JP2016092585A - Oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水晶振動子を有する発振器に関する。 The present invention relates to an oscillator having a crystal resonator.
従来、水晶振動子は、等価直列抵抗、等価直列容量及び等価直列インダクタから構成される直列アームと、直列アームと並列に接続される等価並列容量から構成される並列アームとにより等価回路が表されることが知られている。水晶振動子は、並列アームに含まれる等価並列容量が直列共振点の特性に影響するので、並列アームに含まれる等価並列容量の影響を打ち消すことが求められる。特許文献1には、水晶振動子に並列にインダクタンスを接続することにより、並列アームに含まれる等価並列容量の影響をキャンセルする回路が開示されている。 Conventionally, an equivalent circuit of a crystal resonator is represented by a series arm composed of an equivalent series resistance, an equivalent series capacitance, and an equivalent series inductor, and a parallel arm composed of an equivalent parallel capacitance connected in parallel to the series arm. It is known that In the crystal resonator, since the equivalent parallel capacitance included in the parallel arm affects the characteristics of the series resonance point, it is required to cancel the influence of the equivalent parallel capacitance included in the parallel arm. Patent Document 1 discloses a circuit that cancels the influence of an equivalent parallel capacitance included in a parallel arm by connecting an inductance in parallel with a crystal resonator.
従来の方法によれば、水晶振動子と並列にインダクタを設けることで、当該インダクタと並列アームの等価並列容量とにより並列共振点が生じる。その結果、並列アームを流れる電流が低減し、並列アームの等価並列容量の影響を軽減することができる。しかし、このような方法により、並列アームに含まれる等価並列容量の影響を除去することができるが、直列共振点付近における直列アームの特性を改善することはできなかった。 According to the conventional method, by providing an inductor in parallel with the crystal resonator, a parallel resonance point is generated by the inductor and the equivalent parallel capacitance of the parallel arm. As a result, the current flowing through the parallel arm is reduced, and the influence of the equivalent parallel capacity of the parallel arm can be reduced. However, by such a method, the influence of the equivalent parallel capacitance included in the parallel arm can be removed, but the characteristics of the series arm near the series resonance point cannot be improved.
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、直列共振点付近における直列アームの特性を改善可能な発振器を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide an oscillator capable of improving the characteristics of a series arm in the vicinity of a series resonance point.
本発明の第1の態様においては、水晶振動子と、前記水晶振動子の直列共振周波数において、前記水晶振動子の等価並列容量との間で並列共振するインダクタンス値を有する第1インダクタと、前記第1インダクタよりもインダクタンス値が小さい第2インダクタと、を備え、前記水晶振動子と並列に、前記第1インダクタと前記第2インダクタとが互いに直列に接続されている発振器を提供する。 In the first aspect of the present invention, the first resonator having an inductance value that resonates in parallel with the crystal resonator and the equivalent parallel capacitance of the crystal resonator at the series resonance frequency of the crystal resonator, There is provided an oscillator including a second inductor having an inductance value smaller than that of the first inductor, wherein the first inductor and the second inductor are connected in series with each other in parallel with the crystal resonator.
本発明の第2の態様においては、水晶振動子と、前記水晶振動子の直列共振周波数において、前記水晶振動子の等価並列容量との間で並列共振するインダクタンス値を有する第1インダクタと、前記第1インダクタよりもインダクタンス値が小さい第2インダクタと、を備え、前記水晶振動子と並列に、前記第1インダクタと前記第2インダクタとが互いに並列に接続されている発振器を提供する。 In a second aspect of the present invention, the first resonator having an inductance value that resonates in parallel with the crystal resonator and the equivalent parallel capacitance of the crystal resonator at the series resonance frequency of the crystal resonator, There is provided an oscillator comprising a second inductor having an inductance value smaller than that of the first inductor, wherein the first inductor and the second inductor are connected in parallel with the crystal resonator.
上記の発振器において、前記第2インダクタは、インダクタンス値が可変のインダクタであってもよい。 In the above oscillator, the second inductor may be an inductor having a variable inductance value.
