专利名称：电压控制晶体振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有用于消除噪声的低通滤波器的电压控制晶体振荡器(crystal oscillator)。
背景技术：
因为可以得到稳定的频率，所以晶体振荡器广泛用于蜂窝电话等。近年来，因为蜂窝电话使用高频带，所以对安装在蜂窝电话中的部件要求降低噪声，以用于实现高质量通信，以便防止与其它装置使用的频带的干扰。此外，在蜂窝电话技术领域中，要求蜂窝电话具有多种功能，包括GPS(全球定位系统)功能等。因此，对于安装在蜂窝电话中的部件，实现低噪声和高稳定振荡很重要。
以下将参考图1说明有关的电压控制晶体振荡器。有关的电压控制晶体振荡器包括放大器15；并联到放大器15的反馈电路14；第一电压可变的电容性元件12，该电容性元件12用其间插入的固定电容10，连接到放大器15的输入端；以及第二电压可变的电容性元件13，该电容性元件13用其间插入的固定电容11，连接到放大器15的输出端。
此外，在输入侧的固定电容10和第一电压可变的电容性元件12的连接点、与输出侧的固定电容11和第二电压可变的电容性元件13的连接点之间，连接晶振(crystal vibrator)16，因此形成晶体振荡器17。
此外，包括第一电阻3和第一固定电容5的低通滤波器，连接到控制电压产生电路1和用于对输出侧的电容性部件充电的第一充电电路2，并且该低通滤波器的输出端用其间插入的电阻8和9，连接到晶体振荡器17的第一电压可变的电容性元件12和第二电压可变的电容性元件13的阴极。另外，通过开启由来自定时器电路18的控制信号控制的第一开关元件4，第一电阻3的两端在振荡开始时都开路，因此形成低噪声电压控制的晶体振荡器(例如，参照JP-UM-A-6-34319)。
以下，将参考图1到图5描述要解决的问题。如图1中所示，在通过低通滤波器施加控制电压的电压控制晶体振荡器中，该低通滤波器包括第一固定电容5和与第一开关元件4连接的第一电阻3，该第一开关元件4在操作开始时开启，当第一电阻3的两端在施加电源电压之后都开路时，由于第一固定电容5中产生的寄生电阻7和寄生电容6的影响，通过第一电阻3施加的控制电压，以大的时间常数波动。
如上所述，用于实现低噪声的第一固定电容5，具有与其并联的寄生电容6和寄生电阻7。因此，如图5中所示，在施加电源电压之后第一开关元件4从短路状态变为开路的时间402，通过第一电阻3输出的、控制电压产生电路1的输出电压404，以由第一电阻3、第一固定电容5、寄生电容6和寄生电阻7确定的时间常数403波动。作为结果，因为直到晶体振荡器17的振荡频率稳定花费长的时间，所以问题产生了。
发明内容
考虑到现有技术中固有的缺陷，已经完成本发明，并且本发明的目的是提供电压控制晶体振荡器，该电压控制晶体振荡器能够实现低噪声性能，并且在供电后的短期时间内，以稳定的频率振荡。
为了达到上面的目的，根据本发明，提供了一种电压控制晶体振荡器，其具有电压可变的电容性元件，以及连接到该电压可变的电容性元件的晶振，该电压控制晶体振荡器包含控制电压产生电路；第一充电电路，其对输出侧电容性部件充电；低通滤波器，具有第一电阻和第一固定电容；定时器电路，其输出控制信号；第一开关元件，其被开启以响应来自定时器电路的控制信号，以使第一电阻的两端都开路；第二充电电路，与控制信号同步的信号输入到该第二充电电路；以及第二固定电容，第二充电电路的输出端连接到该第二固定电容，并且该第二固定电容连接第一电阻和第一固定电容之间的连接点，其中低通滤波器排列在电压可变的电容性元件、和控制电压产生电路与第一充电电路的连接点之间。
