圧電発振回路、恒温型圧電発振器
【課題】 固定電位が変動しても、振動子の端子間電位の変動を抑えることで安定した発振周波数を得られる圧電発振回路、恒温型圧電発振器を提供する。
【解決手段】 コルピッツ型発振回路３０と、発振周波数を調整するための可変容量のコンデンサーを含む回路からなる第１の回路部２０と、抵抗を含む回路からなる第２の回路部５０と、前記第１の回路部および前記第２の回路部に接続される第１の端子４１と前記コルピッツ型発振回路に接続される第２の端子４２とを有する圧電振動子４０と、を含み、コルピッツ型発振回路３０は、分割抵抗を介して第２の端子４２を固定電位に接続し、第２の回路部５０は、前記抵抗を介して第１の端子４１を前記固定電位に接続する。
【解決手段】 コルピッツ型発振回路３０と、発振周波数を調整するための可変容量のコンデンサーを含む回路からなる第１の回路部２０と、抵抗を含む回路からなる第２の回路部５０と、前記第１の回路部および前記第２の回路部に接続される第１の端子４１と前記コルピッツ型発振回路に接続される第２の端子４２とを有する圧電振動子４０と、を含み、コルピッツ型発振回路３０は、分割抵抗を介して第２の端子４２を固定電位に接続し、第２の回路部５０は、前記抵抗を介して第１の端子４１を前記固定電位に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電発振回路、恒温型圧電発振器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
恒温型圧電発振器は、恒温槽によって振動子の動作温度を一定にすることで周波数安定度を高めている。圧電素子として水晶振動子を用いた恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）の例では、周波数偏差は最大でも０．０５ｐｐｍ程度であり 、無線通信基地局や有線ネットワーク機器などで使用されている。
【０００３】
特許文献１には、恒温型圧電発振器が例えばパワートランジスタ、温度感応抵抗（サーミスター）、発熱用のチップ抵抗を含むことが書かれている。そして、パワートランジスタがサーミスターの抵抗値によって制御される電力をチップ抵抗に供給することで振動子の動作温度を一定にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１１４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
低温の使用環境において、恒温型圧電発振器は振動子を所定の動作温度で動作させるために大きな電流を流す必要がある。理想的には接地抵抗は無視できるほど小さく接地電位（ＧＮＤ）は使用環境によって変動することはない。しかし、現実には微小な抵抗値を有しており、大きな電流を流した場合には、接地電位が例えば数ｍＶ程度浮くことがあり得る。もし、このような接地電位の変動が振動子の一方の端子のみに影響を与えると、振動子の端子間の直流電位差が変動して発振周波数も変わってしまう。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、回路構成の工夫により、固定電位が変動しても、振動子の端子間電位の変動を抑えることで安定した発振周波数を得られる圧電発振回路、恒温型圧電発振器等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、コルピッツ型発振回路と、発振周波数を調整するための可変容量のコンデンサーを含む回路からなる第１の回路部と、抵抗を含む回路からなる第２の回路部と、前記第１の回路部および前記第２の回路部に接続される第１の端子と前記コルピッツ型発振回路に接続される第２の端子とを有する圧電振動子と、を含み、前記コルピッツ型発振回路は、分割抵抗を介して前記第２の端子を固定電位に接続し、前記第２の回路部は、前記抵抗を介して前記第１の端子を前記固定電位に接続する圧電発振回路である。
【０００８】
（２）この圧電発振回路において、前記固定電位は、接地電位であってもよい。
【０００９】
これらの発明によれば、圧電振動子の第１の端子および第２の端子は共に抵抗を介してある固定電位に接続されており、この固定電位が変動しても端子間電位の変動を抑えることができるので安定した発振周波数を得られる。この固定電位とは例えば接地電位である。そして、第１の端子と接続されている第１の回路部は、発振周波数を調整するためのコンデンサーを含む。このコンデンサーは、固定容量であってもよいが可変容量であるとする。
【００１０】
第１の回路部はそのコンデンサーによって発振周波数を調整することを目的とする。一方、第１の端子と接続されている第２の回路部は、発振周波数を安定させることを目的とする。第２の端子と接続されているコルピッツ型発振回路において、第２の端子は抵抗分割回路の分割抵抗を介して固定電位に接続される。第２の回路部では、第１の端子も同じ固定電位に接続されるようにすることで、端子間電位の変動を抑えて発振周波数を安定させることができる。
【００１１】
（３）この圧電発振回路において、前記第１の回路部は、可変容量素子として用いるバリキャップを含み、前記バリキャップの静電容量を定める制御電圧を入力してもよい。
【００１２】
（４）この圧電発振回路において、前記第１の回路部は、固定容量のコンデンサーを含み、前記バリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の回路部の抵抗とは異なる抵抗を介して前記固定電位に接続し、前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記固定容量のコンデンサーを介して前記固定電位に接続してもよい。
【００１３】
これらの発明によれば、第１の回路部は、入力された制御電圧の変化に応じて容量を変えるバリキャップ（可変容量ダイオード）を含むことによって、より柔軟な発振周波数の調整を行うことができる。なお、第１の回路部が含むバリキャップは１つでも複数であってもよい。また、第１の回路部はバリキャップ以外に固定容量のコンデンサーを含み、バリキャップを発振周波数の微調整目的で用いてもよい。バリキャップによる周波数可変範囲が限られているため、固定容量のコンデンサーと組み合わせることで所望の発振周波数を得やすくなる。
【００１４】
（５）この圧電発振回路において、前記第１の回路部は、互いのカソード端子が接続された第１のバリキャップと第２のバリキャップとを含み、前記第１のバリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の回路部の抵抗とは異なる抵抗を介して前記固定電位に接続し、前記第２のバリキャップのアノード端子を、前記固定電位に接続し、前記第１のバリキャップおよび第２のバリキャップのカソード端子に前記制御電圧を印加してもよい。
【００１５】
（６）この圧電発振回路において、前記第２の回路部は、直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗とを含み、前記第１の抵抗は前記第２の抵抗と接続された端子と前記第１の端子に接続された端子とを備え、前記第２の抵抗は前記第１の抵抗と接続された端子と前記固定電位に接続された端子とを備え、前記第１の回路部は、互いのカソード端子が接続された第１のバリキャップと第２のバリキャップとを含み、前記第１のバリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の抵抗を介して前記固定電位に接続し、前記第２のバリキャップのアノード端子を、前記固定電位に接続し、前記第１のバリキャップおよび第２のバリキャップのカソード端子に前記制御電圧を印加してもよい。
【００１６】
これらの発明によれば、２つのバリキャップを組み合わせて使用することにより、制御電圧で変化させられる周波数可変範囲を拡大することができる。そのため、所望の発振周波数が得やすくなる。
