JP2001007648A - 圧電発振器 - Google Patents

圧電発振器

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JP2001007648A
JP2001007648A JP11173303A JP17330399A JP2001007648A JP 2001007648 A JP2001007648 A JP 2001007648A JP 11173303 A JP11173303 A JP 11173303A JP 17330399 A JP17330399 A JP 17330399A JP 2001007648 A JP2001007648 A JP 2001007648A
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敏一 内山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】周波数安定度が高く、且つ、DLD特性の測定が
可能な小型水晶発振器を実現する。。 【解決手段】圧電振動子と増幅回路とを含む発振回路
と、定電圧回路とを備え、更に、電源と発振回路とを前
記定電圧回路を介し接続し該発振回路に一定電圧を供給
するよう構成した圧電発振器に於いて、前記電源電圧に
応じて定電圧回路の機能を無効にするよう構成したこと
により圧電振動子とその他電子回路とを一体化し組立て
た後であっても電源電圧を変化させることにより水晶振
動子のドライブレベルを調整しDLD特性を測定すること
が可能としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電発振器に関し、
特に、小型、且つ、経年時特性に優れる圧電発振器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、通信機器の小型化に伴い、これに
使用される基準信号源には、小型であることが求めら
れ、例えば図５に示すような構造の水晶発振器が提案さ
れている。同図（ａ） は従来の水晶発振器の断面構成
図を示すものであり、同図（ｂ）は従来の水晶発振器の
回路図を示すものである 同図（ａ）に示すように水晶発振器１００は、集積化さ
れた増幅回路１０１と、水晶振動子１０２と、これらを
収納する為の凹陥部を備えるセラミック容器１０３と、
金属製の蓋１０４とを備え、セラミック容器１０３の凹
陥部底面に上記増幅回路１０１を搭載した後、その上面
を覆うよう水晶振動子１０２を搭載し、更に、これらを
覆うよう蓋１０４にてセラミック容器１０３を封止する
よう構成したものである。
【０００３】そして、このように晶振動子１０２とその
他の電子部品とを共通する収納容器内に搭載するよう構
成したことにより水晶発振器１００の小型化を実現して
いる。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
のような構成では水晶振動子１０２のドライブレベル変
化に対する発振周波数の変化等のドライブレベル依存特
性（以下、ＤＬＤ特性と称す）を検査することが不可能
である。即ち、水晶振動子１０２は、その製造工程及び
製造条件等のバラツキによりＤＬＤ特性にバラツキが生
じる場合がある。
【０００５】このＤＬＤ特性は水晶振動子１０２の周波
数安定性及び、特性再現性に影響する為、振動子の完成
後、この検査を行なうことは不可欠である。水晶振動子
１０２のＤＬＤ特性を調査する方法としては、発振器に
組み込んだ水晶振動子１０２のドライブレベルを変化さ
せ、ドライブレベルの変化に対する振動周波数の偏移を
チェックする方法が一般的である。先の水晶発振器１０
０の場合、水晶振動子１０２と増幅回路１０１とが同一
の容器内に収納されていることから、水晶振動子１０２
単体での検査が不可能である為、水晶発振器１００の発
振器回路に供給する電源Vccの電圧値を制御し、これに
より増幅回路１０１の増幅動作を調整し、水晶振動子１
０２のドライブレベルを制御する方法が考えられる。
【０００６】しかし、水晶発振器１００は供給される電
源電圧の変化に対しても安定した周波数信号を出力する
為、図５（ｂ）に示すように発振器回路内に定電圧回路
１０５及び定電流回路１０６の少なくとも一方を一般に
備える場合が多い。従って、このような構成の水晶発振
器１００の場合、電源電圧値を制御しても、水晶振動子
１０２のドライブレベルが変化しない為、ＤＬＤ特性と
チェックすることが不可能であるという問題を生じてい
