JP2001177344A - 圧電発振器の制御周波数特性の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力された制御電圧に応じて出力される発振
周波数を規格内に正確に調整することができる圧電発振
器の制御周波数特性の調整方法を提供する。 【解決手段】 圧電振動素子Ｘを有しており、制御電圧
に応じた発振周波数ｆを出力する圧電発振器１の制御周
波数特性の調整方法において、前記圧電振動素子１に接
続された負荷容量を調整し、前記制御周波数特性の傾き
を調整する第１調整ステップと、前記圧電振動素子Ｘの
電極の質量を変えて前記発振周波数ｆを公称周波数に調
整する第２調整ステップと、前記圧電振動素子ｆを内蔵
した状態で封止する封止ステップとを有することを特徴
とする圧電発振器１の制御周波数特性の調整方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力された制御電
圧に応じて出力制御される発振周波数をある範囲内に調
整するための圧電発振器の制御周波数特性の調整方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来の圧電発振器に内蔵され
た回路１０８を簡略化した構成例を示す回路図である。

【０００３】この圧電発振器は、外部から入力された制
御電圧に応じて出力される発振周波数が所定の制御周波
数特性で変化する電圧制御型の水晶発振器（ＶＣＸＯ：
Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｒｙｓｔａ
ｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）である。この圧電発振器
は、回路１０８を有する。回路１０８は、制御電圧端子
３７、入力抵抗Ｒｉ、バリキャップＤ、負荷容量調整回
路１４、制御特性調整回路１１８、素子９、発振回路３
９及び出力端子３３を有する。

【０００４】制御電圧端子３７は、出力端子３３から出
力される発振周波数を制御するために入力する制御電圧
の入力端子である。制御電圧端子３７には、入力抵抗Ｒ
ｉが設けられている。入力抵抗Ｒｉは、バリキャップ
Ｄ、制御特性調整回路１１８及び発振回路３９と接続さ
れている。バリキャップＤは、制御特性調整回路１１８
に対して並列に接続されている。制御特性調整回路１１
８については、後述する。また、バリキャップＤは、発
振回路３９、負荷容量調整回路１４及び素子９とも接続
されている。

【０００５】発振回路３９は、図示しない所定の圧電振
動素子を含んでおり、制御電圧端子３７から入力された
制御電圧に応じて所定の発振周波数を出力端子３３に出
力する発振回路である。尚、発振回路３９は、入力抵抗
Ｒｉ、バリキャップＤ及び素子９を含んでいるような構
成であっても良い。

【０００６】負荷容量調整回路１４は、一端が接地され
ており、他端が上述のようにバリキャップＤ、素子９及
び制御特性調整回路１１８とも接続されている。負荷容
量調整回路１４は、主として制御周波数特性のポジショ
ンを制御する。ここで、「制御周波数特性」とは、制御
電圧に応じて発振周波数が変化する特性を意味してい
る。制御周波数特性は、横軸を制御電圧とし縦軸を発振
周波数とすると、特性を示す線が右上がりの概ね直線で
表される。制御周波数特性を表すこの直線は、２つの属
性としての「傾き」及び「ポジション」を有する。「ポ
ジション」とは、ある特定の制御電圧における発振周波
数で表される。

【０００７】制御特性調整回路１１８は、バリキャップ
Ｄに対して並列となるように、素子９、負荷容量調整回
路１４、入力抵抗Ｒｉ、バリキャップＤ及び発振回路３
９と接続されている。制御特性調整回路１１８は、複数
のコンデンサを有し、これらのコンデンサ一つ一つを有
効にしたり、無効にすることで容量を調整する。制御特
性調整回路１１８は、主に制御周波数特性の傾きを制御
する。尚、これら制御周波数特性の傾きと制御周波数特
性のポジションは、それぞれ完全に独立して制御できる
ものではなく、一方を制御すると他方へも若干影響す
る。

【０００８】素子９は、一端が接地されており、他端が
制御特性調整回路１１８、バリキャップＤ及び負荷容量
調整回路１４と接続されている。発振回路３９は、出力
端子３３とも接続されている。出力端子３３は、発振回
路３９が出力する発振周波数の出力端子である。