在振荡开始时(在供电时)，第一电阻的两端都开路的情况下，由于包括在低通滤波器中的第一电阻和第一固定电容，控制电压产生电路的输出电压波动。然而，在上述配置中，可能产生与控制电压产生电路的输出电压的波动极性相反的电压。因此，由于控制电压产生电路的输出电压的波动，可能抑止晶体振荡器的振荡频率的波动，并且可能在供电之后的短期时间内，以稳定的频率振荡。作为结果，可能得到稳定的振荡频率，同时实现低噪声性能。
优选地，第二充电电路包括恒流源；第二开关元件，与来自定时器电路的控制信号同步的信号输入到该第二开关元件，并且该第二开关元件与恒流源串联；以及电压限制元件，其与第二开关元件并联。恒流源和第二开关元件的连接点连接到第二固定电容。
根据上述配置，因为电压限制元件限制电压，以便不高于控制电压产生电路的输出电压，所以可能以高精度补偿控制电压产生电路的输出。
优选地，第二充电电路包括第三开关元件，与来自定时器电路的控制信号同步的信号输入到该第三开关元件，并且该第三开关元件限制供电；第二电阻，其与第三开关元件串联；第三固定电容，其与第二电阻串联；以及电压限制元件，其与第三固定电容并联。第二电阻和第三固定电容的连接点连接到第二固定电容。
根据上述配置，因为电压限制元件限制电压，以便不高于控制电压产生电路的输出电压，所以可能以高精度来补偿控制电压产生电路的输出。
优选地，第二充电电路包括第三开关元件，与来自定时器电路的控制信号同步的信号输入到该第三开关元件，并且该第三开关元件限制供电；第二电阻，其与第三开关元件串联；第三电阻，其与第二电阻串联；以及第四固定电容，其与第三电阻并联。第二电阻和第三电阻的连接点连接到第二固定电容。
根据上述配置，因为电压由第一和第三电阻分配，以便不高于控制电压产生电路的输出电压，所以可能以高精度补偿控制电压产生电路的输出。
在根据本发明该方面的电压控制晶体振荡器中，可能产生与控制电压产生电路的输出电压的波动极性相反的电压。因此，由于控制电压产生电路的输出电压的波动，可能抑止晶体振荡器的振荡频率的波动，并且可能在供电之后的短期时间内，以稳定的频率振荡。作为结果，可能得到稳定的振荡频率，同时以与已知电路中相同的方式实现低噪声性能。
通过参照附图详细描述本发明的优选的示范实施例，本发明上面的目的和优点将变得更明显，附图中图1是图示相关技术中电压控制晶体振荡器的配置的视图；图2是图示根据本发明的第一实施例的、电压控制晶体振荡器的配置的视图；图3是图示根据本发明的第二实施例的、电压控制晶体振荡器的配置的视图；图4是图示根据本发明的第三实施例的、电压控制晶体振荡器的配置的视图；图5是图示已知的电压控制晶体振荡器的控制电压示例的视图；图6是图示根据本发明实施例的、电压控制晶体振荡器的控制电压示例的视图；以及图7是图示根据本发明实施例的、电压控制晶体振荡器的充电电路的输出电压示例的视图。
具体实施例方式
(第一实施例)以下将参照附图，描述根据本发明第一实施例的、低噪声振荡电路的配置的示例，在该振荡电路中振荡频率稳定。图2是说明根据本发明第一实施例的、电压控制晶体振荡器的原理性配置的视图。
根据本发明第一实施例的电压控制晶体振荡器包括放大器115；反馈电路114，其并联到放大器115；第一电压可变的电容性元件112，其通过固定电容110连接到放大器115的输入端；以及第二电压可变的电容性元件113，其通过固定电容111连接到放大器115的输出端。
此外，在输入侧的固定电容110和第一电压可变的电容性元件112的连接点、以及输出侧的固定电容111和第二电压可变的电容性元件113的连接点之间，连接晶振116，因此形成晶体振荡器117。
