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JP3596282B2 - Crystal oscillation circuit - Google Patents

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JP3596282B2
JP3596282B2 JP11314098A JP11314098A JP3596282B2 JP 3596282 B2 JP3596282 B2 JP 3596282B2 JP 11314098 A JP11314098 A JP 11314098A JP 11314098 A JP11314098 A JP 11314098A JP 3596282 B2 JP3596282 B2 JP 3596282B2
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JP
Japan
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transistor
base
resistor
emitter
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雄一 立山
久人 竹内
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Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶発振回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、水晶発振回路は携帯用電子機器内で比較的低い電圧で動作し、かつ温度の変動に対して安定な基準周波数を発生する手段として多用されている。
【0003】
図5は、従来の水晶発振回路の一例を示す回路図である。図5において、31は水晶振動子、59はコルピッツ型水晶発振回路、58はカスコード接続したベース接地増幅器、57は定電圧回路である。
【0004】
この従来の水晶発振回路は、水晶振動子31を用いたコルピッツ型水晶発振回路59の出力に、カスコード接続したベース接地増幅器58を接続している。コルピッツ型水晶発振回路59内のトランジスタ52のベース・エミッタ間電圧(以下、トランジスタ52のVbeと称する)の温度変化を打ち消して一定の電圧に維持するためにトランジスタ49のベースには定電圧源VREFから固定電圧を印加し、トランジスタ49のエミッタ電圧を抵抗分割してトランジスタ52のベースに印加する構成としている。
【0005】
以上の水晶発振回路について、以下その動作について説明する。
【0006】
電源電圧VCCを印加すると前記コルピッツ型水晶発振回路59には、定電圧回路57内の電圧源VREFには温度に対して安定な固定電圧が発生する。この固定電圧が抵抗23、24及び25によって分割され、分割された値の電圧がトランジスタ52のベースに与えられる。このときの分割比をαとすると、固定電圧のα倍の電圧が印加される。ここで、トランジスタ52及び49のベース、エミッタ間に発生する順方向電圧をVbeとすると、トランジスタ52のエミッタに発生する電圧VEは、
VE=αVREF+(α−1)Vbeである。ここで、αは、0〜1の間の値である。エミッタ電圧VEからVbeの影響をなくすには、αが1.0となる必要がある。
【0007】
一方、負荷抵抗44で取り出される振幅は、抵抗43の値をR43、抵抗44の値をR44、出力振幅をVOUTとして、
VOUT=(VE/R43)×R44と表現される。
【0008】
定電流源56の電流値と等しい電流がトランジスタ49に与えられるが、通常の動作温度範囲である−30℃〜80℃において、コルピッツ型水晶発振回路59内のトランジスタ52に流れる電流I3と定電圧回路57内のVbeの温度特性を持たせているトランジスタ49に流れる電流I4とは等しくない。そこで、ある程度αで相殺されるように設定しても各トランジスタのVbeに誤差が生じるので、エミッタ電圧に温度特性が生じる。電流に誤差が生じたときの出力電圧の誤差は、トランジスタ49に流れる電流をI、トランジスタ52に流れる電流をI3、絶対温度をT、kをボルツマン定数、qを電子1個の電荷量、ISをトランジスタの飽和電流として、電流I3、I4の相対誤差によるエミッタ電圧をΔVEとすると、この相対誤差の影響を受けた出力振幅変動値ΔVOUTは、
ΔVOUT=(ΔVE/R43)×R44 =[(α−1)×(kT/q)×ln{(I4−I3)/IS}]×(R4/R4)の温度特性を持った電圧振幅が出力されることになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のコルピッツ型水晶発振回路を用いた場合、温度変化により、トランジスタ52のエミッタ端子では、
VE=αVREF+(α−1)×(kT/q)×ln{(I4−I3)/IS}の関係が
ある。そして、抵抗44と抵抗43にも温度特性とバラツキが存在するため出力振幅に温度特性を生じるという課題を有していた。
【0010】
本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、温度が変化しても安定した発振出力電圧及び振幅を出力し、この値ばらつきが抑制された水晶発振回路を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の請求項1の講じた手段は、第1のトランジスタのベース、エミッタ間並びに第1のトランジスタのエミッタ、交流接地端子間にコンデンサが個々に接続されたコルピッツ型水晶発振回路と、一端が交流接地端子に接続され他端が第1のトランジスタのベースに接続された第1の抵抗と、第1のトランジスタのベースに接続された第2の抵抗と、出力端子から固定電圧が出力される固定電圧源と、トランジスタのベース、エミッタ間に生成する順方向電圧値を前記固定電圧源の出力電圧値に付加して取り出す電圧発生回路と、この電圧発生回路の出力電圧値に比例した電圧を出力端子から取り出す電圧比例回路とを備え、前記電圧比例回路の出力端子と前記第2の抵抗の他端とを接続したものである。この構成を有することによって、トランジスタのベース、エミッタ間に発生する電圧を増幅して、さらに分割して第1のトランジスタのベースに与えるので、第1のトランジスタのエミッタに発生する電圧を温度に対して一定とすることができ、負荷抵抗に発生する電圧値を温度に対して安定にすることができる。
【0012】