【００１７】
（７）この圧電発振回路において、前記第１の回路部は、前記バリキャップのアノード端子を前記第１の端子に接続し、前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記固定電位に接続してもよい。
【００１８】
（８）この圧電発振回路において、前記第１の回路部は、前記バリキャップのアノード端子を前記固定電位に接続し、前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続してもよい。
【００１９】
これらの発明によれば、第１の回路部を構成する素子を少なくすることができるために、全体としての回路規模が小さくなる。
【００２０】
（９）本発明は、前記のいずれかに記載の圧電発振回路を含む恒温型圧電発振器である。
【００２１】
本発明によれば、例えば使用環境の変化によって固定電位が変動しても、振動子の端子間電位の変動を抑えることで安定した発振周波数を得られる恒温型圧電発振器等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態の圧電発振回路のブロック図。
【図２】第１実施形態の圧電発振回路の回路図。
【図３】第２実施形態の圧電発振回路の回路図。
【図４】第３実施形態の圧電発振回路の回路図。
【図５】第４実施形態の圧電発振回路の回路図。
【図６】第５実施形態の圧電発振回路の回路図。
【図７】比較例の圧電発振回路の回路図。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｂ）は恒温型圧電発振器の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
１．第１実施形態
本発明の第１実施形態について図１〜図２を参照して説明する。また、比較例の説明において図７〜図８も参照する。
【００２４】
１．１．本実施形態の圧電発振回路の概要
図１は本実施形態の圧電発振回路１０のブロック図である。圧電発振回路１０は、第１の回路部２０、コルピッツ型発振回路３０、圧電振動子４０、第２の回路部５０を含む。
【００２５】
第１の回路部２０は、少なくとも１つのコンデンサーを含んでおり、その負荷容量によって発振周波数を調整する。第１の回路部２０は、圧電振動子４０の一方の端子である第１の端子４１に接続されている。コルピッツ型発振回路３０は、圧電振動子４０の他方の端子である第２の端子４２に接続されている。
【００２６】
本実施形態の圧電発振回路１０は、更に第２の回路部５０を第１の端子４１に接続することによって発振周波数を安定させる。コルピッツ型発振回路３０において第２の端子４２は抵抗を介して固定電位に接続されている。この固定電位は、本実施形態では接地電位であるが、接地電位に限るものではない。本実施形態では、第２の回路部５０によって第１の端子４１も抵抗を介して接地電位に接続される。すると、接地電位が変動したとしても第１の端子４１と第２の端子４２に等しく影響を与えるために、圧電振動子４０の端子間の直流電位差は変化しない。よって、本実施形態の圧電発振回路１０は、発振周波数を安定させることができる。
【００２７】
１．２．比較例の圧電発振回路との比較
本実施形態の圧電発振回路の回路図を示す前に、比較例の圧電発振回路と恒温型圧電発振器に適用した場合の問題について図７〜図８を用いて説明する。比較例の圧電発振回路を説明した後に、図２を用いて本実施形態の圧電発振回路の回路図を示して比較する。
【００２８】
１．２．１．比較例の圧電発振回路
図７は、比較例の圧電発振回路１１０の回路図である。圧電発振回路１１０は、第１の回路部１２０、コルピッツ型発振回路１３０、圧電振動子１４０を含む。これらの構成要素は、それぞれ第１実施形態の圧電発振回路１０における第１の回路部２０、コルピッツ型発振回路３０、圧電振動子４０に対応する。しかし、比較例の圧電発振回路１１０は、第１実施形態の第２の回路部５０に対応する回路は含まない。
【００２９】
第１の回路部１２０は、発振周波数を調整するためのコンデンサーを含む素子で構成されている。具体的には、コンデンサー１２１、１２３、バリキャップ１２２、抵抗１２４によって図７のように構成される。この例では、周波数調整用のコンデンサー１２１、１２３のうち、コンデンサー１２１は可変容量コンデンサーであるが、コンデンサー１２３の容量は固定されている。なお、コンデンサー１２１の容量が固定されていてもよいし、逆にコンデンサー１２３の容量が可変であってもよい。コンデンサー１２１、１２３の容量によって発振周波数が概ね決定されて、バリキャップ１２２は発振周波数の微調整に用いられる。バリキャップ１２２の制御電圧ＶＣＩＮは入力抵抗１６０を介して供給されてもよい。抵抗１２４は、バリキャップ１２２のアノード端子の直流電位を固定して、バリキャップ１２２の静電容量を確定させるために必要である。第１の回路部１２０は、圧電振動子１４０の第１の端子１４１に接続されている。具体的には、コンデンサー１２１の一方の端子が第１の端子１４１に接続されている。
【００３０】
なお、第１の回路部１２０では、コンデンサー１２３の存在によってサイン波である内部信号１６１がクリップされることを防ぐことができる。つまり、内部信号１６１のサイン波は制御電圧ＶＣＩＮに基づく電位に重畳されるが、制御電圧ＶＣＩＮが変化してもコンデンサー１２３が存在するために接地電位でクリップされることを防ぐことができる。また、バリキャップ１２２は整流作用を有するため、制御電圧ＶＣＩＮのレベルによってはサイン波がクリップされ得る。しかし、この回路では、抵抗１２４の抵抗値を適当に選択することでこの問題の回避が可能である。
【００３１】
コルピッツ型発振回路１３０は、発振用トランジスタ１３６、抵抗１３１、１３２、１３３、１３７、コンデンサー１３４、１３５で図７に示すように構成される。コルピッツ型発振回路１３０は圧電振動子１４０の第２の端子１４２と接続されている。第２の端子１４２からの信号は、抵抗（分割抵抗）１３１、１３３で構成される抵抗分割回路により与えられるバイアス電圧によりレベルを調整されて、発振用トランジスタ１３６のゲートに入力される。コルピッツ型発振回路１３０は、例えば内部信号１６３に基づいて出力信号を生成してもよい。
【００３２】
１．２．２．比較例の圧電発振回路の問題点
比較例の圧電発振回路１１０では、第２の端子１４２が抵抗１３３を介して接地電位に接続されているのに対し、第１の端子１４１はコンデンサー１２１によって、いわゆる浮いた状態となっている。もし、接地電位が変動する場合には、その影響は第２の端子１４２にだけ及ぶため、圧電振動子１４０の端子間に変動に伴う直流電位差が生じる。すると、その直流電位差によって発振周波数も変動し、発振周波数が安定しないという問題を生じる。
【００３３】
ここで、図８（Ａ）〜図８（Ｂ）は、恒温型圧電発振器の例を示す図である。後述のように恒温型圧電発振器は使用動作環境によって接地電位の変動があり得る。そのため、非常に高い周波数安定度を要求される恒温型圧電発振器に比較例の圧電発振回路１１０を適用すると仕様上の問題を生じる可能性がある。以下に、比較例の圧電発振回路１１０を恒温型圧電発振器１に適用した場合の問題の具体例を説明する。
【００３４】
図８（Ａ）は恒温型圧電発振器１の上面図である。恒温型圧電発振器１は、基板８の上に発振用素子７、感温素子５、温度制御用素子３を配置している。なお、丸い部分は基板や部品の支持材を示している。支持材は部品等を支持するだけでなく、例えば内部に配線を通して電気的な接続を行ってもよい。発振用素子７は、圧電発振回路１１０のコルピッツ型発振回路１３０や第１の回路部１２０を構成する。感温素子５は例えばサーミスターであり、感知する温度に従って抵抗を変化させる。感温素子５が感知する温度とは例えばヒーターから十分に離れた位置における恒温槽内の温度であってもよい。温度制御用素子３は感温素子５や後述する感温素子４の状態から温度を把握して、恒温槽が目標温度に保たれるようにヒーターを制御する。なお、恒温型圧電発振器１は例えば金属製のカバー９で封止されて恒温槽を形成するが、カバー９の図示は省略する。
