專利名稱：同步信號發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用晶體振蕩器的同步信號發(fā)生器，具體地說，涉及一種抑制同步信號不穩(wěn)定性(信號隨時間而波動)的同步信號發(fā)生器。


圖1是普通同步信號發(fā)生器的說明性方框圖。
圖1所示的同步信號發(fā)生器包括晶體振蕩器1和脈沖變換器2。晶體振蕩器1包括晶體振動器3和振蕩電路單元4，并形成比如Corpitts(科爾皮茨)型振蕩電路。通過比如將一個AT切割的晶片和在晶片上形成的激發(fā)電極封裝到圖中未示出的氣密容器內(nèi)而構(gòu)成所述的晶體振動器3。AT切割的晶片(晶體振動器3)顯示一個與其厚度成反比的振動頻率(諧振頻率)。
于是，晶體振蕩器1的輸出信號含有高次諧波頻率fs(f2-fn)，如圖2所示，它們是基波成分頻率f1的倍頻。在這個例子中，所述晶體振蕩器1的振蕩頻率f是晶體振動器3的基波成分頻率f1，輸出波形基本上為正弦波輸出(這種輸出被稱為正弦波輸出)。然而，在基波成分f1與高次諧波成分fs之間，晶體振動器3與晶體振蕩器1的頻率值存在一個移位。
脈沖變換器2由比如一個互補(bǔ)輸出驅(qū)動器IC形成，將晶體振蕩器1的正弦波輸出轉(zhuǎn)換成正的/負(fù)的矩形脈沖。晶體振蕩器1的正弦波輸出通常被放大器5放大，再被輸入到脈沖變換器2。
然而，在具有上述結(jié)構(gòu)的同步信號發(fā)生器中，存在的問題是，脈沖變換器2的輸出(脈沖波形)會發(fā)生波動。
這就是說，有如圖2所示的那樣，雖然晶體振蕩器1輸出的正弦波主要包含基波成分f1，但也包含偶次或奇次高次諧波成分fs。于是，所述正弦波輸出并非只含有基波成分f1的理想正弦波，而由高次諧波成分fs使之發(fā)生變形，從而引起所說的波動。這就是說，對于所述基波成分f1來說，高次諧波成分fs越少，越接近理想的正弦波，作為晶體振蕩器1的正弦波輸出。
脈沖變換器2產(chǎn)生的矩形脈沖具有與晶體振蕩器1輸出正弦波的高次諧波成分fs的含量有關(guān)的波動。簡單地說，輸出的正弦波越接近理想正弦波，也即高次諧波成分fs對于基波成分f1的值越小，脈沖變換器2所產(chǎn)生的脈沖波動越小。不過，盡管晶體振蕩器1的振蕩輸出主要包含基波成分f1，但它含有并非少量的高次諧波成分fs。因此，就勢必會發(fā)生在脈沖變換器2輸出中的波動問題。
本發(fā)明的同步信號發(fā)生器包括晶體振蕩單元、濾波單元和脈沖變換單元。
所述晶體振蕩單元使輸出信號振蕩。
所述濾波單元將來自晶體振蕩單元的輸出信號變換為被設(shè)定得接近理想正弦波的信號，并輸出最終生成的信號。所述信號被變換成比如可使晶體振蕩單元輸出信號的特定頻率成分的含量比其它頻率成分的含量(level)相對地高一些。
采用上述結(jié)構(gòu)，所述同步信號發(fā)生器在晶體振蕩單元中包含較少量的高次諧波成分，因而輸出波形的變形較小，得到波動較小的脈沖。
另外，通過由在晶片切割角方面與晶體振蕩單元的晶體濾波器構(gòu)成上述濾波單元，可以減小輸出信號的波動。
圖1是普通同步信號發(fā)生器的方框圖；圖2表示用以說明采用普通同步信號發(fā)生器的問題的頻譜；圖3是說明本發(fā)明原理的方框圖；圖4是本發(fā)明一種具體實施例同步信號發(fā)生器的方框圖；圖5是本發(fā)明一種具體實施例的頻譜；圖6表示本發(fā)明一種具體實施例所用的晶體振動器的頻率-溫度特性。
圖3是表示本發(fā)明同步信號發(fā)生器的方框圖。
