JP2009272734A - 圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】瞬間的な温度変化や風などによる微細な温度変動（揺らぎ）による周波数揺らぎ
を除去する手段を得る。
【解決手段】圧電発振器は、温度を検出する温度センサーと、該温度センサーの検出出力
に基づいて周波数制御を行う周波数制御回路と、少なくとも、圧電振動子と電圧制御型の
可変容量素子とを含み、周波数制御回路の出力信号により発振周波数を調整可能な発振回
路と、温度センサーの検出出力を入力信号として、温度センサーの検出出力に含まれる高
域成分電圧信号のみを通過させるハイパスフィルタ回路と、ハイパスフィルタ回路の出力
信号により周波数制御回路の出力信号に含まれる高周波ノイズをキャンセルするキャンセ
ル手段と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、水晶振動子等の圧電振動子を使用した圧電発振器に関し、特に温度補償型圧
電発振器の温度センサーの温度揺らぎによる出力周波数揺らぎを、簡単な付加回路により
低減した圧電発振器に関するものである。

近年、圧電発振器は周波数安定度、小型軽量、低価格等により携帯電話等の通信機器か
ら水晶時計のような民生機器まで、多くの分野で用いられている。中でも圧電振動子の周
波数温度特性を補償した温度補償型圧電発振器（ＴＣＸＯ）は、周波数安定度を必要とす
る携帯電話等に広く用いられている。
特許文献１には、位相雑音を低減した温度補償型圧電発振器が開示されている。図７は
温度補償型水晶発振器の回路図であり、コルピッツ発振回路４０と温度補償回路４１とに
より構成される。
コルピッツ発振回路４０は、発振用トランジスタＴｒのベース・接地間に負荷容量の一
部となるコンデンサＣ１２とコンデンサＣ１３との直列回路を挿入接続し、この直列回路
の接続中点と発振用トランジスタＴｒのエミッタとを接続し、更にエミッタと接地間とに
エミッタ抵抗Ｒ１３を接続する。更に、発振用トランジスタＴｒのベースに抵抗Ｒ１４及
び抵抗Ｒ１５とから成るベースバイアス回路を接続し、発振用トランジスタＴｒのベース
から水晶振動子Ｘの一端に接続する。
また、温度補償回路４１は、水晶振動子Ｘの他端をＭＯＳ型可変容量素子Ｄの正極側に
接続し、ＭＯＳ型可変容量素子Ｄの負極側はコンデンサＣ１１と直列接続して接地する。
更に、ＭＯＳ型可変容量素子Ｄの正極側に抵抗Ｒ１１を介して制御電圧Ｖｃ１を接続し、
負極側に抵抗Ｒ２１を介して基準電圧Ｖｃ２を接続する。

温度補償型水晶発振器では、ＭＯＳ型可変容量素子Ｄの両端子に夫々接続された基準電
圧Ｖｃ２と、制御電圧Ｖｃ１とにノイズが重畳した場合、両端子に重畳するノイズが同相
で、且つそのレベルがほぼ同じであれば、両端子間のノイズ電位差は零となるので、次段
の発振回路には位相雑音として現れない。
また、基準電圧Ｖｃ２及び制御電圧Ｖｃ１の出力を交流阻止用の抵抗Ｒ１１、Ｒ２１を
介してＭＯＳ型可変容量素子Ｄの両端に接続した場合、ＭＯＳ型可変容量素子Ｄの対グラ
ンド容量と抵抗によりフィルタが構成される。ＭＯＳ型可変容量素子Ｄの両端に接続され
る抵抗Ｒ１１、Ｒ２１の値を基準電圧Ｖｃ２および制御電圧Ｖｃ１側からみて、夫々のカ
ットオフ周波数が略一致するように設定することにより、位相雑音が改善されると開示さ
れている。
特開２００４−３２０２３９公報

