発振回路、発振器、電子機器及び発振回路の起動方法
【課題】起動時の異常発振を抑えるとともに負荷の大きさによらず電源電圧の低電圧化が可能な発振回路、発振器、電子機器及び発振回路の起動方法を提供すること。
【解決手段】発振回路１は、共振子（水晶振動子１０）と、共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路２０と、電圧供給回路３０と、を含む。電圧供給回路３０は、電源電圧Ｖｃｃが入力される時定数回路（抵抗３２とコンデンサー３４によるＲＣ積分回路）を有し、電源電圧Ｖｃｃが入力されてから時定数回路の時定数に応じて立ち上がるとともに増幅回路２０の負荷によらず一定電圧となる駆動電圧ＶＡを発生させ、駆動電圧ＶＡを増幅回路２０に供給する。
【解決手段】発振回路１は、共振子（水晶振動子１０）と、共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路２０と、電圧供給回路３０と、を含む。電圧供給回路３０は、電源電圧Ｖｃｃが入力される時定数回路（抵抗３２とコンデンサー３４によるＲＣ積分回路）を有し、電源電圧Ｖｃｃが入力されてから時定数回路の時定数に応じて立ち上がるとともに増幅回路２０の負荷によらず一定電圧となる駆動電圧ＶＡを発生させ、駆動電圧ＶＡを増幅回路２０に供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振回路、発振器、電子機器及び発振回路の起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振器は一定周波数の発振信号を生成するものであり、ほとんどすべての電子機器に組み込まれている。従来より、発振起動時の様々な要因で、発振器が意図した周波数と異なる周波数で異常発振する現象が知られており、異常発振を防止するための様々な提案がなされている。
【０００３】
例えば、発振起動後の初期状態では発振回路の発振が不安定のため、出力バッファが動作した際に発生する電源ノイズにより発振回路が影響を受けて異常発振する可能性がある。そこで、特許文献１では、発振回路とその他の回路を別の電源で駆動することで異常発振を防止する手法が提案されている。また、特許文献２では、出力ＣＭＯＳインバーターに供給される主電源電圧を抵抗とコンデンサーによるローパスフィルターを介して発振回路に供給することで水晶振動子の励振電力を低減し、これにより異常発振を防止する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６０３４７号広報
【特許文献２】特開平３−１６７９０８号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の手法では、発振起動直後から発振回路には一定の電源電圧が供給されるので、発振回路の構成に起因して発生する異常発振を防止することができない場合がある。例えば、制御電圧に応じて発振周波数を変化させることができる電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ：Voltage Controlled X’tal Oscillator）や電圧制御型ＳＡＷ発振器（ＶＣＳＯ：Voltage Controlled SAW Oscillator）では、水晶振動子やＳＡＷ共振子の一端に可変容量素子を接続することで、水晶振動子の直列共振周波数と並列共振周波数の間で可変容量素子の容量値に応じた周波数で発振させることができる。この直列共振周波数と並列共振周波数はほとんど差がなく、周波数の可変範囲が極めて狭いため、周波数の可変範囲を広げる目的で、水晶振動子やＳＡＷ共振子に直列にインダクタンス素子（伸長コイル）を挿入する場合がある。ところが、伸長コイルを挿入することで、本来の発振モード以外に、伸長コイルのインダクタンスＬと回路の容量（可変容量素子の容量等）ＣによるＬＣ発振モードも存在することになり、発振起動時の様々な条件によってはＬＣ発振が選択されてしまい、異常発振が起こる場合がある。
【０００６】
一方、特許文献２の手法は、発振回路にローパスフィルターを介して電圧を供給することで、電源起動後、発振回路に供給される電圧を徐々に上昇させることができるので、発振回路の構成に起因して発生する異常発振を防止することも可能である。しかしながら、ローパスフィルターを構成する抵抗を流れる電流により電圧降下が生じるため、発振回路の負荷の大きさに応じて、発振回路に供給される電圧が変化する。そのため、発振回路の負荷が大きい、あるいは、発振周波数を高くするために電流を増やすと、発振回路に十分な電圧が供給されなくなるため、電源電圧の低電圧化が難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、起動時の異常発振を抑えるとともに負荷の大きさによらず電源電圧の低電圧化が可能な発振回路、発振器、電子機器及び発振回路の起動方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、共振子と、前記共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路と、電源電圧が入力される時定数回路を有し、前記電源電圧が入力されてから前記時定数回路の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する電圧供給回路と、を含む、発振回路である。
【０００９】
本発明によれば、電源電圧が立ち上がってから共振子による本来の発振が成長して安定するまでは、時定数回路によって増幅回路の駆動電圧のランプアップを緩慢にすることで、増幅回路の負性抵抗を緩やかに発生させることができるので、起動時の異常発振を抑えることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、増幅回路には、負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧が供給されるので、負荷の大きさによらず電源電圧の低電圧化が可能である。
【００１１】
（２）この発振回路において、前記電圧供給回路は、前記時定数回路の出力電圧に基づいて、前記時定数回路の入力端子と出力端子との間を短絡するスイッチング素子を有するようにしてもよい。
【００１２】
このようにすれば、電源電圧が立ち上がってから時定数回路の時定数に応じた所定時間の経過後は、電源から直接的に増幅回路に電流が流れるようになるので、時定数回路による電圧降下が無くなり、増幅回路に一定の駆動電圧を供給することができる。
【００１３】
