JP2002232236A - 複合型水晶振動子及びこれを用いた水晶発振器 - Google Patents
複合型水晶振動子及びこれを用いた水晶発振器Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小型化を促進して経済性に優れた発振子と共振
子を具えた複合型水晶振動子及びこれを用いた水晶発振
器を提供する。 【構成】振動周波数が厚みに反比例した厚みすべり振動
姿態の例えばＳＣカットの水晶片からなる水晶振動子に
おいて、前記水晶片に第１振動領域と第２振動領域とを
設け、前記第１振動領域又は第２振動領域のいずれか一
方を発振回路を形成する発振子として他方をフィルタを
形成する共振子とした構成とする。発振回路を形成する
発振子と、フィルタを形成する共振子と、発振用増幅器
とを具えた水晶発振器であって、前記発振子と前記共振
子とに複合型水晶振動子を適用する。
子を具えた複合型水晶振動子及びこれを用いた水晶発振
器を提供する。 【構成】振動周波数が厚みに反比例した厚みすべり振動
姿態の例えばＳＣカットの水晶片からなる水晶振動子に
おいて、前記水晶片に第１振動領域と第２振動領域とを
設け、前記第１振動領域又は第２振動領域のいずれか一
方を発振回路を形成する発振子として他方をフィルタを
形成する共振子とした構成とする。発振回路を形成する
発振子と、フィルタを形成する共振子と、発振用増幅器
とを具えた水晶発振器であって、前記発振子と前記共振
子とに複合型水晶振動子を適用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複合型水晶振動子及
びこれを用いた水晶発振器を産業上の技術分野とし、特
に発振回路及びフィルタを形成する発振子と共振子とを
具えたＳＣカットの複合型水晶振動子に関する。
びこれを用いた水晶発振器を産業上の技術分野とし、特
に発振回路及びフィルタを形成する発振子と共振子とを
具えたＳＣカットの複合型水晶振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】（発明の背景）水晶振動子は周波数及び
時間の基準素子として周知され、例えばコルピッツ型と
した水晶発振器に組み込まれ、通信機器を含む各種の電
子機器に内蔵される。近年では、デジタル化による情報
通信等によって、より一層の安定した発振周波数が得ら
れ、小型化及び生産性に優れた水晶発振器が求めらる。
時間の基準素子として周知され、例えばコルピッツ型と
した水晶発振器に組み込まれ、通信機器を含む各種の電
子機器に内蔵される。近年では、デジタル化による情報
通信等によって、より一層の安定した発振周波数が得ら
れ、小型化及び生産性に優れた水晶発振器が求めらる。
【０００３】（従来技術の一例）第３図は一従来例を説
明する水晶発振器の回路図である。水晶発振器は、イン
ダクタ成分として使用する水晶振動子からなる発振子
１、これとコルピッツ型とする共振回路２を形成する分
割コンデンサ３（ａｂ）、及び例えばトランジスタ４と
した発振用増幅器等からなる。そして、共振回路２と発
振用増幅器は発振閉ループを形成する。発振用水晶振動
子は水晶片５の両主面に対向する励振電極６（ａｂ）及
び引出電極７（ａｂ）を形成し、図示しない端子を有す
る密閉容器内に保持してなる。
明する水晶発振器の回路図である。水晶発振器は、イン
ダクタ成分として使用する水晶振動子からなる発振子
１、これとコルピッツ型とする共振回路２を形成する分
割コンデンサ３（ａｂ）、及び例えばトランジスタ４と
した発振用増幅器等からなる。そして、共振回路２と発
振用増幅器は発振閉ループを形成する。発振用水晶振動
子は水晶片５の両主面に対向する励振電極６（ａｂ）及
び引出電極７（ａｂ）を形成し、図示しない端子を有す
る密閉容器内に保持してなる。
【０００４】そして、コルピッツ型とする分割コンデン
サ３（ａｂ）の中点（接続点）とトランジスタ４のエミ
ッタとの間に共振子８としての水晶振動子を接続する。
この場合、共振子８は発振閉ループ内に挿入されたこと
になる。共振子８としての水晶振動子は、前述同様に水
晶片５に励振電極６（ａｂ）及び引出電極７（ａｂ）を
設けて密閉容器に封入した構成とする。
サ３（ａｂ）の中点（接続点）とトランジスタ４のエミ
ッタとの間に共振子８としての水晶振動子を接続する。
この場合、共振子８は発振閉ループ内に挿入されたこと
になる。共振子８としての水晶振動子は、前述同様に水
晶片５に励振電極６（ａｂ）及び引出電極７（ａｂ）を
設けて密閉容器に封入した構成とする。
【０００５】ここでは、発振子１及び共振子８としての
水晶振動子はいずれもＳＣカットの水晶片５からなる。