特許文献１に記載の圧電発振器は、可変容量素子の両端に制御電圧及び基準電圧を印加
して、圧電振動子の周波数温度特性を補償する。同時に、制御電圧及び基準電圧に同相で
重畳したベースバンドノイズを相殺する手段を開示したものである。
しかしながら、最近の表面実装型圧電発振器は、図８に示すように小型化されている。
圧電発振器５１は、パッケージ５２の上面に設けた凹所５３内に水晶振動素子７０を搭載
して金属蓋６０により気密封止すると共に、パッケージ５２の外底面に温度センサー、Ｉ
Ｃ部品等７５を搭載した構成を有している。周知のように、温度補償型圧電発振器（ＴＣ
ＸＯ）は、温度センサーが圧電発振器５１の内部及び周囲温度を感知し、その温度変化を
電圧に変換し、該電圧に基づいて周波数制御回路が制御電圧を生成する。この制御電圧を
圧電振動子に直列接続された可変容量素子に印加し、圧電振動子の周波数を一定に保つよ
うに動作する。
温度補償型圧電発振器が図８に示すように小型化され、その熱容量が小さく、ＩＣ部品
７が外気に曝され易い構成であるために、温度センサーは周囲の瞬間的な温度変化や風な
どによる温度変動（揺らぎ）に敏感に反応する。その一方、水晶振動素子７０はパッケー
ジ５２と金属蓋６０とにより外気から確実に閉鎖された空間にあるので温度センサーほど
には周囲の瞬間的な温度変化や風などによる温度変動（揺らぎ）に敏感に反応しない。従
って、温度変動（揺らぎ）が発生すると温度センサーと水晶振動素子７０との間に感度差
が生じる為、温度補償型圧電発振器の出力周波数が微小に変動する（周波数が揺らぐ）こ
とになる。この周波数の揺らぎが圧電発振器の高安定度を必要とする電子装置に、悪影響
を及ぼすことがあるという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、周波数の揺らぎを低減した圧電発
振器を提供することにある。

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本発明に係る圧電発振器は、温度を検出する温度センサーと、該温度セン
サーの検出出力に基づいて出力信号を出力する周波数制御回路と、少なくとも、圧電振動
子と電圧制御型の可変容量素子とを含み、前記周波数制御回路の出力信号により発振周波
数を調整可能な発振回路と、前記温度センサーの検出出力を入力信号として、前記温度セ
ンサーの検出出力に含まれる高域成分電圧信号のみを通過させるハイパスフィルタ回路と
、前記ハイパスフィルタ回路の出力信号により前記周波数制御回路の出力信号に含まれる
高周波ノイズをキャンセルするキャンセル手段と、を備えたことを特徴とする。

以上のように圧電発振器を構成すると、温度センサーの検出出力を周波数制御回路を経
る経路と、ハイパスフィルタ回路を経る経路とに分け、両者をキャンセル手段に加えるこ
とにより、温度揺らぎによる高周波ノイズをキャンセルすることができるという効果があ
る。

［適用例２］また圧電発振器は、前記キャンセル手段が、前記可変容量素子の一方の端
子に前記周波数制御回路の出力を接続し、他方の端子に前記ハイパスフィルタ回路の出力
を接続して成ることを特徴とする適用例１に記載の圧電発振器である。

以上のように圧電発振器を構成すると、可変容量素子の一方の端子に高周波のノイズが
重畳した周波数制御回路の出力が接続され、他方の端子に高周波のノイズが重畳したハイ
パスフィルタ回路の出力が接続され、両者の出力電圧は同相であるので、共にキャンセル
し、可変容量素子の容量変化には揺らぎ成分は重畳しないという効果がある。

［適用例３］また圧電発振器は、前記キャンセル手段が、前記周波数制御回路の出力信
号と前記ハイパスフィルタ回路の出力信号とを加算する加算回路により構成し、前記加算
回路の出力が前記可変容量素子の一方の端子に接続したことを特徴とする適用例１に記載
の圧電発振器である。

以上のように圧電発振器を構成すると、周波数制御回路の出力信号に重畳する揺らぎノ
イズと、ハイパスフィルタ回路の出力信号に重畳する揺らぎノイズは逆相であるので、加
算するとキャンセルされるという効果がある。