た。
【０００７】本発明は従来の圧電発振器の上記諸問題を
解決する為になされたものであって、回路中に定電圧回
路や定電流回路が含まれる場合であってもパッケージ後
に於いてＤＬＤ特性を測定することが可能な小型水晶発
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、圧電振動子と増
幅回路とを含む発振回路と、定電圧回路とを備え、更
に、電源と発振回路とを前記定電圧回路を介し接続し該
発振回路に一定電圧を供給するよう構成した圧電発振器
に於いて、前記電源の電圧が所定値以上に於いて定電圧
回路の機能が無効になるよう構成したことを特徴として
いる。
【０００９】請求項２記載の発明は、圧電振動子と増幅
回路と定電流回路とを含む圧電発振器に於いて、電源電
圧が所定値以上に於いて前記定電流回路の機能を無効に
するよう構成したことを特徴としている。
【００１０】請求項３記載の発明は、圧電振動子と増幅
回路とを含む発振回路と、定電圧回路と、周波数電圧制
御部を備え、更に、電源と発振回路とを前記定電圧回路
を介し接続し該発振回路に一定電圧を供給するよう構成
した圧電発振器に於いて、前記周波数電圧制御部に供給
される電圧が所定値以上に於いて前記定電圧回路の機能
を無効にするよう構成したことを特徴としている。
【００１１】請求項４記載の発明は、圧電振動子と増幅
回路と定電流回路と、周波数電圧制御部を含む圧電発振
器に於いて、前記周波数電圧制御部に供給される電圧が
所定値以上に於いて前記定電流回路の機能を無効にする
よう構成したことを特徴としている。
【００１２】請求項５記載の発明は請求項１または請求
項３記載の発明に加え、定電圧回路の機能が無効である
電圧範囲にて前記電源電圧を制御し増幅回路に供給する
電圧を変化させることによって、前記圧電振動子のドラ
イブレベルを制御することを特徴としている。
【００１３】請求項６記載の発明は請求項２または請求
項４記載の発明加え、定電流回路の機能が無効である電
圧範囲にて前記電源電圧を制御し増幅回路に供給する電
圧を変化させることによって、前記圧電振動子のドライ
ブレベルを制御することを特徴としている。
【００１４】請求項7記載の発明は請求項５または請求
項６記載の発明に加え、前記圧電振動子のドライブレベ
ルを制御することにより該圧電振動子のドライブレベル
依存特性の確認が可能であることを特徴としている。
【００１５】請求項８記載の発明は、圧電振動子と増幅
回路とを含む発振回路とに定電圧回路又は定電流回路を
介して電力を供給する発振回路に於いて、前記定電圧回
路、定電流回路に電流バイパススイッチを備え、該スイ
ッチを外部から制御することによって前記定電圧回路又
は定電流回路の機能を無効にしたことを特徴としてい
る。
【００１６】
【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回路図である。同図に示す回路
は一般的なコルピッツ型水晶発振回路１に増幅回路２を
カスケード接続すると共に、電源Vccと増幅器回路２及
び定電圧回路３とをスイッチ回路４を介し接続し、前記
スイッチ回路４と後述する増幅回路２に備えるスイッチ
回路５とにこれらスイッチ回路を制御する為の制御回路
６を接続するよう構成したものである。
【００１７】そして、該発振回路１は増幅素子であるト
ランジスタQ1のベースと接地との間に抵抗R1と、ベース
とエミッタ間にコンデンサＣ１を、エミッタとアース間
にコンデンサＣ２とを接続すると共に、前記コンデンサ
C2と並列に抵抗R2を接続し、更に、先の増幅回路２とカ
スコード接続したトランジスタＱ１のベースとトランジ
スタＱ２のベースとの間に抵抗R3を接続するよう構成し
たものである。増幅回路２は上記に説明した接続関係に
加え、電源ライン７とトランジスタＱ２のコレクタとを
抵抗Ｒ４を介して接続すると共に、トランジスタＱ２の
ベースに定電流回路８と抵抗Ｒ５とを接続し、これらの
うち何れか一方がスイッチ回路５により電源ライン７に
接続されるよう構成したものである。上記電源ライン７
はスイッチ回路４により定電圧回路４と電源Vccとの何
れか一方と接続されるよう構成したものである。
【００１８】図２は上記制御回路６の一例を示す回路構
成図であり、ここではスイッチ回路４の制御を行なう場
合を中心に説明する。同図に示すように制御回路６は電
圧比較部９を備え、該電圧比較部９の出力信号を制御信
号としてスイッチ回路４内に備えるスイッチ１０とスイ
