專利名稱：電壓控制晶體振蕩器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有用于消除噪聲的低通濾波器的電壓控制晶體振蕩器(crystal oscillator)。
背景技術：
因為可以得到穩(wěn)定的頻率，所以晶體振蕩器廣泛用于蜂窩電話等。近年來，因為蜂窩電話使用高頻帶，所以對安裝在蜂窩電話中的部件要求降低噪聲，以用于實現(xiàn)高質量通信，以便防止與其它裝置使用的頻帶的干擾。此外，在蜂窩電話技術領域中，要求蜂窩電話具有多種功能，包括GPS(全球定位系統(tǒng))功能等。因此，對于安裝在蜂窩電話中的部件，實現(xiàn)低噪聲和高穩(wěn)定振蕩很重要。
以下將參考圖1說明有關的電壓控制晶體振蕩器。有關的電壓控制晶體振蕩器包括放大器15；并聯(lián)到放大器15的反饋電路14；第一電壓可變的電容性元件12，該電容性元件12用其間插入的固定電容10，連接到放大器15的輸入端；以及第二電壓可變的電容性元件13，該電容性元件13用其間插入的固定電容11，連接到放大器15的輸出端。
此外，在輸入側的固定電容10和第一電壓可變的電容性元件12的連接點、與輸出側的固定電容11和第二電壓可變的電容性元件13的連接點之間，連接晶振(crystal vibrator)16，因此形成晶體振蕩器17。
此外，包括第一電阻3和第一固定電容5的低通濾波器，連接到控制電壓產生電路1和用于對輸出側的電容性部件充電的第一充電電路2，并且該低通濾波器的輸出端用其間插入的電阻8和9，連接到晶體振蕩器17的第一電壓可變的電容性元件12和第二電壓可變的電容性元件13的陰極。另外，通過開啟由來自定時器電路18的控制信號控制的第一開關元件4，第一電阻3的兩端在振蕩開始時都開路，因此形成低噪聲電壓控制的晶體振蕩器(例如，參照JP-UM-A-6-34319)。
以下，將參考圖1到圖5描述要解決的問題。如圖1中所示，在通過低通濾波器施加控制電壓的電壓控制晶體振蕩器中，該低通濾波器包括第一固定電容5和與第一開關元件4連接的第一電阻3，該第一開關元件4在操作開始時開啟，當?shù)谝浑娮?的兩端在施加電源電壓之后都開路時，由于第一固定電容5中產生的寄生電阻7和寄生電容6的影響，通過第一電阻3施加的控制電壓，以大的時間常數(shù)波動。
如上所述，用于實現(xiàn)低噪聲的第一固定電容5，具有與其并聯(lián)的寄生電容6和寄生電阻7。因此，如圖5中所示，在施加電源電壓之后第一開關元件4從短路狀態(tài)變?yōu)殚_路的時間402，通過第一電阻3輸出的、控制電壓產生電路1的輸出電壓404，以由第一電阻3、第一固定電容5、寄生電容6和寄生電阻7確定的時間常數(shù)403波動。作為結果，因為直到晶體振蕩器17的振蕩頻率穩(wěn)定花費長的時間，所以問題產生了。

發(fā)明內容
考慮到現(xiàn)有技術中固有的缺陷，已經(jīng)完成本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供電壓控制晶體振蕩器，該電壓控制晶體振蕩器能夠實現(xiàn)低噪聲性能，并且在供電后的短期時間內，以穩(wěn)定的頻率振蕩。
為了達到上面的目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電壓控制晶體振蕩器，其具有電壓可變的電容性元件，以及連接到該電壓可變的電容性元件的晶振，該電壓控制晶體振蕩器包含控制電壓產生電路；第一充電電路，其對輸出側電容性部件充電；低通濾波器，具有第一電阻和第一固定電容；定時器電路，其輸出控制信號；第一開關元件，其被開啟以響應來自定時器電路的控制信號，以使第一電阻的兩端都開路；第二充電電路，與控制信號同步的信號輸入到該第二充電電路；以及第二固定電容，第二充電電路的輸出端連接到該第二固定電容，并且該第二固定電容連接第一電阻和第一固定電容之間的連接點，其中低通濾波器排列在電壓可變的電容性元件、和控制電壓產生電路與第一充電電路的連接點之間。