次に、本発明の請求項2の講じた手段は、さらに、第1のトランジスタのベースと前記交流接地端子間に挿入接続された水晶振動子とコンデンサの接続列と、トランジスタのエミッタに第1のトランジスタのコレクタが接続され、コレクタに負荷が接続され、このコレクタから信号電圧を取り出す第2のトランジスタと、第1及び第2のトランジスタのベース間に挿入接続された第2の抵抗とを有しているので、第2のトランジスタがベース接地型増幅器を構成し、かつ水晶振動子が第1のトランジスタのベースと交流接地端子間に接続されているので、第1のトランジスタのベースに寄生的に帰還する信号を抑制し、安定な出力信号を負荷の抵抗から取り出すことができる。
【0013】
さらに、本発明の請求項3及び4が講じた手段は、電圧比例回路が、トランジスタのベース、エミッタ間に生成する順方向電圧値に比例した電圧値を生成して前記固定電圧に付加した電圧を出力端子から取り出すことを特徴とするものである。
【0014】
この構成を有することによって、トランジスタのベース、エミッタ間に発生する順方向電圧のみを増幅することができ、後段の抵抗の分割比の設計を容易にすることができ、温度に対して安定な発振信号出力を容易に取り出すことができる。
【0015】
さらに、本発明の請求項5が講じた手段は、ツエナーダイオードを短絡することによって新たな抵抗値を形成する抵抗回路と抵抗とを備え、この抵抗回路と抵抗とで固定電圧を分割した電圧が前記固定電圧源の出力端子から出力されることを特徴とするものである。ここで、この抵抗回路の抵抗値は調整工程で調整することができ、周囲温度変動に対する負荷抵抗端の主力電圧及び振幅を調整することができる。
【0016】
この構成を有することによって、半導体集積回路化された後に、ツエナーダイオードを短絡させて抵抗値を異ならせることができるので、電圧の分割比を変えて出力電圧値を異ならせることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0022】
図1は本発明の第1の実施形態における水晶発振回路を示すものである。図1において、電圧源VREFは、温度の変動に対して略一定の電圧を出力し、この電圧源VREFの電圧を分割して出力するために、抵抗28と29を直列に接続し、この抵抗の接続部をトランジスタ3のベースに接続する。抵抗29の他端とトランジスタ3のコレクタは交流接地端子となるグランド端子と接続される。トランジスタ3のエミッタはコレクタとベースが接続されたダイオード接続トランジスタ4のエミッタと接続され、トランジスタ4のコレクタ、ベースと定電流源53及びトランジスタ5のベースは、共通接続される。トランジスタ5のエミッタはトランジスタ6のエミッタと定電流源55に共通接続される。トランジスタ5のコレクタはカレントミラー回路を構成するトランジスタ7のコレクタとベース、トランジスタ8のベースに共通接続されている。トランジスタ7、8のエミッタは電源端子と接続される。トランジスタ6及び8のコレクタとトランジスタ10のベースは共通接続され、トランジスタ6のベースは定電流源54とトランジスタ9のエミッタに共通接続される。トランジスタ9のコレクタはグランド端子に接続され、トランジスタ9のベースは抵抗26、27の接続部に接続される。ここで、抵抗27の他端はグランド端子に接続され、抵抗26の他端は、トランジスタ10のコレクタと抵抗25に接続される。トランジスタ10のエミッタは電源端子と接続される。抵抗25の他端には発振出力の影響を緩衝するコンデンサ33、抵抗24及びトランジスタ2のベースが共通接続される。
【0023】
コンデンサ33の他端はグランド端子と接続され、抵抗24の片側は水晶振動子31と抵抗23、コルピッツ型発振回路のコンデンサ34及びトランジスタ1のベースに共通接続される。トランジスタ2のエミッタはトランジスタ1のコレクタに接続され、トランジスタ2のコレクタは、抵抗22と発振出力をカップリングして出力するコンデンサ36の一端に共通接続される。抵抗22の他端は電源端子と接続される。
【0024】
コンデンサ36は発振回路の負荷でもあるコンデンサ46、抵抗47及び出力端子と共通接続される。コンデンサ46と抵抗47の他端はグランド端子と接続される。コンデンサ34の片側はコンデンサ35と出力電流値を決める抵抗21とトランジスタ1のエミッタと共通接続される。コンデンサ35と抵抗21の他端はグランド端子に接続される。
【0025】
水晶振動子31の片側は、可変容量ダイオード32と抵抗30の一端に接続され、可変容量ダイオード32の他端はグランドと接続される。抵抗30の他端は電圧印加用端子VCと接続される。
【0026】
この水晶発振回路について以下その動作を説明する。
【0027】
まず、電源電圧VCCを回路の電源に与える。次に電源・温度変動時にも変動の少ない基準入力電圧を入力電圧VREFに与えると、このVREFに対し、抵抗28と29の接続部の電圧値V1、トランジスタ9のベース電圧値V2、トランジスタ10のコレクタ電圧値V3、トランジスタ1のエミッタ電圧値V4は、抵抗23〜29の各値をR23〜R29とし、トランジスタ1に流れる電流値をI3、電流源53の電流値をI4、飽和電流値をIS、ボルツマン定数をk、絶対温度をT、電子の電荷量をqとして、
V1=VREF×R29/(R28+R29)
V2=V1+(kT/q)×ln(I4/IS)
V3=V2×(R26+R27)/R27
V4=V3×R23/(R23+R24+R25)−(kT/q)×ln(I3/IS)で表現される。その結果、VBEが温度変動(ΔT)により変化した際には、トランジスタ1のベース電圧値の変動量βは、
β=k{(ΔT)/q}×ln(I4/IS)×(R26+R27)/R27×R23/(R23+R24+R25)であり、βの温度変動分で、トランジスタ1のエミッタの電圧変動量である{k(ΔT)/q}×ln(I3/IS)を相殺する関係が成り立ち、安定した出力振幅が得られる結果となる。
【0028】
以上のように本実施の形態によれば、出力端子の温度変動の原因でもあるNPNトランジスタの温度特性を演算増幅器を用い相殺させる電圧を出力させる構成とすることにより出力振幅に温度変化が生じない振幅を出力することができる。また、VREFの電圧を降圧する抵抗値を調整する回路を付加することにより安定した出力振幅を得ることができる。
【0029】
図2は、図1の構成の抵抗29を抵抗回路60で構成した第2の実施形態の水晶発振回路図である。抵抗回路60の抵抗値は調整工程で調整されるので、周囲温度変動に対する負荷抵抗22の出力電圧及び振幅を調整することができる。
【0030】
図3は、図2の抵抗回路60の実施形態を示した図である。
【0031】
図3(a)において、抵抗61〜63が直列接続されており、抵抗61と62に並列にツエナーダイオードが接続されている。各ツエナーダイオードの端子には電圧若しくは電流が印加できるようにパッドTP1〜TP3が接続される。例えばTP1とTP2間に電流を印加してツエナーダイオード67を短絡破壊することによってTP1、TP2間の抵抗値を新たな値にすることができる。
