and the sources of the switches SWB0 and SWB1 are connected to each other at the connection point CP5. ing. The drain of the switch SWB2 is connected to the connection point CP3, the drain of the switch SWB3 is connected to the connection point CP4, and the sources of the switches SWB2 and SWB3 are connected to each other at the connection point CP6. Further, the slope signal SL2 is applied to the gates of the switches SWB0 and SWB2 via the input terminal t26, and the inverted slope signal SL21 inverted by the inverter INB is applied to the gates of the switches SWB1 and SWB3. .
The switches SWC0 and SWC1 are also NMOS transistors, the drain of the switch SWC0 is connected to the connection point CP5, the drain of the switch SWC1 is connected to the connection point CP6, and the sources of the switches SWC0 and SWC1 are connected to the connection point CP7, that is, the control voltage VAFC. Is connected to an output terminal t24. The slope signal SL3 is applied to the gate of the switch SWC0 via the input terminal t27, and the inverted slope signal SL31 inverted by the inverter INC is applied to the gate of the switch SWC1.

このように構成される抵抗切替部7は、傾き信号SL1、SL2、SL3により、抵抗R1〜R7の中から所望の抵抗を選択することができる。例えば、傾き信号SL1=「1」、傾き信号SL2=「0」、傾き信号SL3=「1」であるとき、傾き信号SL1=「1」により、スイッチSWA0、SWA2、SWA4、SWA6がオン(導通)、傾き信号SL2=「0」により、スイッチSWB1、SWB3がオン(導通)、傾き信号SL3=「1」により、スイッチSWC0がオン(導通)になる。この場合、点P2が選択される。
また、抵抗切替部7の抵抗R1〜R7は、第1の基準電圧Vref1と、点P0での電圧(以下、「電圧VP0」という)との差電圧[Vref1−VP0]を7等分する。ここで、第1の基準電圧Vref1は固定電圧であるのに対して、電圧VP0は、重ね合わせの定理により、可変である外部制御電圧VC及び可変であるオフセット電流Ioffにより決定されることから可変電圧となる。
また、抵抗R1〜R7の抵抗値Rとし、抵抗R1〜R7の合成抵抗値を7R、入力抵抗RINの抵抗値をRinとすると、第1の基準電圧Vref1から外部制御電圧VCに引き込む、もしくは掃き出される電流の電流値は((Vref1−VC)/(7R+Rin))となる。
抵抗R1〜R7のうち、n個の抵抗が傾き信号SL1〜SL3により選択されていると想定すると、点P7−n(以下、電圧VP(7n)という)における電圧(第1の電圧)は、下記式1で与えられる。
(Vref1+n×R×(VC−Vref1)/(6R+Rin))・・(式1)
また、第1の基準電圧Vref1を基準としたときの電圧VP(7−n)におけるオフセット電圧Voff(第2の電圧)は、n個の抵抗の合計抵抗値(n×R)と電流供給回路6からの定電流であるオフセット電流Ioffの電流値との乗算によって、下記式2で与えられる。
(−n×R×Ioff)・・(式2)
The resistance switching unit 7 configured as described above can select a desired resistance from among the resistances R1 to R7 by the inclination signals SL1, SL2, and SL3. For example, when the inclination signal SL1 = “1”, the inclination signal SL2 = “0”, and the inclination signal SL3 = “1”, the switches SWA0, SWA2, SWA4, and SWA6 are turned on (conductive) by the inclination signal SL1 = “1”. ), When the slope signal SL2 = “0”, the switches SWB1 and SWB3 are turned on (conductive), and when the slope signal SL3 = “1”, the switch SWC0 is turned on (conductive). In this case, the point P2 is selected.
The resistors R1 to R7 of the resistance switching unit 7 equally divide the difference voltage [Vref1-VP0] between the first reference voltage Vref1 and the voltage at the point P0 (hereinafter referred to as “voltage VP0”) into seven equal parts. Here, the first reference voltage Vref1 is a fixed voltage, whereas the voltage VP0 is variable because it is determined by the variable external control voltage VC and the variable offset current Ioff by the superposition theorem. Voltage.
Further, when the resistance value R of the resistors R1 to R7 is R, the combined resistance value of the resistors R1 to R7 is 7R, and the resistance value of the input resistor RIN is Rin, the external control voltage VC is drawn or swept from the first reference voltage Vref1. The current value of the output current is ((Vref1-VC) / (7R + Rin)).
Assuming that n resistors among the resistors R1 to R7 are selected by the inclination signals SL1 to SL3, a voltage (first voltage) at a point P7-n (hereinafter referred to as voltage VP (7n)) is: It is given by the following formula 1.
(Vref1 + n × R × (VC−Vref1) / (6R + Rin)) (Equation 1)
Further, the offset voltage Voff (second voltage) in the voltage VP (7-n) with the first reference voltage Vref1 as a reference is the total resistance value (n × R) of n resistors and the current supply circuit. 6 is multiplied by the current value of the offset current Ioff, which is a constant current from 6.
(−n × R × Ioff) (2)

なお、式2では電流供給回路6によって第1の基準電圧Vref1から電流を引き込むことからマイナス記号が付されている。
この結果、電圧VP(7−n)は、第1の電圧と第2の電圧をそれぞれ加算した電圧となる。
さらに、上記したように傾き信号SL1=「1」、傾き信号SL2=「0」、傾き信号SL3=「1」であり、抵抗R1〜R7のうち、抵抗R3〜R7が選択されているとすると、抵抗切替部7は第3の電圧として、
(Vref1+5×R×(VC−Vref1)/(7R+Rin))+(Vref1+(−5×R×Ioff))を制御電圧VAFCとして出力端子t24から出力する。
In Equation 2, since a current is drawn from the first reference voltage Vref1 by the current supply circuit 6, a minus sign is attached.
As a result, the voltage VP (7-n) is a voltage obtained by adding the first voltage and the second voltage.
Further, as described above, it is assumed that the inclination signal SL1 = “1”, the inclination signal SL2 = “0”, the inclination signal SL3 = “1”, and the resistors R3 to R7 are selected from the resistors R1 to R7. The resistance switching unit 7 has a third voltage as
(Vref1 + 5 × R × (VC−Vref1) / (7R + Rin)) + (Vref1 + (− 5 × R × Ioff)) is output from the output terminal t24 as the control voltage VAFC.

