JPH04134913A - 水晶発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は水晶発振器を利用分野とし、特に発振周波数を
約１００　Ｍ　Ｈｚ以上とした高周波数帯の水晶発振器
に関する。

（発明の背景） 水晶発振器は周波数安定度が高いことから、種々の周波
数源あるいは時間基準源として多用されている。近年で
は、発振用増幅器をインバータとして小型化を計るとと
もに、通信事情や高速化等から、オーバトーン振動を利
用した高周波数帯での水晶発振器が望まれている。

（従来技術） 第４図はこのような水晶発振器を説明する概略構成図で
ある。

水晶発振器は、発振用増幅器（インバータ）１の入出力
端に水晶振動子２を正帰還ループとして接続する。水晶
振動子は、第５図に示したように、Ｌｌ、Ｒ１、Ｃ１の
直列回路と並列容量ＣＩ＋の等価回路３で示される「同
図（ａ）」。この等価回路３のリアクタンス−周波数特
性は、周波数が高くなるほど、容量性のりアクタンスＸ
ｃ値を小さくする「第５図（ｂ）」。そして、水晶振動
子２の基本波振動及びオーバトーン振動毎に、それぞれ
共振周波数特性ｆ、（ｎは奇数）をもつ。各共振特性ｆ
。は、直列回路（Ｌ　＋　Ｒ＋　Ｃ＋　）による共振点
ａｌｌと。

並列容量を踏まえた反共振点す、とをもつ。そして、発
振周波数帯が通常の場合（約１００ＭＨｚ以下）では、
いずれも反共振点寄りの直列共振点近傍を発振周波数と
する。

しかし、例えばオーバトーン次数を５次とした１００Ｍ
Ｈ２以上の高周波帯の場合は、前述したように並列容量
ＣＩＩによるりアクタンスＸＣ（ＩＩが小さくなるので
、並列容量Ｃｓに流れる電流を増加させる。したがって
、直列回路（Ｌ　＋　Ｒ＋　Ｃ＋　）の電流は相対的に
小さくなり、結果的には直列共振点でのＱ値を下げるの
で、安定な発振周波数を得ることができなくなる。

このようなことから、第６図に示したように水晶振動子
２の端子間にインダクタ３を接続して並列容量Ｃ１１分
を相殺し、発振周波数領域時における等価回Ｊ１１３を
実質的には直列回Ｎｒ（Ｌ　ＩＲ＋　Ｃ＋　）のみとす
る、そして、直列回路（Ｌ　＋　Ｒ＋　Ｃ１）の相対的
な電流を増加し、発振を安定にすることが考えられてい
た。

（従来技術の間履点） しかしながら、このようなものでは、インダクタ３と並
列容量らとによる並列共振周波数にて自励発振をお起こ
しやすく、インバータ水晶発振器等では実用化しえない
問題があった。但し、ベース接地としたトランジスタ水
晶発振器は自励発振を防止してその発振を安定にできる
。また、発振周波数を変更する度毎にインダクタ値を検
討しなければならず、その設計を面倒にしていた。さら
に、付随的にインダクタを使用するのでＩＣ化しにくく
小型化を阻害する問題等もあった。

（発明の目的） 本発明は１発振を安定にした特に高周波数用の水晶発振
器を提供することを目的とする。

（解決手段） 本発明は１発振用インバータの出力を同相と逆相の２出
力とし、同相の入出力間に水晶振動子を、逆相の入出力
間にコンデンサを挿入し、水晶振動子の並列容量を相殺
したことを解決手段とする。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を説明する水晶発振器の図で
ある。なお、前述した従来例図と同一部の説明は省略す
る。

水晶発振器は発振用増幅器をインバータ４とする。イン
バータ４は、例えばＥ　ＣＬ　（Ｅｍｉｔｅｒ　Ｃｏｕ
ｐｌｅｄ　Ｌｏにｉｃ）とし、入力信号に対して同相と
逆相の二つの出力値を得る。そして、水晶振動子２を同
相の入出力間に挿入し、正帰還ループとする。

また、コンデンサ５を逆相の入出力間に挿入し。

負帰還ループとする。コンデンサ５の値はその容１に値
を水晶振動子の並列容量に略一致させる。

このようなものでは、負帰還ループのコンデンサ５は、
第２図に示したように、概紅　水晶振動子２の等価回路
３に負の容量−Ｃ＠を並列接続したことになる。したが
って、等価回路３は、前従来例同様に直列回路（Ｌ　＋
　Ｒ＋　Ｃ＋　）のみとなる。このようなことから、例
えばオーバトーン次数を５次とした１００ＭＨ２以上で
発振させたとしても、直列回路（Ｌ　＋　Ｒ＋　Ｃ＋　
）の並列容量Ｃｇに対する相対的な電流を増加させる。

したがって、高周波数での発振を安定にする。そして、
従来例のようにインダクタ３（前第６図参照）の付加に
よる共振回路もなく、しかもコンデンサ５には負帰還電
流が流れるので自励発振を起こすこともない。また、コ
ンデンサ５は並列容量に略一致させればよいので、発振
周波数を変更する度その値を調整する必要もなく、その
設計を容易にする。さらに、インダクタ３を使用しない
ので、ＩＣ化し易くして小型化を促進できる。

（他の事項） なお、上記実施例ではインバータ４は一個として説明し
たが、インバータの利得を考慮して例えば第３図（ａ）
（ｂ）（ｃ）に示したように、インバータ４（ａｂ）多
段接続型たとすればより実用的である。そして、この場
合の接続方式は自在に変更でき、要は正帰還ループに水
晶振動子、負帰還ループにコンデンサが挿入されればよ
いものである。この場合、出力■１と正帰還出力とを別
個のインバータににしたほうが、出力が独立するのでよ
りよいものと考えられる「第３図（ａ）」。

また、実施例では触れなかったが、オーバトーン周波数
の出力を得るための同調用コイルを使用しても、さらに
緩１１ｍインバータをさらに付加してもよいものである
。また、５次オーバトーン使用の１００　Ｍ　Ｈｚ以上
としたが、基本的には基本波でも１００　Ｍ　Ｈｚ以下
の周波数でも必要に応じて適用できるものである。さら
に、インバータはＥＣＬとしたが、その趣旨から明かな
ように入力に対して同相と逆相の２出力が得れるもので
あれば適用できる。

（発明の効果） 本発明は、発振用インバータの出力を同相と逆相の２出
力とし、同相の入出力間に水晶振動子を、逆相の入出力
間にコンデンサを挿入し、水晶振動子の並列容量を相殺
したので、発振を安定にした特に高周波数用の水晶発振
器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する水晶発振器の回路
図、第２図は同実施例の作用を説明する等価回路図であ
る。 第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）はいずれも本発明の他の実施
例を説明する水晶発振器の回路図である。 第４図は従来例を説明する水晶発振器の概略構成図、第
５図（ａ）水晶振動子の等価回路図、同図（ｂ）水晶振
動子のはりアクタンス周波数特性図＋　　３１６図は水
晶振動子（等価回路）インダクタを付加した図である。 第１図 第２図 −Ｃｏ（５）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発振用増幅器に水晶振動子を接続してなる水晶発振器に
   おいて、前記発振用増幅器を入力信号に対して同相と逆
   相の二つの出力信号を得るインバータから形成し、前記
   水晶振動子を該インバータの同相となる入出力間に挿入
   するとともに逆相となる入出力間にコンデンサを挿入し
   、前記水晶振動子の並列容量を相殺して構成したことを
   特徴とする水晶発振器。