【0032】
図3(b)においては、抵抗64とツエナーダイオード69、抵抗65とツエナーダイオード70、抵抗66とツエナーダイオード71がそれぞれ直列接続され、さらにそれぞれを並列に接続した構成を示したものである。例えばTP4と接地端子間に電流を印加してツエナーダイオード69を短絡することで、新たな抵抗値を形成することができる。
【0033】
尚、図3(a)、(b)の抵抗の個数を増やすことによって抵抗回路60の調整精度を上げ、必要に応じて各抵抗値を異ならせることによって調整精度を異ならせることができる。
【0034】
図4は、本発明の第3の実施形態を示した水晶発振回路図である。
【0035】
同図において、電圧源VREFは、温度の変動に対して略一定の電圧を出力し、この電圧源VREFの電圧を分割して出力するために、抵抗28と29を直列に接続し、この抵抗の接続部をトランジスタ90のベースに接続する。トランジスタ90、91のエミッタが共通に接続された差動増幅回路が形成されており、トランジスタ91のコレクタ、ベースにはトランジスタ90のベース電圧と略等しい電圧が出力される。トランジスタ91のコレクタ、ベースにはトランジスタ92のエミッタが接続されており、このトランジスタのベース、エミッタ間に抵抗93が接続されており、この抵抗93には、ベース、エミッタ間の電圧値を抵抗93の値で割った電流が流れる。トランジスタのベース電流は、通常無視される程小さい値であるので、トランジスタ92のベースに接続された抵抗94には、抵抗93に流れる電流値と等しい値の電流が流れる。抵抗94の他端は、トランジスタ92のコレクタと電流源53とに接続されており、電流源53からは一定値の電流が供給される。以上の構成において、抵抗94と電流源53の接続部には、電圧源VREFの値に比例した電圧と、トランジスタのベース、エミッタ間の順方向電圧に比例した電圧との和の電圧が出力される。ここで、得られた電圧がトランジスタ5〜8、10と電流源55で構成された電圧駆動回路を介して抵抗23〜25の直列回路に与えられる。抵抗23、24の接続部に発生した電圧がトランジスタ1のベースに与えられる。このようにして、トランジスタ1のベースには、電圧源VREFの値に比例し、かつトランジスタのベース、エミッタ間の順方向電圧に比例した電圧に対してこの値を分割した値の電圧が与えられる。抵抗93と抵抗94の値の比に対して抵抗24、25の和と抵抗23の値との比を調整することで、トランジスタ1のベースに与えられる電圧の温度に対する変動をトランジスタ1のベース、エミッタ順方向電圧値の温度変動に合わせることができる。このようにして、トランジスタ1のエミッタ電圧には温度に対して略一定の電圧が出力されるので負荷抵抗22には、温度に対して一定の直流電圧を取り出すことができ、また温度に対して略一定の発振信号を取り出すことができる。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、水晶発振回路にVBEだけでは補正できない出力振幅の温度特性を演算増幅器を用いる構成にすることにより、温度変化による出力振幅変動を低減し、かつ抵抗値を調整する回路を付加する構成にすることで安定した振幅を出力することができる優れた水晶発振回路を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示した水晶発振回路図
【図2】本発明の第2の実施形態を示した水晶発振回路図
【図3】図2の抵抗回路を示した回路図
【図4】本発明の第3の実施形態を示した水晶発振回路図
【図5】従来の水晶発振回路図
【符号の説明】
1〜10 バイポーラトランジスタ
21〜30 抵抗
31 水晶振動子
32 可変容量ダイオード
33〜36 コンデンサ
40〜42 コンデンサ
43、44 抵抗
45、46 コンデンサ
47 抵抗
48〜52 トランジスタ
53〜56 電流源
57 定電圧回路
58 ベース接地電圧増幅回路
59 コルピッツ型水晶発振回路
60 電流調整用抵抗調整回路
61〜66 抵抗
67〜71 ツエナーダイオード
90〜92 トランジスタ
93、94 抵抗
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a crystal oscillation circuit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a crystal oscillation circuit has been frequently used as a means for operating a relatively low voltage in a portable electronic device and generating a stable reference frequency with respect to temperature fluctuation.
[0003]
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional crystal oscillation circuit. In FIG. 5, 31 is a crystal oscillator, 59 is a Colpitts-type crystal oscillation circuit, 58 is a cascode-connected grounded base amplifier, and 57 is a constant voltage circuit.
[0004]
In the conventional crystal oscillation circuit, a cascode-connected grounded base amplifier 58 is connected to the output of a Colpitts-type crystal oscillation circuit 59 using the crystal resonator 31. A constant voltage source VREF is provided at the base of the transistor 49 in order to cancel the temperature change of the base-emitter voltage (hereinafter, referred to as Vbe of the transistor 52) of the transistor 52 in the Colpitts-type crystal oscillation circuit 59 and to maintain the voltage constant. , And applies a fixed voltage to the base of the transistor 52 by dividing the emitter voltage of the transistor 49 by resistance.