（３）この発振回路において、前記電圧供給回路は、コレクター端子が前記時定数回路の入力端子と接続され、ベース端子が前記時定数回路の出力端子と接続されたバイポーラトランジスターを有し、当該バイポーラトランジスターのエミッター端子の電圧を前記駆動電圧として前記増幅回路に供給するようにしてもよい。
【００１４】
このようにすれば、電源電圧が立ち上がってから時定数回路の時定数に応じてベース電圧が上昇してバイポーラトランジスターが増幅動作を開始し、ベース電圧とエミッター電圧の間の電位差が一定になる。従って、バイポーラトランジスターのベース電圧が電源電圧まで上昇した後はエミッター電圧が一定になるので、増幅回路に一定の駆動電圧を供給することができる。
【００１５】
（４）この発振回路において、前記増幅回路は、前記帰還経路に設けられたインダクタンス素子と、前記帰還経路に設けられ、前記インダクタンス素子と直列に接続された可変容量素子と、を含むようにしてもよい。
【００１６】
（５）本発明は、上記のいずれかの発振回路を含む、発振器である。
【００１７】
（６）本発明は、上記のいずれかの発振回路を含む、電子機器である。
【００１８】
（７）本発明は、共振子と、前記共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路と、を含む発振回路の起動方法であって、電源電圧が入力されてから所定の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する、発振回路の起動方法である。
【００１９】
本発明によれば、電源電圧が立ち上がってから共振子による本来の発振が成長して安定するまでは、所定の時定数に応じて増幅回路の駆動電圧のランプアップを緩慢にすることで、増幅回路の負性抵抗を緩やかに発生させることができるので、起動時の異常発振を抑えることができる。
【００２０】
また、本発明によれば、増幅回路には、負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧が供給されるので、負荷の大きさによらず電源電圧の低電圧化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の発振回路の構成例を示す図。
【図２】第１実施形態の発振回路の起動時の波形の一例を示す図。
【図３】第２実施形態の発振回路の構成例を示す図。
【図４】第２実施形態の発振回路の起動時の波形の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２３】
１．第１実施形態
図１は、第１実施形態の発振回路の構成例を示す図である。第１実施形態の発振回路１は、水晶振動子１０、増幅回路２０、電圧供給回路３０を含んで構成されている。
【００２４】
増幅回路２０は、水晶振動子１０（共振子の一例）の出力端子から入力端子に至る発振ループ（帰還経路）を有し、水晶振動子１０の出力信号を増幅して当該発振ループを介して水晶振動子１０の入力にフィードバックすることで、水晶振動子１０の発振を継続させる。
【００２５】
本実施形態では、増幅回路２０は、伸長コイル２００、可変容量ダイオード２０２、抵抗２０４，２１２，２１４、コンデンサー２０６，２０８，２１６、ＮＰＮトランジスター２１０を含んで構成されている。ただし、増幅回路２０は、これらの要素の一部を省略したり、他の要素を追加した構成としてもよい。
【００２６】
ＮＰＮトランジスター２１０は、ベース端子がコンデンサー２０６を介してグランドに接続されており、コレクター端子には抵抗２２０（コレクター抵抗）を介して電圧供給回路３０の出力電圧ＶＡ（増幅回路２０の駆動電圧）が供給され、エミッター端子はグランドに接続されている。
【００２７】
抵抗２１２と抵抗２１４は、電圧供給回路３０の出力ノードとグランドの間に直列に接続されており、抵抗２１２と抵抗２１４の接続点がＮＰＮトランジスター２１０のベース端子に接続されている。この抵抗２１２と抵抗２１４により電圧供給回路３０の出力電圧ＶＡが抵抗分割されてＮＰＮトランジスター２１０の直流バイアス電圧が設定されている。
【００２８】
コンデンサー２０８は、ＮＰＮトランジスター２１０のコレクター端子とグランドの間に接続されている。
【００２９】
水晶振動子１０の出力端子とＮＰＮトランジスター２１０のベース端子との間に、可変容量ダイオード２０２（可変容量素子の一例）とコンデンサー２０６が直列に接続されており、ＮＰＮトランジスター２１０のコレクター端子と水晶振動子１０の入力端子との間に伸長コイル２００（インダクタンス素子の一例）が接続されている。
【００３０】
このような構成により、水晶振動子１０の出力信号は、可変容量ダイオード２０２とコンデンサー２１６を通ってＮＰＮトランジスター２１０で増幅され、ＮＰＮトランジスター２１０のコレクター端子から伸長コイル２００を通って水晶振動子の入力端子に入力される。すなわち、水晶振動子１０の出力信号は、この発振ループを伝播して水晶振動子１０の入力端子に入力され、水晶振動子１０がインダクタンス素子として振舞うことで、いわゆるピアース発振回路が形成されている。
【００３１】
また、可変容量ダイオード２０２のアノードは抵抗２１８を介してグランドに接続されており、可変容量ダイオード２０２のカソードには抵抗２０４を介して制御電圧Ｖｃが供給される。この制御電圧Ｖｃの値に応じて可変容量ダイオード２０２の容量値が変化することで発振周波数が変化する。すなわち、この発振回路１は、電圧制御型水晶発振回路として機能する。伸長コイル２００は、この発振周波数の可変範囲を広げる役割を果たす。伸長コイル２００のインダクタンス値が大きいほど、周波数の可変範囲が広くなるため望ましいが、伸長コイル２００のインダクタンス値が大きいほど、この伸長コイル２００と回路容量によるＬＣ発振周波数が低くなる。すると、増幅回路２０の負性抵抗は周波数の２乗に反比例し、ＬＣ発振周波数が低いほど負性抵抗が大きくなるので、起動時（電源投入時）にＬＣ発振しやすくなる。つまり、水晶振動子１０と回路容量による本来の発振周波数の可変範囲を広げるほど、起動時に異常発振しやすくなるという問題がある。
【００３２】
この問題を解決するために、本実施形態では、電圧供給回路３０が設けられている。電圧供給回路３０は、抵抗３２とコンデンサー３４によるＲＣ積分回路、ＮＭＯＳスイッチ３６、コンパレーター３８を含んで構成されている。抵抗３２とコンデンサー３４によるＲＣ積分回路（時定数回路）は電源端子に接続されており、当該電源端子から電源電圧Ｖｃｃが供給される。ＮＭＯＳスイッチ３６（スイッチング素子の一例）のソース端子とドレイン端子は、抵抗３２の両端に接続されている。そして、ＮＰＮトランジスター２１０のコレクター端子には、抵抗２２０（コレクター抵抗）を介して、電圧供給回路３０の出力ノードであるＲＣ積分回路の出力ノード（抵抗３２とコンデンサー３４の接続点）の電圧ＶＡが供給される。
【００３３】
