JP2000077940A

JP2000077940A - 圧電発振器

Info

Publication number: JP2000077940A
Application number: JP10241407A
Authority: JP
Inventors: Tomio Sato; 富雄佐藤; Masaaki Okubo; 正明大久保; Tetsuya Abe; 哲也阿部
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】周波数の立ち上がり時間が短時間であり、且
つ、低消費電流である周波数安定度が優れた圧電発振器
を提供する。【解決手段】圧電振動子４と、前記圧電振動子４を加
熱する為のヒーター５と、加熱温度を検知する感熱素子
６と、該感熱素子の出力した信号に基づきヒーターを制
御する温度制御回路と、その他発振器を構成する回路部
品８とを備える圧電発振器に於いて、少なくとも前記圧
電振動子４と前記ヒーター５と、前記感熱素子６とを第
一の回路基板２上に搭載し、その他の発振器回路を第二
の回路基板３上に搭載し、前記第一の基板２と前記第二
の基板３とをそれぞれの基板表面が対向し合い、且つ、
間隔を隔てて接続した特徴を有する圧電発振器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は周波数安定度の高い
圧電発振器に関し、特に、低消費電流であり、周波数の
立ち上がり特性に優れた保温型圧電発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】通信機器の基準信号源に用いられる圧電
発振器として例えば水晶発振器は、温度変化に対する出
力周波数の安定性と、通信装置の小型化に伴いその容積
が小さいことが求められている。一般に水晶発振器の中
でも極めて高い周波数安定度が得られるものとしては、
水晶振動子等の温度の影響を受け易い電子部品を一定温
度に保たれた恒温槽内に収納した恒温槽型水晶発振器
（ＯＣＸＯ）が知られている。この様な構成とすること
により、例えば１×１０^-7ppm〜５×１０^-10ppm／０℃
〜＋６０℃と極めて高い周波数安定度が得られる。

【０００３】しかし、その反面、前記恒温槽を大型な金
属ブロックを用いて構成するのが一般的である為、発振
器の大型化が避けられないという欠点がある。一方、近
年、上記の様な欠点を改善した水晶発振器として、図２
に示すような構造のものが注目されている。

【０００４】図２は恒温槽を必要としない保温型の水晶
発振器の断面構成図を示すものである。同図に示す水晶
発振器１０１はプリント基板１０２の一方の面に発振回
路１０３を設け、他の一方の面には表面実装型の小型ヒ
ーター１０４と、該ヒーター１０４により加熱される水
晶振動子１０５と、該水晶振動子１０５に近接配置され
る感温素子１０６と、該感温素子１０４の検知結果に基
づき前記ヒーター１０４の加熱温度を制御する温度制御
回路１０７とを備えている。更に、これらの発振器構成
要素は金属製の基台１０８及び、ケース１０９により覆
われる。また、必要に応じては前記発振器構成要素の周
囲に断熱材を設ける場合もある。尚、同図に示す１１０
は発振器のリード端子であり、ハーメチック等の手法に
より基台１０８と非導通に固定されている。

【０００５】この様な構成から成る水晶発振器は、金属
ブロック等から成る恒温槽を必要としない為、小型であ
り、また、金属ブロックを用いた恒温槽と比較して加熱
能力の低い小型ヒーター１０４を使用しているが、前記
ヒーター１０４と、前記感温素子１０６とを前記水晶振
動子１０５の近接に配置することにより効率的に該水晶
振動子１０５を加熱すると共に、その温度を高感度に温
度検知し、検知した結果に基づき、ヒーターの加熱能力
を制御することにより安定な周波数信号を得ている。

【０００６】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２
に示すような構成から成る水晶発振器は前記小型ヒータ
ー１０４を用いて水晶振動子１０５を所定温度まで加熱
するのに長時間を必要としていた。即ち、図２に示すよ
うな構成からな成る水晶発振器は、該水晶発振器を構成
する部品が一枚のプリント基板１０２に搭載される為、
該プリント基板１０２の表面には複雑な回路配線が施さ
れることになる。前記回路配線には通常、熱伝導性に優
れた銅等の導体が用いられ、該回路配線が複雑になる
程、前記導体の占有面積が大きくなる。その為、前記ヒ
ーター１０４の熱エネルギーは前記金属膜を介して前記
プリント基板１０２全体に拡散され易くなる共に、加熱
を必要としないその他の発振器部品にも熱が伝搬しこれ
らの部品から放熱されることになる。