此外，包括第一电阻103和第一固定电容105的低通滤波器的输入端，连接到控制电压产生电路101和用于对输出侧的电容性部件充电的第一充电电路102，并且低通滤波器的输出端通过电阻108和109，连接到晶体振荡器117的第一电压可变的电容性元件112和第二电压可变的电容性元件113的阴极。通过开启由来自定时器电路118的控制信号控制的第一开关元件104，第一电阻103的两端在振荡开始时都开路(open-circuited)。
此外，在本实施例中，定时器电路118连接到第二充电电路123的输入端，并且第二充电电路123的输出端连接到第二固定电容119的一端，因此形成电压控制晶体振荡器。第二充电电路123包括恒流源120，从其提供恒定的电流；第二开关元件121，与第一控制信号同步的第二控制信号输入到该第二开关元件121；以及电压限制元件122，其限制电压以便不高于控制电压产生电路101的输出电压。恒流源120、第二开关元件121和电压限制元件122互相连接。
图6是图示根据本实施例的、电压控制晶体振荡器中的控制电压产生电路101的输出电压的视图。此外，图7是图示根据本实施例的、电压控制晶体振荡器中的第二充电电路123的输出电压的视图。
如图6和7中所示，在根据本实施例的电压控制晶体振荡器中，通过使第一开关元件104切换的时间502，和第二开关元件121切换的时间602相等(匹配)，控制电压产生电路的输出电压504、和第二充电电路123的输出电压605可以同时改变。
另外，通过使恒流源120和第二固定电容119中产生的时间常数603，与时间常数403相等，实现时间补偿。
此外，通过使用修整方法(triming method)等，使第二固定电容119的电容值，与第一固定电容105的寄生电容106的电容值匹配，寄生电容106中的瞬时充电电流由从第二固定电容119放电的电流补偿。
此外，通过使控制电压产生电路101的输出电压电平501，和由电压限制元件122限制的电压电平601互相相等，实现电压补偿。
因此，通过以高精度补偿控制电压产生电路101的输出电压504，可能在短期时间内稳定晶体振荡器117的振荡频率。
(第二实施例)以下，将参照附图，描述根据本发明第二实施例的、低噪声振荡电路的配置的示例，在该振荡电路中振荡频率稳定。图3是说明根据本发明第二实施例的、电压控制晶体振荡器的原理性配置的视图。
根据本发明第二实施例的电压控制晶体振荡器包括放大器215；反馈电路214，其并联到放大器215；第一电压可变的电容性元件212，其通过固定电容210连接到放大器215的输入端；以及第二电压可变的电容性元件213，其通过固定电容211连接到放大器215的输出端。
此外，在输入侧的固定电容210和第一电压可变的电容性元件212的连接点、以及输出侧的固定电容211和第二电压可变的电容性元件213的连接点之间，连接晶振216，因此形成晶体振荡器217。
此外，包括第一电阻203和第一固定电容205的低通滤波器的输入端，连接到控制电压产生电路201、和用于对输出侧的电容性部件充电的第一充电电路202，并且低通滤波器的输出端通过电阻208和209，连接到晶体振荡器217的第一电压可变的电容性元件212和第二电压可变电容性元件213的阴极。另外，通过开启由来自定时器电路218的控制信号控制的第一开关元件204，第一电阻203的两端在振荡开始时都开路。
此外，定时器电路218连接到第二充电电路223的输入端，并且第二充电电路223的输出端连接到第二固定电容219的一端，第一固定电容205连接到该第二固定电容219，因此形成电压控制晶体振荡器。第二充电电路223包括第二开关元件224，其限制供电，并且与第一控制信号同步的第二控制信号，输入到该开关元件；第二电阻225，其连接到第二开关元件224；电压限制元件222，其限制电压，以便不高于控制电压产生电路201的输出电压；以及第三固定电容226，其连接到电压限制元件222和第二电阻225。