【０００９】従来の圧電発振器は以上のような構成であ
り、次にこの圧電発振器の制御周波数特性の調整方法に
ついて説明する。

【００１０】<制御特性調整回路による調整>圧電発振器
１０１は、予め発振回路の所定の負荷容量値に発振周波
数を合わせ込む調整が終了した圧電振動子Ｘを含んでお
り、制御電圧端子３７に所定の制御電圧が所定の範囲で
入力され、出力端子３３にはそれに応じた所定の発振周
波数が出力される。制御電圧端子３７及び出力端子３３
には、所定の検査機能を有するマイクロコンピュータが
接続されており、出力端子３３に出力された発振周波数
が計測されている。

【００１１】マイクロコンピュータは、制御電圧端子３
７に入力した制御電圧に対応して出力される制御周波数
特性の傾きが規格値内であるか否かを判断する。マイク
ロコンピュータは、制御周波数特性の傾きが規格値内で
あると判断すると、制御特性調整回路１１８の制御特性
の調整を終了する。一方、マイクロコンピュータは、制
御周波数特性の傾きが規格値外であると判断すると、制
御特性調整回路１１８の制御特性を電気的に調整する。

【００１２】また、圧電発振器１０１の制御周波数特性
の別の調整方法には、圧電発振器１０１の制御周波数特
性を測定しておき、予め用意しておいた調整量に対する
制御周波数特性の統計的なデータから規格値内に入る調
整量を導き出し、その調整量で固定する方法があった。

【００１３】<負荷容量調整回路による調整>制御特性調
整回路１１８の制御特性の電気的な調整が終了すると、
マイクロコンピュータは、再度圧電発振器１０１の発振
周波数を計測する。マイクロコンピュータは、所定の電
圧において発振周波数が公称周波数の規格値内であると
判断すると負荷容量調整回路１４の調整容量の調整を終
了し、所定の電圧において発振周波数が公称周波数の規
格値外であると判断すると負荷容量調整回路１４の調整
容量を電気的に調整する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、制御周波数
特性調整において前者のようにマイクロコンピュータが
２回に渡って圧電発振器１０１の発振周波数を電気的に
調整すると、第２回目の電気的な調整が第１回目の電気
的な調整に影響を与えてしまい、制御周波数特性が変化
する場合があった。つまり、従来の圧電発振器１０１の
制御周波数の調整方法では、圧電発振器１０１の制御周
波数特性を正確に調整することができないという問題点
があった。

【００１５】また、制御周波数特性調整において後者の
場合には、周波数可変用として用いる素子を容量別に選
別する等の準備が必要であり、圧電発振器１０１の調整
に手間がかかっていた。

【００１６】更に予め傾きが規格値内に入るように調整
量を考慮した所定の負荷容量値で調整されている圧電振
動素子Ｘを回路と組み合わせた場合でも、圧電振動素子
Ｘの特性や周波数可変用素子や各部品容量のバラツキに
より制御周波数特性の傾きがバラツくため制御周波数特
性調整回路１１８がない場合には制御周波数特性の傾き
が規格に入らないことがあった。

【００１７】本発明の目的は、上記課題を解消して、入
力された制御電圧に応じて出力される発振周波数を規格
値内に正確に調整することができる圧電発振器の制御周
波数特性の調整方法を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、圧電
振動素子を有しており、制御電圧に応じた発振周波数を
出力する圧電発振器の制御周波数特性の調整方法におい
て、前記圧電振動素子に接続された負荷容量を調整し、
前記制御周波数特性の傾きを調整する第１調整ステップ
と、前記圧電振動素子の電極の質量を変えて前記発振周
波数を公称周波数に調整する第２調整ステップと、前記
圧電振動素子を内蔵した状態で封止する封止ステップと
を有することを特徴とする圧電発振器の制御周波数特性
の調整方法である。

【００１９】この請求項１の構成によれば、第１調整ス
テップでは、圧電振動素子に接続された負荷容量を調整
し、制御周波数特性の傾きを調整する。第２調整ステッ
プでは、圧電振動素子の電極の質量を変えて発振周波数
を公称周波数に調整する。封止ステップでは、圧電振動
素子を内蔵した状態で封止する。第２調整ステップでは
電気的に発振周波数を調整していないので、第１調整ス
テップの電気的な調整は、第２調整ステップの調整の影
響を受けにくい。従って、圧電発振器は、制御電圧に応
じて正確に発振周波数が制御されるように調整される。
また、圧電発振器は、封止前に調整が終了するので封止
後に傾きを調整する必要がない。