以上の説明からわかるように、電圧生成回路3は、入力される外部制御電圧VCと出力する制御電圧VAFCとの関係を、傾き信号SL1、SL2、SL3と、オフセット信号D0、D1とにより変えることができる。即ち、傾き信号SL1、SL2、SL3により、抵抗R1〜R7のうち所望する抵抗を選択し、その結果、図3に示すように外部制御電圧VCと制御電圧VAFCとの関係における「傾き」を変えることができる。
また、オフセット信号D0、D1により、オフセット電流Ioffの大きさを変えることで、図4に示すように外部制御電圧VCと制御電圧VAFCとの関係におけるオフセット電圧Voffの大きさを変えることができる。つまり、電圧生成回路3は、傾き信号SL1、SL2、SL3、及びオフセット信号D0、D1を変えることで、外部制御電圧VCと制御電圧VAFCとの関係を図5に示すように変えることができる。
このように構成すれば、電圧生成回路3にオペアンプ等の能動素子を用いることなく、外部制御電圧VCと制御電圧VAFCとの関係における「傾き」及び「オフセット電圧」を変えることができるので、従来のような発振回路2の位相雑音特性の悪化を回避することができる。また比較的消費電力が大きいオペアンプが不要になるため低消費電力化を図ることが可能になる。さらにオペアンプ用のトランジスタ素子や位相補償用のキャパシタも不要になるので、ICチップの小型化を図ることが可能になる。
As can be seen from the above description, the voltage generation circuit 3 changes the relationship between the input external control voltage VC and the output control voltage VAFC by the slope signals SL1, SL2, and SL3 and the offset signals D0 and D1. Can do. That is, a desired resistor is selected from the resistors R1 to R7 based on the gradient signals SL1, SL2, and SL3, and as a result, the “gradient” in the relationship between the external control voltage VC and the control voltage VAFC is changed as shown in FIG. be able to.
Further, by changing the magnitude of the offset current Ioff by the offset signals D0 and D1, the magnitude of the offset voltage Voff in the relationship between the external control voltage VC and the control voltage VAFC can be changed as shown in FIG. That is, the voltage generation circuit 3 can change the relationship between the external control voltage VC and the control voltage VAFC as shown in FIG. 5 by changing the slope signals SL1, SL2, and SL3 and the offset signals D0 and D1.
With this configuration, the “slope” and “offset voltage” in the relationship between the external control voltage VC and the control voltage VAFC can be changed without using an active element such as an operational amplifier in the voltage generation circuit 3. Such deterioration of the phase noise characteristics of the oscillation circuit 2 can be avoided. In addition, since an operational amplifier with relatively high power consumption is not required, power consumption can be reduced. Further, the transistor elements for operational amplifiers and the capacitors for phase compensation are not necessary, so that the IC chip can be miniaturized.

