JP2011182025A - 温度補償型圧電発振器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温度補償を行う前の状態で、温度に対する変曲点近傍の変動が0ppm/℃又は、0ppm/℃近傍となる圧電振動素子120と、集積回路素子130には、圧電振動素子の共振周波数に基づいて発振信号を出力する第1のインバータINV1と、負荷容量になる可変容量ダイオードCV1、CV2を含む発振回路部Xと、発振信号を増幅する第2のインバータINV2を含む増幅回路部Yと、温度補償用制御データを記憶するためのメモリ部Mと、温度補償用制御データに基づき、温度補償を行なう温度補償信号制御回路部Tと、第1のインバータINV1と電源電圧端子Vddの接続間及び増幅回路部の第2のインバータINV2と電源電圧端子Vddの接続間に配置され、インヒビット端子INHからの信号により動作するスイッチSW1と、を備える。
【選択図】図4
Description
素子搭載部材は、基板部と第1の枠部と第2の枠部で構成されている。
この素子搭載部材は、基板部の一方の主面に枠部が設けられて第1の凹部空間が形成され、基板部の他方主面に枠部が設けられて第2の凹部空間が形成される。
その第1の凹部空間内に露出する基板部の一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている。
また、第2の凹部空間内に露出する基板部の他方の主面には、集積回路素子搭載パッドが設けられている。
この圧電振動素子搭載パッド上には、導電性接着剤を介して電気的に接続される一対の励振用電極を表裏主面に有した圧電振動素子が搭載されている。この圧電振動素子を囲繞する素子搭載部材の枠部の頂面には金属製の蓋体を被せられ、接合されている。これにより第1の凹部空間が気密封止されている。
また、集積回路素子搭載パッド上に半田等の導電性接合材を介して集積回路素子が電気的、機械的に接合されている。この状態を搭載という。
このような圧電発振器において、前記素子搭載部材の枠部の他方の主面の4隅には、それぞれ外部接続用電極端子が形成されている構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、圧電発振器の立ち上がり時間を考慮し、モジュールに搭載されている他の部品よりも前に圧電発振器を立ち上げるため、圧電発振器に消費電力を費やしてしまうといった課題もあった。
尚、説明を明りょうにするため説明に不必要な構造体の一部を図示していない。さらに図示した寸法も一部誇張して示している。
水晶素板121は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
このような圧電振動素子120は、このような圧電振動素子120は、その両主面に被着されている励振用電極122から延出する引き出し電極123と後述する素子搭載部材110の主面に形成されている後述する圧電振動素子搭載パッド113とを、導電性接着剤DS(図2参照)を介して電気的且つ機械的に接続することによって搭載される。
図6に示すように、温度に対する変曲点とは、0〜50℃の範囲のことであり、0ppm/℃近傍とは、−0.5〜0.5ppm/℃のことである。
また、第1の枠部110bは、基板部110aの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜上にロウ付けなどにより接続される。
また、集積回路素子搭載パッド114は、第2の凹部空間112内で露出した基板部110aの他方の主面に設けられている。
外部接続用電極端子115は、素子搭載部材110の第2の枠部110cの他方の主面に設けられている。
また、集積回路素子搭載パッド114は、集積回路素子130に形成されている接続パッドが電気的且つ機械的に接続され、前記素子搭載部材110内部に形成されている配線導体やビアホール導体等を介して外部接続用電極端子115の電源電圧端子Vdd、グランド端子GND、出力端子OUT、インヒビット端子INHに電気的に接続される。
前記発振回路部Xの第1のインバータINV1と電源電圧端子Vddは接続されている。
抵抗R3は、前記第1のインバータINV1の入出力間に並列に接続されている。
圧電振動素子120の一端であるXT1は、第1のインバータINV1の入力側及び抵抗R3の一端と、負荷容量となる可変容量ダイオードCv1のカソードが接続されている。 可変容量ダイオードCv1のアノードはグランド端子GNDと接続されている。
圧電振動素子120の他端であるXT2は、第1のインバータINV1の出力側及び抵抗R3の他端と、負荷容量となる可変容量ダイオードCv2のカソードが接続されている。
可変容量ダイオードCv2のアノードはグランド端子GNDと接続されている。
広い温度範囲領域においては、可変容量ダイオードCv1、Cv2に供給される電圧が制御され、圧電振動素子120が有する固有の温度周波数特性を広い温度範囲で平坦化することができる。
また、前記発振回路部Xの第1のインバータINV1と電源電圧端子Vddは、スイッチSW1を介して接続されている。
前記増幅回路部Yの第2のインバータINV2の入力側は、前記発振回路部Xの第1のインバータ11の出力側と接続されている。
前記増幅回路部Yの第2のインバータINV2の出力側は、出力端子Outと接続されている。
前記増幅回路部Yの第2のインバータINV2と電源電圧端子Vddは、スイッチSW1を介して接続されている。
