JP4494387B2 - 水晶発振器 - Google Patents
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Description
本発明は、ＶＨＦ帯等の高い周波数で用いられるベース接地型の発振回路を有する水晶発振器に係り、特に、発振周波数の温度特性を改善して製造を容易にする水晶発振器に関する。
従来、温度制御型の水晶発振器には、コルピッツ型の水晶発振回路が使用されている。
この水晶発振器は、その動作温度範囲が−２０〜７０℃であり、７０℃を保証するために、オーブンの温度を８５℃付近に設定している。
そして、水晶振動子の変曲点温度として、ＳＣカットでは８０〜９０℃のものが使用されている。
また、動作温度範囲が−２０〜８５℃の場合、８５℃を保証するためにオーブンの温度を１００℃付近に設定している。
そして、水晶振動子の変曲点温度として、ＩＴカットでは９５〜１０５℃のものが使用されている。
この水晶発振器は、その動作温度範囲が−２０〜７０℃であり、７０℃を保証するために、オーブンの温度を８５℃付近に設定している。
そして、水晶振動子の変曲点温度として、ＳＣカットでは８０〜９０℃のものが使用されている。
また、動作温度範囲が−２０〜８５℃の場合、８５℃を保証するためにオーブンの温度を１００℃付近に設定している。
そして、水晶振動子の変曲点温度として、ＩＴカットでは９５〜１０５℃のものが使用されている。
基板に実装した水晶発振回路は、一般的に負の温度係数を持っており、水晶振動子の温度特性との合成が水晶発振器の温度特性となる。
水晶発振器の温度特性の変曲点温度にオーブンの温度を設定することにより、温度変動による周波数変化が一番小さくできるものである。そのときの設定温度は、水晶発振回路が負の温度係数を持つことから、水晶振動子単体での変曲点温度より若干低い温度になる。
そして、水晶発振回路を含めた水晶発振器としての温度特性を測定した上で、オーブンの温度を設定する必要があり、製造するのに時間が掛かるものとなっていた。
尚、関連する先行技術として、特開２００４−０２３５６８号公報（特許文献１）がある。
特許文献１には、ベース接地型の発振回路において、発振の帰還ループ内に固定コンデンサ、負の温度係数のサーミスタを並列接続で挿入したものが示されている。
特許文献１には、ベース接地型の発振回路において、発振の帰還ループ内に固定コンデンサ、負の温度係数のサーミスタを並列接続で挿入したものが示されている。
また、ベース接地型の発振回路の構成及び動作については、A Wiley-Interscience Publication "RF/MICROWAVE CIRCUIT DESIGN FOR WIRELESS APPLICATION" Ulrich L. Rohde, David P. Newkirk, p756-p762 に記載されている。
しかしながら、ベース接地型の水晶発振回路は、コルピッツ型の水晶発振回路より温度係数が大きく、コルピッツ型の水晶発振回路を用いた水晶発振器のように発振器の温度特性を測定した上で、オーブンの温度を設定する方法では、変曲点温度が動作温度範囲近くになってしまい、その方法では対応できないという問題点があった。
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、ベース接地型の水晶発振回路を用いた場合に、発振周波数の温度特性を改善して、発振器の温度特性の測定作業を省略し、製造を容易にして製造時間の短縮を図った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、水晶発振器において、トランジスタのベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタには電源電圧が共振用インダクタと抵抗の直列接続を介して印加され、共振用インダクタと抵抗の間の点からトランジスタのエミッタに帰還するループ内にＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子が設けられ、更にループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサを並列に接続した第１の並列回路を挿入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、第１の並列回路を、発振出力取り出し点とトランジスタのコレクタとの間に挿入したことを特徴とする。
