JP2003152450A - 水晶発振回路 - Google Patents
水晶発振回路Info
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- JP2003152450A JP2003152450A JP2001351465A JP2001351465A JP2003152450A JP 2003152450 A JP2003152450 A JP 2003152450A JP 2001351465 A JP2001351465 A JP 2001351465A JP 2001351465 A JP2001351465 A JP 2001351465A JP 2003152450 A JP2003152450 A JP 2003152450A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度変動に対して発振振幅の変動の小さいコ
ルピッツ型水晶発振回路を実現する。 【解決手段】 略一定の温度特性若しくは温度変動に対
して負の傾きを備えた電流源１１１を温度変動の小さい
第１の温度特性を備えた抵抗１０４に接続して発生した
電圧をコルピッツ型水晶発振回路のトランジスタ１０７
のベースに与える。一方、このトランジスタ１０７のエ
ミッタと接地間には比較的温度変動の大きい第２の温度
特性を備えた抵抗１０９を接続し、このトランジスタの
コレクタと電源端子間には、負荷抵抗として、第１の温
度特性を備えた抵抗１０８を接続する。
ルピッツ型水晶発振回路を実現する。 【解決手段】 略一定の温度特性若しくは温度変動に対
して負の傾きを備えた電流源１１１を温度変動の小さい
第１の温度特性を備えた抵抗１０４に接続して発生した
電圧をコルピッツ型水晶発振回路のトランジスタ１０７
のベースに与える。一方、このトランジスタ１０７のエ
ミッタと接地間には比較的温度変動の大きい第２の温度
特性を備えた抵抗１０９を接続し、このトランジスタの
コレクタと電源端子間には、負荷抵抗として、第１の温
度特性を備えた抵抗１０８を接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路特
に水晶発振回路に関するものである。
に水晶発振回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体集積回路において、水晶発
振回路を構成する場合、図２の構成が用いられていた。
以下、図面を参照しながら説明する。従来の水晶発振回
路は、一端が電源端子に接続された温度に対して略一定
の特性を持つ第１の電流源を第１導電型の第１のトラン
ジスタのベース及び一端が接地された第１の容量及び第
１の温度特性を持つ第１の抵抗に接続し、その抵抗の他
端を第１導電型の第２のトランジスタのベース及び一端
が接地された第１の温度特性を持つ第２の抵抗の他端及
び一端が接地された水晶振動子の他端及び第２の容量に
接続し、その容量の他端を、第２のトランジスタのエミ
ッタ及び他端が接地された第３の容量の他端及び一端が
接地された第１の温度特性を持つ第３の抵抗の他端に接
続し、第１のトランジスタのエミッタと第２のトランジ
スタのコレクタを接続し、第１のトランジスタのコレク
タを一端が電源端子に接続された第１の温度特性をもつ
第４の抵抗の他端に接続したことを特徴とし、水晶振動
子に応じた周波数を出力するという作用を有する。
振回路を構成する場合、図２の構成が用いられていた。
以下、図面を参照しながら説明する。従来の水晶発振回
路は、一端が電源端子に接続された温度に対して略一定
の特性を持つ第１の電流源を第１導電型の第１のトラン
ジスタのベース及び一端が接地された第１の容量及び第
１の温度特性を持つ第１の抵抗に接続し、その抵抗の他
端を第１導電型の第２のトランジスタのベース及び一端
が接地された第１の温度特性を持つ第２の抵抗の他端及
び一端が接地された水晶振動子の他端及び第２の容量に
接続し、その容量の他端を、第２のトランジスタのエミ
ッタ及び他端が接地された第３の容量の他端及び一端が
接地された第１の温度特性を持つ第３の抵抗の他端に接
続し、第１のトランジスタのエミッタと第２のトランジ
スタのコレクタを接続し、第１のトランジスタのコレク
タを一端が電源端子に接続された第１の温度特性をもつ
第４の抵抗の他端に接続したことを特徴とし、水晶振動
子に応じた周波数を出力するという作用を有する。
【０００３】図２に記載のコルピッツ型水晶発振回路の
動作について説明する。水晶振動子は、等価的にＣ１、
Ｃ０、Ｌ、Ｒを用いて、図７のような共振回路で表され
る。また、この回路の負性抵抗成分は、トランジスタ２
０７の相互コンダクタンスをｇｍとして、周波数をｆ、
容量２０５、２０６をＣ２０５、Ｃ２０６とすると、 ｎｒ＝ｇｍ／（（２πｆ）2×Ｃ２０５×Ｃ２０６） となり、この負性抵抗成分が共振回路の損失分を打ち消
すことによって、安定した発振を持続できる。その発振
周波数ｆｏｓｃは、Ｃ２０５とＣ２０６の直列合成容量
をＣＳとすると、 ｆｏｓｃ＝１／（２π√（Ｌ×Ｃ１））×√（１＋Ｃ１
／（Ｃ０＋ＣＳ）） で表される。Ｃ２０５とＣ２０６を発振するのに十分大
きな負性抵抗を得られる値に設定することで、図２に記
載の回路は、発振周波数ｆｏｓｃで安定した発振を実現
する。
動作について説明する。水晶振動子は、等価的にＣ１、
Ｃ０、Ｌ、Ｒを用いて、図７のような共振回路で表され
る。また、この回路の負性抵抗成分は、トランジスタ２
０７の相互コンダクタンスをｇｍとして、周波数をｆ、
容量２０５、２０６をＣ２０５、Ｃ２０６とすると、 ｎｒ＝ｇｍ／（（２πｆ）2×Ｃ２０５×Ｃ２０６） となり、この負性抵抗成分が共振回路の損失分を打ち消
すことによって、安定した発振を持続できる。その発振
周波数ｆｏｓｃは、Ｃ２０５とＣ２０６の直列合成容量
をＣＳとすると、 ｆｏｓｃ＝１／（２π√（Ｌ×Ｃ１））×√（１＋Ｃ１
／（Ｃ０＋ＣＳ）） で表される。Ｃ２０５とＣ２０６を発振するのに十分大
きな負性抵抗を得られる値に設定することで、図２に記
載の回路は、発振周波数ｆｏｓｃで安定した発振を実現
する。
【０００４】ここで、図２に記載の温度に対して略一定
の特性を持つ第１の電流源は、図５に示す構成を持ち、
温度に対して略一定の基準電圧発生回路の出力電圧Ｖｒ
ｅｆを電圧−電流変換することで生成される。トランジ
スタ５０４のコレクタ電流をＩ１とすると Ｉ１＝Ｖｒｅｆ／Ｒ５０５ となり、抵抗Ｒ５０５が温度に対して略一定な温度特性
をもつ抵抗の場合、Ｉ１は、温度に対して略一定な電流
となる。Ｉ１は、トランジスタ５０６のコレクタの電流
に等しく、Ｉｏは、トランジスタ５０６のコレクタの電
流をカレントミラ−回路により、引き出し電流にしたも
ので、 Ｉｏ＝Ｉ１ が成り立つ。
の特性を持つ第１の電流源は、図５に示す構成を持ち、
温度に対して略一定の基準電圧発生回路の出力電圧Ｖｒ
ｅｆを電圧−電流変換することで生成される。トランジ
スタ５０４のコレクタ電流をＩ１とすると Ｉ１＝Ｖｒｅｆ／Ｒ５０５ となり、抵抗Ｒ５０５が温度に対して略一定な温度特性
をもつ抵抗の場合、Ｉ１は、温度に対して略一定な電流
となる。Ｉ１は、トランジスタ５０６のコレクタの電流
に等しく、Ｉｏは、トランジスタ５０６のコレクタの電
流をカレントミラ−回路により、引き出し電流にしたも
ので、 Ｉｏ＝Ｉ１ が成り立つ。
【０００５】次に、この回路の発振振幅の温度特性につ
いて説明する。図２に記載のトランジスタ２１２のエミ
ッタ電圧ＶＥ１とＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、次のよ
うに求められる。トランジスタ２１２のベース電圧ＶＢ
１は、トランジスタ２１２，２０７のベース電流を無視
すると、 ＶＢ１＝Ｉｏ×（Ｒ２０３＋Ｒ２０４） となる。トランジスタ２１２のエミッタ電圧ＶＥ１は、
トランジスタ２１２のベース−エミッタ間の電圧をＶＢ
Ｅ１とすると、 ＶＥ１＝ＶＢ１−ＶＢＥ１ と表される。また、トランジスタ２０７のベース電圧Ｖ