按照本發(fā)明，要說明的是在將晶體振蕩器輸出的正弦波中基波成分f1的含量設(shè)定得相對高于高次諧波成分fs含量的情況下，所輸出的正弦波變得接近理想正弦波，并且由脈沖變換器輸出的脈沖顯現(xiàn)被減小的波動。
圖3所示的同步信號發(fā)生器包含濾波單元13，它在晶體振蕩器11與脈沖變換器12之間，所述晶體振蕩器11輸出所用晶體之特定頻率的正弦波信號，而所述脈沖變換器12將正弦波信號變換成矩形脈沖。所述濾波單元將晶體振蕩器11的輸出輸入到濾波單元13，除去或者消弱除基波成分f1之外的頻率成分，或者只放大基波成分f1的含量，再將結(jié)果輸入到脈沖變換器12中。
如果將濾波單元13構(gòu)造成以振蕩頻率f為中心頻率f0的帶通濾波器，并使晶體振蕩器11輸出的正弦波通過該帶通濾波器，然后再得到具有相對于所述基波成分f1受到抑制的高次諧波成分fs的正弦波輸出。通過由脈沖變換器12使正弦波輸出變換成矩形波形所得到的輸出脈沖使高次諧波成分fs受到抑制，從而使所述波動最小。
本發(fā)明同步信號發(fā)生器的濾波單元13并不限于用于通過特定頻率的信號的單元，也即濾波器，而可以是任何設(shè)定輸入信號之特定頻率成分的含量相對地高于其它頻率成分含量的器件，并且輸出該結(jié)果。例如，可以是放大器，用以將基波成分f1的含量放大成比其它頻率成分含量大的水平，并用于輸出最終的信號。
下面要描述的是本發(fā)明同步信號發(fā)生器的一種具體實施例。
圖4是本發(fā)明一種具體實施例同步信號發(fā)生器的方框圖。
在圖4中，給圖1中也表示過的部分分配以同樣的參考標(biāo)號，并在下面的敘述中省略對它們的詳細(xì)描述。
與圖1所示的同步信號發(fā)生器相比，正像圖1中所示的結(jié)構(gòu)那樣，晶體振蕩器1具有同步信號發(fā)生器的振蕩頻率f，作為基波頻率f1；脈沖變換器2作為互補(bǔ)輸出驅(qū)動器IC，用于將通過放大器5的正弦波輸出變換成正的/負(fù)的脈沖。采用這種結(jié)構(gòu)，晶體振蕩器1包括晶體振動器3和振蕩電路單元4，而且圖4中的同步信號發(fā)生器，在晶體振蕩器1與脈沖變換器2之間，包含與圖3所示之濾波單元13相應(yīng)的晶體濾波器6。
晶體濾波器6對于封裝到氣密容器內(nèi)的晶片形成輸入/輸出電極，并且只輸出接收輸入的控制范圍內(nèi)的頻率(受到調(diào)節(jié)的帶通濾波器頻率)。
晶體濾波器6的受到調(diào)節(jié)的帶通頻率的中心頻率f0等于振蕩頻率f。這就是說，所述中心頻率f0等于晶體振蕩器1輸出的正弦波的基波成分頻率f1。
此外，通過將晶體濾波器6與晶體振動器3在晶片的頻率-溫度特性方面設(shè)定得彼此一樣，使晶體振蕩器1與晶體濾波器6具有同樣的頻率-溫度特性。例如，通過設(shè)定晶體濾波器6的晶片在切割角方面與AC切割晶片相等，可使晶體振蕩器1在頻率-溫度特性方面與晶體濾波器6相同，從而使所述中心頻率f0可與基波成分的頻率f1變化對應(yīng)。另外，還采用在溫度特性方面與晶體振蕩器相同的器件，如電容器等，作為確定所述中心頻率f0的外部元件，可使晶體振蕩器1在頻率-溫度特性方面與晶體濾波器6相同。此外，對于溫度的改變來說，可采用高Q濾波器。
將晶體振蕩器1的正弦波輸出輸入給具有中心頻率f0的晶體濾波器6，作為基波成分f1。
晶體濾波器6使中心在振蕩頻率f(基波成分f1)之頻率范圍的波通過。通過之后，如上所述，由放大器5使輸出的正弦波受到放大，并輸入至脈沖變換器2中，被變換成正的/負(fù)的脈沖，再輸出之。