本発明は、水晶発振器において、トランジスタのベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタには電源電圧が共振用インダクタと抵抗の直列接続を介して印加され、共振用インダクタと抵抗の間の点からトランジスタのエミッタに帰還するループ内にＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子が設けられ、更にループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数のトリマコンデンサを並列に接続した第２の並列回路を挿入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、第２の並列回路を、発振出力取り出し点とトランジスタのコレクタとの間に挿入したことを特徴とする。
本発明は、水晶発振器において、トランジスタのベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタには電源電圧が共振用インダクタと抵抗の直列接続を介して印加され、共振用インダクタと抵抗の間の点からトランジスタのエミッタに帰還するループ内にＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子が設けられ、更にループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数のレーザトリミングコンデンサを並列に接続した第３の並列回路を挿入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、第３の並列回路を、発振出力取り出し点とトランジスタのコレクタとの間に挿入したことを特徴とする。
本発明によれば、トランジスタのベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタには電源電圧が共振用インダクタと抵抗の直列接続を介して印加され、共振用インダクタと抵抗の間の点からトランジスタのエミッタに帰還するループ内にＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子が設けられ、更にループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサを並列に接続した第１の並列回路を挿入した水晶発振器としているので、周波数−温度特性を良好にして、温度補償を行い、製造工程を容易にし、製造時間の短縮を図ることができる効果がある。
本発明によれば、第１の並列回路を、発振出力取り出し点とトランジスタのコレクタとの間に挿入した上記水晶発振器としているので、第１の並列回路におけるコンデンサの容量を小さくできる効果がある。
本発明によれば、トランジスタのベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタには電源電圧が共振用インダクタと抵抗の直列接続を介して印加され、共振用インダクタと抵抗の間の点からトランジスタのエミッタに帰還するループ内にＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子が設けられ、更にループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数のトリマコンデンサを並列に接続した第２の並列回路を挿入した水晶発振器としているので、周波数−温度特性を良好にして、温度補償を行い、トリマコンデンサを調整することにより、発振周波数の合わせ込みを容易に行うことができ、製造工程を容易にし、製造時間の短縮を図ることができる効果がある。
本発明によれば、第２の並列回路を、発振出力取り出し点とトランジスタのコレクタとの間に挿入した上記水晶発振器としているので、第２の並列回路におけるコンデンサの容量を小さくできる効果がある。
本発明によれば、トランジスタのベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタには電源電圧が共振用インダクタと抵抗の直列接続を介して印加され、共振用インダクタと抵抗の間の点からトランジスタのエミッタに帰還するループ内にＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子が設けられ、更にループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数のレーザトリミングコンデンサを並列に接続した第３の並列回路を挿入した水晶発振器としているので、周波数−温度特性を良好にして、温度補償を行い、レーザトリミングコンデンサをトリミングすることにより、発振周波数の合わせ込みを容易に行うことができ、製造工程を容易にし、製造時間の短縮を図ることができる効果がある。
本発明によれば、第３の並列回路を、発振出力取り出し点とトランジスタのコレクタとの間に挿入した上記水晶発振器としているので、第３の並列回路におけるコンデンサの容量を小さくできる効果がある。
［発明の概要］
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。
