JP2008187578A - 半導体集積回路、圧電発振器、および特性測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電発振器を構成する圧電振動子の特性測定工程の簡略化を実現しつつ、パッケ
ージの外部に設ける端子数を減らし、圧電発振器の小型化を可能とするための半導体集積
回路を提供する。
【解決手段】発振回路に接続された電源端子、出力端子、圧電振動子を実装するための第
１の振動子用端子並びに第２の振動子用端子、接地端子、および機能端子とを有する半導
体集積回路であって、第１の振動子用端子と発振回路との間に第１の切替開閉器を、第２
の振動子用端子と発振回路との間に第２の切替開閉器を、発振回路と出力端子との間に第
３の切替開閉器をそれぞれ設け、各切替開閉器の一方の接点をそれぞれ発振回路に接続す
ると共に、第１の切替開閉器の他方の接点は機能端子に、第２の切替開閉器の他方の接点
は第３の切替開閉器の他方の接点にそれぞれ接続し、機能端子に接続され、当該機能端子
に電源電圧を超える電位の信号が入力されることにより各切替開閉器に対して切替信号を
出力する切替制御回路を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路と、この半導体集積回路を備えた圧電発振器、および圧電発
振器を構成する圧電振動子の特性測定を行う方法に関する。

発振器、特に広い温度帯域での温度特性が良好な水晶振動子を用いた圧電発振器は基準
周波数の発振源として広く使用されている。

近年では、水晶振動子に接続する回路として、発振回路の他に温度補償回路や電圧補償
回路等を配して発振器の高精度化、多機能化等が図られてきている。また、このような発
振器に対する小型化の要請は強く、振動子以外の回路（例えば温度補償回路や発振回路等
）を全て、一つの半導体集積回路に集積した発振器が市場に流通している。

ここで、例えばＴＣＸＯでは内装されたメモリに温度補償データを書き込むことが必要
とされ、こうした調整は以下のような手順で行われることが一般的である。まず、パッケ
ージへの実装前に水晶振動子単体を恒温槽に入れ、周波数温度特性のデータを取得する。
次に、水晶振動子単体の周波数温度特性データから温度補償データを作成し、水晶振動子
を半導体集積回路と共にパッケージ内に実装してパッケージを封止する。その後、パッケ
ージに設けられた書き込み端子から前記温度補償データを書き込み、水晶発振器を恒温槽
に入れて周波数温度特性を確認するというものである。

ところで、上記のようにしてパッケージ内に収められた振動子は、封止時の発生ガス等
の影響を受けて温度特性に変化を生ずる場合がある。また、温度補償回路を備えない発振
器であっても、パッケージ封止後に故障等のなんらかの不具合が生じた場合、その原因が
振動子側にあるのか、あるいは半導体集積回路（発振回路を含む周辺回路）側にあるのか
の判断が困難となる。

また、近年の発振器の小型化に伴い、振動子をパッケージから取り外して故障診断を実
施することは非常に時間がかかり非効率的であるため、工業製品の検査を行う手法として
は実用的では無い。

このような実状を鑑み、発振器の小型化、振動子の特性測定工程の簡略化の双方を実現
するための発振器が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている発振器
は、図７に示すように、発振回路２を備えた半導体集積回路３と、この半導体集積回路３
の外部端子に接続された水晶振動子４、および前記半導体集積回路３と水晶振動子４を収
容するパッケージ５とを基本として構成されるものである。この発振器１の特徴的構成は
、半導体集積回路３の内部に水晶振動子４に対する入出力信号の伝達経路を切り替えるス
イッチ７ａ〜７ｄ、およびそのための経路を設けたことにある。このような構成の半導体
集積回路３を介することにより、スイッチ７ａ〜７ｄに対して切替信号を入力することで
、水晶振動子４単体の出力信号と発振器１としての出力信号とを個別に出力することが可
能となるのである。
特開２００６−２５３３６号公報

特許文献１に開示されている発振器によれば確かに、発振器の小型化と振動子の特性測
定工程の簡略化との双方を同時に実現することが可能であると考えられる。しかし、発振
器に対する小型化の要請は近年著しく、発振器を構成するパッケージに備えられる外部端
子のために確保することのできる面積が極めて少なくなってきている。このような実状に
対し、特許文献１に開示されている発振器は、スイッチに対して切替信号を入力するため
の専用外部端子をパッケージ外部に設ける必要がある。このため、特許文献１に開示され
ている発振器では、最低５つ、温度補償データ等を書き込むためのメモリを備えた場合に
は６つの外部端子が必要になるのである。

ここで、個々の外部端子における占有面積を減らすことで多くの端子数を確保するとい
うことも理論的には可能であるが、納入先での実装時に、端子間での短絡等の不具合が生
ずる虞がある。

