コルピッツ型発振回路
【課題】圧電振動子を励振するドライブレベルの周囲温度変化に対する変動を抑圧したコルピッツ型発振回路を提供する。
【解決手段】発振用トランジスタＴＲ１のベースと接地間に負荷容量の一部となるコンデンサＣ１とコンデンサＣ２との直列回路を接続し、この直列回路の接続中点と発振用トランジスタＴＲ１のエミッタとを接続し、更に、エミッタと接地との間にエミッタ抵抗Ｒ１を接続する。そして、エミッタ抵抗Ｒ１に並列に抵抗Ｒ２とサーミスタＴＨ１の直列回路を接続している。発振用トランジスタＴＲ１のベースに抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４とからなるベースバイアス回路を接続すると共に、発振用トランジスタＴＲ１のベース−接地間に圧電振動子Ｘ１を接続するようにした。
【解決手段】発振用トランジスタＴＲ１のベースと接地間に負荷容量の一部となるコンデンサＣ１とコンデンサＣ２との直列回路を接続し、この直列回路の接続中点と発振用トランジスタＴＲ１のエミッタとを接続し、更に、エミッタと接地との間にエミッタ抵抗Ｒ１を接続する。そして、エミッタ抵抗Ｒ１に並列に抵抗Ｒ２とサーミスタＴＨ１の直列回路を接続している。発振用トランジスタＴＲ１のベースに抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４とからなるベースバイアス回路を接続すると共に、発振用トランジスタＴＲ１のベース−接地間に圧電振動子Ｘ１を接続するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコルピッツ型発振回路に関し、特に発振回路のドライブレベル（圧電振動子に
流れる振動子電流）を極力低減すると共に、ドライブレベルの周囲温度変化に対する変動
を抑圧したコルピッツ型発振回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
安定した周波数信号を供給する圧電発振器は、移動体通信の移動局や基地局の基準発振
器として、また、コンピュータなどの基準クロック源として広く使用されている。近年、
移動体通信機器や伝送通信機器に対する小型化、高性能化の要請に伴い、これらの機器に
使用されている圧電発振器に対しても、小型化、安定化が強く求められている。圧電発振
器に使用される圧電振動子は、電気機械振動子であり、ドライブレベルが少ないことが経
年変化等に対して高い信頼性を得ることにつながることが知られている。
一方、圧電発振器の発振回路構成としては、一般に、トランジスタを増幅器としたコル
ピッツ型発振回路が多く使用される。
【０００３】
図６は、特許文献１に開示されている従来のコルピッツ型発振回路の回路構成図である
。コルピッツ型発振回路１０１は、発振用トランジスタＴＲ１０１のベースと接地（ＧＮ
Ｄ）間に負荷容量の一部となるコンデンサＣ１０１とコンデンサＣ１０２との直列回路を
接続し、この直列回路の接続中点と発振用トランジスタＴＲ１０１のエミッタとを接続し
、更にエミッタと接地間にエミッタ抵抗Ｒ１０１を接続している。そして、発振用トラン
ジスタＴＲ１０１のベースに抵抗Ｒ１０２及び抵抗Ｒ１０３とからなるベースバイアス回
路を接続すると共に、発振用トランジスタＴＲ１０１のベースと接地間に圧電振動子Ｘ１
０１とコンデンサＣｖ１０３との直列回路を接続している。また、発振用トランジスタＴ
Ｒ１０１のコレクタと電源電圧（Ｖｃｃ）ラインとの間に抵抗Ｒ１０４を接続すると共に
、コレクタとエミッタ間にコンデンサＣ１０４を接続し、更に、コレクタより、直流カッ
ト用のコンデンサＣ１０５を介して出力信号を得ている。
図６に示したコルピッツ型発振回路１０１は、発振用トランジスタＴＲ１０１のコレク
タとエミッタ間にコンデンサＣ１０４を接続したことである。発振用トランジスタＴＲ１
０１のエミッタ出力とコレクタ出力の位相は、１８０°ずれているため、この両出力端を
コンデンサＣ１０４にて接続することにより負帰還回路が構成される。そして、負帰還回
路により出力が抑圧される結果、急激にドライブレベルを低下させると共に、負性抵抗値
を増加させることが可能である。
【０００４】
次に、図７は特許文献２に開示されているコルピッツ型発振回路の他の回路構成図であ
る。図７に示すコルピッツ型発振回路は、発振回路を構成するトランジスタと、ベース接
地された増幅回路を構成するトランジスタとをカスケードに接続した構成を有している。
コルピッツ型発振回路１１１は、発振用トランジスタＴＲ１１１のベースと接地（ＧＮＤ
）間に負荷容量の一部となるコンデンサＣ１１１とコンデンサＣ１１２との直列回路を接
続し、この直列回路の接続中点と発振用トランジスタＴＲ１１１のエミッタとを接続し、
更にエミッタと接地間にエミッタ抵抗Ｒ１１１を接続している。そして、発振用トランジ
スタＴＲ１１１のベースと接地間に圧電振動子Ｘ１１１と圧電振動子の温度補償を行う回
路網Ｚ１１１との直列回路を接続している。
また、発振用トランジスタＴＲ１１１のコレクタを増幅用トランジスタＴＲ１１２のエ
ミッタと接続し、増幅用トランジスタＴＲ１１２のコレクタと電源電圧（Ｖｃｃ）ライン
との間にコレクタ抵抗Ｒ１１２を接続している。更に、電源電圧ラインと接地間に、発振
用トランジスタＴＲ１１１と増幅用トランジスタＴＲ１１２のベースバイアス抵抗として
、電源電圧ライン側より、抵抗Ｒ１１３とサーミスタＴＨ１１１の並列回路と、抵抗Ｒ１
１４と、抵抗Ｒ１１５と、抵抗Ｒ１１６とを直列に接続している。そして、抵抗Ｒ１１５
と抵抗Ｒ１１６の接続点を発振用トランジスタＴＲ１１１のベースに接続すると共に、抵
抗Ｒ１１４と抵抗Ｒ１１５の接続点を増幅用トランジスタＴＲ１１２のベースに接続して
いる。また、増幅用トランジスタＴＲ１１２のベースと接地間には、コンデンサＣ１１３
が接続されている。そして、増幅用のトランジスタＴＲ１１２のコレクタより、直流カッ
ト用のコンデンサＣ１１４を介して出力信号を得ている。
【０００５】
サーミスタＴＨ１１１は、周囲温度が下がるとその抵抗値が下がり、周囲温度が上がる
とその抵抗値が上がる特性を有したものを使用している。そこで、バイアス抵抗Ｒ１１４
と電源電圧ラインとの間に、サーミスタＴＨ１１１と抵抗Ｒ１１３との並列回路（サーミ
スタ回路）を設けているので、例えば、周囲温度が上昇すると、サーミスタＴＨ１１１の
抵抗値が上昇して、電源電圧ラインから発振用トランジスタＴＲ１１１と増幅用トランジ
スタＴＲ１１２に流れるベース電流が減少することになる。その結果、発振用トランジス
タＴＲ１１１と増幅用トランジスタＴＲ１１２のベース電位は、周囲温度の変化に対して
トランジスタの特性変動を減少させるよう変化するので、コルピッツ型発振回路１１１は
、安定した発振出力が得られるよう機能する。即ち、発振用トランジスタＴＲ１１１のベ
ース電位を変化させてベース−エミッタ間電圧を制御することにより、エミッタ電流を調
整し、周囲温度変化に伴うコルピッツ型発振回路の負性抵抗値の変動を抑圧し、ドライブ