Ｂ２は、 ＶＢ２＝Ｉｏ×Ｒ２０４ となり、トランジスタ２０７のコレクタに流れる電流Ｉ
Ｃ２は、トランジスタ２０７のベース−エミッタ間電圧
をＶＢＥ２とすると、 ＩＣ２＝（ＶＢ２−ＶＢＥ２）／Ｒ２０９ となる。抵抗２０８に流れる電流Ｉ２０８は、トランジ
スタ２１２のエミッタに流れる電流に等しく、この電流
はトランジスタ２０７のコレクタに流れる電流に等しい
ので、 Ｉ２０８＝ＩＣ２ が成り立ち、ＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、電源電圧を
ＶＣＣとすると、 ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−ＩＣ２×Ｒ２０８ ＝ＶＣＣ−（ＶＢ２−ＶＢＥ２）×Ｒ２０８／Ｒ２０９ ＝ＶＣＣ−（Ｉｏ×Ｒ２０４−ＶＢＥ２）×Ｒ２０８／Ｒ２０９ と表される。ここで、抵抗の温度特性は全て同じで小さ
い場合、ＶＯＵＴの温度特性ΔＶＯＵＴは、 ΔＶＯＵＴ＝ΔＶＢＥ２×Ｒ２０８／Ｒ２０９ となり、ＶＢＥ２の温度特性は、約−２ｍＶ／℃なの
で、ＶＯＵＴは高温になると、小さくなる。
いて説明する。図２に記載のトランジスタ２１２のエミ
ッタ電圧ＶＥ１とＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、次のよ
うに求められる。トランジスタ２１２のベース電圧ＶＢ
１は、トランジスタ２１２，２０７のベース電流を無視
すると、 ＶＢ１＝Ｉｏ×（Ｒ２０３＋Ｒ２０４） となる。トランジスタ２１２のエミッタ電圧ＶＥ１は、
トランジスタ２１２のベース−エミッタ間の電圧をＶＢ
Ｅ１とすると、 ＶＥ１＝ＶＢ１−ＶＢＥ１ と表される。また、トランジスタ２０７のベース電圧Ｖ
Ｂ２は、 ＶＢ２＝Ｉｏ×Ｒ２０４ となり、トランジスタ２０７のコレクタに流れる電流Ｉ
Ｃ２は、トランジスタ２０７のベース−エミッタ間電圧
をＶＢＥ２とすると、 ＩＣ２＝（ＶＢ２−ＶＢＥ２）／Ｒ２０９ となる。抵抗２０８に流れる電流Ｉ２０８は、トランジ
スタ２１２のエミッタに流れる電流に等しく、この電流
はトランジスタ２０７のコレクタに流れる電流に等しい
ので、 Ｉ２０８＝ＩＣ２ が成り立ち、ＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、電源電圧を
ＶＣＣとすると、 ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−ＩＣ２×Ｒ２０８ ＝ＶＣＣ−（ＶＢ２−ＶＢＥ２）×Ｒ２０８／Ｒ２０９ ＝ＶＣＣ−（Ｉｏ×Ｒ２０４−ＶＢＥ２）×Ｒ２０８／Ｒ２０９ と表される。ここで、抵抗の温度特性は全て同じで小さ
い場合、ＶＯＵＴの温度特性ΔＶＯＵＴは、 ΔＶＯＵＴ＝ΔＶＢＥ２×Ｒ２０８／Ｒ２０９ となり、ＶＢＥ２の温度特性は、約−２ｍＶ／℃なの
で、ＶＯＵＴは高温になると、小さくなる。
【０００６】発振回路が動作すると、ＯＵＴ端子から水
晶振動子に応じた周波数が出力される。ＯＵＴ端子の出
力は、ＶＯＵＴの電圧を中心にして、ある振幅を持って
振れる。その発振振幅Ｖｐｐは、トランジスタ２１２の
飽和電圧Ｖｓａｔ１と、そのエミッタ電圧の和で、制限
され、 Ｖｐｐ＝２×（ＶＯＵＴ−Ｖｓａｔ１−ＶＥ１） で表される。ここで、抵抗の温度特性は全て同じで小さ
い場合、Ｖｐｐの温度特性ΔＶｐｐは、トランジスタ２
１２、２０７のベース−エミッタ間電圧の温特を等しい
として、ΔＶＢＥとおくと、 ΔＶｐｐ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＶｓａｔ１−ΔＶＥ１） ＝２×（ΔＶＢＥ２×Ｒ２０８／Ｒ２０９＋ΔＶＢＥ１−ΔＶｓ ａｔ１） ＝２×（ΔＶＢＥ（１＋Ｒ２０８／Ｒ２０９）−ΔＶｓａｔ１） となる。ここで、ΔＶＢＥは、約−２ｍＶ／℃で、ΔＶ
ｓａｔ１は、温度に対して正の傾きを持つので、ΔＶｐ
ｐは、負となり、発振振幅Ｖｐｐは、温度に対して負の
傾きを持つ。
晶振動子に応じた周波数が出力される。ＯＵＴ端子の出
力は、ＶＯＵＴの電圧を中心にして、ある振幅を持って
振れる。その発振振幅Ｖｐｐは、トランジスタ２１２の
飽和電圧Ｖｓａｔ１と、そのエミッタ電圧の和で、制限
され、 Ｖｐｐ＝２×（ＶＯＵＴ−Ｖｓａｔ１−ＶＥ１） で表される。ここで、抵抗の温度特性は全て同じで小さ
い場合、Ｖｐｐの温度特性ΔＶｐｐは、トランジスタ２
１２、２０７のベース−エミッタ間電圧の温特を等しい
として、ΔＶＢＥとおくと、 ΔＶｐｐ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＶｓａｔ１−ΔＶＥ１） ＝２×（ΔＶＢＥ２×Ｒ２０８／Ｒ２０９＋ΔＶＢＥ１−ΔＶｓ ａｔ１） ＝２×（ΔＶＢＥ（１＋Ｒ２０８／Ｒ２０９）−ΔＶｓａｔ１） となる。ここで、ΔＶＢＥは、約−２ｍＶ／℃で、ΔＶ
ｓａｔ１は、温度に対して正の傾きを持つので、ΔＶｐ
ｐは、負となり、発振振幅Ｖｐｐは、温度に対して負の
傾きを持つ。
【０００７】以上のことから、従来のコルピッツ型水晶
発振回路は、図２に示す構成を持ち、安定した発振周波
数で発振を実現することができる。
発振回路は、図２に示す構成を持ち、安定した発振周波
数で発振を実現することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の水晶発振回路は、発振振幅の温度特性が大きく、高
温において発振振幅が小さくなるという課題があった。
来の水晶発振回路は、発振振幅の温度特性が大きく、高
温において発振振幅が小さくなるという課題があった。
【０００９】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
であり、発振振幅の温度特性を改善し、高温において、
発振振幅の大きな水晶発振回路を提供することを目的と
する。
であり、発振振幅の温度特性を改善し、高温において、
発振振幅の大きな水晶発振回路を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の水晶発振回路においては、一端が電源端子
に接続された温度に対して略一定の特性を持つ第１の電
流源を第１導電型の第１のトランジスタのベース及び一
端が接地された第１の容量及び第１の温度特性を持つ第
１の抵抗に接続し、その抵抗の他端を第１導電型の第２
のトランジスタのベース及び一端が接地された第１の温
度特性を持つ第２の抵抗の他端及び一端が接地された水
晶振動子の他端及び第２の容量に接続し、その容量の他
端を、第２のトランジスタのエミッタ及び他端が接地さ
れた第３の容量の他端及び一端が接地された第２の温度
特性を持つ第３の抵抗の他端及び第２の温度特性を持つ
Ｎ個の抵抗に接続し、そのＮ個の抵抗の他端をアノード
が接地されたＮ個のツエナーダイオードのカソードに接
続し、第１のトランジスタのエミッタと第２のトランジ
スタのコレクタを接続し、第１のトランジスタのコレク
タを一端が電源端子に接続された第１の温度特性をもつ
第４の抵抗の他端に接続したことを特徴とする。
に、本発明の水晶発振回路においては、一端が電源端子
に接続された温度に対して略一定の特性を持つ第１の電
流源を第１導電型の第１のトランジスタのベース及び一
端が接地された第１の容量及び第１の温度特性を持つ第
１の抵抗に接続し、その抵抗の他端を第１導電型の第２
のトランジスタのベース及び一端が接地された第１の温
度特性を持つ第２の抵抗の他端及び一端が接地された水
晶振動子の他端及び第２の容量に接続し、その容量の他
端を、第２のトランジスタのエミッタ及び他端が接地さ
れた第３の容量の他端及び一端が接地された第２の温度
特性を持つ第３の抵抗の他端及び第２の温度特性を持つ
Ｎ個の抵抗に接続し、そのＮ個の抵抗の他端をアノード
が接地されたＮ個のツエナーダイオードのカソードに接
続し、第１のトランジスタのエミッタと第２のトランジ
スタのコレクタを接続し、第１のトランジスタのコレク