コンパレーター３８は、非反転入力端子（＋入力端子）にＲＣ積分回路の出力電圧ＶＡが供給され、反転入力端子（−入力端子）に一定電圧Ｖｓｔａが供給され、出力端子はＮＭＯＳスイッチ３６のゲート端子に接続されている。
【００３４】
図２は、本実施形態の発振回路１の起動時の波形の一例を示す図である。図２に示すように、時刻０で電源電圧Ｖｃｃが供給されると、コンパレーター３８の非反転入力端子（＋入力端子）の電圧ＶＡがコンパレーター３８の反転入力端子（−入力端子）の電圧Ｖｓｔａよりも低いため、コンパレーター３８の出力レベルはローレベルである。従って、ＮＭＯＳスイッチ３６がオフしており、抵抗３２とコンデンサー３４によるＲＣ積分回路の時定数に応じて電圧ＶＡが徐々に上昇する。そして、ＲＣ積分回路の時定数に応じて決まる所定時間ｔが経過すると、電圧ＶＡが一定電圧Ｖｓｔａよりも高くなり、コンパレーター３８の出力レベルがハイレベルになる。すると、ＮＭＯＳスイッチ３６がオンして抵抗３２の両端がショートされるので、抵抗３２に流れる電流による電圧降下がなくなり、電圧ＶＡは電源電圧Ｖｃｃと一致する。
【００３５】
なお、所定時間ｔが、発振回路１の発振（ＮＰＮトランジスター２１０のコレクター端子から出力される発振信号）が安定するのに十分な時間（例えば、２００μｓ以上）になるように、一定電圧Ｖｓｔａが設定される。
【００３６】
このように、第１実施形態の発振回路１によれば、電源投入後、水晶振動子１０と回路容量による発振が成長して安定するまでは、増幅回路２０の駆動電圧ＶＡのランプアップを緩慢にして増幅回路２０の負性抵抗を緩やかに発生させることで、起動時に異常発振（伸長コイル２００と回路容量によるＬＣ発振）しにくくなる。
【００３７】
一方、所定時間経過後は、抵抗３２の両端をショートすることで、抵抗３２に流れる電流による電圧降下を無くし、増幅回路２００に接続される負荷の大きさによらず、増幅回路の駆動電圧ＶＡを一定電圧Ｖｃｃに安定化することができる。
【００３８】
なお、伸長コイル２００と回路容量によるＬＣ発振が起こらないように、電源投入からＮＭＯＳスイッチ３６がオンするまでの時間を十分に長く（例えば、２００μｓ以上）するためには、現実的には抵抗３２の抵抗値をある程度大きくする必要がある。そして、発振周波数が高いほど、ＮＰＮトランジスター２１０に流す電流を大きくする必要があるので、仮に抵抗３２の両端をショートしなければ、増幅回路２０の駆動電圧ＶＡは、電源電圧Ｖｃｃよりも相当低い電圧になってしまう。従って、発振周波数を高くし、あるいは、電源電圧Ｖｃｃを低くすると、増幅回路２００を駆動できなくなる場合もある。これに対して、本実施形態の発振回路１では、電源投入から所定時間経過後に抵抗３２の両端をショートすることで、増幅回路２０の駆動電圧ＶＡを一定電圧Ｖｃｃに安定化するので、発振周波数の高周波数化や電源電圧の低電圧化にも対応することができる。
【００３９】
２．第２実施形態
図３は、第２実施形態の発振回路の構成例を示す図である。第２実施形態の発振回路１は、ＳＡＷ共振子５０、増幅回路６０、電圧供給回路７０を含んで構成されている。
【００４０】
増幅回路６０は、ＳＡＷ共振子５０（共振子の一例）の出力端子から入力端子に至る発振ループ（帰還経路）を有し、ＳＡＷ共振子５０の出力信号を増幅して当該発振ループを介してＳＡＷ共振子５０の入力にフィードバックすることで、ＳＡＷ共振子５０の発振を継続させる。
【００４１】
本実施形態では、増幅回路６０は、伸長コイル６１、可変容量コンデンサー６２、抵抗６３，６７，６８、コンデンサー６４，６５、ＮＰＮトランジスター６６を含んで構成されている。ただし、増幅回路６０は、これらの要素の一部を省略したり、他の要素を追加した構成としてもよい。
【００４２】
ＮＰＮトランジスター６６（バイポーラトランジスターの一例）は、ベース端子がＳＡＷ共振子５０の出力端子に接続されており、コレクター端子には電圧供給回路７０の出力電圧（増幅回路６０の駆動電圧）が供給され、エミッター端子は抵抗６７を介してグランドに接続されている。
【００４３】
抵抗６３と抵抗６８は、電源端子とグランドの間に直列に接続されており、抵抗６３と抵抗６８の接続点がＮＰＮトランジスター６６のベース端子に接続されている。この抵抗６３と抵抗６８により電源電圧Ｖｃｃが抵抗分割されてＮＰＮトランジスター６６の直流バイアス電圧が設定されている。
【００４４】
コンデンサー６４とコンデンサー６５は、ＮＰＮトランジスター６６のベース端子とグランドの間に直列に接続されており、コンデンサー６４とコンデンサー６５の接続点は、ＮＰＮトランジスター６６のエミッター端子と接続されている。
【００４５】
伸長コイル６１（インダクタンス素子の一例）と可変容量コンデンサー６２（可変容量素子の一例）は、ＳＡＷ共振子５０の入力端子とグランドとの間に直列に接続されている。そして、可変容量コンデンサー６２には制御電圧Ｖｃが供給され、この制御電圧Ｖｃの値に応じて可変容量コンデンサー６２の容量値が変化することで発振周波数が変化する。すなわち、この発振回路１は、電圧制御型ＳＡＷ発振回路として機能する。伸長コイル６１は、この発振周波数の可変範囲を広げる役割を果たす。
【００４６】
このような構成により、ＳＡＷ共振子５０の出力信号は、ＮＰＮトランジスター６６によって増幅され、ＮＰＮトランジスター６６のエミッター端子、抵抗６７、グランド、可変容量コンデンサー６２、伸長コイル６１を介した発振ループを伝播してＳＡＷ共振子５０の入力端子に入力される。そして、ＳＡＷ共振子５０がインダクタンス素子として振舞うことで、いわゆるコルピッツ発振回路が形成されている。
【００４７】
第１実施形態と同様に、第２実施形態の発振回路１でも、伸長コイル６１のインダクタンス値が大きいほど、周波数の可変範囲が広くなるため望ましいが、伸長コイル６１のインダクタンス値が大きいほど、この伸長コイル６１と回路容量によるＬＣ発振周波数が低くなる。すると、増幅回路６０の負性抵抗は周波数の２乗に反比例し、ＬＣ発振周波数が低いほど負性抵抗が大きくなるので、起動時（電源投入時）にＬＣ発振しやすくなる。つまり、ＳＡＷ共振子５０と回路容量による本来の発振周波数の可変範囲を広げるほど、起動時に異常発振しやすくなるという問題がある。
【００４８】
この問題を解決するために、本実施形態では、電圧供給回路７０が設けられている。電圧供給回路７０は、抵抗７２とコンデンサー７４によるＲＣ積分回路（時定数回路）とＮＰＮトランジスター７６を含んで構成されている。抵抗７２とコンデンサー７４によるＲＣ積分回路は電源端子に接続されており、当該電源端子から電源電圧Ｖｃｃが供給される。また、ＮＰＮトランジスター７６は、ベース端子が、抵抗７２とコンデンサー７４の接続点に接続され、コレクター端子には電源電圧Ｖｃｃが供給され、エミッター端子は、増幅回路６０に含まれるＮＰＮトランジスター６６のコレクター端子に接続されている。
