压控振荡器制造技术

通过反馈电阻（１）、放大器（２）和石英振动器（３）构成的振荡器电路具有负荷电阻。在源极和漏极端被短路的ＭＯＳ晶体管（５、６）具有在源极－漏极端（ｓｏｕｒｃｅ－ｄｒａｉｎ　　ｔｅｒｍｉｎａｌ）和栅极端之间产生的、作为可变电容的电容。在石英振动器（３）的一个和其它端子以及交流地端子（ＡＣ　　ｇｒｏｕｎｄ　　ｔｅｒｍｉｎａｌ）之间配置了ＤＣ截断电容（８、９）和可变电容（ＭＯＳ晶体管（５、６））的串联。例如，用于ＭＯＳ晶体管（５、６）的门限电压控制信号通过高频去除电路（１０、１１）被输入到源极－漏极端。同时，向栅极端输入温度补偿控制信号和外部电压频率控制信号被叠加在一起的信号。这使得也可能按照期望来确定到温度补偿控制电路和外部电压频率控制电路的输出偏压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压控振荡器，具体涉及一种用作在电压控制下的温度补偿的石英振荡器的压控振荡器。
技术介绍
近来，由于诸如蜂窝电话这样的移动通信装置的迅速进步，那些通信装置需要许多增加的功能，包括温度补偿性能、尺寸减小、提高使用频率等。因此，在这样的通信装置中，对于被用作通信频率的基准的石英振荡器需要温度补偿性能、尺寸减小、提高使用频率等。温度补偿石英振荡器是具有温度补偿功能并且减小由于温度变化而导致的频率变化的石英振荡器，它被广泛地用作蜂窝电话等的基准频率源。压控振荡器具有作为在振动环中的可变电容的可变电容元件，它能够根据电压来改变电容值。通过控制可变电容元件的端电压，通过改变负荷电容值而在频率方面控制振荡器。温度补偿石英振荡器包括这样的振荡器通过控制压控振荡器的可变电容端电压来消除石英振荡器(压电振动器)的温度特性。近来，对于温度补偿石英振荡器，除了相位噪声减小、启动时间减少、温度补偿精度提高等之外，还进行减小尺寸的努力。石英振荡器的尺寸减小是实现石英振荡器的尺寸减小所必需的。但是，有一个总的趋势频率变化与可变电容变化的比值随着石英振荡器的尺寸的减小而减小。因此，需要对于被用作负荷电容的可变电容，增加相对于控制电压的电容变化量。例如，如在JP-A-2003-318417和JP-A-11-220329中所示，通过使用在其源极和漏极端短路的MOS晶体管的源极-漏极端(source-drain terminal)和栅极端之间引起的电容，可以对于控制电压变化获得大的电容值变化，因此改善了在石英振荡器上的频率变化中的灵敏度的增加(见图7)。例如，如图8中的压控振荡器的示例所示，提出了一种压控振荡器，它具有放大器，它具有反馈电阻1和反相器2；压电振动器3以及第一和第二MOS晶体管5、6，所述第一和第二MOS晶体管5、6作为可变电容而连接到压电振动器的相应端子。在可变电容中，第一和第二MOS晶体管5、6在源极-漏极端被短路。在第一和第二MOS晶体管的源极-漏极端和栅极之间产生的电容由连接到栅极端的电压源7来控制。在压控振荡器中，在MOS晶体管的源极-漏极端和栅极端之间产生的电容作为可变电容而直接连接到振荡电路的放大器和石英振动器(压电振动器)。由于MOS晶体管的栅极电压的控制，通过改变在源极-漏极端和栅极端之间出现的电容来控制频率。在这种情况下，当MOS晶体管的栅极电压变为(源极-漏极端电压+门限电压)时，在栅极氧化膜下形成沟道以增加在栅极端和所述沟道、即源极-漏极端之间的电容。(这个电压被当作电容切换电压(capacitance switch-over voltage))。作为如上所述的传统压控振荡器的第一问题，存在一个问题因为在振荡器电路的放大器端上确定在漏极端处的DC偏压，因此不能将电容切换电压设置到期望值，因而使得不可能控制关于期望的栅极电压的频率。同时，作为第二问题，在通常的CMOS处理中，电容切换电压根据MOS晶体管门限变化和温度特性而改变。在现有技术中，要求温度补偿控制信号和外部电压频率控制信号具有用于消除MOS晶体管门限变化的特性和温度特性。而且，作为第三问题，存在一个问题因为当等于或小于电容切换电压时电容值大，因此频率可变范围窄。这是因为频率对电容特性描述了指数曲线，因此在当等于或小于电容切换电压时电容值大的情况下相对于电容变化的频率可变范围窄。为此，为了便于使用在MOS晶体管的源极-漏极端和栅极端之间引起的电容的石英振荡器的设计和投入使用，需要增加在MOS晶体管端子之间出现的电容或者通过使用阵列结构来增加电容，并且独立于温度补偿控制信号和外部电压频率控制信号而控制MOS晶体管门限电压控制信号。