そこで本発明では、振動子の特性測定工程の簡略化を実現しつつ、パッケージの外部に
設ける外部端子の数を減らし、小型化への対応を可能とする半導体集積回路、並びにこの
半導体集積回路を備えた圧電発振器を提供すること、および圧電発振器を構成する圧電振
動子の特性測定を簡単に行うための方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る半導体集積回路は、圧電振動子に接続される半
導体集積回路であって、前記圧電振動子を発振させ、発振信号を出力する発振回路と、前
記発振回路に接続され、前記発振回路に電源電圧を供給するための電源端子と、前記発振
回路の前記発振信号を出力する出力端子と、前記発振回路の前記発振信号を制御する信号
を入力する機能端子と、前記圧電振動子を接続するための第１および第２の振動子用端子
と、前記第１の振動子用端子を、前記発振回路または前記機能端子のどちらか一方に接続
する第１のスイッチと、前記第２の振動子用端子を、前記発振回路または前記出力端子の
どちらか一方に接続する第２のスイッチと、前記機能端子と、前記第１のスイッチと、前
記第２のスイッチとに接続された切替制御回路と、を有し、前記切替制御回路は、前記機
能端子に入力された信号の電位が所定の閾値以上であることを検出し、前記第１のスイッ
チおよび第２のスイッチへ切替信号を出力し、前記第１のスイッチは、前記切替制御回路
が出力した前記切替信号を入力し、前記第１の振動子用端子を前記機能端子に接続し、前
記第２のスイッチは、前記切替制御回路が出力した前記切替信号を入力し、前記第２の振
動子用端子を前記出力端子に接続することを特徴とする。このような構成の半導体集積回
路によれば、発振回路から圧電振動子を接続するための端子を切り離し、この振動子用端
子と他の端子とを接続するための切り替えを、機能端子に対する入力電圧の変化により実
行することが可能となる。このため、圧電振動子の振動子用端子以外に必要とする端子数
を４つとすることができ、圧電発振器に搭載した場合には、パッケージ外部に設ける端子
数を４つとすることができる。よって、パッケージ外部に設ける端子数を減らすことがで
きることより、圧電発振器の小型化にも対応することが可能となる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る半導体集積回路は、発振回路に接続され
た電源端子と、出力端子と、接地端子と、圧電振動子を接続するための第１の振動子用端
子並びに第２の振動子用端子と、機能端子と、複数の切替開閉器とを有する半導体集積回
路であって、前記複数の切替開閉器は、前記第１の振動子用端子と前記発振回路との間に
設けられた第１の切替開閉器と、前記第２の振動子用端子と前記発振回路との間に設けら
れた第２の切替開閉器と、前記発振回路と前記出力端子との間に設けられた第３の切替開
閉器とから構成され、前記複数の切替開閉器それぞれの一方の接点は前記発振回路にそれ
ぞれ接続されていると共に、前記第１の切替開閉器の他方の接点は前記機能端子に、前記
第２の切替開閉器の他方の接点は前記第３の切替開閉器の他方の接点にそれぞれ接続され
、前記機能端子に接続され、当該機能端子に所定の閾値以上の電位の信号が入力されるこ
とにより前記各切替開閉器に対して切替信号を出力する切替制御回路を備えたことを特徴
とする。このような特徴を有する半導体集積回路であっても、上記特徴を有する半導体集
積回路と同様な効果を得ることができる。

また、上記のような特徴を有する半導体集積回路では、前記電源端子と前記発振回路と
の間に、前記切替制御回路からの切替信号を受けることにより信号の伝達を遮断する開閉
器を設けることが望ましい。このような構成とすることにより、モード切替を行った際に
は発振回路が作動を停止することとなる。よって、圧電振動子の周波数特性を検査する際
に、発振回路からのノイズを拾うことが無くなる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る半導体集積回路は、圧電振動子に接続さ
れる半導体集積回路であって、前記圧電振動子を発振させ、発振信号を出力する発振回路
と、前記発振回路に接続され、前記発振回路に電源電圧を供給するための電源端子と、前
記発振回路の前記発振信号を出力する出力端子と、前記発振回路の前記発振信号を制御す
る信号を入力する機能端子と、前記圧電振動子を接続するための第１および第２の振動子
用端子と、前記第１の振動子用端子を、前記発振回路または前記電源端子のどちらか一方
に接続する第１のスイッチと、前記第２の振動子用端子を、前記発振回路または前記出力
端子のどちらか一方に接続する第２のスイッチと、前記機能端子と、前記第１のスイッチ
と、前記第２のスイッチとに接続された切替制御回路と、を有し、前記切替制御回路は、
前記機能端子に入力された信号の電位が所定の閾値以上であることを検出し、前記第１の
スイッチおよび第２のスイッチへ切替信号を出力し、前記第１のスイッチは、前記切替制
御回路が出力した前記切替信号を入力し、前記第１の振動子用端子を前記電源端子に接続
し、前記第２のスイッチは、前記切替制御回路が出力した前記切替信号を入力し、前記第
２の振動子用端子を前記出力端子に接続することを特徴とするものであっても良い。この
ような構成の半導体集積回路であっても、上記特徴を有する半導体集積回路と同様な効果
を得ることができる。

また、本発明に係る半導体集積回路は、発振回路に接続された電源端子と、出力端子と
、接地端子と、圧電振動子を接続するための第１の振動子用端子並びに第２の振動子用端
子と、機能端子と、複数の切替開閉器とを有する半導体集積回路であって、前記複数の切
替開閉器は、前記第１の振動子用端子と前記発振回路との間に設けられた第１の切替開閉
器と、前記第２の振動子用端子と前記発振回路との間に設けられた第２の切替開閉器と、
前記発振回路と前記出力端子との間に設けられた第３の切替開閉器と、前記電源端子と前
記発振回路との間に設けられた第４の切替開閉器とから構成され、前記複数の切替開閉器
それぞれの一方の接点は前記発振回路にそれぞれ接続されていると共に、前記第１の切替
開閉器の他方の接点は前記第４の切替開閉器の他方の接点に、前記第２の切替開閉器の他
方の接点は前記第３の切替開閉器の他方の接点に接続され、前記機能端子に接続され、当
該機能端子に所定の閾値以上の電位の信号が入力されることにより前記各切替開閉器に対
して切替信号を出力する切替制御回路を備えたことを特徴とするものであっても良い。こ
のような構成の半導体集積回路であっても、上記特徴を有する半導体集積回路と同様な効
果を得ることができる。

