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JP5233758B2 - Oscillator - Google Patents

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Description

本発明は、圧電発振器に関する。   The present invention relates to a piezoelectric oscillator.

近年、携帯電話には高い通話品質が求められている中で、圧電発振器としても、より良好なノイズ性能が求められており、特に100kHz以上の高い離調周波数帯での良好な位相ノイズ性能が求められている。従来の圧電発振器において、その位相ノイズ性能は、電源回路で発生する出力電圧の電圧ノイズが支配的であり、出力電圧を電源とする発振回路、バッファー回路においては、低い電圧ノイズの電源回路を設計しても、それを高感度に増幅するため、水晶発振回路においては位相ノイズの1/fノイズが大きく影響し、バッファー回路においては位相ノイズのフロアーノイズが大きく影響するという課題があった。   In recent years, mobile phones are required to have high call quality, and piezoelectric oscillators are also required to have better noise performance, particularly good phase noise performance in a high detuning frequency band of 100 kHz or higher. It has been demanded. In the conventional piezoelectric oscillator, the phase noise performance is dominated by the voltage noise of the output voltage generated in the power supply circuit. For the oscillation circuit and buffer circuit that use the output voltage as the power supply, the power supply circuit with low voltage noise is designed. However, in order to amplify it with high sensitivity, there is a problem that 1 / f noise of the phase noise is greatly influenced in the crystal oscillation circuit, and floor noise of the phase noise is greatly influenced in the buffer circuit.

この問題を解決するために、例えば特許文献1には、電源回路と、電源回路を電源として接続したインバーター発振回路と、電源回路の出力をカットオフ周波数が約100kHzの抵抗と固定容量で構成されるローパスフィルターを介して接続したバッファー回路と、から構成される水晶発振器の方法が記載されている。ローパスフィルターによって電源回路の出力ノイズは、カットオフ周波数、例えば100kHzにおいては、ノイズのフロアに対して3dB減少するので、高い離調周波数帯(<100kHz)で大幅に電圧ノイズを減らすことができ、結果的にバッファー回路の出力端で発生する位相ノイズのフロアを大幅に減らすことができる。   In order to solve this problem, for example, Patent Document 1 includes a power supply circuit, an inverter oscillation circuit in which the power supply circuit is connected as a power supply, an output of the power supply circuit, and a resistor and a fixed capacitor having a cutoff frequency of about 100 kHz. A crystal oscillator method comprising a buffer circuit connected via a low-pass filter is described. The output noise of the power supply circuit is reduced by 3 dB with respect to the noise floor at the cutoff frequency, for example, 100 kHz, by the low-pass filter, so that the voltage noise can be greatly reduced in the high detuning frequency band (<100 kHz). As a result, the phase noise floor generated at the output terminal of the buffer circuit can be greatly reduced.

特開2008−103808号公報(図2)Japanese Patent Laying-Open No. 2008-103808 (FIG. 2)

しかしながら、従来の方法では、バッファー回路が駆動する際には、電源回路から電流をバッファー回路に引き込むので、ローパスフィルターを構成する抵抗によって電圧降下が生じ、結果として、出力の電圧振幅を十分大きくすることができず、バッファー回路を構成するトランジスターの温度特性などに起因して、例えば、高温において駆動能力が増大し発振器全体の消費電流が温度に対して大きく変動し、出力OUTの電圧振幅レベルもそれに伴って変動してしまう、という課題がある。   However, in the conventional method, when the buffer circuit is driven, current is drawn from the power supply circuit to the buffer circuit, so that a voltage drop is caused by the resistor constituting the low-pass filter, and as a result, the output voltage amplitude is sufficiently increased. For example, due to the temperature characteristics of the transistors constituting the buffer circuit, for example, the driving capability increases at high temperatures, the current consumption of the entire oscillator varies greatly with temperature, and the voltage amplitude level of the output OUT also There is a problem that it fluctuates with it.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]
第1の電源電圧に基づき第2の電源電圧を生成する電源回路と、圧電振動子と、前記第2の電源電圧で動作し、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、前記第2の電源電圧のノイズ成分を減衰させたフィルター電圧を出力するノイズフィルター回路と、前記フィルター電圧がゲート端子に入力されMOSトランジスターと、前記MOSトランジスターのソースとドレイン間を介し前記第1の電源電圧が出力される端子と接続されている電源端子を備えており、かつ前記発振信号入力されるバッファー回路と、を含む、ことを特徴とする圧電発振器。
[Application Example 1]
A power supply circuit that generates a second power supply voltage based on the first power supply voltage, a piezoelectric vibrator, an oscillation circuit that operates at the second power supply voltage, oscillates the piezoelectric vibrator, and outputs an oscillation signal; a noise filter circuit for outputting a filter voltage obtained by attenuating the noise component of the second power supply voltage, a MOS transistor in which the filter voltage are entered into the gate terminal, the via between the source and the drain of the MOS transistor first 1. A piezoelectric oscillator comprising: a power supply terminal connected to a terminal from which a power supply voltage of 1 is output; and a buffer circuit to which the oscillation signal is input.