【００３５】
図８（Ｂ）は恒温型圧電発振器１の側面図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の恒温型圧電発振器１を紙面下方から見た場合の図であり、図８（Ａ）と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。
【００３６】
基板８の下方に、圧電振動子２、パワートランジスタ６、別の感温素子４が支持材によって固定されている。圧電振動子２は、圧電発振回路１１０の圧電振動子１４０に対応する。パワートランジスタ６は、恒温槽内を一定の温度に保つためのヒーターとして用いられる。例えばパワートランジスタ６のドレイン電流を温度制御用素子３によって調整することで、恒温槽内の温度を一定に保つことができる。感温素子４はヒーターとして用いられるパワートランジスタ６の温度を直接感知してもよい。温度制御用素子３は、感温素子４や感温素子５の状態から正確に温度を把握して、パワートランジスタ６のドレイン電流を調整する。なお、感温素子４から温度制御用素子３に延びたリード線（図外）が、感温素子４の保持部材としての役割を兼ねていてもよい。
【００３７】
この例において、恒温型圧電発振器１の使用環境温度が低下すると、恒温槽内を一定の温度に保つためにパワートランジスタ６に大きなドレイン電流が流れることになる。このとき、恒温型圧電発振器１で用いられる接地電位は現実には微小な抵抗値を有しており、大きなドレイン電流が流れた場合に接地電位が数ｍＶ程度浮くことがあり得る。すると、前記のように恒温型圧電発振器１で用いられる比較例の圧電発振回路１１０において、圧電振動子１４０の端子間に接地電位の変動に伴う直流電位差が生じる。そのため、発振周波数も変動し、恒温型圧電発振器１の仕様上の周波数安定度（例えば０．０５ｐｐｍ）を満たさなくなるおそれが生じる。
【００３８】
１．２．３．本実施形態の圧電発振回路による問題の解決
図２は、本実施形態の圧電発振回路１０の回路図である。なお、図１と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。
【００３９】
本実施形態の圧電発振回路１０は、比較例の圧電発振回路１１０（図７）に第２の回路部５０を追加したものである。第１の回路部２０、コルピッツ型発振回路３０、圧電振動子４０はそれぞれ、比較例の圧電発振回路１１０における第１の回路部１２０、コルピッツ型発振回路１３０、圧電振動子１４０に対応しており、回路構成も同じである。これらの説明は比較例と重複するので省略する。
【００４０】
第２の回路部５０は、圧電振動子４０の第１の端子４１を、抵抗５１を介して接地電位に接続する。ここで、第２の端子４２は、コルピッツ型発振回路３０の抵抗分割回路において、分割抵抗３３を介して接地電位に接続されている。そのため、第２の回路部５０によって、圧電振動子４０の両端子が共に抵抗を介して接地電位に接続されることになる。そのため、接地電位が変動したとしても第１の端子４１と第２の端子４２に等しく影響を与え、圧電振動子４０の端子間の直流電位差は変化しない。よって、本実施形態の圧電発振回路１０は、比較例に比べて発振周波数を安定させることができる。
【００４１】
そして、本実施形態の圧電発振回路１０は、非常に高い周波数安定度を要求される恒温型圧電発振器にも適用することができる。例えば、図８（Ａ）および図８（Ｂ）の恒温型圧電発振器１における発振用素子７と圧電振動子２で、本実施形態の圧電発振回路１０を構成することができる。このとき、比較例の圧電発振回路１１０を適用した場合と比べて、環境温度が低い場合の使用でも高い周波数安定度を示す恒温型圧電発振器１を実現することができる。
【００４２】
なお、圧電発振回路１０において、例えば抵抗分割回路を構成する分割抵抗３３の抵抗値は数ｋΩ〜数十ｋΩ程度であるが、第２の回路部５０の抵抗５１の抵抗値は数百ｋΩ〜数ＭΩ程度であってもよい。そのため、圧電発振回路１０は、第２の回路部５０を備えることで消費電力が大きくなるといった問題は生じない。また、比較例に比べて、抵抗１個の追加であるため、回路規模もほとんど増大することがない。
【００４３】
第１実施形態の圧電発振回路１０および圧電発振回路１０を適用した恒温型圧電発振器１は、接地電位が変動しても、圧電振動子４０の端子間電位の変動を抑えることで安定した発振周波数を得られる。
【００４４】
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。図１〜図２、図７と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。また、本実施形態の圧電発振回路も図８に例示した恒温型圧電発振器に好適に適用できる。
【００４５】
図３は、第２実施形態の圧電発振回路１０の回路図である。本実施形態の圧電発振回路１０は、第１実施形態と比べて第１の回路部２０Ａが異なる。本実施形態では第１実施形態と違って、第１の回路部２０Ａは、互いのカソード端子が接続された第１のバリキャップ２２Ａと第２のバリキャップ２２Ｂとを含む。そして、第１のバリキャップ２２Ａのアノード端子を、可変容量のコンデンサー２１を介して第１の端子に接続し、第２のバリキャップ２２Ｂのアノード端子を接地電位に接続する。第１のバリキャップ２２Ａおよび第２のバリキャップ２２Ｂのカソード端子に入力抵抗６０を介して制御電圧ＶＣＩＮが供給される。バリキャップの静電容量を確定させるための抵抗２４は第１のバリキャップ２２Ａにのみ必要である。
【００４６】
本実施形態の圧電発振回路１０は、２つのバリキャップ２２Ａ、２２Ｂを組み合わせて使用することにより、制御電圧ＶＣＩＮで変化させられる周波数可変範囲を拡大することができる。そのため、所望の発振周波数が得やすくなる。
【００４７】
３．第３実施形態
本発明の第３実施形態について図４を参照して説明する。図１〜図３、図７と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。また、本実施形態の圧電発振回路も図８に例示した恒温型圧電発振器に好適に適用できる。
【００４８】
図４は、第３実施形態の圧電発振回路１０の回路図である。本実施形態の圧電発振回路１０は、第２実施形態と比べて第１の回路部２０Ｂ、第２の回路部５０Ａが異なる。本実施形態では第２実施形態と違って、第１の回路部２０Ｂは、第１のバリキャップ２２Ａの静電容量を確定させるための抵抗を含まない。第１のバリキャップ２２Ａのアノードは内部信号６２によって第２の回路部５０Ａと接続される。そして、第２の回路部５０Ａの抵抗５１Ｂを介して接地電位に接続されている。本実施形態の第２の回路部５０Ａは、直列に接続された抵抗５１Ａと抵抗５１Ｂとを介して、第１の端子４１を接地電位に接続する。
【００４９】
本実施形態では、第１のバリキャップ２２Ａのアノード端子に接続される抵抗を、第１の回路部２０Ｂに含めることなく、第２の回路部５０Ａに含まれる抵抗５１Ｂを利用して実現する。例えば、圧電発振回路１０において、抵抗値や容量を調整するための予備の素子が予めアレイ状に配置されている場合がある。そのアレイ状に配置された一部の抵抗を用いて、又は、コンデンサーを抵抗に置き換えて第２の回路部５０Ａを構成すれば、回路規模を増加させずに、既存のレイアウトを利用して発振周波数を安定させるための第２の回路部５０Ａを追加することができる。さらに第１のバリキャップ２２Ａのアノード端子に接続される抵抗を、第２の回路部５０Ａの一部で兼用させれば、回路規模を小さくすることが可能である。
【００５０】