図中の符号９（ａｂｃ）はバイアス抵抗、１０は発振周
波数の調整用コンデンサ、Ｖcはコレクタ側に設けた電
源、Ｖoはエミッタ側から導出する出力である。
水晶振動子はいずれもＳＣカットの水晶片５からなる。
図中の符号９（ａｂｃ）はバイアス抵抗、１０は発振周
波数の調整用コンデンサ、Ｖcはコレクタ側に設けた電
源、Ｖoはエミッタ側から導出する出力である。
【０００６】このようなものでは、水晶発振器の発振周
波数は、発振子１としての水晶振動子の振動周波数に概
ね一致する。但し、厳格には発振子１から見た回路側の
直列等価容量（所謂負荷容量）に依存する。この例で
は、発振閉ループ内に水晶振動子からなる共振子８を接
続するので、発振周波数の帯域がさらに狭まる。但し、
共振子８の共振周波数は、発振子１に依存した発振周波
数に設定される。
波数は、発振子１としての水晶振動子の振動周波数に概
ね一致する。但し、厳格には発振子１から見た回路側の
直列等価容量（所謂負荷容量）に依存する。この例で
は、発振閉ループ内に水晶振動子からなる共振子８を接
続するので、発振周波数の帯域がさらに狭まる。但し、
共振子８の共振周波数は、発振子１に依存した発振周波
数に設定される。
【０００７】要するに、共振子８は発振周波数の基本波
成分のみを通過させるフィルタとして機能し、帯域幅を
狭くする。したがって、ＳＣカット特有の振動姿態であ
るＣモード（厚みすべり振動姿態、変位方向がＸ軸方
向）に近接して発生するＢモード（厚みすべり振動姿
態、変位方向がＺ‘軸方向、第５図）を遮断して、これ
によるスプリアス発振を防止する。
成分のみを通過させるフィルタとして機能し、帯域幅を
狭くする。したがって、ＳＣカット特有の振動姿態であ
るＣモード（厚みすべり振動姿態、変位方向がＸ軸方
向）に近接して発生するＢモード（厚みすべり振動姿
態、変位方向がＺ‘軸方向、第５図）を遮断して、これ
によるスプリアス発振を防止する。
【０００８】なお、ＳＣカットの水晶片５（水晶振動
子）は、例えば一般に使用頻度が高いＡＴカットの水晶
振動子と同様に厚みすべり振動姿態で振動し、これらは
水晶片５の厚みに反比例して即ち厚みが小さいほど振動
周波数（共振周波数）は高くなる。そして、ＡＴカット
に比較して例えば熱衝撃特性に優れることから、例えば
恒温槽を使用した高安定用の水晶発振器に採用されてい
る。
子）は、例えば一般に使用頻度が高いＡＴカットの水晶
振動子と同様に厚みすべり振動姿態で振動し、これらは
水晶片５の厚みに反比例して即ち厚みが小さいほど振動
周波数（共振周波数）は高くなる。そして、ＡＴカット
に比較して例えば熱衝撃特性に優れることから、例えば
恒温槽を使用した高安定用の水晶発振器に採用されてい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の水晶発振器では、例えばＢモ
ードによるスプリアス発振を防止するため、素子として
は形状が大きくしかもフィルタとしては高価な水晶振動
子を使用する。したがって、水晶発振器の小型化を阻害
するとともに経済性の悪い問題があった。
しかしながら、上記構成の水晶発振器では、例えばＢモ
ードによるスプリアス発振を防止するため、素子として
は形状が大きくしかもフィルタとしては高価な水晶振動
子を使用する。したがって、水晶発振器の小型化を阻害
するとともに経済性の悪い問題があった。
【００１０】（発明の目的）本発明は小型化を促進して
経済性に優れた複合型水晶振動子及びこれを用いた水晶
発振器を提供することを目的とする。
経済性に優れた複合型水晶振動子及びこれを用いた水晶
発振器を提供することを目的とする。
【００１１】
【解決手段】本発明は、水晶片に第１振動領域と第２振
動領域とを設け、前記第１振動領域又は第２振動領域の
いずれか一方を発振回路を形成する発振子として他方を
フィルタを形成する共振子としたことを基本的な解決手
段とする。
動領域とを設け、前記第１振動領域又は第２振動領域の
いずれか一方を発振回路を形成する発振子として他方を
フィルタを形成する共振子としたことを基本的な解決手
段とする。
【００１２】
【作用】本発明では、発振子及び共振子としての第１振
動領域と第２振動領域を同一の水晶片に形成して複合型
水晶振動子とするので、例えばこれを封入する密閉容器
を一つにできる。また、水晶片への例えば蒸着による電
極形成を同一マスクで一体的にできるので、別個の場合
に比較して製造工程を短縮する。以下、本発明の一実施
例を説明する。
動領域と第２振動領域を同一の水晶片に形成して複合型
水晶振動子とするので、例えばこれを封入する密閉容器
を一つにできる。また、水晶片への例えば蒸着による電