［適用例４］また圧電発振器は、前記可変容量素子が、ＭＯＳ型可変容量素子、バラク
タ、可変容量ダイオード若しくは、印加電圧により容量が可変する半導体デバイスを用い
たことを特徴とする適用例１乃至３の何れか一項に記載の圧電発振器である。

以上のように圧電発振器を構成すると、温度補償型圧電発振器を構成するに当り、又は
発振回路をＩＣ化するに当り、適切な可変容量素子を選定することが可能となると共に、
温度揺らぎによるノイズを除去できるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る第
１の実施の形態の圧電発振器１の構成を示すブロック回路図である。圧電発振器１は、所
定の周波数で励振される圧電振動子Ｘと、該圧電素子に電流を流して励振させる発振回路
５と、温度補償回路６と、バッファ１１と、を備えている。
発振回路５は、例えば図１（ａ）に示すように、発振用の増幅器ＡＭＰの入出力に抵抗
Ｒ３を並列接続し、増幅器ＡＭＰの入力側に、容量Ｃ１、可変容量素子Ｄ１及び容量Ｃ３
の直列接続回路を接続すると共に容量Ｃ３の一方の端子を接地し、増幅器ＡＭＰの出力側
を容量Ｃ２を介して接地して構成される。この発振回路５の容量Ｃ１と可変容量素子Ｄ１
との接続点と、増幅器Ａｍｐの出力側と、の間に圧電振動子Ｘを接続して、圧電発振器を
構成する。また、図５で説明したように発振用のトランジスタと、容量と、抵抗とにより
構成されるコルピッツ型発振回路であってもよい。
温度補償回路６は、内部及び周囲の温度を検出する温度センサー７と、温度センサー７
の検出出力電圧に基づいて、発振回路５の可変容量素子Ｄ１（電圧制御型）に制御電圧を
供給する周波数制御回路８と、温度センサー７の検出出力を入力信号として、温度センサ
ー７の検出出力に含まれる高域成分の電圧信号のみを通過させるハイパスフィルタ９と、
可変容量素子Ｄ１に基準電圧を供給するバイアス回路１０と、を備えている。
バッファ１１は、発振回路５の出力に接続され、出力レベルを安定化するように作用す
る。
本発明に係る圧電発振器１は、温度センサー７の出力を周波数制御回路８の入力及びハ
イパスフィルタ９の入力に接続し、周波数制御回路８の出力電圧（制御電圧Ｖｃ１）を、
抵抗Ｒ１を介して発振回路５の可変容量素子Ｄ１の正極側に接続し、ハイパスフィルタ８
の出力電圧を、抵抗Ｒ２を介して可変容量素子Ｄ１の負極側に接続する。更に、バイアス
回路９から供給される基準電圧Ｖｃ２を、抵抗Ｒ４を介して可変容量素子Ｄ１の負極側に
接続して構成される。
温度センサー７の出力点Ｐ１の温度ｔ−出力電圧Ｖｓ特性が、図１（ｂ）に示すように
、温度ｔの上昇に対し出力電圧Ｖｓが単調に低下する特性を用いる場合を考える。また、
周波数制御回路８の出力点Ｐ２の温度ｔ−制御電圧Ｖｃ１特性も同様に、図１（ｂ）のよ
うに温度ｔの上昇に対し制御電圧Ｖｃ１が単調に低下するものとする。ハイパスフィルタ
９の出力点Ｐ３の温度ｔ−出力電圧Ｖ特性は、図１（ｂ）に示す特性のようになる。