【００４９】
図４は、本実施形態の発振回路１の起動時の波形の一例を示す図である。図４に示すように、時刻０で電源電圧Ｖｃｃが供給されると、抵抗７２とコンデンサー７４によるＲＣ積分回路の時定数に応じてＮＰＮトランジスター７６のベース電圧が徐々に上昇する。これにより、ＮＰＮトランジスター７６に流れる電流が徐々に増えていく。そして、所定時間ｔが経過し、ＮＰＮトランジスター７６のベース電圧がＶＢＥ（ベース−エミッター間電圧）を超えると、ＮＰＮトランジスター７６のベース電圧の上昇に追従してエミッター電圧（ＮＰＮトランジスター６６のコレクター電圧であり、増幅回路６０の駆動電圧）が徐々に上昇する。そして、ＮＰＮトランジスター６６のコレクター電圧（増幅回路６０の駆動電圧）がベース電圧よりも高くなると発振が開始し、ＮＰＮトランジスター６６のコレクター電圧（増幅回路６０の駆動電圧）の上昇とともに発振が成長していく。
【００５０】
このように、第２実施形態の発振回路１によれば、電源投入後、増幅回路６０の駆動電圧のランプアップを緩慢にして増幅回路６０の負性抵抗を緩やかに発生させることで、起動時に異常発振（伸長コイル６１と回路容量によるＬＣ発振）しにくくなる。
【００５１】
また、ＮＰＮトランジスター７６のベース電圧がＶｃｃまで上昇した後は、ＮＰＮトランジスター７６のエミッター電圧はＶｃｃ−ＶＢＥに固定されるので、増幅回路６０に接続される負荷の大きさによらず、増幅回路６０の駆動電圧を一定電圧に安定化することができる。従って、発振周波数の高周波数化や電源電圧の低電圧化にも対応することができる。
【００５２】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００５３】
共振子としては、例えば、ＳＡＷ共振子、ＡＴカット水晶振動子、ＳＣカット水晶振動子、音叉型水晶振動子などを用いることができる。
【００５４】
共振子の基板材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックス等の圧電材料、又はシリコン半導体材料等を用いることができる。
【００５５】
共振子の励振手段としては、圧電効果によるものを用いてもよいし、クーロン力による静電駆動を用いてもよい。
【００５６】
また、スイッチング素子としては、バイポーラトランジスター、電界効果トランジスター（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）、金属酸化膜型電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、サイリスター等を用いることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、発振ループにインダクタンス素子と可変容量素子が設けられた電圧制御型水晶発振回路や電圧制御型ＳＡＷ発振回路を例に挙げて説明したが、本発明は、発振ループにインダクタンス素子が無い電圧制御型発振回路や、発振ループにインダクタンス素子も可変容量素子もなく一定周波数で発振する単純な発振回路にも適用することができる。
【００５８】
また、本発明は、発振回路を含む発振器に適用することができる。本発明の発振器としては、特に限定されないが、圧電発振器（水晶発振器等）、ＳＡＷ発振器、電圧制御型発振器（ＶＣＸＯやＶＣＳＯ等）、温度補償型発振器（ＴＣＸＯ等）、恒温型発振器（ＯＣＸＯ等）、原子発振器等が挙げられる。
【００５９】
また、本発明は、発振回路を含む電子機器に適用することができる。本発明の電子機器としては、特に限定されないが、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター）、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。
【００６０】
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、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及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】
【００６１】
１ 発振回路、１０ 水晶振動子、２０ 増幅回路、３０ 電圧供給回路、３２ 抵抗、３４ コンデンサー、３６ ＮＭＯＳスイッチ、３８ コンパレーター、５０ ＳＡＷ共振子、６０ 増幅回路、６１ 伸長コイル、６２ 可変容量コンデンサー、６３ 抵抗、６４ コンデンサー、６５ コンデンサー、６６ ＮＰＮトランジスター、６７ 抵抗、６８ 抵抗、７０ 電圧供給回路、７２ 抵抗、７４ コンデンサー、７６ ＮＰＮトランジスター、２００ 伸長コイル、２０２ 可変容量ダイオード、２０４ 抵抗、２０６ コンデンサー、２０８ コンデンサー、２１０ ＮＰＮトランジスター、２１２ 抵抗、２１４ 抵抗、２１６ コンデンサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振回路、発振器、電子機器及び発振回路の起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振器は一定周波数の発振信号を生成するものであり、ほとんどすべての電子機器に組み込まれている。従来より、発振起動時の様々な要因で、発振器が意図した周波数と異なる周波数で異常発振する現象が知られており、異常発振を防止するための様々な提案がなされている。
【０００３】
例えば、発振起動後の初期状態では発振回路の発振が不安定のため、出力バッファが動作した際に発生する電源ノイズにより発振回路が影響を受けて異常発振する可能性がある。そこで、特許文献１では、発振回路とその他の回路を別の電源で駆動することで異常発振を防止する手法が提案されている。また、特許文献２では、出力ＣＭＯＳインバーターに供給される主電源電圧を抵抗とコンデンサーによるローパスフィルターを介して発振回路に供給することで水晶振動子の励振電力を低減し、これにより異常発振を防止する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６０３４７号広報