技术实现思路
本专利技术考虑到上述情况而被做出，其目的是提供一种压控振荡器，它可以在尺寸上减小而不减小在压控振荡器中的频率可变范围。即，目的是提供一种压控振荡器，它能够通过防止在MOS晶体管端子之间出现的电容的电容值在电容切换电压或更低的电压上增加的改进，而独立于温度补偿控制信号和外部电压频率控制信号来控制MOS晶体管的门限电压。为了实现上述目的，按照本专利技术的压控振荡器包括放大器，具有反相器和反馈电阻；压电振动器；和可变电容部件，它由可变电容和第一和第二DC截断电容形成，所述可变电容被提供作为在压电振动器的两端之间的负荷电容；其中，通过第一和第二MOS晶体管来配置可变电容；第一MOS晶体管在源极-漏极端被短路，第一和第二MOS晶体管的源极-漏极端和栅极端用于产生电容；具有相反相位的振荡电压被施加到所述源极-漏极端和栅极端，按照被输入到第一MOS晶体管的源极-漏极端的第一控制信号和被输入到第二MOS晶体管的栅极端的第二控制信号来控制振荡频率。按照这种配置，因为通过仅仅改变第一和第二MOS晶体管的连接，可以最小化电容值和可以在电容切换电压或更低的电压上增加频率可变量而不用增加元件的数量，因此，所述器件本身被保持在减小的尺寸。同时，通过使用独立可控的第一和第二控制信号，可以通过控制MOS晶体管门限电压来控制电容切换电压，使得有可能改变关于期望的控制电压值的频率。同时，因为在第一和第二MOS晶体管的栅极和源极-漏极端之间有180度的相差，因此MOS可变电容(变抗器)由于镜像效应而具有等于两倍的电容值的电容值。因此，有可能使得MOS变抗器的频率变化与控制电压变化的比值--称为频率可变灵敏度——大。同时，因为控制电压的动态范围宽，因此可以使得频率变化宽度大。这可以减小第一和第二MOS晶体管的尺寸，因此使得芯片尺寸减小。同时，在按照本专利技术的压控振荡器中，可变电容部件与在反相器的两端之间和压电振动器的两端之间的第一和第二DC截断电容连接。按照这种配置，因为就从压电振动器来考虑的电容值而言，所述可变电容以及第一和第二DC截断电容并联，因此作为可变电容的第一和第二MOS晶体管可以在电容宽度绝对值上被增加。同时，本专利技术的压控振荡器包括通过在压电振动器的两端之间配置的第一DC截断电容、可变电容和第二DC截断电容的串联而形成可变电容部件。按照这种配置，因为从压电振动器考虑的电容值被提供为第一DC截断电容、可变电容和第二DC截断电容的串联，因此，虽然作为可变电容的第一和第二MOS晶体管在电容宽度绝对值上减小，但是有增加负电阻以减少启始时间的优点。同时，本专利技术的压控振荡器包括第一控制信号是温度补偿控制信号和外部电压频率控制信号重叠在一起的信号，第二控制信号是MOS晶体管门限电压控制信号。按照这种配置，有可能抑制在压电振动器温度补偿和外部电压频率中的变化。同时，本专利技术的压控振荡器包括第一控制信号是MOS晶体管门限电压控制信号，第二控制信号是温度补偿控制信号和外部电压频率控制信号重叠在一起的信号。按照这种配置，可以抑制在温度补偿和外部电压频率中的变化。同时，本专利技术的压控振荡器包括可变电容部件具有多个可变电容，以通过输入彼此独立的控制信号来控制振荡频率。按照这种配置，可以加宽电容可变宽度。同时，本专利技术的压控振荡器包括第一和第二控制信号要被输入的端子具有包括MOS晶体管门限电压变化消除功能的电路。按照这种配置，有可能消除在MOS晶体管门限电压中的变化和增加输出。同时，本专利技术的压控振荡器包括第一和第二控制信号要被输入的端子具有包括温度特性变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压控振荡器，包括：放大器，具有反相器和反馈电阻；压电振动器；和可变电容部件，由可变电容以及第一和第二ＤＣ截断电容形成，所述可变电容被提供作为在压电振动器的两端之间的负荷电容；其中，通过第一和第二ＭＯＳ晶体管来配置可变电容；第一ＭＯＳ晶体管在源极－漏极端被短路，第一和第二ＭＯＳ晶体管的源极－漏极端和栅极端用于产生电容；具有相反相位的振荡电压被施加到所述源极－漏极端和栅极端，按照被输入到第一ＭＯＳ晶体管的源极－漏极端的第一控制信号和被输入到第二ＭＯＳ晶体管的栅极端的第二控制信号来控制振荡频率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：立山雄一，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]