タを一端が電源端子に接続された第１の温度特性をもつ
第４の抵抗の他端に接続したことを特徴とする。
【００１１】また、上記記載の構成において、電流源を
温度に対して負の傾きを持つ電流源で構成したことを特
徴とする。
温度に対して負の傾きを持つ電流源で構成したことを特
徴とする。
【００１２】この構成により、発振振幅の温度特性を改
善し、高温においても、発振振幅の大きな水晶発振回路
を実現できる。
善し、高温においても、発振振幅の大きな水晶発振回路
を実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、一端が電源端子に接続された温度に対して略一定の
特性を持つ第１の電流源を第１導電型の第１のトランジ
スタのベース及び一端が接地された第１の容量及び第１
の温度特性を持つ第１の抵抗に接続し、その抵抗の他端
を第１導電型の第２のトランジスタのベース及び一端が
接地された第１の温度特性を持つ第２の抵抗の他端及び
一端が接地された水晶振動子の他端及び第２の容量に接
続し、その容量の他端を、第２のトランジスタのエミッ
タ及び他端が接地された第３の容量の他端及び一端が接
地された第２の温度特性を持つ第３の抵抗の他端及び第
２の温度特性を持つＮ個の抵抗に接続し、そのＮ個の抵
抗の他端をアノードが接地されたＮ個のツエナーダイオ
ードのカソードに接続し、第１のトランジスタのエミッ
タと第２のトランジスタのコレクタを接続し、第１のト
ランジスタのコレクタを一端が電源端子に接続された第
１の温度特性をもつ第４の抵抗の他端に接続したことを
特徴とし、発振振幅の温度特性が小さいという作用を有
する。
は、一端が電源端子に接続された温度に対して略一定の
特性を持つ第１の電流源を第１導電型の第１のトランジ
スタのベース及び一端が接地された第１の容量及び第１
の温度特性を持つ第１の抵抗に接続し、その抵抗の他端
を第１導電型の第２のトランジスタのベース及び一端が
接地された第１の温度特性を持つ第２の抵抗の他端及び
一端が接地された水晶振動子の他端及び第２の容量に接
続し、その容量の他端を、第２のトランジスタのエミッ
タ及び他端が接地された第３の容量の他端及び一端が接
地された第２の温度特性を持つ第３の抵抗の他端及び第
２の温度特性を持つＮ個の抵抗に接続し、そのＮ個の抵
抗の他端をアノードが接地されたＮ個のツエナーダイオ
ードのカソードに接続し、第１のトランジスタのエミッ
タと第２のトランジスタのコレクタを接続し、第１のト
ランジスタのコレクタを一端が電源端子に接続された第
１の温度特性をもつ第４の抵抗の他端に接続したことを
特徴とし、発振振幅の温度特性が小さいという作用を有
する。
【００１４】以下、本発明の請求項１に記載の実施の形
態について、図面を参照しながら説明する。図１は、請
求項１に記載の第１の実施形態における水晶発振回路で
ある。図１に記載の温度に対して略一定の電流源及び発
振回路の動作については、既に上記従来の技術で説明し
た通りなので説明を割愛する。
態について、図面を参照しながら説明する。図１は、請
求項１に記載の第１の実施形態における水晶発振回路で
ある。図１に記載の温度に対して略一定の電流源及び発
振回路の動作については、既に上記従来の技術で説明し
た通りなので説明を割愛する。
【００１５】次に、この回路の発振振幅の温度特性につ
いて説明する。図１に記載のトランジスタ１１２のエミ
ッタ電圧ＶＥ１とＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、次のよ
うに求められる。トランジスタ１１２のベース電圧ＶＢ
１は、トランジスタ１１２，１０７のベース電流を無視
すると、 ＶＢ１＝Ｉｏ×（Ｒ１０３＋Ｒ１０４） となる。トランジスタ１１２のエミッタ電圧ＶＥ１は、
トランジスタ１１２のベース−エミッタ間の電圧をＶＢ
Ｅ１とすると、 ＶＥ１＝ＶＢ１−ＶＢＥ１ と表される。また、トランジスタ１０７のベース電圧Ｖ
Ｂ２は、 ＶＢ２＝Ｉｏ×Ｒ１０４ となり、トランジスタ１０７のコレクタに流れる電流Ｉ
Ｃ２は、トランジスタ１０７のベース−エミッタ間電圧
をＶＢＥ２とすると、 ＩＣ２＝（ＶＢ２−ＶＢＥ２）／Ｒ１０９ となる。抵抗１０８に流れる電流Ｉ１０８は、トランジ
スタ１１２のエミッタに流れる電流に等しく、この電流
はトランジスタ１０７のコレクタに流れる電流に等しい
ので、 Ｉ１０８＝ＩＣ２ が成り立ち、ＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、電源電圧を
ＶＣＣとすると、 ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−ＩＣ２×Ｒ１０８ ＝ＶＣＣ−（ＶＢ２−ＶＢＥ２）×Ｒ１０８／Ｒ１０９ ＝ＶＣＣ−（Ｉｏ×Ｒ１０４−ＶＢＥ２）×Ｒ１０８／Ｒ１０９ と表される。ここで、抵抗Ｒ１０４、Ｒ１０８は、第１
の温度特性を持ち、抵抗Ｒ１０９は、第２の温度特性を
持つ。仮に、第１の温度特性は小さくて無視できるが、
第２の温度特性は大きい場合、ＶＯＵＴの温度特性ΔＶ
ＯＵＴは、 ΔＶＯＵＴ＝ΔＶＢＥ２×Ｒ１０８／Ｒ１０９＋（Ｉｏ
×Ｒ１０４−ＶＢＥ２）×Ｒ１０８×ΔＲ１０９／Ｒ１
０９2 となり、ＶＢＥ２の温度特性は−２ｍＶ／℃で、第２の
温度特性が正で大きい場合、第１項と第２項が打ち消し
合って、ΔＶＯＵＴは０に近づき、温度特性は小さくな
る。
いて説明する。図１に記載のトランジスタ１１２のエミ
ッタ電圧ＶＥ１とＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、次のよ
うに求められる。トランジスタ１１２のベース電圧ＶＢ
１は、トランジスタ１１２，１０７のベース電流を無視
すると、 ＶＢ１＝Ｉｏ×（Ｒ１０３＋Ｒ１０４） となる。トランジスタ１１２のエミッタ電圧ＶＥ１は、
トランジスタ１１２のベース−エミッタ間の電圧をＶＢ
Ｅ１とすると、 ＶＥ１＝ＶＢ１−ＶＢＥ１ と表される。また、トランジスタ１０７のベース電圧Ｖ
Ｂ２は、 ＶＢ２＝Ｉｏ×Ｒ１０４ となり、トランジスタ１０７のコレクタに流れる電流Ｉ
Ｃ２は、トランジスタ１０７のベース−エミッタ間電圧
をＶＢＥ２とすると、 ＩＣ２＝（ＶＢ２−ＶＢＥ２）／Ｒ１０９ となる。抵抗１０８に流れる電流Ｉ１０８は、トランジ
スタ１１２のエミッタに流れる電流に等しく、この電流
はトランジスタ１０７のコレクタに流れる電流に等しい
ので、 Ｉ１０８＝ＩＣ２ が成り立ち、ＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、電源電圧を
ＶＣＣとすると、 ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−ＩＣ２×Ｒ１０８ ＝ＶＣＣ−（ＶＢ２−ＶＢＥ２）×Ｒ１０８／Ｒ１０９ ＝ＶＣＣ−（Ｉｏ×Ｒ１０４−ＶＢＥ２）×Ｒ１０８／Ｒ１０９ と表される。ここで、抵抗Ｒ１０４、Ｒ１０８は、第１
の温度特性を持ち、抵抗Ｒ１０９は、第２の温度特性を
持つ。仮に、第１の温度特性は小さくて無視できるが、
第２の温度特性は大きい場合、ＶＯＵＴの温度特性ΔＶ
ＯＵＴは、 ΔＶＯＵＴ＝ΔＶＢＥ２×Ｒ１０８／Ｒ１０９＋（Ｉｏ
×Ｒ１０４−ＶＢＥ２）×Ｒ１０８×ΔＲ１０９／Ｒ１
０９2 となり、ＶＢＥ２の温度特性は−２ｍＶ／℃で、第２の
温度特性が正で大きい場合、第１項と第２項が打ち消し
合って、ΔＶＯＵＴは０に近づき、温度特性は小さくな
る。
【００１６】発振回路が動作すると、ＯＵＴ端子から水
晶振動子に応じた周波数が出力される。ＯＵＴ端子の出
力は、ＶＯＵＴの電圧を中心にして、ある振幅を持って
振れる。その発振振幅Ｖｐｐは、トランジスタ１１２の
飽和電圧Ｖｓａｔ１と、そのエミッタ電圧の和で、制限
され、 Ｖｐｐ＝２×（ＶＯＵＴ−Ｖｓａｔ１−ＶＥ１） で表される。ここで、抵抗の温度特性は全て同じで小さ
い場合、Ｖｐｐの温度特性ΔＶｐｐは、トランジスタ１
１２のベース−エミッタ間電圧の温度特性をΔＶＢＥ１