さらに、上記目的を達成するための本発明に係る半導体集積回路は、圧電振動子に接続
される半導体集積回路であって、前記圧電振動子を発振させ、発振信号を出力する発振回
路と、前記発振回路に接続され、前記発振回路に電源電圧を供給するための電源端子と、
前記発振回路の前記発振信号を出力する出力端子と、前記発振回路の前記発振信号を制御
する信号を入力する機能端子と、前記圧電振動子を接続するための第１および第２の振動
子用端子と、前記第１の振動子用端子を、前記発振回路または前記機能端子のどちらか一
方に接続する第１のスイッチと、前記第２の振動子用端子を、前記発振回路または前記電
源端子のどちらか一方に接続する第２のスイッチと、前記機能端子と、前記第１のスイッ
チと、前記第２のスイッチとに接続された切替制御回路と、を有し、前記切替制御回路は
、前記機能端子に入力された信号の電位が所定の閾値以上であることを検出し、前記第１
のスイッチおよび第２のスイッチへ切替信号を出力し、前記第１のスイッチは、前記切替
制御回路が出力した前記切替信号を入力し、前記第１の振動子用端子を前記機能端子に接
続し、前記第２のスイッチは、前記切替制御回路が出力した前記切替信号を入力し、前記
第２の振動子用端子を前記電源端子に接続することを特徴とするものであっても良い。こ
のような構成とすることによれば、半導体集積回路内に構成するスイッチの数を少なくす
ることができ、半導体集積回路の構成を簡略化することができる。

また、本発明に係る半導体集積回路は、発振回路に接続された電源端子と、出力端子と
、接地端子と、圧電振動子を接続するための第１の振動子用端子並びに第２の振動子用端
子と、機能端子と、複数の切替開閉器とを有する半導体集積回路であって、前記複数の切
替開閉器は、前記第１の振動子用端子と前記発振回路との間に設けられた第１の切替開閉
器と、前記第２の振動子用端子と前記発振回路との間に設けられた第２の切替開閉器と、
前記電源端子と前記発振回路との間に設けられた第３の切替開閉器とから構成され、前記
複数の切替開閉器それぞれの一方の接点は前記発振回路にそれぞれ接続されていると共に
、前記第１の切替開閉器の他方の接点は前記第３の切替開閉器の他方の接点に、前記第２
の切替開閉器の他方の接点は前記機能端子に接続され、前記機能端子に接続され、当該機
能端子に所定の閾値以上の電位の信号が入力されることにより前記各切替開閉器に対して
切替信号を出力する切替制御回路を備えたことを特徴とするものであっても良い。このよ
うな構成の半導体集積回路であっても、上記特徴を有する半導体集積回路と同様に、半導
体集積回路内に構成するスイッチ（切替開閉器）の数を少なくすることができ、半導体集
積回路の構成を簡略化することができる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る圧電発振器は、上記いずれかに記載の半
導体集積回路をパッケージ内に有し、前記半導体集積回路の前記電源端子と電気的に接続
された外部電源端子、前記半導体集積回路の前記出力端子と電気的に接続された外部出力
端子、前記半導体集積回路の前記接地端子と電気的に接続された外部接地端子、および前
記半導体集積回路の前記機能端子と電気的に接続された外部機能端子を前記パッケージの
表面に有することを特徴とする。パッケージに配される外部端子は、電源端子、出力端子
、接地端子、機能端子の４つとしつつ、発振モードと検査モードとの切り替えを実現する
ことができることにより、圧電発振器の小型化に対応することができる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る特性測定方法は、切替信号の入力により
発振モードと検査モードとを切り替えて、圧電発振器を構成する圧電振動子の特性を測定
する方法であって、所定の閾値以上の電位の切替信号を前記圧電発振器の外部端子に印加
してモード切り替えを行い前記圧電振動子の特性を測定することを特徴とする。このよう
な方法を用いて検査を行うようにすれば、圧電振動子の特性検査工程を簡略化することが
できる。

以下、図面を参照しつつ本発明の半導体集積回路、圧電発振器、特性測定方法に係る実
施の形態を説明する。
図１は本発明に係る圧電発振器１００の構成を示すブロック図である。本実施形態の圧
電発振器１００は、半導体集積回路５０と、この半導体集積回路５０に接続された水晶振
動子（水晶振動片）３０、および前記半導体集積回路５０並びに前記水晶振動子３０を収
容するパッケージ６０とを基本として構成される。