【０００７】例えば、この様に大きな熱エネルギーの損
失を凌駕するほどの加熱能力を有するヒーターを用いる
ことにより短時間で昇温可能となるが、通信装置の小型
化に伴い、水晶振動子の小型化と、定消費電力化が求め
られている為、ヒーター１０４は、小型、且つ、定消費
電力のものを使用せざるを得ず、前記水晶振動子１０５
を加熱初期の段階から前記適温になるまで急激に加熱が
可能なほど加熱の能力を備えていない。従って、前記水
晶振動子１０５が適温となるまでには長時間を必要と
し、これにより例えば通信装置の製造過程に於いて、前
記水晶発振器１０１を取り付けた後に電源を投入して動
作確認をする為には、発振器の出力周波数が安定するま
で（立ち上がり時間）長時間待機しなければならず、そ
の為、組み立て、調整工程が大幅に長時間化するという
問題を生じていた。更に、水晶発振器の動作が定常状態
となった後も、前記ヒーター１０４は上述した熱エネル
ギーの損失を補い前記水晶振動子１０５を適温にて保つ
為に多くの電力を供給しなければならず、その為、水晶
発振器全体の低消費電流化が十分達成されないという問
題も生じていた。本発明は上記の問題を解決する為にな
されたものであり、周波数の立ち上がり時間が短時間で
あり、且つ、低消費電流である周波数安定度に優れる圧
電発振器を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
本発明に係わる請求項１記載の発明は、圧電振動子と、
発振回路と、前記圧電振動子を加熱する為のヒーター
と、加熱温度を検知する感熱素子と、該加熱素子の出力
した信号に基づき前記ヒーターを制御する温度制御回路
とを備える圧電発振器に於いて、少なくとも前記圧電振
動子と、前記ヒーターと、前記感熱素子とを第一の回路
基板上に搭載し、発振器を構成するその他の部品を第二
の回路基板上に搭載し、更に、前記第一の基板と前記第
二の基板とを所定の間隔を隔てて配置したことを特徴と
している。

【０００９】

【本発明の実施の形態】以下、図示した実施例に基づい
て本発明を詳細に説明する。図１は本発明に基づく水晶
発振器の一実施例を示す断面構成図である。同図に示す
水晶発振器１は第一の回路基板として例えば薄厚のフレ
キシブル基板２と、第二の回路基板として例えばガラス
エポキシ系から成るプリント基板３とを備えている。そ
して、前記フレキシブル基板２の一方の主面には水晶振
動子４と、該水晶振動子４を加熱する為の小型ヒーター
５と、該ヒーター５の加熱温度を検知する感熱素子とし
て例えばサーミスタ６と、該サーミスタ６の温度検知結
果に基づいて前記ヒーター５の加熱温度を制御する為の
温度制御回路７とを備え、発振器を構成する。その他の
回路部品８は前記プリント基板３の一方の主面に搭載さ
れている。

【００１０】そして、前記プリント基板３と前記フレキ
シブル基板２とは、部品を搭載していな側の主面同士が
対向するように、所定の間隔を隔して配置し、両基板を
機能端子９に接続する。尚、前記水晶振動子４と前記回
路部品８とは図示していない導線等を介し電気的接続し
ている。更に、上記の発振器は例えば金属製の基台１０
及び、ケース１１により覆われる。この様に構成した水
晶発振器１は、前記ヒーター５の熱エネルギーの損失が
少ない為、より多くの熱エネルギーを前記水晶振動子４
に供給することを可能にしている。即ち、前記ヒーター
５と前記回路部品８とをそれぞれ別々の回路基板に搭載
したことにより、前記フレキシブル基板２に設ける回路
配線が簡素化され、これに伴い導体の占有面積が小さく
なり、しかも基板自体が薄厚で熱容量が小さい為、前記
ヒーター５の熱エネルギーが基板全体へ拡散することを
抑える。