［第１の水晶発振器の概要］
本発明の実施の形態に係る第１の水晶発振器は、ベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタからエミッタに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサを並列に接続した第１の並列回路を挿入したものであり、これにより、周波数−温度特性を良好にして、同調回路と発振回路の双方に対する温度補償を行い、更に第１の並列回路を出力段の前に設けることで、コンデンサの容量を小さくでき、これにより、製造工程を容易にし、製造時間の短縮を図ることができる効果がある。
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。
［第１の水晶発振器の概要］
本発明の実施の形態に係る第１の水晶発振器は、ベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタからエミッタに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサを並列に接続した第１の並列回路を挿入したものであり、これにより、周波数−温度特性を良好にして、同調回路と発振回路の双方に対する温度補償を行い、更に第１の並列回路を出力段の前に設けることで、コンデンサの容量を小さくでき、これにより、製造工程を容易にし、製造時間の短縮を図ることができる効果がある。
［第２の水晶発振器の概要］
本発明の実施の形態に係る第２の水晶発振器は、ベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタからエミッタに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数のトリマコンデンサを並列に接続した第２の並列回路を挿入したものであり、これにより、上記第１の水晶発振器の効果に加えて、トリマコンデンサを調整することにより、発振周波数の合わせ込みを容易に行うことができる効果がある。
本発明の実施の形態に係る第２の水晶発振器は、ベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタからエミッタに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数のトリマコンデンサを並列に接続した第２の並列回路を挿入したものであり、これにより、上記第１の水晶発振器の効果に加えて、トリマコンデンサを調整することにより、発振周波数の合わせ込みを容易に行うことができる効果がある。
［第３の水晶発振器の概要］
本発明の実施の形態に係る第３の水晶発振器は、ベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタからエミッタに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数のレーザトリミングコンデンサを並列に接続した第３の並列回路を挿入したものであり、これにより、上記第１の水晶発振器の効果に加えて、レーザトリミングコンデンサをトリミングすることにより、発振周波数を容易に合わせ込むことができ、良好なエージング特性を得ることができる効果がある。
本発明の実施の形態に係る第３の水晶発振器は、ベース接地型の水晶発振回路を用い、トランジスタのコレクタからエミッタに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数のレーザトリミングコンデンサを並列に接続した第３の並列回路を挿入したものであり、これにより、上記第１の水晶発振器の効果に加えて、レーザトリミングコンデンサをトリミングすることにより、発振周波数を容易に合わせ込むことができ、良好なエージング特性を得ることができる効果がある。
［実施の形態１：図１］
本発明の実施の形態に係る第１の水晶発振器について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る第１の水晶発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第１の水晶発振器（第１の水晶発振器）は、図１に示すように、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10を並列に接続した回路（第１の並列回路）を挿入したものである。
本発明の実施の形態に係る第１の水晶発振器について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る第１の水晶発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第１の水晶発振器（第１の水晶発振器）は、図１に示すように、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10を並列に接続した回路（第１の並列回路）を挿入したものである。