とおくと、 ΔＶｐｐ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＶｓａｔ１−ΔＶＥ１） ＝２×（ΔＶＯＵＴ＋ΔＶＢＥ１−ΔＶｓａｔ１） となる。ここで、ΔＶＢＥ１は、約−２ｍＶ／℃で、Δ
Ｖｓａｔ１は、温度に対して正の値を持つ。先に述べた
ように、ＯＵＴ端子の温度特性ΔＶＯＵＴは、図２の従
来例と比較して、小さいので、発振振幅の温度特性ΔＶ
ｐｐは、従来例のΔＶｐｐよりも小さくなり、発振振幅
の温度特性は改善される。
晶振動子に応じた周波数が出力される。ＯＵＴ端子の出
力は、ＶＯＵＴの電圧を中心にして、ある振幅を持って
振れる。その発振振幅Ｖｐｐは、トランジスタ１１２の
飽和電圧Ｖｓａｔ１と、そのエミッタ電圧の和で、制限
され、 Ｖｐｐ＝２×（ＶＯＵＴ−Ｖｓａｔ１−ＶＥ１） で表される。ここで、抵抗の温度特性は全て同じで小さ
い場合、Ｖｐｐの温度特性ΔＶｐｐは、トランジスタ１
１２のベース−エミッタ間電圧の温度特性をΔＶＢＥ１
とおくと、 ΔＶｐｐ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＶｓａｔ１−ΔＶＥ１） ＝２×（ΔＶＯＵＴ＋ΔＶＢＥ１−ΔＶｓａｔ１） となる。ここで、ΔＶＢＥ１は、約−２ｍＶ／℃で、Δ
Ｖｓａｔ１は、温度に対して正の値を持つ。先に述べた
ように、ＯＵＴ端子の温度特性ΔＶＯＵＴは、図２の従
来例と比較して、小さいので、発振振幅の温度特性ΔＶ
ｐｐは、従来例のΔＶｐｐよりも小さくなり、発振振幅
の温度特性は改善される。
【００１７】次に、図１に記載の抵抗値調整回路１３０
について説明する。半導体集積回路上に第１の温度特性
の抵抗と第２の温度特性の抵抗を拡散形成するとき、第
１の温度特性の抵抗と第２の温度特性の抵抗の製法は通
常異なり、同一のマスクパターンであっても両抵抗の値
は異なることがある。そこで、第２の温度特性の抵抗１
１４、１１５を用意し、これらの抵抗をアノードが接地
されたツエナーダイオード１１６、１１７に並列接続
し、抵抗１１４、１１５の他端に電極１１８、１１９を
個々に接続する。抵抗１１４及び１１５にはツエナーダ
イオードが接続されており、初期状態では各抵抗と接地
間の経路は遮断されている。温度特性の異なる抵抗の値
がばらつくと、ＯＵＴ端子のＤＣ電圧は変化する。この
電圧を設計値に概略一致させる必要があるときには、Ｏ
ＵＴ端子のＤＣ電圧を計測しつつ、電極１１８又は１１
９と接地間に電圧若しくは電流を印加してツエナーダイ
オードに短絡経路を設ける。このようにして、温度特性
の異なる抵抗を使用しつつ、ＯＵＴ端子のＤＣ電圧を所
望の値に設定することができる。
について説明する。半導体集積回路上に第１の温度特性
の抵抗と第２の温度特性の抵抗を拡散形成するとき、第
１の温度特性の抵抗と第２の温度特性の抵抗の製法は通
常異なり、同一のマスクパターンであっても両抵抗の値
は異なることがある。そこで、第２の温度特性の抵抗１
１４、１１５を用意し、これらの抵抗をアノードが接地
されたツエナーダイオード１１６、１１７に並列接続
し、抵抗１１４、１１５の他端に電極１１８、１１９を
個々に接続する。抵抗１１４及び１１５にはツエナーダ
イオードが接続されており、初期状態では各抵抗と接地
間の経路は遮断されている。温度特性の異なる抵抗の値
がばらつくと、ＯＵＴ端子のＤＣ電圧は変化する。この
電圧を設計値に概略一致させる必要があるときには、Ｏ
ＵＴ端子のＤＣ電圧を計測しつつ、電極１１８又は１１
９と接地間に電圧若しくは電流を印加してツエナーダイ
オードに短絡経路を設ける。このようにして、温度特性
の異なる抵抗を使用しつつ、ＯＵＴ端子のＤＣ電圧を所
望の値に設定することができる。
【００１８】以上のことから、発振振幅の温度特性の小
さな水晶発振回路を実現することができる。
さな水晶発振回路を実現することができる。
【００１９】本発明の請求項２に記載の発明は、一端が
電源端子に接続された温度に対して負の傾きを持つ第１
の電流源を第１導電型の第１のトランジスタのベース及
び一端が接地された第１の容量及び第１の温度特性を持
つ第１の抵抗に接続し、その抵抗の他端を第１導電型の
第２のトランジスタのベース及び一端が接地された第１
の温度特性を持つ第２の抵抗の他端及び一端が接地され
た水晶振動子の他端及び第２の容量に接続し、その容量
の他端を、第２のトランジスタのエミッタ及び他端が接
地された第３の容量の他端及び一端が接地された第１の
温度特性を持つ第３の抵抗の他端及び第１の温度特性を
持つＮ個の抵抗に接続し、そのＮ個の抵抗の他端をアノ
ードが接地されたＮ個のツエナーダイオードのカソード
に接続し、第１のトランジスタのエミッタと第２のトラ
ンジスタのコレクタを接続し、第１のトランジスタのコ
レクタを一端が電源端子に接続された第１の温度特性を
もつ第４の抵抗の他端に接続したことを特徴とし、発振
振幅の温度特性が小さいという作用を有する。
電源端子に接続された温度に対して負の傾きを持つ第１
の電流源を第１導電型の第１のトランジスタのベース及
び一端が接地された第１の容量及び第１の温度特性を持
つ第１の抵抗に接続し、その抵抗の他端を第１導電型の
第２のトランジスタのベース及び一端が接地された第１
の温度特性を持つ第２の抵抗の他端及び一端が接地され
た水晶振動子の他端及び第２の容量に接続し、その容量
の他端を、第２のトランジスタのエミッタ及び他端が接
地された第３の容量の他端及び一端が接地された第１の
温度特性を持つ第３の抵抗の他端及び第１の温度特性を
持つＮ個の抵抗に接続し、そのＮ個の抵抗の他端をアノ
ードが接地されたＮ個のツエナーダイオードのカソード
に接続し、第１のトランジスタのエミッタと第２のトラ
ンジスタのコレクタを接続し、第１のトランジスタのコ
レクタを一端が電源端子に接続された第１の温度特性を
もつ第４の抵抗の他端に接続したことを特徴とし、発振
振幅の温度特性が小さいという作用を有する。
【００２０】図３は、請求項２に記載の第１の実施の形
態における水晶発振回路である。以下、図面を参照しな
がら説明する。水晶発振回路の動作に関しては、既に上
記従来の技術で説明した通りなので説明を割愛する。
態における水晶発振回路である。以下、図面を参照しな
がら説明する。水晶発振回路の動作に関しては、既に上
記従来の技術で説明した通りなので説明を割愛する。
【００２１】次に、図３に記載の温度に対して負の傾き
を持つ電流源について説明する。電流源Ｉ２は、図６に
示す構成をもち、図５の温度に対して略一定の電流源の
構成において、電圧−電流変換を行う抵抗を第２の温度
特性を持つ抵抗にしたことを特徴とする。温度に対して
略一定の基準電圧発生回路の出力電圧Ｖｒｅｆとし、ト
ランジスタ６０４のコレクタ電流をＩ３とすると Ｉ３＝Ｖｒｅｆ／Ｒ６０５ となり、抵抗Ｒ６０５が温度に対して第２の温度特性を
もつ抵抗の場合、この温度特性は、正の温度特性を持つ
ので、Ｉ３は温度に対して負の傾きを持つ電流となる。
Ｉ３は、トランジスタ６０６のコレクタの電流に等し
く、Ｉ２は、トランジスタ６０６のコレクタの電流をカ
レントミラ−回路により、引き出し電流にしたもので、 Ｉ２＝Ｉ３ が成り立つ。
を持つ電流源について説明する。電流源Ｉ２は、図６に
示す構成をもち、図５の温度に対して略一定の電流源の
構成において、電圧−電流変換を行う抵抗を第２の温度
特性を持つ抵抗にしたことを特徴とする。温度に対して
略一定の基準電圧発生回路の出力電圧Ｖｒｅｆとし、ト
ランジスタ６０４のコレクタ電流をＩ３とすると Ｉ３＝Ｖｒｅｆ／Ｒ６０５ となり、抵抗Ｒ６０５が温度に対して第２の温度特性を
もつ抵抗の場合、この温度特性は、正の温度特性を持つ
ので、Ｉ３は温度に対して負の傾きを持つ電流となる。
Ｉ３は、トランジスタ６０６のコレクタの電流に等し
く、Ｉ２は、トランジスタ６０６のコレクタの電流をカ
レントミラ−回路により、引き出し電流にしたもので、 Ｉ２＝Ｉ３ が成り立つ。
【００２２】次に、この回路の発振振幅の温度特性につ