【００２０】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、前記第２調整ステップでは、前記圧電振動素子の表
面に設けられた電極の質量を増加又は減少させる。

【００２１】この請求項２の構成によれば、容易に圧電
振動素子の表面に設けられた電極の質量を変えることが
できる。これにより、圧電発振器は、より正確に発振周
波数を公称周波数に調整することができる。

【００２２】請求項３の発明は、請求項１の構成におい
て、前記封止ステップ後に、前記圧電振動素子に接続さ
れた負荷容量を調整して前記発振周波数を公称周波数に
調整する第３調整ステップを有する。

【００２３】この請求項３の構成によれば、圧電発振器
は、封止した後でも発振周波数の調整をおこなうことが
できるばかりでなく、より正確に発振周波数を公称周波
数に調整することができる。

【００２４】請求項４の発明は、請求項３の構成におい
て、前記第３調整ステップでは、前記負荷容量の調整量
を格納手段に格納する。

【００２５】この請求項４の構成によれば、圧電発振器
が発振動作する際には、格納手段の調整量が参照され、
その調整量に基づいて負荷容量を変更する。これによ
り、圧電発振器は、さらに正確に発振周波数を規格値内
の公称周波数に調整することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。

【００２７】以下の説明において「負荷容量」とは、後
述する圧電振動素子から見た場合の回路負荷の容量をい
い、その値は後述する調整容量Ｃａｊを制御することに
よって変化させることができる。

【００２８】図１は、本発明の好ましい実施形態として
の圧電発振器１の制御周波数特性の調整方法によって発
振周波数が調整される圧電発振器１の構成例を示す斜視
図である。

【００２９】圧電発振器１は、例えば外部から入力され
た制御電圧に応じて出力される発振周波数が所定の制御
周波数特性で変化する電圧制御型の水晶発振器（ＶＣＸ
Ｏ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）である。圧電発振器１
は、図示しない所定の基板に実装されるものである。圧
電発振器１は、外観上、圧電振動素子Ｘ、パッケージ１
１及び回路８を有する。回路８についての詳細は、後述
する。

【００３０】圧電振動素子Ｘは、例えば水晶振動子であ
り、一端が固定され他端が自由端のいわゆる片持ち型の
圧電振動素子である。圧電振動素子Ｘ（圧電振動片）
は、例えば回路８の一部である。

【００３１】パッケージ１１は、例えばセラミックスを
材質とし、積層してなるベース１３及びこのベース１３
を密封するための蓋体１５を有する。パッケージ１１の
側面には、制御端子１２、制御電圧端子３７、接地電極
ＧＮＤ、出力端子３３及び電源端子３５が設けられてい
る。

【００３２】接地電極ＧＮＤ、制御電圧端子３７、電源
端子３５及び出力端子３３は、それぞれ回路８における
後述する発振回路３９の電極端子（以下、単に「端子」
という）である。接地電極ＧＮＤ、制御電圧端子３７、
電源端子３５及び出力端子３３は、発振回路３９の所定
ヶ所へ電気的に接続される。尚、制御端子１２について
は後述する。

【００３３】制御電圧端子３７は、入力する制御電圧
（印加電圧）を変化することで出力端子３３から出力さ
れる発振周波数を制御するための端子である。接地電極
ＧＮＤは、圧電発振器１において接地をとるためのもの
であり、例えば０［Ｖ］に設定されている。出力端子３
３は、圧電発振器１の発振周波数の出力端子である。電
源端子３５は、回路８における後述する発振回路３９の
電源電圧としての後述する電源電圧を圧電発振器１に与
えるための端子である。制御端子１２については、後述
する。

【００３４】図２は、図１の回路８の構成例を示す回路
図である。

【００３５】回路８は、制御電圧端子３７、入力抵抗Ｒ
ｉ、バリキャップＤ、負荷容量調整回路１４、素子９、
発振回路３９及び出力端子３３を有する。

【００３６】回路８において特徴的なことは、従来の圧
電発振器１０１の回路１０８に設けられていた制御特性
調整回路１１８を必要としないことである。従って、圧
電発振器１は、制御周波数特性をある範囲内に正確に調
整するのに特別な調整回路が不要であり、部品点数が少
なくて済む。