前記半導体集積回路５０には少なくとも、発振回路１０、スイッチ３２，３４，３６，
３８、および切替制御回路１６を備えている。ここで、発振回路１０とは、一定振幅、一
定周波数の発振信号を得るための回路であり、詳細を後述する水晶振動子３０との間に正
帰還回路を構成すると共に帰還信号を増幅する増幅器を有する。増幅器により増幅された
信号が帰還回路と出力側へと分配されることで、発振が繰り返されると共に所定の出力信
号を得ることが可能となるのである。本実施形態に係る半導体集積回路５０では、半導体
集積回路５０の出力端子（ＯＵＴ端子）２０と前記発振回路１０との間に出力回路１４を
備える構成としている。出力回路１４は、発振回路１０からの出力信号における波形の歪
みを抑えて波形形成すると共に出力信号を増幅する回路である。具体的には、矩形派を形
成する。また、本実施形態に係る半導体集積回路５０では、半導体集積回路５０の電源端
子（ＶＤＤ端子）１８と前記発振回路１０との間に定電圧回路１２を備えるようにしてい
る。定電圧回路１２は、入力された直流電流を平滑、定電圧化して出力する素子により構
成される。

また、前記スイッチ３２，３４，３６，３８は、詳細を後述する切替制御回路１６から
の切替信号を受けることで信号の伝達経路を切り替えるスイッチである。また、切替制御
回路１６は、所定の閾値電圧Ｖ_ＣＴＨ以上の電位を持った電圧信号が入力されることによ
りスイッチ３２，３４，３６，３８に対して切替信号を出力する回路である。本実施形態
では、発振器のユーザーがアウトプットイネーブル機能やスタンバイ機能を利用する際に
機能端子２４に印加する可能性のある最大電位より大きい規定外の電位を、切替制御回路
１６の閾値電圧Ｖ_ＣＴＨに設定している。

そして、このような基本構成を有する半導体集積回路５０の外殻には、ＶＤＤ端子１８
、ＯＵＴ端子２０の他、ＧＮＤ端子２２、機能端子２４、および水晶振動子３０を接続す
るための第１の振動子用端子２６および第２の振動子用端子２８が備えられている。各端
子と内部回路等との関係は次のようなものである。なお、機能端子２４とは、例えば、入
力信号の有無により圧電発振器内の水晶振動子の発振部と出力段の動作を制御し、発振回
路を省電力待機状態とするスタンバイ機能や、出力段をハイインピーダンス状態とし、発
振部を動作させつつ発振信号が出力端子から出力されないようにすることを可能とするア
ウトプットイネーブル機能を有する端子のことである。

ここで、前述したように、ＶＤＤ端子１８は定電圧回路１２の入力側に、ＯＵＴ端子２
０は出力回路１４の出力側にそれぞれ接続されている。また、第１の振動子用端子２６お
よび第２の振動子用端子２８は発振回路１０に接続されている。

そして、ＶＤＤ端子１８と定電圧回路１２との間、ＯＵＴ端子２０と出力回路１４との
間、および第１の振動子用端子２６並びに第２の振動子用端子２８と発振回路１０との間
には、それぞれスイッチ３２，３４，３６，３８が設けられている。ここで、スイッチ３
２は開閉器であり、スイッチ３４，３６，３８はそれぞれ切替開閉器としている。切替開
閉器としているスイッチのうち、スイッチ３６，３８は直接、一方の接点３６ａ，３８ａ
を発振回路１０に接続しており、スイッチ３４は一方の接点３４ａを出力回路１４を介し
て発振回路１０に接続している。また、スイッチ３６の他方の接点３６ｂは機能端子２４
に接続されており、スイッチ３８の他方の接点３８ｂはスイッチ３４の他方の接点３４ｂ
に接続されている。このようにして配置・接続されたスイッチ３２，３４，３６，３８は
それぞれ、切替信号を出力する切替制御回路１６に接続されている。

切替制御回路１６は、ＶＤＤ端子１８に接続されており、スイッチ３２の開閉に関わら
ず電力の供給を受けることができるように構成されている。また、切替制御回路１６は機
能端子２４に接続されており、当該機能端子２４に閾値電圧Ｖ_ＣＴＨ以上の電位を有する
信号が入力されることにより切替信号が発せられる構成とされている。なお、出力回路１
４に対する電力の供給は、スイッチ３２と定電圧回路１２との間から得るようにしている
。このような構成とすることにより、スイッチ３２が開状態となった場合には発振回路１
０と共に電力の供給が絶たれることとなり、当該回路の動作が停止し、測定信号にノイズ
が乗ったり、不要な電力を消費することを避けることが可能となるのである。よって、水
晶振動子３０の測定精度によっては、スイッチ３２を設けないようにして半導体集積回路
５０を構成することも可能である。

このような構成の半導体集積回路５０では、スイッチ３４，３６，３８による接続経路
の変更により、発振モードと測定モードとの切り替えを行うことが可能となる。まず、発
振モードでは、スイッチ３２は閉状態、スイッチ３４，３６，３８はそれぞれ一方の接点
３４ａ，３６ａ，３８ａが選択されており、ＶＤＤ端子１８、ＯＵＴ端子２０、および第
１の振動子用端子２６並びに第２の振動子用端子２８はそれぞれ発振回路１０と接続され
た状態となる。

これに対し、切替制御回路１６からの切替信号が各スイッチ３２，３４，３６，３８に
入力されると、スイッチ３２は開状態、スイッチ３４，３６，３８はそれぞれ他方の接点
３４ｂ，３６ｂ，３８ｂを選択することとなる（測定モード）。このような測定モードで
は、発振回路１０は浮いた状態となり、第１の振動子用端子２６と機能端子２４、第２の
振動子用端子２８とＯＵＴ端子２０とがそれぞれ接続された状態となる。ここで、第１の
振動子用端子２６と第２の振動子用端子２８との間には水晶振動子３０が実装されること
となるため、切替制御回路１６からの切替信号により、発振回路１０から水晶振動子３０
を切り離すことができる。よって、発振回路１０の影響を受けずに水晶振動子３０の特性
を測定することができる。