図１（ｃ）は、ＭＯＳ容量素子の基本特性を示す図であり、ＭＯＳ容量素子の２端子間
の電位差Ｖｃと、そのときに呈する容量Ｃとの関係を表す電圧Ｖｃ−容量Ｃ特性である。
図１（ｄ）は、周波数制御回路８の出力電圧（制御電圧）Ｖｃ１と温度ｔとの関係を示す
図で、温度の上昇に対し出力電圧Ｖｃ１が単調に低下する。いま、バイアス回路１０の基
準電圧をＶｃ２とし、温度が−３０℃、２５℃のときに、周波数制御回路８の制御電圧Ｖ
ｃ１がＶｍ、Ｖｃ２となるように設定する。つまり、温度が２５℃のとき可変容量素子Ｄ
１の両端子に印加される電圧Ｖｃ（Ｖｃ１−Ｖｃ２）は零となり、このとき可変容量素子
Ｄ１の呈する容量値はＣ０とする。ここで、Ｖｃ（＝Ｖｃ１−Ｖｃ２）を温度補償電圧と
呼ぶことにする。
図２は、縦軸が可変容量素子Ｄ１の呈する容量、横軸が温度ｔ及び温度補償電圧Ｖｃの
重ね書きで、温度ｔ及び温度補償電圧Ｖｃと、可変容量素子Ｄ１の容量との関係を示す図
である。つまり、可変容量素子Ｄ１の呈する容量は、温度ｔの上昇に応じ、容量が減少す
るように変化する。可変容量素子Ｄ１の容量が、温度に対し図２のように変化することに
より、圧電振動子の温度ｔに対し右肩下がりの周波数温度特性が補償される。
圧電発振器１の動作を説明する前に、ハイパスフィルタ９の回路が無い一般的な温度補
償型発振器について考える。温度センサー７が周囲の瞬間的な温度変化や風等による温度
揺らぎにより、その出力電圧Ｖｓに揺らぎ（ノイズ）が生じると、該電圧Ｖｓが周波数制
御回路８に入力される。周波数制御回路８の出力から揺らぎ成分が重畳した制御電圧Ｖｃ
１が出力され、この電圧が可変容量素子Ｄ１の正極側に印加される。

一方、可変容量素子Ｄ１の負極側にはバイアス回路１０からの電圧の一定な基準電圧Ｖ
ｃ２が供給される。従って、可変容量素子Ｄ１の両端子に印加される温度補償電圧Ｖｃ（
Ｖｃ１−Ｖｃ２）に揺らぎ成分が重畳し、可変容量素子Ｄ１の容量に揺らぎが生じ、発振
回路の出力周波数に周波数揺らぎ成分が重畳されることになる。
本発明のようにハイパスフィルタ９回路を設け、温度センサー７の出力の一部をハイパ
スフィルタ９を通過させ、温度センサー７の出力電圧Ｖｓに含まれる高周波の揺らぎ成分
（ノイズ）を、可変容量素子Ｄ１の負極側に印加する。可変容量素子Ｄ１の正、負極には
共に同相の高周波の揺らぎ成分を含む電圧が印加されるので、可変容量素子Ｄ１の補償電
圧Ｖｃから揺らぎ成分は除去され、容量変化には揺らぎ成分は重畳しない。従って、圧電
発振器１の出力周波数には温度センサーの揺らぎによるノイズは重畳しない。つまり、可
変容量素子Ｄ１の両端子に同相の高周波揺らぎノイズを印加するキャンセル手段により揺
らぎ（ノイズ）がキャンセルされる。
この場合、可変容量素子Ｄ１の正極側に印加される電圧に重畳する揺らぎ成分（ノイズ
）の大きさと、負極側に印加される電圧に重畳する揺らぎ成分（ノイズ）の大きさと、を
ほぼ等しくなるように周波数制御回路８、抵抗Ｒ１、Ｒ２等を設定する。
以上のように圧電発振器を構成すると、温度センサーの検出出力を周波数制御回路を経
る経路と、ハイパスフィルタ回路を経る経路とに分け、両者をキャンセル手段に加えるこ
とにより、温度揺らぎによる高周波ノイズをキャンセルすることができるという効果があ
る。
また、可変容量素子の一方の端子に高周波のノイズが重畳した周波数制御回路の出力が
接続され、他方の端子に高周波のノイズが重畳したハイパスフィルタ回路の出力が接続さ
れ、両者の出力電圧は同相であるので、共にキャンセルし、可変容量素子の容量変化には
揺らぎ成分は重畳しないという効果がある。
尚、高周波のノイズとは、温度揺らぎにより実質起きる圧電振動子Ｘの周波数変動を温
度補償するに必要な温度補償電圧に対して、当該補償電圧を過剰に変動させようとする温
度センサーの検出出力に含まれる信号成分である。