具体的には、第１の水晶発振器は、図１に示すように、電源電圧Ｖccが印加されるＤＣ電源ラインが、トランジスタＱ1 のコレクタＣにインダクタ（コレクタ側共振用インダクタ）Ｌ4 と抵抗Ｒ9 の直列接続を介して接続している。
また、ＤＣ電源ラインは、トランジスタＱ1 のベースＢに抵抗Ｒ7と抵抗Ｒ8 の直列接続を介して接続し、更にＤＣ電源ラインには、コンデンサＣ5 とコンデンサＣ6 とが並列に接続され、他端が接地されている。
また、抵抗Ｒ7 と抵抗Ｒ8 の間にはコンデンサＣ4 と抵抗Ｒ5 が並列に接続され、他端が接地されている。
また、抵抗Ｒ8 とトランジスタＱ1 のベースＢとの間には、コンデンサＣ7 の一端が接続し、他端が接地されている。
また、抵抗Ｒ8 とトランジスタＱ1 のベースＢとの間には、コンデンサＣ7 の一端が接続し、他端が接地されている。
また、ＤＣ電源ラインは、抵抗Ｒ10、抵抗Ｒ2 、抵抗Ｒ11が直列に接続し、抵抗Ｒ11の他端が接地されている。
そして、抵抗Ｒ2 と抵抗Ｒ11との間の点と、インダクタＬ4 と抵抗Ｒ9 との間の点がダイオードＤ3 を介して接続している。ダイオードＤ3 は、抵抗Ｒ2 側がアノードで、インダクタＬ4 側がカソードとなっている。
また、ダイオードＤ3 のアノード側には、コンデンサＣ8 の一端が接続され、他端が接地されている。
そして、抵抗Ｒ2 と抵抗Ｒ11との間の点と、インダクタＬ4 と抵抗Ｒ9 との間の点がダイオードＤ3 を介して接続している。ダイオードＤ3 は、抵抗Ｒ2 側がアノードで、インダクタＬ4 側がカソードとなっている。
また、ダイオードＤ3 のアノード側には、コンデンサＣ8 の一端が接続され、他端が接地されている。
インダクタL4 と抵抗Ｒ9 との間であって、ダイオードＤ3 のカソード側が接続する点と抵抗Ｒ9 との間から第１の並列回路を介してバッファ回路への出力端子（発振出力取り出し点）に接続している。
第１の並列回路は、上述した通り、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10を並列に接続した回路である。
第１の並列回路は、上述した通り、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10を並列に接続した回路である。
第１の並列回路と出力端子との間には、コンデンサＣ31とコンデンサＣ32が直列に接続され、コンデンサＣ32の他端は接地されている。
また、トランジスタＱ1 のエミッタには、抵抗Ｒ6 の一端が接続し、他端が接地されている。
そして、トランジスタＱ1 のエミッタは、コンデンサＣ1 とコンデンサＣ2 が直列に接続され、コンデンサＣ2 の他端は接地されている。
また、トランジスタＱ1 のエミッタには、抵抗Ｒ6 の一端が接続し、他端が接地されている。
そして、トランジスタＱ1 のエミッタは、コンデンサＣ1 とコンデンサＣ2 が直列に接続され、コンデンサＣ2 の他端は接地されている。
コンデンサＣ31とコンデンサＣ32の間の点と、コンデンサＣ1 とコンデンサＣ2 の間の点が、水晶振動子Ｘ1 とインダクタＬ3 を並列に接続した回路、インダクタＬ2 、バラクダ（ダイオードＤ1 とダイオードＤ2 を対向させて組み合わせた回路）を介して接続している。
バラクダは、可変容量ダイオード、バリキャップとも呼ばれ、逆バイアス電圧によって静電容量が変わり、バリアブルコンデンサとして動作する。
バラクダは、可変容量ダイオード、バリキャップとも呼ばれ、逆バイアス電圧によって静電容量が変わり、バリアブルコンデンサとして動作する。
コンデンサＣ31とコンデンサＣ32の間の点と、水晶振動子Ｘ1 とインダクタＬ3 を並列に接続した回路との間には、インダクタＬ5 の一端が接続し、他端が接地している。
コンデンサＣ1 とコンデンサＣ2 の間の点と、ダイオードＤ1 のアノードとの間には、インダクタＬ6 の一端が接続し、他端が接地している。
コンデンサＣ1 とコンデンサＣ2 の間の点と、ダイオードＤ1 のアノードとの間には、インダクタＬ6 の一端が接続し、他端が接地している。
ダイオードＤ1 とダイオードＤ2 の間の点は、インダクタＬ1 とコンデンサＣ3 が直列に接続され、コンデンサＣ3 の他端が接地している。
インダクタＬ1 とコンデンサＣ3 の間の点が、抵抗Ｒ3 を介して自動周波数制御（ＡＦＣ）の＋５Ｖの端子に接続している。
また、インダクタＬ1 とコンデンサＣ3 の間の点と抵抗Ｒ3 との間には抵抗Ｒ4 の一方の端子が接続し、他方の端子が接地している。
インダクタＬ1 とコンデンサＣ3 の間の点が、抵抗Ｒ3 を介して自動周波数制御（ＡＦＣ）の＋５Ｖの端子に接続している。
また、インダクタＬ1 とコンデンサＣ3 の間の点と抵抗Ｒ3 との間には抵抗Ｒ4 の一方の端子が接続し、他方の端子が接地している。