第１の振動子用端子２６と第２の振動子用端子２８との間に設けられる圧電振動子は、
水晶振動子の他、種々の圧電素子の中から選択することができるが、温度特性を重視した
場合には水晶振動子とすることが望ましい。また、一概に水晶振動子といった場合にも、
その種類は多岐にわたり、ＡＴカット振動子、音叉型振動子、ＳＡＷ振動子等種々の選択
肢が存在する。このような水晶振動子の中で一般に、温度特性が良好であるとされるのは
ＡＴカット振動子である。

前記パッケージ６０は、例えばセラミックス等の絶縁部材で構成されることが一般的で
あり、外部には複数の外部端子が備えられることとなる。本実施形態に係る圧電発振器１
００では、外部端子として半導体集積回路５０のＶＤＤ端子１８と電気的に接続される外
部電源端子４０と、半導体集積回路５０のＯＵＴ端子２０と電気的に接続される外部出力
端子４２と、半導体集積回路５０のＧＮＤ端子２２と電気的に接続される外部接地端子４
４、および半導体集積回路５０の機能端子２４と電気的に接続される外部機能端子４６と
、が設けられる。

このような構成の圧電発振器１００の外部機能端子４６にスタンバイ機能を持たせた場
合、外部機能端子４６に閾値電圧Ｖ_ＦＴＨ以上の電位のトリガ信号を与えることで、停止
していた発振回路１０の発振部が動作し、外部出力端子４２からは発振信号が出力される
。このスタンバイ機能付き圧電発振器１００の動作について、図２のタイミングチャート
を用いて説明する。なお、図２においてＶ_ＳＳとは、基準電位（ＧＮＤ電位）のことを示
す。

ｔ_Ａ１において、外部電源端子４０に電源電圧Ｖ_ＤＤが印加される。ｔ_Ａ１〜ｔ_Ａ２に
おいては、外部機能端子４６の電位が閾値電圧Ｖ_ＦＴＨより小さいため、発振回路の発振
部は停止している。ｔ_Ａ２において、外部機能端子４６の電位が閾値電圧Ｖ_ＦＴＨ以上に
変化し、停止していた発振回路１０の発振部が動作し始め、外部出力端子４２から発振信
号が出力される。ｔ_Ａ３において、外部機能端子４６が閾値電圧Ｖ_ＦＴＨより小さい電位
に変化し、発振回路１０の発振部が停止する。

次に、圧電発振器１００の外部機能端子４６にアウトプットイネーブル機能を持たせた
場合について説明する。アウトプットイネーブル機能の場合、外部機能端子４６に閾値電
圧Ｖ_ＦＴＨ以上の電位のトリガ信号を与えることで、発振回路１０の出力段のインピーダ
ンスが変化し、外部出力端子４２からは発振信号が出力される。なお、アウトプットイネ
ーブル機能付きの圧電発振器１００のタイミングチャートは、スタンバイ機能端子のタイ
ミングチャートと同じであるため、図２を用いて説明する。

ｔ_Ａ１において、外部電源端子４０に電源電圧ＶＤＤが印加され、発振回路１０の発振
部が動作し始める。ｔ_Ａ１〜ｔ_Ａ２の区間においては、外部機能端子４６の電位は閾値電
圧Ｖ_ＦＴＨより小さいため、発振回路１０の出力段はハイインピーダンス状態となり、外
部出力端子４２から発振信号が出力されない。ｔ_Ａ２において、外部機能端子４６の電位
が閾値電圧Ｖ_ＦＴＨ以上に変化すると、発振回路１０の出力段はロウインピーダンス状態
に変化し、外部出力端子４２から発振信号は出力されない。

次に水晶振動子３０の特性を測定するためのモードである測定モードについて説明する
。測定モードにおける各端子の電位をタイミングチャートに示すと図３に示すようなもの
となる。

まず、外部機能端子４６および外部出力端子４２のそれぞれに特性測定用プローブを、
外部接地端子４４に接地用プローブを、外部電源端子４０に電源供給用プローブを当接さ
せる。なお、この特性測定用プローブおよび接地用プローブは、水晶振動子３０の特性を
検査するための検査装置に接続されている。次に、図３のｔ_Ｂ１において、外部電源端子
４０に電源供給用プローブから電源を供給する。次に、ｔ_Ｂ２において、電位がＶ_１であ
る測定モード切替信号Ｓ１を、特性測定用プローブから外部機能端子４６に入力する。な
お、この測定モード切替信号Ｓ１の電位Ｖ_１は、切替制御回路１６の閾値電圧Ｖ_ＣＴＨ以
上に設定する。測定モード切替信号の入力により、切替制御回路１６からは各スイッチ３
２，３４，３６，３８に対して切替信号が出力されることとなり、発振回路１０から水晶
振動子３０が切り離される。このため、外部機能端子４６と、外部出力端子４２とに特性
測定信号Ｓ２を印加することにより、水晶振動子３０の特性を実現することができる。

次に、ｔ_Ｂ３において、高周波の信号である水晶振動子の特性測定信号を測定モード切
替信号Ｓ１に重畳した信号Ｓ２を、外部機能端子４６と外部出力端子４２とに入力し、水
晶振動子３０の特性を測定する。