本実施形態では、第２実施形態と同様に、２つのバリキャップ２２Ａ、２２Ｂを組み合わせて使用することにより、制御電圧ＶＣＩＮで変化させられる周波数可変範囲を拡大することができる。そして、前記のように回路規模の増加を抑えつつ発振周波数を安定させることが可能である。
【００５１】
４．第４実施形態
本発明の第４実施形態について図５を参照して説明する。図１〜図４、図７と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。また、本実施形態の圧電発振回路も図８に例示した恒温型圧電発振器に好適に適用できる。
【００５２】
図５は、第４実施形態の圧電発振回路１０の回路図である。本実施形態の圧電発振回路１０は、第１実施形態と比べて第１の回路部２０Ｃのみが異なり、第１の回路部２０Ｃの構成をシンプルにすることで回路規模を小さくしている。本実施形態の第１の回路部２０Ｃの構成を第１実施形態（図２参照）と比較しながら説明する。
【００５３】
本実施形態の第１の回路部２０Ｃは、第１実施形態のコンデンサー２３を省略し、可変容量のコンデンサー２１を第１実施形態のコンデンサー２３の位置に移動させている。また第２の回路部５０の抵抗５１は、バリキャップ２２の静電容量を確定させる機能も兼ねている。本実施形態の第１の回路部２０Ｃは、第１実施形態の第１の回路部２０からコンデンサー２３、抵抗２４を省略しており、第１実施形態と比べて回路規模が小さくなっている。
【００５４】
本実施形態の圧電発振回路１０は、回路規模を小さく抑えつつ、固定電位の変動に伴う圧電振動子４０の端子間電位の変動を抑えることで安定した発振周波数を得られる。ただし、制御電圧ＶＣＩＮの変化は、発振周波数を定めるコンデンサー２１にも影響を与えることに留意する必要がある。
【００５５】
５．第５実施形態
本発明の第５実施形態について図６を参照して説明する。図１〜図５、図７と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。また、本実施形態の圧電発振回路も図８に例示した恒温型圧電発振器に好適に適用できる。
【００５６】
図６は、第５実施形態の圧電発振回路１０の回路図である。本実施形態の圧電発振回路１０は、第４実施形態と比べて第１の回路部２０Ｄのみが異なり、バリキャップ２２とコンデンサー２１の位置を入れ換えた回路になっている。
【００５７】
本実施形態の圧電発振回路１０は、第４実施形態と同様に、回路規模を小さく抑えつつ、固定電位の変動に伴う圧電振動子４０の端子間電位の変動を抑えることで安定した発振周波数を得られる。ただし、制御電圧ＶＣＩＮのレベルによっては、バリキャップ２２の整流作用によってサイン波がクリップされ得ることに留意する必要がある。
【００５８】
これらの例示に限らず、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００５９】
１…恒温型圧電発振器、２…圧電振動子、３…温度制御用素子、４…感温素子、５…感温素子、６…パワートランジスタ、７…発振用素子、８…基板、９…カバー、１０…圧電発振回路、２０…第１の回路部、２０Ａ…第１の回路部、２０Ｂ…第１の回路部、２０Ｃ…第１の回路部、２０Ｄ…第１の回路部、２１…コンデンサー、２２…バリキャップ、２２Ａ…第１のバリキャップ、２２Ｂ…第２のバリキャップ、２３…コンデンサー、２４…抵抗、３０…コルピッツ型発振回路、３１…抵抗（分割抵抗）、３２…抵抗、３３…抵抗（分割抵抗）、３４…コンデンサー、３５…コンデンサー、３６…発振用トランジスタ、３７…抵抗、４０…圧電振動子、４１…（圧電振動子の）第１の端子、４２…（圧電振動子の）第２の端子、５０…第２の回路部、５０Ａ…第２の回路部、５１…抵抗、５１Ａ…抵抗、５１Ｂ…抵抗、６０…入力抵抗、６１…内部信号、６２…内部信号、６３…内部信号、１１０…圧電発振回路、１２０…第１の回路部、１２１…コンデンサー、１２２…バリキャップ、１２３…コンデンサー、１２４…抵抗、１３０…コルピッツ型発振回路、１３１…抵抗（分割抵抗）、１３２…抵抗、１３３…抵抗（分割抵抗）、１３４…コンデンサー、１３５…コンデンサー、１３６…発振用トランジスタ、１３７…抵抗、１４０…圧電振動子、１４１…第１の端子、１４２…第２の端子、１６０…入力抵抗、１６１…内部信号、１６３…内部信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電発振回路、恒温型圧電発振器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
恒温型圧電発振器は、恒温槽によって振動子の動作温度を一定にすることで周波数安定度を高めている。圧電素子として水晶振動子を用いた恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）の例では、周波数偏差は最大でも０．０５ｐｐｍ程度であり 、無線通信基地局や有線ネットワーク機器などで使用されている。
【０００３】
特許文献１には、恒温型圧電発振器が例えばパワートランジスタ、温度感応抵抗（サーミスター）、発熱用のチップ抵抗を含むことが書かれている。そして、パワートランジスタがサーミスターの抵抗値によって制御される電力をチップ抵抗に供給することで振動子の動作温度を一定にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１１４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
低温の使用環境において、恒温型圧電発振器は振動子を所定の動作温度で動作させるために大きな電流を流す必要がある。理想的には接地抵抗は無視できるほど小さく接地電位（ＧＮＤ）は使用環境によって変動することはない。しかし、現実には微小な抵抗値を有しており、大きな電流を流した場合には、接地電位が例えば数ｍＶ程度浮くことがあり得る。もし、このような接地電位の変動が振動子の一方の端子のみに影響を与えると、振動子の端子間の直流電位差が変動して発振周波数も変わってしまう。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、回路構成の工夫により、固定電位が変動しても、振動子の端子間電位の変動を抑えることで安定した発振周波数を得られる圧電発振回路、恒温型圧電発振器等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、コルピッツ型発振回路と、発振周波数を調整するための可変容量のコンデンサーを含む回路からなる第１の回路部と、抵抗を含む回路からなる第２の回路部と、前記第１の回路部および前記第２の回路部に接続される第１の端子と前記コルピッツ型発振回路に接続される第２の端子とを有する圧電振動子と、を含み、前記コルピッツ型発振回路は、分割抵抗を介して前記第２の端子を固定電位に接続し、前記第２の回路部は、前記抵抗を介して前記第１の端子を前記固定電位に接続する圧電発振回路である。
【０００８】
（２）この圧電発振回路において、前記固定電位は、接地電位であってもよい。
【０００９】
これらの発明によれば、圧電振動子の第１の端子および第２の端子は共に抵抗を介してある固定電位に接続されており、この固定電位が変動しても端子間電位の変動を抑えることができるので安定した発振周波数を得られる。この固定電位とは例えば接地電位である。そして、第１の端子と接続されている第１の回路部は、発振周波数を調整するためのコンデンサーを含む。このコンデンサーは、固定容量であってもよいが可変容量であるとする。
【００１０】
第１の回路部はそのコンデンサーによって発振周波数を調整することを目的とする。一方、第１の端子と接続されている第２の回路部は、発振周波数を安定させることを目的とする。第２の端子と接続されているコルピッツ型発振回路において、第２の端子は抵抗分割回路の分割抵抗を介して固定電位に接続される。第２の回路部では、第１の端子も同じ固定電位に接続されるようにすることで、端子間電位の変動を抑えて発振周波数を安定させることができる。
