JP2010246059A - Propriety determining method for crystal vibrator and crystal oscillator used therefor - Google Patents

Propriety determining method for crystal vibrator and crystal oscillator used therefor Download PDF

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a determination method with which propriety of a crystal vibrator can be determined in a state where the crystal vibrator is actually sealed in a package, in a crystal oscillator where the crystal vibrator and an IC circuit for oscillating the crystal vibrator are sealed in the package so as not to expose outside wiring connecting the crystal vibrator and the IC circuit with each other. <P>SOLUTION: A propriety determining method for a crystal vibrator uses a crystal oscillator 10 in which a crystal vibrator 1 to be determined and an IC circuit 2 for oscillating the crystal vibrator are sealed in a package so as not to expose outside wiring connecting the crystal vibrator and the IC circuit 2 with each other, and which comprises an input terminal IN to which an external signal is inputted and includes a means for varying a negative resistance value of the IC circuit 2 in accordance with a control signal from the outside. Oscillation output is monitored while varying the negative resistance value, a serial resonance resistance value of the crystal vibrator is calculated based on the negative resistance value in stopping oscillation and/or in starting oscillation, and propriety of the crystal vibrator is determined based on a relationship between the serial resonance resistance value and the negative resistance value which was set in IC circuit design. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、水晶振動子の良否判定方法及びこの方法に用いる水晶発振器に関し、特に、判定対象の水晶振動子と、これを発振させるIC回路とが、互いを接続する配線が外部に露出しないようパッケージ内に封止されてなる水晶発振器における水晶振動子の良否判定方法及びこの方法に用いる水晶発振器に関する。   The present invention relates to a crystal resonator quality determination method and a crystal oscillator used for the method, and in particular, a crystal resonator to be determined and an IC circuit for oscillating the crystal resonator are not exposed to the outside. The present invention relates to a crystal oscillator quality determination method in a crystal oscillator sealed in a package and a crystal oscillator used in this method.

従来の水晶発振器には、パッケージ内に封止された水晶振動子とこれを発振させるIC回路を接続する配線が、パッケージの外部に露出して構成されているもの(以下、便宜上露出型という。)と、パッケージの外部には露出しないように構成されているもの(以下、便宜上非露出型という。)とがある。そして、露出型の場合は、水晶振動子とIC回路をパッケージ内に封止後に、外部に露出した電極を利用して水晶振動子の特性を検査し、その良否を判定している。一方、非露出型の場合は、水晶振動子とIC回路をパッケージ内に封止した後は、水晶振動子の特性を検査することができないため、パッケージ内に封止する前に、水晶振動子の特性を検査し、その良否を判定している。   In a conventional crystal oscillator, a crystal resonator sealed in a package and a wiring connecting an IC circuit that oscillates the crystal resonator are exposed outside the package (hereinafter referred to as an exposed type for convenience). ) And those that are not exposed to the outside of the package (hereinafter referred to as non-exposed type for convenience). In the case of the exposed type, after sealing the crystal resonator and the IC circuit in the package, the characteristics of the crystal resonator are inspected using the electrode exposed to the outside, and the quality is determined. On the other hand, in the case of the non-exposed type, after the crystal unit and the IC circuit are sealed in the package, the characteristics of the crystal unit cannot be inspected. These characteristics are inspected and the quality is judged.

上記露出型の水晶発振器は、露出した配線に起因する静電気破壊を生じるという不都合があり、また、パッケージの小型化にともない、外部に露出した電極を利用した検査は困難になってきたので、近年では、非露出型の水晶発振器が望まれており、このパッケージ内に封止状態にある非露出型の水晶発振器における水晶振動子の良否判定方法の実現が要望されている。   The exposed crystal oscillator has the disadvantage of causing electrostatic breakdown due to the exposed wiring. Also, as the package is downsized, it has become difficult to perform inspection using the electrode exposed to the outside. Therefore, there is a demand for a non-exposed crystal oscillator, and there is a demand for realizing a quality determination method for a crystal resonator in a non-exposed crystal oscillator in a sealed state in the package.