在振蕩開始時(在供電時)，第一電阻的兩端都開路的情況下，由于包括在低通濾波器中的第一電阻和第一固定電容，控制電壓產生電路的輸出電壓波動。然而，在上述配置中，可能產生與控制電壓產生電路的輸出電壓的波動極性相反的電壓。因此，由于控制電壓產生電路的輸出電壓的波動，可能抑止晶體振蕩器的振蕩頻率的波動，并且可能在供電之后的短期時間內，以穩(wěn)定的頻率振蕩。作為結果，可能得到穩(wěn)定的振蕩頻率，同時實現(xiàn)低噪聲性能。
優(yōu)選地，第二充電電路包括恒流源；第二開關元件，與來自定時器電路的控制信號同步的信號輸入到該第二開關元件，并且該第二開關元件與恒流源串聯(lián)；以及電壓限制元件，其與第二開關元件并聯(lián)。恒流源和第二開關元件的連接點連接到第二固定電容。
根據(jù)上述配置，因為電壓限制元件限制電壓，以便不高于控制電壓產生電路的輸出電壓，所以可能以高精度補償控制電壓產生電路的輸出。
優(yōu)選地，第二充電電路包括第三開關元件，與來自定時器電路的控制信號同步的信號輸入到該第三開關元件，并且該第三開關元件限制供電；第二電阻，其與第三開關元件串聯(lián)；第三固定電容，其與第二電阻串聯(lián)；以及電壓限制元件，其與第三固定電容并聯(lián)。第二電阻和第三固定電容的連接點連接到第二固定電容。
根據(jù)上述配置，因為電壓限制元件限制電壓，以便不高于控制電壓產生電路的輸出電壓，所以可能以高精度來補償控制電壓產生電路的輸出。
優(yōu)選地，第二充電電路包括第三開關元件，與來自定時器電路的控制信號同步的信號輸入到該第三開關元件，并且該第三開關元件限制供電；第二電阻，其與第三開關元件串聯(lián)；第三電阻，其與第二電阻串聯(lián)；以及第四固定電容，其與第三電阻并聯(lián)。第二電阻和第三電阻的連接點連接到第二固定電容。
根據(jù)上述配置，因為電壓由第一和第三電阻分配，以便不高于控制電壓產生電路的輸出電壓，所以可能以高精度補償控制電壓產生電路的輸出。
在根據(jù)本發(fā)明該方面的電壓控制晶體振蕩器中，可能產生與控制電壓產生電路的輸出電壓的波動極性相反的電壓。因此，由于控制電壓產生電路的輸出電壓的波動，可能抑止晶體振蕩器的振蕩頻率的波動，并且可能在供電之后的短期時間內，以穩(wěn)定的頻率振蕩。作為結果，可能得到穩(wěn)定的振蕩頻率，同時以與已知電路中相同的方式實現(xiàn)低噪聲性能。


通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選的示范實施例，本發(fā)明上面的目的和優(yōu)點將變得更明顯，附圖中圖1是圖示相關技術中電壓控制晶體振蕩器的配置的視圖；圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的、電壓控制晶體振蕩器的配置的視圖；圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的、電壓控制晶體振蕩器的配置的視圖；圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的、電壓控制晶體振蕩器的配置的視圖；圖5是圖示已知的電壓控制晶體振蕩器的控制電壓示例的視圖；圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的、電壓控制晶體振蕩器的控制電壓示例的視圖；以及圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的、電壓控制晶體振蕩器的充電電路的輸出電壓示例的視圖。
具體實施例方式
(第一實施例)以下將參照附圖，描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的、低噪聲振蕩電路的配置的示例，在該振蕩電路中振蕩頻率穩(wěn)定。圖2是說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的、電壓控制晶體振蕩器的原理性配置的視圖。
根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電壓控制晶體振蕩器包括放大器115；反饋電路114，其并聯(lián)到放大器115；第一電壓可變的電容性元件112，其通過固定電容110連接到放大器115的輸入端；以及第二電壓可變的電容性元件113，其通過固定電容111連接到放大器115的輸出端。