レベルの温度変動を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−４８６２９号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２４５６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示したコルピッツ型発振回路は、ドライブレベルを低減す
る特性を有しているが、周囲温度変化の影響について考慮されていない。従って、従来の
コルピッツ型発振回路は、周囲温度が変化すると発振出力レベルが変動する。その結果、
発振出力レベルの変動に伴い、ドライブレベルが変動し、ドライブレベルが増加する現象
が発生する。ドライブレベルが設定値より増加すると、圧電振動子に固有の特性の経年変
化が大きくなり、発振周波数が変動するという問題点があった。
また、特許文献２に示したコルピッツ型発振回路は、発振用トランジスタのエミッタ電
流の調整を、ベース電位の制御により行っているので、周囲温度変化に対する感度が低く
、圧電振動子を励振するドライブレベルの変動の抑制効果は不十分であった。
本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであって、圧電振動子を
励振するドライブレベルの周囲温度変化に対する変動を抑圧したコルピッツ型発振回路を
提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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
形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］発振用トランジスタと、前記発振用トランジスタのベースと−エミッタ間
に接続した第１のコンデンサと、前記発振用トランジスタのエミッタと接地間に接続した
第２のコンデンサと、前記発振用トランジスタのベース−接地間に接続した圧電振動子と
、前記発振用トランジスタのエミッタと接地間に接続した抵抗値が負の温度係数を有する
第１の抵抗回路と、を備えているコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００１０】
このような本発明によれば、発振用トランジスタのエミッタと接地間に、温度補償回路
を含む第１の抵抗回路を接続し、周囲温度が変化した際に、第１の抵抗回路の抵抗値を変
動させることにより発振用トランジスタのエミッタ電流を制御するようしている。従って
、周囲温度が変化した際に、発振回路の負性抵抗値の変動を抑制し、圧電振動子を励振す
るドライブレベルの変動を低減させることができる。その結果、従来のコルピッツ型発振
回路と比べて、発振回路を低ドライブレベルで動作させることができ、コルピッツ型発振
回路の位相雑音特性やエージング特性を向上させることが可能となる。
【００１１】
［適用例２］前記第１の抵抗回路は、エミッタ抵抗と第１のサーミスタの並列回路から
なる適用例１に記載のコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００１２】
このような本発明によれば、抵抗値が負の温度係数を有する第１の抵抗回路を、サーミ
スタを含む回路により構成したので、所定の特性のサーミスタを選択することにより、容
易に所望の特性を有する第１の抵抗回路を構成することができるので、発振用トランジス
タのエミッタ電流を制御することが可能となる。
【００１３】
［適用例３］前記第１の抵抗回路は、エミッタ抵抗に、第１のサーミスタと第１の抵抗
との直列回路を並列に接続した適用例１に記載のコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００１４】
このような本発明によれば、第１の抵抗回路に備えたサーミスタに直列に抵抗を接続し
、サーミスタの特性を調整可能としたことで、容易に所望の特性を有する第１の抵抗回路
を構成することができるので、発振用トランジスタのエミッタ電流を制御することが可能
となる。
【００１５】
［適用例４］発振用トランジスタと、前記発振用トランジスタのベース−エミッタ間に
接続した第１のコンデンサと、前記発振用トランジスタのエミッタ−接地間に接続した第
２のコンデンサと、前記発振用トランジスタのベースと接地間に接続した圧電振動子と、
前記圧電振動子に直列接続され抵抗値が負の温度係数を有する第２の抵抗回路と、を備え
たコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００１６】
このような本発明によれば、圧電振動子に直列に温度補償回路となる第２の抵抗回路を
接続したので、周囲温度が変化した際に、圧電振動子を励振するドライブレベルの変動を
直接抑制することができる。その結果、従来のコルピッツ型発振回路と比べて、発振回路
を低ドライブレベルで動作させることができ、コルピッツ型発振回路の位相雑音特性やエ
ージング特性を向上させることが可能となる。
【００１７】
［適用例５］前記第２の抵抗回路は、第２の抵抗と第２のサーミスタを並列接続した適
用例４に記載のコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００１８】
このような本発明によれば、抵抗値が負の温度係数を有する第２の抵抗回路を、サーミ
スタを含む回路により構成したので、所定の特性のサーミスタを選択することにより、容
易に所望の特性を有する第２の抵抗回路を構成することができるので、発振用トランジス
タのエミッタ電流を制御することが可能となる。
【００１９】
［適用例６］前記第２の抵抗回路は、第２の抵抗に、第２のサーミスタと第３の抵抗の
直列回路を並列接続した適用例４に記載のコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００２０】
このような本発明によれば、第２の抵抗回路に備えたサーミスタに直列に抵抗を接続し
、サーミスタの特性を調整可能としたことで、容易に所望の温度特性を有する第２の抵抗
回路を構成することができるので、発振用トランジスタのエミッタ電流を制御することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るコルピッツ型発振回路の第１の実施形態を示す回路構成図である。
【図２】コルピッツ型水晶発振回路において、水晶振動子を励振するドライブレベルを変化させた際の発振周波数の変動特性を示した図である。
【図３】コルピッツ型発振回路の温度補償に対する評価試験結果を示した図である。
【図４】本発明に係るコルピッツ型発振回路の第２の実施形態を示す回路構成図である。
【図５】コルピッツ型発振回路のドライブレベルの周囲温度変化に対する変動を示す特性図である。
【図６】従来のコルピッツ型発振回路の回路構成図である。
【図７】従来のコルピッツ型発振回路の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明に係るコルピッツ型発振回路の第１の実施形態を示す回路構成図である
。
この図１に示すコルピッツ型発振回路１は、発振用トランジスタＴＲ１のベースと接地
（ＧＮＤ）間に負荷容量の一部となる第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２との