しかしながら、従来、パッケージ内に封止状態にある非露出型の水晶発振器における水晶振動子の良否判定方法は知られていない。一方、従来知られているパッケージ内に封止する前に行われている、水晶振動子の特性を直接検査する方法以外の良否判定方法としては、直流入力電圧に従って増幅率が変化するAGC増幅回路を少なくとも1つ有する、判定対象の水晶振動子が接続された水晶発振回路を用い、例えば、直流入力電圧を増大させて水晶発振回路が発振を開始したときの直流入力電圧の最大値を測定し、その測定最大値に従って水晶振動子の良否を判定する方法がある(特許文献1)。   However, conventionally, there is no known method for determining the quality of a crystal resonator in a non-exposed crystal oscillator that is sealed in a package. On the other hand, as a pass / fail determination method other than the method of directly inspecting the characteristics of a crystal resonator, which is performed before sealing in a conventionally known package, an AGC amplifier circuit whose amplification factor changes according to a DC input voltage For example, the maximum value of the DC input voltage is measured when the crystal oscillation circuit starts to oscillate by increasing the DC input voltage. There is a method of judging the quality of a crystal resonator according to the measured maximum value (Patent Document 1).

特開2001−242209号公報JP 2001-242209 A

上記判定方法は、直流入力電圧に従って増幅率が変化するAGC増幅回路を有する、判定対象の水晶振動子が接続された水晶発振回路という、特別な判定用回路を用いて、水晶振動子とこれを発振させるIC回路をパッケージ内に封止することなく行う良否判定法なので、パッケージ封止に際しては、水晶振動子は判定時とは異なったIC回路と接続されることになるため、水晶振動子が必ずしも判定時と同様な動作をするとは限らず、その信頼性は高いとはいえないものである。また、上記判定方法は、パッケージ封止状態で行うものではないので、上述の要望にも応えることができないものであり、さらには、上記判定用の水晶発振回路自体をパッケージ内に封止して、非露出型の水晶発振器として使用することは実際上不可能である。本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、実際にパッケージに封止した状態の非露出型の水晶発振器において、水晶振動子の良否を判定できる判定方法及びこの方法に用いる水晶発振器を提供することを目的とする。   The above determination method uses a special determination circuit called a crystal oscillation circuit having an AGC amplifier circuit whose amplification factor changes according to a DC input voltage and to which a crystal resonator to be determined is connected. Since the IC circuit to be oscillated is a pass / fail determination method without sealing in the package, the crystal resonator is connected to an IC circuit different from that used for determination when the package is sealed. The operation is not necessarily the same as that at the time of determination, and the reliability is not high. Further, since the determination method is not performed in a package sealed state, it cannot meet the above-mentioned demand. Further, the determination crystal oscillation circuit itself is sealed in a package. It is practically impossible to use as a non-exposure type crystal oscillator. The present invention has been made in view of such circumstances, and in a non-exposed crystal oscillator actually sealed in a package, a determination method capable of determining the quality of a crystal resonator and the crystal oscillator used in this method The purpose is to provide.

一般に、水晶振動子を発振させるIC回路の負性抵抗値よりも水晶振動子の直列共振抵抗値が大きい場合には発振しないということが知られている。したがって、発振を停止した時、または発振を開始した時の負性抵抗値を、概ね水晶振動子の直列共振抵抗値とみなすことができる。また、負性抵抗(−RL)は、発振周波数の角周波数をωとし、インバータの相互コンダクタンスをgmとし、負荷容量の容量値をCd,Cgとすると、−RL≒−gm/(ω・Cd・Cg)と表されるので、IC回路の設計時に所望値の負性抵抗(−RL)の値を設定することができる。さらに、負性抵抗値を変化させることで発振状態を変更することができるが、負性抵抗値はIC回路の構成によって変化することが知られている。すなわち、上述した式の相互コンダクタンスgmや、負荷容量の容量値Cd,Cgを変えることで、負性抵抗(−RL)の値が変わる。本発明は、これら公知の事項を応用することにより、非露出型の水晶発振器が実際にパッケージに封止された状態で水晶振動子の良否を判定する方法及びこの方法に用いる水晶発振器である。 Generally, it is known that oscillation does not occur when the series resonance resistance value of the crystal resonator is larger than the negative resistance value of the IC circuit that oscillates the crystal resonator. Therefore, the negative resistance value when oscillation is stopped or when oscillation is started can be regarded as the series resonance resistance value of the crystal resonator. The negative resistance (−RL) is −RL≈−gm / (ω 2 ·, where ω is the angular frequency of the oscillation frequency, gm is the mutual conductance of the inverter, and Cd and Cg are load capacitance values. Cd · Cg), a negative resistance (−RL) value of a desired value can be set when designing an IC circuit. Furthermore, although the oscillation state can be changed by changing the negative resistance value, it is known that the negative resistance value changes depending on the configuration of the IC circuit. That is, the value of the negative resistance (−RL) is changed by changing the mutual conductance gm of the above-described formula and the capacitance values Cd and Cg of the load capacitance. The present invention is a method of determining the quality of a crystal resonator in a state where a non-exposed crystal oscillator is actually sealed in a package by applying these known matters, and a crystal oscillator used in this method.

