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公開番号2025107786
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-22
出願番号2024001219
出願日2024-01-09
発明の名称水晶発振回路
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H03B 5/32 20060101AFI20250714BHJP(基本電子回路)
要約【課題】リーク電流の影響を受けず安定的に発振出力を継続することができる水晶発振回路を提供する。
【解決手段】この水晶発振回路は、インバータ回路と第1電圧を与えられる第1電圧ノードとの間に形成される第1電流経路と、インバータ回路と第1電圧とは異なる第2電圧を与えられる第2電圧ノードとの間に形成される第2電流経路と、インバータ回路の出力信号を入力されて第1バッファ信号を出力する第1シュミットバッファと、インバータ回路の出力信号を入力されて第2バッファ信号を出力し、第1シュミットバッファよりも大きいヒステリシス幅を有する第2シュミットバッファと、第1バッファ信号及び第2バッファ信号に基づいて、インバータ回路の出力信号の振幅の低下を検出する振幅検出回路と、振幅検出回路の検出結果に基づき、第1電流経路及び第2電流経路に流れる電流を増加させるよう制御する電流制御部とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水晶振動子の両端子が入力端子と出力端子に接続されるインバータ回路と、
前記インバータ回路と第１電圧を与えられる第１電圧ノードとの間に形成される第１電流経路と、
前記インバータ回路と前記第１電圧とは異なる第２電圧を与えられる第２電圧ノードとの間に形成される第２電流経路と、
前記インバータ回路の出力信号を入力されて第１バッファ信号を出力し、第１ヒステリシス幅を有する第１シュミットバッファと、
前記インバータ回路の出力信号を入力されて第２バッファ信号を出力し、前記第１ヒステリシス幅よりも大きい第２ヒステリシス幅を有する第２シュミットバッファと、
前記第１バッファ信号及び前記第２バッファ信号に基づいて、前記インバータ回路の出力信号の振幅の低下を検出する振幅検出回路と、
前記振幅検出回路の検出結果に基づき、前記第１電流経路及び前記第２電流経路に流れる電流を増加させるよう制御する電流制御部と
を備えたことを特徴とする水晶発振回路。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記振幅検出回路は、前記第２バッファ信号の振幅の停止を検知して前記インバータ回路の出力信号の振幅の低下を検出する、請求項１に記載の水晶発振回路。
【請求項３】
前記振幅検出回路は、
前記第２バッファ信号を分周して分周信号を出力する分周回路と、
前記分周信号を前記第１バッファ信号で遅延させて第１遅延信号を生成し、更に前記第１遅延信号を前記第１バッファ信号で遅延させて第２遅延信号を生成するシフトレジスタと
を備え、
前記第１遅延信号と前記第２遅延信号の排他的論理和信号に従って、前記第１電流経路及び前記第２電流経路に流れる電流を増加させる指令信号を出力する、請求項２に記載の水晶発振回路。
【請求項４】
前記電流制御部は、前記振幅検出回路の検出結果に従い導通して前記第１電流経路又は前記第２電流経路に流れる電流を増加させる半導体素子を更に備える、請求項１に記載の水晶発振回路。
【請求項５】
前記第１電流経路又は前記第２電流経路は、前記第１電圧ノード又は前記第２電圧ノードと前記インバータ回路との間に接続される制限抵抗を備え、
前記半導体素子は、前記制限抵抗と並列に接続され、導通状態とされることにより前記制限抵抗を短絡させる、請求項４に記載の水晶発振回路。
【請求項６】
前記第１電流経路又は前記第２電流経路は、カレントミラー回路を構成する複数のトランジスタを含み、
前記半導体素子は、前記複数のトランジスタのうちの少なくとも１つと直列に接続される、請求項４に記載の水晶発振回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振回路に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
高精度のクロック信号を生成することができる回路として、水晶発振回路が知られている。水晶発振回路は、水晶振動子と発振回路とから構成され、水晶振動子の固有振動数の発振出力を得られる発振回路である。高精度な発振出力が得られることから、水晶発振回路は、例えば通信機器や車載機器などにおいて、周波数信号源や時間基準信号発生源として使用されている。
【０００３】
水晶発振回路には、リーク電流に弱いという欠点があり、リーク電流の影響により水晶発振回路の発振が停止することが稀に生じ得る。リーク電流の影響を抑制して安定的な発振出力を得られる水晶発振回路が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平１０－１９０４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、リーク電流の影響を受けず安定的に発振出力を継続することができる水晶発振回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決のため、本発明に係る水晶発振回路は、水晶振動子の両端子が入力端子と出力端子に接続されるインバータ回路と、前記インバータ回路と第１電圧を与えられる第１電圧ノードとの間に形成される第１電流経路と、前記インバータ回路と前記第１電圧とは異なる第２電圧を与えられる第２電圧ノードとの間に形成される第２電流経路と、前記インバータ回路の出力信号を入力されて第１バッファ信号を出力し、第１ヒステリシス幅を有する第１シュミットバッファと、前記インバータ回路の出力信号を入力されて第２バッファ信号を出力し、前記第１ヒステリシス幅よりも大きい第２ヒステリシス幅を有する第２シュミットバッファと、前記第１バッファ信号及び前記第２バッファ信号に基づいて、前記インバータ回路の出力信号の振幅の低下を検出する振幅検出回路と、前記振幅検出回路の検出結果に基づき、前記第１電流経路及び前記第２電流経路に流れる電流を増加させるよう制御する電流制御部とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１の実施の形態の水晶発振回路の回路図である。
比較例の水晶発振回路の回路図である。
第１の実施の形態の水晶発振回路の第１シュミットバッファ２１及び第２シュミットバッファの出力信号である第１バッファ信号ＳＢＵＦ０１、第２バッファ信号ＳＢＵＦ０２の波形を示す波形図である。
クロック検出回路２３の構成の一例を示す回路図である。
比較例の水晶発振回路の動作を説明するグラフである。
第１の実施の形態の水晶発振回路の動作を説明するグラフである。
クロック検出回路２３の動作を説明する波形図である。
クロック検出回路２３の動作を説明する波形図である。
第２の実施の形態の水晶発振回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。
【０００９】
本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
【００１０】
[第１の実施の形態]
図１を参照して、第１の実施の形態の水晶発振回路を説明する。この水晶発振回路は、図示しない水晶振動子と入力端子ＸＴＯと出力端子ＸＴ１において接続され、クロック信号ＣＬＫを出力するように構成される。具体的に、この水晶発振回路は、ＣＭＯＳインバータ回路１１と、帰還抵抗１２と、入力側負荷容量素子１３と、出力側負荷容量素子１４と、制限抵抗１５、１６とを基本構成として備えている。これに加え、第１の実施の形態の水晶発振回路は、第１シュミットバッファ２１、第２シュミットバッファ２２、クロック検出回路（振幅検出回路）２３、及び電流制御部としてのインバータＩＮ１、トランジスタＭ３、Ｍ４を備えている。
（【００１１】以降は省略されています）

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