図4に示すように、インヒビット端子INHとスイッチSW1が接続されており、インヒビット端子INHに定電圧が印加されることにより、スイッチSW1がOFFの状態になり、電源電圧端子Vddからの定電圧が、前記発振回路部Xの第1のインバータINV1と前記増幅回路部Yの第2のインバータINV2に印加されなくなるので、出力端子Outからの発振信号の出力が停止することになる。つまり、インヒビット端子INHへの電圧の印加により、圧電振動素子120を振動させつつ、温度補償型圧電発振器としての出力を停止できるので、温度補償型圧電発振器の立ち上がり時間を短縮させることができる。
温度補償関数である下記に示す3次関数のもととなるパラメータ、例えば3次成分調整値α、1次成分調整値β、0次成分調整値γの各値の温度補償用制御データが書込端子DIOから入力され、保存される。
メモリ部Mには、レジスタマップが記憶されている。レジスタマップとは、各アドレスデータに制御データを入力した場合、制御部がそのデータを読み取り、信号を出力し、どのような動作を行なうかを示したものである。
温度補償信号制御回路部Tは、可変容量ダイオードCv1、Cv2のカソードと接続されており、温度補償信号制御回路部Tからの電圧が印加される。
このように、可変容量ダイオードCv1、Cv2に温度補償信号制御回路部Tからの電圧を印加することよって、圧電振動素子120の周波数温度特性を補正することにより、周波数温度特性が平坦化される。
切替信号S1として出力停止信号が与えられた場合には、OFF状態になり、前記発振回路部Xの第1のインバータINV1と前記増幅回路部Yの第2のインバータINV2に電源電圧を印加することを制限する。この場合、第1のインバータINV1と第2のインバータINV2は、非動作状態になって、所望の発振周波数を有する出力信号Foutを出力することを停止する。
切替信号S1として出力要求信号が与えられた場合には、ON状態になり、前記発振回路部Xの第1のインバータINV1と前記増幅回路部Yの第2のインバータINV2に電源電圧を印加する。この場合、インバータINV200は、動作状態になって、所望の発振周波数を有する出力信号Foutを出力する。
また、通信機器である例えば、携帯電話機が基地局と通信を開始しようとしている場合には、切替信号S1である出力要求信号が、携帯電話機のCPUから出力され、スイッチSW1に入力される。これにより、スイッチSW1がONされることになる。
また、この加熱開始から7秒間にインヒビット端子INHからの信号S1により、スイッチSW1がOFFされることになる。前記発振回路部Xの第1のインバータINV1と増幅回路部Yの第2のインバータINV2に電源電圧端子Vddからの電源電圧が印加されなくなり、発振回路部Xの第1のインバータINV1と増幅回路部Yの第2のインバータINV2が停止する。よって、温度補償型圧電発振器100の発振を停止することができるので、温度補償型圧電発振器100の消費電力を低減することができる。
例えば、前記した本実施形態では、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
通信機器は、携帯電話機以外に、GPS装置等でも良い。
111・・・第1の凹部空間
112・・・第2の凹部空間
113・・・圧電振動素子搭載パッド
114・・・集積回路素子搭載パッド
115・・・外部接続用電極端子
120・・・圧電振動素子
121・・・励振用電極
122・・・引き出し電極
130・・・集積回路素子
140・・・蓋体
100・・・圧電発振器
DS・・・導電性接着剤
X・・・発振回路部
Y・・・増幅回路部
Cv1、Cv2・・・可変容量ダイオード
R1、R2、R3・・・抵抗
INV1・・・第1のインバータ
INV2・・・第2のインバータ
SW1・・・スイッチ
Vdd・・・電源電圧端子
INH・・・インヒビット機能
OUT・・・出力端子
GND・・・グランド端子
Claims (1)
- 圧電振動素子と、集積回路素子と、外部接続用電極端子である電源電圧端子と出力端子とグランド端子とインヒビット端子とを有し、前記圧電振動素子と前記集積回路素子を収容する素子搭載部材と、前記素子搭載部材を気密封止するための蓋体とを備えた温度補償型圧電発振器であって、
温度補償を行う前の状態で、温度に対する変曲点近傍の変動が0ppm/℃または、0ppm/℃近傍となる圧電振動素子と、
前記集積回路素子には、前記圧電振動素子の共振周波数に基づいて発振信号を出力する第1のインバータと、負荷容量になる可変容量ダイオードを含む発振回路部と、
前記発振信号を増幅する第2のインバータを含む増幅回路部と、
温度補償用制御データを記憶するためのメモリ部と、
前記温度補償用制御データに基づき、温度補償を行なう温度補償信号制御回路部と、
第1のインバータと電源電圧端子の接続間及び前記増幅回路部の第2のインバータと電源電圧端子の接続間に配置され、前記インヒビット端子からの信号により動作するスイッチと、を備えることを特徴とする温度補償型圧電発振器。
Priority Applications (1)
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JP2010041689A JP2011182025A (ja) | 2010-02-26 | 2010-02-26 | 温度補償型圧電発振器 |
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