また、上記の発振器は、前記第2インダクタのインダクタンス値を制御する制御部をさらに備えてもよい。前記制御部は、例えば、前記水晶振動子の発振周波数に基づいて、前記第2インダクタのインダクタンス値を制御する。 The oscillator may further include a control unit that controls an inductance value of the second inductor. For example, the control unit controls the inductance value of the second inductor based on the oscillation frequency of the crystal resonator.
前記制御部は、前記水晶振動子の直列共振周波数から所定範囲内の周波数における、周波数変化量に対するリアクタンス変化量の大きさに基づいて前記第2インダクタのインダクタンス値を制御してもよい。 The control unit may control an inductance value of the second inductor based on a magnitude of a reactance change amount with respect to a frequency change amount at a frequency within a predetermined range from a series resonance frequency of the crystal resonator.
本発明の第3の態様においては、水晶振動子と、前記水晶振動子の直列共振周波数において、前記水晶振動子の等価並列容量との間で並列共振するインダクタンス値を有する第1インダクタと、前記第1インダクタよりもインダクタンス値が小さい第2インダクタと、を準備する工程と、前記水晶振動子、前記第1インダクタ及び前記第2インダクタを基板に実装する工程と、前記第2インダクタのインダクタンス値を調整する工程と、を有する、発振器の製造方法を提供する。 In a third aspect of the present invention, the first resonator having an inductance value that resonates in parallel with the crystal resonator and the equivalent parallel capacitance of the crystal resonator at the series resonance frequency of the crystal resonator, Preparing a second inductor having an inductance value smaller than that of the first inductor; mounting the crystal resonator, the first inductor, and the second inductor on a substrate; and determining an inductance value of the second inductor. And a step of adjusting. An oscillator manufacturing method is provided.
本発明によれば、直列共振点付近における直列アームの特性を改善できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to improve the characteristics of the series arm in the vicinity of the series resonance point.
<第1の実施形態>
図1(a)は、第1の実施形態に係る発振器1の構成を示す図である。発振器1は、水晶振動子10と、インダクタ20と、インダクタ30とを有する。
<First Embodiment>
FIG. 1A is a diagram illustrating a configuration of the oscillator 1 according to the first embodiment. The oscillator 1 includes a
図1(b)は、水晶振動子10の内部等価回路を示した発振器1の構成を示す図である。図1(b)に示すように、水晶振動子10は、互いに直列に接続された等価直列抵抗11、等価直列容量12、及び等価直列インダクタ13から構成される直列アームと、直列アームに並列に接続された等価並列容量14とを有する。
FIG. 1B is a diagram showing a configuration of the oscillator 1 showing an internal equivalent circuit of the
インダクタ20及びインダクタ30は、水晶振動子10と並列に、互いに直列に接続されている。インダクタ20は、水晶振動子10の直列共振周波数において、水晶振動子10の等価並列容量14との間で並列共振するインダクタンス値を有する。すなわち、等価並列容量14とインダクタ20とにより構成される並列回路のインピーダンスが、直列共振周波数において最大になる。インダクタ20がこのような特性を有することにより、インダクタ20は、直列共振周波数における等価並列容量14の影響をキャンセルすることができる。
The
インダクタ30は、インダクタ20よりも小さいインダクタンス値を有する。例えば、インダクタ20のインダクタンス値が数百nH〜数μHであるのに対して、インダクタ30のインダクタンス値は数十nHである。すなわち、インダクタ30のインダクタンス値は、インダクタ20のインダクタンス値の10分の1以下である。インダクタ30のインダクタンス値がインダクタ20のインダクタンス値に比べて十分に小さいので、インダクタ20により等価並列容量14の影響をキャンセルする効果を損なうことなく、直列共振周波数の近傍における直列アームの特性を微調整することができる。
The
図2は、発振器1のリアクタンス特性を示す図である。図2(a)の横軸は周波数を示し、縦軸はリアクタンスの虚数部の値を示している。リアクタンスは、周波数が高くなるにつれて上昇し、直列共振周波数frにおいて0となる。さらに周波数が高くなると、リアクタンスが下降し、並列共振周波数faにおいてリアクタンスが0になる。発振器1に設けられたインダクタ20のインダクタンス値に応じて、並列共振周波数faは変化する。