図6は、本実施形態のVCXO1の抵抗切替部7に第1の基準電圧Vref1を入力したときのMOS型バラクタのC−V特性を示した図であり、縦軸に容量値(C)、横軸にゲート−バックゲート端子間電圧(以下、端子間電圧と称する)VGBの印加電圧値(V)が示されている。
端子間電圧VGBを直線的に変化させると、MOS型バラクタの容量値(CM)は図6に示すように変化する。すなわち、MOS型バラクタは、端子間電圧VGBが略0Vのときを境にマイナス電位になると、容量値(CM)が所定の電位から略一定の容量となり、電圧変化に対して容量変化がほとんど無くなる。一方、端子間電圧VGBが所定のプラス電位になると、電位の上昇と共に容量値(CM)が増加し、その後、端子間電圧VGBが所定の電位に達すると再び略一定の容量となり電圧変化に対して容量変化がほとんど無くなるC−V特性を有する。
ここで、容量値(CM)が直線的に変化(増加)するときのMOS型バラクタD1、D2の端子間電圧VGB(VGB1−VGB2)領域(直線領域E)内でMOS型バラクタD1、D2の端子間電圧VGBを制御すると、容量値(CM)が直線的に大きく変化するため、周波数変化を直線的に大きくすることができる。
そこで、本実施形態のVCXO1では、外部制御電圧VCのセンター電圧VcenにおけるMOS型バラクタの端子間電圧VGB0がバラクタD1、D2のC−V特性の直線領域Eの中心付近となるよう抵抗切替部7に入力する第1の基準電圧Vref1をVCXO1の基準電圧Vrefよりも、例えば、0.6V程度低くした。なお、外部制御電圧VCのセンター電圧Vcenとは、制御電圧VAFCの傾きを変えて外部制御電圧VCを変化させた場合に、必ず制御電圧VAFC=第1の基準電圧Vref1(例えば、1.2V)となるときの外部制御電圧である。オフセット電流Ioff=I0(0A)のときにはVcen=Vref1となり、オフセット電流Ioff=I3のときは、Vcen>Vref1となる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the CV characteristics of the MOS varactor when the first reference voltage Vref1 is input to the resistance switching unit 7 of the VCXO1 of the present embodiment. The vertical axis indicates the capacitance value (C), The applied voltage value (V) of the gate-back gate terminal voltage (hereinafter referred to as terminal voltage) VGB is shown on the horizontal axis.
When the inter-terminal voltage VGB is changed linearly, the capacitance value (CM) of the MOS varactor changes as shown in FIG. That is, in the MOS type varactor, when the voltage VGB between the terminals becomes approximately 0 V, the capacitance value (CM) changes from a predetermined potential to a substantially constant capacitance when the voltage VGB is approximately 0 V, and the capacitance change hardly occurs with respect to the voltage change. . On the other hand, when the inter-terminal voltage VGB becomes a predetermined positive potential, the capacitance value (CM) increases as the potential rises. After that, when the inter-terminal voltage VGB reaches the predetermined potential, it becomes a substantially constant capacity again and the voltage changes. Therefore, it has a CV characteristic in which the capacitance change is almost eliminated.
Here, the MOS type varactors D1 and D2 are within the voltage VGB (VGB1-VGB2) region (linear region E) between the terminals of the MOS type varactors D1 and D2 when the capacitance value (CM) linearly changes (increases). When the inter-terminal voltage VGB is controlled, the capacitance value (CM) greatly changes linearly, so that the frequency change can be increased linearly.
Therefore, in the VCXO1 of the present embodiment, the resistance switching unit 7 so that the inter-terminal voltage VGB0 of the MOS varactor at the center voltage Vcen of the external control voltage VC is near the center of the linear region E of the CV characteristics of the varactors D1 and D2. The first reference voltage Vref1 input to the voltage Vx1 is made lower than the reference voltage Vref of the VCXO1 by about 0.6V, for example. The center voltage Vcen of the external control voltage VC is always the control voltage VAFC = the first reference voltage Vref1 (for example, 1.2 V) when the external control voltage VC is changed by changing the slope of the control voltage VAFC. Is an external control voltage. When the offset current Ioff = I0 (0 A), Vcen = Vref1, and when the offset current Ioff = I3, Vcen> Vref1.

図7は、本実施形態のVCXO1の抵抗切替部7に第1の基準電圧Vref1を入力したときの外部制御電圧VCと制御電圧VAFCとの関係を示した図である。
ここで、VCXO1の電源電圧VDD=2.5V、基準電圧Vref=1.8V、第1の基準電圧Vref1=1.2V、外部制御電圧VC=0〜2.5V、オフセット電流Ioff=I0(0A)、I3とした場合、抵抗切替部7からは、図7に示すよう制御電圧VAFCが出力され、制御電圧VAFCの電圧レベルは外部制御電圧VC=0〜2.5Vの範囲内において基準電圧Vref(1.8V)より低くなる。つまり、外部制御電圧VCを可変可能範囲(例えば、0V〜2.5V)において可変した場合でも、バラクタD1、D2の端子間電圧VGBが負の電圧になることがない。
従って、バラクタD1、D2の容量変化が直線となる直線領域Eの中心(例えば、0.6V)を基準にしてバラクタD1、D2の直線領域E内に収まり、MOSバラクタD1、D2の容量値が直線的に変化する領域を有効活用することが可能になる。
また、制御電圧VAFCは基準電圧Vrefより低い電圧になるので、例えば、基準電圧Vrefを通常より高めに設定する必要が無い。従って、従来のように、電源電圧と外部制御電圧VCのセンター電圧とのバランスが悪くなり、発振器が搭載されるセット側の外部制御電圧VCの仕様とのマッチングが悪化するといったこともない。
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between the external control voltage VC and the control voltage VAFC when the first reference voltage Vref1 is input to the resistance switching unit 7 of the VCXO1 of the present embodiment.
Here, the power supply voltage VDD = 2.5V of the VCXO1, the reference voltage Vref = 1.8V, the first reference voltage Vref1 = 1.2V, the external control voltage VC = 0 to 2.5V, the offset current Ioff = I0 (0A ), When I3, the resistance switching unit 7 outputs the control voltage VAFC as shown in FIG. 7, and the voltage level of the control voltage VAFC is within the range of the external control voltage VC = 0 to 2.5V. It becomes lower than (1.8V). That is, even when the external control voltage VC is varied within a variable range (for example, 0 V to 2.5 V), the inter-terminal voltage VGB of the varactors D1 and D2 does not become a negative voltage.
Therefore, the capacitance values of the MOS varactors D1 and D2 are within the linear area E of the varactors D1 and D2 with reference to the center (for example, 0.6V) of the linear area E where the capacitance changes of the varactors D1 and D2 are linear. It is possible to effectively use a region that changes linearly.
Further, since the control voltage VAFC is lower than the reference voltage Vref, for example, it is not necessary to set the reference voltage Vref higher than usual. Therefore, unlike the conventional case, the balance between the power supply voltage and the center voltage of the external control voltage VC is not deteriorated, and the matching with the specification of the external control voltage VC on the set side on which the oscillator is mounted is not deteriorated.

