振蕩電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種振蕩電路，包括：第一振子、第二振子、及頻率調(diào)整部。所述第二振子的頻率特性與所述第一振子不同。所述頻率調(diào)整部通過調(diào)整所述第一振子與所述第二振子的貢獻(xiàn)率的比例，而調(diào)整輸出頻率。
【專利說明】振蕩電路
[0001] 本申請(qǐng)案主張并享有2013年4月17日在日本專利局申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)案第 2013-086551號(hào)與第2013-086552號(hào)的優(yōu)先權(quán)，所述公開案的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入 本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種能夠調(diào)整振蕩頻率的振蕩電路。

【背景技術(shù)】
[0003] 以往，已知有通過使用諧振頻率不同的多個(gè)晶體振子（crystal resonator)，而 "可在比利用單一晶體振子能夠調(diào)整的頻率范圍大的頻率范圍內(nèi)、調(diào)整反諧振頻率的反諧 振電路"及使用了"可在比利用單一晶體振子能夠調(diào)整的頻率范圍大的頻率范圍內(nèi)、調(diào)整反 諧振頻率的反諧振電路〃的振蕩電路（例如參照日本專利特開2007-295256號(hào)公報(bào)）。
[0004] 圖25表示以往的反諧振電路400的構(gòu)成例。圖25中，反諧振電路400連接于交 流信號(hào)源430的輸出電阻440與負(fù)載電阻450。
[0005] 反諧振電路400包括：晶體振子411及晶體振子421，所述晶體振子411及晶體振 子421連接于輸出電阻440與負(fù)載電阻450之間的不同路徑。在連接著晶體振子411的第 一路徑上串聯(lián)設(shè)置著衰減器412、電感器（inductor) 413及電容器（capacitor) 414。晶體 振子411連接于電感器413與電容器414的連接點(diǎn)及地線（ground)。同樣地，在連接著晶 體振子421的第二路徑上串聯(lián)設(shè)置著衰減器422、電感器423及電容器424。晶體振子421 連接于電感器423與電容器424的連接點(diǎn)及地線。
[0006] 晶體振子411及晶體振子421分別具有不同的諧振頻率，經(jīng)由電容器414及電容 器424而相互連接，由此，反諧振電路400在晶體振子411的諧振頻率與晶體振子421的諧 振頻率之間的頻率下形成反諧振（或諧振）。通過使衰減器412及衰減器422的衰減率變 化，而使反諧振電路400的諧振頻率（或反諧振頻率）變化。通過將該反諧振電路400應(yīng) 用于具有增益的放大器的負(fù)反饋路徑，而形成振蕩電路，且振蕩頻率變化。
[0007] 另外，晶體振子、微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)振子等 具有高Q的諧振器的諧振頻率，是以4=(1 / 2j〇 V {(Ci+Q) / L&CJ表示。此處，(^為 振子的等效電路的動(dòng)態(tài)電容（motional capacitance)，Q為負(fù)載電容，Q為振子的串聯(lián)電 感（inductance)〇
[0008] 在使用Q相對(duì)較小的MEMS振子的振蕩電路中，通過調(diào)整施加于振子的偏壓電壓 (bias voltage)而調(diào)整頻率。其原因在于，在將Q相對(duì)于在集成電路或個(gè)別零件中可以實(shí) 現(xiàn)的數(shù)PF等級(jí)（order)的電容值非常小的振子用于振蕩電路的情況下，基于的關(guān) 系，可以近似于4=(1 / 2π) V (1 / LA)，因此諧振頻率基于振子所具有的^及^而決 定。因此，在將所述振子用于振蕩電路的情況下，例如用于Q的溫度補(bǔ)償中，振子的諧振頻 率的溫度特性直接反映于振蕩頻率的溫度特性。