【００３７】制御電圧端子３７には、入力抵抗Ｒｉが設
けられており、入力抵抗ＲｉはバリキャップＤ及び発振
回路３９に接続されている。バリキャップＤは、発振回
路３９、負荷容量調整回路１４及び素子９とも接続され
ている。バリキャップＤは、圧電発振器１の発振周波数
を調整するために設けられた電気特性の変更可能な素子
である。

【００３８】発振回路３９は、図１の圧電振動素子Ｘを
含んでおり、図２の制御電圧端子３７から入力された制
御電圧に応じて所定の発振周波数を出力端子３３に出力
する発振回路である。尚、発振回路３９は、入力抵抗Ｒ
ｉ、バリキャップＤ及び素子９を含んでいるような構成
であっても良い。よって、後述する図３及び図４では、
それぞれこれらの素子を含んだ構成となっている。

【００３９】負荷容量調整回路１４は、一端が接地され
ており、他端が上述のようにバリキャップＤ及び素子９
とも接続されている。負荷容量調整回路１４は、制御電
圧に応じて出力される発振周波数の特性（以下、「制御
周波数特性」という）における傾きを調整することがで
きる。素子９は、一端が接地されている。発振回路３９
は、出力端子３３とも接続されている。出力端子３３
は、発振回路３９が出力する発振周波数の出力端子であ
る。

【００４０】図３は、図２の発振回路３９の第１の構成
例を示す回路図である。

【００４１】発振回路３９は、入力抵抗Ｒｉ、バイアス
抵抗Ｒ３、バリアブルキャパシタダイオードＤ（バリキ
ャップ）、圧電振動素子Ｘ、バイアス抵抗Ｒ１，Ｒ２，
Ｒｅ，Ｒｃ、発振用コンデンサＣ１，Ｃ２及びトランジ
スタＱを有する。

【００４２】制御電圧端子３７には、入力抵抗Ｒｉが設
けられている。入力抵抗Ｒｉは、バリキャップＤ及び圧
電振動素子Ｘと接続されている。バリキャップＤは、バ
イアス抵抗Ｒ３とも接続されている。バイアス抵抗Ｒ３
は、例えば図２における素子９に相当する。バイアス抵
抗Ｒ３には、発振回路３９の外部に設けられた負荷容量
調整回路１４が並列に接続されている。負荷容量調整回
路１４は、前述のように調整容量Ｃａｊを有し、この調
整容量Ｃａｊを可変することで後述するように発振回路
３９の電気的特性を調整することができる。

【００４３】圧電振動素子Ｘは、バイアス抵抗Ｒ１、ト
ランジスタＱのベース、発振用コンデンサＣ１及びバイ
アス抵抗Ｒ２とも接続されている。発振用コンデンサＣ
１は、発振用コンデンサＣ２、バイアス抵抗Ｒｅ及びト
ランジスタのエミッタとも接続されている。トランジス
タＱのコレクタは、出力端子３３及びバイアス抵抗Ｒｃ
と接続されている。

【００４４】電源端子３５には、バイアス抵抗Ｒ１及び
バイアス抵抗Ｒｃが接続されている。また、バイアス抵
抗Ｒ３、Ｒ２及びＲｅ並びに発振用コンデンサＣ２は、
それぞれ接地されている。

【００４５】図４は、図２の発振回路３９の第２の構成
例を示す回路図である。

【００４６】発振回路３９は、入力抵抗Ｒｉ、発振用コ
ンデンサＣ３，Ｃ４、バイアス抵抗Ｒ４、ＤＣ（Ｄｉｒ
ｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）カットコンデンサＣｃ、ドラ
イブレベル抵抗Ｒｄ、帰還抵抗Ｒｆ、インバータ回路
４、バリアブルキャパシタダイオードＤ（バリキャッ
プ）及び圧電振動素子Ｘを有し、負荷容量調整回路１４
と接続されている。

【００４７】制御電圧端子３７には、入力抵抗Ｒｉが設
けられている。入力抵抗Ｒｉは、ＤＣカットコンデンサ
Ｃｃ、バリキャップＤ及び発振用コンデンサＣ３と接続
されている。ＤＣカットコンデンサＣｃは、電流の直流
分を除去するための素子である。バリキャップＤは、バ
イアス抵抗Ｒ４及び圧電振動素子Ｘとも接続されてい
る。