そして、ｔ_Ｂ４において、外部機能端子４６の電位が切替制御回路１６の閾値電圧Ｖ_Ｃ
ＴＨより小さい電位に変化し、測定モードから発振モードに切替わり、水晶振動子３０の
特性測定が終了する。

なお、測定モード切替信号の電位Ｖ_１は、切替制御回路１６の閾値電圧Ｖ_ＣＴＨと比較
して十分大きな値に設定する。具体的には、高周波の信号である圧電振動子の特性測定信
号を測定モード切替信号Ｓ１に重畳したＳ２が、Ｖ_ＣＴＨより常に高い電位を持った信号
となるように、Ｖ_１の値を設定する。こうすることで、信号Ｓ２が切替制御回路１６の閾
値電圧Ｖ_ＣＴＨより小さい値になって、水晶振動子３０の特性測定中に誤って発振モード
に切替わってしまうことがなくなる。

また、切替制御回路１６の閾値電圧Ｖ_ＣＴＨは、発振器のユーザーが外部機能端子に印
加する可能性がある最大電位Ｖ_ｍａｘの値より所定の電位だけ高い値に設定されている。
なお、本実施形態の場合、この最大電位Ｖ_ｍａｘはＶ_ＤＤである。こうすることで、発振
器のユーザーが、外部機能端子に最大電位Ｖ_ｍａｘ近傍の信号を入力した場合、誤って測
定モードに切替わってしまうことを防止できる。

このような構成の圧電発振器１００によれば、切替制御回路１６からの切替信号の出力
は、外部機能端子４６に対する所定電圧の入力により成される構成としたため、従来必要
とされていた、選択信号（切替信号）入力用の端子をパッケージ６０から排除することが
できるようになった。このため、パッケージ６０を小型化した場合であっても各外部端子
の専有面積を比較的大きく取ることができ、また各端子間の間隔も広くすることができ、
実装時における短絡等の不具合を回避することが可能となる。また、このような構成の圧
電発振器１００であれば、外部端子の数を少なくしつつ水晶振動子３０の特性測定を簡易
化することが可能となるため、さらなる小型化に対しても対応することができる。

次に、図４を参照して本発明の半導体集積回路、並びに圧電発振器に係る第２の実施形
態について説明する。なお、本実施形態に係る半導体集積回路は、その半導体集積回路を
構成する要素については、上述した第１の実施形態に係る半導体集積回路と同様である。
また、半導体集積回路における端子と圧電発振器における端子との対応関係についても第
１の実施形態と同様である。よってその機能を同様とする箇所には図面に１００を足した
符号を付してその詳細な説明は省略することとする。本実施形態に係る半導体集積回路１
５０では、各要素間の接続形態を異ならせることで、水晶振動子１３０の特性測定に使用
する端子をＶＤＤ端子１１８とＯＵＴ端子１２０にしたことを特徴とする。

本実施形態の半導体集積回路１５０ではまず、第１の実施形態においてはスイッチ３６
の他方の接点３６ｂに接続していた機能端子１２４を、発振回路１１０に接続する構成と
した。また、第１の実施形態においては開閉器としていた切替スイッチ３２を切替開閉器
（スイッチ１３２）とし、一方の接点１３２ａを電圧調整回路１１２を介して発振回路１
１０に接続し、他方の接点１３２ｂをスイッチ１３６の他方の接点１３６ｂに接続する構
成とした。

このような構成とすることにより、発振モードでは各スイッチ１３２，１３４，１３６
，１３８はそれぞれ一方の接点１３２ａ，１３４ａ，１３６ａ，１３８ａを選択している
ため、ＶＤＤ端子１１８と発振回路１１０、発振回路１１０と第１の振動子用端子１２６
並びに第２の振動子用端子１２８、発振回路１１０とＯＵＴ端子１２０とがそれぞれ接続
された状態となる。このため、第１の振動子用端子１２６と第２の振動子用端子１２８と
の間に水晶振動子１３０が接続された状態であれば、圧電発振器として動作することとな
る。一方、機能端子に所定の信号が入力された場合には、切替制御回路１１６から各スイ
ッチ１３２，１３４，１３６，１３８に対して切替信号が出力されることとなり、各スイ
ッチ１３２，１３４，１３６，１３８は他方の接点１３２ｂ，１３４ｂ，１３６ｂ，１３
８ｂを選択することとなる。これにより、ＶＤＤ端子１１８は第１の振動子用端子１２６
と、第２の振動子用端子１２８はＯＵＴ端子１２０とそれぞれ接続されることとなり、水
晶振動子１３０を実装した状態によれば、当該水晶振動子１３０のみの特性を測定するこ
とが可能となる。

このような構成の半導体集積回路５０を搭載した圧電発振器１００であっても、従来に
比べて外部端子の数を減らすことができる。よって、圧電発振器１００の小型化にも対応
することが可能となる。なお、本実施形態ではスイッチ１３２を切替開閉器としたが、図
５に示すように２つの開閉器（スイッチ１３１，１３３）に置換し、これらを同期させて
開閉制御する構成とした場合であっても同様な作用効果を得ることができる。