本発明に係る水晶振動子の良否判定方法は、判定対象の水晶振動子と、これを発振させるIC回路とが、互いを接続する配線が外部に露出しないようパッケージ内に封止されるとともに、外部信号を入力する端子を備え、外部からの制御信号により前記IC回路の負性抵抗値を変化させる手段を有する水晶発振器を用い、負性抵抗値を変化させつつ発振出力を監視し、発振を停止した時及び/又は発振を開始した時の負性抵抗値により前記水晶振動子の直列共振抵抗値を求め、この直列共振抵抗値と前記IC回路の設計時の負性抵抗値との関係に基づいて前記水晶振動子の良否を判定するものである。より具体的には、負性抵抗値が直列共振抵抗値の5倍以上であれば良品、5倍に達しなければ不良品と判定する。そして、前記IC回路の負性抵抗値を変化させる手段は、IC回路の増幅部への供給電圧を変化させる手段、または、IC回路の増幅部の増幅度を変化させる手段、あるいは、IC回路の負荷容量の容量値を変化させる手段、で構成すると好適である。   In the crystal resonator quality determination method according to the present invention, a determination target crystal resonator and an IC circuit that oscillates the crystal resonator are sealed in a package so that wirings that connect each other are not exposed to the outside. A crystal oscillator having a terminal for inputting an external signal and having means for changing the negative resistance value of the IC circuit by an external control signal is used to monitor the oscillation output while changing the negative resistance value, and to oscillate. The series resonance resistance value of the crystal resonator is obtained from the negative resistance value at the time of stopping and / or starting of oscillation, and the relationship between the series resonance resistance value and the negative resistance value at the time of designing the IC circuit is obtained. Based on this, the quality of the crystal resonator is judged. More specifically, if the negative resistance value is 5 times or more of the series resonance resistance value, it is determined as a non-defective product, and if it does not reach 5 times, it is determined as a defective product. The means for changing the negative resistance value of the IC circuit may be a means for changing the supply voltage to the amplification section of the IC circuit, a means for changing the amplification degree of the amplification section of the IC circuit, It is preferable to configure with means for changing the capacity value of the load capacity.

また、本発明に係る水晶振動子の良否判定方法に用いる水晶発振器は、判定対象の水晶振動子と、これを発振させるIC回路と、外部信号を入力する端子と、この端子から入力した外部からの制御信号により前記IC回路の負性抵抗値を変化させる手段とを備え、前記水晶振動子と前記IC回路を接続する配線が外部に露出しないよう全体がパッケージ内に封止されてなるものである。   The crystal oscillator used in the crystal resonator quality determination method according to the present invention includes a crystal resonator to be determined, an IC circuit for oscillating the crystal resonator, a terminal for inputting an external signal, and an external input from the terminal. Means for changing the negative resistance value of the IC circuit in accordance with the control signal, and the whole is sealed in a package so that the wiring connecting the crystal resonator and the IC circuit is not exposed to the outside. is there.

本発明に係る水晶振動子の良否判定方法によれば、判定対象の水晶振動子と、これを発振させるIC回路と、これらを接続する配線など全体が、パッケージ内に封止された状態で、水晶振動子の良否判定を行うので、製品化状態での水晶振動子の良否を正確に判定できるという効果を奏する。   According to the quality determination method for a crystal resonator according to the present invention, the determination target crystal resonator, an IC circuit that oscillates the crystal resonator, and the wiring that connects them are all sealed in a package. Since the quality determination of the crystal resonator is performed, it is possible to accurately determine the quality of the crystal resonator in the commercialized state.

また、本発明に係る水晶振動子の良否判定方法に用いる水晶発振器によれば、製品化状態での水晶振動子の良否を正確に判定する方法に用いて最適であるという効果を奏する。   Further, according to the crystal oscillator used in the crystal resonator quality determination method according to the present invention, there is an effect that it is optimally used for a method of accurately determining the quality of a crystal resonator in a commercialized state.

本発明の第1実施形態を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明に係る水晶振動子の良否判定方法及びこの方法に用いる水晶発振器の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。ここにおいて、図1は第1実施形態である、IC回路の負性抵抗値を変化させる手段がIC回路の増幅部への供給電圧を変化させる手段である場合の回路図、図2は第2実施形態である、IC回路の負性抵抗値を変化させる手段がIC回路の増幅部の増幅度を変化させる手段である場合の回路図、図3は第3実施形態である、IC回路の負性抵抗値を変化させる手段がIC回路の負荷容量の容量値を変化させる手段である場合の回路図である。   A preferred embodiment of a crystal resonator quality determination method and a crystal oscillator used in the method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a circuit diagram in the case where the means for changing the negative resistance value of the IC circuit is a means for changing the supply voltage to the amplifier of the IC circuit, and FIG. FIG. 3 is a circuit diagram in a case where the means for changing the negative resistance value of the IC circuit according to the embodiment is a means for changing the amplification degree of the amplification unit of the IC circuit, and FIG. 3 is a negative diagram of the IC circuit according to the third embodiment. FIG. 6 is a circuit diagram when the means for changing the resistance value is a means for changing the capacitance value of the load capacitance of the IC circuit.