[0009] 尤其是MEMS振子的諧振頻率的溫度特性為-30ppm / °C左右，頻率變化相對(duì)于溫 度變化的范圍相對(duì)較大。因此，在使用MEMS振子的振蕩電路中，即便利用偏壓電壓進(jìn)行頻 率調(diào)整也難以抵消溫度變化而獲得穩(wěn)定的振蕩頻率。
[0010] 圖25所示的反諧振電路400中，可以使反諧振頻率在比調(diào)整單一 MEMS振子的偏 壓電壓時(shí)大的頻率范圍內(nèi)變化。然而，反諧振電路400中，為了使反諧振頻率下的Q值成為 能夠用于振蕩電路的程度的大的值，必須將電感器413及電感器423的電感值設(shè)為足夠大 的值。具體來說，在日本專利特開2007-295256號(hào)公報(bào)中，例示27 μ Η作為電感器413及電 感器423的電感值。
[0011] 然而，電感器的電感值隨著溫度變化而大幅度地變化。另外，也難以根據(jù)振子的差 異來調(diào)整電感值。因此，在使用電感器的反諧振電路（或諧振電路）中，無法獲得穩(wěn)定的振 蕩頻率。而且，具有μ Η等級(jí)的電感值的電感器難以內(nèi)置在集成電路中。因此，使用以往的 反諧振電路400,無法以低成本（cost)批量生產(chǎn)能夠獲得振蕩頻率穩(wěn)定的振蕩信號(hào)的振蕩 電路。
[0012] 存在以下需要：謀求一種不易受到所述缺點(diǎn)影響的振蕩電路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的振蕩電路包括第一振子、第二振子、及頻率調(diào)整部。所述第二振子的頻率 特性與所述第一振子不同。所述頻率調(diào)整部通過變更所述第一振子與所述第二振子的貢獻(xiàn) 率的比例，而調(diào)整輸出頻率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 通過參照附圖并結(jié)合以下詳細(xì)說明，將更容易明白本發(fā)明的所述及其他特征及特 性，其中：
[0015] 圖1表不第一實(shí)施方式的振蕩電路的構(gòu)成例。
[0016] 圖2表不第一實(shí)施方式的振蕩電路的陷波濾波器（notch filter)中的第一振子 及第二振子的阻抗（impedance)的頻率特性。
[0017] 圖3表示陷波濾波器的增益特性。
[0018] 圖4表示陷波濾波器的相位特性。
[0019] 圖5表示陷波濾波器的增益的頻率特性。
[0020] 圖6A表示陷波濾波器的電路構(gòu)成例。
[0021] 圖6B表示振子電流及振子電流i2的頻率特性的一例。
[0022] 圖6C表示電流及電流的頻率特性的一例。
[0023] 圖7A表示陷波濾波器的增益的頻率特性。
[0024] 圖7B表示陷波濾波器的相位的頻率特性。
[0025] 圖8表示第二實(shí)施方式的振蕩電路的構(gòu)成例。
[0026] 圖9表示第二實(shí)施方式的振蕩電路的陷波濾波器中的路徑A及路徑B的增益的頻 率特性。
[0027] 圖10表示第三實(shí)施方式的振蕩電路的構(gòu)成例。
[0028] 圖11表示第四實(shí)施方式的振蕩電路的構(gòu)成例。
[0029] 圖12表示第一振子及第二振子的阻抗的頻率特性。
[0030] 圖13表示圖11所示的振蕩電路的Vi向Vo的傳輸特性的模擬（simulation)結(jié) 果。
[0031] 圖14表不第五實(shí)施方式的振蕩電路的構(gòu)成例。
[0032] 圖15表示第五實(shí)施方式中的第一振子及第二振子的阻抗的頻率特性。
[0033] 圖16A表示第一振子的等效電路。
[0034] 圖16B表示第二振子的等效電路。
[0035] 圖17表示圖14所示的振蕩電路的Vi向Vo的傳輸特性的模擬結(jié)果。
[0036] 圖18表示圖14所示的振蕩電路的Vi向Vo的傳輸特性的模擬結(jié)果。
[0037] 圖19表示第一負(fù)性電容電路的構(gòu)成例。
[0038] 圖20表示連接著圖19所示的第一負(fù)性電容電路時(shí)及未連接圖19所示的第一負(fù) 性電容電路時(shí)的傳輸特性的模擬結(jié)果。
[0039] 圖21表示第六實(shí)施方式的振蕩電路的構(gòu)成例。
