水晶振荡电路的制作方法

1.本发明涉及水晶振荡电路。


背景技术：

2.伴随着微型计算机等的高速化，要求高频的振荡电路。在高频的振荡电路中，对于频率的精度、温度偏差、噪声特性等要求高性能，但在cr振荡电路或pll等水晶以外的振荡电路中很难实现这些特性。因此，作为满足该特性要求的振荡电路，使用水晶振荡电路。
3.水晶振荡电路例如由水晶振子、放大部、反馈电阻和电容器构成，放大部由输入端和输出端与水晶振子的两端连接的逆变器构成，反馈电阻与水晶振子并联地连接在逆变器的输入端与输出端之间，电容器连接在逆变器的输入端和输出端各自与接地之间。放大部例如由奇数级的逆变器构成(例如，专利文献1)。
4.专利文献1：日本特开2002-204128号公报。
5.伴随着电子设备的低消耗电流化，水晶振荡电路也要求消耗电流的削减。另一方面，伴随着近年来的水晶振子的小型化，水晶振荡电路的振荡电路侧所要求的特性要求变得更严格。
6.然而，若要想实现较高的特性，则存在电路的消耗电流增加这样的问题。另外，需要半导体工序的进一步的高性能化，存在成本增大这样的问题。


技术实现要素：

7.本发明是鉴于上述问题点而完成的，目的在于，提供高频且低消耗电流的水晶振荡电路。
8.本发明的水晶振荡电路与水晶振子连接，基于上述水晶振子的振动而进行振荡，其特征在于，该水晶振荡电路具有：放大部，其包含级联连接的奇数级的逆变器，所述放大部的输入侧与上述水晶振子的一端连接，所述放大部的输出侧与上述水晶振子的另一端连接；以及第一反馈电阻，其与上述放大部并联地连接在上述水晶振子的一端与另一端之间，上述放大部包含：输入级的逆变器，其输入端与上述水晶振子的一端连接；输出级的逆变器，其输出端与上述水晶振子的另一端连接；以及线性放大器，其连接在上述输入级的逆变器的输出端与上述输出级的逆变器的输入端之间，包含至少1个逆变器以及与上述至少1个逆变器并联地连接的第二反馈电阻，上述线性放大器的电导具有比上述输入级的逆变器的电导大且为上述输出级的逆变器的电导以下的大小。
9.根据本发明的水晶振荡电路，能够提供一种高频且低消耗电流的水晶振荡电路。
附图说明
10.图1是表示将本发明的水晶振荡电路和水晶振子连接的状态的图。
11.图2是表示实施例1的水晶振荡电路的结构的电路图。
12.图3是将图1的结构置换为等效电路的电路图。
13.图4是表示第一比较例的水晶振荡电路的结构的电路图。
14.图5是表示第一比较例的水晶振荡电路中的负性电阻的特性的例子的图。
15.图6是表示第二比较例的水晶振荡电路的结构的电路图。
16.图7是表示第二比较例的水晶振荡电路中的负性电阻的特性的例子的图。
17.图8是表示第三比较例的水晶振荡电路的结构的电路图。
18.图9是表示第三比较例的水晶振荡电路中的负性电阻的特性的例子的图。
19.图10是表示第四比较例的水晶振荡电路的结构的电路图。
20.图11是表示第四比较例的水晶振荡电路中的负性电阻的特性的例子的图。
21.图12是表示实施例1的水晶振荡电路中的负性电阻的特性的例子的图。
22.图13是表示实施例2的水晶振荡电路的结构的电路图。
23.图14是表示实施例2的水晶振荡电路中的负性电阻的特性的例子的图。
24.图15是表示实施例1的变形例的水晶振荡电路的结构的电路图。
25.图16是表示实施例2的变形例的水晶振荡电路的结构的电路图。
26.图17是表示逆变器的级数不同的变形例的水晶振荡电路的结构的电路图。
27.附图标记的说明
28.100
…
水晶振荡电路；10
…
放大部；11
…
第一逆变器；12
…
第二逆变器；13
…
第三逆变器；rf1
…
第一反馈电阻；rf2
…
第二反馈电阻；cg
…
电容器；cd
…
电容器；xt0
…
连接端子；xt1
…
连接端子；xtal
…
水晶振子；cin
…
电容器。
具体实施方式
29.以下，详细地说明本发明的优选的实施例。此外，在以下的各实施例的说明和附图中，对实质上相同或者等效的部分标注相同的参照附图标记。