【００４８】バイアス抵抗Ｒ４は、例えば図２における
素子９に相当する。圧電振動素子Ｘは、発振用コンデン
サＣ４、インバータ回路４、帰還抵抗Ｒｆ及び負荷容量
調整回路１４とも接続されている。発振用コンデンサＣ
４には、負荷容量調整回路１４が並列に接続されてい
る。インバータ回路４は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅ
ｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ）インバーターを用いたＩＣ（Ｉｎｔｅｇ
ｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成されている。

【００４９】インバータ回路４は、所定の電源、例えば
図１の電源端子３５から電源が供給される。帰還抵抗Ｒ
ｆは、インバータ回路４に対して並列となるように接続
されている。帰還抵抗Ｒｆは、インバータ回路４の出力
の帰還を行うために設けられた素子である。負荷容量調
整回路１４は、上述のように調整容量Ｃａｊを有し、こ
の調整容量Ｃａｊを可変することで後述するように発振
回路３９の電気的特性を調整することができる。出力端
子３３には、帰還抵抗Ｒｆ、インバータ回路４及びドラ
イブレベル抵抗Ｒｄが接続されている。

【００５０】図５は、図３又は図４の発振回路３９の負
荷容量調整回路１４を調整するための回路８の一部の構
成例を示す回路図である。

【００５１】回路８は、上述の制御端子１２及び負荷容
量調整回路１４（容量アレイ）等を有し、好ましくは制
御回路７１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒ
ｙ）６７及びレジスタ６９を有する。

【００５２】負荷容量調整回路１４は、コンデンサ８
６、８７及び８８並びにスイッチング手段８３、８４及
び８５を有する。コンデンサ８６及びスイッチング手段
８３、コンデンサ８７及びスイッチング手段８４並びに
コンデンサ８８及びスイッチング手段８５は、それぞれ
同様の構成であるのでコンデンサ８６及びスイッチング
手段８３についてのみ説明する。コンデンサ８６には、
スイッチング手段８３が接続されている。スイッチング
手段８３は、他端が接地されている。従って、負荷容量
調整回路１４は、スイッチング手段８３、８４及び８５
のいずれかがスイッチングされると、これらにそれぞれ
接続されたコンデンサ８６、８７及び８８が有効にな
る。これにより、負荷容量調整回路１４は、その電気特
性が例えば調整容量Ｃａｊとなる。

【００５３】制御回路７１は、制御端子１２、ＲＯＭ６
７（記憶手段）及びレジスタ６９と接続されている。制
御端子１２には、所定の制御ソフトウェアが搭載された
マイクロコンピュータが所定の信号線を経由して接続さ
れている。マイクロコンピュータは、また制御電圧端子
３７及び出力端子３３ともそれぞれ所定の信号線によっ
て接続されている。従って、上述の制御ソフトウェア
は、例えば圧電発振器１に対して所定の信号を入力した
り、圧電発振器１の出力として発振周波数を計測するこ
とができる。

【００５４】制御回路７１は、マイクロコンピュータの
制御によってＲＯＭ６７に調整データ７３を書き込む。
また、制御回路７１は、圧電発振器１の発振動作時に、
ＲＯＭ６７の調整データ７３をレジスタ６９に読み込ま
せ調整命令７７をレジスタ６９に与えることで、容量ア
レイ１４に調整指示７５を行う。この調整指示７５は、
上述の調整量を容量アレイ１４に反映させるための指示
である。

【００５５】ＲＯＭ６７は、制御回路７１及びレジスタ
６９と接続されている。ＲＯＭ６７は、例えば電気的に
少なくとも１回書き換え可能なＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａ
ｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）で
ある。

【００５６】レジスタ６９は、制御回路７１、ＲＯＭ６
７及び容量アレイ１４と接続されている。レジスタ６９
は、ＲＯＭ６７から調整データ７３を読み出すことによ
り、または、制御回路７１からの調整命令７７を保持す
ることにより、データ、命令に含まれる調整量に基づい
て容量アレイ１４に調整指示７５を与える。