上記第１の並列回路は、トランジスタＱ1 のコレクタＣ側の共振回路の一部を形成するものとなっている。
また、第１の水晶発振器は、温度制御型であり、負の温度係数の固定コンデンサＣ34の温度係数が、−７５０ｐｐｍ／℃であり、ＳＣカットの水晶振動子を用いている。
また、第１の水晶発振器は、温度制御型であり、負の温度係数の固定コンデンサＣ34の温度係数が、−７５０ｐｐｍ／℃であり、ＳＣカットの水晶振動子を用いている。
水晶振動子が、ＳＣカットやＩＴカットの場合、Ａモード、Ｂモード、Ｃモードでの発振があり得るが、ＡモードとＢモードは抑圧してＣモードでの発振を行わせる必要がある。
コレクタ側共振用インダクタＬ4 は、Ａモード及びＢモードの発振を抑圧するもので、同調回路を構成するものである。
コレクタ側共振用インダクタＬ4 は、Ａモード及びＢモードの発振を抑圧するもので、同調回路を構成するものである。
第１の並列回路は、同調回路及び発振回路の双方について温度補償を行うものである。
また、第１の並列回路を、発振出力取り出し点とトランジスタＱ1 のコレクタＣとの間に挿入したことにより、コンデンサの容量を小さくできるものである。これは、インピーダンスが高い所の方が小さいコンデンサの容量で温度補償しやすい特性を利用している。
また、第１の並列回路を、発振出力取り出し点とトランジスタＱ1 のコレクタＣとの間に挿入したことにより、コンデンサの容量を小さくできるものである。これは、インピーダンスが高い所の方が小さいコンデンサの容量で温度補償しやすい特性を利用している。
尚、第１の並列回路において、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10の容量比は、周波数によって異なるが、１：４より大きく、１：３程度が適正である。
［第１の水晶発振器の周波数−温度特性（１）：図２］
第１の水晶発振器における周波数−温度特性について図２を参照しながら説明する。図２は、第１の水晶発振器における周波数−温度特性（１）を示した図である。
図２の例では、１００ＭＨｚの恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）を用い、ゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10＝６ｐＦ、負の温度係数の固定コンデンサＣ34＝２ｐＦ、オーブン設定温度：８３℃、測定条件：１分／１℃（−４０℃→＋８５℃、初期−４０℃にて６０分放置）としたものである。
図２では、縦軸が周波数偏差を表し、横軸が温度を表しており、比較的安定した周波数−温度特性を示している。
第１の水晶発振器における周波数−温度特性について図２を参照しながら説明する。図２は、第１の水晶発振器における周波数−温度特性（１）を示した図である。
図２の例では、１００ＭＨｚの恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）を用い、ゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10＝６ｐＦ、負の温度係数の固定コンデンサＣ34＝２ｐＦ、オーブン設定温度：８３℃、測定条件：１分／１℃（−４０℃→＋８５℃、初期−４０℃にて６０分放置）としたものである。
図２では、縦軸が周波数偏差を表し、横軸が温度を表しており、比較的安定した周波数−温度特性を示している。
［第１の水晶発振器の周波数−温度特性（２）：図３］
また、第１の水晶発振器における周波数−温度特性について図３を参照しながら説明する。図３は、第１の水晶発振器における周波数−温度特性（２）を示した図である。
図３の例では、１００ＭＨｚのＯＣＸＯを用い、ゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10＝５ｐＦ、負の温度係数の固定コンデンサＣ34＝３ｐＦ、オーブン設定温度：８３℃、測定条件：１分／１℃（−４０℃→＋８５℃、初期−４０℃にて６０分放置）としたものである。
図３では、図２より更に比較的安定した周波数−温度特性を示している。
また、第１の水晶発振器における周波数−温度特性について図３を参照しながら説明する。図３は、第１の水晶発振器における周波数−温度特性（２）を示した図である。
図３の例では、１００ＭＨｚのＯＣＸＯを用い、ゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10＝５ｐＦ、負の温度係数の固定コンデンサＣ34＝３ｐＦ、オーブン設定温度：８３℃、測定条件：１分／１℃（−４０℃→＋８５℃、初期−４０℃にて６０分放置）としたものである。
図３では、図２より更に比較的安定した周波数−温度特性を示している。