【００１１】
（３）この圧電発振回路において、前記第１の回路部は、可変容量素子として用いるバリキャップを含み、前記バリキャップの静電容量を定める制御電圧を入力してもよい。
【００１２】
（４）この圧電発振回路において、前記第１の回路部は、固定容量のコンデンサーを含み、前記バリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の回路部の抵抗とは異なる抵抗を介して前記固定電位に接続し、前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記固定容量のコンデンサーを介して前記固定電位に接続してもよい。
【００１３】
これらの発明によれば、第１の回路部は、入力された制御電圧の変化に応じて容量を変えるバリキャップ（可変容量ダイオード）を含むことによって、より柔軟な発振周波数の調整を行うことができる。なお、第１の回路部が含むバリキャップは１つでも複数であってもよい。また、第１の回路部はバリキャップ以外に固定容量のコンデンサーを含み、バリキャップを発振周波数の微調整目的で用いてもよい。バリキャップによる周波数可変範囲が限られているため、固定容量のコンデンサーと組み合わせることで所望の発振周波数を得やすくなる。
【００１４】
（５）この圧電発振回路において、前記第１の回路部は、互いのカソード端子が接続された第１のバリキャップと第２のバリキャップとを含み、前記第１のバリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の回路部の抵抗とは異なる抵抗を介して前記固定電位に接続し、前記第２のバリキャップのアノード端子を、前記固定電位に接続し、前記第１のバリキャップおよび第２のバリキャップのカソード端子に前記制御電圧を印加してもよい。
【００１５】
（６）この圧電発振回路において、前記第２の回路部は、直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗とを含み、前記第１の抵抗は前記第２の抵抗と接続された端子と前記第１の端子に接続された端子とを備え、前記第２の抵抗は前記第１の抵抗と接続された端子と前記固定電位に接続された端子とを備え、前記第１の回路部は、互いのカソード端子が接続された第１のバリキャップと第２のバリキャップとを含み、前記第１のバリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の抵抗を介して前記固定電位に接続し、前記第２のバリキャップのアノード端子を、前記固定電位に接続し、前記第１のバリキャップおよび第２のバリキャップのカソード端子に前記制御電圧を印加してもよい。
【００１６】
これらの発明によれば、２つのバリキャップを組み合わせて使用することにより、制御電圧で変化させられる周波数可変範囲を拡大することができる。そのため、所望の発振周波数が得やすくなる。
【００１７】
（７）この圧電発振回路において、前記第１の回路部は、前記バリキャップのアノード端子を前記第１の端子に接続し、前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記固定電位に接続してもよい。
【００１８】
（８）この圧電発振回路において、前記第１の回路部は、前記バリキャップのアノード端子を前記固定電位に接続し、前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続してもよい。
【００１９】
これらの発明によれば、第１の回路部を構成する素子を少なくすることができるために、全体としての回路規模が小さくなる。
【００２０】
（９）本発明は、前記のいずれかに記載の圧電発振回路を含む恒温型圧電発振器である。
【００２１】
本発明によれば、例えば使用環境の変化によって固定電位が変動しても、振動子の端子間電位の変動を抑えることで安定した発振周波数を得られる恒温型圧電発振器等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態の圧電発振回路のブロック図。
【図２】第１実施形態の圧電発振回路の回路図。
【図３】第２実施形態の圧電発振回路の回路図。
【図４】第３実施形態の圧電発振回路の回路図。
【図５】第４実施形態の圧電発振回路の回路図。
【図６】第５実施形態の圧電発振回路の回路図。
【図７】比較例の圧電発振回路の回路図。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｂ）は恒温型圧電発振器の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
１．第１実施形態
本発明の第１実施形態について図１〜図２を参照して説明する。また、比較例の説明において図７〜図８も参照する。
【００２４】
１．１．本実施形態の圧電発振回路の概要
図１は本実施形態の圧電発振回路１０のブロック図である。圧電発振回路１０は、第１の回路部２０、コルピッツ型発振回路３０、圧電振動子４０、第２の回路部５０を含む。
【００２５】
第１の回路部２０は、少なくとも１つのコンデンサーを含んでおり、その負荷容量によって発振周波数を調整する。第１の回路部２０は、圧電振動子４０の一方の端子である第１の端子４１に接続されている。コルピッツ型発振回路３０は、圧電振動子４０の他方の端子である第２の端子４２に接続されている。
【００２６】
本実施形態の圧電発振回路１０は、更に第２の回路部５０を第１の端子４１に接続することによって発振周波数を安定させる。コルピッツ型発振回路３０において第２の端子４２は抵抗を介して固定電位に接続されている。この固定電位は、本実施形態では接地電位であるが、接地電位に限るものではない。本実施形態では、第２の回路部５０によって第１の端子４１も抵抗を介して接地電位に接続される。すると、接地電位が変動したとしても第１の端子４１と第２の端子４２に等しく影響を与えるために、圧電振動子４０の端子間の直流電位差は変化しない。よって、本実施形態の圧電発振回路１０は、発振周波数を安定させることができる。
【００２７】
１．２．比較例の圧電発振回路との比較
本実施形態の圧電発振回路の回路図を示す前に、比較例の圧電発振回路と恒温型圧電発振器に適用した場合の問題について図７〜図８を用いて説明する。比較例の圧電発振回路を説明した後に、図２を用いて本実施形態の圧電発振回路の回路図を示して比較する。
【００２８】
１．２．１．比較例の圧電発振回路
図７は、比較例の圧電発振回路１１０の回路図である。圧電発振回路１１０は、第１の回路部１２０、コルピッツ型発振回路１３０、圧電振動子１４０を含む。これらの構成要素は、それぞれ第１実施形態の圧電発振回路１０における第１の回路部２０、コルピッツ型発振回路３０、圧電振動子４０に対応する。しかし、比較例の圧電発振回路１１０は、第１実施形態の第２の回路部５０に対応する回路は含まない。
【００２９】
第１の回路部１２０は、発振周波数を調整するためのコンデンサーを含む素子で構成されている。具体的には、コンデンサー１２１、１２３、バリキャップ１２２、抵抗１２４によって図７のように構成される。この例では、周波数調整用のコンデンサー１２１、１２３のうち、コンデンサー１２１は可変容量コンデンサーであるが、コンデンサー１２３の容量は固定されている。なお、コンデンサー１２１の容量が固定されていてもよいし、逆にコンデンサー１２３の容量が可変であってもよい。コンデンサー１２１、１２３の容量によって発振周波数が概ね決定されて、バリキャップ１２２は発振周波数の微調整に用いられる。バリキャップ１２２の制御電圧ＶＣＩＮは入力抵抗１６０を介して供給されてもよい。抵抗１２４は、バリキャップ１２２のアノード端子の直流電位を固定して、バリキャップ１２２の静電容量を確定させるために必要である。第１の回路部１２０は、圧電振動子１４０の第１の端子１４１に接続されている。具体的には、コンデンサー１２１の一方の端子が第１の端子１４１に接続されている。