[0040] 圖22表示第三負(fù)性電容電路的構(gòu)成例。
[0041] 圖23表示以模擬求出圖22所示的第三負(fù)性電容電路的輸入導(dǎo)納（input admittance)的虛數(shù)成分的結(jié)果。
[0042] 圖24表示圖21所示的振蕩電路的反饋路徑單獨(dú)的開環(huán)（open loop)特性。
[0043] 圖25表示以往的反諧振電路的構(gòu)成例。
[0044] 附圖標(biāo)記：
[0045] 1、5a:第一振子
[0046] la :第一放大器
[0047] 2、6a :第二振子
[0048] 2a:反轉(zhuǎn)放大器
[0049] 3 :第一調(diào)整部
[0050] 3a :第三放大器
[0051] 4:第二調(diào)整部
[0052] 4a:第四放大器
[0053] 5 :轉(zhuǎn)換部
[0054] 6 :放大部
[0055] 7 :第三振子
[0056] 7a:第一負(fù)性電容電路
[0057] 8 :第三轉(zhuǎn)換部
[0058] 8a:第二負(fù)性電容電路
[0059] 9a:第三負(fù)性電容電路
[0060] 10:陷波濾波器
[0061] lla、31a、34、35、41a、44、45、53 :晶體管
[0062] 12a、13a、22a、23a、25a、26a、34a、36、37、38、44a、46、47、48、52、54、55、72a、73a、 93a、94a、501、502、504、505 :電阻
[0063] 14a、l5a、24a、74a、 92a、414、424 :電容器
[0064] 21a :第二放大器
[0065] 32a、33a、42a、43a :可變電阻
[0066] 51a、61a :等效并聯(lián)電容器
[0067] 52a、62a :等效串聯(lián)電阻
[0068] 53a、63a :等效串聯(lián)電感器
[0069] 54a、64a :等效串聯(lián)電容器
[0070] 61 :差動(dòng)放大部
[0071] 71a、91a :運(yùn)算放大器
[0072] 62、63:阻抗
[0073] 80、90 :輸出端子
[0074] 91 :反轉(zhuǎn)輸入端子
[0075] 100:振蕩電路
[0076] 400 :反諧振電路
[0077] 411、412 :晶體振子
[0078] 413、423:電感器
[0079] 421 :晶體振子
[0080] 422 :衰減器
[0081] 430:交流信號(hào)源
[0082] 440:輸出電阻
[0083] 4δ0 :負(fù)載電阻
[0084] 5〇3、5〇6:反轉(zhuǎn)電路
[0085] A、B、C:路徑
[0086] Rf:負(fù)反饋電阻
[0087] Vi、Vn、Vo:電壓
[0088] Vout:輸出電壓

【具體實(shí)施方式】
[0089] 第一實(shí)施方式
[0090] 圖1表不第一實(shí)施方式的振蕩電路100的構(gòu)成例。振蕩電路100包括：第一振子 1、第二振子2、第一調(diào)整部3、第二調(diào)整部4、轉(zhuǎn)換部5及放大部6。振蕩電路100從輸出端 子90輸出振蕩信號(hào)。第一振子1、第二振子2、第一調(diào)整部3、第二調(diào)整部4及轉(zhuǎn)換部5是： 作為不使規(guī)定頻率的信號(hào)通過的陷波濾波器10 (notch filter)而發(fā)揮功能。
[0091] 第一振子1在放大部6與第一調(diào)整部3之間的路徑A與第一調(diào)整部3串聯(lián)連接， 第二振子2在放大部6與第二調(diào)整部4之間的路徑B與第二調(diào)整部4串聯(lián)連接。第一振子 1的反諧振頻率及第二振子2的反諧振頻率是：高于第一振子1的諧振頻率及第二振子2的 諧振頻率。振蕩電路100可以使振蕩頻率在第一振子1的反諧振頻率至第二振子2的反諧 振頻率的頻率范圍內(nèi)變化。
[0092] 第一振子1及第二振子2例如為AT切割（At-cut)晶體振子、SC切割晶體振子及 MEMS振子。第一振子1及第二振子2分別具有不同的諧振頻率（串聯(lián)諧振頻率）及反諧振 頻率（并聯(lián)諧振頻率）。第一振子1的諧振頻率為，反諧振頻率為f ai。第二振子2的 諧振頻率為fr2，反諧振頻率為fa2。