30.[实施例1]
[0031]
图1是表示将本实施例的水晶振荡电路100和水晶振子xtal连接的状态的电路图。水晶振荡电路100经由连接端子xt0而与水晶振子xtal的一端连接，并且经由连接端子xt1而与水晶振子xt1的另一端连接。水晶振荡电路100与水晶振子xtal一同构成水晶振荡器。
[0032]
图2是表示水晶振荡电路100的结构的电路图。水晶振荡电路100包含放大部10、第一反馈电阻rf1、电容器cg和cd、以及连接端子xt0和xt1。
[0033]
放大部10的输入侧经由连接端子xt0而与水晶振子xtal连接，输出侧经由连接端子xt1而与水晶振子xtal连接。放大部10对从水晶振子xtal供给的输入信号进行放大而生成输出信号，并向水晶振子xtal供给。
[0034]
放大部10是包含由依次级联连接的第一逆变器11、第二逆变器12和第三逆变器13构成的三级逆变器的振荡放大器。第二反馈电阻rf2连接在第二逆变器的输出端与输入端之间。
[0035]
第一逆变器11的输入端与连接端子xt0连接。第一逆变器11的输入端构成放大部10的输入侧端部。第一逆变器11为输入端与水晶振子xtal的一端连接，接受来自水晶振子xtal的信号输入的输入级的逆变器。第一逆变器11使供给到输入端的来自水晶振子xtal的输入信号反转并输出。
[0036]
第二逆变器12的输入端与第一逆变器11的输出端连接。第二逆变器12使供给到输
入端的来自第一逆变器11的输出信号反转并输出。第二逆变器12与并联连接的第二反馈电阻rf2一同构成线性放大器la。
[0037]
第三逆变器13的输入端与第二逆变器12的输出端连接。第三逆变器13的输出端与连接端子xt1连接。第三逆变器13为输出端与水晶振子xtal的另一端连接，将输出信号向水晶振子xtal供给的输出级的逆变器。第三逆变器13使供给到输入端的来自第二逆变器12的输出信号反转并输出。
[0038]
第一逆变器11、第二逆变器12和第三逆变器13分别由漏极彼此连接的pmos晶体管和nmos晶体管构成。
[0039]
第二反馈电阻rf2与第二逆变器12并联地连接在第二逆变器12的输出端与输入端之间。第二反馈电阻rf2的一端连接在第一逆变器11的输出端与第二逆变器12的输入端之间。第二反馈电阻rf2的另一端连接在第二逆变器12的输出端与第三逆变器13的输入端之间。
[0040]
第一反馈电阻rf1与放大部10并联地连接在连接端子xt0与连接端子xt1之间。第一反馈电阻rf1的一端与第一逆变器11的输入端连接。第一反馈电阻rf1的另一端与第三逆变器13的输出端连接。
[0041]
电容器cg设置在放大部10的输入侧与接地之间。电容器cg的一端与第一逆变器11的输入端、第一反馈电阻rf1的一端以及连接端子xt0连接。电容器cg的另一端接地。电容器cg作为水晶振荡电路100的输入侧的振荡电容发挥功能。
[0042]
电容器cd设置在放大部10的输出侧与接地之间。电容器cd的一端与第三逆变器13的输出端、第一反馈电阻rf1的另一端以及连接端子xt1连接。电容器cd的另一端接地。电容器cd作为水晶振荡电路100的输出侧的振荡电容发挥功能。
[0043]
图3是将图1的结构置换为等效电路的电路图。水晶振子xtal被置换成电感le和有效电阻re。另外，水晶振荡电路100被置换成负荷电容cl和负性电阻-rl。
[0044]
负荷电容cl和负性电阻-rl分别由下面的式(1)和(2)表示。
[0045]
cl＝cg＊cd/(cg cd)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0046]-rl＝-gm/(2πf)2＊cg＊cd
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0047]