直列回路を接続し、この直列回路の接続中点と発振用トランジスタＴＲ１のエミッタとを
接続している。そして、発振用トランジスタＴＲ１のエミッタと接地間に、エミッタ抵抗
Ｒ１と、エミッタ抵抗Ｒ１に並列に接続した抵抗（第１の抵抗）Ｒ２とサーミスタ（第１
のサーミスタ）ＴＨ１の直列回路と、からなる温度補償回路（第１の抵抗回路）１１を接
続する。更に、発振用トランジスタＴＲ１のベースに抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４とからなるベ
ースバイアス回路を接続すると共に、発振用トランジスタＴＲ１のベースと接地間に圧電
振動子Ｘ１を接続している。また、発振用トランジスタＴＲ１のコレクタを電源電圧（Ｖ
ｃｃ）ラインに接続すると共に、発振用トランジスタＴＲ１のエミッタより、直流カット
用のコンデンサＣ３を介して出力信号を得ている。
このように構成される第１の実施形態に係るコルピッツ型発振回路１は、エミッタ抵抗
Ｒ１に並列に抵抗Ｒ２とサーミスタＴＨ１の直列回路からなる温度補償回路１１を接続し
た点に特徴である。
【００２３】
ここで、圧電振動子を励振するドライブレベルが発振回路の発振特性に与える影響につ
いて説明する。
図２は、コルピッツ型水晶発振回路において、水晶振動子を励振するドライブレベルを
変化させた際の発振周波数の変動特性を示した図である。
図２は横軸に水晶振動子を励振するドライブレベル（ｍＡ）を示し、縦軸に発振回路の
発振周波数の変動（ｐｐｍ）を示す。図２は圧電振動子の例として、ＡＴカットされた基
本波水晶振動子を用いたコルピッツ型発振回路の特性を示し、発振周波数は、５２ＭＨｚ
の場合と、２３０ＭＨｚの場合を示す。
図２によると５２ＭＨｚのように発振周波数が比較的に低い場合には、ドライブレベル
を変化させても発振周波数の変動はほとんど生じていないが、２３０ＭＨｚのように発振
周波数が高くなると、ドライブレベルを増加させると、発振周波数は、上昇する方向に大
きく変化している。
従って、コルピッツ型発振回路を高周波帯域で使用する場合は、発振回路の位相雑音特
性やエージング特性などを向上させるため、低いドライブレベルで水晶振動子を励振させ
ることが重要となる。
一般的なコルピッツ型発振回路は、周囲温度が上昇すると負性抵抗値が減少し、周囲温
度が下降すると負性抵抗値が増加するという特性を有している。このため、周囲温度が上
昇して負性抵抗値が減少しても発振回路が安定して動作するように、負性抵抗値をなるべ
く大きくとるよう回路設計をする場合が多い。
その結果、周囲温度が低温になると、発振回路の負性抵抗値が増加するため、負性抵抗
値が必要以上に大きくなるという現象が生じ、それに伴い圧電振動子を励振するドライブ
レベルも増加するという弊害が発生する。
従って、コルピッツ型発振回路を安定動作させるためには、圧電振動子を励振するドラ
イブレベルを、低ドライブレベル化すると共に、周囲温度の変化に対して変動を少なくす
ることが必要となる。
【００２４】
次に、上述した内容について数式を用いて説明する。
なお、数式で示すコルピッツ型発振回路は、温度補償を行う前の基本回路の場合を示し
、発振用トランジスタのエミッタ抵抗に温度補償回路となる抵抗Ｒ２とサーミスタＴＨ１
の直列回路を並列接続していない場合について示している。
先ず、発振回路の負性抵抗Ｒｎは、ｇｍを発振用トランジスタＴＲ１の相互コンダクタ
ンスとすると、式（１）で求められる。
【００２５】
【数１】
また、相互コンダクタンスｇｍは、式（２）で求められる。
【００２６】
【数２】
式（２）に示すように、相互コンダクタンスｇｍは、周囲温度が上昇すると減少すると
いう特性を有している。
次に、ドライブレベルＩｓは、式（３）により求めることができる。
【００２７】
【数３】
式（３）において、発振回路中の損失であるＲｅは周囲温度の上昇により増加するので
、式（３）に示すように、ドライブレベルＩｓは、周囲温度が上昇すると減少する。
【００２８】
以上の結果より、周囲温度が変化しても変動の少ないドライブレベルを確保するために
は、周囲温度が変化した際に、その変化に対応してエミッタ電流Ｉｅを調整できればよい
ことがわかる。即ち、例えば、周囲温度が上昇したときに、それに伴って、エミッタ電流
Ｉｅも増加させるように変化させるとドライブレベルＩｓの変動が抑制される。
そこで、第１の実施形態のコルピッツ型発振回路１においては、発振用トランジスタＴ
Ｒ１のエミッタ抵抗Ｒ１に並列に抵抗Ｒ２とサーミスタＴＨ１の直列回路からなる温度補
償回路を接続した。第１の実施形態のコルピッツ型発振回路１において使用されるサーミ
スタＴＨ１は、抵抗値が負の温度係数を備えた特性を有するものである。
その結果、周囲温度が上昇するとサーミスタＴＨ１の抵抗値は減少するので、発振用ト
ランジスタＴＲ１のエミッタ電流を増加させ、一方、周囲温度が下降するとサーミスタＴ
Ｈ１の抵抗値は増加するので、発振用トランジスタＴＲ１のエミッタ電流を減少させるこ
とが可能となった。従って、周囲温度の変化に対する負性抵抗値の変動を抑制し、圧電振
動子を励振するドライブレベルの変動を低減させることができる。
なお、サーミスタＴＨ１と直列に接続されている抵抗Ｒ２は、サーミスタＴＨ１の特性
を調整するためのものであるが、抵抗Ｒ２を接続しないでエミッタ抵抗Ｒ１に並列にサー
ミスタＴＨ１のみを接続してもよい。
【００２９】
次に、コルピッツ型発振回路の温度補償前と第１の実施形態による温度補償後の特性に
ついて評価試験を行った。図３はその評価試験結果を示した図である。
なお、図３には温度補償を行う前のコルピッツ型発振回路の基本回路の特性、第１の実
施形態のコルピッツ型発振回路の特性、及び特許文献２（従来の第２の事例）において説
明したコルピッツ型発振回路の特性が示されている。ここでのコルピッツ型発振回路は、
ＡＴカット水晶振動子を用いた発振回路であり、発振周波数は、３１１ＭＨｚである。
図３に示す評価試験結果より分かるように、第１の実施形態によるコルピッツ型発振回
路では、エミッタ電流Ｉｅが周囲温度の上昇と共に増加しており、それに伴って、負性抵
抗Ｒｎの変化量が減少している。そして、ドライブレベルＩｓは、周囲温度の変化に対し
て、温度補償を行うと変動値は０．１４ｍＡ以内に収まり、温度補償前の変動値が０．４
７ｍＡであることと比較して大きく改善されている。
一方、従来の第２の事例のコルピッツ型発振回路は、発振用トランジスタのエミッタ電
流Ｉｅの調整をベース電位の制御により行っているので周囲温度変化に対する感度が低く
、周囲温度の変化に対してドライブレベルＩｓの変動値は、０．３０ｍＡとなり、第１の
実施形態による温度補償を行った場合と比べて改善度は低いことが分かる。
【００３０】
次に本発明に係るコルピッツ型発振回路の第２の実施形態について説明する。
図４は第２の実施形態に係るコルピッツ型発振回路の回路構成図である。
この図４に示すコルピッツ型発振回路２は、発振用トランジスタＴＲ１のベースと接地
（ＧＮＤ）間に負荷容量の一部となる第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２との
直列回路を接続し、この直列回路の接続中点と発振用トランジスタＴＲ１のエミッタとを