極形成を同一マスクで一体的にできるので、別個の場合
に比較して製造工程を短縮する。以下、本発明の一実施
例を説明する。
【００１３】
【実施例】第１図は本発明の一実施例を説明する水晶振
動子の図である。なお、前従来例図と同一部分には同番
号を付与してその説明は簡略又は省略する。複合型水晶
振動子は前述のようにＳＣカットの水晶片５からなる。
水晶片５は例えば一方向に長い矩形状とする。そして、
中央部から一端側を第１振動領域１１とし、他端側を第
２振動領域１２とする。第１及び第２振動領域１１、１
２にはそれぞれ両主面間で対向した励振電極６（ａｂ）
及び幅方向の端面を含む両端部に延出した引出電極７
（ａｂ）が形成される。図では７ｂは記していない。
動子の図である。なお、前従来例図と同一部分には同番
号を付与してその説明は簡略又は省略する。複合型水晶
振動子は前述のようにＳＣカットの水晶片５からなる。
水晶片５は例えば一方向に長い矩形状とする。そして、
中央部から一端側を第１振動領域１１とし、他端側を第
２振動領域１２とする。第１及び第２振動領域１１、１
２にはそれぞれ両主面間で対向した励振電極６（ａｂ）
及び幅方向の端面を含む両端部に延出した引出電極７
（ａｂ）が形成される。図では７ｂは記していない。
【００１４】なお、第１振動領域１１と第２振動領域１
２は、両者間の音響的結合を遮断する程度に充分な間隔
を有する。この場合、両者間に境界条件を異ならせる図
示しない溝等を設けて音響的結合を遮断してもよい。
２は、両者間の音響的結合を遮断する程度に充分な間隔
を有する。この場合、両者間に境界条件を異ならせる図
示しない溝等を設けて音響的結合を遮断してもよい。
【００１５】これらは同一マスクをかけて例えば蒸着に
よって基礎電極が一体的に形成される。その後、発振周
波数及び共振周波数に応じて個々に調整される。そし
て、水晶片５は例えば図示しないサポータや表面実装容
器の底面に固着される等の保持機構によって保持され、
第１及び第２振動領域１１，１２の各励振電極６（ａ
ｂ）と電気的に接続した端子を有する密閉容器内に封入
される。
よって基礎電極が一体的に形成される。その後、発振周
波数及び共振周波数に応じて個々に調整される。そし
て、水晶片５は例えば図示しないサポータや表面実装容
器の底面に固着される等の保持機構によって保持され、
第１及び第２振動領域１１，１２の各励振電極６（ａ
ｂ）と電気的に接続した端子を有する密閉容器内に封入
される。
【００１６】このようなものでは、複合型水晶振動子は
前述の発振回路に組み込まれる。そして、複合型水晶振
動子の第１振動領域１１は、発振周波数を決定する発振
子１とする。また、第２振動領域１２は共振周波数を発
振周波数とした共振子８とする。
前述の発振回路に組み込まれる。そして、複合型水晶振
動子の第１振動領域１１は、発振周波数を決定する発振
子１とする。また、第２振動領域１２は共振周波数を発
振周波数とした共振子８とする。
【００１７】これらは、図示しない回路基板上での配線
路によって電気的に接続され、発振子１はコルピッツ型
とする共振回路２を形成し、分割コンデンサ３（ａｂ）
の中点に共振子８を接続した前述の発振回路を構成する
（前第３図参照）。
路によって電気的に接続され、発振子１はコルピッツ型
とする共振回路２を形成し、分割コンデンサ３（ａｂ）
の中点に共振子８を接続した前述の発振回路を構成する
（前第３図参照）。
【００１８】このような構成であれば、発振子１と共振
子８は同一の水晶片５に一体的に形成される。したがっ
て、例えば密閉容器を一つにできて小型化を促進する。
そして、例えば同一マスクを用いた蒸着等によって電極
形成を一体的にできるので製造工程を短縮して経済性を
高められる。
子８は同一の水晶片５に一体的に形成される。したがっ
て、例えば密閉容器を一つにできて小型化を促進する。
そして、例えば同一マスクを用いた蒸着等によって電極
形成を一体的にできるので製造工程を短縮して経済性を
高められる。
【００１９】しかも、発振子１と分割コンデンサ３（ａ
ｂ）からなる共振回路２に共振子８を接続するので、前
述したように高周波数とした発振周波数の帯域をさらに
狭める効果を維持する。したがって、ＳＣカットの主振
動（Ｃモード）に対する特にＢモードを抑圧してスプリ
アス発振を防止する。
ｂ）からなる共振回路２に共振子８を接続するので、前
述したように高周波数とした発振周波数の帯域をさらに
狭める効果を維持する。したがって、ＳＣカットの主振
動（Ｃモード）に対する特にＢモードを抑圧してスプリ
アス発振を防止する。
【００２０】そして、発振子と共振子を同一水晶片から
形成するので、特に温度によって周波数が変化する特