ッチ１１とを制御するよう構成したものである。
【００１９】上記制御部６は電圧比較部９の正極端子に
抵抗R6と抵抗R7とにより分圧された電源Vccの電圧を供
給するよう接続し、更に、他方の負極端子にはトランジ
スタQ3のコレクタとベースとを接続すると共に、抵抗R8
を介して電源Vccに接続するよう構成したものである。
スイッチ１０は例えば電源VccにPNP型トランジスタQ4
（以下トランジスタQ4と称す）のエミッタを、制御回路
６の出力端子OPにトランジスタQ4のコレクタを接続し、
更に、トランジスタQ4のエミッタとベースとを抵抗R9を
介し接続すると共に、そのベースをエミッタを接地して
いるトランジスタQ5のコレクタに接続し、更に、トラン
ジスタQ5のベースを抵抗R10を介し接地すると共に、抵
抗R11を介し上記比較部９の出力端子に接続するよう構
成したものである。
【００２０】スイッチ１１は例えば上記定電圧回路３の
出力端子にPNP型トランジスタQ6（以下、トランジスタQ
6と称す）のエミッタを、制御回路６の出力端子OPにト
ランジスタQ6のコレクタを接続し、更に、トランジスタ
Q6のエミッタとベースとを抵抗R12を介し接続すると共
に、エミッタを上記比較部９の出力端子に接続するよう
構成したものである。
【００２１】以下に上記制御回路６の動作について説明
する。先ず、水晶発振器は発振動作を行なうに必要な電
源Vccの電圧範囲が一般に設定されており、この時の電
圧を動作電圧Vccdとし、更に、上記電源範囲より高電位
の電圧を非動作電圧Vcchとする。そして、電源Vccの電
圧が動作電圧Vccdの最大電圧であるとき、比較器１２の
正極端子と負極端子との電圧（トランジスタQ3のベース
・エミッタ間電圧）とが等しくなるように上記抵抗R6と
抵抗R7との分圧比を設定する。このような設定により動
作電圧Vccdのときは比較部９の出力信号はLOWとなり電
圧（０V）を出力する。
【００２２】このとき、スイッチ１１はトランジスタQ6
のベースがエミッタより低電位になる為、トランジスタ
Q6が動作しON状態となり、更に、スイッチ１０はトラン
ジスタQ5が動作しない為、OFF状態となり、その結果、
定電圧回路３と電源ライン７とが接続された状態となる
から定電圧回路の機能が生かされる。一方、電源Vccが
非動作電圧Vcch以上である場合は比較部９の出力信号が
HIとなり特定の電圧Vh（電圧Vh＞定電圧回路出力電圧）
を出力する。このとき、スイッチ１１はトランジスタQ6
のベースがエミッタより高電位になる為、トランジスタ
Q6が動作しOFF状態となり、更に、スイッチ１０はトラ
ンジスタQ5が動作し、トランジスタQ4のベースが接地さ
れる為トランジスタQ4が動作しON状態となり、結果、電
源Vccと電源ライン７とが直接接続された状態となるか
ら定電圧回路の機能が無効となる。
【００２３】スイッチ回路５に於いても、上記スイッチ
回路４の動作と同一であり動作電圧Vccdのとき定電流回
路８が電源ライン７に接続され、非動作電圧Vcchのとき
抵抗R5が電源ライン７に接続されるよう動作させる。以
上説明した動作により例えば動作電圧が５V±１Vである
場合、電源Vccの電圧が６V以上のとき定電圧回路３及び
定電流回路８の機能を無効とすることが可能であり為、
水晶発振器の使用時の発振動作に影響を与えること無く
電源Vccの電圧により増幅回路の動作を制御し、もって
水晶振動子のドライブレベルを制御することが可能とな
るから、パッケージ後に於いてＤＬＤ特性を検査するこ
とができる。
【００２４】図３は本発明の基づく水晶発振器の他の実
施例を示す回路構成図であり、同図４は図３に示す制御
回路６の回路構成図の例を示すものである。図３に示す
水晶発振器回路が図１に示す回路と異なる点は、図４に
示すように比較部９の正極端子に周波数制御電圧部AFC
の電圧を供給するよう接続することにより、周波数制御
電圧部からの電圧信号によってスイッチ回路４及びスイ
ッチ回路５を制御するところにある。
【００２５】そしてこのような構成とすることにより、
動作電圧Vccdの範囲内であっても定電圧回路３及び定電
流回路８の機能を無効とすることができるので、より広
範囲に亙ってドライブレベルを制御することが可能であ
る。同様に前記図1〜図２に示した例に於いてもスイッ
チ制御端子を別途設け、電源電圧値に関係なし定電流回
路、定電圧回路をバイパスする回路を制御することもで
きる。
【００２６】以上、本発明をトランジスタを用いて構成
したスイッチ回路を例にあげ説明したが本発明はこれに