如图6和7中所示，在根据本实施例的电压控制晶体振荡器中，通过使第一开关元件204切换的时间502，和第二开关元件224切换的时间602相等，控制电压产生电路的输出电压504、和第二充电电路223的输出电压605可以同时改变。
另外，通过使第二电阻225和第三固定电容226中产生的时间常数603，与时间常数403相等，实现时间补偿。
此外，通过使用修整方法等，使第二固定电容219的电容值，与第一固定电容205的寄生电容206的电容值匹配，寄生电容206中的瞬时充电电流，由从第二固定电容219的放电的电流补偿。
此外，通过使控制电压产生电路201的输出电压电平501，和由电压限制元件222限制的电压电平601互相相等，实现电压补偿。
因此，通过以高精度补偿控制电压产生电路201的输出电压504，可能在短期时间内稳定晶体振荡器217的振荡频率。
(第三实施例)以下，将参照附图，描述根据本发明第三实施例的、低噪声振荡电路的配置的示例，在该振荡电路中振荡频率稳定。图4是说明根据本发明第三实施例的、电压控制晶体振荡器的原理配置的视图。
根据本发明第三实施例的电压控制晶体振荡器包括放大器315；反馈电路314，其并联到放大器315；第一电压可变的电容性元件312，其通过固定电容310连接到放大器315的输入端；以及第二电压可变的电容性元件313，其通过固定电容311连接到放大器315的输出端。
此外，在输入侧的固定电容310和第一电压可变的电容性元件312的连接点、以及输出侧的固定电容311和第二电压可变电容性元件313的连接点之间，连接晶振316，因此形成晶体振荡器317。
此外，包括第一电阻303和第一固定电容305的低通滤波器的输入端，连接到控制电压产生电路301、和用于对输出侧的电容性部件充电的第一充电电路302，并且低通滤波器的输出端通过电阻308和309，连接到晶体振荡器317的第一电压可变的电容性元件312和第二电压可变的电容性元件313的阴极。另外，通过开启由来自定时器电路318的控制信号控制的第一开关元件304，第一电阻303的两端在振荡开始时都开路。
此外，定时器电路318连接到第二充电电路323的输入端，并且第二充电电路323的输出端连接到第二固定电容319的一端，因此形成电压控制晶体振荡器。第二充电电路323包括第二开关元件324，其限制供电，并且与第一控制信号同步的第二控制信号输入到该开关元件；第二电阻325，其连接到第二开关元件324；第三电阻327，其连接到第二电阻325，并且其分配电压，以便不高于控制电压产生电路301的输出电压；以及第三固定电容328，其连接到第三电阻327和第二电阻325之间的接触部分。
如图6和7中所示，在根据本实施例的电压控制晶体振荡器中，通过使第一开关元件304切换的时间502，和第二开关元件324切换的时间602相等，控制电压产生电路的输出电压504、和第二充电电路323的输出电压605可以同时改变。
另外，通过使第二电阻325和第三固定电容328中产生的时间常数603，与时间常数403相等，实现时间补偿。
此外，通过使用修整方法等，使第二固定电容319的电容值，与第一固定电容305的寄生电容306的电容值匹配，寄生电容306中的瞬时充电电流，由从第二固定电容319放电的电流补偿。
此外，通过使控制电压产生电路301的输出电压电平501，与由第二电阻325和第三电阻327分配的电压电平601互相相等，实现电压补偿。
因此，通过以高精度补偿控制电压产生电路301的输出电压504，可能在短期时间内稳定晶体振荡器317的振荡频率。