【００１１】同時に、加熱の必要が無い前記回路部品８
への熱エネルギーの供給を抑えられる為、前記ヒーター
５の熱エネルギーの損失は小さくなる。従って、前記ヒ
ーター５は前記水晶振動子４に対しては多くの熱エネル
ギーを供給することが可能となり、これにより加熱初期
の段階から前記水晶振動子４が適温となるまでの加熱時
間が短時間となると共に、水晶発振器１の動作が定常状
態となった後も、プリント基板や部品からの熱エネルギ
ーの損失が抑えられたことに伴い、前記ヒーター５が消
費する電力も大幅に減少する。また、必要に応じて前記
発振器の構成要素の周囲に断熱材を備えることにより外
気との断熱を効果的に行え、一層の熱エネルギーの損失
が抑えられることは明らかである。

【００１２】以上、本発明の一実施例では第一の回路基
板としてフレキシブル基板を、第二の回路基板としてガ
ラスエポキシ系から成るプリント基板を用いて説明した
が本発明はこれに限るものでなく、第一の回路基板及
び、第二の回路基板としてその他の種類の基板を用いて
構成しても良いが、第一の回路基板は望ましくは熱容量
の小さいものを用いるべきであろう。更に、本発明を一
実施例では第一の回路基板にヒーターと、水晶振動子
と、感熱素子と、温度制御回路とを備えた構成として説
明したが、本発明はこれに限るものでなく、前記第一の
回路基板には少なくとも水晶振動子と、ヒーターと、感
熱素子を備ていれば良く、前記温度制御回路を前記第二
の回路基板に搭載したものであっても良いことは明らか
である。

【００１３】尚、以上本発明を水晶振動子を用いた発振
器を例に説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、水晶以外の他の圧電振動子を用いたものに適
用してもよいことは明らかである。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように前記請求項１記載の
発明は、少なくとも圧電振動子と、ヒーターと、感熱素
子とを第一の薄厚の回路基板に搭載し、その他の回路部
品を第二の回路基板に搭載し、更に、前記第一の基板と
前記第二の基板とをそれぞれの基板表面が対向し合い、
且つ、間隔を隔てて接続した構成としたことにより、前
記ヒーターの熱エネルギーを効率的に圧電振動子へ供給
することが可能となり、これに伴い圧電発振器の周波数
立ち上がり時間が短縮され、発振器のメンテナンス等の
作業性が改善されるという効果を奏する。更に、上記の
効果に加え、発振器の動作が定常状態の場合には、より
高い周波数安定度を実現することが可能になると共に、
前記熱エネルギーの損失が抑えられたことに伴い、前記
ヒーターへの供給電力が減少する為、これにより水晶発
振器の消費電流化が達成されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく水晶発振器の一実施例の回路図
を示すものである。

【図２】従来の水晶発振器の構造図を示すものである。

【符号の説明】

１、１０１水晶発振器、２フレキシブル基板、３、１０
２プリント基板、４、１０５水晶振動子、５、１０４ヒ
ーター、６、１０６感熱素子、７、１０７温度制御回
路、８回路部品、９、１１０機能端子、１０、１０８基
台、１１、１０９ケース、１０３発振回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J079 AA04 BA02 BA22 BA41 BA43 CA12 CB01 HA05 HA07 HA10 HA29 HA30 KA05 5J081 AA01 BB01 CC04 CC17 EE05 FF29 JJ00 LL09 MM08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電振動子と、発振回路と、前記圧電振動
子を加熱する為のヒーターと、加熱温度を検知する感熱
素子と、該加熱素子の出力した信号に基づき前記ヒータ
ーを制御する温度制御回路とを備える圧電発振器に於い
て、少なくとも前記圧電振動子と、前記ヒーターと、前
記感熱素子とを第一の回路基板上に搭載し、発振器を構
成するその他の部品を第二の回路基板上に搭載し、更
に、前記第一の基板と前記第二の基板とを所定の間隔を
隔てて配置したことを特徴とする圧電発振器。