[0005]
The operation of the above crystal oscillation circuit will be described below.
[0006]
When the power supply voltage VCC is applied, a fixed voltage that is stable with respect to temperature is generated in the voltage source VREF in the constant voltage circuit 57 in the Colpitts crystal oscillation circuit 59. This fixed voltage is divided by the resistors 23, 24 and 25, and the divided voltage is applied to the base of the transistor 52. If the division ratio at this time is α, a voltage α times the fixed voltage is applied. Here, assuming that a forward voltage generated between the base and the emitter of the transistors 52 and 49 is Vbe, a voltage VE generated at the emitter of the transistor 52 is
VE = αVREF + (α−1) Vbe. Here, α is a value between 0 and 1. To eliminate the influence of Vbe from the emitter voltage VE, α needs to be 1.0.
[0007]
On the other hand, the amplitude taken out by the load resistor 44 is represented by R43 as the value of the resistor 43, R44 as the value of the resistor 44, and VOUT as the output amplitude.
VOUT = (VE / R43) × R44.
[0008]
A current equal to the current value of the constant current source 56 is supplied to the transistor 49. In a normal operating temperature range of −30 ° C. to 80 ° C., the current I3 flowing through the transistor 52 in the Colpitts crystal oscillation circuit 59 and the constant voltage The current I4 flowing through the transistor 49 having the temperature characteristic of Vbe in the circuit 57 is not equal. Therefore, even if it is set to be offset by α to some extent, since an error occurs in Vbe of each transistor, a temperature characteristic occurs in the emitter voltage. When an error occurs in the current, the error in the output voltage is obtained by calculating the current flowing through the transistor 49 as I 4 , the current flowing through the transistor 52 as I 3, the absolute temperature as T, k as the Boltzmann constant, and q as the charge of one electron. , IS as the saturation current of the transistor and the emitter voltage due to the relative error between the currents I3 and I4 as ΔVE, the output amplitude variation ΔVOUT affected by this relative error is:
.DELTA.VOUT = with (ΔVE / R43) × R44 = temperature characteristics of [(α-1) × ( kT / q) × ln {(I 4-I 3) / IS}] × (R4 4 / R4 3) The voltage amplitude will be output.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the conventional Colpitts-type crystal oscillation circuit is used, the temperature change causes the emitter terminal of the transistor 52 to:
Relationship of VE = α VREF + (α- 1) × (kT / q) × ln {(I 4-I 3) / IS}. In addition, since the resistors 44 and 43 also have variations in temperature characteristics, there is a problem that the output amplitude has temperature characteristics.