如上所述，根据本实施例的电压控制晶体振荡器通过低通滤波器施加控制电压，该低通滤波器包括固定电容和连接到开关的电阻，该开关为了短路该电阻的两端在操作开始时开启。在电压控制晶体振荡器中，与开关同步的固定电容连接到该低通滤波器的固定电容，并且对该连接的固定电容充电，以在供电时校正控制电压的瞬时特性。使用这种配置，可能抑制控制电压的波动。作为结果，可能在短期时间内稳定振荡频率。
本发明的好处在于以与已知电路中的相同方式实现低噪声性能的同时，能够得到稳定的振荡频率。另外，本发明对例如具有用于消除噪声的低通滤波器的电压控制晶体振荡器有用。
虽然已经对于特定的优选的实施例图示和描述了本发明，但是可以在本发明教导的基础上进行各种改变和修改，这对于本领域的技术人员是显而易见的。显然，这样的改变和修改，在如由权利要求限定的本发明的精神、范围和意图内。
本申请基于2006年6月22日提交的日本专利申请No.2006-172374，在此合并其内容用于参考。
权利要求
1.一种电压控制晶体振荡器，具有电压可变的电容性元件和连接到所述电压可变的电容性元件的晶振，该电压控制晶体振荡器包含控制电压产生电路；第一充电电路，其对输出侧的电容性部件充电；低通滤波器，具有第一电阻和第一固定电容；定时器电路，其输出控制信号；第一开关元件，其开启以响应来自所述定时器电路的所述控制信号，以使所述第一电阻的两端都开路；第二充电电路，与所述控制信号同步的信号输入到该第二充电电路；以及第二固定电容，所述第二充电电路的输出端连接到该第二固定电容，并且该第二固定电容连接所述第一电阻和所述第一固定电容之间的连接点，其中所述低通滤波器排列在所述电压可变的电容性元件、与所述控制电压产生电路和所述第一充电电路的连接点之间。
2.根据权利要求1所述的电压控制晶体振荡器，其中所述第二充电电路包括恒流源；第二开关元件，与来自所述定时器电路的所述控制信号同步的所述信号，输入到该第二开关元件，并且该第二开关元件与所述恒流源串联；以及电压限制元件，其与所述第二开关元件并联，其中所述恒流源和所述第二开关元件的连接点连接到所述第二固定电容。
3.根据权利要求1所述的电压控制晶体振荡器，其中所述第二充电电路包括第三开关元件，与来自所述定时器电路的所述控制信号同步的信号，输入到该第三开关元件，并且该第三开关元件限制供电；第二电阻，其与所述第三开关元件串联；第三固定电容，其与所述第二电阻串联；以及电压限制元件，其与所述第三固定电容并联，其中所述第二电阻和所述第三固定电容的连接点连接到所述第二固定电容。
4.根据权利要求1所述的电压控制晶体振荡器，其中所述第二充电电路包括第三开关元件，与来自所述定时器电路的所述控制信号同步的所述信号，输入到该第三开关元件，并且该第三开关元件限制供电；第二电阻，其与所述第三开关元件串联；第三电阻，其与所述第二电阻串联；以及第四固定电容，其与所述第三电阻并联，其中所述第二电阻和所述第三电阻的连接点连接到所述第二固定电容。
全文摘要
一种具有电压可变的电容性元件和晶振的电压控制晶体振荡器，包括控制电压产生电路；第一充电电路，其对输出侧的电容性部件充电；低通滤波器，具有第一电阻和第一固定电容；定时器电路，其输出控制信号；第一开关元件，其开启以响应来自定时器电路的控制信号，以使第一电阻的两端都开路；第二充电电路，与控制信号同步的信号输入到该第二充电电路；以及第二固定电容，第二充电电路的输出端连接到该第二固定电容，并且该第二固定电容连接第一电阻和第一固定电容之间的连接点。低通滤波器排列在电压可变的电容性元件、与控制电压产生电路和第一充电电路的连接点之间。
文档编号H03B5/08GK101093976SQ20071011200
公开日2007年12月26日 申请日期2007年6月19日 优先权日2006年6月22日
发明者横山雅之, 酒井基树 申请人:松下电器产业株式会社