つまり、第１の並列回路における負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10の値を調整することで、温度に対する周波数偏差の変動を抑えることができ、オーブンの温度設定において発振器の温度特性を測定する必要がなくなるものである。
これにより、製造工程が容易になり、製造時間の短縮を図ることができる効果がある。
これにより、製造工程が容易になり、製造時間の短縮を図ることができる効果がある。
［第１の水晶発振器の効果］
第１の水晶発振器によれば、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10を並列に接続した第１の並列回路を挿入しているので、同調回路と発振回路の双方に対する温度補償を行い、更に第１の並列回路を出力段の前に設けることで、コンデンサの容量を小さくでき、これにより、製造工程を容易にし、製造時間の短縮を図ることができる効果がある。
第１の水晶発振器によれば、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10を並列に接続した第１の並列回路を挿入しているので、同調回路と発振回路の双方に対する温度補償を行い、更に第１の並列回路を出力段の前に設けることで、コンデンサの容量を小さくでき、これにより、製造工程を容易にし、製造時間の短縮を図ることができる効果がある。
［実施の形態２：図４］
本発明の実施の形態に係る第２の水晶発振器について図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る第２の水晶発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第２の水晶発振器（第２の水晶発振器）は、図４に示すように、基本的には第１の水晶発振器と同様であり、相違する点は、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10とゼロ温度係数のトリマコンデンサＣr1を並列に接続した回路（第２の並列回路）を挿入したものである。
本発明の実施の形態に係る第２の水晶発振器について図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る第２の水晶発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第２の水晶発振器（第２の水晶発振器）は、図４に示すように、基本的には第１の水晶発振器と同様であり、相違する点は、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10とゼロ温度係数のトリマコンデンサＣr1を並列に接続した回路（第２の並列回路）を挿入したものである。
上記第２の並列回路は、トランジスタＱ1 のコレクタＣ側の共振回路の一部を形成するものとなっている。
また、第２の水晶発振器は、第１の水晶発振器と同様に、温度制御型であり、負の温度係数の固定コンデンサＣ34の温度係数が、−７５０ｐｐｍ／℃であり、ＳＣカットの水晶振動子を用いている。
また、第２の水晶発振器は、第１の水晶発振器と同様に、温度制御型であり、負の温度係数の固定コンデンサＣ34の温度係数が、−７５０ｐｐｍ／℃であり、ＳＣカットの水晶振動子を用いている。
トリマコンデンサＣr1は、機械的なツマミの回転で容量を変化させるものである。
つまり、トリマコンデンサＣr1のツマミを調整することにより、その容量を変化させ、発振周波数を容易に合わせ込むことができる。
そして、発振周波数の温度特性が最小になるように、負温度係数のコンデンサの温度係数と容量値を最適化したものである。
つまり、トリマコンデンサＣr1のツマミを調整することにより、その容量を変化させ、発振周波数を容易に合わせ込むことができる。
そして、発振周波数の温度特性が最小になるように、負温度係数のコンデンサの温度係数と容量値を最適化したものである。
このように、発振周波数の温度特性を最小になるよう調整できるため、オーブン温度は、例えば８３℃に固定でき、発振器の温度特性を測定して、オーブンを最適な温度に合わせる必要がなくなり、製造時間の短縮を図ることができるものである。
［温度補償前の周波数−温度特性：図５］
次に、第２の水晶発振器の周波数−温度特性を説明するために、温度補償前の周波数−温度特性について図５を参照しながら説明する。図５は、温度補償前の周波数−温度特性を示す図である。
図５の例では、１００ＭＨｚのＯＣＸＯを用い、オーブン設定温度：８５℃としたものであり、周囲温度に対する周波数偏差が大きくなっている。
次に、第２の水晶発振器の周波数−温度特性を説明するために、温度補償前の周波数−温度特性について図５を参照しながら説明する。図５は、温度補償前の周波数−温度特性を示す図である。
図５の例では、１００ＭＨｚのＯＣＸＯを用い、オーブン設定温度：８５℃としたものであり、周囲温度に対する周波数偏差が大きくなっている。