[0010]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a crystal oscillation circuit that outputs a stable oscillation output voltage and amplitude even when the temperature changes, and suppresses this value variation. I do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, a measure taken in claim 1 of the present invention is a Colpitts in which capacitors are individually connected between the base and the emitter of the first transistor and between the emitter and the AC ground terminal of the first transistor. A crystal oscillator circuit, a first resistor having one end connected to the AC ground terminal and the other end connected to the base of the first transistor, a second resistor connected to the base of the first transistor, and an output. A fixed voltage source that outputs a fixed voltage from a terminal, a voltage generation circuit that adds a forward voltage value generated between the base and the emitter of the transistor to an output voltage value of the fixed voltage source and takes out the voltage, A voltage proportional circuit for extracting a voltage proportional to the output voltage value from an output terminal, wherein the output terminal of the voltage proportional circuit is connected to the other end of the second resistor. With this configuration, the voltage generated between the base and the emitter of the transistor is amplified and further divided and applied to the base of the first transistor. And the voltage value generated at the load resistance can be stabilized with respect to the temperature.
[0012]
Next, the means according to claim 2 of the present invention further comprises: a connection row of a crystal unit and a capacitor inserted and connected between the base of the first transistor and the AC ground terminal; And a load connected to the collector, a second transistor for extracting a signal voltage from the collector, and a second resistor inserted between the bases of the first and second transistors. Therefore, the second transistor forms a grounded-base amplifier, and the crystal oscillator is connected between the base of the first transistor and the AC ground terminal. And a stable output signal can be extracted from the resistance of the load.
[0013]
Furthermore, means for claims 3 and 4 was taken of the present invention, electrodeposition ratio example circuit was added to the fixed voltage to generate the base of the transistor, a voltage value proportional to the forward voltage value generated between the emitter It is characterized in that a voltage is taken out from an output terminal.
[0014]
With this configuration, it is possible to amplify only the forward voltage generated between the base and the emitter of the transistor, to facilitate the design of the subsequent resistor division ratio, and to achieve stable oscillation with respect to temperature. The signal output can be easily taken out.
[0015]
Further, a means according to claim 5 of the present invention includes a resistor circuit and a resistor for forming a new resistance value by short-circuiting the Zener diode, and a voltage obtained by dividing a fixed voltage by the resistor circuit and the resistor is provided. The signal is output from an output terminal of the fixed voltage source. Here, the resistance value of this resistance circuit can be adjusted in the adjustment step, and the main voltage and amplitude of the load resistance end with respect to the ambient temperature fluctuation can be adjusted.
[0016]
With this configuration, after the semiconductor integrated circuit is formed, the Zener diode can be short-circuited to change the resistance value, so that the output voltage value can be changed by changing the voltage division ratio.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 shows a crystal oscillation circuit according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a voltage source VREF outputs a substantially constant voltage with respect to a change in temperature. In order to divide and output the voltage of the voltage source VREF, resistors 28 and 29 are connected in series. Is connected to the base of the transistor 3. The other end of the resistor 29 and the collector of the transistor 3 are connected to a ground terminal serving as an AC ground terminal. The emitter of the transistor 3 is connected to the emitter of the diode-connected transistor 4 whose collector and base are connected, and the collector and base of the transistor 4 are connected to the constant current source 53 and the base of the transistor 5 in common. The emitter of the transistor 5 is commonly connected to the emitter of the transistor 6 and the constant current source 55. The collector of the transistor 5 is commonly connected to the collector and the base of the transistor 7 constituting the current mirror circuit and the base of the transistor 8. The emitters of the transistors 7 and 8 are connected to a power supply terminal. The collectors of the transistors 6 and 8 and the base of the transistor 10 are commonly connected, and the base of the transistor 6 is commonly connected to the constant current source 54 and the emitter of the transistor 9. The collector of the transistor 9 is connected to the ground terminal, and the base of the transistor 9 is connected to the connection between the resistors 26 and 27. Here, the other end of the resistor 27 is connected to the ground terminal, and the other end of the resistor 26 is connected to the collector of the transistor 10 and the resistor 25. The emitter of transistor 10 is connected to a power supply terminal. The other end of the resistor 25 is commonly connected to a capacitor 33 for buffering the influence of the oscillation output, the resistor 24 and the base of the transistor 2.
[0023]
The other end of the capacitor 33 is connected to the ground terminal, and one side of the resistor 24 is commonly connected to the crystal oscillator 31 and the resistor 23, the capacitor 34 of the Colpitts oscillation circuit, and the base of the transistor 1. The emitter of the transistor 2 is connected to the collector of the transistor 1, and the collector of the transistor 2 is commonly connected to one end of a capacitor 36 that couples the resistor 22 and the oscillation output and outputs the result. The other end of the resistor 22 is connected to a power terminal.