接続し、更に、エミッタと接地間にエミッタ抵抗Ｒ１を接続している。そして、発振用ト
ランジスタＴＲ１のベースに抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４とからなるベースバイアス回路を接続
する。また、発振用トランジスタＴＲ１のベースと接地間に、圧電振動子Ｘ１と、圧電振
動子Ｘ１を励振するドライブレベルを直接調整するために、抵抗（第２の抵抗）Ｒ５と、
抵抗Ｒ５に並列に接続した抵抗（第３の抵抗）Ｒ６とサーミスタ（第２のサーミスタ）Ｔ
Ｈ２の直列回路と、からなる温度補償回路（第２の抵抗回路）１２を直列に接続している
。そして、発振用トランジスタＴＲ１のコレクタを電源電圧（Ｖｃｃ）ラインに接続する
と共に、発振用トランジスタＴＲ１のエミッタより、直流カット用のコンデンサＣ３を介
して出力信号を得ている。
このように構成される第２の実施形態に係るコルピッツ型発振回路２は、圧電振動子Ｘ
１を励振するドライブレベルを調整するために、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６とサーミスタＴＨ２
からなる温度補償回路１２を圧電振動子Ｘ１と接地間に直列に挿入接続した点に特徴があ
る。
【００３１】
次に、第２の実施形態における温度補償回路の動作について説明する。
第１の実施形態において説明したように、コルピッツ型発振回路は、周囲温度が上昇す
ると発振回路の負性抵抗値は減少し、圧電振動子Ｘ１を励振するドライブレベルも減少す
る。そして、周囲温度が下降すると発振回路の負性抵抗値は増加し、圧電振動子Ｘ１を励
振するドライブレベルも増加する。
そこで、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６とサーミスタＴＨ２からなる抵抗回路を温度補償回路とし
て圧電振動子Ｘ１に直列に挿入接続し、周囲温度が変化した際に、圧電振動子Ｘ１を励振
するドライブレベルを調整するようにした。
第２の実施形態のコルピッツ型発振回路２において使用されるサーミスタＴＨ２は、抵
抗値が負の温度係数を備えた特性を有するものである。
従って、温度補償回路は、周囲温度が上昇するとサーミスタＴＨ２の抵抗値が減少する
ことにより、抵抗値が減少するので、圧電振動子Ｘ１を励振するドライブレベルが増加す
る方向に機能する。そして、温度補償回路は、周囲温度が下降するとサーミスタＴＨ２の
抵抗値が増加することにより、抵抗値が増加するので、圧電振動子Ｘ１を励振するドライ
ブレベルを減少させる方向に機能する。
その結果、温度補償回路をこのように動作させることにより、圧電振動子Ｘ１を励振す
るドライブレベルを直接制御し、周囲温度が変化しても、ドライブレベルの変動を低下さ
せることができる。なお、圧電振動子Ｘ１に直列に温度補償回路を挿入すると、発振回路
の損失が増加するので、発振回路の負性抵抗値は、十分確保しておく必要がある。
また、温度補償回路において、サーミスタＴＨ２と直列に接続されている抵抗Ｒ６は、
サーミスタＴＨ２の特性を調整するためのものであるが、削除してサーミスタＴＨ２のみ
を抵抗Ｒ５に並列に接続してもよい。
【００３２】
図５は、コルピッツ型発振回路のドライブレベルの周囲温度変化に対する変動を示す特
性図であり、（ａ）は数値データを、（ｂ）はグラフにより示した図である。図５には、
コルピッツ型発振回路の基本回路、従来例の第２の事例のコルピッツ型発振回路、本発明
の第１及び第２の実施形態に係るコルピッツ型発振回路の比較結果が示されている。
この場合のコルピッツ型発振回路は、ＡＴカット水晶振動子を用いた発振回路であり、
その発振周波数は３１１ＭＨｚとする。また、（ｂ）では、横軸に周囲温度（℃）を、縦
軸にドライブレベル（ｍＡ）がそれぞれ示されている。
数値データに示すように、基本回路においては、周囲温度が変化したときにドライブレ
ベルは０．４７ｍＡ変動しているが、第１の実施形態によるコルピッツ型発振回路１では
、ドライブレベルの変動は０．１４ｍＡ、第２の実施形態によるコルピッツ型発振回路２
では、ドライブレベルの変動は０．２２ｍＡとなり、大きく改善されていることが分かる
。
また、従来の第２の事例による発振回路では、ドライブレベルの変動は、０．３０ｍＡ
となり本実施形態のコルピッツ型発振回路と比べて改善度が低いことが分かる。
次に、図５（ｂ）に示すように第１及び第２の実施形態に係るコルピッツ型発振回路は
、全周囲温度範囲においてドライブレベルの変動は僅かである。
一方、従来の第２の事例によるコルピッツ型発振回路は、第１及び第２の実施形態によ
る温度補償を行った発振回路による温度特性と比べて改善度は小さいことが分かる。
なお、本実施形態においては、温度補償回路にサーミスタを使用する場合を例に挙げて
説明したが、これはあくまでも一例であって、周囲温度変動により負の温度係数を有して
抵抗値が変化する抵抗体などを用いることも可能である。
また、本実施形態のコルピッツ型発振回路の構成は、あくまでも一例であり、発振回路
は、少なくとも、発振用のトランジスタと、トランジスタのベース−エミッタ間に接続し
たコンデンサと、トランジスタのエミッタ−接地間に接続したコンデンサと、トランジス
タのベースと接地間に接続した圧電振動子とを備えたコルピッツ型発振回路であれば適用
可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１、２…コルピッツ型発振回路、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…コンデンサ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、
Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６…抵抗、ＴＨ１、ＴＨ２…サーミスタ、ＴＲ１…トランジスタ、Ｘ１…
圧電振動子。
【技術分野】
【０００１】
本発明はコルピッツ型発振回路に関し、特に発振回路のドライブレベル（圧電振動子に
流れる振動子電流）を極力低減すると共に、ドライブレベルの周囲温度変化に対する変動
を抑圧したコルピッツ型発振回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
安定した周波数信号を供給する圧電発振器は、移動体通信の移動局や基地局の基準発振
器として、また、コンピュータなどの基準クロック源として広く使用されている。近年、
移動体通信機器や伝送通信機器に対する小型化、高性能化の要請に伴い、これらの機器に
使用されている圧電発振器に対しても、小型化、安定化が強く求められている。圧電発振
器に使用される圧電振動子は、電気機械振動子であり、ドライブレベルが少ないことが経
年変化等に対して高い信頼性を得ることにつながることが知られている。
一方、圧電発振器の発振回路構成としては、一般に、トランジスタを増幅器としたコル
ピッツ型発振回路が多く使用される。
【０００３】
図６は、特許文献１に開示されている従来のコルピッツ型発振回路の回路構成図である
。コルピッツ型発振回路１０１は、発振用トランジスタＴＲ１０１のベースと接地（ＧＮ