此外，构成水晶振荡电路100的各逆变器的电导使用输入电压vin和输出电流iout而由下面的式(3)表示。
[0048]
gm＝δiout/δvin
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0049]
该结构中的振荡条件由下面的式(4)表示。
[0050]-rl≧re(4)
[0051]
即，在上述的条件成立的情况下，通过负性电阻-rl来抵消水晶振子xtal的有效电阻re，水晶振荡电路100的阻抗损失消失，成为电感le和负荷电容cl的lc振荡，能够进行振荡。
[0052]
此外，为了稳定地进行振荡，负性电阻-rl必须比0ω小，且其绝对值必须是有效电阻re的1倍以上的常数。若将表示从振荡的状态到振荡停止为止的差值的振荡富余度设为n，则振荡富余度n由下面的式(5)表示。
[0053]
n＝|-rl|/re
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0054]
其中，振荡富余度n一般在面向民生的水晶振荡器中优选为有效电阻re的3倍以
上，在面向车载的水晶振荡器中优选为有效电阻re的5倍以上。
[0055]
再次参照图2，本实施例的水晶振荡电路100具有：如上述那样由三级逆变器构成的振荡放大器、第一反馈电阻rf1以及振荡电容(cg/cd)。
[0056]
第一逆变器11为构成振荡放大器的输入级的逆变器，不被反馈。第一逆变器11的电导gm1被设计成，第一逆变器11的输出信号成为能够使第二逆变器12进行动作的振幅电平。
[0057]
第二逆变器12为构成连接了第二反馈电阻rf2的线性放大器的逆变器。第二逆变器12的电导gm2由第二反馈电阻rf2的电阻值决定(即，被设定和限制)。换言之，根据第二反馈电阻rf2的电阻值来设定线性放大器的放大率。
[0058]
第三逆变器13为构成振荡放大器的输出级的逆变器。第三逆变器13经由连接端子xt1而向水晶振子xtal供给激振电流ir，使振荡电容cd充放电。另外，第三逆变器13经由第一反馈电阻rf1而向连接端子xt0供给反馈电流if，使振荡电容cg和第一逆变器11的栅极电容充放电。第三逆变器13的电导gm3被设定为能够进行该动作的电平。
[0059]
在本实施例中，设定为第二逆变器的电导gm2具有比第一逆变器的电导gm1大且为第三逆变器的电导gm3以下的大小。即，第一逆变器11的电导gm1、第二逆变器12的电导gm2和第三逆变器13的电导gm3的关系由下面的式(6)表示。
[0060]
gm1＜gm2≦gm3(6)
[0061]
接下来，对本实施例的水晶振荡电路100的动作进行说明。
[0062]
首先，来自水晶振子xtal的输入信号经由连接端子xt0而向第一逆变器11的输入端输入。输入信号的振荡振幅由第一逆变器11放大为规定的振幅电平，从第一逆变器11的输出端输出。
[0063]
从第一逆变器11输入到作为线性放大器的第二逆变器12的信号的振幅以由反馈电阻rf2规定的放大率放大。放大后的信号从第二逆变器12的输出端输出，向第三逆变器13的输入端输入。
[0064]
第三逆变器13基于从第二逆变器12输入的信号而生成激振电流ir。第三逆变器13经由连接端子xt1而向水晶振子xtal供给激振电流ir，使振荡电容cd充放电。另外，第三逆变器13经由第一反馈电阻rf1而向连接端子xt0供给反馈电流if，使振荡电容cg和第一逆变器11的栅极电容充放电。
[0065]
通过以上的动作，水晶振荡电路100维持由水晶振子xtal的压电效应产生的信号的振幅，继续振荡。
[0066]
接下来，对于通过本实施例的水晶振荡电路100具有上述结构而带来的效果，一边与比较例的水晶振荡电路比较一边进行说明。
[0067]
图4是表示第一比较例的水晶振荡电路e1的结构的电路图。第一比较例的水晶振荡电路e1由逆变器inv、反馈电阻rf、电容器cg和cd、连接端子xt0和xt1构成。连接端子xt0和xt1与水晶端子xtal(在图4中省略图示)的一端和另一端分别连接。