此外，在輸入側的固定電容110和第一電壓可變的電容性元件112的連接點、以及輸出側的固定電容111和第二電壓可變的電容性元件113的連接點之間，連接晶振116，因此形成晶體振蕩器117。
此外，包括第一電阻103和第一固定電容105的低通濾波器的輸入端，連接到控制電壓產生電路101和用于對輸出側的電容性部件充電的第一充電電路102，并且低通濾波器的輸出端通過電阻108和109，連接到晶體振蕩器117的第一電壓可變的電容性元件112和第二電壓可變的電容性元件113的陰極。通過開啟由來自定時器電路118的控制信號控制的第一開關元件104，第一電阻103的兩端在振蕩開始時都開路(open-circuited)。
此外，在本實施例中，定時器電路118連接到第二充電電路123的輸入端，并且第二充電電路123的輸出端連接到第二固定電容119的一端，因此形成電壓控制晶體振蕩器。第二充電電路123包括恒流源120，從其提供恒定的電流；第二開關元件121，與第一控制信號同步的第二控制信號輸入到該第二開關元件121；以及電壓限制元件122，其限制電壓以便不高于控制電壓產生電路101的輸出電壓。恒流源120、第二開關元件121和電壓限制元件122互相連接。
圖6是圖示根據(jù)本實施例的、電壓控制晶體振蕩器中的控制電壓產生電路101的輸出電壓的視圖。此外，圖7是圖示根據(jù)本實施例的、電壓控制晶體振蕩器中的第二充電電路123的輸出電壓的視圖。
如圖6和7中所示，在根據(jù)本實施例的電壓控制晶體振蕩器中，通過使第一開關元件104切換的時間502，和第二開關元件121切換的時間602相等(匹配)，控制電壓產生電路的輸出電壓504、和第二充電電路123的輸出電壓605可以同時改變。
另外，通過使恒流源120和第二固定電容119中產生的時間常數(shù)603，與時間常數(shù)403相等，實現(xiàn)時間補償。
此外，通過使用修整方法(triming method)等，使第二固定電容119的電容值，與第一固定電容105的寄生電容106的電容值匹配，寄生電容106中的瞬時充電電流由從第二固定電容119放電的電流補償。
此外，通過使控制電壓產生電路101的輸出電壓電平501，和由電壓限制元件122限制的電壓電平601互相相等，實現(xiàn)電壓補償。
因此，通過以高精度補償控制電壓產生電路101的輸出電壓504，可能在短期時間內穩(wěn)定晶體振蕩器117的振蕩頻率。
(第二實施例)以下，將參照附圖，描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的、低噪聲振蕩電路的配置的示例，在該振蕩電路中振蕩頻率穩(wěn)定。圖3是說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的、電壓控制晶體振蕩器的原理性配置的視圖。
根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電壓控制晶體振蕩器包括放大器215；反饋電路214，其并聯(lián)到放大器215；第一電壓可變的電容性元件212，其通過固定電容210連接到放大器215的輸入端；以及第二電壓可變的電容性元件213，其通過固定電容211連接到放大器215的輸出端。
此外，在輸入側的固定電容210和第一電壓可變的電容性元件212的連接點、以及輸出側的固定電容211和第二電壓可變的電容性元件213的連接點之間，連接晶振216，因此形成晶體振蕩器217。
此外，包括第一電阻203和第一固定電容205的低通濾波器的輸入端，連接到控制電壓產生電路201、和用于對輸出側的電容性部件充電的第一充電電路202，并且低通濾波器的輸出端通過電阻208和209，連接到晶體振蕩器217的第一電壓可變的電容性元件212和第二電壓可變電容性元件213的陰極。另外，通過開啟由來自定時器電路218的控制信號控制的第一開關元件204，第一電阻203的兩端在振蕩開始時都開路。
