JP5023282B2 - Piezoelectric oscillator - Google Patents
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Description
本発明は、物理量計測及び化学計測用の圧電振動子用の発振回路に係り、更に詳しくは、粘度センサ、流速センサ、圧力センサ、温度センサ、振動センサ、ガスセンサ、浮遊微粒子、化学センサ、免疫センサ、等として特に液体中に浸漬され用いられている圧電振動子を発振させるのに好適な圧電発振器に関するものである。 The present invention relates to an oscillation circuit for a piezoelectric vibrator for physical quantity measurement and chemical measurement. More specifically, the present invention relates to a viscosity sensor, a flow rate sensor, a pressure sensor, a temperature sensor, a vibration sensor, a gas sensor, suspended particulates, a chemical sensor, and an immunosensor. In particular, the present invention relates to a piezoelectric oscillator suitable for oscillating a piezoelectric vibrator that is immersed in a liquid and used.
近年、圧電振動子である水晶振動子を用いた微量天秤と呼ばれる水晶振動子微量天秤(Quartz Crystal Microbalance:QCM)が注目されている。このQCMは、水晶振動子の電極に物質が付着して生ずる表面の質量を、水晶振動子など周波数変換素子の共振周波数変化として検出するものである。QCMは、ナノグラム(ng)以下の質量検出が可能であるところから、バイオセンサや化学センサなどとして医学や生化学、食品や環境測定などの広い分野において微量物質の検出に応用されている。 In recent years, attention has been focused on a quartz crystal microbalance (QCM) called a microbalance using a crystal resonator which is a piezoelectric resonator. This QCM detects the mass of the surface generated by the substance adhering to the electrodes of the crystal resonator as a change in the resonance frequency of a frequency conversion element such as a crystal resonator. Since QCM is capable of mass detection of nanogram (ng) or less, it is applied to detection of trace substances in a wide range of fields such as medicine, biochemistry, food and environmental measurement as a biosensor and chemical sensor.
例えば、水晶振動子を液相用質量測定装置として、水晶振動子を液体中に浸して使用する場合がある。このとき、空気中と液体中とでは、水晶振動子の実効的なクリスタルインピーダンス(以下、「CI値」と表記)が大幅に増加し、液体中におけるCI値が空気中よりも約10〜30倍も大きくなるため、液中では水晶振動子を発振させることが困難である。 For example, there are cases where a crystal resonator is used as a liquid-phase mass measuring device and the crystal resonator is immersed in a liquid. At this time, the effective crystal impedance (hereinafter referred to as “CI value”) of the crystal resonator is greatly increased in the air and in the liquid, and the CI value in the liquid is about 10 to 30 than in the air. Since it becomes twice as large, it is difficult to oscillate the crystal resonator in the liquid.
従来の水晶振動子を液体中でも発振させる方法の一つに、発振回路の増幅度を上げる提案がある(例えば、特許文献1)。また、高速CMOSからなるインバータを用いて基本周波数の異なる複数の水晶振動子を同じ回路によって発振させる発振回路が提案されている(特許文献2)。ただし、特許文献2では、気相中での動作しか示唆していない。
As one of the methods for oscillating a conventional crystal resonator even in a liquid, there is a proposal for increasing the amplification degree of an oscillation circuit (for example, Patent Document 1). In addition, an oscillation circuit has been proposed in which a plurality of crystal resonators having different fundamental frequencies are oscillated by the same circuit using an inverter composed of a high-speed CMOS (Patent Document 2). However,
従来の考え方では、水晶振動子を液体中でも発振させる際には、振動子の両面に設けられた電極が溶液により互いに短絡(ショート)しないようにしなければならず、振動子電極の片方の電極は完全に絶縁されたものであることは当然であると考えられていた。 In the conventional way of thinking, when a crystal resonator is oscillated even in a liquid, the electrodes provided on both sides of the resonator must be prevented from being short-circuited to each other by a solution. It was considered natural that it was completely insulated.