Ｄ）間に負荷容量の一部となるコンデンサＣ１０１とコンデンサＣ１０２との直列回路を
接続し、この直列回路の接続中点と発振用トランジスタＴＲ１０１のエミッタとを接続し
、更にエミッタと接地間にエミッタ抵抗Ｒ１０１を接続している。そして、発振用トラン
ジスタＴＲ１０１のベースに抵抗Ｒ１０２及び抵抗Ｒ１０３とからなるベースバイアス回
路を接続すると共に、発振用トランジスタＴＲ１０１のベースと接地間に圧電振動子Ｘ１
０１とコンデンサＣｖ１０３との直列回路を接続している。また、発振用トランジスタＴ
Ｒ１０１のコレクタと電源電圧（Ｖｃｃ）ラインとの間に抵抗Ｒ１０４を接続すると共に
、コレクタとエミッタ間にコンデンサＣ１０４を接続し、更に、コレクタより、直流カッ
ト用のコンデンサＣ１０５を介して出力信号を得ている。
図６に示したコルピッツ型発振回路１０１は、発振用トランジスタＴＲ１０１のコレク
タとエミッタ間にコンデンサＣ１０４を接続したことである。発振用トランジスタＴＲ１
０１のエミッタ出力とコレクタ出力の位相は、１８０°ずれているため、この両出力端を
コンデンサＣ１０４にて接続することにより負帰還回路が構成される。そして、負帰還回
路により出力が抑圧される結果、急激にドライブレベルを低下させると共に、負性抵抗値
を増加させることが可能である。
【０００４】
次に、図７は特許文献２に開示されているコルピッツ型発振回路の他の回路構成図であ
る。図７に示すコルピッツ型発振回路は、発振回路を構成するトランジスタと、ベース接
地された増幅回路を構成するトランジスタとをカスケードに接続した構成を有している。
コルピッツ型発振回路１１１は、発振用トランジスタＴＲ１１１のベースと接地（ＧＮＤ
）間に負荷容量の一部となるコンデンサＣ１１１とコンデンサＣ１１２との直列回路を接
続し、この直列回路の接続中点と発振用トランジスタＴＲ１１１のエミッタとを接続し、
更にエミッタと接地間にエミッタ抵抗Ｒ１１１を接続している。そして、発振用トランジ
スタＴＲ１１１のベースと接地間に圧電振動子Ｘ１１１と圧電振動子の温度補償を行う回
路網Ｚ１１１との直列回路を接続している。
また、発振用トランジスタＴＲ１１１のコレクタを増幅用トランジスタＴＲ１１２のエ
ミッタと接続し、増幅用トランジスタＴＲ１１２のコレクタと電源電圧（Ｖｃｃ）ライン
との間にコレクタ抵抗Ｒ１１２を接続している。更に、電源電圧ラインと接地間に、発振
用トランジスタＴＲ１１１と増幅用トランジスタＴＲ１１２のベースバイアス抵抗として
、電源電圧ライン側より、抵抗Ｒ１１３とサーミスタＴＨ１１１の並列回路と、抵抗Ｒ１
１４と、抵抗Ｒ１１５と、抵抗Ｒ１１６とを直列に接続している。そして、抵抗Ｒ１１５
と抵抗Ｒ１１６の接続点を発振用トランジスタＴＲ１１１のベースに接続すると共に、抵
抗Ｒ１１４と抵抗Ｒ１１５の接続点を増幅用トランジスタＴＲ１１２のベースに接続して
いる。また、増幅用トランジスタＴＲ１１２のベースと接地間には、コンデンサＣ１１３
が接続されている。そして、増幅用のトランジスタＴＲ１１２のコレクタより、直流カッ
ト用のコンデンサＣ１１４を介して出力信号を得ている。
【０００５】
サーミスタＴＨ１１１は、周囲温度が下がるとその抵抗値が下がり、周囲温度が上がる
とその抵抗値が上がる特性を有したものを使用している。そこで、バイアス抵抗Ｒ１１４
と電源電圧ラインとの間に、サーミスタＴＨ１１１と抵抗Ｒ１１３との並列回路（サーミ
スタ回路）を設けているので、例えば、周囲温度が上昇すると、サーミスタＴＨ１１１の
抵抗値が上昇して、電源電圧ラインから発振用トランジスタＴＲ１１１と増幅用トランジ
スタＴＲ１１２に流れるベース電流が減少することになる。その結果、発振用トランジス
タＴＲ１１１と増幅用トランジスタＴＲ１１２のベース電位は、周囲温度の変化に対して
トランジスタの特性変動を減少させるよう変化するので、コルピッツ型発振回路１１１は
、安定した発振出力が得られるよう機能する。即ち、発振用トランジスタＴＲ１１１のベ
ース電位を変化させてベース−エミッタ間電圧を制御することにより、エミッタ電流を調
整し、周囲温度変化に伴うコルピッツ型発振回路の負性抵抗値の変動を抑圧し、ドライブ
レベルの温度変動を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−４８６２９号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２４５６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示したコルピッツ型発振回路は、ドライブレベルを低減す
る特性を有しているが、周囲温度変化の影響について考慮されていない。従って、従来の
コルピッツ型発振回路は、周囲温度が変化すると発振出力レベルが変動する。その結果、
発振出力レベルの変動に伴い、ドライブレベルが変動し、ドライブレベルが増加する現象
が発生する。ドライブレベルが設定値より増加すると、圧電振動子に固有の特性の経年変
化が大きくなり、発振周波数が変動するという問題点があった。
また、特許文献２に示したコルピッツ型発振回路は、発振用トランジスタのエミッタ電
流の調整を、ベース電位の制御により行っているので、周囲温度変化に対する感度が低く
、圧電振動子を励振するドライブレベルの変動の抑制効果は不十分であった。
本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであって、圧電振動子を
励振するドライブレベルの周囲温度変化に対する変動を抑圧したコルピッツ型発振回路を
提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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
形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］発振用トランジスタと、前記発振用トランジスタのベースと−エミッタ間
に接続した第１のコンデンサと、前記発振用トランジスタのエミッタと接地間に接続した
第２のコンデンサと、前記発振用トランジスタのベース−接地間に接続した圧電振動子と
、前記発振用トランジスタのエミッタと接地間に接続した抵抗値が負の温度係数を有する
第１の抵抗回路と、を備えているコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００１０】
このような本発明によれば、発振用トランジスタのエミッタと接地間に、温度補償回路
を含む第１の抵抗回路を接続し、周囲温度が変化した際に、第１の抵抗回路の抵抗値を変
動させることにより発振用トランジスタのエミッタ電流を制御するようしている。従って
、周囲温度が変化した際に、発振回路の負性抵抗値の変動を抑制し、圧電振動子を励振す
るドライブレベルの変動を低減させることができる。その結果、従来のコルピッツ型発振
回路と比べて、発振回路を低ドライブレベルで動作させることができ、コルピッツ型発振
回路の位相雑音特性やエージング特性を向上させることが可能となる。
【００１１】
［適用例２］前記第１の抵抗回路は、エミッタ抵抗と第１のサーミスタの並列回路から