図３（ａ）は、第２の実施の形態の圧電発振器２の構成を示すブロック回路図である。
圧電発振器２は、所定の周波数で励振される圧電振動子Ｘと、該圧電素子に電流を流して
励振させる発振回路５と、温度補償回路６と、バッファ１１と、を備えている。なお、図
１に示した圧電発振器１と同じ機能の回路及び回路部品には同じ符号を付している。
発振回路５は、図１において説明したので省略する。
温度補償回路６は、内部及び周囲の温度を検出する温度センサー７と、温度センサー７
の検出出力電圧に基づいて、発振回路５の可変容量素子Ｄ１（電圧制御型）に制御電圧を
供給する周波数制御回路８と、位相を反転する反転増幅器Ａｍｐ２と、温度センサー７の
検出出力を入力信号として、温度センサー７の検出出力に含まれる高域成分の電圧信号の
みを通過させるハイパスフィルタ９と、可変容量素子Ｄ１に基準電圧を供給するバイアス
回路１０と、を備えている。
温度補償回路６は、温度センサー７の出力電圧Ｖｓを周波数制御回路８の入力及び反転
増幅器Ａｍｐ２の入力に接続し、周波数制御回路８の出力電圧（制御電圧）Ｖｃ１を、抵
抗Ｒ１を介して発振回路５の可変容量素子Ｄ１の正極側に接続する。そして、反転増幅器
Ａｍｐ２の出力をハイパスフィルタ８の入力に接続し、該ハイパスフィルタ８の出力電圧
を、抵抗Ｒ２を介して可変容量素子Ｄ１の負極側に接続する。更に、バイアス回路９から
供給される基準電圧Ｖｃ２を、抵抗Ｒ４を介して可変容量素子Ｄ１の負極側に接続して、
構成される。
温度センサー７の出力点Ｐ１の温度ｔ−出力電圧Ｖｓ特性が、図３（ｂ）に示すように
、温度ｔの上昇に対し出力電圧Ｖｓが単調に低下する特性とする。また、周波数制御回路
８の出力点Ｐ２の温度ｔ−出力電圧（制御電圧）Ｖｃ１特性は、図３（ｃ）に示すように
温度ｔの上昇に対し制御電圧Ｖｃ１が単調に上昇する特性とする。また、ハイパスフィル
タ９の出力点Ｐ３の温度ｔ−電圧特性は、図３（ｂ）に示す特性と同様に温度の上昇に対
し、ハイパスフィルタ９の出力信号の電圧が単調に低下する特性となる。