采用圖4所示的結(jié)構(gòu)，輸出的正弦波先通過晶體濾波器6，從而去掉它的高次諧波成分fs，并使基波成分f1變得占據(jù)優(yōu)勢。也即如圖5所示，與基波成分f1相比，比起高次諧波成分fs不通過晶體濾波器6的情況來，從晶體濾波器6輸出的正弦波的頻譜的高次諧波成分fs進(jìn)一步受到抑制。因此，在通過晶體濾波器6之后，輸出的正弦波變得接近理想正弦波，因高次諧波成分fs所致的變形極小。于是，由于脈沖變換器2接收主要包含基波成分f1的理想正弦波，所以輸出脈沖的波動很小。
因此，由于如圖4所示的同步信號發(fā)生器是在晶體振蕩器1輸出的正弦波通過中心頻率f0等于振蕩頻率f的晶體濾波器6之后，才將該正弦波輸入脈沖變換器2，所以在輸出的正弦波接近理想正弦波之后，可使晶體振蕩器1輸出的正弦波變換成脈沖信號，從而使輸出脈沖的波動較小。
此外，按照本實施例，晶體振動器3與晶體濾波器6在晶片切割角方面是相同的。于是，使用晶體振動器3的晶體振蕩器1與晶體濾波器6在頻率-溫度特性方面基本是相同的。
圖6表示晶體振動器的頻率-溫度特性。
圖6中的頻率-溫度特性表現(xiàn)為在環(huán)境溫度(27℃)附近具有彎曲點(diǎn)的三次曲線，在低溫側(cè)有最大值，而在高溫側(cè)有最小值。
晶體振蕩器1的振蕩頻率f與溫度有關(guān)，晶體濾波器6的中心頻率f0也與溫度有關(guān)。這些溫度特性都與晶體的切割角有關(guān)。晶體振蕩器1和晶體濾波器6都包括如電容器等其它組件以及晶片。由于要把這些組件的頻率-溫度特性考慮進(jìn)去，所以盡管它們的切割角相等，它們的頻率-溫度特性卻并不一樣。然而，由于大多數(shù)情況下它們的頻率-溫度特性都是大大依賴于晶片的切割角，所以，通過設(shè)定晶體振蕩器1和晶體濾波器6的切割角相同，晶體振蕩器1和晶體濾波器6的頻率-溫度特性接近相同。
于是，晶體濾波器6的中心頻率f0和晶體振蕩器1的振蕩頻率隨溫度的變化而類似地改變。也即在振蕩頻率f(基波成分f1)隨溫度變化時，晶體濾波器6的中心頻率f0相應(yīng)地改變。因此，雖然溫度變化，基波成分f1與高次諧波成分fs之間可以保持恒定的差值。于是，盡管溫度變換，本實施例的同步信號發(fā)生器也能得到理想的正弦波，從而輸出脈沖的波動小。
按照本實施例，脈沖變換器2是一個雙輸出型的互補(bǔ)驅(qū)動器IC，用于將輸入信號變換成正的/負(fù)的脈沖。不過，它也可以是單輸出的IC等，用于變換成單一的脈沖。
雖然有如上面所述的那樣，將晶體振蕩器1的振蕩頻率f限定為基波頻率f1，但振蕩頻率f也可以是另一種頻率，例如是基波頻率f1的三倍那樣高的頻率(高次諧波成分的頻率fs(f3))。但在這種情況下，如果振蕩頻率f是頻率成分f3的頻率，則晶體濾波器6的中心頻率也應(yīng)該是頻率成分f3的頻率。
雖然設(shè)定晶體濾波器6的溫度特性與濾波單元13的相同，但濾波單元13可以具有其它結(jié)構(gòu)。例如，濾波單元13可以是采用表面聲波裝置的SAW濾波器。
當(dāng)把濾波單元13構(gòu)造成帶通濾波器時，可以設(shè)計使中心頻率f0等于作為標(biāo)稱頻率(也即環(huán)境溫度25℃時)的振蕩頻率f，以便相對于振蕩頻率f抑制高次諧波成分fs。由于所述波動主要是由比基波頻率高的高次諧波成分引起的，所以可將濾波單元13構(gòu)造成低通濾波器，不包括比基波頻率f1高的頻率。