なる適用例１に記載のコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００１２】
このような本発明によれば、抵抗値が負の温度係数を有する第１の抵抗回路を、サーミ
スタを含む回路により構成したので、所定の特性のサーミスタを選択することにより、容
易に所望の特性を有する第１の抵抗回路を構成することができるので、発振用トランジス
タのエミッタ電流を制御することが可能となる。
【００１３】
［適用例３］前記第１の抵抗回路は、エミッタ抵抗に、第１のサーミスタと第１の抵抗
との直列回路を並列に接続した適用例１に記載のコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００１４】
このような本発明によれば、第１の抵抗回路に備えたサーミスタに直列に抵抗を接続し
、サーミスタの特性を調整可能としたことで、容易に所望の特性を有する第１の抵抗回路
を構成することができるので、発振用トランジスタのエミッタ電流を制御することが可能
となる。
【００１５】
［適用例４］発振用トランジスタと、前記発振用トランジスタのベース−エミッタ間に
接続した第１のコンデンサと、前記発振用トランジスタのエミッタ−接地間に接続した第
２のコンデンサと、前記発振用トランジスタのベースと接地間に接続した圧電振動子と、
前記圧電振動子に直列接続され抵抗値が負の温度係数を有する第２の抵抗回路と、を備え
たコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００１６】
このような本発明によれば、圧電振動子に直列に温度補償回路となる第２の抵抗回路を
接続したので、周囲温度が変化した際に、圧電振動子を励振するドライブレベルの変動を
直接抑制することができる。その結果、従来のコルピッツ型発振回路と比べて、発振回路
を低ドライブレベルで動作させることができ、コルピッツ型発振回路の位相雑音特性やエ
ージング特性を向上させることが可能となる。
【００１７】
［適用例５］前記第２の抵抗回路は、第２の抵抗と第２のサーミスタを並列接続した適
用例４に記載のコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００１８】
このような本発明によれば、抵抗値が負の温度係数を有する第２の抵抗回路を、サーミ
スタを含む回路により構成したので、所定の特性のサーミスタを選択することにより、容
易に所望の特性を有する第２の抵抗回路を構成することができるので、発振用トランジス
タのエミッタ電流を制御することが可能となる。
【００１９】
［適用例６］前記第２の抵抗回路は、第２の抵抗に、第２のサーミスタと第３の抵抗の
直列回路を並列接続した適用例４に記載のコルピッツ型発振回路を特徴とする。
【００２０】
このような本発明によれば、第２の抵抗回路に備えたサーミスタに直列に抵抗を接続し
、サーミスタの特性を調整可能としたことで、容易に所望の温度特性を有する第２の抵抗
回路を構成することができるので、発振用トランジスタのエミッタ電流を制御することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るコルピッツ型発振回路の第１の実施形態を示す回路構成図である。
【図２】コルピッツ型水晶発振回路において、水晶振動子を励振するドライブレベルを変化させた際の発振周波数の変動特性を示した図である。
【図３】コルピッツ型発振回路の温度補償に対する評価試験結果を示した図である。
【図４】本発明に係るコルピッツ型発振回路の第２の実施形態を示す回路構成図である。
【図５】コルピッツ型発振回路のドライブレベルの周囲温度変化に対する変動を示す特性図である。
【図６】従来のコルピッツ型発振回路の回路構成図である。
【図７】従来のコルピッツ型発振回路の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明に係るコルピッツ型発振回路の第１の実施形態を示す回路構成図である
。
この図１に示すコルピッツ型発振回路１は、発振用トランジスタＴＲ１のベースと接地
（ＧＮＤ）間に負荷容量の一部となる第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２との
直列回路を接続し、この直列回路の接続中点と発振用トランジスタＴＲ１のエミッタとを
接続している。そして、発振用トランジスタＴＲ１のエミッタと接地間に、エミッタ抵抗
Ｒ１と、エミッタ抵抗Ｒ１に並列に接続した抵抗（第１の抵抗）Ｒ２とサーミスタ（第１
のサーミスタ）ＴＨ１の直列回路と、からなる温度補償回路（第１の抵抗回路）１１を接
続する。更に、発振用トランジスタＴＲ１のベースに抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４とからなるベ
ースバイアス回路を接続すると共に、発振用トランジスタＴＲ１のベースと接地間に圧電
振動子Ｘ１を接続している。また、発振用トランジスタＴＲ１のコレクタを電源電圧（Ｖ
ｃｃ）ラインに接続すると共に、発振用トランジスタＴＲ１のエミッタより、直流カット
用のコンデンサＣ３を介して出力信号を得ている。
このように構成される第１の実施形態に係るコルピッツ型発振回路１は、エミッタ抵抗
Ｒ１に並列に抵抗Ｒ２とサーミスタＴＨ１の直列回路からなる温度補償回路１１を接続し
た点に特徴である。
【００２３】
ここで、圧電振動子を励振するドライブレベルが発振回路の発振特性に与える影響につ
いて説明する。
図２は、コルピッツ型水晶発振回路において、水晶振動子を励振するドライブレベルを
変化させた際の発振周波数の変動特性を示した図である。
図２は横軸に水晶振動子を励振するドライブレベル（ｍＡ）を示し、縦軸に発振回路の
発振周波数の変動（ｐｐｍ）を示す。図２は圧電振動子の例として、ＡＴカットされた基
本波水晶振動子を用いたコルピッツ型発振回路の特性を示し、発振周波数は、５２ＭＨｚ
の場合と、２３０ＭＨｚの場合を示す。
図２によると５２ＭＨｚのように発振周波数が比較的に低い場合には、ドライブレベル
を変化させても発振周波数の変動はほとんど生じていないが、２３０ＭＨｚのように発振
周波数が高くなると、ドライブレベルを増加させると、発振周波数は、上昇する方向に大
きく変化している。
従って、コルピッツ型発振回路を高周波帯域で使用する場合は、発振回路の位相雑音特
性やエージング特性などを向上させるため、低いドライブレベルで水晶振動子を励振させ
ることが重要となる。
一般的なコルピッツ型発振回路は、周囲温度が上昇すると負性抵抗値が減少し、周囲温
度が下降すると負性抵抗値が増加するという特性を有している。このため、周囲温度が上
昇して負性抵抗値が減少しても発振回路が安定して動作するように、負性抵抗値をなるべ
く大きくとるよう回路設計をする場合が多い。
その結果、周囲温度が低温になると、発振回路の負性抵抗値が増加するため、負性抵抗
値が必要以上に大きくなるという現象が生じ、それに伴い圧電振動子を励振するドライブ
レベルも増加するという弊害が発生する。
従って、コルピッツ型発振回路を安定動作させるためには、圧電振動子を励振するドラ
イブレベルを、低ドライブレベル化すると共に、周囲温度の変化に対して変動を少なくす