[0068]
逆变器inv由漏极彼此连接的pmos晶体管和nmos晶体管构成。逆变器inv的输入端与连接端子xt0连接。逆变器inv的输出端与连接端子xt1连接。
[0069]
反馈电阻rf与逆变器inv并联地连接在连接端子xt0与xt1之间。电容器cg设置在逆变器inv的输入端与接地之间，构成振荡电容cg。电容器cd设置在逆变器inv的输入端与
接地之间，构成振荡电容cd。
[0070]
在第一比较例的水晶振荡电路e1中，通过逆变器inv和反馈电阻rf构成负反馈放大的振荡放大器。逆变器inv向连接端子xt1供给使水晶振子xtal产生振动的激振电流ir。另外，逆变器inv经由反馈电阻rf而向连接端子xt0供给反馈电流if。
[0071]
第一比较例的水晶振荡电路e1也与本实施例的水晶振荡电路100同样，在连接了水晶振子xtal的状态下置换为图3所示的等效电路。即，水晶振子xtal被置换为电感le和有效电阻re，水晶振荡电路100被置换为负荷电容cl和负性电阻-rl。
[0072]
在第一比较例的水晶振荡电路e1的结构中，若减小反馈电阻rf则反馈电流if增加，负性电阻-rl的频带移位到高频带。若增大反馈电阻rf则反馈电流if减少，负性电阻-rl的频带移位到低频带。
[0073]
通过上述的式(2)，若振荡电容cg和cd变小，则负性电阻-rl增加，若振荡电容cg和cd变大则负性电阻-rl减少。同样，若构成振荡放大器的逆变器inv的电导gm增加则负性电阻-rl也增加，若逆变器inv的电导gm减少则负性电阻-rl也减少。另外，通过上述的式(1)，振荡电容cg和cd由所使用的水晶振子xtal的负荷电容cl决定。在第一比较例的水晶振荡电路中，通过调整这些电路常数，而进行负性电阻-rl的调整，以成为与所使用的水晶振子xtal对应的所希望的振荡富余度。
[0074]
图5是表示第一比较例的水晶振荡电路e1中的负性电阻的特性的例子的图。“fx”表示水晶振子xtal的振荡频率。
[0075]
振荡电容cg和cd由所使用的水晶振子xtal的负荷电容cl决定，反馈电阻rf也被设定为相对于振荡频率成为适当的频带。负性电阻由逆变器inv的电导gm调整。逆变器inv的电导gm由构成逆变器inv的pmos晶体管和nmos晶体管的栅极长度(沟道长度)l和栅极宽度(沟道宽度)w的尺寸来调整。这里，说明将栅极长度l固定为最小尺寸，利用栅极宽度w调整逆变器inv的电导gm的情况。
[0076]
在图5中，对于栅极宽度w不同的3个壳体，表示负性电阻的特性。图的e1a表示栅极宽度w最小的情况，e1c表示栅极宽度w最大的情况，e1b表示栅极宽度w比e1a大且比e1c小的情况(w；e1a＜e1b＜e1c)。
[0077]
在e1a中，栅极宽度w较小，因此电导gm的值较小。因此，若频率变高则负性电阻减少，在水晶振子xtal的振荡频率fx中负性电阻为0ω附近，因此不振荡。
[0078]
在栅极宽度w比e1a大的e1b中，电导gm增加，因此高频带中的负性电阻也增加。然而，在水晶振子xtal的振荡频率fx中，负性电阻仍然为0ω附近，不振荡。
[0079]
在栅极宽度w进一步比e1b大的e1c中，与电导gm的增加对应地，负性电阻也增加。pmos晶体管和nmos晶体管各自的栅极电容、漏极电容以及寄生电容等的电容成分增加。在水晶振荡电路的驱动时，使该增加的电容充放电。因此，若将栅极宽度w设为某一定以上的尺寸，则在较高的振荡频率中无法忽略增加量的电容的充放电，负性电阻减少。
[0080]
为了改善该问题，考虑通过进一步微细化来削减寄生电容、或通过提高晶体管特性来提高电导gm而减少电容成分的影响等方法，但在该情况下，会产生工序成本的增加、消耗电流的增大这样的问题。
[0081]
图6是表示第二比较例的水晶振荡电路e2的结构的电路图。在第二比较例中，通过由逆变器iv1、iv2和iv3构成的三级逆变器而放构成大部，由此提高振荡放大器整体的电导