限定されるものでなくスイッチ動作をするものであれば
その他の構成のスイッチ回路を使用しても構わない。
尚、以上本発明を水晶素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。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明に基づく圧電
発振器は、定電圧回路及び定電流回路を含む発振器回路
と圧電振動子とを同一の容器内に収納した場合であって
も、上記定電圧回路及び定電流回路を動作電圧以上でそ
の制御を無効とするよう構成した為、水晶振動子のドラ
イブレベルを制御することが可能であり、もって、DLD
特性を測定することが可能であ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構
成図を示すものである。
【図２】本発明に基づく水晶発振器の制御回路の回路構
成図を示すものである。
【図３】本発明に基づく水晶発振器の他の実施例の回路
構成図を示すものである。
【図４】本発明に基づく水晶発振器の制御回路の回路構
成図を示すものである。
【図５】従来の水晶発振器の構成図を示すものである。 （ａ）従来の水晶発振器の側面断面構成図を示すもので
ある。 （ｂ）従来の水晶発振器の回路構成図を示すものであ
る。
【符号の説明】
１発振回路、２増幅器、３、１０５定電圧回路、４、５
スイッチ回路、６制御回路、７電源ライン、８、１０６
定電流回路、９比較部、１０、１１スイッチ、１００水
晶発振器、１０１集積化部品、１０２水晶振動子。１０
３セラミック容器、１０４蓋

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧電振動子と増幅回路とを含む発振回路
    と、定電圧回路とを備え、更に、電源と発振回路とを前
    記定電圧回路を介し接続し該発振回路に一定電圧を供給
    するよう構成した圧電発振器に於いて、前記電源の電圧
    が所定値以上に於いて定電圧回路の機能が無効になるよ
    う構成したことを特徴とする圧電発振器。
  2. 【請求項２】圧電振動子と増幅回路と定電流回路とを含
    む圧電発振器に於いて、電源電圧が所定値以上に於いて
    前記定電流回路の機能を無効にするよう構成したことを
    特徴とする圧電発振器。
  3. 【請求項３】圧電振動子と増幅回路とを含む発振回路
    と、定電圧回路と、周波数電圧制御部を備え、更に、電
    源と発振回路とを前記定電圧回路を介し接続し該発振回
    路に一定電圧を供給するよう構成した圧電発振器に於い
    て、前記周波数電圧制御部に供給される電圧が所定値以
    上に於いて前記定電圧回路の機能を無効にするよう構成
    したことを特徴とする圧電発振器。
  4. 【請求項４】圧電振動子と増幅回路と定電流回路と、周
    波数電圧制御部を含む圧電発振器に於いて、前記周波数
    電圧制御部に供給される電圧が所定値以上に於いて前記
    定電流回路の機能を無効にするよう構成したことを特徴
    とする圧電発振器。
  5. 【請求項５】定電圧回路の機能が無効である電圧範囲に
    て前記電源電圧を制御し増幅回路に供給する電圧を変化
    させることによって、前記圧電振動子のドライブレベル
    を制御することを特徴とする請求項１または請求項３記
    載の圧電発振器。
  6. 【請求項６】定電流回路の機能が無効である電圧範囲に
    て前記電源電圧を制御し増幅回路に供給する電圧を変化
    させることによって、前記圧電振動子のドライブレベル
    を制御することを特徴とする請求項２または請求項４記
    載の圧電発振器。
  7. 【請求項７】前記圧電振動子のドライブレベルを制御す
    ることにより該圧電振動子のドライブレベル依存特性の
    確認が可能であることを特徴とする請求項５または請求
    項６記載の圧電発振器。
  8. 【請求項８】圧電振動子と増幅回路とを含む発振回路と
    に定電圧回路又は定電流回路を介して電力を供給する発
    振回路に於いて、前記定電圧回路、定電流回路に電流バ
    イパススイッチを備え、該スイッチを外部から制御する
    ことによって前記定電圧回路又は定電流回路の機能を無
    効にしたことを特徴とする圧電発振器。
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