いて説明する。図３に記載のトランジスタ３１２のエミ
ッタ電圧ＶＥ１とＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、次のよ
うに求められる。トランジスタ３１２のベース電圧ＶＢ
１は、トランジスタ３１２，３０７のベース電流を無視
すると、 ＶＢ１＝Ｉ２×（Ｒ３０３＋Ｒ３０４） となる。トランジスタ３１２のエミッタ電圧ＶＥ１は、
トランジスタ３１２のベース−エミッタ間の電圧をＶＢ
Ｅ１とすると、 ＶＥ１＝ＶＢ１−ＶＢＥ１ と表される。また、トランジスタ３０７のベース電圧Ｖ
Ｂ２は、 ＶＢ２＝Ｉ２×Ｒ３０４ となり、トランジスタ３０７のコレクタに流れる電流Ｉ
Ｃ２は、トランジスタ３０７のベース−エミッタ間電圧
をＶＢＥ２とすると、 ＩＣ２＝（ＶＢ２−ＶＢＥ２）／Ｒ３０９ となる。抵抗３０８に流れる電流Ｉ３０８は、トランジ
スタ３１２のエミッタに流れる電流に等しく、この電流
はトランジスタ３０７のコレクタに流れる電流に等しい
ので、 Ｉ３０８＝ＩＣ２ が成り立ち、ＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、電源電圧を
ＶＣＣとすると、 ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−ＩＣ２×Ｒ３０８ ＝ＶＣＣ−（ＶＢ２−ＶＢＥ２）×Ｒ３０８／Ｒ３０９ ＝ＶＣＣ−（Ｉ２×Ｒ３０４−ＶＢＥ２）×Ｒ３０８／Ｒ３０９ と表される。ここで、抵抗は全て第１の温度特性を持
ち、第１の温度特性は小さいので、ＶＯＵＴの温度特性
ΔＶＯＵＴは、Ｉ２の温度特性をΔＩ２とすると、ΔＶ
ＯＵＴ＝（ΔＶＢＥ２−ΔＩ２×Ｒ３０４）×Ｒ３０８
／Ｒ３０９となり、ＶＢＥ２の温度特性ΔＶＢＥ２は、
約−２ｍＶ／℃で、Ｉ２の温度特性ΔＩ２は、負なの
で、第１項と第２項が打ち消し合って、０に近づき、温
度特性は小さくなる。
いて説明する。図３に記載のトランジスタ３１２のエミ
ッタ電圧ＶＥ１とＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、次のよ
うに求められる。トランジスタ３１２のベース電圧ＶＢ
１は、トランジスタ３１２，３０７のベース電流を無視
すると、 ＶＢ１＝Ｉ２×（Ｒ３０３＋Ｒ３０４） となる。トランジスタ３１２のエミッタ電圧ＶＥ１は、
トランジスタ３１２のベース−エミッタ間の電圧をＶＢ
Ｅ１とすると、 ＶＥ１＝ＶＢ１−ＶＢＥ１ と表される。また、トランジスタ３０７のベース電圧Ｖ
Ｂ２は、 ＶＢ２＝Ｉ２×Ｒ３０４ となり、トランジスタ３０７のコレクタに流れる電流Ｉ
Ｃ２は、トランジスタ３０７のベース−エミッタ間電圧
をＶＢＥ２とすると、 ＩＣ２＝（ＶＢ２−ＶＢＥ２）／Ｒ３０９ となる。抵抗３０８に流れる電流Ｉ３０８は、トランジ
スタ３１２のエミッタに流れる電流に等しく、この電流
はトランジスタ３０７のコレクタに流れる電流に等しい
ので、 Ｉ３０８＝ＩＣ２ が成り立ち、ＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、電源電圧を
ＶＣＣとすると、 ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−ＩＣ２×Ｒ３０８ ＝ＶＣＣ−（ＶＢ２−ＶＢＥ２）×Ｒ３０８／Ｒ３０９ ＝ＶＣＣ−（Ｉ２×Ｒ３０４−ＶＢＥ２）×Ｒ３０８／Ｒ３０９ と表される。ここで、抵抗は全て第１の温度特性を持
ち、第１の温度特性は小さいので、ＶＯＵＴの温度特性
ΔＶＯＵＴは、Ｉ２の温度特性をΔＩ２とすると、ΔＶ
ＯＵＴ＝（ΔＶＢＥ２−ΔＩ２×Ｒ３０４）×Ｒ３０８
／Ｒ３０９となり、ＶＢＥ２の温度特性ΔＶＢＥ２は、
約−２ｍＶ／℃で、Ｉ２の温度特性ΔＩ２は、負なの
で、第１項と第２項が打ち消し合って、０に近づき、温
度特性は小さくなる。
【００２３】発振回路が動作すると、ＯＵＴ端子から水
晶振動子に応じた周波数が出力される。ＯＵＴ端子の出
力は、ＶＯＵＴの電圧を中心にして、ある振幅を持って
振れる。その発振振幅Ｖｐｐは、トランジスタ３１２の
飽和電圧Ｖｓａｔ１と、そのエミッタ電圧の和で、制限
され、 Ｖｐｐ＝２×（ＶＯＵＴ−Ｖｓａｔ１−ＶＥ１） で表される。ここで、抵抗は、全て第１の温度特性を持
ち、小さいので、Ｖｐｐの温度特性ΔＶｐｐは、トラン
ジスタ３１２のベース−エミッタ間電圧の温度特性をΔ
ＶＢＥ１とおくと、 ΔＶｐｐ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＶｓａｔ１−ΔＶＥ１） ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＩ２×（Ｒ３０３＋Ｒ３０４） ＋ΔＶＢＥ１−Ｖｓａｔ１） となる。ここで、ΔＶＢＥ１は、約−２ｍＶ／℃で、Δ
Ｖｓａｔ１は、温度に対して正の値を持ち、ΔＩ２は負
の値を持つ。先に述べたように、ＯＵＴ端子の温度特性
ΔＶＯＵＴは、図２の従来例と比較して、小さいので、
発振振幅の温度特性ΔＶｐｐは、従来例のΔＶｐｐより
も小さくなり、発振振幅の温度特性は改善される。
晶振動子に応じた周波数が出力される。ＯＵＴ端子の出
力は、ＶＯＵＴの電圧を中心にして、ある振幅を持って
振れる。その発振振幅Ｖｐｐは、トランジスタ３１２の
飽和電圧Ｖｓａｔ１と、そのエミッタ電圧の和で、制限
され、 Ｖｐｐ＝２×（ＶＯＵＴ−Ｖｓａｔ１−ＶＥ１） で表される。ここで、抵抗は、全て第１の温度特性を持
ち、小さいので、Ｖｐｐの温度特性ΔＶｐｐは、トラン
ジスタ３１２のベース−エミッタ間電圧の温度特性をΔ
ＶＢＥ１とおくと、 ΔＶｐｐ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＶｓａｔ１−ΔＶＥ１） ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＩ２×（Ｒ３０３＋Ｒ３０４） ＋ΔＶＢＥ１−Ｖｓａｔ１） となる。ここで、ΔＶＢＥ１は、約−２ｍＶ／℃で、Δ
Ｖｓａｔ１は、温度に対して正の値を持ち、ΔＩ２は負
の値を持つ。先に述べたように、ＯＵＴ端子の温度特性
ΔＶＯＵＴは、図２の従来例と比較して、小さいので、
発振振幅の温度特性ΔＶｐｐは、従来例のΔＶｐｐより
も小さくなり、発振振幅の温度特性は改善される。
【００２４】次に、図３に記載の抵抗値調整回路３３０
について説明する。半導体集積回路上に第１の温度特性
の抵抗と第２の温度特性の抵抗を拡散形成するとき、第
１の温度特性の抵抗と第２の温度特性の抵抗の製法は通
常異なり、同一のマスクパターンであっても両抵抗の値
は異なることがある。そこで、第１の温度特性の抵抗３
１４、３１５を用意し、これらの抵抗をアノードが接地
されたツエナーダイオード３１６、３１７に並列接続
し、抵抗３１４、３１５の他端に電極３１８、３１９を
個々に接続する。抵抗３１４及び３１５にはツエナーダ
イオードが接続されており、初期状態では各抵抗と接地
間の経路は遮断されている。温度特性の異なる抵抗の値
がばらつくと、図６に記載の温度に対して負の傾きを持
つ電流Ｉ２がばらつき、ＯＵＴ端子のＤＣ電圧は変化す
る。この電圧を設計値に概略一致させる必要があるとき
には、ＯＵＴ端子のＤＣ電圧を計測しつつ、電極３１８
又は３１９と接地間に電圧若しくは電流を印加してツエ
ナーダイオードに短絡経路を設ける。このようにして、
温度特性の異なる抵抗を使用しつつ、ＯＵＴ端子のＤＣ
電圧を所望の値に設定することができる。
について説明する。半導体集積回路上に第１の温度特性
の抵抗と第２の温度特性の抵抗を拡散形成するとき、第
１の温度特性の抵抗と第２の温度特性の抵抗の製法は通
常異なり、同一のマスクパターンであっても両抵抗の値
は異なることがある。そこで、第１の温度特性の抵抗３
１４、３１５を用意し、これらの抵抗をアノードが接地
されたツエナーダイオード３１６、３１７に並列接続
し、抵抗３１４、３１５の他端に電極３１８、３１９を
個々に接続する。抵抗３１４及び３１５にはツエナーダ