[0093] 第一調(diào)整部3是：對(duì)于流通在第一調(diào)整部3的輸出與轉(zhuǎn)換部5之間的第一電流的 第一電流值進(jìn)行調(diào)整。第二調(diào)整部4是：對(duì)于流通在第二調(diào)整部4的輸出與轉(zhuǎn)換部5之間 的第二電流的第二電流值進(jìn)行調(diào)整。第一調(diào)整部3及第二調(diào)整部4例如為具備負(fù)反饋電阻 Rf的反饋放大器。第一調(diào)整部3及第二調(diào)整部4的放大率是：通過負(fù)反饋電阻Rf的值而進(jìn) 行調(diào)整。
[0094] 轉(zhuǎn)換部5將第一調(diào)整部3所調(diào)整的第一電流及第二調(diào)整部4所調(diào)整的第二電流、 轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)于第一電流值及第二電流值的電壓。例如，轉(zhuǎn)換部5將第一電流及第二電流轉(zhuǎn) 換為對(duì)應(yīng)于第一電流值與第二電流值的合計(jì)值的電壓。關(guān)于第一調(diào)整部3、第二調(diào)整部4及 轉(zhuǎn)換部5的詳細(xì)構(gòu)成例，在下文進(jìn)行敘述。
[0095] 放大部6包含：差動(dòng)放大部61、阻抗62及阻抗63。通過轉(zhuǎn)換部5而轉(zhuǎn)換第一電流 及第二電流的電壓，是被輸入至差動(dòng)放大部61的反轉(zhuǎn)輸入端子。阻抗62連接于差動(dòng)放大 部61的非反轉(zhuǎn)輸入端子與地線。阻抗63連接于差動(dòng)放大部61的非反轉(zhuǎn)輸入端子與輸出 端子。
[0096] 放大部6放大經(jīng)轉(zhuǎn)換部5轉(zhuǎn)換的電壓，并將放大后的電壓施加于第一振子1及第 二振子2,由此，使振蕩電路100的振蕩條件滿足。即，放大部6放大經(jīng)轉(zhuǎn)換部5轉(zhuǎn)換的電壓 并施加于第一振子1及第二振子2,由此形成增益為1以上的振蕩回路。
[0097] 即，振蕩電路100具有：在放大部6的負(fù)反饋部設(shè)置著陷波濾波器10的構(gòu)成。振 蕩電路100是：在第一振子1的反諧振頻率f ai至第二振子2的反諧振頻率fa2的頻率下進(jìn) 行振蕩。此處，當(dāng)將輸出端子90的輸出電壓設(shè)為Vout，將差動(dòng)放大部61的反轉(zhuǎn)輸入端子 91的電壓設(shè)為Vn時(shí)，陷波濾波器10的傳輸特性是由
[0098] [數(shù)式 1]

【權(quán)利要求】
1. 一種振蕩電路，其特征在于包括： 第一振子； 第二振子，頻率特性與所述第一振子不同；以及 頻率調(diào)整部，通過變更所述第一振子與所述第二振子的貢獻(xiàn)率的比例，而調(diào)整輸出頻 率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩電路，其特征在于： 所述頻率特性為諧振頻率， 所述頻率調(diào)整部包括： 第一調(diào)整部，調(diào)整流通在連接著所述第一振子的第一路徑的第一電流的第一電流值； 第二調(diào)整部，調(diào)整流通在連接著所述第二振子的第二路徑的第二電流的第二電流值； 轉(zhuǎn)換部，將所述第一電流及所述第二電流轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)于所述第一電流值及所述第二電 流值的電壓；以及 放大部，放大經(jīng)所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換的電壓，并將放大后電壓施加于所述第一振子及所述 第二振子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的振蕩電路，其特征在于： 所述頻率調(diào)整部還包括：比率調(diào)整部， 所述比率調(diào)整部調(diào)整所述第一電流值與所述第二電流值的比。