従来の振動子電極の片方の電極は完全に絶縁されたものにする方法の一つに、Oリングにより水晶板を挟むようにする方法がある。水晶板を両側から2つのOリングで挟みつけることで、Oリングと水晶板との空間から溶液が進入しないようにしている。よって片面の電極は溶液にさらされるが、もう片側の電極は溶液にさらされず、短絡(ショート)しない構造が提案されている(特許文献3)。また、片面被覆材に覆われる側に露出側の電極の一部を収容し、短絡しない構造も提案されている(特許文献4)。
しかしながら、特許文献1においては、実施例に実際の液相中における発振のデータが掲載されておらず、特許文献1に示される発振回路での液相中発振が可能か確認できない。また液体中におけるCI値が空気中よりも約10〜30倍も大きくなるため発振が困難とは言い切れず、発振に必要な回路側の負性抵抗を発振回路で作り出すことが出来れば発振は可能である。
However, in
特許文献2においては、実施例に気相中における発振のデータのみ掲載されており、特許文献2に示される発振回路での液相中発振が可能か確認できない。
In
特許文献3においては、Oリングで水晶板を挟む方法は、溶液の進入を確実に防ぐためにきつく挟む場合、水晶板が発振しにくくなる。また、緩く挟めば溶液が進入するのに加え、水晶板を挟む力が不均一になりやすく、適正な力で水晶板を挟むことが困難である。
In
特許文献4においては、振動子を片面被覆材に固定する際に導電性接着剤を使用しており、接着部が振動子の発振に減衰等の影響を及ぼすことは避けられない。
In
一般的に圧電振動子はハンダ付けやプリント基板等、圧電振動子と直接接するものに必然的に生ずる寄生容量の影響を受けやすい。よって、圧電振動子を水中で発振させる場合には、振動子を水に浸漬すると水の誘電率が大きいため圧電振動子の電極間容量C0に対して非常に大きな寄生容量Cαが生ずることが予想される。図1は圧電発振回路の等価回路である。圧電振動子の電気的等価回路20は、圧電振動子の直列アーム10と電極間容量C0との並列接続により構成されている。圧電振動子の直列アーム10は、圧電振動子の等価直列抵抗R1、等価直列容量C1、等価直列インダクタンスL1の直列接続により構成されている。圧電振動子を除く発振回路30は、等価入力インダクタンスLci、負性抵抗-Rciの直列接続により構成されている。従来はC0及びCαを振動子の直列アーム側に合成して回路解析を行うが、この考え方ではCαが増大すると発振に必要な負性抵抗-Rciは得られない。
In general, a piezoelectric vibrator is easily affected by parasitic capacitance that is inevitably generated in a soldering or printed circuit board or the like that directly contacts the piezoelectric vibrator. Therefore, when the piezoelectric vibrator is oscillated in water, it is expected that when the vibrator is immersed in water, the dielectric constant of water is large, so that a very large parasitic capacitance Cα is generated relative to the interelectrode capacitance C0 of the piezoelectric vibrator. Is done. FIG. 1 is an equivalent circuit of a piezoelectric oscillation circuit. The electrical
圧電振動子を水中に浸漬すると水の粘性により振動子の等価直列抵抗R1が極端に大きく(20〜30倍)なると言われている。図2にC0とCαを圧電振動子の直列アーム側に合成した際の圧電発振回路の等価回路を示す。合成後の等価回路は実効インダクタンスLeと直列接続される実効抵抗RLが、負荷容量Cciと直列接続される負性抵抗-Rciとの並列接続により構成されている。圧電振動子が発振するための条件は、(1)式で示される。上記のように寄生容量の影響で発振に必要な-Rciが充分に得られないにも関わらず、R1が極端に大きくなれば必然的にRLが増大し、(1)式の発振条件を満たさない。
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、被覆材を用いて振動子電極を両面とも絶縁することなく直接液体に浸漬可能で、液相中・気相中を問わず安定して発振可能な圧電発振器を提供する。さらに本発明は、水中に浸漬することに伴う寄生容量Cα及び振動子の等価直列抵抗R1の増大に対しても、充分な負性抵抗を発生し安定な発振を可能とするものである。本発振回路は全く新規の回路内容および構成であり、従来の電子回路からは予測・予想のできない形式のものである。 The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and it is possible to immerse the vibrator electrode directly in a liquid using a coating material without insulating both surfaces. A piezoelectric oscillator that can oscillate stably is provided. Furthermore, the present invention generates a sufficient negative resistance and enables stable oscillation even when the parasitic capacitance Cα and the equivalent series resistance R1 of the vibrator accompanying the immersion in water are increased. This oscillation circuit has completely new circuit contents and configuration, and cannot be predicted or predicted from conventional electronic circuits.
上記の目的を達成するため、本発明に係る圧電発振器は、所定の周波数で励振される圧電振動子と、前記圧電振動子を励振させる論理素子と、前記圧電振動子に並列接続されるコンデンサと、前記論理素子の出力に接続される第1のインダクタおよび第1のパスコンデンサと、前記論理素子の入力に接続される第2のインダクタおよび第2のパスコンデンサと、を備えた圧電発振器であって、前記論理素子の出力より第1のインダクタを介して接地すると共に、前記論理素子の入力より第2のインダクタを介して接地することにより、前記コンデンサと第1のインダクタと第2のインダクタとが、前記圧電振動子の発振周波数において共振するタンク回路を構成することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a piezoelectric oscillator according to the present invention includes a piezoelectric vibrator excited at a predetermined frequency, a logic element for exciting the piezoelectric vibrator, and a capacitor connected in parallel to the piezoelectric vibrator. A piezoelectric oscillator comprising: a first inductor and a first pass capacitor connected to the output of the logic element; and a second inductor and a second pass capacitor connected to the input of the logic element. The capacitor, the first inductor, and the second inductor are grounded from the output of the logic element through the first inductor and grounded from the input of the logic element through the second inductor. However, a tank circuit that resonates at the oscillation frequency of the piezoelectric vibrator is configured.