イオードが接続されており、初期状態では各抵抗と接地
間の経路は遮断されている。温度特性の異なる抵抗の値
がばらつくと、図６に記載の温度に対して負の傾きを持
つ電流Ｉ２がばらつき、ＯＵＴ端子のＤＣ電圧は変化す
る。この電圧を設計値に概略一致させる必要があるとき
には、ＯＵＴ端子のＤＣ電圧を計測しつつ、電極３１８
又は３１９と接地間に電圧若しくは電流を印加してツエ
ナーダイオードに短絡経路を設ける。このようにして、
温度特性の異なる抵抗を使用しつつ、ＯＵＴ端子のＤＣ
電圧を所望の値に設定することができる。
【００２５】以上のことから、発振振幅の温度特性の小
さな水晶発振回路を実現することができる。
さな水晶発振回路を実現することができる。
【００２６】本発明の請求項３に記載の発明は、一端が
電源端子に接続された温度に対して負の傾きを持つ第１
の電流源を第１導電型の第１のトランジスタのベース及
び一端が接地された第１の容量及び第１の温度特性を持
つ第１の抵抗に接続し、その抵抗の他端を第１導電型の
第２のトランジスタのベース及び一端が接地された第１
の温度特性を持つ第２の抵抗の他端及び一端が接地され
た水晶振動子の他端及び第２の容量に接続し、その容量
の他端を、第２のトランジスタのエミッタ及び他端が接
地された第３の容量の他端及び一端が接地された第２の
温度特性を持つ第３の抵抗の他端及び第２の温度特性を
持つＮ個の抵抗に接続し、そのＮ個の抵抗の他端をアノ
ードが接地されたＮ個のツエナーダイオードのカソード
に接続し、第１のトランジスタのエミッタと第２のトラ
ンジスタのコレクタを接続し、第１のトランジスタのコ
レクタを一端が電源端子に接続された第１の温度特性を
もつ第４の抵抗の他端に接続したことを特徴とし、発振
振幅の温度特性が小さいという作用を有する。
電源端子に接続された温度に対して負の傾きを持つ第１
の電流源を第１導電型の第１のトランジスタのベース及
び一端が接地された第１の容量及び第１の温度特性を持
つ第１の抵抗に接続し、その抵抗の他端を第１導電型の
第２のトランジスタのベース及び一端が接地された第１
の温度特性を持つ第２の抵抗の他端及び一端が接地され
た水晶振動子の他端及び第２の容量に接続し、その容量
の他端を、第２のトランジスタのエミッタ及び他端が接
地された第３の容量の他端及び一端が接地された第２の
温度特性を持つ第３の抵抗の他端及び第２の温度特性を
持つＮ個の抵抗に接続し、そのＮ個の抵抗の他端をアノ
ードが接地されたＮ個のツエナーダイオードのカソード
に接続し、第１のトランジスタのエミッタと第２のトラ
ンジスタのコレクタを接続し、第１のトランジスタのコ
レクタを一端が電源端子に接続された第１の温度特性を
もつ第４の抵抗の他端に接続したことを特徴とし、発振
振幅の温度特性が小さいという作用を有する。
【００２７】図４は、請求項３に記載の第１の実施の形
態における水晶発振回路である。以下、図面を参照しな
がら説明する。図４に記載の温度に対して負の傾きを持
つ電流源Ｉ２及び水晶発振回路の動作に関しては、上記
に説明した通りなので割愛する。
態における水晶発振回路である。以下、図面を参照しな
がら説明する。図４に記載の温度に対して負の傾きを持
つ電流源Ｉ２及び水晶発振回路の動作に関しては、上記
に説明した通りなので割愛する。
【００２８】次に、この回路の発振振幅の温度特性につ
いて説明する。図４に記載のトランジスタ４１２のエミ
ッタ電圧ＶＥ１とＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、次のよ
うに求められる。トランジスタ４１２のベース電圧ＶＢ
１は、トランジスタ４１２，４０７のベース電流を無視
すると、 ＶＢ１＝Ｉ２×（Ｒ４０３＋Ｒ４０４） となる。トランジスタ４１２のエミッタ電圧ＶＥ１は、
トランジスタ４１２のベース−エミッタ間の電圧をＶＢ
Ｅ１とすると、 ＶＥ１＝ＶＢ１−ＶＢＥ１ と表される。また、トランジスタ４０７のベース電圧Ｖ
Ｂ２は、 ＶＢ２＝Ｉ２×Ｒ４０４ となり、トランジスタ４０７のコレクタに流れる電流Ｉ
Ｃ２は、トランジスタ４０７のベース−エミッタ間電圧
をＶＢＥ２とすると、 ＩＣ２＝（ＶＢ２−ＶＢＥ２）／Ｒ４０９ となる。抵抗４０８に流れる電流Ｉ４０８は、トランジ
スタ４１２のエミッタに流れる電流に等しく、この電流
はトランジスタ４０７のコレクタに流れる電流に等しい
ので、 Ｉ４０８＝ＩＣ２ が成り立ち、ＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、電源電圧を
ＶＣＣとすると、 ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−ＩＣ２×Ｒ４０８ ＝ＶＣＣ−（ＶＢ２−ＶＢＥ２）×Ｒ４０８／Ｒ４０９ ＝ＶＣＣ−（Ｉ２×Ｒ４０４−ＶＢＥ２）×Ｒ４０８／Ｒ４０９ と表される。ここで、抵抗Ｒ４０４、Ｒ４０８は第１の
温度特性を持ち、抵抗Ｒ４０９は第２の温度特性を持
つ。第１の温度特性は小さく、第２の温度特性は大きい
ので、ＶＯＵＴの温度特性ΔＶＯＵＴは、Ｉ２の温度特
性をΔＩ２とすると、 ΔＶＯＵＴ＝（ΔＶＢＥ２−ΔＩ２×Ｒ４０４）×Ｒ４
０８／Ｒ４０９−（ＶＢＥ２−Ｉ２×Ｒ４０４）×Ｒ４
０８×ΔＲ４０９／Ｒ４０９2 となり、ＶＢＥ２の温度特性ΔＶＢＥ２は、約−２ｍＶ
／℃で、Ｉ２の温度特性ΔＩ２は、負の値を持ち、抵抗
Ｒ４０９の温度特性Δ４０９は正の値を持つので、ΔＶ
ＯＵＴは０に近づき、温度特性は小さくなる。
いて説明する。図４に記載のトランジスタ４１２のエミ
ッタ電圧ＶＥ１とＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、次のよ
うに求められる。トランジスタ４１２のベース電圧ＶＢ
１は、トランジスタ４１２，４０７のベース電流を無視
すると、 ＶＢ１＝Ｉ２×（Ｒ４０３＋Ｒ４０４） となる。トランジスタ４１２のエミッタ電圧ＶＥ１は、
トランジスタ４１２のベース−エミッタ間の電圧をＶＢ
Ｅ１とすると、 ＶＥ１＝ＶＢ１−ＶＢＥ１ と表される。また、トランジスタ４０７のベース電圧Ｖ
Ｂ２は、 ＶＢ２＝Ｉ２×Ｒ４０４ となり、トランジスタ４０７のコレクタに流れる電流Ｉ
Ｃ２は、トランジスタ４０７のベース−エミッタ間電圧
をＶＢＥ２とすると、 ＩＣ２＝（ＶＢ２−ＶＢＥ２）／Ｒ４０９ となる。抵抗４０８に流れる電流Ｉ４０８は、トランジ
スタ４１２のエミッタに流れる電流に等しく、この電流
はトランジスタ４０７のコレクタに流れる電流に等しい
ので、 Ｉ４０８＝ＩＣ２ が成り立ち、ＯＵＴ端子の電圧ＶＯＵＴは、電源電圧を
ＶＣＣとすると、 ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−ＩＣ２×Ｒ４０８ ＝ＶＣＣ−（ＶＢ２−ＶＢＥ２）×Ｒ４０８／Ｒ４０９ ＝ＶＣＣ−（Ｉ２×Ｒ４０４−ＶＢＥ２）×Ｒ４０８／Ｒ４０９ と表される。ここで、抵抗Ｒ４０４、Ｒ４０８は第１の
温度特性を持ち、抵抗Ｒ４０９は第２の温度特性を持
つ。第１の温度特性は小さく、第２の温度特性は大きい
ので、ＶＯＵＴの温度特性ΔＶＯＵＴは、Ｉ２の温度特
性をΔＩ２とすると、 ΔＶＯＵＴ＝（ΔＶＢＥ２−ΔＩ２×Ｒ４０４）×Ｒ４
０８／Ｒ４０９−（ＶＢＥ２−Ｉ２×Ｒ４０４）×Ｒ４
０８×ΔＲ４０９／Ｒ４０９2 となり、ＶＢＥ２の温度特性ΔＶＢＥ２は、約−２ｍＶ
／℃で、Ｉ２の温度特性ΔＩ２は、負の値を持ち、抵抗
Ｒ４０９の温度特性Δ４０９は正の値を持つので、ΔＶ
ＯＵＴは０に近づき、温度特性は小さくなる。
【００２９】発振回路が動作すると、ＯＵＴ端子から水
晶振動子に応じた周波数が出力される。ＯＵＴ端子の出
力は、ＶＯＵＴの電圧を中心にして、ある振幅を持って
振れる。その発振振幅Ｖｐｐは、トランジスタ４１２の
飽和電圧Ｖｓａｔ１と、そのエミッタ電圧の和で、制限
され、 Ｖｐｐ＝２×（ＶＯＵＴ−Ｖｓａｔ１−ＶＥ１） で表される。ここで、抵抗Ｒ４０３、Ｒ４０４は第１の
温度特性を持ち、小さいので、Ｖｐｐの温度特性ΔＶｐ