【００５７】次に図１〜図１０を参照しながら圧電発振
器１の制御周波数特性の調整方法について説明する。

【００５８】図６は、圧電発振器１において図２の負荷
容量調整回路１４の調整容量Ｃａｊの変化による電極質
量の違う状態Ａ，Ｂにおける発振周波数変化の一例を示
す図である。

【００５９】圧電発振器１は、電極質量がＡの状態では
調整容量ＣａｊＡのときの負荷容量値で、Ｂの状態では
調整容量ＣａｊＢのときの負荷容量値でそれぞれ発振周
波数が公称周波数となる。いま、制御周波数特性を規格
値に入れるために調整容量をＣａｊ１からＣａｊ２の範
囲に設定しなければいけない場合で電極質量がＡの状態
にあるとき、調整容量をＣａｊＢに設定し、電極質量を
Ｂの状態に変化させることで（図中に下向き矢印）制御
周波数特性が規格値に入り、発振周波数が公称周波数と
なる。

【００６０】圧電発振器１は、調整容量Ｃａｊを変化さ
せることで回路の負荷容量値を変更することができる。
また後述するように、負荷容量が変化することで制御周
波数特性がこれに影響され変化することから制御周波数
特性を調整することも可能となる。但し、これは、制御
周波数特性の傾きの調整後、さらに、負荷容量値にて圧
電振動素子Ｘの発振周波数を公称周波数（基準発振周波
数Ｆ０）に調整できる構造の場合に限られる。

【００６１】図７は、圧電発振器１の制御周波数特性の
調整方法の一例を示すフローチャートであり、図１０
は、図７のフローチャートによって調整される圧電発振
器１の発振周波数ｆの特性の一例を示す図である。

【００６２】<制御周波数特性調整ステップ（第１調整
ステップ）>この調整方法を開始すると（ステップＳＴ
１）、先ず調整容量Ｃａｊの制御が行われ、負荷容量が
調整される（ステップＳＴ２）。具体的には、マイクロ
コンピュータは、制御回路７１を制御して所定の調整命
令７７を送り、その調整命令７７をレジスタ６９で保持
させた状態にて容量アレイ１４の調整容量Ｃａｊの値を
制御する。これにより、調整容量Ｃａｊを含む負荷容量
が制御されることになる。この調整容量Ｃａｊは、圧電
発振器１の制御電圧に対する発振周波数特性における傾
きに重要な関係を有する。従って、圧電発振器１の制御
周波数特性は、この調整容量Ｃａｊを制御することでそ
の傾きが調整される。

【００６３】次に、マイクロコンピュータは、制御電圧
端子３７から入力する制御電圧を所定範囲で変化させる
（ステップＳＴ３）。そして、マイクロコンピュータ
は、この制御電圧に応じて出力端子３３から出力される
発振周波数を測定し、制御周波数特性の傾きを確認する
（ステップＳＴ４計測値特性７９）。ここでいう確認と
は、負荷容量を決定するための確認を言う。

【００６４】次に、マイクロコンピュータは、制御周波
数の傾きが規格値内であるか否かを判断する（ステップ
ＳＴ５）。マイクロコンピュータは、制御周波数特性の
傾きが規格内でないと判断するとステップＳＴ２の処理
に戻る。一方、マイクロコンピュータは、出力された発
振周波数が規格内であると判断すると、調整容量Ｃａｊ
の値を決定する。以下では、この調整容量Ｃａｊのとき
の負荷容量値を「中心負荷容量」という。具体的には、
以下に示すようにして調整容量Ｃａｊを調整して中心負
荷容量を決定する。

【００６５】図８は、制御電圧の変化による発振周波数
の変化量の一例を示す図である。

【００６６】図８では、横軸が制御電圧端子３７から入
力される制御電圧を示しており、縦軸が制御電圧ＶＣＭ
のときの発振周波数を基準として、制御電圧をＶＣＬか
らＶＣＭへ変化させたときの発振周波数の変化量△ｆ／
ｆを示している。またＶＣＬの−ａ１とＶＣＭの”０”
とＶＣＨの＋ａ１を結んだ線の傾きを制御周波数特性の
傾きをいう。圧電発振器１は、制御電圧ＶＣの増加に比
例して発振周波数変化量△ｆ／ｆが増加する制御周波数
特性となる。圧電発振器１は、バリキャップＤによって
生ずる制御周波数特性の傾きバラツキを負荷容量調整回
路１４で吸収できるように、制御周波数特性の傾きを−
ｂ１〜ーａ１及び・・・＋ｂ１〜＋ａ１に変更できるよ
うに設計される。そして、調整後計測値特性８１の傾き
が制御周波数特性の傾きの規格−ｂ０〜−ａ０及び＋ｂ
０〜＋ａ０内であれば、負荷容量値（上記の中心負荷容
量）が決定される。