FIG. 2 is a diagram illustrating reactance characteristics of the oscillator 1. In FIG. 2A, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the value of the imaginary part of the reactance. The reactance increases as the frequency increases and becomes 0 at the series resonance frequency fr. When the frequency further increases, the reactance decreases and the reactance becomes zero at the parallel resonance frequency fa. The parallel resonance frequency fa changes according to the inductance value of the
図2(b)は、直列共振周波数fr付近におけるリアクタンス特性を示す図である。一点鎖線は、インダクタ20のインダクタンス値及びインダクタ30のインダクタンス値の合計値が第1の値である場合のリアクタンス特性を示す。破線は、インダクタ20のインダクタンス値及びインダクタ30のインダクタンス値の合計値が第1の値よりも大きい第2の値である場合のリアクタンス特性を示す。実線は、インダクタ20のインダクタンス値及びインダクタ30のインダクタンス値の合計値が第2の値よりも大きい第3の値である場合のリアクタンス特性を示す。
FIG. 2B is a diagram showing reactance characteristics near the series resonance frequency fr. The alternate long and short dash line indicates the reactance characteristic when the total value of the inductance value of the
図2(b)に示すそれぞれの曲線の直列共振周波数fr近傍における傾き(位相傾斜)を比較すると、frよりも高い周波数においては、一点鎖線で示したリアクタンス特性の傾きが最も大きいことがわかる。また、frよりも低い周波数においては、破線で示したリアクタンス特性の傾きが最も大きいことがわかる。図2(b)に示したリアクタンス特性においては、直列共振周波数fr付近の曲線の傾きが大きいほど、発振器1のQ値が高くなる傾向にある。したがって、発振器1を動作させる周波数が直列共振周波数frよりも高いか低いかに基づいてインダクタ30のインダクタンス値を調整することにより、発振器1を動作させる周波数におけるQ値を高くできることがわかる。水晶発振器の主要な特性である位相雑音特性は、水晶振動子のQ値に大きく関係することが知られているので、発振器1に設けられたインダクタ30の値を調整することにより、発振器1の位相雑音特性も改善できる。
Comparing the slopes (phase slopes) in the vicinity of the series resonance frequency fr of the respective curves shown in FIG. 2B, it can be seen that the slope of the reactance characteristic indicated by the alternate long and short dash line is the largest at frequencies higher than fr. In addition, it can be seen that the slope of the reactance characteristic indicated by the broken line is the largest at a frequency lower than fr. In the reactance characteristic shown in FIG. 2B, the Q value of the oscillator 1 tends to increase as the slope of the curve near the series resonance frequency fr increases. Therefore, it can be seen that the Q value at the frequency at which the oscillator 1 is operated can be increased by adjusting the inductance value of the
[発振器1の製造方法]
発振器1は、以下の手順により製造することができる。まず、直列共振周波数がfrの水晶振動子10、インダクタ20及びインダクタ30を準備する。続いて、水晶振動子10、インダクタ20及びインダクタ30を、図1(a)に示した接続状態になるように基板に実装する。続いて、水晶振動子10、インダクタ20及びインダクタ30を実装した基板を筐体に設ける。続いて、基板に所定の電圧を印加させた状態で、インダクタ30のインダクタンス値を調整することにより、直列共振周波数fr付近の所望の周波数で発振させる。所望の周波数で発振したことを確認した後に、筐体に蓋を固定することにより、基板を密閉する。以上の手順により、所望の周波数において位相雑音特性が良好な発振器1を製造することができる。
[Manufacturing Method of Oscillator 1]
The oscillator 1 can be manufactured by the following procedure. First, a
[変形例]
以上の説明においては、インダクタ20とインダクタ30とが互いに直列に接続されている例について説明したが、インダクタ20とインダクタ30とが、互いに並列に接続されていてもよい。すなわち、インダクタ20及びインダクタ30のそれぞれが水晶振動子10と並列に設けられていてもよい。この場合においても、インダクタ30のインダクタンス値を微調整することにより、直列共振周波数付近におけるQ値を最適化することができる。