gm。另外，逆变器iv1和iv2不被反馈，与第一比较例e1的逆变器inv进行比较，各自的电导gm较大。
[0082]
图7是表示第二比较例的水晶振荡电路e2中的负性电阻的特性的例子的图。这里，将第一比较例的水晶振荡电路e1的负性电阻特性(e1b)表示为比较对象。
[0083]
在第二比较例(e2a)中，与第一比较例(e1b)相比，负性电阻大幅增加。然而，振荡放大器整体的电导gm过高，因此，由于温度、电源电压等使用条件、制造偏差等而使电导gm大幅变动。因此，如图中e2b所示，负性电阻移位到比水晶振子xtal的振荡频率更高的频带，有可能引起异常振荡或振荡停止。
[0084]
图8是表示第三比较例的水晶振荡电路e3的结构的电路图。在电容器cf与逆变器iv1并联地连接的方面，与第二比较例的水晶振荡电路e2不同。
[0085]
在第二比较例中仅从逆变器iv3供给反馈电流ir，但在第三比较例中还添加来自逆变器iv1的反馈电容cf的反馈电流icf而进行供给。因此，第三比较例的水晶振荡电路e3的放大部在外观上由三级(iv1、iv2、iv3)振荡放大器和一级振荡放大器(cf)构成，与第二比较例的水晶振荡电路e2相比，放大部的电导gm变大。
[0086]
图9是表示第三比较例的水晶振荡电路e3中的负性电阻的特性的例子的图。这里，将第二比较例的水晶振荡电路e2的负性电阻特性(e2a)表示为比较对象。
[0087]
在第三比较例(e3a)中，与第二比较例(e2a)相比，负性电阻进一步增加。然而，振荡放大器整体的电导gm较大，由于温度、电源电压等使用条件、制造偏差等而大幅变动，因此如图中e3b所示，负性电阻移位到比水晶振子xtal的振荡频率更高的频带。由此，有可能引起异常振荡或振荡停止。
[0088]
图10是表示第四比较例的水晶振荡电路e4的结构的电路图。除了三级逆变器(iv1、iv2、iv3)之外，在各逆变器分别连接反馈电阻(rf1、rf2、rf3)而构成线性放大器，抑制各级逆变器的各个电导gm。另外，第二级逆变器iv2的逻辑相对于初级逆变器iv1和第三级逆变器iv3反转。由于输入输出经由反馈电阻而与所有级的逆变器连接，因此逆变器iv2承担调整电路整体的电导gm的功能。
[0089]
电路整体的反馈电阻rfx由“rfx＝rf1 rf2 rf3”表示。另外，逆变器iv2的逻辑反转，因此反馈电流成为负的电流
“‑
ir2”，电路整体的反馈电流ifx成为“ifx＝ir1-ir2 ir3”。
[0090]
图11是表示第四比较例的水晶振荡电路e4中的负性电阻的特性的例子的图。这里，将第一比较例的水晶振荡电路e1的负性电阻特性(e1b)表示为比较对象。另外，e4a表示电路整体的反馈电阻rfx最小、反馈电流ifx最大的情况。e4c表示电路整体的反馈电阻rfx最大、反馈电流ifx最小的情况。e4b表示电路整体的反馈电阻rfx比e4a大且比e4c小的情况、即表示反馈电流ifx比e4c大且比e4a小的情况(ifx；e4a＞e4b＞e4c)。
[0091]
在第四比较例(e4a、e4b、e4c)中，与第一比较例(e1b)相比，负性电阻增加。反馈电阻rfx较小、即反馈电流ifx较大的e4a的负性电阻原本减少。与此相比，在反馈电阻rfx较大、即反馈电流ifx较小的e4c中，负性电阻增加而移位到高频带。
[0092]
逆变器iv2的反馈电流为-if2，因此为了增加整体的反馈电流ifx，需要增大反馈电阻rf2的电阻值而减少反馈电流值。另外，在通过反馈电阻的调整来降低负性电阻或频带的情况下，必须增加反馈电流。这些特性为与一般的水晶振荡电路完全相反的特性，成为通
过电路调整而使消耗电流增加的原因。
[0093]
图12是表示本实施例的水晶振荡电路100中的负性电阻的特性的例子的图。这里，作为比较对象，表示第一比较例的负性电阻特性e1b。另外，图中的1-a表示第一逆变器11的电导gm1与第二逆变器12的电导gm2的大小关系为“gm1＜gm2”的情况，1-b表示处于“gm1≧gm2”的情况。
