JP2019186662A - 水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 水晶板をフィルタ代わりに使用し、発振器の出力周波数とフィルタの共振周波数を同調させてフロア領域の位相ノイズを低減できる水晶発振器を提供する。【解決手段】 水晶振動子の１つの水晶片３０に振動子用の電極３１とフィルタ用の電極３２を形成し、振動子用の電極３１からの振動出力を発振回路ＩＣ２で増幅してフィルタ用の電極３２に入力し、そのフィルタ用の電極３２からの出力を最終出力とする水晶発振器である。【選択図】 図３

Description

本発明は、水晶発振器に係り、特に、フロア領域（フロアレベル）の位相ノイズを低減できる水晶発振器に関する。

［従来の技術］
近年、水晶発振器において、位相ノイズを低減する要求が増えている。
位相ノイズには、大別してキャリア近傍領域とフロア領域における位相ノイズがある。
キャリア近傍領域の位相ノイズは、水晶の特性に依存するため、水晶の特性以上の良好な特性を出すことが難しい。
フロア領域の位相ノイズは、回路の影響に支配されるため、位相ノイズを低減するには回路の特性を改善する必要がある。

［関連技術］
尚、関連する先行技術として、国際公開ＷＯ２００６／０４６６７２号公報「複合共振回路及び同回路を使用した発振回路」（特許文献１）、特開２０１２−２１７０１０号公報「発振装置および電子機器」（特許文献２）がある。

特許文献１には、共振発振器において、共振器に搭載している一枚の水晶に発振デバイスと共振回路を各々形成し、広い周波数可変範囲で周波数を変化させることが示されている。
特許文献２には、発振回路に搭載する圧電振動子に発振用電極を形成し、その圧電振動子の静電容量とインダクタによりローパスフィルタを構成することが示されている。

国際公開ＷＯ２００６／０４６６７２号公報 特開２０１２−２１７０１０号公報

しかしながら、上記従来の水晶発振器では、発振回路が１チップＩＣ化されているため、回路設計を改善してフロア領域の位相ノイズを良好にすることが難しいという問題点があった。

特許文献１，２は、一枚の水晶片を使用するものではあるが、発振器の出力周波数とフィルタの共振点を容易に同調させる構成とはなっていないものである。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、水晶板をフィルタ代わりに使用し、発振器の出力周波数とフィルタの共振周波数を同調させてフロア領域の位相ノイズを低減できる水晶発振器を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、一つの水晶片を備える水晶振動子と、水晶振動子の振動出力を増幅する発振回路ＩＣとを有する水晶発振器であって、水晶片には振動子用の電極とフィルタ用の電極が設けられており、発振回路ＩＣで増幅された発振出力をフィルタ用の一方の電極に入力し、フィルタ用の他方の電極からの出力を最終出力とすることを特徴とする。

本発明は、上記水晶発振器において、水晶片を２辺で支持する両持ちタイプとし、２辺における一方の辺に振動子用の電極の接続端子を設け、２辺における他方の辺にフィルタ用の電極の接続端子を設けたことを特徴とする。

本発明は、上記水晶発振器において、水晶片に形成される振動子用の電極の面積とフィルタ用の電極の面積を同じにしたことを特徴とする。

本発明は、上記水晶発振器において、水晶片に形成される振動子用の電極のパターンとフィルタ用の電極のパターンを同じにしたことを特徴とする。

本発明によれば、水晶振動子の一つ水晶片には振動子用の電極とフィルタ用の電極が設けられ、発振回路ＩＣで増幅された発振出力をフィルタ用の一方の電極に入力し、フィルタ用の他方の電極からの出力を最終出力とする水晶発振器としているので、水晶片をフィルタ代わりに使用し、発振回路ＩＣの出力周波数とフィルタの共振周波数を同調させてフロア領域の位相ノイズを容易に低減できる効果がある。

本水晶発振器の断面説明図である。 本水晶発振器の水晶ブランクの平面説明図である。 本水晶発振器の回路概略図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る水晶発振器は、水晶振動子の１つの水晶片に振動子用の電極とフィルタ用の電極を形成し、水晶振動子の振動出力を発振回路ＩＣで増幅してフィルタ用の電極に入力し、そのフィルタからの出力を最終出力とするものであり、水晶片をフィルタ代わりに使用し、発振回路ＩＣの出力周波数とフィルタの共振周波数を同調させてフロア領域の位相ノイズを容易に低減できるものである。

発振回路ＩＣからの発振出力をフィルタに通すことで、フロア領域の位相ノイズを低減できることが知られているが、本水晶発振器では、発振回路ＩＣの出力周波数とフィルタの共振点を容易に同調させ、フロア領域の位相ノイズを低減できる簡易な構成を提供するものである。

［本水晶発振器：図１〜３］
本発明の実施の形態に係る水晶発振器（本水晶発振器）について図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本水晶発振器の断面説明図であり、図２は、本水晶発振器の水晶ブランクの平面説明図であり、図３は、本水晶発振器の回路概略図である。

［本水晶発振器の構成：図１］
本発振器は、図１に示すように、凹形状のセラミックパッケージ１と、発振回路ＩＣ２と、水晶ブランク３を備える水晶振動子とを基本的に有している。
発振回路ＩＣ２は、セラミックパッケージ１内の配線にバンプ５で接続される。