ｐは、トランジスタ４１２のベース−エミッタ間電圧の
温度特性をΔＶＢＥ１とおくと、 ΔＶｐｐ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＶｓａｔ１−ΔＶＥ１） ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＩ２×（Ｒ４０３＋Ｒ４０４） ＋ΔＶＢＥ１−Ｖｓａｔ１） となる。ここで、ΔＶＢＥ１は、約−２ｍＶ／℃で、Δ
Ｖｓａｔ１は、温度に対して正の値を持ち、ΔＩ２は負
の値を持つ。先に述べたように、ＯＵＴ端子の温度特性
ΔＶＯＵＴは、図２の従来例と比較して、小さいので、
発振振幅の温度特性ΔＶｐｐは、従来例のΔＶｐｐより
も小さくなり、発振振幅の温度特性は改善される。
晶振動子に応じた周波数が出力される。ＯＵＴ端子の出
力は、ＶＯＵＴの電圧を中心にして、ある振幅を持って
振れる。その発振振幅Ｖｐｐは、トランジスタ４１２の
飽和電圧Ｖｓａｔ１と、そのエミッタ電圧の和で、制限
され、 Ｖｐｐ＝２×（ＶＯＵＴ−Ｖｓａｔ１−ＶＥ１） で表される。ここで、抵抗Ｒ４０３、Ｒ４０４は第１の
温度特性を持ち、小さいので、Ｖｐｐの温度特性ΔＶｐ
ｐは、トランジスタ４１２のベース−エミッタ間電圧の
温度特性をΔＶＢＥ１とおくと、 ΔＶｐｐ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＶｓａｔ１−ΔＶＥ１） ＝２×（ΔＶＯＵＴ−ΔＩ２×（Ｒ４０３＋Ｒ４０４） ＋ΔＶＢＥ１−Ｖｓａｔ１） となる。ここで、ΔＶＢＥ１は、約−２ｍＶ／℃で、Δ
Ｖｓａｔ１は、温度に対して正の値を持ち、ΔＩ２は負
の値を持つ。先に述べたように、ＯＵＴ端子の温度特性
ΔＶＯＵＴは、図２の従来例と比較して、小さいので、
発振振幅の温度特性ΔＶｐｐは、従来例のΔＶｐｐより
も小さくなり、発振振幅の温度特性は改善される。
【００３０】次に、図４に記載の抵抗値調整回路４３０
について説明する。半導体集積回路上に第１の温度特性
の抵抗と第２の温度特性の抵抗を拡散形成するとき、第
１の温度特性の抵抗と第２の温度特性の抵抗の製法は通
常異なり、同一のマスクパターンであっても両抵抗の値
は異なることがある。そこで、第２の温度特性の抵抗４
１４、４１５を用意し、これらの抵抗をアノードが接地
されたツエナーダイオード４１６、４１７に並列接続
し、抵抗４１４、４１５の他端に電極４１８、４１９を
個々に接続する。抵抗４１４及び４１５にはツエナーダ
イオードが接続されており、初期状態では各抵抗と接地
間の経路は遮断されている。温度特性の異なる抵抗の値
がばらつくと、図６に記載の温度に対して負の傾きを持
つ電流Ｉ２及びＯＵＴ端子のＤＣ電圧はばらつく。この
電圧を設計値に概略一致させる必要があるときには、Ｏ
ＵＴ端子のＤＣ電圧を計測しつつ、電極４１８又は４１
９と接地間に電圧若しくは電流を印加してツエナーダイ
オードに短絡経路を設ける。このようにして、温度特性
の異なる抵抗を使用しつつ、ＯＵＴ端子のＤＣ電圧を所
望の値に設定することができる。
について説明する。半導体集積回路上に第１の温度特性
の抵抗と第２の温度特性の抵抗を拡散形成するとき、第
１の温度特性の抵抗と第２の温度特性の抵抗の製法は通
常異なり、同一のマスクパターンであっても両抵抗の値
は異なることがある。そこで、第２の温度特性の抵抗４
１４、４１５を用意し、これらの抵抗をアノードが接地
されたツエナーダイオード４１６、４１７に並列接続
し、抵抗４１４、４１５の他端に電極４１８、４１９を
個々に接続する。抵抗４１４及び４１５にはツエナーダ
イオードが接続されており、初期状態では各抵抗と接地
間の経路は遮断されている。温度特性の異なる抵抗の値
がばらつくと、図６に記載の温度に対して負の傾きを持
つ電流Ｉ２及びＯＵＴ端子のＤＣ電圧はばらつく。この
電圧を設計値に概略一致させる必要があるときには、Ｏ
ＵＴ端子のＤＣ電圧を計測しつつ、電極４１８又は４１
９と接地間に電圧若しくは電流を印加してツエナーダイ
オードに短絡経路を設ける。このようにして、温度特性
の異なる抵抗を使用しつつ、ＯＵＴ端子のＤＣ電圧を所
望の値に設定することができる。
【００３１】以上のことから、発振振幅の温度特性の小
さな水晶発振回路を実現することができる。
さな水晶発振回路を実現することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上の様に、本発明の水晶発振回路は、
一端が電源端子に接続された温度に対して略一定の特性
を持つ第１の電流源を第１導電型の第１のトランジスタ
のベース及び一端が接地された第１の容量及び第１の温
度特性を持つ第１の抵抗に接続し、その抵抗の他端を第
１導電型の第２のトランジスタのベース及び一端が接地
された第１の温度特性を持つ第２の抵抗の他端及び一端
が接地された水晶振動子の他端及び第２の容量に接続
し、その容量の他端を、第２のトランジスタのエミッタ
及び他端が接地された第３の容量の他端及び一端が接地
された第２の温度特性を持つ第３の抵抗の他端及び第２
の温度特性を持つＮ個の抵抗に接続し、そのＮ個の抵抗
の他端をアノードが接地されたＮ個のツエナーダイオー
ドのカソードに接続し、第１のトランジスタのエミッタ
と第２のトランジスタのコレクタを接続し、第１のトラ
ンジスタのコレクタを一端が電源端子に接続された第１
の温度特性をもつ第４の抵抗の他端に接続したことを特
徴とし、従来の水晶発振回路と比較して発振振幅の温度
特性が小さい。
一端が電源端子に接続された温度に対して略一定の特性
を持つ第１の電流源を第１導電型の第１のトランジスタ
のベース及び一端が接地された第１の容量及び第１の温
度特性を持つ第１の抵抗に接続し、その抵抗の他端を第
１導電型の第２のトランジスタのベース及び一端が接地
された第１の温度特性を持つ第２の抵抗の他端及び一端
が接地された水晶振動子の他端及び第２の容量に接続
し、その容量の他端を、第２のトランジスタのエミッタ
及び他端が接地された第３の容量の他端及び一端が接地
された第２の温度特性を持つ第３の抵抗の他端及び第２
の温度特性を持つＮ個の抵抗に接続し、そのＮ個の抵抗
の他端をアノードが接地されたＮ個のツエナーダイオー
ドのカソードに接続し、第１のトランジスタのエミッタ
と第２のトランジスタのコレクタを接続し、第１のトラ
ンジスタのコレクタを一端が電源端子に接続された第１
の温度特性をもつ第４の抵抗の他端に接続したことを特
徴とし、従来の水晶発振回路と比較して発振振幅の温度
特性が小さい。
【００３３】また、上記記載の構成において、温度に対
して略一定の特性を持つ電流源を温度に対して負の傾き
を持つ電流源に置き換えたことを特徴とし、従来の水晶
発振回路と比較して、発振振幅の温度特性が小さな水晶
発振回路を実現できるものである。
して略一定の特性を持つ電流源を温度に対して負の傾き
を持つ電流源に置き換えたことを特徴とし、従来の水晶
発振回路と比較して、発振振幅の温度特性が小さな水晶
発振回路を実現できるものである。
【図１】本発明の請求項１に記載の水晶発振回路を示す
図
図
【図２】従来の水晶発振回路を示す図
【図３】本発明の請求項２に記載の水晶発振回路を示す
図
図
【図４】本発明の請求項３に記載の水晶発振回路を示す
図
図
【図５】図１，２に記載の温度に対して略一定な電流源
の作成例を示す図
の作成例を示す図
【図６】図３，４に記載の温度に対して負の傾きを持つ
電流源の作成例を示す図
電流源の作成例を示す図
【図７】水晶振動子の等価回路を示す図
Ｉｏ、Ｉ１ 温度に対して略一定な特性を持つ電流
Ｉ２、Ｉ３ 温度に負の傾きを持つ電流
１０２、２０２、３０２、４０２ 水晶振動子
１０３、１０４、１０８、２０３、２０４、２０８、２
０９、３０３、３０４、３０８、３０９、４０３、４０
４、４０８、５０５ 第１の温度特性を持つ抵抗 １０５、１０６、１２０、２０５、２０６、２２０、３
０５、３０６、３２０、４０５、４０６、４２０ 容量 １０７、１１２、２０７、２１２、３０７、３１２、４