[Modification]
In the above description, an example in which the
[第1の実施形態における効果]
以上説明したように、発振器1は、並列アームの等価並列容量14の直列共振周波数における影響をキャンセルするためのインダクタ20と、インダクタ20と直列に接続された、直列共振周波数付近における直列アームの特性を調整するためのインダクタ30とを有する。インダクタ20のインダクタンス値がインダクタ30のインダクタンス値よりも十分に小さいことにより、インダクタ20のインダクタンス値を微調整することで、直列共振周波数付近におけるリアクタンス特性を調整することができる。
[Effect in the first embodiment]
As described above, the oscillator 1 includes the
<第2の実施形態>
図3は、第2の実施形態に係る発振器2の構成を示す図である。発振器2は、図1に示した発振器1におけるインダクタ30の代わりに可変インダクタ40を有する。可変インダクタ40は、インダクタンス値が可変のインダクタである。また、発振器2は、可変インダクタ40のインダクタンス値を制御する制御部50を有する。制御部50は、例えばCPU及びメモリを有する。
<Second Embodiment>
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the
制御部50は、水晶振動子10の発振周波数に基づいて、可変インダクタ40のインダクタンス値を制御する。制御部50は、例えば、可変インダクタ40のインダクタンス値に関連付けてメモリ(不図示)に記憶された、水晶振動子10の直列共振周波数から所定範囲内の周波数における、周波数の変化量に対するリアクタンスの変化量の大きさ(すなわち、リアクタンス特性の傾斜)に基づいて、可変インダクタ40のインダクタンス値を制御する。所定範囲は、例えば、水晶振動子10の直列共振周波数が、外部環境の変化に応じて変化し得る範囲である。
The
制御部50は、所定範囲内の周波数におけるリアクタンス特性の傾斜の平均値に基づいて、可変インダクタ40のインダクタンス値を制御してもよい。このようにすることで、制御部50は、水晶振動子10の発振周波数におけるリアクタンス特性の傾斜が最適な大きさになるように、可変インダクタ40のインダクタンス値を調整することができる。
The
なお、制御部50は、発振器1のユーザが所望するリアクタンス特性の傾斜又はQ値を示す情報を外部から取得し、取得した情報に基づいて、発振周波数におけるリアクタンス特性の傾斜が、ユーザが所望するリアクタンス特性の傾斜になるように可変インダクタ40のインダクタンス値を調整してもよい。
The
[変形例]
以上の説明においては、インダクタ20と可変インダクタ40とが互いに直列に接続されている例について説明したが、インダクタ20と可変インダクタ40とが、互いに並列に接続されていてもよい。すなわち、インダクタ20及び可変インダクタ40のそれぞれが水晶振動子10と並列に設けられていてもよい。この場合においても、制御部50が可変インダクタ40のインダクタンス値を微調整することにより、直列共振周波数付近におけるQ値を最適化することができる。
[Modification]
In the above description, the example in which the
[第2の実施形態における効果]
以上説明したように、発振器2は、並列アームの等価並列容量14の直列共振周波数における影響をキャンセルするためのインダクタ20と、インダクタ20と直列に接続された、直列共振周波数付近における直列アームの特性を調整するための可変インダクタ40と、を有する。さらに、発振器2は、可変インダクタ40のインダクタンス値を調整するための制御部50を有する。制御部50が可変インダクタ40のインダクタンス値を調整することにより、発振器1は、直列共振点付近における直列アームの特性を柔軟に調整することが可能になる。なお、上記の説明においては、制御部50が可変インダクタ40のインダクタンス値を調整する者として説明したが、発振器1が制御部50を有することなく、発振器1のユーザが可変インダクタ40のインダクタンス値を調整してもよい。
[Effects of Second Embodiment]
As described above, the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
1 発振器
2 発振器
10 水晶振動子
11 等価直列抵抗
12 等価直列容量
13 等価直列インダクタ
14 等価並列容量
20 インダクタ
30 インダクタ
40 可変インダクタ
50 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記水晶振動子の直列共振周波数において、前記水晶振動子の等価並列容量との間で並列共振するインダクタンス値を有する第1インダクタと、
前記第1インダクタよりもインダクタンス値が小さい第2インダクタと、
を備え、
前記水晶振動子と並列に、前記第1インダクタと前記第2インダクタとが互いに直列に接続されている発振器。 A crystal unit,
A first inductor having an inductance value that resonates in parallel with an equivalent parallel capacitance of the crystal resonator at a series resonance frequency of the crystal resonator;
A second inductor having an inductance value smaller than that of the first inductor;
With
An oscillator in which the first inductor and the second inductor are connected in series with each other in parallel with the crystal resonator.
前記水晶振動子の直列共振周波数において、前記水晶振動子の等価並列容量との間で並列共振するインダクタンス値を有する第1インダクタと、
前記第1インダクタよりもインダクタンス値が小さい第2インダクタと、
を備え、