一方、本発明との比較例として、本実施形態のVCXO1の抵抗切替部7に基準電圧Vrefを入力したときの外部制御電圧VCと制御電圧CAFCとの関係を図9に示す。オフセット電流Ioff=I0(0A)の場合について言えば、外部制御電圧VCのセンター電圧Vcenと基準電圧Vrefはともに1.8Vと等しくなるため、図8に示すように、VCXO1の抵抗切替部7に基準電圧Vrefを入力した場合は、外部制御電圧VCのセンター電圧VcenにおけるMOS型バラクタの端子間電圧VGB0は略0V付近になる。
従って、外部制御電圧VCを可変可能範囲において可変した場合は、バラクタD1、D2の端子間電圧VGBが負の電圧になり、MOSバラクタD1、D2の容量値が直線的に変化する直線領域Eが有効活用できないことがわかる。
On the other hand, as a comparative example with the present invention, FIG. 9 shows the relationship between the external control voltage VC and the control voltage CAFC when the reference voltage Vref is input to the resistance switching unit 7 of the VCXO 1 of the present embodiment. In the case of the offset current Ioff = I0 (0A), the center voltage Vcen of the external control voltage VC and the reference voltage Vref are both equal to 1.8 V, and therefore, as shown in FIG. When the reference voltage Vref is input, the inter-terminal voltage VGB0 of the MOS varactor at the center voltage Vcen of the external control voltage VC is approximately 0V.
Therefore, when the external control voltage VC is varied within the variable range, the voltage VGB between the terminals of the varactors D1 and D2 becomes a negative voltage, and the linear region E in which the capacitance values of the MOS varactors D1 and D2 change linearly is obtained. It turns out that it cannot be used effectively.

また本実施形態のVCXO1においては、抵抗切替部7に入力する第1の基準電圧Vref1を調整可能にするため、分圧抵抗回路9を可変可能な分圧抵抗VR1、VR2を直列に接続して構成するようにした。なお、分圧抵抗VR1、VR2は少なくとも何れか一方が可変可能な抵抗で有ればよい。
これは、例えば、VCXO1の主要な回路をICにより製造する際に、製造工程のばらつき等でMOSバラクタD1、D2の酸化膜の厚みが変動し、MOSバラクタD1、D2のしきい値電圧が変動した場合、例えば、図10に示すようにMOSバラクタD1、D2のC−V特性が電圧軸(横軸)方向にシフトするが、本実施形態のように分圧抵抗回路9を構成しておけば、分圧抵抗回路9の抵抗VR1または抵抗VR2の何れか一方又は両方を可変して、抵抗切替部7に入力する第1の基準電圧Vref1を変化させることができるので、図11に示すように、膜厚の変動による電圧シフト分を打ち消すようにVref1を調整することが可能になり、ICの製造工程におけるばらつきに起因するVCXOの周波数制御特性の直線性を容易に調整することができる。例えば、ICの酸化膜圧が厚めに仕上がって、しきい値電圧が高くなり、MOSバラクタのC−V特性が電圧軸方向に−0.1Vシフトした場合は、そのシフト分を消すようにVref1を+0.1V高めに設定すればよい。
Further, in the VCXO1 of this embodiment, in order to be able to adjust the first reference voltage Vref1 input to the resistance switching unit 7, the voltage dividing resistors VR1 and VR2 that can change the voltage dividing resistor circuit 9 are connected in series. I made it up. It should be noted that at least one of the voltage dividing resistors VR1 and VR2 may be a variable that can be varied.
For example, when the main circuit of the VCXO 1 is manufactured by an IC, the thickness of the oxide film of the MOS varactors D1 and D2 varies due to variations in the manufacturing process and the threshold voltage of the MOS varactors D1 and D2 varies. In this case, for example, as shown in FIG. 10, the CV characteristics of the MOS varactors D1 and D2 shift in the voltage axis (horizontal axis) direction, but the voltage dividing resistor circuit 9 can be configured as in this embodiment. For example, since one or both of the resistor VR1 and the resistor VR2 of the voltage dividing resistor circuit 9 can be varied and the first reference voltage Vref1 input to the resistor switching unit 7 can be changed, as shown in FIG. In addition, Vref1 can be adjusted so as to cancel out the voltage shift due to film thickness variation, and the linearity of the frequency control characteristics of the VCXO due to variations in the IC manufacturing process is easy. It can be adjusted. For example, when the oxide film pressure of the IC is finished thicker, the threshold voltage is increased, and the CV characteristic of the MOS varactor is shifted by -0.1 V in the voltage axis direction, Vref1 is erased so that the shift amount is erased. May be set higher by + 0.1V.

以下、本実施形態のVCXO1を具体的に説明する。
ここでは、分圧抵抗をVR1、VR2、基準電圧をVref、第1の基準電圧をVref1、外部制御電圧をVC、制御電圧をVAFC、複数の抵抗の抵抗値をR、入力抵抗の抵抗値をRin、複数の抵抗の数をm、複数のスイッチにより選択した複数の抵抗の選択数をn、定電流の設定値をIoff、ゲート−バックゲート間電圧(端子間電圧)をVGBとする。
この場合、第1の基準電圧Vref1は、下記の式3により求めることができる。

Figure 2009141459

一方、制御電圧VAFCは、下記の式4により求めることができる。

Figure 2009141459

ここで、VGB=Vref−VAFCであるから、VAFC=Vref−VGBを上記式4に代入して変形すると、

Figure 2009141459

と表すことができる。 Hereinafter, the VCXO 1 of this embodiment will be specifically described.
Here, the voltage dividing resistors are VR1, VR2, the reference voltage is Vref, the first reference voltage is Vref1, the external control voltage is VC, the control voltage is VAFC, the resistance values of a plurality of resistors are R, and the resistance values of the input resistors are Rin, m is the number of resistors, n is the number of resistors selected by the switches, Ioff is the constant current setting value, and VGB is the gate-back gate voltage (terminal voltage).
In this case, the first reference voltage Vref1 can be obtained by the following Equation 3.
Figure 2009141459

On the other hand, the control voltage VAFC can be obtained by the following equation 4.