【特許文献２】特開平３−１６７９０８号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の手法では、発振起動直後から発振回路には一定の電源電圧が供給されるので、発振回路の構成に起因して発生する異常発振を防止することができない場合がある。例えば、制御電圧に応じて発振周波数を変化させることができる電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ：Voltage Controlled X’tal Oscillator）や電圧制御型ＳＡＷ発振器（ＶＣＳＯ：Voltage Controlled SAW Oscillator）では、水晶振動子やＳＡＷ共振子の一端に可変容量素子を接続することで、水晶振動子の直列共振周波数と並列共振周波数の間で可変容量素子の容量値に応じた周波数で発振させることができる。この直列共振周波数と並列共振周波数はほとんど差がなく、周波数の可変範囲が極めて狭いため、周波数の可変範囲を広げる目的で、水晶振動子やＳＡＷ共振子に直列にインダクタンス素子（伸長コイル）を挿入する場合がある。ところが、伸長コイルを挿入することで、本来の発振モード以外に、伸長コイルのインダクタンスＬと回路の容量（可変容量素子の容量等）ＣによるＬＣ発振モードも存在することになり、発振起動時の様々な条件によってはＬＣ発振が選択されてしまい、異常発振が起こる場合がある。
【０００６】
一方、特許文献２の手法は、発振回路にローパスフィルターを介して電圧を供給することで、電源起動後、発振回路に供給される電圧を徐々に上昇させることができるので、発振回路の構成に起因して発生する異常発振を防止することも可能である。しかしながら、ローパスフィルターを構成する抵抗を流れる電流により電圧降下が生じるため、発振回路の負荷の大きさに応じて、発振回路に供給される電圧が変化する。そのため、発振回路の負荷が大きい、あるいは、発振周波数を高くするために電流を増やすと、発振回路に十分な電圧が供給されなくなるため、電源電圧の低電圧化が難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、起動時の異常発振を抑えるとともに負荷の大きさによらず電源電圧の低電圧化が可能な発振回路、発振器、電子機器及び発振回路の起動方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、共振子と、前記共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路と、電源電圧が入力される時定数回路を有し、前記電源電圧が入力されてから前記時定数回路の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する電圧供給回路と、を含む、発振回路である。
【０００９】
本発明によれば、電源電圧が立ち上がってから共振子による本来の発振が成長して安定するまでは、時定数回路によって増幅回路の駆動電圧のランプアップを緩慢にすることで、増幅回路の負性抵抗を緩やかに発生させることができるので、起動時の異常発振を抑えることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、増幅回路には、負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧が供給されるので、負荷の大きさによらず電源電圧の低電圧化が可能である。
【００１１】
（２）この発振回路において、前記電圧供給回路は、前記時定数回路の出力電圧に基づいて、前記時定数回路の入力端子と出力端子との間を短絡するスイッチング素子を有するようにしてもよい。
【００１２】
このようにすれば、電源電圧が立ち上がってから時定数回路の時定数に応じた所定時間の経過後は、電源から直接的に増幅回路に電流が流れるようになるので、時定数回路による電圧降下が無くなり、増幅回路に一定の駆動電圧を供給することができる。
【００１３】
（３）この発振回路において、前記電圧供給回路は、コレクター端子が前記時定数回路の入力端子と接続され、ベース端子が前記時定数回路の出力端子と接続されたバイポーラトランジスターを有し、当該バイポーラトランジスターのエミッター端子の電圧を前記駆動電圧として前記増幅回路に供給するようにしてもよい。
【００１４】
このようにすれば、電源電圧が立ち上がってから時定数回路の時定数に応じてベース電圧が上昇してバイポーラトランジスターが増幅動作を開始し、ベース電圧とエミッター電圧の間の電位差が一定になる。従って、バイポーラトランジスターのベース電圧が電源電圧まで上昇した後はエミッター電圧が一定になるので、増幅回路に一定の駆動電圧を供給することができる。
【００１５】
（４）この発振回路において、前記増幅回路は、前記帰還経路に設けられたインダクタンス素子と、前記帰還経路に設けられ、前記インダクタンス素子と直列に接続された可変容量素子と、を含むようにしてもよい。
【００１６】
（５）本発明は、上記のいずれかの発振回路を含む、発振器である。
【００１７】
（６）本発明は、上記のいずれかの発振回路を含む、電子機器である。
【００１８】
（７）本発明は、共振子と、前記共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路と、を含む発振回路の起動方法であって、電源電圧が入力されてから所定の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する、発振回路の起動方法である。
【００１９】
本発明によれば、電源電圧が立ち上がってから共振子による本来の発振が成長して安定するまでは、所定の時定数に応じて増幅回路の駆動電圧のランプアップを緩慢にすることで、増幅回路の負性抵抗を緩やかに発生させることができるので、起動時の異常発振を抑えることができる。
【００２０】
また、本発明によれば、増幅回路には、負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧が供給されるので、負荷の大きさによらず電源電圧の低電圧化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の発振回路の構成例を示す図。
【図２】第１実施形態の発振回路の起動時の波形の一例を示す図。
【図３】第２実施形態の発振回路の構成例を示す図。
【図４】第２実施形態の発振回路の起動時の波形の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２３】
１．第１実施形態
図１は、第１実施形態の発振回路の構成例を示す図である。第１実施形態の発振回路１は、水晶振動子１０、増幅回路２０、電圧供給回路３０を含んで構成されている。
【００２４】
増幅回路２０は、水晶振動子１０（共振子の一例）の出力端子から入力端子に至る発振ループ（帰還経路）を有し、水晶振動子１０の出力信号を増幅して当該発振ループを介して水晶振動子１０の入力にフィードバックすることで、水晶振動子１０の発振を継続させる。
【００２５】
本実施形態では、増幅回路２０は、伸長コイル２００、可変容量ダイオード２０２、抵抗２０４，２１２，２１４、コンデンサー２０６，２０８，２１６、ＮＰＮトランジスター２１０を含んで構成されている。ただし、増幅回路２０は、これらの要素の一部を省略したり、他の要素を追加した構成としてもよい。