［温度補償後の周波数−温度特性：図６］
また、第２の水晶発振器における周波数−温度特性について図６を参照しながら説明する。図６は、第２の水晶発振器における周波数−温度特性を示した図である。
図６の例では、１００ＭＨｚのＯＣＸＯを用い、ゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10＝５ｐＦ、負の温度係数の固定コンデンサＣ34＝３ｐＦ、ゼロ温度係数のトリマコンデンサＣr1＝２ｐＦ、オーブン設定温度：８３℃、測定条件：１分／１℃（−４０℃→＋８５℃、初期−４０℃にて６０分放置）としたものである。
図６では、水晶振動子の頂点温度（ＺＴＣ）がそれぞれ異なるものについて特性を示しており、図５より安定した周波数−温度特性を示している。
また、第２の水晶発振器における周波数−温度特性について図６を参照しながら説明する。図６は、第２の水晶発振器における周波数−温度特性を示した図である。
図６の例では、１００ＭＨｚのＯＣＸＯを用い、ゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10＝５ｐＦ、負の温度係数の固定コンデンサＣ34＝３ｐＦ、ゼロ温度係数のトリマコンデンサＣr1＝２ｐＦ、オーブン設定温度：８３℃、測定条件：１分／１℃（−４０℃→＋８５℃、初期−４０℃にて６０分放置）としたものである。
図６では、水晶振動子の頂点温度（ＺＴＣ）がそれぞれ異なるものについて特性を示しており、図５より安定した周波数−温度特性を示している。
［第２の水晶発振器の効果］
第２の水晶発振器によれば、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10とゼロ温度係数のトリマコンデンサＣr1を並列に接続した第２の並列回路を挿入したものとしているので、第１の水晶発振器の効果に加えて、トリマコンデンサＣr1を調整することにより、発振周波数の合わせ込みを容易に行うことができる効果がある。
第２の水晶発振器によれば、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10とゼロ温度係数のトリマコンデンサＣr1を並列に接続した第２の並列回路を挿入したものとしているので、第１の水晶発振器の効果に加えて、トリマコンデンサＣr1を調整することにより、発振周波数の合わせ込みを容易に行うことができる効果がある。
［実施の形態３：図７］
本発明の実施の形態に係る第３の水晶発振器について図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の実施の形態に係る第３の水晶発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第３の水晶発振器（第３の水晶発振器）は、図７に示すように、基本的には第１，第２の水晶発振器と同様であり、相違する点は、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10とゼロ温度係数のレーザトリミングコンデンサＣr2を並列に接続した回路（第３の並列回路）を挿入したものである。
本発明の実施の形態に係る第３の水晶発振器について図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の実施の形態に係る第３の水晶発振器の回路図である。
本発明の実施の形態に係る第３の水晶発振器（第３の水晶発振器）は、図７に示すように、基本的には第１，第２の水晶発振器と同様であり、相違する点は、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10とゼロ温度係数のレーザトリミングコンデンサＣr2を並列に接続した回路（第３の並列回路）を挿入したものである。
上記第３の並列回路は、トランジスタＱ1 のコレクタＣ側の共振回路の一部を形成するものとなっている。
また、第３の水晶発振器は、第１，第２の水晶発振器と同様に、温度制御型であり、負の温度係数の固定コンデンサＣ34の温度係数が、−７５０ｐｐｍ／℃であり、ＳＣカットの水晶振動子を用いている。
また、第３の水晶発振器は、第１，第２の水晶発振器と同様に、温度制御型であり、負の温度係数の固定コンデンサＣ34の温度係数が、−７５０ｐｐｍ／℃であり、ＳＣカットの水晶振動子を用いている。
レーザトリミングコンデンサＣr2は、レーザによりコンデンサの不要なところを除去して容量を規定の値にするものである。
つまり、レーザトリミングコンデンサＣr2をトリミングすることにより、その容量を特定の値にして、発振周波数を容易に合わせ込むことができる。
つまり、レーザトリミングコンデンサＣr2をトリミングすることにより、その容量を特定の値にして、発振周波数を容易に合わせ込むことができる。