[0024]
The capacitor 36 is commonly connected to the capacitor 46, which is also the load of the oscillation circuit, the resistor 47, and the output terminal. The other ends of the capacitor 46 and the resistor 47 are connected to a ground terminal. One side of the capacitor 34 is commonly connected to the capacitor 35, the resistor 21 for determining the output current value, and the emitter of the transistor 1. The other ends of the capacitor 35 and the resistor 21 are connected to a ground terminal.
[0025]
One side of the crystal unit 31 is connected to one end of the variable capacitance diode 32 and the resistor 30, and the other end of the variable capacitance diode 32 is connected to the ground. The other end of the resistor 30 is connected to a voltage application terminal VC.
[0026]
The operation of this crystal oscillation circuit will be described below.
[0027]
First, the power supply voltage VCC is applied to the power supply of the circuit. Next, when a reference input voltage with little variation is applied to the input voltage VREF even when the power supply and the temperature fluctuate, the voltage value V1 at the connection between the resistors 28 and 29, the base voltage value V2 of the transistor 9, and the The collector voltage value V3 and the emitter voltage value V4 of the transistor 1 are represented by R23 to R29 for each of the resistors 23 to 29, the current value flowing through the transistor 1 is I3, the current value of the current source 53 is I4, and the saturation current value is IS. , The Boltzmann constant is k, the absolute temperature is T, and the charge amount of electrons is q,
V1 = VREF × R29 / (R28 + R29)
V2 = V1 + (kT / q) × ln (I4 / IS)
V3 = V2 × (R26 + R27) / R27
V4 = V3 × R23 / (R23 + R24 + R25) − (kT / q) × ln (I3 / IS). As a result, when VBE changes due to temperature fluctuation (ΔT), the fluctuation amount β of the base voltage value of the transistor 1 becomes
β = k {(ΔT) / q} × ln (I4 / IS) × (R26 + R27) / R27 × R23 / (R23 + R24 + R25), where β is the temperature fluctuation and the voltage fluctuation of the emitter of the transistor 1 { k (ΔT) / q } × ln (I3 / IS) is satisfied , and a stable output amplitude is obtained.
[0028]
As described above, according to the present embodiment, a temperature change does not occur in the output amplitude by using an operational amplifier to output a voltage that cancels out the temperature characteristics of the NPN transistor, which is also a cause of the temperature fluctuation of the output terminal. The amplitude can be output. In addition, a stable output amplitude can be obtained by adding a circuit for adjusting a resistance value for decreasing the voltage of VREF.
[0029]
FIG. 2 is a crystal oscillation circuit diagram of a second embodiment in which the resistor 29 of FIG. Since the resistance value of the resistance circuit 60 is adjusted in the adjustment step, it is possible to adjust the output voltage and the amplitude of the load resistance 22 with respect to the ambient temperature fluctuation.
[0030]
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the resistance circuit 60 of FIG.
[0031]
In FIG. 3A, resistors 61 to 63 are connected in series, and a Zener diode is connected in parallel with the resistors 61 and 62. Pads TP1 to TP3 are connected to terminals of each Zener diode so that voltage or current can be applied. For example, by applying a current between TP1 and TP2 to short-circuit the Zener diode 67, the resistance value between TP1 and TP2 can be set to a new value.
[0032]
FIG. 3B shows a configuration in which the resistor 64 and the Zener diode 69, the resistor 65 and the Zener diode 70, the resistor 66 and the Zener diode 71 are connected in series, and further, each is connected in parallel. For example, a new resistance value can be formed by short-circuiting the Zener diode 69 by applying a current between the TP4 and the ground terminal.
[0033]
The adjustment accuracy of the resistor circuit 60 can be increased by increasing the number of resistors in FIGS. 3A and 3B, and the adjustment accuracy can be made different by making each resistance value different as needed.
[0034]
Figure 4 is a third crystal oscillator circuit diagram that shows an embodiment of the present invention.