次に、図６を参照して本発明の半導体集積回路並びに圧電発振器に係る第３の実施形態
について説明する。なお、本実施形態に係る半導体集積回路もその構成要素は上記第１、
第２の実施形態と同様であり、半導体集積回路における外部端子と圧電発振器における外
部端子との対応関係も上記実施形態と同様である。よって、その構成を同様とする箇所に
は、図面に２００を足した符号を付してその詳細な説明は省略することとする。なお、本
実施形態の半導体集積回路２５０の構成は上記第２の実施形態に係る半導体集積回路１５
０の構成をベースとする。

本実施形態の半導体集積回路２５０は、水晶振動子２３０の特性を測定する際に使用す
る端子をＶＤＤ端子２１８と機能端子２２４にすることで、スイッチの数を減らしたこと
に特徴を持つ。具体的には、スイッチ２３８における他方の接点２３８ｂを機能端子２２
４に接続する構成としたことで、第１、第２の実施形態において出力回路とＯＵＴ端子と
の間に配置していたスイッチを不要としたのである。

このような構成の半導体集積回路２５０は上記実施形態に係る半導体集積回路５０，１
５０に比べても構成を簡略化することができる。また、このような構成の半導体集積回路
２５０を実装した圧電発振器３００であっても、上記第１、第２の実施形態に係る圧電発
振器１００，２００と同様な効果を得ることができる。

第１の実施形態に係る圧電発振器および半導体集積回路の構成を示すブロック図である。 発振モードにおける各外部端子の電位を示すタイミングチャートである。 検査モードにおける各外部端子の電位を示すタイミングチャートである。 第２の実施形態に係る圧電発振器および半導体集積回路の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る圧電発振器および半導体集積回路の変形例を示す図である。 第３の実施形態に係る圧電発振器および半導体集積回路の構成を示すブロック図である。 従来の圧電発振器および半導体集積回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０………発振回路、１２………定電圧回路、１４………出力回路、１６………切替制
御回路、１８………ＶＤＤ端子、２０………ＯＵＴ端子、２２………ＧＮＤ端子、２４…
……機能端子、２６………第１の振動子用端子、２８………第２の振動子用端子、３０…
……水晶振動子（水晶振動片）、３２，３４，３６，３８………スイッチ、４０………外
部電源端子、４２………外部出力端子、４４………外部接地端子、４６………外部機能端
子、５０………半導体集積回路、６０………パッケージ、１００………圧電発振器。

Claims (9)