０７、４１２、５０４、６０４ 第１導電型トランジス
タ １０９、１１４、１１５、４０９、４１４、４１５、６
０５ 第２の温度特性を持つ抵抗 １１１，２１１，３１１，４１１ 電流源 １１３、１１８、１１９、２１３、３１３、３１８、３
１９、４１３、４１８、４１９ 端子 １１６、１１７、３１６、３１７、４１６、４１７ ツ
エナーダイオード １３０、３３０、４３０ 抵抗値調整回路 ５０３、６０３ オペアンプ ５０６、５０７、６０６、６０７ 第２導電型トランジ
スタ
０９、３０３、３０４、３０８、３０９、４０３、４０
４、４０８、５０５ 第１の温度特性を持つ抵抗 １０５、１０６、１２０、２０５、２０６、２２０、３
０５、３０６、３２０、４０５、４０６、４２０ 容量 １０７、１１２、２０７、２１２、３０７、３１２、４
０７、４１２、５０４、６０４ 第１導電型トランジス
タ １０９、１１４、１１５、４０９、４１４、４１５、６
０５ 第２の温度特性を持つ抵抗 １１１，２１１，３１１，４１１ 電流源 １１３、１１８、１１９、２１３、３１３、３１８、３
１９、４１３、４１８、４１９ 端子 １１６、１１７、３１６、３１７、４１６、４１７ ツ
エナーダイオード １３０、３３０、４３０ 抵抗値調整回路 ５０３、６０３ オペアンプ ５０６、５０７、６０６、６０７ 第２導電型トランジ
スタ
Claims (3)
- 【請求項１】 一端が電源端子に接続された温度に対し
て略一定の特性を持つ第１の電流源を第１導電型の第１
のトランジスタのベース及び一端が接地された第１の容
量及び第１の温度特性を持つ第１の抵抗に接続し、その
抵抗の他端を第１導電型の第２のトランジスタのベース
及び一端が接地された第１の温度特性を持つ第２の抵抗
の他端及び一端が接地された水晶振動子の他端及び第２
の容量に接続し、その容量の他端を、第２のトランジス
タのエミッタ及び他端が接地された第３の容量の他端及
び一端が接地された第２の温度特性を持つ第３の抵抗の
他端及び第２の温度特性を持つＮ個の抵抗に接続し、そ
のＮ個の抵抗の他端をアノードが接地されたＮ個のツエ
ナーダイオードのカソードに接続し、第１のトランジス
タのエミッタと第２のトランジスタのコレクタを接続
し、第１のトランジスタのコレクタを一端が電源端子に
接続された第１の温度特性をもつ第４の抵抗の他端に接
続したことを特徴とするコルピッツ型水晶発振回路。 - 【請求項２】 一端が電源端子に接続された温度に対し
て負の傾きを持つ第１の電流源を第１導電型の第１のト
ランジスタのベース及び一端が接地された第１の容量及
び第１の温度特性を持つ第１の抵抗に接続し、その抵抗
の他端を第１導電型の第２のトランジスタのベース及び
一端が接地された第１の温度特性を持つ第２の抵抗の他
端及び一端が接地された水晶振動子の他端及び第２の容
量に接続し、その容量の他端を、第２のトランジスタの
エミッタ及び他端が接地された第３の容量の他端及び一
端が接地された第１の温度特性を持つ第３の抵抗の他端
及び第１の温度特性を持つＮ個の抵抗に接続し、そのＮ
個の抵抗の他端をアノードが接地されたＮ個のツエナー
ダイオードのカソードに接続し、第１のトランジスタの
エミッタと第２のトランジスタのコレクタを接続し、第
１のトランジスタのコレクタを一端が電源端子に接続さ
れた第１の温度特性をもつ第４の抵抗の他端に接続した
ことを特徴とするコルピッツ型水晶発振回路。 - 【請求項３】 一端が電源端子に接続された温度に対し
て負の傾きを持つ第１の電流源を第１導電型の第１のト
ランジスタのベース及び一端が接地された第１の容量及
び第１の温度特性を持つ第１の抵抗に接続し、その抵抗
の他端を第１導電型の第２のトランジスタのベース及び
一端が接地された第１の温度特性を持つ第２の抵抗の他
端及び一端が接地された水晶振動子の他端及び第２の容
量に接続し、その容量の他端を、第２のトランジスタの
エミッタ及び他端が接地された第３の容量の他端及び一
端が接地された第２の温度特性を持つ第３の抵抗の他端
及び第２の温度特性を持つＮ個の抵抗に接続し、そのＮ
個の抵抗の他端をアノードが接地されたＮ個のツエナー
ダイオードのカソードに接続し、第１のトランジスタの
エミッタと第２のトランジスタのコレクタを接続し、第
１のトランジスタのコレクタを一端が電源端子に接続さ
れた第１の温度特性をもつ第４の抵抗の他端に接続した
ことを特徴とするコルピッツ型水晶発振回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001351465A JP2003152450A (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | 水晶発振回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001351465A JP2003152450A (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | 水晶発振回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003152450A true JP2003152450A (ja) | 2003-05-23 |
Family
ID=19163776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001351465A Pending JP2003152450A (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | 水晶発振回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003152450A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7253695B2 (en) | 2003-10-27 | 2007-08-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Function generating circuit and temperature characteristic controlling method for function generating circuit |
| JP2009124214A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Epson Toyocom Corp | 圧電発振器 |
| JP2012227967A (ja) * | 2012-08-08 | 2012-11-15 | Seiko Epson Corp | 圧電発振器 |
-
2001
- 2001-11-16 JP JP2001351465A patent/JP2003152450A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7253695B2 (en) | 2003-10-27 | 2007-08-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Function generating circuit and temperature characteristic controlling method for function generating circuit |
| JP2009124214A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Epson Toyocom Corp | 圧電発振器 |
| JP2012227967A (ja) * | 2012-08-08 | 2012-11-15 | Seiko Epson Corp | 圧電発振器 |
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