【００２６】
ＮＰＮトランジスター２１０は、ベース端子がコンデンサー２０６を介してグランドに接続されており、コレクター端子には抵抗２２０（コレクター抵抗）を介して電圧供給回路３０の出力電圧ＶＡ（増幅回路２０の駆動電圧）が供給され、エミッター端子はグランドに接続されている。
【００２７】
抵抗２１２と抵抗２１４は、電圧供給回路３０の出力ノードとグランドの間に直列に接続されており、抵抗２１２と抵抗２１４の接続点がＮＰＮトランジスター２１０のベース端子に接続されている。この抵抗２１２と抵抗２１４により電圧供給回路３０の出力電圧ＶＡが抵抗分割されてＮＰＮトランジスター２１０の直流バイアス電圧が設定されている。
【００２８】
コンデンサー２０８は、ＮＰＮトランジスター２１０のコレクター端子とグランドの間に接続されている。
【００２９】
水晶振動子１０の出力端子とＮＰＮトランジスター２１０のベース端子との間に、可変容量ダイオード２０２（可変容量素子の一例）とコンデンサー２０６が直列に接続されており、ＮＰＮトランジスター２１０のコレクター端子と水晶振動子１０の入力端子との間に伸長コイル２００（インダクタンス素子の一例）が接続されている。
【００３０】
このような構成により、水晶振動子１０の出力信号は、可変容量ダイオード２０２とコンデンサー２１６を通ってＮＰＮトランジスター２１０で増幅され、ＮＰＮトランジスター２１０のコレクター端子から伸長コイル２００を通って水晶振動子の入力端子に入力される。すなわち、水晶振動子１０の出力信号は、この発振ループを伝播して水晶振動子１０の入力端子に入力され、水晶振動子１０がインダクタンス素子として振舞うことで、いわゆるピアース発振回路が形成されている。
【００３１】
また、可変容量ダイオード２０２のアノードは抵抗２１８を介してグランドに接続されており、可変容量ダイオード２０２のカソードには抵抗２０４を介して制御電圧Ｖｃが供給される。この制御電圧Ｖｃの値に応じて可変容量ダイオード２０２の容量値が変化することで発振周波数が変化する。すなわち、この発振回路１は、電圧制御型水晶発振回路として機能する。伸長コイル２００は、この発振周波数の可変範囲を広げる役割を果たす。伸長コイル２００のインダクタンス値が大きいほど、周波数の可変範囲が広くなるため望ましいが、伸長コイル２００のインダクタンス値が大きいほど、この伸長コイル２００と回路容量によるＬＣ発振周波数が低くなる。すると、増幅回路２０の負性抵抗は周波数の２乗に反比例し、ＬＣ発振周波数が低いほど負性抵抗が大きくなるので、起動時（電源投入時）にＬＣ発振しやすくなる。つまり、水晶振動子１０と回路容量による本来の発振周波数の可変範囲を広げるほど、起動時に異常発振しやすくなるという問題がある。
【００３２】
この問題を解決するために、本実施形態では、電圧供給回路３０が設けられている。電圧供給回路３０は、抵抗３２とコンデンサー３４によるＲＣ積分回路、ＮＭＯＳスイッチ３６、コンパレーター３８を含んで構成されている。抵抗３２とコンデンサー３４によるＲＣ積分回路（時定数回路）は電源端子に接続されており、当該電源端子から電源電圧Ｖｃｃが供給される。ＮＭＯＳスイッチ３６（スイッチング素子の一例）のソース端子とドレイン端子は、抵抗３２の両端に接続されている。そして、ＮＰＮトランジスター２１０のコレクター端子には、抵抗２２０（コレクター抵抗）を介して、電圧供給回路３０の出力ノードであるＲＣ積分回路の出力ノード（抵抗３２とコンデンサー３４の接続点）の電圧ＶＡが供給される。
【００３３】
コンパレーター３８は、非反転入力端子（＋入力端子）にＲＣ積分回路の出力電圧ＶＡが供給され、反転入力端子（−入力端子）に一定電圧Ｖｓｔａが供給され、出力端子はＮＭＯＳスイッチ３６のゲート端子に接続されている。
【００３４】
図２は、本実施形態の発振回路１の起動時の波形の一例を示す図である。図２に示すように、時刻０で電源電圧Ｖｃｃが供給されると、コンパレーター３８の非反転入力端子（＋入力端子）の電圧ＶＡがコンパレーター３８の反転入力端子（−入力端子）の電圧Ｖｓｔａよりも低いため、コンパレーター３８の出力レベルはローレベルである。従って、ＮＭＯＳスイッチ３６がオフしており、抵抗３２とコンデンサー３４によるＲＣ積分回路の時定数に応じて電圧ＶＡが徐々に上昇する。そして、ＲＣ積分回路の時定数に応じて決まる所定時間ｔが経過すると、電圧ＶＡが一定電圧Ｖｓｔａよりも高くなり、コンパレーター３８の出力レベルがハイレベルになる。すると、ＮＭＯＳスイッチ３６がオンして抵抗３２の両端がショートされるので、抵抗３２に流れる電流による電圧降下がなくなり、電圧ＶＡは電源電圧Ｖｃｃと一致する。
【００３５】
なお、所定時間ｔが、発振回路１の発振（ＮＰＮトランジスター２１０のコレクター端子から出力される発振信号）が安定するのに十分な時間（例えば、２００μｓ以上）になるように、一定電圧Ｖｓｔａが設定される。
【００３６】
このように、第１実施形態の発振回路１によれば、電源投入後、水晶振動子１０と回路容量による発振が成長して安定するまでは、増幅回路２０の駆動電圧ＶＡのランプアップを緩慢にして増幅回路２０の負性抵抗を緩やかに発生させることで、起動時に異常発振（伸長コイル２００と回路容量によるＬＣ発振）しにくくなる。
【００３７】
一方、所定時間経過後は、抵抗３２の両端をショートすることで、抵抗３２に流れる電流による電圧降下を無くし、増幅回路２００に接続される負荷の大きさによらず、増幅回路の駆動電圧ＶＡを一定電圧Ｖｃｃに安定化することができる。
【００３８】
なお、伸長コイル２００と回路容量によるＬＣ発振が起こらないように、電源投入からＮＭＯＳスイッチ３６がオンするまでの時間を十分に長く（例えば、２００μｓ以上）するためには、現実的には抵抗３２の抵抗値をある程度大きくする必要がある。そして、発振周波数が高いほど、ＮＰＮトランジスター２１０に流す電流を大きくする必要があるので、仮に抵抗３２の両端をショートしなければ、増幅回路２０の駆動電圧ＶＡは、電源電圧Ｖｃｃよりも相当低い電圧になってしまう。従って、発振周波数を高くし、あるいは、電源電圧Ｖｃｃを低くすると、増幅回路２００を駆動できなくなる場合もある。これに対して、本実施形態の発振回路１では、電源投入から所定時間経過後に抵抗３２の両端をショートすることで、増幅回路２０の駆動電圧ＶＡを一定電圧Ｖｃｃに安定化するので、発振周波数の高周波数化や電源電圧の低電圧化にも対応することができる。
【００３９】
２．第２実施形態
図３は、第２実施形態の発振回路の構成例を示す図である。第２実施形態の発振回路１は、ＳＡＷ共振子５０、増幅回路６０、電圧供給回路７０を含んで構成されている。
【００４０】