Figure 2009141459

Here, since VGB = Vref−VAFC, when VAFC = Vref−VGB is substituted into Equation 4 and transformed,

Figure 2009141459

It can be expressed as.

次に、上記式6において、VGB≧0を満たすようにVref1とR1〜R7の抵抗値を選定する。
即ち、

Figure 2009141459

となる。
そして、上記式7を変形すると、電圧Vref1を下記の式8のよう示すことができる。

Figure 2009141459
Next, in Equation 6 above, the resistance values of Vref1 and R1 to R7 are selected so as to satisfy VGB ≧ 0.
That is,
Figure 2009141459

It becomes.
Then, by transforming Equation 7 above, the voltage Vref1 can be expressed as Equation 8 below.

Figure 2009141459

なお、バラクタD1、D2の容量変化の直線領域Eの中心における端子間電圧VGBをVGB0とすると、Vref1=Vref−VGB0となるのが好ましい。すなわち、上記式6におけるVref−Vref1は、バラクタD1、D2の容量変化の直線領域Eの中心のバイアス点VGB0を表している。   Note that when the inter-terminal voltage VGB at the center of the linear region E of the capacitance change of the varactors D1 and D2 is VGB0, it is preferable that Vref1 = Vref−VGB0. That is, Vref−Vref1 in the above expression 6 represents the bias point VGB0 at the center of the linear region E of the capacitance change of the varactors D1 and D2.

一例として、Vdd=2.5V、Vref=1.8V、VR1=60kΩ、VR2=120kΩ、第1の基準電圧Vref1=1.2V、VC=0〜2.5V、抵抗切り替えビット数を3ビットとして抵抗Rの総数m=6、抵抗R1〜R7の抵抗値R=30kΩ、Ioff=0Aとした場合を考える。
この場合、VCXO1の外部制御電圧VCに対する各部の特性は図12に示すようになる。すなわち、外部制御電圧VCに対する外部入力電流I_VCは図12(a)、外部制御電圧VCに対する制御電圧VAFCは図12(b)、外部制御電圧VCに対する端子間電圧VGBは図12(c)に示すようになる。
As an example, Vdd = 2.5V, Vref = 1.8V, VR1 = 60kΩ, VR2 = 120kΩ, first reference voltage Vref1 = 1.2V, VC = 0-2.5V, and the number of resistance switching bits is 3 bits. Consider a case where the total number of resistors R is m = 6, the resistance values of resistors R1 to R7 are R = 30 kΩ, and Ioff = 0A.
In this case, the characteristic of each part with respect to the external control voltage VC of VCXO1 is as shown in FIG. That is, FIG. 12A shows the external input current I_VC with respect to the external control voltage VC, FIG. 12B shows the control voltage VAFC with respect to the external control voltage VC, and FIG. 12C shows the inter-terminal voltage VGB with respect to the external control voltage VC. It becomes like this.

また、mR=180kΩであり、選択抵抗の数nが最大になったときはn=6でnR=180kΩとなる。
上記式6を用いて外部入力制御電圧VC=0Vの時のバラクタD1、D2の端子間電圧VGBは、下記式9のように計算できる。
また、上記式6を用いて外部入力制御電圧VC=2.5Vの時のバラクタD1、D2の端子間電圧VGBは、下記式10のように計算できる。

Figure 2009141459
Also, mR = 180 kΩ, and when the number n of selective resistors is maximized, n = 6 and nR = 180 kΩ.
The terminal voltage VGB of the varactors D1 and D2 when the external input control voltage VC = 0V can be calculated as the following expression 9 using the above expression 6.
Further, the inter-terminal voltage VGB of the varactors D1 and D2 when the external input control voltage VC = 2.5V can be calculated using the above equation 6 as the following equation 10.

Figure 2009141459

このように本実施形態のVCXO1は、水晶振動子Xと、この水晶振動子Xを励振させるための発振用増幅器4と、ゲートが発振用増幅器4の入力側または出力側の少なくともいずれかに接続され且つバックゲートがコンデンサCB3を介して接地されたバラクタD1、D2を有する可変容量回路とを有する発振回路2を備える。また基準電圧Vrefが入力される入力端子t2と、外部制御電圧VCが印加される入力端子t3と、入力端子t2と入力端子t3との間に直列接続された複数の抵抗R1〜R7及び入力抵抗RINと、複数の抵抗R1〜R7の直列回路の一つの接続点を選択し制御電圧VAFCを出力させるために複数のスイッチから構成されたスイッチ回路網と、を有する抵抗切替部7と、入力端子t3に入力される基準電圧Vrefを分圧して抵抗切替部7に第1の基準電圧Vref1を入力する分圧抵抗回路8と、複数の抵抗R1〜R7に電流を供給する電流供給部6と、を有する電圧生成回路3を備える。そして、バラクタD1、D2のゲートに基準電圧Vrefを印加すると共に、バラクタD1、D2のバックゲートに抵抗切替部7の出力電圧を印加するように構成されている。
そのうえで、バラクタD1、D2は、端子間電圧VBGが略0Vのときを境にして端子間電圧VBGの変化に対して容量値が略一定値である領域と、容量値が変化する領域とを有するC−V特性を有すると共に、第1の基準電圧をVref1が上記式8を満たすようにした。
As described above, the VCXO 1 according to this embodiment includes the crystal resonator X, the oscillation amplifier 4 for exciting the crystal resonator X, and the gate connected to at least one of the input side and the output side of the oscillation amplifier 4. And an oscillation circuit 2 having a variable capacitance circuit having varactors D1 and D2 whose back gate is grounded via a capacitor CB3. The input terminal t2 to which the reference voltage Vref is input, the input terminal t3 to which the external control voltage VC is applied, a plurality of resistors R1 to R7 and an input resistor connected in series between the input terminal t2 and the input terminal t3. A resistance switching unit 7 having RIN and a switch network composed of a plurality of switches for selecting one connection point of a series circuit of the plurality of resistors R1 to R7 and outputting the control voltage VAFC, and an input terminal a voltage dividing resistor circuit 8 that divides the reference voltage Vref input at t3 and inputs the first reference voltage Vref1 to the resistance switching unit 7, a current supply unit 6 that supplies current to the resistors R1 to R7, The voltage generation circuit 3 having The reference voltage Vref is applied to the gates of the varactors D1 and D2, and the output voltage of the resistance switching unit 7 is applied to the back gates of the varactors D1 and D2.
In addition, the varactors D1 and D2 have a region in which the capacitance value is substantially constant with respect to the change in the inter-terminal voltage VBG and a region in which the capacitance value changes, with the inter-terminal voltage VBG being substantially 0V. In addition to having CV characteristics, the first reference voltage is set such that Vref1 satisfies the above equation (8).