1. 圧電振動子に接続される半導体集積回路であって、
   前記圧電振動子を発振させ、発振信号を出力する発振回路と、
   前記発振回路に接続され、前記発振回路に電源電圧を供給するための電源端子と、
   前記発振回路の前記発振信号を出力する出力端子と、
   前記発振回路の前記発振信号を制御する信号を入力する機能端子と、
   前記圧電振動子を接続するための第１および第２の振動子用端子と、
   前記第１の振動子用端子を、前記発振回路または前記機能端子のどちらか一方に接続す
   る第１のスイッチと、
   前記第２の振動子用端子を、前記発振回路または前記出力端子のどちらか一方に接続す
   る第２のスイッチと、
   前記機能端子と、前記第１のスイッチと、前記第２のスイッチとに接続された切替制御
   回路と、
   を有し、
   前記切替制御回路は、前記機能端子に入力された信号の電位が所定の閾値以上であるこ
   とを検出し、前記第１のスイッチおよび第２のスイッチへ切替信号を出力し、
   前記第１のスイッチは、前記切替制御回路が出力した前記切替信号を入力し、前記第１
   の振動子用端子を前記機能端子に接続し、
   前記第２のスイッチは、前記切替制御回路が出力した前記切替信号を入力し、
   前記第２の振動子用端子を前記出力端子に接続する
   ことを特徴とする半導体集積回路。
2. 発振回路に接続された電源端子と、出力端子と、接地端子と、圧電振動子を接続するた
   めの第１の振動子用端子並びに第２の振動子用端子と、機能端子と、複数の切替開閉器と
   を有する半導体集積回路であって、
   前記複数の切替開閉器は、前記第１の振動子用端子と前記発振回路との間に設けられた
   第１の切替開閉器と、前記第２の振動子用端子と前記発振回路との間に設けられた第２の
   切替開閉器と、前記発振回路と前記出力端子との間に設けられた第３の切替開閉器とから
   構成され、
   前記複数の切替開閉器それぞれの一方の接点は前記発振回路にそれぞれ接続されている
   と共に、前記第１の切替開閉器の他方の接点は前記機能端子に、前記第２の切替開閉器の
   他方の接点は前記第３の切替開閉器の他方の接点にそれぞれ接続され、
   前記機能端子に接続され、当該機能端子に所定の閾値以上の電位の信号が入力されるこ
   とにより前記各切替開閉器に対して切替信号を出力する切替制御回路を備えたことを特徴
   とする半導体集積回路。
3. 前記電源端子と前記発振回路との間に、前記切替制御回路からの切替信号を受けること
   により信号の伝達を遮断する開閉器を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載の半導体集積回路。
4. 圧電振動子に接続される半導体集積回路であって、
   前記圧電振動子を発振させ、発振信号を出力する発振回路と、
   前記発振回路に接続され、前記発振回路に電源電圧を供給するための電源端子と、
   前記発振回路の前記発振信号を出力する出力端子と、
   前記発振回路の前記発振信号を制御する信号を入力する機能端子と、
   前記圧電振動子を接続するための第１および第２の振動子用端子と、
   前記第１の振動子用端子を、前記発振回路または前記電源端子のどちらか一方に接続す
   る第１のスイッチと、
   前記第２の振動子用端子を、前記発振回路または前記出力端子のどちらか一方に接続す
   る第２のスイッチと、
   前記機能端子と、前記第１のスイッチと、前記第２のスイッチとに接続された切替制御
   回路と、
   を有し、
   前記切替制御回路は、前記機能端子に入力された信号の電位が所定の閾値以上であるこ
   とを検出し、前記第１のスイッチおよび第２のスイッチへ切替信号を出力し、
   前記第１のスイッチは、前記切替制御回路が出力した前記切替信号を入力し、前記第１
   の振動子用端子を前記電源端子に接続し、
   前記第２のスイッチは、前記切替制御回路が出力した前記切替信号を入力し、
   前記第２の振動子用端子を前記出力端子に接続する
   ことを特徴とする半導体集積回路。
5. 発振回路に接続された電源端子と、出力端子と、接地端子と、圧電振動子を接続するた
   めの第１の振動子用端子並びに第２の振動子用端子と、機能端子と、複数の切替開閉器と
   を有する半導体集積回路であって、
   前記複数の切替開閉器は、前記第１の振動子用端子と前記発振回路との間に設けられた
   第１の切替開閉器と、前記第２の振動子用端子と前記発振回路との間に設けられた第２の
   切替開閉器と、前記発振回路と前記出力端子との間に設けられた第３の切替開閉器と、前
   記電源端子と前記発振回路との間に設けられた第４の切替開閉器とから構成され、
   前記複数の切替開閉器それぞれの一方の接点は前記発振回路にそれぞれ接続されている
   と共に、前記第１の切替開閉器の他方の接点は前記第４の切替開閉器の他方の接点に、前
   記第２の切替開閉器の他方の接点は前記第３の切替開閉器の他方の接点に接続され、
   前記機能端子に接続され、当該機能端子に所定の閾値以上の電位の信号が入力されるこ
   とにより前記各切替開閉器に対して切替信号を出力する切替制御回路を備えたことを特徴
   とする半導体集積回路。
6. 圧電振動子に接続される半導体集積回路であって、
   前記圧電振動子を発振させ、発振信号を出力する発振回路と、
   前記発振回路に接続され、前記発振回路に電源電圧を供給するための電源端子と、
   前記発振回路の前記発振信号を出力する出力端子と、
   前記発振回路の前記発振信号を制御する信号を入力する機能端子と、
   前記圧電振動子を接続するための第１および第２の振動子用端子と、
   前記第１の振動子用端子を、前記発振回路または前記機能端子のどちらか一方に接続す
   る第１のスイッチと、
   前記第２の振動子用端子を、前記発振回路または前記電源端子のどちらか一方に接続す
   る第２のスイッチと、
   前記機能端子と、前記第１のスイッチと、前記第２のスイッチとに接続された切替制御
   回路と、
   を有し、
   前記切替制御回路は、前記機能端子に入力された信号の電位が所定の閾値以上であるこ
   とを検出し、前記第１のスイッチおよび第２のスイッチへ切替信号を出力し、
   前記第１のスイッチは、前記切替制御回路が出力した前記切替信号を入力し、前記第１
   の振動子用端子を前記機能端子に接続し、
   前記第２のスイッチは、前記切替制御回路が出力した前記切替信号を入力し、
   前記第２の振動子用端子を前記電源端子に接続する
   ことを特徴とする半導体集積回路。
7. 発振回路に接続された電源端子と、出力端子と、接地端子と、圧電振動子を接続するた
   めの第１の振動子用端子並びに第２の振動子用端子と、機能端子と、複数の切替開閉器と
   を有する半導体集積回路であって、
   前記複数の切替開閉器は、前記第１の振動子用端子と前記発振回路との間に設けられた
   第１の切替開閉器と、前記第２の振動子用端子と前記発振回路との間に設けられた第２の
   切替開閉器と、前記電源端子と前記発振回路との間に設けられた第３の切替開閉器とから
   構成され、
   前記複数の切替開閉器それぞれの一方の接点は前記発振回路にそれぞれ接続されている
   と共に、前記第１の切替開閉器の他方の接点は前記第３の切替開閉器の他方の接点に、前
   記第２の切替開閉器の他方の接点は前記機能端子に接続され、
   前記機能端子に接続され、当該機能端子に所定の閾値以上の電位の信号が入力されるこ
   とにより前記各切替開閉器に対して切替信号を出力する切替制御回路を備えたことを特徴
   とする半導体集積回路。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の半導体集積回路をパッケージ内に有し、
   前記半導体集積回路の前記電源端子と電気的に接続された外部電源端子、前記半導体集
   積回路の前記出力端子と電気的に接続された外部出力端子、前記半導体集積回路の前記接
   地端子と電気的に接続された外部接地端子、および前記半導体集積回路の前記機能端子と
   電気的に接続された外部機能端子を前記パッケージの表面に有することを特徴とする圧電
   発振器。
9. 切替信号の入力により発振モードと検査モードとを切り替えて、圧電発振器を構成する
   圧電振動子の特性を測定する方法であって、
   所定の閾値以上の電位の切替信号を前記圧電発振器の外部端子に印加してモード切り替
   えを行い前記圧電振動子の特性を測定することを特徴とする特性測定方法。

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