第２の実施の形態の圧電発振器２では、周波数制御回路８の制御電圧Ｖｃ１と、温度ｔ
との関係が、図１（ｄ）の場合と逆特性の関係にある。従って、図２に示す温度ｔ−容量
特性は、図３（ｄ）に示す温度ｔ−容量特性Ｃように変わり、両者の特性は逆特性関係に
ある。つまり、可変容量素子Ｄ１の呈する容量は、図３（ｄ）に示すように、温度ｔの上
昇に応じ、容量が大きくなるように変化する。可変容量素子Ｄ１の容量が、温度に対し図
３（ｄ）のように変化することにより、圧電振動子の温度ｔに対し右肩上がりの周波数温
度特性が補償される。
図３（ａ）に示す第２実施例の圧電発振器２と、図１（ａ）に示す第１実施例圧電発振
器１との異なる点は、ハイパスフィルタ９の前に反転増幅器Ａｍｐ２を挿入したことであ
る。この反転増幅器Ａｍｐ２を挿入することにより、周波数制御回路８の出力電圧（制御
電圧）Ｖｃ１と、ハイパスフィルタ９の出力電圧とが、同相になる。つまり、温度センサ
ー７が検出する温度揺らぎ（ノイズ）は、温度センサー７の出力電圧Ｖｓに高周波成分と
して重畳し、周波数制御回路８を経て、その出力電圧（制御電圧）Ｖｃ１に重畳し、抵抗
Ｒ１を介して可変容量素子Ｄ１の正極に印加される。一方、温度センサー７の出力電圧Ｖ
ｓに高周波成分として重畳する揺らぎ（ノイズ）は、反転増幅器Ａｍｐ２で位相が反転さ
れてハイパスフィルタ９に入力される。ハイパスフィルタ９を通過する高周波成分（ノイ
ズ）は抵抗Ｒ２を介して可変容量素子Ｄ１の負極側に印加する。可変容量素子Ｄ１の正、
負極には共に同相の高周波の揺らぎ成分（ノイズ）を含む電圧が印加されるので、可変容
量素子Ｄ１の補償電圧Ｖｃから揺らぎ成分はキャンセルされ、その容量変化には揺らぎ成
分は重畳しない。従って、圧電発振器２の出力周波数には温度センサーの揺らぎによるノ
イズは重畳しない。

図４（ａ）は、第３の実施の形態の圧電発振器３の構成を示すブロック回路図である。
圧電発振器３は、所定の周波数で励振される圧電振動子Ｘと、該圧電素子に電流を流して
励振させる発振回路５と、温度補償回路６と、バッファ１１と、を備えている。発振回路
５は、図１において説明したので省略する。
温度補償回路６は、内部及び周囲の温度を検出する温度センサー７と、温度センサー７
の検出出力電圧に基づいて、発振回路５の可変容量素子Ｄ１（電圧制御型）に制御電圧を
供給する周波数制御回路８と、温度センサー７の検出出力を入力信号として、温度センサ
ー７の検出出力に含まれる高域成分の電圧信号のみを通過させるハイパスフィルタ９と、
可変容量素子Ｄ１に基準電圧を供給するバイアス回路１０と、を備えている。
温度補償回路６は、温度センサー７の出力を周波数制御回路８及びハイパスフィルタ９
夫々の入力に接続し、周波数制御回路８の出力電圧（制御電圧）を、抵抗Ｒ１を介して発
振回路５の可変容量素子Ｄ１の正極側に接続する。そして、ハイパスフィルタ９の出力を
周波数制御回路８の出力に接続し、バイアス回路９から供給される基準電圧Ｖｃ２を、抵
抗Ｒ４を介して可変容量素子Ｄ１の負極側に接続して、構成される。
温度センサー７の出力点Ｐ１の温度ｔ−出力電圧Ｖｓ特性が、図４（ｂ）に示すように
、温度ｔの増加に対し出力電圧Ｖｓが単調に減少する特性とする。また、周波数制御回路
８の出力点Ｐ２の温度ｔ−制御電圧Ｖｃ１特性が、図４（ｃ）に示すように温度ｔの増加
に対し出力電圧Ｖｃ１が単調に増大する特性とする。ハイパスフィルタ９の出力点Ｐ３の
温度ｔ−出力電圧Ｖ特性は、図４（ｂ）に示す特性と同様に温度の増加に対し、単調に減
少する特性となる。
温度ｔと可変容量素子Ｄ１の呈する容量との関係は、図３（ｄ）のようになり、圧電振
動子の温度に対し右肩上がりの周波数温度特性が補償される。