このように構成すれば、外部制御電圧VCを可変した場合でもバラクタD1、D2の端子間電圧VBGが負の電圧になることがないので、バラクタD1、D2の容量変化が直線となる領域の中心を基準にして直線的に変化する範囲内に収まるので、バラクタD1、D2の容量値が直線的に変化する領域を有効活用することが可能になる。
また、制御電圧VAFCと基準電圧Vrefとが等しくなることがないので、基準電圧Vrefを通常より高めに設定する必要が無い。従って、従来のように、電源電圧と外部制御電圧VCのセンター電圧とのバランスが悪くなり、発振器が搭載されるセット側の外部制御電圧VCの仕様とのマッチングが悪化することもない。
With this configuration, even when the external control voltage VC is varied, the voltage VBG between the terminals of the varactors D1 and D2 does not become a negative voltage. Therefore, the center of the region where the capacitance changes of the varactors D1 and D2 are linear. Therefore, it is possible to effectively utilize the region where the capacitance values of the varactors D1 and D2 change linearly.
Further, since the control voltage VAFC and the reference voltage Vref do not become equal, it is not necessary to set the reference voltage Vref higher than usual. Therefore, unlike the conventional case, the balance between the power supply voltage and the center voltage of the external control voltage VC is not deteriorated, and the matching with the specification of the external control voltage VC on the set side on which the oscillator is mounted is not deteriorated.

また、VCXO1においては、抵抗切替部7に入力する第1の基準電圧Vref1を任意に調整可能であるため、分圧抵抗回路8を可変可能な分圧抵抗VR1、VR2により構成したことで、バラクタD1、D2の製造工程における特性のばらつきを容易に調整することができる。さらに、VCXO1においては、基準電圧Vrefから第1の基準電圧Vref1を生成する分圧抵抗回路9を備えたことで、基準電圧を供給する電源が一つで済むという利点がある。   Further, in the VCXO1, since the first reference voltage Vref1 input to the resistance switching unit 7 can be arbitrarily adjusted, the voltage dividing resistor circuit 8 is configured by variable voltage dividing resistors VR1 and VR2. Variations in characteristics in the manufacturing process of D1 and D2 can be easily adjusted. Furthermore, the VCXO1 has the advantage that the voltage dividing resistor circuit 9 that generates the first reference voltage Vref1 from the reference voltage Vref is provided, so that only one power source for supplying the reference voltage is required.

なお、本実施形態では、基準電圧Vrefを分圧抵抗VR1、VR2により分圧して第1の基準電圧Vref1を生成するようにしているが、これはあくまでも一例であり、第1の基準電圧Vref1は外部から入力するように構成してもよい。   In the present embodiment, the reference voltage Vref is divided by the voltage dividing resistors VR1 and VR2 to generate the first reference voltage Vref1, but this is only an example, and the first reference voltage Vref1 is You may comprise so that it may input from the outside.

また、これまで説明した本実施形態では発振回路2としてCMOS発振回路を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、発振回路2は以下のように構成することも可能である。
図13は、本実施形態の圧電発振器に適用可能な発振回路の他の回路構成を示した図であり、(a)はコルピッツ型の発振回路、(b)はピアース型の発振回路の回路構成を示した図である。なお、図1と同一部品には同一符号を付して説明は省略する。
図13(a)に示すコルピッツ型の発振回路は、発振用増幅器であるトランジスタQ11のベースに水晶振動子Xの一端子が接続されていると共に、抵抗R11、R12から成るベースバイアス回路が接続され、更にベースと接地との間に負荷容量の一部を担うコンデンサC11、C12との直列回路が接続されている。そして、この直列回路の接続中点がトランジスタQ11のエミッタと抵抗R13との接続点に接続される。またトランジスタQ11のコレクタがコレクタ抵抗R14を介して電源Vccに接続する。
水晶振動子Xの他端子には、基準電圧Vrefを印加する。可変容量回路はバラクタD1により構成されており、バラクタD1のゲートG1は水晶振動子Xを介してトランジスタQ11の入力側(ベース)に接続される。バラクタD1のバックゲートB1はキャパシタCB3を介して接地電位GNDに接続する。またバラクタD1のバックゲートB1には、第1の制御電圧VAFCを入力する。
Further, in the present embodiment described so far, the CMOS oscillation circuit has been described as an example of the oscillation circuit 2, but this is only an example, and the oscillation circuit 2 can be configured as follows.
FIG. 13 is a diagram showing another circuit configuration of an oscillation circuit applicable to the piezoelectric oscillator of this embodiment, where (a) is a Colpitts type oscillation circuit and (b) is a circuit configuration of a Pierce type oscillation circuit. FIG. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the Colpitts type oscillation circuit shown in FIG. 13A, one terminal of the crystal unit X is connected to the base of a transistor Q11 that is an oscillation amplifier, and a base bias circuit including resistors R11 and R12 is connected. Furthermore, a series circuit of capacitors C11 and C12 that bear a part of the load capacitance is connected between the base and the ground. The connection midpoint of this series circuit is connected to the connection point between the emitter of the transistor Q11 and the resistor R13. The collector of the transistor Q11 is connected to the power supply Vcc via the collector resistor R14.
A reference voltage Vref is applied to the other terminal of the crystal unit X. The variable capacitance circuit includes a varactor D1, and the gate G1 of the varactor D1 is connected to the input side (base) of the transistor Q11 via the crystal unit X. The back gate B1 of the varactor D1 is connected to the ground potential GND through the capacitor CB3. The first control voltage VAFC is input to the back gate B1 of the varactor D1.