この構成によれば、ノイズフィルター回路を介して電源回路が生成する第2の電源電圧をバッファー回路に加えることができるので、圧電発振器の位相雑音を低減でき、出力信号の電圧振幅を十分に大きくすることができる。   According to this configuration, since the second power supply voltage generated by the power supply circuit can be applied to the buffer circuit via the noise filter circuit, the phase noise of the piezoelectric oscillator can be reduced, and the voltage amplitude of the output signal can be increased sufficiently. can do.

[適用例2]
上記に記載の発振器において、前記MOSトランジスターは、デプレッション型であることを特徴とする発振器。
[Application Example 2]
In the oscillator according to the above, the MOS transistors, the oscillator it is a depletion type.

この構成によれば、ノイズフィルター回路を介して電源回路が生成する第2の電源電圧をバッファー回路に加えることができるので、圧電発振器の位相雑音を低減でき、デプレッション型MOSトランジスターはゲート−ソース間電圧がエンハンスト型に比べて小さいので、出力信号の電圧振幅を十分に大きくすることができる。   According to this configuration, since the second power supply voltage generated by the power supply circuit can be applied to the buffer circuit via the noise filter circuit, the phase noise of the piezoelectric oscillator can be reduced, and the depletion type MOS transistor has a gate-source connection. Since the voltage is smaller than that of the enhanced type, the voltage amplitude of the output signal can be sufficiently increased.

第1実施形態に係る圧電発振器の構成を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a configuration of a piezoelectric oscillator according to a first embodiment. 圧電発振器の動作を示すグラフ。The graph which shows operation | movement of a piezoelectric oscillator.

以下、圧電発振器の実施形態について図面に従って説明する。   Hereinafter, embodiments of a piezoelectric oscillator will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
<圧電発振器の構成>
先ず、第1実施形態に係る圧電発振器の構成について、図1を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係る圧電発振器の構成を示す回路図である。
(First embodiment)
<Configuration of piezoelectric oscillator>
First, the configuration of the piezoelectric oscillator according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the piezoelectric oscillator according to the first embodiment.

図1に示すように、圧電発振器1は、電源回路5と、圧電振動子10と、発振回路20と、ノイズフィルター回路40と、デプレッション型MOSトランジスターMnd1と、バッファー回路30と、コンデンサーC3と、から構成されている。   As shown in FIG. 1, the piezoelectric oscillator 1 includes a power supply circuit 5, a piezoelectric vibrator 10, an oscillation circuit 20, a noise filter circuit 40, a depletion type MOS transistor Mnd1, a buffer circuit 30, a capacitor C3, It is composed of

電源回路5は、第1の電源電圧である電源電圧Vccから第2の電源電圧である電圧Vregを生成する。   The power supply circuit 5 generates a voltage Vreg that is a second power supply voltage from the power supply voltage Vcc that is the first power supply voltage.

発振回路20は、インバーター21と抵抗R1とコンデンサーC1,C2とから構成されている。圧電振動子10及び抵抗R1は、インバーター21に並列に接続されている。コンデンサーC1は、インバーター21の入力端子と接地電位Gndとの間に接続されている。コンデンサーC2は、インバーター21の出力端子と接地電位Gndとの間に接続されている。インバーター21は、電圧Vregで動作する。発振回路20は、圧電振動子10を発振させ発振信号aを出力する。   The oscillation circuit 20 includes an inverter 21, a resistor R1, and capacitors C1 and C2. The piezoelectric vibrator 10 and the resistor R1 are connected to the inverter 21 in parallel. The capacitor C1 is connected between the input terminal of the inverter 21 and the ground potential Gnd. The capacitor C2 is connected between the output terminal of the inverter 21 and the ground potential Gnd. The inverter 21 operates at the voltage Vreg. The oscillation circuit 20 oscillates the piezoelectric vibrator 10 and outputs an oscillation signal a.

ノイズフィルター回路40は、ローパスフィルターなどで構成され、電圧Vregに含まれる電源回路5で発生するノイズ成分を取り除いたフィルター電圧bを生成する。   The noise filter circuit 40 is configured by a low-pass filter or the like, and generates a filter voltage b from which noise components generated in the power supply circuit 5 included in the voltage Vreg are removed.

デプレッション型MOSトランジスターMnd1は、ソース端子に電源電圧Vccが入力され、ゲート端子にフィルター電圧bが入力され、ドレイン端子から電圧cが出力される。   In the depletion type MOS transistor Mnd1, the power supply voltage Vcc is input to the source terminal, the filter voltage b is input to the gate terminal, and the voltage c is output from the drain terminal.