[0094]
在本实施例的水晶振荡电路100中，负性电阻在高频带增加，在水晶振子xtal的振荡频率fx也具有充分的电平(电阻值)。另一方面，也不会像第二比较例、第三比较例那样负性电阻变得过高。
[0095]
另外，即使在输入到第一逆变器11的输入信号为高速振荡且振幅微小的情况下，也设定第一逆变器11的电导gm1以成为所希望的振幅电平，因此输出信号的振幅不衰减。
[0096]
第二逆变器12与反馈电阻rf2一同构成线性放大器，以由反馈电阻rf2规定的放大率对从第一逆变器11输入的信号的振幅进行放大。反馈电阻rf2与作为振荡电路的振荡常数之一的反馈电阻rf1不同，不包含于振荡常数，而是纯粹地规定线性放大器的放大率，因此该常数能够任意地设定。因此，即使输入信号的振幅为过度的振幅，也能够限制输出信号的振幅。换言之，由第二逆变器12构成的线性放大器为负反馈放大的放大器，因此输出信号的振幅不会失真，不会被去除。根据该特性，第二逆变器12作为电路整体实现主要的放大功能。
[0097]
第三逆变器13为放大部10的输出级，对从第二逆变器12输入的信号的振幅进行放大而持续水晶振子xtal的压电效应。第三逆变器13的电导gm3只要是能够进行励起电流ir和反馈电流if1的供给、以及振荡电容cg、cd和第一逆变器11的栅极电容的充放电的电平即可。因此，能够将电导gm3抑制得小。因此，与第一比较例相比，能够减小电路规模。
[0098]
另外，电路整体的电导较小，因此与第二比较例的水晶振荡电路e2、第三比较例的水晶振荡电路e3不同，没有因电导过高而导致的异常振荡或振荡停止的危险。
[0099]
此外，通过将在输入输出之间连接有第二反馈电阻rf2的第二逆变器12的频带设定得比电路整体的频带(即，振荡频率)高，能够得到稳定的负性电阻和振荡富余度。
[0100]
另外，第二反馈电阻rf2的电阻值优选设定为比第一反馈电阻rf1的电阻值小的值。例如，在假定为各个反馈电阻具有相同的电阻值(即，rf2＝rf1)的情况下，若将第二逆变器12电路整体的频带设定为相同的频带，则进行振荡，但由于制造的偏差等，在第二逆变器12与电路整体中相对于频带的电导gm产生差异，负性电阻降低。另外，若第二反馈电阻rf2的电阻值比第一反馈电阻rf1的电阻值大(即，rf2＞rf1)，则相对于电路整体的频带，第二逆变器12的频带变低，相对于第二逆变器12的振荡频率的电导gm2降低，因此负性电阻有可能进一步降低而导致振荡停止。
[0101]
与此相对，通过将第二反馈电阻rf1的电阻值设定为第一反馈电阻rf1的电阻值以下(即，rf2≦rf1)，能够防止由于制造的偏差等诸条件引起的第二逆变器12的频带中的电导gm2的降低。
[0102]
像以上那样，根据本实施例的水晶振荡电路100，电路整体的电导较小。因此，能够设定电路整体的电导以使负性电阻成为能够实现面向民用或者面向车载的水晶振荡器所需要的振荡富余度的电平，并且对于高频的水晶振荡得到充分的特性。另外，由于能够减小电路规模，因此能够削减消耗电流。
[0103]
[实施例2]
[0104]
接下来，对本发明的实施例2进行说明。图13是表示实施例2的水晶振荡电路200的结构的电路图。水晶振荡电路200在如下的方面与实施例1的水晶振荡电路100不同，在第一逆变器11的输出端与第二逆变器12的输入端之间(详细地说，在将第二反相器12的输入端和第二反馈电阻rf2的一端连接的连接节点与第一逆变器11的输出端之间)添加电容器cin(在以下的说明中，也称为输入耦合电容cin)。
[0105]
在本实施例的水晶振荡电路200中，从第一逆变器11输出的信号经由输入耦合电容cin而向第二逆变器12输入。除此以外的各部的动作与实施例1同样。
[0106]