第３の実施の形態の圧電発振器３では、周波数制御回路８の出力電圧（制御電圧）Ｖｃ
１と、温度ｔとの関係は、図４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）に示すセンサー７の温度
ｔ−出力電圧Ｖｓ特性と逆特性の関係である。つまり、温度センサー７が検出する揺らぎ
（ノイズ）は温度センサー７の出力電圧Ｖｓに高周波成分として重畳し、周波数制御回路
８を経て、その制御電圧（出力信号）Ｖｃ１に反転して重畳する。一方、温度センサー７
の出力電圧Ｖｓに重畳する高周波成分は、ハイパスフィルタ９を同相で通過して出力電圧
（出力信号）として出力され、周波数制御回路８の出力に加算される。つまり、温度セン
サー７が検出した揺らぎ（ノイズ）は、周波数制御回路８の出力と、ハイパスフィルタ９
の出力とでは互いに逆相であり、両者を加算することにより、キャンセルされることにな
る。なお、夫々の揺らぎ（ノイズ）レベルを同じくすることが必要である。
以上のように圧電発振器を構成すると、周波数制御回路の出力信号（出力電圧Ｖｃ１）
に重畳する揺らぎノイズと、ハイパスフィルタ回路の出力信号（出力電圧）に重畳する揺
らぎノイズは逆相であるので、加算するとキャンセルされ、圧電発振器からはノイズのな
い周波数が出力されるという効果がある。

図５は、第４の実施の形態の圧電発振器４の構成を示すブロック回路図である。圧電発
振器４は、所定の周波数で励振される圧電振動子Ｘと、該圧電素子に電流を流して励振さ
せる発振回路５と、温度補償回路６と、バッファ１１と、を備えている。図４（ａ）に示
した第３実施例の圧電発振器３の構成と異なる点は、温度補償回路６の周波数制御回路８
の出力と、ハイパスフィルタ９の出力との間に容量Ｃ４を挿入した点である。
温度センサー７が検出する揺らぎ成分（ノイズ）が除去される作用は、図４（ａ）に示
した圧電発振器３の場合と同様であるので省略する。第４の実施例の圧電発振器４の特徴
は、ハイパスフィルタ９の出力インピーダンスが周波数制御回路８の出力電圧（制御電圧
）Ｖｃ１に影響を与える場合に有効であり、容量Ｃ４を挿入することによりその影響を低
減することができる。
以上の説明で用いた可変容量素子としては、ＭＯＳ型可変容量素子、バラクタ、可変容
量ダイオード若しくは、印加電圧により容量が可変する半導体デバイス等がある。
可変容量素子として上記のような多種の素子を考慮しておくと、温度補償型圧電発振器
を構成するに当り、又は発振回路をＩＣ化するに当り、適切な可変容量素子を選定するこ
とが可能となると共に、温度揺らぎによるノイズを除去できるという効果がある。

図６は、本発明に好適な表面実装型圧電発振器の構造の一例を示した断面図である。
この表面実装型圧電発振器の特徴は、絶縁容器とリッドとにより水晶振動素子を気密封
止した構造と、外気に直に又は密着するよう覆われた樹脂を介して曝された構成によって
温度変動を受けやすい易いＩＣ部品とを備えた所にある。
即ち、この図６に示す圧電発振器は、上面と下面に夫々凹所４２、４３を備えると共に
矩形環状の底面４４に４つの実装端子４５を備えた縦断面形状が略Ｈ型の絶縁容器４１と
、上面側凹所４２内に設けた２つの上面側内部パッド４６に圧電振動素子Ｘ上の２つの励
振電極を夫々電気的に接続した状態で該上面側凹所４２を気密封止する金属リッド４７と
、下面側凹所４３の天井面４３ａに配置され各上面側内部パッド４６、及び各実装端子４
５と所定の配線パターンにより導通した下面側内部パッド４８と、下面側内部パッド４８
に実装される発振回路を構成するＩＣ部品４９と、を備える。
上面側凹所４２を備えた絶縁容器４１の上部と、上面側内部パッド４６と、水晶振動素
子Ｘと、金属リッド４７は、水晶振動子（圧電振動子）を構成している。即ち、水晶振動
子はセラミック等の絶縁材料からなる絶縁容器４１の上面側凹所４３内の上面側内側パッ
ド４６上に水晶振動素子Ｘを導電性接着剤（導電性ペースト）５０を用いて電気的・機械
的に接続し、絶縁容器４１の外璧上面の導体リングに金属リッド４７を溶接等によって電
気的・機械的に接続して上面側凹所４２内を気密封止したものである。また、下面側凹所
４３内のＩＣ部品４９に温度センサー２、周波数制御回路３、発振回路４、ＨＰＦ（ハイ
パスフィルタ）５等が構成されている。
このように圧電発振器を構成して小型化した場合は、圧電発振器の熱容量が小さくなり
、温度センサー２は周囲の瞬間的な温度変化や風などによる温度変動（揺らぎ）に敏感に
反応し、温度補償型圧電発振器の出力周波数が微小に変動する（周波数が揺らぐ）ことに
なるが、本発明によれば、瞬間的な温度変化や風などによる温度変動（揺らぎ）をキャン
セルすることができるので、周波数変動を招くことなく温度補償型圧電発振器を小型化す
ることができる。