[0035]
In the figure, a voltage source VREF outputs a substantially constant voltage with respect to a change in temperature, and resistors 28 and 29 are connected in series to divide and output the voltage of the voltage source VREF. Is connected to the base of the transistor 90. A differential amplifier circuit is formed in which the emitters of the transistors 90 and 91 are commonly connected. A voltage substantially equal to the base voltage of the transistor 90 is output to the collector and base of the transistor 91. The collector and base of the transistor 91 are connected to the emitter of a transistor 92. A resistor 93 is connected between the base and the emitter of the transistor. The current divided by the value of flows. Since the base current of the transistor is small enough to be ignored, a current having the same value as the current flowing through the resistor 93 flows through the resistor 94 connected to the base of the transistor 92. The other end of the resistor 94 is connected to the collector of the transistor 92 and the current source 53, and a constant current is supplied from the current source 53. In the above configuration, a voltage that is the sum of the voltage proportional to the value of the voltage source VREF and the voltage proportional to the forward voltage between the base and the emitter of the transistor is output to the connection between the resistor 94 and the current source 53. Is done. Here, the obtained voltage is applied to a series circuit of resistors 23 to 25 via a voltage driving circuit including transistors 5 to 8 and 10 and a current source 55. The voltage generated at the connection between the resistors 23 and 24 is applied to the base of the transistor 1. In this manner, a voltage which is proportional to the value of the voltage source VREF and is obtained by dividing this value with respect to the voltage proportional to the forward voltage between the base and the emitter of the transistor is applied to the base of the transistor 1. . By adjusting the ratio of the sum of the resistors 24 and 25 and the value of the resistor 23 to the ratio of the values of the resistors 93 and 94, the variation in the voltage applied to the base of the transistor 1 with respect to the temperature can be reduced. It can be adjusted to the temperature fluctuation of the emitter forward voltage value. In this manner, a substantially constant voltage with respect to temperature is output to the emitter voltage of the transistor 1, so that a constant DC voltage with respect to temperature can be taken out to the load resistor 22, and A substantially constant oscillation signal can be extracted.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the present invention reduces the output amplitude fluctuation due to the temperature change and adjusts the resistance value by using the operational amplifier for the temperature characteristic of the output amplitude that cannot be corrected only by the VBE in the crystal oscillation circuit. By employing a configuration in which a circuit is added, an excellent crystal oscillation circuit that can output a stable amplitude can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a crystal oscillation circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a crystal oscillation circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the resistance circuit of FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing a crystal oscillation circuit according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a conventional crystal oscillation circuit.
1 to 10 bipolar transistors 21 to 30 resistor 31 crystal oscillator 32 variable capacitance diode 33 to 36 capacitor 40 to 42 capacitor 43, 44 resistor 45, 46 capacitor 47 resistor 48 to 52 transistor 53 to 56 current source 57 constant voltage circuit 58 base Ground voltage amplifying circuit 59 Colpitts-type crystal oscillation circuit 60 Current adjusting resistance adjusting circuits 61 to 66 Resistance 67 to 71 Zener diode 90 to 92 Transistors 93, 94 Resistance

Claims (5)

第1のトランジスタのベース、エミッタ間並びに第1のトランジスタのエミッタ、交流接地端子間にコンデンサが個々に接続されたコルピッツ型水晶発振回路と、
一端が交流接地端子に接続され他端が第1のトランジスタのベースに接続された第1の抵抗と、
第1のトランジスタのベースに接続された第2の抵抗と、
出力端子から固定電圧が出力される固定電圧源と、
トランジスタのベース、エミッタ間に生成する順方向電圧値を前記固定電圧源の出力電圧値に付加して取り出す電圧発生回路と、
この電圧発生回路の出力電圧値に比例した電圧を出力端子から取り出す電圧比例回路とを備え、
前記電圧比例回路の出力端子と前記第2の抵抗の他端とを接続した水晶発振回路。
A Colpitts-type crystal oscillation circuit in which capacitors are individually connected between the base and the emitter of the first transistor and between the emitter and the AC ground terminal of the first transistor;
A first resistor having one end connected to the AC ground terminal and the other end connected to the base of the first transistor;
A second resistor connected to the base of the first transistor;
A fixed voltage source that outputs a fixed voltage from the output terminal;
A voltage generating circuit that adds a forward voltage value generated between a base and an emitter of the transistor to an output voltage value of the fixed voltage source and takes out the voltage;
A voltage proportional circuit that takes out a voltage proportional to the output voltage value of the voltage generating circuit from an output terminal,
A crystal oscillation circuit in which an output terminal of the voltage proportional circuit is connected to the other end of the second resistor.