ることが必要となる。
【００２４】
次に、上述した内容について数式を用いて説明する。
なお、数式で示すコルピッツ型発振回路は、温度補償を行う前の基本回路の場合を示し
、発振用トランジスタのエミッタ抵抗に温度補償回路となる抵抗Ｒ２とサーミスタＴＨ１
の直列回路を並列接続していない場合について示している。
先ず、発振回路の負性抵抗Ｒｎは、ｇｍを発振用トランジスタＴＲ１の相互コンダクタ
ンスとすると、式（１）で求められる。
【００２５】
【数１】
また、相互コンダクタンスｇｍは、式（２）で求められる。
【００２６】
【数２】
式（２）に示すように、相互コンダクタンスｇｍは、周囲温度が上昇すると減少すると
いう特性を有している。
次に、ドライブレベルＩｓは、式（３）により求めることができる。
【００２７】
【数３】
式（３）において、発振回路中の損失であるＲｅは周囲温度の上昇により増加するので
、式（３）に示すように、ドライブレベルＩｓは、周囲温度が上昇すると減少する。
【００２８】
以上の結果より、周囲温度が変化しても変動の少ないドライブレベルを確保するために
は、周囲温度が変化した際に、その変化に対応してエミッタ電流Ｉｅを調整できればよい
ことがわかる。即ち、例えば、周囲温度が上昇したときに、それに伴って、エミッタ電流
Ｉｅも増加させるように変化させるとドライブレベルＩｓの変動が抑制される。
そこで、第１の実施形態のコルピッツ型発振回路１においては、発振用トランジスタＴ
Ｒ１のエミッタ抵抗Ｒ１に並列に抵抗Ｒ２とサーミスタＴＨ１の直列回路からなる温度補
償回路を接続した。第１の実施形態のコルピッツ型発振回路１において使用されるサーミ
スタＴＨ１は、抵抗値が負の温度係数を備えた特性を有するものである。
その結果、周囲温度が上昇するとサーミスタＴＨ１の抵抗値は減少するので、発振用ト
ランジスタＴＲ１のエミッタ電流を増加させ、一方、周囲温度が下降するとサーミスタＴ
Ｈ１の抵抗値は増加するので、発振用トランジスタＴＲ１のエミッタ電流を減少させるこ
とが可能となった。従って、周囲温度の変化に対する負性抵抗値の変動を抑制し、圧電振
動子を励振するドライブレベルの変動を低減させることができる。
なお、サーミスタＴＨ１と直列に接続されている抵抗Ｒ２は、サーミスタＴＨ１の特性
を調整するためのものであるが、抵抗Ｒ２を接続しないでエミッタ抵抗Ｒ１に並列にサー
ミスタＴＨ１のみを接続してもよい。
【００２９】
次に、コルピッツ型発振回路の温度補償前と第１の実施形態による温度補償後の特性に
ついて評価試験を行った。図３はその評価試験結果を示した図である。
なお、図３には温度補償を行う前のコルピッツ型発振回路の基本回路の特性、第１の実
施形態のコルピッツ型発振回路の特性、及び特許文献２（従来の第２の事例）において説
明したコルピッツ型発振回路の特性が示されている。ここでのコルピッツ型発振回路は、
ＡＴカット水晶振動子を用いた発振回路であり、発振周波数は、３１１ＭＨｚである。
図３に示す評価試験結果より分かるように、第１の実施形態によるコルピッツ型発振回
路では、エミッタ電流Ｉｅが周囲温度の上昇と共に増加しており、それに伴って、負性抵
抗Ｒｎの変化量が減少している。そして、ドライブレベルＩｓは、周囲温度の変化に対し
て、温度補償を行うと変動値は０．１４ｍＡ以内に収まり、温度補償前の変動値が０．４
７ｍＡであることと比較して大きく改善されている。
一方、従来の第２の事例のコルピッツ型発振回路は、発振用トランジスタのエミッタ電
流Ｉｅの調整をベース電位の制御により行っているので周囲温度変化に対する感度が低く
、周囲温度の変化に対してドライブレベルＩｓの変動値は、０．３０ｍＡとなり、第１の
実施形態による温度補償を行った場合と比べて改善度は低いことが分かる。
【００３０】
次に本発明に係るコルピッツ型発振回路の第２の実施形態について説明する。
図４は第２の実施形態に係るコルピッツ型発振回路の回路構成図である。
この図４に示すコルピッツ型発振回路２は、発振用トランジスタＴＲ１のベースと接地
（ＧＮＤ）間に負荷容量の一部となる第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２との
直列回路を接続し、この直列回路の接続中点と発振用トランジスタＴＲ１のエミッタとを
接続し、更に、エミッタと接地間にエミッタ抵抗Ｒ１を接続している。そして、発振用ト
ランジスタＴＲ１のベースに抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４とからなるベースバイアス回路を接続
する。また、発振用トランジスタＴＲ１のベースと接地間に、圧電振動子Ｘ１と、圧電振
動子Ｘ１を励振するドライブレベルを直接調整するために、抵抗（第２の抵抗）Ｒ５と、
抵抗Ｒ５に並列に接続した抵抗（第３の抵抗）Ｒ６とサーミスタ（第２のサーミスタ）Ｔ
Ｈ２の直列回路と、からなる温度補償回路（第２の抵抗回路）１２を直列に接続している
。そして、発振用トランジスタＴＲ１のコレクタを電源電圧（Ｖｃｃ）ラインに接続する
と共に、発振用トランジスタＴＲ１のエミッタより、直流カット用のコンデンサＣ３を介
して出力信号を得ている。
このように構成される第２の実施形態に係るコルピッツ型発振回路２は、圧電振動子Ｘ
１を励振するドライブレベルを調整するために、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６とサーミスタＴＨ２
からなる温度補償回路１２を圧電振動子Ｘ１と接地間に直列に挿入接続した点に特徴があ
る。
【００３１】
次に、第２の実施形態における温度補償回路の動作について説明する。
第１の実施形態において説明したように、コルピッツ型発振回路は、周囲温度が上昇す
ると発振回路の負性抵抗値は減少し、圧電振動子Ｘ１を励振するドライブレベルも減少す
る。そして、周囲温度が下降すると発振回路の負性抵抗値は増加し、圧電振動子Ｘ１を励
振するドライブレベルも増加する。
そこで、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６とサーミスタＴＨ２からなる抵抗回路を温度補償回路とし
て圧電振動子Ｘ１に直列に挿入接続し、周囲温度が変化した際に、圧電振動子Ｘ１を励振
するドライブレベルを調整するようにした。
第２の実施形態のコルピッツ型発振回路２において使用されるサーミスタＴＨ２は、抵
抗値が負の温度係数を備えた特性を有するものである。
従って、温度補償回路は、周囲温度が上昇するとサーミスタＴＨ２の抵抗値が減少する
ことにより、抵抗値が減少するので、圧電振動子Ｘ１を励振するドライブレベルが増加す
る方向に機能する。そして、温度補償回路は、周囲温度が下降するとサーミスタＴＨ２の
抵抗値が増加することにより、抵抗値が増加するので、圧電振動子Ｘ１を励振するドライ
ブレベルを減少させる方向に機能する。
その結果、温度補償回路をこのように動作させることにより、圧電振動子Ｘ１を励振す
るドライブレベルを直接制御し、周囲温度が変化しても、ドライブレベルの変動を低下さ
せることができる。なお、圧電振動子Ｘ１に直列に温度補償回路を挿入すると、発振回路
の損失が増加するので、発振回路の負性抵抗値は、十分確保しておく必要がある。