（ａ）は第１実施例の圧電発振器１の構成を示すブロック回路図、（ｂ）は温度センサーの温度ｔ−出力電圧Ｖｓ特性、（ｃ）はＭＯＳ容量素子の電圧Ｖｃ−容量Ｃ特性、（ｄ）は周波数制御回路の温度ｔ−出力電圧Ｖｃ１特性、を示す図。 可変容量素子の温度ｔ及び温度補償電圧−容量Ｃ特性を示す図。 （ａ）は第２実施例の圧電発振器２の構成を示すブロック回路図、（ｂ）は温度センサーの温度ｔ−出力電圧Ｖｓ特性、（ｃ）は周波数制御回路の温度ｔ−出力電圧Ｖｃ１特性、（ｄ）は可変容量素子の温度ｔ−容量Ｃ特性を示す図。 （ａ）は第３実施例の圧電発振器３の構成を示すブロック回路図、（ｂ）は温度センサーの温度ｔ−出力電圧Ｖｓ特性、（ｃ）周波数制御回路の温度ｔ−出力電圧ｖｃ１特性を示す図。 第４実施例の圧電発振器４の構成を示す回路図。 本発明に好適な表面実装型圧電発振器の構造の一例を示した断面図。 従来の圧電発振器の構成を示すブロック回路図。 従来の圧電発振器の構成を示す断面図。

符号の説明

１、２、３、４…圧電発振器、５…発振回路、６…温度補償回路、７…温度センサー、
８…周波数制御回路、９…ハイパスフィルタ、１０…バイアス回路、１１…バッファ、Ｃ
１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４…容量、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４…抵抗、Ｄ１…可変容量素子、Ａ
ｍｐ、Ａｍｐ２…増幅器、Ｘ…圧電振動子

Claims (4)

1. 温度を検出する温度センサーと、
   該温度センサーの検出出力に基づいて出力信号を出力する周波数制御回路と、
   少なくとも、圧電振動子と電圧制御型の可変容量素子とを含み、前記周波数制御回路の
   出力信号により発振周波数を調整可能な発振回路と、
   前記温度センサーの検出出力を入力信号として、前記温度センサーの検出出力に含まれ
   る高域成分電圧信号のみを通過させるハイパスフィルタ回路と、
   前記ハイパスフィルタ回路の出力信号により前記周波数制御回路の出力信号に含まれる
   高周波ノイズをキャンセルするキャンセル手段と、
   を備えたことを特徴とする圧電発振器。
2. 前記キャンセル手段は、前記可変容量素子の一方の端子に前記周波数制御回路の出力を
   接続し、他方の端子に前記ハイパスフィルタ回路の出力を接続して成ることを特徴とする
   請求項１に記載の圧電発振器。
3. 前記キャンセル手段は、前記周波数制御回路の出力信号と前記ハイパスフィルタ回路の
   出力信号とを加算する加算回路により構成し、前記加算回路の出力が前記可変容量素子の
   一方の端子に接続したことを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。
4. 前記可変容量素子は、ＭＯＳ型可変容量素子、バラクタ、可変容量ダイオード若しくは
   、印加電圧により容量が可変する半導体デバイスを用いたことを特徴とする請求項１乃至
   ３の何れか一項に記載の圧電発振器。

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