尚、第２の水晶発振器における第２の並列回路のトリマコンデンサＣr1は、機械的なツマミの回転で容量を変化させるものであるため、エージング特性が良くないという問題があるが、第３の水晶発振器における第３の並列回路のレーザトリミングコンデンサＣr2は、良好なエージング特性を得ることができるものとなっている。
そして、発振周波数の温度特性が最小になるように、負温度係数のコンデンサの温度係数と容量値を最適化したものである。
このように、発振周波数の温度特性を最小になるよう調整できるため、オーブン温度は、例えば８３℃に固定でき、発振器の温度特性を測定して、オーブンを最適な温度に合わせる必要がなくなり、製造時間の短縮を図ることができるものである。
このように、発振周波数の温度特性を最小になるよう調整できるため、オーブン温度は、例えば８３℃に固定でき、発振器の温度特性を測定して、オーブンを最適な温度に合わせる必要がなくなり、製造時間の短縮を図ることができるものである。
［第３の水晶発振器の効果］
第３の水晶発振器によれば、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10とゼロ温度係数のレーザトリミングコンデンサＣr2を並列に接続した第３の並列回路を挿入したものとしているので、第１の水晶発振器の効果に加えて、レーザトリミングコンデンサＣr2をトリミングすることにより、発振周波数を容易に合わせ込むことができ、良好なエージング特性を得ることができる効果がある。
第３の水晶発振器によれば、トランジスタＱ1 のコレクタＣからエミッタＥに帰還するループ内に、負の温度係数の固定コンデンサＣ34とゼロ温度係数の固定コンデンサＣ10とゼロ温度係数のレーザトリミングコンデンサＣr2を並列に接続した第３の並列回路を挿入したものとしているので、第１の水晶発振器の効果に加えて、レーザトリミングコンデンサＣr2をトリミングすることにより、発振周波数を容易に合わせ込むことができ、良好なエージング特性を得ることができる効果がある。
本発明は、ベース接地型の水晶発振回路を用いた場合に、発振周波数の温度特性を小さくして、発振器の温度特性の測定作業を省略し、製造を容易にして製造時間の短縮を図った水晶発振器に好適である。
Ｃ…コンデンサ、 Ｄ…ダイオード、 Ｌ…インダクタ、 Ｑ…トランジスタ、 Ｒ…抵抗、 Ｘ…水晶振動子
Claims (6)
- トランジスタのベース接地型の水晶発振回路を用い、
前記トランジスタのコレクタには電源電圧が共振用インダクタと抵抗の直列接続を介して印加され、
前記共振用インダクタと抵抗の間の点から前記トランジスタのエミッタに帰還するループ内にＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子が設けられ、
更に前記ループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサを並列に接続した第１の並列回路を挿入したことを特徴とする水晶発振器。 - 第１の並列回路を、発振出力取り出し点と前記トランジスタのコレクタとの間に挿入したことを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
- トランジスタのベース接地型の水晶発振回路を用い、
前記トランジスタのコレクタには電源電圧が共振用インダクタと抵抗の直列接続を介して印加され、
前記共振用インダクタと抵抗の間の点から前記トランジスタのエミッタに帰還するループ内にＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子が設けられ、
更に前記ループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数のトリマコンデンサを並列に接続した第２の並列回路を挿入したことを特徴とする水晶発振器。 - 第２の並列回路を、発振出力取り出し点と前記トランジスタのコレクタとの間に挿入したことを特徴とする請求項３記載の水晶発振器。
- トランジスタのベース接地型の水晶発振回路を用い、
前記トランジスタのコレクタには電源電圧が共振用インダクタと抵抗の直列接続を介して印加され、
前記共振用インダクタと抵抗の間の点から前記トランジスタのエミッタに帰還するループ内にＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子が設けられ、
更に前記ループ内に、負の温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数の固定コンデンサとゼロ温度係数のレーザトリミングコンデンサを並列に接続した第３の並列回路を挿入したことを特徴とする水晶発振器。 - 第３の並列回路を、発振出力取り出し点と前記トランジスタのコレクタとの間に挿入したことを特徴とする請求項５記載の水晶発振器。
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