【００３０】
なお、第１の回路部１２０では、コンデンサー１２３の存在によってサイン波である内部信号１６１がクリップされることを防ぐことができる。つまり、内部信号１６１のサイン波は制御電圧ＶＣＩＮに基づく電位に重畳されるが、制御電圧ＶＣＩＮが変化してもコンデンサー１２３が存在するために接地電位でクリップされることを防ぐことができる。また、バリキャップ１２２は整流作用を有するため、制御電圧ＶＣＩＮのレベルによってはサイン波がクリップされ得る。しかし、この回路では、抵抗１２４の抵抗値を適当に選択することでこの問題の回避が可能である。
【００３１】
コルピッツ型発振回路１３０は、発振用トランジスタ１３６、抵抗１３１、１３２、１３３、１３７、コンデンサー１３４、１３５で図７に示すように構成される。コルピッツ型発振回路１３０は圧電振動子１４０の第２の端子１４２と接続されている。第２の端子１４２からの信号は、抵抗（分割抵抗）１３１、１３３で構成される抵抗分割回路により与えられるバイアス電圧によりレベルを調整されて、発振用トランジスタ１３６のゲートに入力される。コルピッツ型発振回路１３０は、例えば内部信号１６３に基づいて出力信号を生成してもよい。
【００３２】
１．２．２．比較例の圧電発振回路の問題点
比較例の圧電発振回路１１０では、第２の端子１４２が抵抗１３３を介して接地電位に接続されているのに対し、第１の端子１４１はコンデンサー１２１によって、いわゆる浮いた状態となっている。もし、接地電位が変動する場合には、その影響は第２の端子１４２にだけ及ぶため、圧電振動子１４０の端子間に変動に伴う直流電位差が生じる。すると、その直流電位差によって発振周波数も変動し、発振周波数が安定しないという問題を生じる。
【００３３】
ここで、図８（Ａ）〜図８（Ｂ）は、恒温型圧電発振器の例を示す図である。後述のように恒温型圧電発振器は使用動作環境によって接地電位の変動があり得る。そのため、非常に高い周波数安定度を要求される恒温型圧電発振器に比較例の圧電発振回路１１０を適用すると仕様上の問題を生じる可能性がある。以下に、比較例の圧電発振回路１１０を恒温型圧電発振器１に適用した場合の問題の具体例を説明する。
【００３４】
図８（Ａ）は恒温型圧電発振器１の上面図である。恒温型圧電発振器１は、基板８の上に発振用素子７、感温素子５、温度制御用素子３を配置している。なお、丸い部分は基板や部品の支持材を示している。支持材は部品等を支持するだけでなく、例えば内部に配線を通して電気的な接続を行ってもよい。発振用素子７は、圧電発振回路１１０のコルピッツ型発振回路１３０や第１の回路部１２０を構成する。感温素子５は例えばサーミスターであり、感知する温度に従って抵抗を変化させる。感温素子５が感知する温度とは例えばヒーターから十分に離れた位置における恒温槽内の温度であってもよい。温度制御用素子３は感温素子５や後述する感温素子４の状態から温度を把握して、恒温槽が目標温度に保たれるようにヒーターを制御する。なお、恒温型圧電発振器１は例えば金属製のカバー９で封止されて恒温槽を形成するが、カバー９の図示は省略する。
【００３５】
図８（Ｂ）は恒温型圧電発振器１の側面図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の恒温型圧電発振器１を紙面下方から見た場合の図であり、図８（Ａ）と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。
【００３６】
基板８の下方に、圧電振動子２、パワートランジスタ６、別の感温素子４が支持材によって固定されている。圧電振動子２は、圧電発振回路１１０の圧電振動子１４０に対応する。パワートランジスタ６は、恒温槽内を一定の温度に保つためのヒーターとして用いられる。例えばパワートランジスタ６のドレイン電流を温度制御用素子３によって調整することで、恒温槽内の温度を一定に保つことができる。感温素子４はヒーターとして用いられるパワートランジスタ６の温度を直接感知してもよい。温度制御用素子３は、感温素子４や感温素子５の状態から正確に温度を把握して、パワートランジスタ６のドレイン電流を調整する。なお、感温素子４から温度制御用素子３に延びたリード線（図外）が、感温素子４の保持部材としての役割を兼ねていてもよい。
【００３７】
この例において、恒温型圧電発振器１の使用環境温度が低下すると、恒温槽内を一定の温度に保つためにパワートランジスタ６に大きなドレイン電流が流れることになる。このとき、恒温型圧電発振器１で用いられる接地電位は現実には微小な抵抗値を有しており、大きなドレイン電流が流れた場合に接地電位が数ｍＶ程度浮くことがあり得る。すると、前記のように恒温型圧電発振器１で用いられる比較例の圧電発振回路１１０において、圧電振動子１４０の端子間に接地電位の変動に伴う直流電位差が生じる。そのため、発振周波数も変動し、恒温型圧電発振器１の仕様上の周波数安定度（例えば０．０５ｐｐｍ）を満たさなくなるおそれが生じる。
【００３８】
１．２．３．本実施形態の圧電発振回路による問題の解決
図２は、本実施形態の圧電発振回路１０の回路図である。なお、図１と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。
【００３９】
本実施形態の圧電発振回路１０は、比較例の圧電発振回路１１０（図７）に第２の回路部５０を追加したものである。第１の回路部２０、コルピッツ型発振回路３０、圧電振動子４０はそれぞれ、比較例の圧電発振回路１１０における第１の回路部１２０、コルピッツ型発振回路１３０、圧電振動子１４０に対応しており、回路構成も同じである。これらの説明は比較例と重複するので省略する。
【００４０】
第２の回路部５０は、圧電振動子４０の第１の端子４１を、抵抗５１を介して接地電位に接続する。ここで、第２の端子４２は、コルピッツ型発振回路３０の抵抗分割回路において、分割抵抗３３を介して接地電位に接続されている。そのため、第２の回路部５０によって、圧電振動子４０の両端子が共に抵抗を介して接地電位に接続されることになる。そのため、接地電位が変動したとしても第１の端子４１と第２の端子４２に等しく影響を与え、圧電振動子４０の端子間の直流電位差は変化しない。よって、本実施形態の圧電発振回路１０は、比較例に比べて発振周波数を安定させることができる。
【００４１】
そして、本実施形態の圧電発振回路１０は、非常に高い周波数安定度を要求される恒温型圧電発振器にも適用することができる。例えば、図８（Ａ）および図８（Ｂ）の恒温型圧電発振器１における発振用素子７と圧電振動子２で、本実施形態の圧電発振回路１０を構成することができる。このとき、比較例の圧電発振回路１１０を適用した場合と比べて、環境温度が低い場合の使用でも高い周波数安定度を示す恒温型圧電発振器１を実現することができる。
【００４２】
なお、圧電発振回路１０において、例えば抵抗分割回路を構成する分割抵抗３３の抵抗値は数ｋΩ〜数十ｋΩ程度であるが、第２の回路部５０の抵抗５１の抵抗値は数百ｋΩ〜数ＭΩ程度であってもよい。そのため、圧電発振回路１０は、第２の回路部５０を備えることで消費電力が大きくなるといった問題は生じない。また、比較例に比べて、抵抗１個の追加であるため、回路規模もほとんど増大することがない。
【００４３】
第１実施形態の圧電発振回路１０および圧電発振回路１０を適用した恒温型圧電発振器１は、接地電位が変動しても、圧電振動子４０の端子間電位の変動を抑えることで安定した発振周波数を得られる。
【００４４】
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。図１〜図２、図７と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。また、本実施形態の圧電発振回路も図８に例示した恒温型圧電発振器に好適に適用できる。