【００６７】つまり、上述の調整方法では、制御周波数
特性が例えば後述する図９中において最低制御電圧ＶＣ
Ｌ及び最大制御電圧ＶＣＨが設定されており、それぞれ
の制御電圧において縦軸の制御周波数規格（＋ｂ０〜＋
ａ０及び−ｂ０〜−ａ０）で示すような範囲に入るよう
に調整容量Ｃａｊを決定することになる。

【００６８】圧電発振器１は、このように負荷容量を決
定することによって制御周波数特性が以下のようにな
る。

【００６９】図９は、制御電圧ＶＣの中心値ＶＣＭにお
ける発振周波数を基準とした制御電圧下限値ＶＣＬ、制
御電圧上限値ＶＣＨにおける周波数変化量の負荷容量値
に対する変化で、図８のＶＣＬの−ａ１と図９のＣａｊ
２の−ａ１、図８のＶＣＨの＋ａ１と図９のＣａｊ２の
＋ａ１の周波数変化量が同一で、図８のＶＣＬのーｂ１
と図９のＣＬ１のーｂ１、図８のＶＣＨの＋ｂ１と図９
のＣＬ１の＋ｂ１の周波数変化量が同一の関係にある。
調整容量Ｃａｊを変えることによって負荷容量をＣＬ１
〜ＣＬ２の範囲で変化させ、制御電圧ＶＣ＝ＶＣＨの場
合には制御周波数特性の変化量△ｆ／ｆを＋ｂ０〜＋ａ
０の範囲で、制御電圧ＶＣ＝ＶＣＬの場合には制御周波
数特性の変化量△ｆ／ｆをーｂ０〜ーａ０の範囲で変化
させることができることになる。

【００７０】これにより、圧電発振器１の制御周波数特
性の傾きは、図１０の計測値特性７９から８１のように
なり本来の規格値特性８０の傾きとほぼ平行な状態にな
る。つまり、圧電発振器１は、その制御周波数特性が所
望の傾きを示すように粗調整される。

【００７１】<発振周波数の調整ステップ（第２調整ス
テップ）>ここで、図６に再度戻ると、次にマイクロコ
ンピュータは、圧電振動素子Ｘの質量を変化させるべく
圧電振動素子Ｘの電極を例えば蒸着又はエッチングし、
圧電振動素子Ｘの表面に設けられた電極の質量を変化さ
せ（ステップＳＴ６）、発振周波数を調整する。

【００７２】マイクロコンピュータは、さらに制御電圧
を所定の制御電圧における周波数を測定して（ステップ
ＳＴ７）、出力端子３３に出力される発振周波数が所定
の制御電圧に対して規格内であるか否かを判断する（ス
テップＳＴ８）。マイクロコンピュータは、発振周波数
が規格内でないと判断するとステップＳＴ６の処理に戻
る。従って、圧電発振器１の制御周波数特性は、図１０
の調整後計測値特性８１の状態から本来の規格値特性８
０の状態へと移動する。

【００７３】このように、圧電発振器１は、電気的に調
整容量Ｃａｊを調整した後さらに機械的に発振周波数を
調整しているので、調整容量Ｃａｊの電気的な調整に、
圧電振動素子Ｘに対する蒸着またはエッチング等の機械
的な加工による調整が影響しない。従って、圧電発振器
は、正確に発振周波数を公称周波数に調整することがで
きる。

【００７４】<蓋体封止ステップ（封止ステップ）>圧電
発振器１は、調整が終了すると、図１の蓋体１５がベー
ス１３に取り付けられ封止される（ステップＳＴ１
０）。

【００７５】<蓋体封止後の調整ステップ（第３調整ス
テップ）>マイクロコンピュータは、好ましくはさらに
制御電圧に対して出力される発振周波数が公称周波数で
あるか否かを測定し、一致しない場合は負荷容量を制御
して発振周波数を調整する（ステップＳＴ１１）。この
調整は、仮に圧電振動素子Ｘを内蔵した状態でベース１
３が蓋体１５によって封止された影響を圧電発振器１の
出力が受けるような場合があっても対応できるようにす
るために行われる。ここでの負荷容量の調整量は、調整
データ７３としてＲＯＭ６７に書き込まれる。