性、所謂周波数温度特性を同じにする。したがって、従
来のように発振子と共振子を別個にするものに比較し
て、周囲温度に対する安定度を高められる。
形成するので、特に温度によって周波数が変化する特
性、所謂周波数温度特性を同じにする。したがって、従
来のように発振子と共振子を別個にするものに比較し
て、周囲温度に対する安定度を高められる。
【００２１】なお、恒温槽を使用した場合は周波数温度
特性に拘わらず一定の温度に制御される。しかし、この
場合でも発振子と共振子とを一体化した複合型水晶振動
子では同一容器内に密閉封入されるので、槽内温度の揺
らぎに対しても同様に発振周波数と共振周波数が変化す
る。したがって、周波数安定度をさらに高めることがで
きる。
特性に拘わらず一定の温度に制御される。しかし、この
場合でも発振子と共振子とを一体化した複合型水晶振動
子では同一容器内に密閉封入されるので、槽内温度の揺
らぎに対しても同様に発振周波数と共振周波数が変化す
る。したがって、周波数安定度をさらに高めることがで
きる。
【００２２】
【他の事項】上記実施例では水晶振動子をＳＣカットと
したが、例えば振動姿態をＳＣカットと同様な厚みすべ
り振動姿態としたＡＴカットやＢＴカットでも同様に適
用できる。この場合でも、発振周波数に近接した例えば
輪郭系の振動姿態に起因したスプリアス発振を防止す
る。
したが、例えば振動姿態をＳＣカットと同様な厚みすべ
り振動姿態としたＡＴカットやＢＴカットでも同様に適
用できる。この場合でも、発振周波数に近接した例えば
輪郭系の振動姿態に起因したスプリアス発振を防止す
る。
【００２３】また、共振子８として使用する第２振動領
域１２には両主面間で対向する励振電極６（ａｂ）を設
けたが、例えば第２図に示したように両主面に一組ずつ
の入出力電極１３（ａｂ）、１４（ａｂ）及び引出電極
１５（ａｂ）、１６（ａｂ）を形成してなる所謂ＭＣＦ
（Monolithic crystal filter）としてもよい。この場
合、ＭＣＦにおける中心周波数の帯域が広いので、実施
例に比較して発振周波数に対する合わせ込みを容易にす
る。
域１２には両主面間で対向する励振電極６（ａｂ）を設
けたが、例えば第２図に示したように両主面に一組ずつ
の入出力電極１３（ａｂ）、１４（ａｂ）及び引出電極
１５（ａｂ）、１６（ａｂ）を形成してなる所謂ＭＣＦ
（Monolithic crystal filter）としてもよい。この場
合、ＭＣＦにおける中心周波数の帯域が広いので、実施
例に比較して発振周波数に対する合わせ込みを容易にす
る。
【００２４】また、共振子８は発振閉ループ内となる共
振回路２に接続したが、要は発振子と共振子を要する水
晶発振器及び発振回路に共振子を付加した水晶発振器に
適用できる。
振回路２に接続したが、要は発振子と共振子を要する水
晶発振器及び発振回路に共振子を付加した水晶発振器に
適用できる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、水晶片に第１振動領域と第２
振動領域とを設け、前記第１振動領域又は第２振動領域
のいずれか一方を発振回路を形成する発振子として他方
をフィルタを形成する共振子としたので、小型化を促進
して経済性に優れた複合型水晶振動子及びこれを用いた
水晶発振器を提供できる。
振動領域とを設け、前記第１振動領域又は第２振動領域
のいずれか一方を発振回路を形成する発振子として他方
をフィルタを形成する共振子としたので、小型化を促進
して経済性に優れた複合型水晶振動子及びこれを用いた
水晶発振器を提供できる。
【図１】本発明の一実施例を説明する複合型水晶振動子
（水晶片）の図である。
（水晶片）の図である。
【図２】本発明の他の実施例を説明する複合型水晶振動
子の平面図である。
子の平面図である。
【図３】従来例を説明する水晶発振器の回路図である。
【図４】従来例を説明する水晶片の平面図である。
【図５】従来例を説明するＳＣカットの共振特性図であ
る。
る。
１ 水晶振動子（発振子）、２ 共振回路、３（ａｂ）
分割コンデンサ、４トランジスタ、５ 水晶片、６
励振電極、７、１５、１６ 引出電極、８水晶振動子
（共振子）、９ バイアス抵抗、１０ 調整コンデン
サ．１３、１４入出力電極．
分割コンデンサ、４トランジスタ、５ 水晶片、６
励振電極、７、１５、１６ 引出電極、８水晶振動子
（共振子）、９ バイアス抵抗、１０ 調整コンデン
サ．１３、１４入出力電極．
Claims (4)
- 【請求項１】振動周波数が厚みに反比例した厚みすべり
振動姿態の水晶片からなる水晶振動子において、前記水
晶片に第１振動領域と第２振動領域とを設け、前記第１