図13(b)に示すピアース型の発振回路は、発振用増幅器であるトランジスタQ11のベースに水晶振動子Xの一端子が接続されていると共に、抵抗R11、R12から成るベースバイアス回路が接続され、更にベースと接地との間に負荷容量の一部を担うコンデンサC14が接続されている。またトランジスタQ11のコレクタがコレクタ抵抗R14を介して電源Vccに接続する。さらに、水晶振動子Xの他端子とトランジスタQ11のコレクタとの間にコンデンサC14を接続する。そして、バラクタD1のゲートG1は水晶振動子Xを介してトランジスタQ11の入力側(ベース)に接続されると共にコンデンサC14を介してトランジスタQ11の出力側(コレクタ)に接続される。なお、水晶振動子Xの他端子側の他の構成は、上記図13(a)と同様であるのでここでは説明を省略する。
尚、図13に示す実施形態において、可変容量回路としてバラクタD1と並列に第2のバラクタを接続した構成を適用しても良い。
In the Pierce type oscillation circuit shown in FIG. 13B, one terminal of the crystal unit X is connected to the base of the transistor Q11 which is an oscillation amplifier, and a base bias circuit including resistors R11 and R12 is connected. Further, a capacitor C14 that bears a part of the load capacity is connected between the base and the ground. The collector of the transistor Q11 is connected to the power supply Vcc via the collector resistor R14. Further, a capacitor C14 is connected between the other terminal of the crystal unit X and the collector of the transistor Q11. The gate G1 of the varactor D1 is connected to the input side (base) of the transistor Q11 via the crystal resonator X and is connected to the output side (collector) of the transistor Q11 via the capacitor C14. The other configuration on the other terminal side of the crystal unit X is the same as that shown in FIG.
In the embodiment shown in FIG. 13, a configuration in which the second varactor is connected in parallel with the varactor D1 as the variable capacitance circuit may be applied.

本発明の実施形態に係るVCXOの発振回路の回路構成を示した図。The figure which showed the circuit structure of the oscillation circuit of VCXO which concerns on embodiment of this invention. 図1に示した電圧生成回路3の回路構成を示した図。The figure which showed the circuit structure of the voltage generation circuit 3 shown in FIG. 電圧生成回路の外部制御電圧と制御電圧との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the external control voltage of a voltage generation circuit, and a control voltage. 電圧生成回路の外部制御電圧と制御電圧との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the external control voltage of a voltage generation circuit, and a control voltage. 電圧生成回路の外部制御電圧と制御電圧との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the external control voltage of a voltage generation circuit, and a control voltage. 本実施形態のVCXOの抵抗切替部に第1の基準電圧を入力した場合のMOS型バラクタのC−V特性を示した図。The figure which showed the CV characteristic of the MOS type | mold varactor when the 1st reference voltage is input into the resistance switching part of VCXO of this embodiment. 本実施形態のVCXOの抵抗切替部に第1の基準電圧を入力した場合の外部制御電圧と制御電圧との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the external control voltage at the time of inputting a 1st reference voltage into the resistance switching part of VCXO of this embodiment, and a control voltage. 本実施形態のVCXOの抵抗切替部に基準電圧を入力した場合のMOS型バラクタのC−V特性を示した図。The figure which showed the CV characteristic of the MOS type | mold varactor when a reference voltage is input into the resistance switching part of VCXO of this embodiment. 本実施形態のVCXOの抵抗切替部に基準電圧を入力した場合の外部制御電圧と制御電圧との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the external control voltage at the time of inputting a reference voltage into the resistance switching part of VCXO of this embodiment, and a control voltage. MOSバラクタの酸化膜の膜厚とC−V特性の関係を示した図。The figure which showed the relationship between the film thickness of the oxide film of MOS varactor, and a CV characteristic. MOSバラクタの酸化膜の膜厚を変更した場合の外部制御電圧と制御電圧との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the external control voltage at the time of changing the film thickness of the oxide film of MOS varactor, and a control voltage. 本実施例のVCXOの外部入力電圧に対する各部の特性を示した図。The figure which showed the characteristic of each part with respect to the external input voltage of VCXO of a present Example. 本実施形態の圧電発振器に適用可能な発振回路の他の回路構成を示した図。The figure which showed the other circuit structure of the oscillation circuit applicable to the piezoelectric oscillator of this embodiment. 従来のVCXOの回路構成を示した図。The figure which showed the circuit structure of the conventional VCXO. 本出願人が提案している電圧生成回路の構成を示した図。The figure which showed the structure of the voltage generation circuit which the present applicant has proposed.