此外，定時器電路218連接到第二充電電路223的輸入端，并且第二充電電路223的輸出端連接到第二固定電容219的一端，第一固定電容205連接到該第二固定電容219，因此形成電壓控制晶體振蕩器。第二充電電路223包括第二開關元件224，其限制供電，并且與第一控制信號同步的第二控制信號，輸入到該開關元件；第二電阻225，其連接到第二開關元件224；電壓限制元件222，其限制電壓，以便不高于控制電壓產生電路201的輸出電壓；以及第三固定電容226，其連接到電壓限制元件222和第二電阻225。
如圖6和7中所示，在根據(jù)本實施例的電壓控制晶體振蕩器中，通過使第一開關元件204切換的時間502，和第二開關元件224切換的時間602相等，控制電壓產生電路的輸出電壓504、和第二充電電路223的輸出電壓605可以同時改變。
另外，通過使第二電阻225和第三固定電容226中產生的時間常數(shù)603，與時間常數(shù)403相等，實現(xiàn)時間補償。
此外，通過使用修整方法等，使第二固定電容219的電容值，與第一固定電容205的寄生電容206的電容值匹配，寄生電容206中的瞬時充電電流，由從第二固定電容219的放電的電流補償。
此外，通過使控制電壓產生電路201的輸出電壓電平501，和由電壓限制元件222限制的電壓電平601互相相等，實現(xiàn)電壓補償。
因此，通過以高精度補償控制電壓產生電路201的輸出電壓504，可能在短期時間內穩(wěn)定晶體振蕩器217的振蕩頻率。
(第三實施例)以下，將參照附圖，描述根據(jù)本發(fā)明第三實施例的、低噪聲振蕩電路的配置的示例，在該振蕩電路中振蕩頻率穩(wěn)定。圖4是說明根據(jù)本發(fā)明第三實施例的、電壓控制晶體振蕩器的原理配置的視圖。
根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電壓控制晶體振蕩器包括放大器315；反饋電路314，其并聯(lián)到放大器315；第一電壓可變的電容性元件312，其通過固定電容310連接到放大器315的輸入端；以及第二電壓可變的電容性元件313，其通過固定電容311連接到放大器315的輸出端。
此外，在輸入側的固定電容310和第一電壓可變的電容性元件312的連接點、以及輸出側的固定電容311和第二電壓可變電容性元件313的連接點之間，連接晶振316，因此形成晶體振蕩器317。
此外，包括第一電阻303和第一固定電容305的低通濾波器的輸入端，連接到控制電壓產生電路301、和用于對輸出側的電容性部件充電的第一充電電路302，并且低通濾波器的輸出端通過電阻308和309，連接到晶體振蕩器317的第一電壓可變的電容性元件312和第二電壓可變的電容性元件313的陰極。另外，通過開啟由來自定時器電路318的控制信號控制的第一開關元件304，第一電阻303的兩端在振蕩開始時都開路。
此外，定時器電路318連接到第二充電電路323的輸入端，并且第二充電電路323的輸出端連接到第二固定電容319的一端，因此形成電壓控制晶體振蕩器。第二充電電路323包括第二開關元件324，其限制供電，并且與第一控制信號同步的第二控制信號輸入到該開關元件；第二電阻325，其連接到第二開關元件324；第三電阻327，其連接到第二電阻325，并且其分配電壓，以便不高于控制電壓產生電路301的輸出電壓；以及第三固定電容328，其連接到第三電阻327和第二電阻325之間的接觸部分。
如圖6和7中所示，在根據(jù)本實施例的電壓控制晶體振蕩器中，通過使第一開關元件304切換的時間502，和第二開關元件324切換的時間602相等，控制電壓產生電路的輸出電壓504、和第二充電電路323的輸出電壓605可以同時改變。
另外，通過使第二電阻325和第三固定電容328中產生的時間常數(shù)603，與時間常數(shù)403相等，實現(xiàn)時間補償。
此外，通過使用修整方法等，使第二固定電容319的電容值，與第一固定電容305的寄生電容306的電容值匹配，寄生電容306中的瞬時充電電流，由從第二固定電容319放電的電流補償。
此外，通過使控制電壓產生電路301的輸出電壓電平501，與由第二電阻325和第三電阻327分配的電壓電平601互相相等，實現(xiàn)電壓補償。
因此，通過以高精度補償控制電壓產生電路301的輸出電壓504，可能在短期時間內穩(wěn)定晶體振蕩器317的振蕩頻率。