まず、第1実施形態を説明する。図1に示すように、水晶発振器10は、判定対象となる固有の周波数で振動する電圧を発生する水晶振動子1と、これを発振させるためのIC回路2とからなり、外部からの制御信号を入力する入力端子INを有している。IC回路2は、水晶振動子1と並列に接続され、その振動電圧を増幅する増幅部であるインバータ3と、このインバータ3に並列に接続された帰還抵抗4と、前記インバータ3の入力端と出力端に各一方の電極が接続され、各他方の電極は接地された負荷容量5,6とを備えている。   First, the first embodiment will be described. As shown in FIG. 1, a crystal oscillator 10 includes a crystal resonator 1 that generates a voltage that oscillates at a specific frequency to be determined, and an IC circuit 2 that oscillates the crystal resonator 1. Has an input terminal IN. The IC circuit 2 is connected in parallel with the crystal resonator 1 and an inverter 3 which is an amplifying unit for amplifying the oscillation voltage, a feedback resistor 4 connected in parallel to the inverter 3, and an input terminal of the inverter 3 One electrode is connected to the output terminal, and the other electrode includes load capacitors 5 and 6 that are grounded.

インバータ3には、電圧レギュレータ7から電源電圧が供給され、この電圧レギュレータ7の電圧供給量は、外部からの制御信号が入力端子INを介して入力する電圧コントローラ8によって制御される。この電圧レギュレータ7と電圧コントローラ8とによって、負性抵抗値を変化させる手段である、増幅部たるインバータ3への供給電圧を変化させる手段を構成する。そして、水晶発振器10は、図示してはいないが、全体がセラミックパッケージ内に封止された状態にある。   A power supply voltage is supplied to the inverter 3 from the voltage regulator 7, and the voltage supply amount of the voltage regulator 7 is controlled by a voltage controller 8 to which an external control signal is input via an input terminal IN. The voltage regulator 7 and the voltage controller 8 constitute means for changing the supply voltage to the inverter 3 as an amplifying unit, which is means for changing the negative resistance value. Although not shown, the crystal oscillator 10 is entirely sealed in a ceramic package.

一般に、インバータ3の電源電圧が小さくなると、その相互コンダクタンスが小さくなって、負性抵抗値が小さくなる一方、インバータ3の電源電圧が大きくなると、その相互コンダクタンスが大きくなって、負性抵抗値が大きくなるということが知られている。また、一般に、負性抵抗値よりも水晶振動子1の直列共振抵抗値が大きい場合には発振しないので、発振を停止した時の負性抵抗値を、概ね水晶振動子1の直列共振抵抗値とみなすことができる。さらに、負性抵抗値は、IC回路2の設計時に求めることができ、回路設計によって所望値に設定することが可能である。本実施形態にあっては、これら公知の事項に基づいて、水晶振動子1の良否を判定する。   Generally, when the power supply voltage of the inverter 3 decreases, the mutual conductance decreases and the negative resistance value decreases. On the other hand, when the power supply voltage of the inverter 3 increases, the mutual conductance increases and the negative resistance value decreases. It is known to grow. In general, since oscillation does not occur when the series resonance resistance value of the crystal resonator 1 is larger than the negative resistance value, the negative resistance value when the oscillation is stopped is approximately equal to the series resonance resistance value of the crystal resonator 1. Can be considered. Further, the negative resistance value can be obtained at the time of designing the IC circuit 2, and can be set to a desired value by the circuit design. In the present embodiment, the quality of the crystal unit 1 is determined based on these known matters.