符号の説明Explanation of symbols

1 VCXO、2 発振回路、3 電圧生成回路、4 発振用増幅器、5 出力バッファ、6 電流供給部、7 抵抗切替部、8 電流源、9 分圧抵抗回路、VR1、VR2 分圧抵抗、R1〜R7 抵抗、RIN 入力抵抗、SWA0〜SWA7、SWB0〜SWB3、SWC0、SWC1 スイッチ、IN1、IN2、INA、INB、INC、IND インバータ   1 VCXO, 2 oscillation circuit, 3 voltage generation circuit, 4 oscillation amplifier, 5 output buffer, 6 current supply unit, 7 resistance switching unit, 8 current source, 9 voltage dividing resistor circuit, VR1, VR2 voltage dividing resistor, R1 R7 resistance, RIN input resistance, SWA0 to SWA7, SWB0 to SWB3, SWC0, SWC1 switch, IN1, IN2, INA, INB, INC, IND inverter

Claims (5)

発振回路と、電圧生成回路とを備え、
前記発振回路が、圧電振動子と、該圧電振動子を励振させるための発振用増幅器と、MOS型の第1の可変容量素子を有する可変容量回路と、前記可変容量素子の一方の端子に基準電圧を印加した構成と、前記第1可変容量素子のゲートが前記発振用増幅器の入力側または出力側の少なくともいずれかに接続され且つバックゲートが第1の容量素子を介して接地された構成、を備え、
前記電圧生成回路が、前記基準電圧より低電圧である第1の基準電圧が入力される第1の端子と、前記外部制御電圧が印加される第2の端子と、前記第1の端子と前記第2の端子との間に直列接続された複数の抵抗及び入力抵抗と、前記複数の抵抗の直列回路の一つの接続点を選択し制御電圧を出力させるために複数のスイッチから構成されたスイッチ回路網とを有する抵抗切替部を備え、
前記第1の可変容量素子は、前記ゲート−バックゲート間電圧が略0Vのときを境にして前記ゲート−バックゲート間電圧の変化に対して容量値が略一定値である領域と、容量値が変化する領域とを有するC−V特性を有すると共に、
基準電圧をVref、第1の基準電圧をVref1、前記外部制御電圧をVC、前記複数の抵抗の抵抗値をR、前記入力抵抗の抵抗値をRin、前記複数の抵抗の数をm、前記複数のスイッチにより選択した前記複数の抵抗の選択数をn、前記定電流の設定値をIoffとしたとき、
前記第1の基準電圧が、
Figure 2009141459

を満たすことを特徴とする圧電発振器。
An oscillation circuit and a voltage generation circuit;
The oscillation circuit includes a piezoelectric vibrator, an oscillation amplifier for exciting the piezoelectric vibrator, a variable capacitance circuit having a MOS type first variable capacitance element, and one terminal of the variable capacitance element as a reference. A configuration in which a voltage is applied, and a configuration in which a gate of the first variable capacitance element is connected to at least one of an input side or an output side of the oscillation amplifier and a back gate is grounded through the first capacitance element; With
The voltage generation circuit includes: a first terminal to which a first reference voltage that is lower than the reference voltage is input; a second terminal to which the external control voltage is applied; the first terminal; A plurality of resistors and input resistors connected in series with the second terminal, and a switch composed of a plurality of switches for selecting one connection point of the series circuit of the plurality of resistors and outputting a control voltage A resistance switching unit having a network,
The first variable capacitance element includes a region in which a capacitance value is substantially constant with respect to a change in the gate-back gate voltage when the gate-back gate voltage is approximately 0 V, and a capacitance value Having a CV characteristic with a region where
The reference voltage is Vref, the first reference voltage is Vref1, the external control voltage is VC, the resistance value of the plurality of resistors is R, the resistance value of the input resistor is Rin, the number of the plurality of resistors is m, the plurality of the plurality of resistors When the selection number of the plurality of resistors selected by the switch is n and the set value of the constant current is Ioff,
The first reference voltage is
Figure 2009141459

A piezoelectric oscillator characterized by satisfying
前記可変容量回路は、ゲートが前記発振用増幅器の入力側または出力側の少なくともいずれかに接続され且つバックゲートが前記第1の容量素子を介して接地された第2の可変容量素子を備え、該第2の可変容量素子のゲートに前記基準電圧を印加すると共に、前記第2の可変容量素子のバックゲートに前記制御電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の圧電発振器。   The variable capacitance circuit includes a second variable capacitance element having a gate connected to at least one of an input side and an output side of the oscillation amplifier and a back gate grounded via the first capacitance element, 2. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the reference voltage is applied to a gate of the second variable capacitance element, and the control voltage is applied to a back gate of the second variable capacitance element. 前記基準電圧から前記第1の基準電圧を生成する分圧抵抗回路を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電発振器。   The piezoelectric oscillator according to claim 1, further comprising a voltage dividing resistor circuit that generates the first reference voltage from the reference voltage. 前記分圧抵抗回路は抵抗値が可変可能に構成されることを特徴とする請求項3に記載の圧電発振器。   The piezoelectric oscillator according to claim 3, wherein the voltage dividing resistor circuit is configured to be variable in resistance value. 前記発振回路が該発振器回路の外部から入力される電圧制御により周波数制御される電圧制御圧電発振器であり、前記制御電圧が前記外部制御電圧に基づく電圧であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の圧電発振器。   The oscillation circuit is a voltage-controlled piezoelectric oscillator whose frequency is controlled by voltage control input from the outside of the oscillator circuit, and the control voltage is a voltage based on the external control voltage. The piezoelectric oscillator according to any one of the above.
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