如上所述，根據(jù)本實施例的電壓控制晶體振蕩器通過低通濾波器施加控制電壓，該低通濾波器包括固定電容和連接到開關的電阻，該開關為了短路該電阻的兩端在操作開始時開啟。在電壓控制晶體振蕩器中，與開關同步的固定電容連接到該低通濾波器的固定電容，并且對該連接的固定電容充電，以在供電時校正控制電壓的瞬時特性。使用這種配置，可能抑制控制電壓的波動。作為結果，可能在短期時間內穩(wěn)定振蕩頻率。
本發(fā)明的好處在于以與已知電路中的相同方式實現(xiàn)低噪聲性能的同時，能夠得到穩(wěn)定的振蕩頻率。另外，本發(fā)明對例如具有用于消除噪聲的低通濾波器的電壓控制晶體振蕩器有用。
雖然已經(jīng)對于特定的優(yōu)選的實施例圖示和描述了本發(fā)明，但是可以在本發(fā)明教導的基礎上進行各種改變和修改，這對于本領域的技術人員是顯而易見的。顯然，這樣的改變和修改，在如由權利要求限定的本發(fā)明的精神、范圍和意圖內。
本申請基于2006年6月22日提交的日本專利申請No.2006-172374，在此合并其內容用于參考。
權利要求
1.一種電壓控制晶體振蕩器，具有電壓可變的電容性元件和連接到所述電壓可變的電容性元件的晶振，該電壓控制晶體振蕩器包含控制電壓產生電路；第一充電電路，其對輸出側的電容性部件充電；低通濾波器，具有第一電阻和第一固定電容；定時器電路，其輸出控制信號；第一開關元件，其開啟以響應來自所述定時器電路的所述控制信號，以使所述第一電阻的兩端都開路；第二充電電路，與所述控制信號同步的信號輸入到該第二充電電路；以及第二固定電容，所述第二充電電路的輸出端連接到該第二固定電容，并且該第二固定電容連接所述第一電阻和所述第一固定電容之間的連接點，其中所述低通濾波器排列在所述電壓可變的電容性元件、與所述控制電壓產生電路和所述第一充電電路的連接點之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的電壓控制晶體振蕩器，其中所述第二充電電路包括恒流源；第二開關元件，與來自所述定時器電路的所述控制信號同步的所述信號，輸入到該第二開關元件，并且該第二開關元件與所述恒流源串聯(lián)；以及電壓限制元件，其與所述第二開關元件并聯(lián)，其中所述恒流源和所述第二開關元件的連接點連接到所述第二固定電容。
3.根據(jù)權利要求1所述的電壓控制晶體振蕩器，其中所述第二充電電路包括第三開關元件，與來自所述定時器電路的所述控制信號同步的信號，輸入到該第三開關元件，并且該第三開關元件限制供電；第二電阻，其與所述第三開關元件串聯(lián)；第三固定電容，其與所述第二電阻串聯(lián)；以及電壓限制元件，其與所述第三固定電容并聯(lián)，其中所述第二電阻和所述第三固定電容的連接點連接到所述第二固定電容。
4.根據(jù)權利要求1所述的電壓控制晶體振蕩器，其中所述第二充電電路包括第三開關元件，與來自所述定時器電路的所述控制信號同步的所述信號，輸入到該第三開關元件，并且該第三開關元件限制供電；第二電阻，其與所述第三開關元件串聯(lián)；第三電阻，其與所述第二電阻串聯(lián)；以及第四固定電容，其與所述第三電阻并聯(lián)，其中所述第二電阻和所述第三電阻的連接點連接到所述第二固定電容。
全文摘要
一種具有電壓可變的電容性元件和晶振的電壓控制晶體振蕩器，包括控制電壓產生電路；第一充電電路，其對輸出側的電容性部件充電；低通濾波器，具有第一電阻和第一固定電容；定時器電路，其輸出控制信號；第一開關元件，其開啟以響應來自定時器電路的控制信號，以使第一電阻的兩端都開路；第二充電電路，與控制信號同步的信號輸入到該第二充電電路；以及第二固定電容，第二充電電路的輸出端連接到該第二固定電容，并且該第二固定電容連接第一電阻和第一固定電容之間的連接點。低通濾波器排列在電壓可變的電容性元件、與控制電壓產生電路和第一充電電路的連接點之間。
文檔編號H03B5/08GK101093976SQ20071011200
公開日2007年12月26日 申請日期2007年6月19日 優(yōu)先權日2006年6月22日
發(fā)明者橫山雅之, 酒井基樹 申請人:松下電器產業(yè)株式會社