具体的には、水晶発振器10を発振動作させ、その発振出力をオシロスコープなどで監視する一方、外部からの制御信号によって、電圧コントローラ8を介して、電圧レギュレータ7によるインバータ3に対する電圧供給量を制御し、IC回路2の負性抵抗値を調整して、徐々に小さくしていく。そして、発振を停止した時の負性抵抗値を水晶振動子1の直列共振抵抗値とし、IC回路2の設計時に設定した負性抵抗値が、前記直列共振抵抗値の5倍以上であれば、水晶振動子1は良品、5倍に達しなければ不良品と判定する。この良否判定の基準は、実験により確認したものである。   Specifically, the crystal oscillator 10 is oscillated and its oscillation output is monitored with an oscilloscope or the like, while the voltage supply amount to the inverter 3 by the voltage regulator 7 is controlled via the voltage controller 8 by an external control signal. Then, the negative resistance value of the IC circuit 2 is adjusted and gradually decreased. If the negative resistance value at the time of stopping the oscillation is the series resonance resistance value of the crystal resonator 1 and the negative resistance value set at the time of designing the IC circuit 2 is 5 times or more of the series resonance resistance value, The crystal unit 1 is determined to be a non-defective product if it does not reach 5 times. This criterion for pass / fail judgment is confirmed by experiments.

水晶振動子1の良否判定後の水晶発振器10の使用に際しては、電圧レギュレータ7によるインバータ3に対する電圧供給量がIC回路2設計時の設定値になるよう、外部制御信号によって、電圧コントローラ8で制御する。   When using the crystal oscillator 10 after the pass / fail judgment of the crystal resonator 1, the voltage controller 8 is controlled by an external control signal so that the voltage supply amount to the inverter 3 by the voltage regulator 7 becomes a set value when the IC circuit 2 is designed. To do.

次に、第2実施形態を説明する。図2に示すように、水晶発振器20は、判定対象となる固有の周波数で振動する電圧を発生する水晶振動子11と、これを発振させるためのIC回路12とからなり、外部からの制御信号を入力する入力端子INを有している。IC回路12は、水晶振動子11とそれぞれ並列に接続され、その振動電圧を増幅する増幅部たる4つのインバータ13,14,15,16と、これらのインバータ13,14,15,16に並列に接続された帰還抵抗17と、前記各インバータ13,14,15,16の入力端と出力端に各一方の電極が接続され、各他方の電極は接地された負荷容量18,19とを備えている。また、前記インバータ13を除く各インバータ14,15,16の入力側には、それぞれトランジスタなどからなるスイッチング素子SW1,SW2,SW3が設けられている。これらスイッチング素子SW1,SW2,SW3には、前記入力端子INからスイッチ選択回路33を介して制御信号が入力するよう構成されている。   Next, a second embodiment will be described. As shown in FIG. 2, the crystal oscillator 20 includes a crystal resonator 11 that generates a voltage that oscillates at a specific frequency to be determined, and an IC circuit 12 that oscillates the crystal resonator 11, and an external control signal. Has an input terminal IN. The IC circuit 12 is connected in parallel with each of the crystal units 11, and four inverters 13, 14, 15, and 16 that are amplification units that amplify the oscillation voltage, and these inverters 13, 14, 15, and 16 are connected in parallel. Each of the inverters 13, 14, 15 and 16 has a connected feedback resistor 17 and one of the electrodes connected to the input and output terminals of each of the inverters 13, 14, 15 and 16, and the other electrode has a grounded load capacitor 18 and 19. Yes. Further, switching elements SW1, SW2, and SW3 made of transistors or the like are provided on the input sides of the inverters 14, 15, and 16 excluding the inverter 13, respectively. A control signal is input to the switching elements SW1, SW2 and SW3 from the input terminal IN via the switch selection circuit 33.

外部からの制御信号でスイッチ選択回路33を制御し、スイッチング素子SW1,SW2,SW3を各別にオンオフすることによって、インバータ13に加えて、動作する各インバータ14,15,16を選択することができ、これによって増幅部の増幅度を変えることができる。すなわち、各インバータ13,14,15,16と、スイッチング素子SW1,SW2,SW3と、スイッチ選択回路33とによって、負性抵抗値を変化させる手段たる、IC回路12の増幅部であるインバータ13,14,15,16の増幅度を変化させる手段を構成する。そして、水晶発振器20は、図示してはいないが、全体がセラミックパッケージ内に封止された状態にある。   In addition to the inverter 13, each of the operating inverters 14, 15, and 16 can be selected by controlling the switch selection circuit 33 with an external control signal and turning on / off the switching elements SW1, SW2, and SW3. As a result, the amplification degree of the amplification unit can be changed. That is, the inverters 13, 14, 15, 16, the switching elements SW 1, SW 2, SW 3, and the switch selection circuit 33 are means for changing the negative resistance value and are the amplifying units of the IC circuit 12. A means for changing the amplification degree of 14, 15, 16 is configured. Although not shown, the crystal oscillator 20 is entirely sealed in a ceramic package.