【００７６】<蓋体によって封止後の圧電発振器の発振
動作ステップ>以上のように調整された圧電発振器１
は、接続されていたマイクロコンピュータが外される。
圧電発振器１は、発振動作をすると、図５の制御回路７
１の制御によってＲＯＭ６７に既に格納されている調整
データ７３をレジスタ６９に読み出す。レジスタ６９
は、この調整データ７３によって容量アレイ１４の調整
容量Ｃａｊを調整する。従って、圧電発振器１は、その
発振周波数が公称周波数となるようにさらに正確に調整
され、発振動作を行う。

【００７７】本発明の実施形態によれば、電気的な調整
を複数回行わなくてもよいので第１回目の調整が第２回
目の調整に影響を与えることがなくなり、圧電発振器１
は入力された制御電圧に応じて出力される発振周波数を
規格内に正確に調整することができる。従って、ＩＣや
バリキャップＤの容量ばらつきによる制御電圧−発振周
波数特性のばらつきを低減することができる。また、従
来の圧電発振器１０１に必要とされていた制御特性調整
回路１１８が不要となり、部品点数を減少することがで
きる。

【００７８】また、圧電発振器１の制御周波数特性の調
整の際には、バリキャップＤの容量規格を選別して発振
周波数を調整しなくてもよくなる。

【００７９】

【発明の効果】この発明によれば、入力された制御電圧
に応じて出力される発振周波数を規格内に正確に調整す
ることができる圧電発振器の制御周波数特性の調整方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施形態としての圧電発振器
の制御周波数特性の調整方法によって発振周波数が調整
される圧電発振器の構成例を示す斜視図。

【図２】図１の回路の構成例を示す回路図。

【図３】図２の発振回路の第１の構成例を示す回路図。

【図４】図２の発振回路の第２の構成例を示す回路図。

【図５】図３又は図４の発振回路の負荷容量調整回路を
調整するための回路の一部の構成例を示す回路図。

【図６】負荷容量の変化による発振周波数変化の一例を
示す図。

【図７】圧電発振器の制御周波数特性の調整方法の一例
を示すフローチャート。

【図８】制御電圧の変化による発振周波数の変化量の一
例を示す図。

【図９】負荷容量値の変化による制御周波数特性の変化
量の変化の一例を示す図。

【図１０】図６のフローチャートによって調整される圧
電発振器の発振周波数の特性の一例を示す図。

【図１１】従来の圧電発振器に内蔵された回路を簡略化
した構成例を示す回路図。

【符号の説明】

１ 圧電発振器 ６７ ＲＯＭ（記憶手段） ７３ 調整データ Ｃａｊ 調整容量 ｆ 発振周波数 Ｘ 圧電振動素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動素子を有しており、制御電圧に
   応じた発振周波数を出力する圧電発振器の制御周波数特
   性の調整方法において、 前記圧電振動素子に接続された負荷容量を調整し、前記
   制御周波数特性の傾きを調整する第１調整ステップと、 前記圧電振動素子の電極の質量を変えて前記発振周波数
   を公称周波数に調整する第２調整ステップと、 前記圧電振動素子を内蔵した状態で封止する封止ステッ
   プとを有することを特徴とする圧電発振器の制御周波数
   特性の調整方法。
2. 【請求項２】 前記第２調整ステップでは、前記圧電振
   動素子の表面に設けられた電極の質量を増加又は減少さ
   せる請求項１に記載の圧電発振器の制御周波数特性の調
   整方法。
3. 【請求項３】 前記封止ステップ後に、前記圧電振動素
   子に接続された負荷容量を調整して前記発振周波数を公
   称周波数に調整する第３調整ステップを有する請求項１
   に記載の圧電発振器の制御周波数特性の調整方法。
4. 【請求項４】 前記第３調整ステップでは、前記負荷容
   量の調整量を格納手段に格納する請求項３に記載の圧電
   発振器の制御周波数特性の調整方法。