水晶ブランク３は、両持ちタイプでセラミックパッケージ１に導電性接着剤４で接続されている。水晶ブランク３における振動子用の電極パターン、フィルタ用の電極パターン、発振回路ＩＣ２との接続関係は後述する。
そして、最終的には、カバーが設けられることになる。

［水晶ブランクの構成：図２］
次に、本水晶発振器の水晶ブランク３について図２を参照しながら説明する。
水晶ブランク３は、水晶板（水晶片）３０に、振動子用の電極３１とフィルタ用の電極３２が形成されている。振動子用の電極３１とフィルタ用の電極３２は、水晶片３０の表面だけでなく裏面にも同じパターンで形成されている。
ここで、水晶片３０を振動子用の電極３１で挟んだ部分が、水晶振動子として動作し、水晶片３０をフィルタ用の電極３２で挟んだ部分が、共振回路として動作するものである。

具体的には、水晶片３０の第２の端子３１ｂは、振動子用の電極３１に接続するが、第１の端子３１ａは電極には接続していない。但し、水晶片３０の裏面で第１の端子３１ａに相当する位置に端子が設けられ、その端子が裏面の振動子用の電極に接続している。

また、水晶片３０の第４の端子３２ｂは、フィルタ用の電極３２に接続するが、第３の端子３２ａは電極に接続していない。但し、水晶片３０の裏面で第３の端子３２ａに相当する位置に端子が設けられ、その端子が裏面のフィルタ用の電極に接続している。

本水晶発振器の水晶ブランク３は、振動子用の電極３１の面積とフィルタ用の電極３２の面積を同じにし、更に、電極のパターンも同じにしている。
振動子用の電極３１とフィルタ用の電極３２が同じ面積であれば、例えば、振動周波数が５０ＭＨｚであれば、共振周波数も５０ＭＨｚと同じ周波数となり、周波数の同調を取り易く、更に電極のパターンが同じであれば、製造も容易である。

無論、振動子用の電極３１とフィルタ用の電極３２との面積を異ならしめ、同調を行う回路を設けて調整してもよい。
また、面積は同じでパターンを異なる形状にしてもよく、更に面積とパターンを異ならしめて制御回路で同調させるようにしてもよい。

［回路概略構成：図３］
本水晶発振器の回路構成について図３を参照しながら説明する。
本水晶発振器の回路は、図３に示すように、発振回路ＩＣ２の振動子を振動させるための電圧が第１の端子３１ａに対応する水晶片３０裏面の端子と第２の端子３１ｂに印加され、振動周波数が発振回路ＩＣ２に入力される。

そして、発振回路ＩＣ２は、入力された振動周波数を増幅して発振出力端子２ａから発振器出力として第３の端子３２ａに対応する水晶片３０の裏面の端子に出力する。
すると、フィルタ用の電極３２に対応する部分が共振回路として動作し、第４の端子３２ｂから最終的な周波数が出力される。

本水晶発振器は、同じ水晶ブランク３０を振動子用とフィルタ用に利用するため、温度特性を一致させることができる。
また、本水晶発振器では、周波数調整も同時に行うことができるので、常温偏差も一致させることができる。
更に、発振器の外部に別にフィルタを容易する必要がないため、部品点数を削減してコスト低減となるものである。

［実施の形態の効果］
本水晶発振器によれば、水晶振動子の１つの水晶片３０に振動子用の電極３１とフィルタ用の電極３２を形成し、振動子用の電極３１からの振動出力を発振回路ＩＣ２で増幅してフィルタ用の電極３２に入力し、そのフィルタ用の電極３２からの出力を最終出力とするものであり、水晶片３０をフィルタ代わりに使用し、発振回路ＩＣ２の出力周波数とフィルタの共振周波数を同調させてフロア領域の位相ノイズを容易に低減できる効果がある。

本発明は、水晶板をフィルタ代わりに使用し、発振器の出力周波数とフィルタの共振周波数を同調させてフロア領域の位相ノイズを低減できる水晶発振器に好適である。

１…セラミックパッケージ、 ２…発振回路ＩＣ、 ２ａ…発振出力端子、 ３…水晶ブランク、 ４…導電性接着剤、 ５…バンプ、 ３０…水晶板（水晶片）、 ３１…振動子用の電極、 ３１ａ…第１の端子、 ３１ｂ…第２の端子、 ３２…フィルタ用の電極、 ３２ａ…第３の端子、 ３２ｂ…第４の端子

Claims (4)

1. 一つの水晶片を備える水晶振動子と、前記水晶振動子の振動出力を増幅する発振回路ＩＣとを有する水晶発振器であって、
   前記水晶片には振動子用の電極とフィルタ用の電極が設けられており、
   前記発振回路ＩＣで増幅された発振出力を前記フィルタ用の一方の電極に入力し、前記フィルタ用の他方の電極からの出力を最終出力とすることを特徴とする水晶発振器。
2. 水晶片を２辺で支持する両持ちタイプとし、当該２辺における一方の辺に振動子用の電極の接続端子を設け、前記２辺における他方の辺にフィルタ用の電極の接続端子を設けたことを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
3. 水晶片に形成される振動子用の電極の面積とフィルタ用の電極の面積を同じにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の水晶発振器。
4. 水晶片に形成される振動子用の電極のパターンとフィルタ用の電極のパターンを同じにしたことを特徴とする請求項３記載の水晶発振器。

Images