一般に、インバータ13,14,15,16の並列に接続する数を増加することで増幅度を増加することができ、これによってその相互コンダクタンスが大きくなって、負性抵抗値は大きくなる一方、インバータ13,14,15,16の並列に接続する数を減少することで増幅度を減少することができ、これによってその相互コンダクタンスが小さくなって、負性抵抗値は小さくなるということが知られている。本実施形態にあっては、第1実施形態において説明した公知の事項中、インバータ3の電源電圧と、相互コンダクタンス及び負性抵抗値との関係に変えて、インバータ13,14,15,16の並列に接続する数による増幅度の増減と相互コンダクタンス及び負性抵抗値との関係を応用して、水晶振動子11の良否を判定するものである。   In general, the degree of amplification can be increased by increasing the number of inverters 13, 14, 15, 16 connected in parallel, thereby increasing the mutual conductance and increasing the negative resistance, while the inverter It is known that the degree of amplification can be reduced by reducing the number of 13, 14, 15 and 16 connected in parallel, thereby reducing the mutual conductance and reducing the negative resistance value. Yes. In the present embodiment, among the known matters described in the first embodiment, the relationship between the power supply voltage of the inverter 3, the mutual conductance and the negative resistance value is changed, and the inverters 13, 14, 15, 16 are changed. The quality of the crystal unit 11 is determined by applying the relationship between the increase / decrease in the amplification degree due to the number of parallel connections, the mutual conductance, and the negative resistance value.

具体的には、各スイッチング素子SW1,SW2,SW3をオン状態にして、水晶発振器10を発振動作させ、その発振出力をオシロスコープなどで監視する一方、外部からの制御信号によるスイッチ選択回路33の制御によって、各スイッチング素子SW1,SW2,SW3を順次オフ状態とし、インバータ13,14,15,16からなる増幅部の増幅度を減少して、IC回路12の負性抵抗値を徐々に小さくしていく。そして、発振を停止した時の負性抵抗値を水晶振動子11の直列共振抵抗値とし、IC回路12設計時に設定した負性抵抗値が、前記直列共振抵抗値の5倍以上であれば、水晶振動子11は良品、5倍に達していなければ不良品と判定する。   Specifically, the switching elements SW1, SW2, and SW3 are turned on to cause the crystal oscillator 10 to oscillate, and the oscillation output is monitored with an oscilloscope or the like, while the switch selection circuit 33 is controlled by an external control signal. Thus, the switching elements SW1, SW2 and SW3 are sequentially turned off, the amplification degree of the amplifying unit composed of the inverters 13, 14, 15 and 16 is reduced, and the negative resistance value of the IC circuit 12 is gradually reduced. Go. If the negative resistance value at the time of stopping the oscillation is the series resonance resistance value of the crystal unit 11 and the negative resistance value set at the time of designing the IC circuit 12 is 5 times or more of the series resonance resistance value, The crystal resonator 11 is determined to be a non-defective product if it has not reached 5 times.

水晶振動子11の良否判定後の水晶発振器20の使用に際しては、インバータ13,14,15,16の増幅度がIC回路12設計時の設定値になるよう、スイッチング素子SW1,SW2,SW3のオンオフ状態をスイッチ選択回路33により制御するものである。通常は、すべてのスイッチング素子SW1,SW2,SW3をオン状態として使用する。   When using the crystal oscillator 20 after the pass / fail judgment of the crystal unit 11, the switching elements SW1, SW2, SW3 are turned on / off so that the amplification degree of the inverters 13, 14, 15, 16 becomes a set value at the time of designing the IC circuit 12. The state is controlled by the switch selection circuit 33. Normally, all the switching elements SW1, SW2 and SW3 are used in the on state.

次に、第3実施形態を説明する。図3に示すように、水晶発振器30は、判定対象となる固有の周波数で振動する電圧を発生する水晶振動子21と、これを発振させるためのIC回路22とからなり、外部からの制御信号を入力する入力端子INを有している。IC回路22は、水晶振動子21と並列に接続され、その振動電圧を増幅する増幅部たるインバータ23と、このインバータ23に並列に接続された帰還抵抗24と、前記インバータ23の入力端と出力端に各一方の電極が接続され、各他方の電極は接地された負荷容量25,26及び可変負荷容量27,28を備えている。前記各可変負荷容量27,28には、前記入力端子INから制御信号が入力するよう構成されている。   Next, a third embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the crystal oscillator 30 includes a crystal resonator 21 that generates a voltage that vibrates at a specific frequency to be determined, and an IC circuit 22 that oscillates the crystal resonator 21. Has an input terminal IN. The IC circuit 22 is connected in parallel with the crystal resonator 21 and an inverter 23 which is an amplifying unit for amplifying the oscillation voltage, a feedback resistor 24 connected in parallel to the inverter 23, an input terminal of the inverter 23, and an output One end of each electrode is connected to the end, and the other end includes grounded load capacitors 25 and 26 and variable load capacitors 27 and 28. The variable load capacitors 27 and 28 are configured to receive a control signal from the input terminal IN.