増幅回路６０は、ＳＡＷ共振子５０（共振子の一例）の出力端子から入力端子に至る発振ループ（帰還経路）を有し、ＳＡＷ共振子５０の出力信号を増幅して当該発振ループを介してＳＡＷ共振子５０の入力にフィードバックすることで、ＳＡＷ共振子５０の発振を継続させる。
【００４１】
本実施形態では、増幅回路６０は、伸長コイル６１、可変容量コンデンサー６２、抵抗６３，６７，６８、コンデンサー６４，６５、ＮＰＮトランジスター６６を含んで構成されている。ただし、増幅回路６０は、これらの要素の一部を省略したり、他の要素を追加した構成としてもよい。
【００４２】
ＮＰＮトランジスター６６（バイポーラトランジスターの一例）は、ベース端子がＳＡＷ共振子５０の出力端子に接続されており、コレクター端子には電圧供給回路７０の出力電圧（増幅回路６０の駆動電圧）が供給され、エミッター端子は抵抗６７を介してグランドに接続されている。
【００４３】
抵抗６３と抵抗６８は、電源端子とグランドの間に直列に接続されており、抵抗６３と抵抗６８の接続点がＮＰＮトランジスター６６のベース端子に接続されている。この抵抗６３と抵抗６８により電源電圧Ｖｃｃが抵抗分割されてＮＰＮトランジスター６６の直流バイアス電圧が設定されている。
【００４４】
コンデンサー６４とコンデンサー６５は、ＮＰＮトランジスター６６のベース端子とグランドの間に直列に接続されており、コンデンサー６４とコンデンサー６５の接続点は、ＮＰＮトランジスター６６のエミッター端子と接続されている。
【００４５】
伸長コイル６１（インダクタンス素子の一例）と可変容量コンデンサー６２（可変容量素子の一例）は、ＳＡＷ共振子５０の入力端子とグランドとの間に直列に接続されている。そして、可変容量コンデンサー６２には制御電圧Ｖｃが供給され、この制御電圧Ｖｃの値に応じて可変容量コンデンサー６２の容量値が変化することで発振周波数が変化する。すなわち、この発振回路１は、電圧制御型ＳＡＷ発振回路として機能する。伸長コイル６１は、この発振周波数の可変範囲を広げる役割を果たす。
【００４６】
このような構成により、ＳＡＷ共振子５０の出力信号は、ＮＰＮトランジスター６６によって増幅され、ＮＰＮトランジスター６６のエミッター端子、抵抗６７、グランド、可変容量コンデンサー６２、伸長コイル６１を介した発振ループを伝播してＳＡＷ共振子５０の入力端子に入力される。そして、ＳＡＷ共振子５０がインダクタンス素子として振舞うことで、いわゆるコルピッツ発振回路が形成されている。
【００４７】
第１実施形態と同様に、第２実施形態の発振回路１でも、伸長コイル６１のインダクタンス値が大きいほど、周波数の可変範囲が広くなるため望ましいが、伸長コイル６１のインダクタンス値が大きいほど、この伸長コイル６１と回路容量によるＬＣ発振周波数が低くなる。すると、増幅回路６０の負性抵抗は周波数の２乗に反比例し、ＬＣ発振周波数が低いほど負性抵抗が大きくなるので、起動時（電源投入時）にＬＣ発振しやすくなる。つまり、ＳＡＷ共振子５０と回路容量による本来の発振周波数の可変範囲を広げるほど、起動時に異常発振しやすくなるという問題がある。
【００４８】
この問題を解決するために、本実施形態では、電圧供給回路７０が設けられている。電圧供給回路７０は、抵抗７２とコンデンサー７４によるＲＣ積分回路（時定数回路）とＮＰＮトランジスター７６を含んで構成されている。抵抗７２とコンデンサー７４によるＲＣ積分回路は電源端子に接続されており、当該電源端子から電源電圧Ｖｃｃが供給される。また、ＮＰＮトランジスター７６は、ベース端子が、抵抗７２とコンデンサー７４の接続点に接続され、コレクター端子には電源電圧Ｖｃｃが供給され、エミッター端子は、増幅回路６０に含まれるＮＰＮトランジスター６６のコレクター端子に接続されている。
【００４９】
図４は、本実施形態の発振回路１の起動時の波形の一例を示す図である。図４に示すように、時刻０で電源電圧Ｖｃｃが供給されると、抵抗７２とコンデンサー７４によるＲＣ積分回路の時定数に応じてＮＰＮトランジスター７６のベース電圧が徐々に上昇する。これにより、ＮＰＮトランジスター７６に流れる電流が徐々に増えていく。そして、所定時間ｔが経過し、ＮＰＮトランジスター７６のベース電圧がＶＢＥ（ベース−エミッター間電圧）を超えると、ＮＰＮトランジスター７６のベース電圧の上昇に追従してエミッター電圧（ＮＰＮトランジスター６６のコレクター電圧であり、増幅回路６０の駆動電圧）が徐々に上昇する。そして、ＮＰＮトランジスター６６のコレクター電圧（増幅回路６０の駆動電圧）がベース電圧よりも高くなると発振が開始し、ＮＰＮトランジスター６６のコレクター電圧（増幅回路６０の駆動電圧）の上昇とともに発振が成長していく。
【００５０】
このように、第２実施形態の発振回路１によれば、電源投入後、増幅回路６０の駆動電圧のランプアップを緩慢にして増幅回路６０の負性抵抗を緩やかに発生させることで、起動時に異常発振（伸長コイル６１と回路容量によるＬＣ発振）しにくくなる。
【００５１】
また、ＮＰＮトランジスター７６のベース電圧がＶｃｃまで上昇した後は、ＮＰＮトランジスター７６のエミッター電圧はＶｃｃ−ＶＢＥに固定されるので、増幅回路６０に接続される負荷の大きさによらず、増幅回路６０の駆動電圧を一定電圧に安定化することができる。従って、発振周波数の高周波数化や電源電圧の低電圧化にも対応することができる。
【００５２】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００５３】
共振子としては、例えば、ＳＡＷ共振子、ＡＴカット水晶振動子、ＳＣカット水晶振動子、音叉型水晶振動子などを用いることができる。
【００５４】
共振子の基板材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックス等の圧電材料、又はシリコン半導体材料等を用いることができる。
【００５５】
共振子の励振手段としては、圧電効果によるものを用いてもよいし、クーロン力による静電駆動を用いてもよい。
【００５６】
また、スイッチング素子としては、バイポーラトランジスター、電界効果トランジスター（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）、金属酸化膜型電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、サイリスター等を用いることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、発振ループにインダクタンス素子と可変容量素子が設けられた電圧制御型水晶発振回路や電圧制御型ＳＡＷ発振回路を例に挙げて説明したが、本発明は、発振ループにインダクタンス素子が無い電圧制御型発振回路や、発振ループにインダクタンス素子も可変容量素子もなく一定周波数で発振する単純な発振回路にも適用することができる。
【００５８】