また、温度補償回路において、サーミスタＴＨ２と直列に接続されている抵抗Ｒ６は、
サーミスタＴＨ２の特性を調整するためのものであるが、削除してサーミスタＴＨ２のみ
を抵抗Ｒ５に並列に接続してもよい。
【００３２】
図５は、コルピッツ型発振回路のドライブレベルの周囲温度変化に対する変動を示す特
性図であり、（ａ）は数値データを、（ｂ）はグラフにより示した図である。図５には、
コルピッツ型発振回路の基本回路、従来例の第２の事例のコルピッツ型発振回路、本発明
の第１及び第２の実施形態に係るコルピッツ型発振回路の比較結果が示されている。
この場合のコルピッツ型発振回路は、ＡＴカット水晶振動子を用いた発振回路であり、
その発振周波数は３１１ＭＨｚとする。また、（ｂ）では、横軸に周囲温度（℃）を、縦
軸にドライブレベル（ｍＡ）がそれぞれ示されている。
数値データに示すように、基本回路においては、周囲温度が変化したときにドライブレ
ベルは０．４７ｍＡ変動しているが、第１の実施形態によるコルピッツ型発振回路１では
、ドライブレベルの変動は０．１４ｍＡ、第２の実施形態によるコルピッツ型発振回路２
では、ドライブレベルの変動は０．２２ｍＡとなり、大きく改善されていることが分かる
。
また、従来の第２の事例による発振回路では、ドライブレベルの変動は、０．３０ｍＡ
となり本実施形態のコルピッツ型発振回路と比べて改善度が低いことが分かる。
次に、図５（ｂ）に示すように第１及び第２の実施形態に係るコルピッツ型発振回路は
、全周囲温度範囲においてドライブレベルの変動は僅かである。
一方、従来の第２の事例によるコルピッツ型発振回路は、第１及び第２の実施形態によ
る温度補償を行った発振回路による温度特性と比べて改善度は小さいことが分かる。
なお、本実施形態においては、温度補償回路にサーミスタを使用する場合を例に挙げて
説明したが、これはあくまでも一例であって、周囲温度変動により負の温度係数を有して
抵抗値が変化する抵抗体などを用いることも可能である。
また、本実施形態のコルピッツ型発振回路の構成は、あくまでも一例であり、発振回路
は、少なくとも、発振用のトランジスタと、トランジスタのベース−エミッタ間に接続し
たコンデンサと、トランジスタのエミッタ−接地間に接続したコンデンサと、トランジス
タのベースと接地間に接続した圧電振動子とを備えたコルピッツ型発振回路であれば適用
可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１、２…コルピッツ型発振回路、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…コンデンサ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、
Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６…抵抗、ＴＨ１、ＴＨ２…サーミスタ、ＴＲ１…トランジスタ、Ｘ１…
圧電振動子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振用トランジスタと、前記発振用トランジスタのベースと−エミッタ間に接続した第
１のコンデンサと、前記発振用トランジスタのエミッタと接地間に接続した第２のコンデ
ンサと、前記発振用トランジスタのベース−接地間に接続した圧電振動子と、前記発振用
トランジスタのエミッタと接地間に接続した抵抗値が負の温度係数を有する第１の抵抗回
路と、を備えていることを特徴とするコルピッツ型発振回路。
【請求項２】
前記第１の抵抗回路は、エミッタ抵抗と第１のサーミスタの並列回路からなることを特
徴とする請求項１に記載のコルピッツ型発振回路。
【請求項３】
前記第１の抵抗回路は、エミッタ抵抗に、第１のサーミスタと第１の抵抗との直列回路
を並列に接続したことを特徴とする請求項１に記載のコルピッツ型発振回路。
【請求項４】
発振用トランジスタと、前記発振用トランジスタのベース−エミッタ間に接続した第１
のコンデンサと、前記発振用トランジスタのエミッタ−接地間に接続した第２のコンデン
サと、前記発振用トランジスタのベースと接地間に接続した圧電振動子と、前記圧電振動
子に直列接続され抵抗値が負の温度係数を有する第２の抵抗回路と、を備えたことを特徴
とするコルピッツ型発振回路。
【請求項５】
前記第２の抵抗回路は、第２の抵抗と第２のサーミスタを並列接続したことを特徴とす
る請求項４に記載のコルピッツ型発振回路。
【請求項６】
前記第２の抵抗回路は、第２の抵抗に、第２のサーミスタと第３の抵抗の直列回路を並
列接続したことを特徴とする請求項４に記載のコルピッツ型発振回路。
【請求項１】
発振用トランジスタと、前記発振用トランジスタのベースと−エミッタ間に接続した第
１のコンデンサと、前記発振用トランジスタのエミッタと接地間に接続した第２のコンデ
ンサと、前記発振用トランジスタのベース−接地間に接続した圧電振動子と、前記発振用
トランジスタのエミッタと接地間に接続した抵抗値が負の温度係数を有する第１の抵抗回
路と、を備えていることを特徴とするコルピッツ型発振回路。
【請求項２】
前記第１の抵抗回路は、エミッタ抵抗と第１のサーミスタの並列回路からなることを特
徴とする請求項１に記載のコルピッツ型発振回路。
【請求項３】
前記第１の抵抗回路は、エミッタ抵抗に、第１のサーミスタと第１の抵抗との直列回路
を並列に接続したことを特徴とする請求項１に記載のコルピッツ型発振回路。
【請求項４】
発振用トランジスタと、前記発振用トランジスタのベース−エミッタ間に接続した第１
のコンデンサと、前記発振用トランジスタのエミッタ−接地間に接続した第２のコンデン
サと、前記発振用トランジスタのベースと接地間に接続した圧電振動子と、前記圧電振動
子に直列接続され抵抗値が負の温度係数を有する第２の抵抗回路と、を備えたことを特徴
とするコルピッツ型発振回路。
【請求項５】
前記第２の抵抗回路は、第２の抵抗と第２のサーミスタを並列接続したことを特徴とす
る請求項４に記載のコルピッツ型発振回路。
【請求項６】
前記第２の抵抗回路は、第２の抵抗に、第２のサーミスタと第３の抵抗の直列回路を並
列接続したことを特徴とする請求項４に記載のコルピッツ型発振回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２０５７１３（Ｐ２０１１−２０５７１３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７６０３（Ｐ２０１１−１５７６０３）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【分割の表示】特願２００８−１８５６７０（Ｐ２００８−１８５６７０）の分割
【原出願日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【分割の表示】特願２００８−１８５６７０（Ｐ２００８−１８５６７０）の分割
【原出願日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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