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的振蕩電路，其特征在于： 所述第一調(diào)整部包含：第一晶體管，流通所述第一電流；以及第一可變電阻，調(diào)整所述 第一電流值； 所述第二調(diào)整部包含：第二晶體管，流通所述第二電流；以及第二可變電阻，流通所述 第二電流值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4任一所述的振蕩電路，其特征在于： 所述第一振子在"所述放大部與所述第一調(diào)整部之間的所述第一路徑"與所述第一調(diào) 整部串聯(lián)連接， 所述第二振子在"所述放大部與所述第二調(diào)整部之間的所述第二路徑"與所述第二調(diào) 整部串聯(lián)連接， 所述第一振子的反諧振頻率及所述第二振子的反諧振頻率是：高于所述第一振子的諧 振頻率及所述第二振子的諧振頻率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至4任一所述的振蕩電路，其特征在于： 所述第一振子在"所述放大部與所述第一調(diào)整部之間的所述第一路徑"與所述第一調(diào) 整部串聯(lián)連接， 所述第二振子連接于"所述放大部與所述第二調(diào)整部之間的所述第二路徑"及地線， 所述第一振子的反諧振頻率及所述第二振子的諧振頻率為：所述第一振子的諧振頻率 與所述第二振子的反諧振頻率之間的頻率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩電路，其特征在于： 所述頻率特性為反諧振頻率， 所述頻率調(diào)整部包括： 第一放大器，放大輸入的信號(hào)； 第二放大器，反轉(zhuǎn)并放大所述第一放大器的輸出信號(hào)、并將其輸入至所述第一放大 器； 電阻，連接于所述第二放大器的輸入輸出間； 第三放大器，與所述電阻并聯(lián)，且與所述第一振子串聯(lián)連接；以及 第四放大器，與所述電阻并聯(lián)，且與所述第二振子串聯(lián)連接； 所述第三放大器及所述第四放大器的至少一個(gè)具有可變?cè)鲆妗?br> 8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的振蕩電路，其特征在于： 所述第一振子的諧振頻率小于所述第二振子的諧振頻率， 所述第一振子的反諧振頻率大于所述第二振子的諧振頻率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的振蕩電路，其特征在于： 所述第一振子的諧振頻率小于所述第二振子的諧振頻率， 所述頻率調(diào)整部具有第一負(fù)性電容電路， 所述第一負(fù)性電容電路與所述第一振子并聯(lián)設(shè)置，且 所述第一負(fù)性電容電路具有：與所述第一振子的等效并聯(lián)電容相反極性的電容。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的振蕩電路，其特征在于： 所述第一振子的諧振頻率及反諧振頻率是：小于所述第二振子的諧振頻率及反諧振頻 率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的振蕩電路，其特征在于： 所述第一負(fù)性電容電路包含：反轉(zhuǎn)放大器，連接于所述第一振子的一端子；以及第一 電容器，連接于所述第一振子的另一端子與所述反轉(zhuǎn)放大器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11任一所述的振蕩電路，其特征在于還包括： 第三負(fù)性電容電路， 所述第三負(fù)性電容電路設(shè)置在所述第二放大器的輸入端子與地線之間。
【文檔編號(hào)】H03B5/04GK104113282SQ201410153197
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月17日
【發(fā)明者】廣瀬正樹, 赤澤幸雄, 濱口浩規(guī), 石井武仁, 木村悟利 申請(qǐng)人:日本電波工業(yè)株式會(huì)社