【００４５】
図３は、第２実施形態の圧電発振回路１０の回路図である。本実施形態の圧電発振回路１０は、第１実施形態と比べて第１の回路部２０Ａが異なる。本実施形態では第１実施形態と違って、第１の回路部２０Ａは、互いのカソード端子が接続された第１のバリキャップ２２Ａと第２のバリキャップ２２Ｂとを含む。そして、第１のバリキャップ２２Ａのアノード端子を、可変容量のコンデンサー２１を介して第１の端子に接続し、第２のバリキャップ２２Ｂのアノード端子を接地電位に接続する。第１のバリキャップ２２Ａおよび第２のバリキャップ２２Ｂのカソード端子に入力抵抗６０を介して制御電圧ＶＣＩＮが供給される。バリキャップの静電容量を確定させるための抵抗２４は第１のバリキャップ２２Ａにのみ必要である。
【００４６】
本実施形態の圧電発振回路１０は、２つのバリキャップ２２Ａ、２２Ｂを組み合わせて使用することにより、制御電圧ＶＣＩＮで変化させられる周波数可変範囲を拡大することができる。そのため、所望の発振周波数が得やすくなる。
【００４７】
３．第３実施形態
本発明の第３実施形態について図４を参照して説明する。図１〜図３、図７と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。また、本実施形態の圧電発振回路も図８に例示した恒温型圧電発振器に好適に適用できる。
【００４８】
図４は、第３実施形態の圧電発振回路１０の回路図である。本実施形態の圧電発振回路１０は、第２実施形態と比べて第１の回路部２０Ｂ、第２の回路部５０Ａが異なる。本実施形態では第２実施形態と違って、第１の回路部２０Ｂは、第１のバリキャップ２２Ａの静電容量を確定させるための抵抗を含まない。第１のバリキャップ２２Ａのアノードは内部信号６２によって第２の回路部５０Ａと接続される。そして、第２の回路部５０Ａの抵抗５１Ｂを介して接地電位に接続されている。本実施形態の第２の回路部５０Ａは、直列に接続された抵抗５１Ａと抵抗５１Ｂとを介して、第１の端子４１を接地電位に接続する。
【００４９】
本実施形態では、第１のバリキャップ２２Ａのアノード端子に接続される抵抗を、第１の回路部２０Ｂに含めることなく、第２の回路部５０Ａに含まれる抵抗５１Ｂを利用して実現する。例えば、圧電発振回路１０において、抵抗値や容量を調整するための予備の素子が予めアレイ状に配置されている場合がある。そのアレイ状に配置された一部の抵抗を用いて、又は、コンデンサーを抵抗に置き換えて第２の回路部５０Ａを構成すれば、回路規模を増加させずに、既存のレイアウトを利用して発振周波数を安定させるための第２の回路部５０Ａを追加することができる。さらに第１のバリキャップ２２Ａのアノード端子に接続される抵抗を、第２の回路部５０Ａの一部で兼用させれば、回路規模を小さくすることが可能である。
【００５０】
本実施形態では、第２実施形態と同様に、２つのバリキャップ２２Ａ、２２Ｂを組み合わせて使用することにより、制御電圧ＶＣＩＮで変化させられる周波数可変範囲を拡大することができる。そして、前記のように回路規模の増加を抑えつつ発振周波数を安定させることが可能である。
【００５１】
４．第４実施形態
本発明の第４実施形態について図５を参照して説明する。図１〜図４、図７と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。また、本実施形態の圧電発振回路も図８に例示した恒温型圧電発振器に好適に適用できる。
【００５２】
図５は、第４実施形態の圧電発振回路１０の回路図である。本実施形態の圧電発振回路１０は、第１実施形態と比べて第１の回路部２０Ｃのみが異なり、第１の回路部２０Ｃの構成をシンプルにすることで回路規模を小さくしている。本実施形態の第１の回路部２０Ｃの構成を第１実施形態（図２参照）と比較しながら説明する。
【００５３】
本実施形態の第１の回路部２０Ｃは、第１実施形態のコンデンサー２３を省略し、可変容量のコンデンサー２１を第１実施形態のコンデンサー２３の位置に移動させている。また第２の回路部５０の抵抗５１は、バリキャップ２２の静電容量を確定させる機能も兼ねている。本実施形態の第１の回路部２０Ｃは、第１実施形態の第１の回路部２０からコンデンサー２３、抵抗２４を省略しており、第１実施形態と比べて回路規模が小さくなっている。
【００５４】
本実施形態の圧電発振回路１０は、回路規模を小さく抑えつつ、固定電位の変動に伴う圧電振動子４０の端子間電位の変動を抑えることで安定した発振周波数を得られる。ただし、制御電圧ＶＣＩＮの変化は、発振周波数を定めるコンデンサー２１にも影響を与えることに留意する必要がある。
【００５５】
５．第５実施形態
本発明の第５実施形態について図６を参照して説明する。図１〜図５、図７と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。また、本実施形態の圧電発振回路も図８に例示した恒温型圧電発振器に好適に適用できる。
【００５６】
図６は、第５実施形態の圧電発振回路１０の回路図である。本実施形態の圧電発振回路１０は、第４実施形態と比べて第１の回路部２０Ｄのみが異なり、バリキャップ２２とコンデンサー２１の位置を入れ換えた回路になっている。
【００５７】
本実施形態の圧電発振回路１０は、第４実施形態と同様に、回路規模を小さく抑えつつ、固定電位の変動に伴う圧電振動子４０の端子間電位の変動を抑えることで安定した発振周波数を得られる。ただし、制御電圧ＶＣＩＮのレベルによっては、バリキャップ２２の整流作用によってサイン波がクリップされ得ることに留意する必要がある。
【００５８】
これらの例示に限らず、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００５９】
１…恒温型圧電発振器、２…圧電振動子、３…温度制御用素子、４…感温素子、５…感温素子、６…パワートランジスタ、７…発振用素子、８…基板、９…カバー、１０…圧電発振回路、２０…第１の回路部、２０Ａ…第１の回路部、２０Ｂ…第１の回路部、２０Ｃ…第１の回路部、２０Ｄ…第１の回路部、２１…コンデンサー、２２…バリキャップ、２２Ａ…第１のバリキャップ、２２Ｂ…第２のバリキャップ、２３…コンデンサー、２４…抵抗、３０…コルピッツ型発振回路、３１…抵抗（分割抵抗）、３２…抵抗、３３…抵抗（分割抵抗）、３４…コンデンサー、３５…コンデンサー、３６…発振用トランジスタ、３７…抵抗、４０…圧電振動子、４１…（圧電振動子の）第１の端子、４２…（圧電振動子の）第２の端子、５０…第２の回路部、５０Ａ…第２の回路部、５１…抵抗、５１Ａ…抵抗、５１Ｂ…抵抗、６０…入力抵抗、６１…内部信号、６２…内部信号、６３…内部信号、１１０…圧電発振回路、１２０…第１の回路部、１２１…コンデンサー、１２２…バリキャップ、１２３…コンデンサー、１２４…抵抗、１３０…コルピッツ型発振回路、１３１…抵抗（分割抵抗）、１３２…抵抗、１３３…抵抗（分割抵抗）、１３４…コンデンサー、１３５…コンデンサー、１３６…発振用トランジスタ、１３７…抵抗、１４０…圧電振動子、１４１…第１の端子、１４２…第２の端子、１６０…入力抵抗、１６１…内部信号、１６３…内部信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コルピッツ型発振回路と、
発振周波数を調整するための可変容量のコンデンサーを含む回路からなる第１の回路部と、
抵抗を含む回路からなる第２の回路部と、
前記第１の回路部および前記第２の回路部に接続される第１の端子と前記コルピッツ型発振回路に接続される第２の端子とを有する圧電振動子と、を含み、
前記コルピッツ型発振回路は、
分割抵抗を介して前記第２の端子を固定電位に接続し、
前記第２の回路部は、