前記水晶振動子と並列に、前記第1インダクタと前記第2インダクタとが互いに並列に接続されている発振器。 A crystal unit,
A first inductor having an inductance value that resonates in parallel with an equivalent parallel capacitance of the crystal resonator at a series resonance frequency of the crystal resonator;
A second inductor having an inductance value smaller than that of the first inductor;
With
An oscillator in which the first inductor and the second inductor are connected in parallel to each other in parallel with the crystal resonator.
請求項1又は2に記載の発振器。 The second inductor is an inductor having a variable inductance value.
The oscillator according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の発振器。 A controller for controlling an inductance value of the second inductor;
The oscillator according to claim 3.
請求項4に記載の発振器。 The control unit controls an inductance value of the second inductor based on an oscillation frequency of the crystal resonator.
The oscillator according to claim 4.
請求項5に記載の発振器。 The control unit controls the inductance value of the second inductor based on the magnitude of the reactance change amount with respect to the frequency change amount at a frequency within a predetermined range from the series resonance frequency of the crystal resonator.
The oscillator according to claim 5.
前記水晶振動子、前記第1インダクタ及び前記第2インダクタを基板に実装する工程と、
前記直列共振周波数と異なる周波数で前記水晶振動子を発振させるべく、前記第2インダクタのインダクタンス値を調整する工程と、
を有する、発振器の製造方法。 A first inductor having an inductance value that resonates in parallel between the quartz crystal resonator and an equivalent parallel capacitance of the quartz crystal resonator at a series resonance frequency of the quartz crystal resonator, and a first inductor having a smaller inductance value than the first inductor; A step of preparing two inductors;
Mounting the crystal resonator, the first inductor, and the second inductor on a substrate;
Adjusting the inductance value of the second inductor to oscillate the crystal resonator at a frequency different from the series resonance frequency;
A method for manufacturing an oscillator.
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017191820A1 (en) | 2016-05-02 | 2017-11-09 | 日立化成株式会社 | Negative electrode material for lithium ion secondary cell, method for manufacturing negative electrode material for lithium ion secondary cell, negative electrode for lithium ion secondary cell, and lithium ion secondary cell |
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2014
- 2014-11-04 JP JP2014224541A patent/JP2016092585A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2017191820A1 (en) | 2016-05-02 | 2017-11-09 | 日立化成株式会社 | Negative electrode material for lithium ion secondary cell, method for manufacturing negative electrode material for lithium ion secondary cell, negative electrode for lithium ion secondary cell, and lithium ion secondary cell |
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