另外，在上述例子中，通過設(shè)定晶體振蕩器1與晶體濾波器6的晶片切割角彼此相等，可以得到基本上同樣的頻率-溫度特性。不過，也可以通過提供比如溫度補(bǔ)償電路而得到同樣的頻率-溫度特性，用以與所述它們的頻率-溫度特性匹配，并得到同樣的頻率-溫度特性。
這就是說，按照本發(fā)明，通過在使用濾波器等的同時，設(shè)定晶體振蕩器1的正弦波輸出接近理想正弦波，而可將晶體振蕩器1的正弦波輸出設(shè)計得獲得具有較小波動的脈沖，并且具有上述原則所允許的適宜的和靈活的改變的同步信號發(fā)生器也在本發(fā)明的技術(shù)范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種同步信號發(fā)生器，通過脈沖變換器將來自振蕩頻率為f的晶體振蕩器的正弦波輸出變換成矩形波形的脈沖，其特征在于，來自晶體振蕩器的正弦波輸出通過其中心頻率f0等于振蕩頻率f的濾波器，并被輸入至脈沖變換器。
2.按照權(quán)利要求1所述的同步信號發(fā)生器，其特征在于，所述濾波器是頻率-溫度特性與晶體振蕩器相同的晶體濾波器。
3.按照權(quán)利要求2所述的同步信號發(fā)生器，其特征在于，晶體振蕩器和晶體濾波器分別使用的晶片具有相等的切割角。
4.按照權(quán)利要求1所述的同步信號發(fā)生器，其特征在于，所述振蕩頻率f等于晶體振蕩器輸出的基波成分的頻率。
5.按照權(quán)利要求1所述的同步信號發(fā)生器，其特征在于，所述脈沖變換器是互補(bǔ)輸出驅(qū)動器IC。
6.一種同步信號發(fā)生器，其特征在于，包括晶體振蕩單元，用于振蕩產(chǎn)生輸出信號；濾波單元，將晶體振蕩單元的輸出信號變換成接近理想正弦波的信號，并輸出所變換的信號；脈沖變換單元，根據(jù)所述濾波單元的輸出輸出矩形波形的脈沖；
7.按照權(quán)利要求6所述的同步信號發(fā)生器，其特征在于，所述濾波單元變換所述信號，以使來自所述晶體振蕩單元的輸出信號中的特定頻率成分的含量相對地高于其它頻率成分的含量，并輸出最終所得的信號。
8.按照權(quán)利要求7所述的同步信號發(fā)生器，其特征在于，所述濾波單元是帶通濾波器，它具有所述同步信號發(fā)生器的振蕩頻率作為其中心頻率。
9.按照權(quán)利要求6所述的同步信號發(fā)生器，其特征在于，所述濾波單元的頻率-溫度特性與所述晶體振蕩器相同。
10.按照權(quán)利要求9所述的同步信號發(fā)生器，其特征在于，所述濾波單元由晶體濾波器形成，它的晶片的切割角與所述晶體振蕩器的相等。
11.一種發(fā)生同步信號的方法，得到從使輸出信號振蕩之晶體振蕩單元輸出的同步信號，包括如下步驟將來自所述晶體振蕩單元的輸出信號變換成接近理想正弦波的信號；將所變換的信號變換成矩形波形的脈沖信號。
全文摘要
本發(fā)明的同步信號發(fā)生器通過將晶體振蕩器輸出的正弦波設(shè)定得接近理想正弦波并將其變換成脈沖信號而輸出波動較小的脈沖。利用使來自振蕩頻率為f的晶體振蕩器的正弦波輸出通過相同中心頻率f0的濾波單元,同時將濾波單元的輸出輸入給脈沖變換器,并將所得結(jié)果變換成矩形波形的脈沖,從而得到輸出信號。通過由晶體濾波器形成所述濾波單元,并將它的頻率－溫度特性設(shè)定得與晶體振蕩器的相同,盡管溫度變換,也可以得到波動較小的輸出信號。
文檔編號H03B1/04GK1366382SQ0210171
公開日2002年8月28日 申請日期2002年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月16日
發(fā)明者追田武雄 申請人:日本電波工業(yè)株式會社