第1のトランジスタのベース、エミッタ間、エミッタ、交流接地端子間にコンデンサが個々に接続されたコルピッツ型水晶発振回路と、
第1のトランジスタのベースと前記交流接地端子間に挿入接続された水晶振動子とコンデンサの接続列と、
トランジスタのエミッタに第1のトランジスタのコレクタが接続され、コレクタに負荷が接続され、このコレクタから信号電圧を取り出す第2のトランジスタと、
一端が交流接地端子に接続され他端が第1のトランジスタのベースに接続された第1の抵抗と、
第1のトランジスタのベースに一端が接続され、第2のトランジスタのベースに他端が接続された第2の抵抗と、
出力端子から固定電圧が出力される固定電圧源と、
トランジスタのベース、エミッタ間に生成する順方向電圧値を前記固定電圧源の出力電圧値に付加して取り出す電圧発生回路と、
この電圧発生回路の出力電圧値に比例した電圧を出力端子から取り出す電圧比例回路とを備え、
前記電圧比例回路の出力端子と前記第2の抵抗の前記他端とを接続した水晶発振回路。
A Colpitts-type crystal oscillation circuit in which capacitors are individually connected between the base and emitter of the first transistor, between the emitter and the AC ground terminal;
A connection row of a crystal unit and a capacitor inserted and connected between the base of the first transistor and the AC ground terminal;
A second transistor having a collector connected to the emitter of the first transistor, a load connected to the collector, and extracting a signal voltage from the collector;
A first resistor having one end connected to the AC ground terminal and the other end connected to the base of the first transistor;
A second resistor having one end connected to the base of the first transistor and the other end connected to the base of the second transistor;
A fixed voltage source that outputs a fixed voltage from the output terminal;
A voltage generating circuit that adds a forward voltage value generated between a base and an emitter of the transistor to an output voltage value of the fixed voltage source and takes out the voltage;
A voltage proportional circuit that takes out a voltage proportional to the output voltage value of the voltage generating circuit from an output terminal,
A crystal oscillation circuit in which an output terminal of the voltage proportional circuit and the other end of the second resistor are connected.
第1のトランジスタのベース、エミッタ間並びに第1のトランジスタのエミッタ、交流接地端子間にコンデンサが個々に接続されたコルピッツ型水晶発振回路と、
一端が交流接地端子に接続され他端が第1のトランジスタのベースに接続された第1の抵抗と、
第1のトランジスタのベースに接続された第2の抵抗と、
出力端子から固定電圧が出力される固定電圧源と、
トランジスタのベース、エミッタ間に生成する順方向電圧値に比例した電圧値を生成して前記固定電圧に付加した電圧を出力端子から取り出す電圧比例回路とを備え、
前記電圧比例回路の出力端子と前記第2の抵抗の他端とを接続した水晶発振回路。
A Colpitts-type crystal oscillation circuit in which capacitors are individually connected between the base and the emitter of the first transistor and between the emitter and the AC ground terminal of the first transistor;
A first resistor having one end connected to the AC ground terminal and the other end connected to the base of the first transistor;
A second resistor connected to the base of the first transistor;
A fixed voltage source that outputs a fixed voltage from the output terminal;
A voltage proportional circuit that generates a voltage value proportional to a forward voltage value generated between the base and the emitter of the transistor and takes out a voltage added to the fixed voltage from an output terminal;
A crystal oscillation circuit in which an output terminal of the voltage proportional circuit is connected to the other end of the second resistor.
第1のトランジスタのベース、エミッタ間、エミッタ、交流接地端子間にコンデンサが個々に接続されたコルピッツ型水晶発振回路と、
第1のトランジスタのベースと前記交流接地端子間に挿入接続された水晶振動子とコンデンサの接続列と、
トランジスタのエミッタに第1のトランジスタのコレクタが接続され、コレクタに負荷が接続され、このコレクタから信号電圧を取り出す第2のトランジスタと、
一端が交流接地端子に接続され他端が第1のトランジスタのベースに接続された第1の抵抗と、
第1のトランジスタのベースに一端が接続され、第2のトランジスタのベースに他端が接続された第2の抵抗と、
出力端子から固定電圧が出力される固定電圧源と、
トランジスタのベース、エミッタ間に生成する順方向電圧値に比例した電圧値を生成して前記固定電圧に付加した電圧を出力端子から取り出す電圧比例回路とを備え、
前記電圧比例回路の出力端子と前記第2の抵抗の前記他端とを接続した水晶発振回路。
A Colpitts-type crystal oscillation circuit in which capacitors are individually connected between the base and emitter of the first transistor, between the emitter and the AC ground terminal;
A connection row of a crystal unit and a capacitor inserted and connected between the base of the first transistor and the AC ground terminal;
A second transistor having a collector connected to the emitter of the first transistor, a load connected to the collector, and extracting a signal voltage from the collector;
A first resistor having one end connected to the AC ground terminal and the other end connected to the base of the first transistor;
A second resistor having one end connected to the base of the first transistor and the other end connected to the base of the second transistor;
A fixed voltage source that outputs a fixed voltage from the output terminal;
A voltage proportional circuit that generates a voltage value proportional to a forward voltage value generated between the base and the emitter of the transistor and takes out a voltage added to the fixed voltage from an output terminal;
A crystal oscillation circuit in which an output terminal of the voltage proportional circuit and the other end of the second resistor are connected.
ツエナーダイオードを短絡することによって新たな抵抗値を形成する抵抗回路と抵抗とで固定電圧を分割した電圧が前記固定電圧源の出力端子から出力されることを特徴とする請求項1乃至4記載の水晶発振回路。5. The fixed voltage source according to claim 1, wherein a voltage obtained by dividing a fixed voltage by a resistor and a resistor that forms a new resistance value by short-circuiting the Zener diode is output from an output terminal of the fixed voltage source. Crystal oscillation circuit.
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