前記抵抗を介して前記第１の端子を前記固定電位に接続する圧電発振回路。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電発振回路において、
前記固定電位は、接地電位である圧電発振回路。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれかに記載の圧電発振回路において、
前記第１の回路部は、
可変容量素子として用いるバリキャップを含み、
前記バリキャップの静電容量を定める制御電圧を入力する圧電発振回路。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電発振回路において、
前記第１の回路部は、
固定容量のコンデンサーを含み、
前記バリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の回路部の抵抗とは異なる抵抗を介して前記固定電位に接続し、
前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記固定容量のコンデンサーを介して前記固定電位に接続する圧電発振回路。
【請求項５】
請求項３に記載の圧電発振回路において、
前記第１の回路部は、
互いのカソード端子が接続された第１のバリキャップと第２のバリキャップとを含み、
前記第１のバリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の回路部の抵抗とは異なる抵抗を介して前記固定電位に接続し、
前記第２のバリキャップのアノード端子を、前記固定電位に接続し、
前記第１のバリキャップおよび第２のバリキャップのカソード端子に前記制御電圧を印加する圧電発振回路。
【請求項６】
請求項３に記載の圧電発振回路において、
前記第２の回路部は、
直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗とを含み、
前記第１の抵抗は前記第２の抵抗と接続された端子と前記第１の端子に接続された端子とを備え、
前記第２の抵抗は前記第１の抵抗と接続された端子と前記固定電位に接続された端子とを備え、
前記第１の回路部は、
互いのカソード端子が接続された第１のバリキャップと第２のバリキャップとを含み、
前記第１のバリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の抵抗を介して前記固定電位に接続し、
前記第２のバリキャップのアノード端子を、前記固定電位に接続し、
前記第１のバリキャップおよび第２のバリキャップのカソード端子に前記制御電圧を印加する圧電発振回路。
【請求項７】
請求項３に記載の圧電発振回路において、
前記第１の回路部は、
前記バリキャップのアノード端子を前記第１の端子に接続し、
前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記固定電位に接続する圧電発振回路。
【請求項８】
請求項３に記載の圧電発振回路において、
前記第１の回路部は、
前記バリキャップのアノード端子を前記固定電位に接続し、
前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続する圧電発振回路。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の圧電発振回路を含む恒温型圧電発振器。
【請求項１】
コルピッツ型発振回路と、
発振周波数を調整するための可変容量のコンデンサーを含む回路からなる第１の回路部と、
抵抗を含む回路からなる第２の回路部と、
前記第１の回路部および前記第２の回路部に接続される第１の端子と前記コルピッツ型発振回路に接続される第２の端子とを有する圧電振動子と、を含み、
前記コルピッツ型発振回路は、
分割抵抗を介して前記第２の端子を固定電位に接続し、
前記第２の回路部は、
前記抵抗を介して前記第１の端子を前記固定電位に接続する圧電発振回路。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電発振回路において、
前記固定電位は、接地電位である圧電発振回路。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれかに記載の圧電発振回路において、
前記第１の回路部は、
可変容量素子として用いるバリキャップを含み、
前記バリキャップの静電容量を定める制御電圧を入力する圧電発振回路。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電発振回路において、
前記第１の回路部は、
固定容量のコンデンサーを含み、
前記バリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の回路部の抵抗とは異なる抵抗を介して前記固定電位に接続し、
前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記固定容量のコンデンサーを介して前記固定電位に接続する圧電発振回路。
【請求項５】
請求項３に記載の圧電発振回路において、
前記第１の回路部は、
互いのカソード端子が接続された第１のバリキャップと第２のバリキャップとを含み、
前記第１のバリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の回路部の抵抗とは異なる抵抗を介して前記固定電位に接続し、
前記第２のバリキャップのアノード端子を、前記固定電位に接続し、
前記第１のバリキャップおよび第２のバリキャップのカソード端子に前記制御電圧を印加する圧電発振回路。
【請求項６】
請求項３に記載の圧電発振回路において、
前記第２の回路部は、
直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗とを含み、
前記第１の抵抗は前記第２の抵抗と接続された端子と前記第１の端子に接続された端子とを備え、
前記第２の抵抗は前記第１の抵抗と接続された端子と前記固定電位に接続された端子とを備え、
前記第１の回路部は、
互いのカソード端子が接続された第１のバリキャップと第２のバリキャップとを含み、
前記第１のバリキャップのアノード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続するとともに、前記第２の抵抗を介して前記固定電位に接続し、
前記第２のバリキャップのアノード端子を、前記固定電位に接続し、
前記第１のバリキャップおよび第２のバリキャップのカソード端子に前記制御電圧を印加する圧電発振回路。
【請求項７】
請求項３に記載の圧電発振回路において、
前記第１の回路部は、
前記バリキャップのアノード端子を前記第１の端子に接続し、
前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記固定電位に接続する圧電発振回路。
【請求項８】
請求項３に記載の圧電発振回路において、
前記第１の回路部は、
前記バリキャップのアノード端子を前記固定電位に接続し、
前記制御電圧が印加される前記バリキャップのカソード端子を、前記可変容量のコンデンサーを介して前記第１の端子に接続する圧電発振回路。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の圧電発振回路を含む恒温型圧電発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−９５１７９（Ｐ２０１２−９５１７９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４１８３６（Ｐ２０１０−２４１８３６）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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