在实施例1的水晶振荡电路100中，第一逆变器11的电导gm1与第二逆变器12的电导gm2的大小关系不仅是设计为成为“gm1＜gm2”的关系的情况，而且还假定根据水晶振子xtal的特性、工序的晶体管特性等情形而成为“gm1≧gm2”的情况。在该情况下，第一逆变器11的电导gm1对承担水晶振荡电路100的主要的放大的第二逆变器12的电导gm2、甚至电路整体的放大率带来影响。因此，在图12所示的实施例1的水晶振荡电路100的负性电阻特性中，“gm1≧gm2”的情况下(图中的1-b)的负性电阻与“gm1＜gm2”的情况下(图中的1-a)的负性电阻相比，降低。
[0107]
与此相对，图14是表示实施例2的水晶振荡电路200中的负性电阻的特性的例子的图。在本实施例的水晶振荡电路200中，经由输入耦合电容cin将第一逆变器11和第二逆变器12连接，由此降低第一逆变器11对电路整体的放大率带来的影响。因此，如图14中“2-a”所示，与处于“gm1≧gm2”的实施例1的情况(图中的1-b)进行比较，在本实施例的水晶振荡电路200中负性电阻不降低。
[0108]
因此，根据本实施例的水晶振荡电路200，能够提供一种降低第一逆变器11的电导gm1带来的影响，并且高频且低消耗电流的水晶振荡电路。
[0109]
此外，本发明不限于上述实施例所示的内容。例如，也可以经由电容器cg2将第二逆变器12的输入端与接地连接，经由电容器cd2将第二逆变器12的输出端与接地连接。
[0110]
图15和图16是表示具有该结构的变形例的水晶振荡电路的电路图。图15表示将实施例1的水晶振荡电路100的第二逆变器12的输入端子和输出端子分别经由电容器cg2和cd2而与接地连接的结构(水晶振荡电路100a)。图16表示将实施例2的水晶振荡电路200的第二逆变器12的输入端子和输出端子分别经由电容器cg2和cd2而与接地连接的结构(水晶振荡电路200a)。
[0111]
例如，在将第二反馈电阻rf2的电阻值设定得比第一反馈电阻rf1的电阻值小(即，rf2＜rf1)、使第二逆变器12的频带变高的情况下，在不具有电容器cg2和cd2的结构中，振荡频率中的电路整体的电导变高，有可能引起异常振荡。然而，像图15和图16那样，通过将第二逆变器12的输入端和输出端分别经由电容器cg2和cd2而与接地连接，能够调整振荡频率中的电路整体的电导而防止异常振荡。
[0112]
另外，在上述实施例1和实施例2中，以放大部由三级逆变器构成的情况为例进行了说明。然而，构成放大部的逆变器的数量并不局限于此，但只要是3以上的奇数即可。
[0113]
图17是作为变形例的水晶振荡电路100b，表示在实施例1的水晶振荡电路中使放大部的级数为5级的结构的电路图。在水晶振荡电路100b中，通过由逆变器12a、12b和12c构成的三级逆变器来构成线性放大器la。反馈电阻rf2连接在逆变器12c的输出端与逆变器
12a的输入端之间(即，第三逆变器13的输入端与第一逆变器11的输出端之间)。
[0114]
这样，在本发明的水晶振荡电路中，放大部只要具有如下的结构即可：将构成输入级的逆变器、构成输出级的逆变器、连接在它们之间的构成线性放大器的至少1个逆变器级联连接。此时，只要将第二反馈电阻与线性放大器连接，线性放大器的电导具有比第一逆变器的电导大且为第三逆变器的电导以下的大小即可。
[0115]
另外，在上述实施例1的水晶振荡电路100和实施例2的水晶振荡电路200中的各个水晶振荡电路中，也可以在第三逆变器13的输出端与连接端子xt1之间连接阻尼电阻。通过添加这样的阻尼电阻，能够限制激振电流ir而减少从水晶振子xtal侧观察到的逆变器的电导gm(即，放大部10整体的电导)。
[0116]
另外，上述实施例1和实施例2的水晶振荡电路也能够应用于分立的水晶振荡器和模块的水晶振荡器中的任意一个。另外，也可以使用74hc等标准逻辑ic将上述实施例1和实施例2的水晶振荡电路搭载于基板板部。另外，上述实施例1和实施例2的水晶振荡电路的结构也能够应用于使用陶瓷振子的振荡电路。