外部からの制御信号により、各可変負荷容量27,28の容量値を変化させることにより、負荷容量値を変化させることができる。すなわち、各可変負荷容量27,28が、負性抵抗値を変化させる手段たる、負荷容量25,26,27,28の容量値を変化させる手段を構成する。そして、水晶発振器30は、図示してはいないが、全体がセラミックパッケージ内に封止された状態にある。   The load capacitance value can be changed by changing the capacitance value of each of the variable load capacitances 27 and 28 by an external control signal. That is, the variable load capacitors 27 and 28 constitute means for changing the capacitance values of the load capacitors 25, 26, 27, and 28 as means for changing the negative resistance value. Although not shown, the crystal oscillator 30 is entirely sealed in a ceramic package.

一般に、負荷容量25,26,27,28の容量値を増加することで、負性抵抗値は小さくなる一方、前記容量値を減少することで、負性抵抗値は大きくなるということが知られている。本実施形態にあっては、第1実施形態において説明した公知の事項中、インバータ3の電源電圧と、相互コンダクタンス及び負性抵抗との関係に変えて、負荷容量値と負性抵抗値との関係を応用して、水晶振動子31の良否を判定するものである。   In general, it is known that increasing the capacitance values of the load capacitors 25, 26, 27, and 28 decreases the negative resistance value, while decreasing the capacitance value increases the negative resistance value. ing. In the present embodiment, among the known matters described in the first embodiment, the relationship between the power supply voltage of the inverter 3, the mutual conductance, and the negative resistance is changed to the load capacitance value and the negative resistance value. By applying the relationship, the quality of the crystal unit 31 is determined.

具体的には、各可変負荷容量27,28の容量値を最小にした状態で、水晶発振器30を発振動作させ、その発振出力をオシロスコープなどで監視する一方、外部からの制御信号によって、各可変負荷容量27,28の容量値を順次増大して、IC回路22の負性抵抗値を徐々に小さくしていく。そして、発振を停止した時の負性抵抗値を水晶振動子31の直列共振抵抗値とし、IC回路22の設計時に設定した負性抵抗値が、前記直列共振抵抗値の5倍以上であれば、水晶振動子31は良品、5倍に達しなければ不良品と判定する。   Specifically, the crystal oscillator 30 is oscillated with the capacitance values of the variable load capacitors 27 and 28 minimized, and the oscillation output is monitored by an oscilloscope or the like, while each variable is controlled by an external control signal. The capacitance values of the load capacitors 27 and 28 are sequentially increased, and the negative resistance value of the IC circuit 22 is gradually decreased. If the negative resistance value at the time of stopping the oscillation is the series resonance resistance value of the crystal unit 31, and the negative resistance value set at the time of designing the IC circuit 22 is 5 times or more of the series resonance resistance value, The crystal resonator 31 is determined to be a non-defective product if it does not reach 5 times.

水晶振動子21の良否判定後の水晶発振器30の使用に際しては、各負荷容量25,26及び各可変負荷容量27,28による負荷容量値が回路設計時の設定値になるよう、各可変負荷容量27,28の容量値を制御する。通常は、各可変負荷容量27,28の容量値は、最小に設定される。   When using the crystal oscillator 30 after the pass / fail judgment of the crystal resonator 21, each variable load capacity is set so that the load capacity value by each load capacity 25, 26 and each variable load capacity 27, 28 becomes a set value at the time of circuit design. The capacitance values 27 and 28 are controlled. Normally, the capacitance values of the variable load capacitors 27 and 28 are set to the minimum.

なお、上述の各実施形態では、負性抵抗値を変化させていき、発振を停止した時の負性抵抗値を水晶振動子1,11,21の直列共振抵抗値としたが、これとは逆に、発振を開始した時の負性抵抗値を水晶振動子1,11,21の直列共振抵抗値として、IC回路2,12,22の設計時に設定した負性抵抗値と比較することにより、水晶振動子1,11,21の良否を判定してもよい。また、発振を停止した時と、発振を開始した時の、2状態時の負性抵抗値から水晶振動子1,11,21の直列共振抵抗値を求めて、この値をIC回路2,12,22の設計時に設定した負性抵抗値と比較することにより、水晶振動子1,11,21の良否を判定してもよい。   In each of the above-described embodiments, the negative resistance value is changed and the negative resistance value when the oscillation is stopped is the series resonance resistance value of the crystal resonators 1, 11, and 21. Conversely, by comparing the negative resistance value at the start of oscillation as the series resonance resistance value of the crystal resonators 1, 11, and 21 with the negative resistance value set at the time of designing the IC circuits 2, 12, and 22. The quality of the crystal resonators 1, 11, 21 may be determined. Further, the series resonance resistance values of the crystal resonators 1, 11, 21 are obtained from the negative resistance values in the two states when the oscillation is stopped and when the oscillation is started, and this value is obtained as the IC circuit 2, 12. , 22 may be compared with the negative resistance values set at the time of design, and the quality of the crystal resonators 1, 11, 21 may be determined.