また、本発明は、発振回路を含む発振器に適用することができる。本発明の発振器としては、特に限定されないが、圧電発振器（水晶発振器等）、ＳＡＷ発振器、電圧制御型発振器（ＶＣＸＯやＶＣＳＯ等）、温度補償型発振器（ＴＣＸＯ等）、恒温型発振器（ＯＣＸＯ等）、原子発振器等が挙げられる。
【００５９】
また、本発明は、発振回路を含む電子機器に適用することができる。本発明の電子機器としては、特に限定されないが、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター）、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。
【００６０】
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、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及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】
【００６１】
１ 発振回路、１０ 水晶振動子、２０ 増幅回路、３０ 電圧供給回路、３２ 抵抗、３４ コンデンサー、３６ ＮＭＯＳスイッチ、３８ コンパレーター、５０ ＳＡＷ共振子、６０ 増幅回路、６１ 伸長コイル、６２ 可変容量コンデンサー、６３ 抵抗、６４ コンデンサー、６５ コンデンサー、６６ ＮＰＮトランジスター、６７ 抵抗、６８ 抵抗、７０ 電圧供給回路、７２ 抵抗、７４ コンデンサー、７６ ＮＰＮトランジスター、２００ 伸長コイル、２０２ 可変容量ダイオード、２０４ 抵抗、２０６ コンデンサー、２０８ コンデンサー、２１０ ＮＰＮトランジスター、２１２ 抵抗、２１４ 抵抗、２１６ コンデンサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振子と、
前記共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路と、
電源電圧が入力される時定数回路を有し、前記電源電圧が入力されてから前記時定数回路の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する電圧供給回路と、を含む、発振回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記電圧供給回路は、
前記時定数回路の出力電圧に基づいて、前記時定数回路の入力端子と出力端子との間を短絡するスイッチング素子を有する、発振回路。
【請求項３】
請求項１において、
前記電圧供給回路は、
コレクター端子が前記時定数回路の入力端子と接続され、ベース端子が前記時定数回路の出力端子と接続されたバイポーラトランジスターを有し、当該バイポーラトランジスターのエミッター端子の電圧を前記駆動電圧として前記増幅回路に供給する、発振回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記増幅回路は、
前記帰還経路に設けられたインダクタンス素子と、
前記帰還経路に設けられ、前記インダクタンス素子と直列に接続された可変容量素子と、を含む、発振回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発振回路を含む、発振器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発振回路を含む、電子機器。
【請求項７】
共振子と、前記共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路と、を含む発振回路の起動方法であって、
電源電圧が入力されてから所定の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する、発振回路の起動方法。
【請求項１】
共振子と、
前記共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路と、
電源電圧が入力される時定数回路を有し、前記電源電圧が入力されてから前記時定数回路の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する電圧供給回路と、を含む、発振回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記電圧供給回路は、
前記時定数回路の出力電圧に基づいて、前記時定数回路の入力端子と出力端子との間を短絡するスイッチング素子を有する、発振回路。
【請求項３】
請求項１において、
前記電圧供給回路は、
コレクター端子が前記時定数回路の入力端子と接続され、ベース端子が前記時定数回路の出力端子と接続されたバイポーラトランジスターを有し、当該バイポーラトランジスターのエミッター端子の電圧を前記駆動電圧として前記増幅回路に供給する、発振回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記増幅回路は、
前記帰還経路に設けられたインダクタンス素子と、
前記帰還経路に設けられ、前記インダクタンス素子と直列に接続された可変容量素子と、を含む、発振回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発振回路を含む、発振器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発振回路を含む、電子機器。
【請求項７】
共振子と、前記共振子の一端から他端への帰還経路を有する増幅回路と、を含む発振回路の起動方法であって、
電源電圧が入力されてから所定の時定数に応じて立ち上がるとともに前記増幅回路に接続される負荷の大きさによらず一定電圧となる駆動電圧を発生させ、当該駆動電圧を前記増幅回路に供給する、発振回路の起動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９３７８５（Ｐ２０１３−９３７８５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５６６４（Ｐ２０１１−２３５６６４）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【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２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【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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