振動領域又は第２振動領域のいずれか一方を発振回路を
形成する発振子として他方をフィルタを形成する共振子
としたことを特徴とする複合型水晶振動子。 - 【請求項２】前記水晶片はＳＣカットである請求項１、
２又は３に記載の水晶振動子。 - 【請求項３】インダクタ成分としての水晶振動子からな
る発振子を有する共振回路と発振用増幅器とを有する発
振閉ループ内に共振子を挿入してなる水晶発振器におい
て、前記発振子と前記共振子とに請求項１の複合型水晶
振動子を適用したことを特徴とするオーバトーン水晶発
振器。 - 【請求項４】前記共振回路はインダクタ成分としての水
晶振動子と分割コンデンサからなり、前記分割コンデン
サの中点と発振器用増幅器との間に前記共振子としての
水晶振動子を接続してなる請求項３に記載の水晶発振
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021359A JP2002232236A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 複合型水晶振動子及びこれを用いた水晶発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021359A JP2002232236A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 複合型水晶振動子及びこれを用いた水晶発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002232236A true JP2002232236A (ja) | 2002-08-16 |
Family
ID=18886929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001021359A Pending JP2002232236A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 複合型水晶振動子及びこれを用いた水晶発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002232236A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006134959A1 (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ |
| JP2007274633A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | デュアルモード水晶発振回路 |
| JP2009206792A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 圧電発振回路及び感知装置 |
| US11133779B2 (en) | 2020-01-31 | 2021-09-28 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Crystal oscillator |
-
2001
- 2001-01-30 JP JP2001021359A patent/JP2002232236A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006134959A1 (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ |
| US7414495B2 (en) | 2005-06-17 | 2008-08-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Coupled FBAR filter |
| JP2007274633A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | デュアルモード水晶発振回路 |
| JP2009206792A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 圧電発振回路及び感知装置 |
| US11133779B2 (en) | 2020-01-31 | 2021-09-28 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Crystal oscillator |
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