バッファー回路30は、デプレッション型MOSトランジスターMnd1のドレイン端子から出力される電圧cで動作し、発振信号aを入力し、コンデンサーC3を介して出力信号OUTを出力する。   The buffer circuit 30 operates with the voltage c output from the drain terminal of the depletion type MOS transistor Mnd1, receives the oscillation signal a, and outputs the output signal OUT via the capacitor C3.

<圧電発振器の動作>
次に、圧電発振器の動作について図2を参照して説明する。図2は、圧電発振器の動作を示すグラフである。
<Operation of piezoelectric oscillator>
Next, the operation of the piezoelectric oscillator will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a graph showing the operation of the piezoelectric oscillator.

図2において、グラフG1は、ノイズフィルター回路40を入れない場合の位相変調雑音を示し、グラフG2は、カットオフ周波数を1kHz程度に設定したノイズフィルター回路40を入れた場合の位相変調雑音を示す。図2に示すように、ノイズフィルター回路40を入れることにより、位相変調雑音を抑えることができる。そして、電源電圧Vccをノイズフィルター回路40を介することなくバッファー回路30に印加することができるので、出力信号OUTの電圧振幅を十分大きくすることができる。   In FIG. 2, a graph G1 shows the phase modulation noise when the noise filter circuit 40 is not inserted, and a graph G2 shows the phase modulation noise when the noise filter circuit 40 whose cut-off frequency is set to about 1 kHz is inserted. . As shown in FIG. 2, phase modulation noise can be suppressed by inserting a noise filter circuit 40. Since the power supply voltage Vcc can be applied to the buffer circuit 30 without going through the noise filter circuit 40, the voltage amplitude of the output signal OUT can be made sufficiently large.

以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.

本実施形態では、ノイズフィルター回路40を介して電源回路5が生成する電圧Vregをバッファー回路30に加えることができるので、圧電発振器1の位相雑音を低減でき、デプレッション型MOSトランジスターMnd1はゲート−ソース間電圧がエンハンスト型に比べて小さいので、出力信号OUTの電圧振幅を十分に大きくすることができる。   In the present embodiment, since the voltage Vreg generated by the power supply circuit 5 can be applied to the buffer circuit 30 via the noise filter circuit 40, the phase noise of the piezoelectric oscillator 1 can be reduced, and the depletion type MOS transistor Mnd1 is a gate-source. Since the inter-voltage is smaller than that of the enhanced type, the voltage amplitude of the output signal OUT can be sufficiently increased.

以上、圧電発振器の実施形態を説明したが、こうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることができる。以下、変形例を挙げて説明する。   While the embodiments of the piezoelectric oscillator have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the scope of the invention. Hereinafter, a modification will be described.

(変形例1)圧電発振器の変形例1について説明する。前記第1実施形態では、デプレッション型MOSトランジスターMnd1を使ったが、エンハンスト型MOSトランジスターでもよい。   (Modification 1) Modification 1 of the piezoelectric oscillator will be described. Although the depletion type MOS transistor Mnd1 is used in the first embodiment, an enhanced type MOS transistor may be used.

1…圧電発振器、5…電源回路、10…圧電振動子、20…発振回路、21…インバーター、30…バッファー回路、40…ノイズフィルター回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric oscillator, 5 ... Power supply circuit, 10 ... Piezoelectric vibrator, 20 ... Oscillation circuit, 21 ... Inverter, 30 ... Buffer circuit, 40 ... Noise filter circuit

Claims (2)

第1の電源電圧に基づき第2の電源電圧を生成する電源回路と、
圧電振動子と、
前記第2の電源電圧で動作し、前記圧電振動子を発振させ発振信号を出力する発振回路と、
前記第2の電源電圧のノイズ成分を減衰させたフィルター電圧を出力するノイズフィルター回路と、
前記フィルター電圧がゲート端子に入力されMOSトランジスターと、
前記MOSトランジスターのソースとドレイン間を介して前記第1の電源電圧が出力される端子と接続されている電源端子を備えており、かつ前記発振信号入力されるバッファー回路と、
を含む、
ことを特徴とする圧電発振器。
A power supply circuit that generates a second power supply voltage based on the first power supply voltage;
A piezoelectric vibrator;
An oscillation circuit that operates with the second power supply voltage and oscillates the piezoelectric vibrator and outputs an oscillation signal;
A noise filter circuit for outputting a filter voltage obtained by attenuating a noise component of the second power supply voltage;
A MOS transistor in which the filter voltage are entered the gate terminal,
A buffer circuit having a power supply terminal connected to a terminal from which the first power supply voltage is output via a source and a drain of the MOS transistor , and to which the oscillation signal is input;
including,
A piezoelectric oscillator characterized by that.
請求項1に記載の圧電発振器において、前記MOSトランジスターは、デプレッション型であることを特徴とする圧電発振器。   2. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the MOS transistor is a depletion type.
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