1,11,21 水晶振動子
2,12,22 IC回路
3,13,14,15,16,23 インバータ
4,17,24 帰還抵抗
5,6,18,19,25,26 負荷容量
7 電圧レギュレータ
8 電圧コントローラ
27,28 可変負荷容量
10,20,30 水晶発振器
33 スイッチ選択回路
IN 入力端子
SW1,SW2,SW3 スイッチング素子
1,11,21 Crystal oscillator 2,12,22 IC circuit 3,13,14,15,16,23 Inverter 4,17,24 Feedback resistor 5,6,18,19,25,26 Load capacity 7 Voltage regulator 8 Voltage controller 27, 28 Variable load capacity 10, 20, 30 Crystal oscillator 33 Switch selection circuit IN Input terminal SW1, SW2, SW3 Switching element

Claims (5)

判定対象の水晶振動子と、これを発振させるIC回路とが、互いを接続する配線が外部に露出しないようパッケージ内に封止されるとともに、外部信号を入力する端子を備え、外部からの制御信号により前記IC回路の負性抵抗値を変化させる手段を有する水晶発振器を用い、負性抵抗値を変化させつつ発振出力を監視し、発振を停止した時及び/又は発振を開始した時の負性抵抗値により前記水晶振動子の直列共振抵抗値を求め、この直列共振抵抗値と前記IC回路の設計時に設定した負性抵抗値との関係に基づいて前記水晶振動子の良否を判定することを特徴とする水晶振動子の良否判定方法。   The crystal resonator to be determined and the IC circuit that oscillates the device are sealed in the package so that the wiring that connects them is not exposed to the outside, and has a terminal for inputting an external signal. Using a crystal oscillator having means for changing the negative resistance value of the IC circuit according to a signal, the oscillation output is monitored while changing the negative resistance value, and when the oscillation is stopped and / or when the oscillation starts The series resonance resistance value of the crystal resonator is obtained from the resistance value, and the quality of the crystal resonator is determined based on the relationship between the series resonance resistance value and the negative resistance value set when the IC circuit is designed. A quality determination method for a crystal resonator, characterized by: IC回路の負性抵抗値を変化させる手段は、IC回路の増幅部への供給電圧を変化させる手段であることを特徴とする請求項1記載の水晶振動子の良否判定方法。   2. The crystal resonator quality determination method according to claim 1, wherein the means for changing the negative resistance value of the IC circuit is a means for changing a supply voltage to the amplification section of the IC circuit. IC回路の負性抵抗値を変化させる手段は、IC回路の増幅部の増幅度を変化させる手段であることを特徴とする請求項1記載の水晶振動子の良否判定方法。   2. The crystal resonator quality determination method according to claim 1, wherein the means for changing the negative resistance value of the IC circuit is means for changing the amplification degree of the amplification section of the IC circuit. IC回路の負性抵抗値を変化させる手段は、IC回路の負荷容量の容量値を変化させる手段であることを特徴とする請求項1記載の水晶振動子の良否判定方法。   2. The crystal resonator quality determination method according to claim 1, wherein the means for changing the negative resistance value of the IC circuit is means for changing the capacitance value of the load capacitance of the IC circuit. 判定対象の水晶振動子と、これを発振させるIC回路と、外部信号を入力する端子と、この端子から入力した外部からの制御信号により前記IC回路の負性抵抗値を変化させる手段とを備え、前記水晶振動子と前記IC回路を接続する配線が外部に露出しないよう全体がパッケージ内に封止されてなる前記請求項1〜4のいずれか1項に記載の水晶振動子の良否判定方法に用いる水晶発振器。   A crystal resonator to be determined, an IC circuit for oscillating the crystal resonator, a terminal for inputting an external signal, and means for changing the negative resistance value of the IC circuit by an external control signal input from the terminal The crystal resonator quality determination method according to any one of claims 1 to 4, wherein the wiring for connecting the crystal resonator and the IC circuit is entirely sealed in a package so that the wiring is not exposed to the outside. Crystal oscillator used for
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