以上に示す様な発振回路の構成を行うことにより、特に液中などでの発振を容易に行うことができる。これらの特徴はQCM(水晶振動子を用いる微少質量測定)、などのセンサ発振に対し大きな効果を与え、これらの分野の技術発展に期待を与えるものである。 By performing the configuration of the oscillation circuit as described above, it is possible to easily perform oscillation particularly in liquid. These features have a great effect on sensor oscillation such as QCM (micromass measurement using quartz crystal), and are expected to develop technology in these fields.
図3にC0及びCαを回路側に合成した後の等価回路を示す。-Rcci、は合成等価抵抗である。その場合の発振条件は(2)式に示され、C0+Cαが大きくなると極端に‐Rcciが減少する。しかし、本発明回路は、図1のC0+CαとLciの共振周波数を、L1とC1の共振周波数と一致させると、合成等価抵抗‐Rcciが増大し、このときの回路リアクタンスは回路誘導性リアクタンスLcciまたは回路容量性リアクタンスCcciとなる特徴を用いて、液体に浸漬した圧電振動子を発振させることが可能となる。
図4に発振回路(圧電発振器1)のブロック図を示す。INVはインバーターロジック(論理素子)を示す。インバータロジックは、高速CMOSであることが好ましい。Cp1(第1のパスコンデンサ)、Cp2(第2のパスコンデンサ)はパスコンデンサであり、発振に影響しないとする。Zxtは圧電振動子であり、Zxtが無い場合、回路はLC発振回路として動作し、Zxtを圧電振動子とした時、圧電発振回路として動作する。Ceは付加コンデンサ(容量素子)、R2は抵抗(第1の抵抗)、z2(第1のインダクタ)、z3(第2のインダクタ)は共にインダクタであり、r2、r3はそれぞれのインダクタの抵抗成分、L2、L3はそれぞれのインダクタのインダクタ成分を表している。即ち、本発明回路(圧電発振器1)は、圧電振動子Zxtと、圧電振動子Zxtを励振させるインバーターロジックINVと、インバーターロジックINVに並列接続される付加コンデンサCeと、付加コンデンサCeに並列接続される抵抗R2と、により構成される圧電発振器であって、INVの出力よりインダクタz3とパスコンデンサCp2を介して接地すると共に、前記INVの入力よりインダクタz2とパスコンデンサCp1を介して接地することにより構成される。付加コンデンサCeとインダクタZ2とインダクタZ3との共振回路を構成し、その共振周波数を振動子のL1、C1との共振周波数に一致させることで、前記の内容を具現化したものである。 FIG. 4 shows a block diagram of the oscillation circuit (piezoelectric oscillator 1). INV indicates inverter logic (logic element). The inverter logic is preferably a high speed CMOS. Cp1 (first pass capacitor) and Cp2 (second pass capacitor) are pass capacitors and do not affect the oscillation. Zxt is a piezoelectric vibrator. When there is no Zxt, the circuit operates as an LC oscillation circuit, and when Zxt is a piezoelectric vibrator, the circuit operates as a piezoelectric oscillation circuit. Ce is an additional capacitor (capacitance element), R2 is a resistor (first resistor), z2 (first inductor), z3 (second inductor) are both inductors, and r2 and r3 are resistance components of the respective inductors. , L2 and L3 represent inductor components of the respective inductors. That is, the circuit of the present invention (piezoelectric oscillator 1) is connected in parallel to the piezoelectric vibrator Zxt, the inverter logic INV for exciting the piezoelectric vibrator Zxt, the additional capacitor Ce connected in parallel to the inverter logic INV, and the additional capacitor Ce. A piezoelectric oscillator composed of a resistor R2 and grounded from an INV output via an inductor z3 and a pass capacitor Cp2, and grounded from an input of the INV via an inductor z2 and a pass capacitor Cp1. Composed. The above contents are realized by configuring a resonance circuit of the additional capacitor Ce, the inductor Z2 and the inductor Z3 and making the resonance frequency coincide with the resonance frequencies of L1 and C1 of the vibrator.
このブロック図を元に回路解析を行い、発明回路の回路特性を以下に詳細に述べる。 A circuit analysis is performed based on this block diagram, and the circuit characteristics of the inventive circuit are described in detail below.
図4の回路解析により得られたブロック図を図5に示す。Rcは合成直列抵抗、Lcは合成直列インダクタンスでありそれぞれ(3)式と(4)式で示される。(3)式と(4)式内のgmは相互コンダクタンスである。2端子インピーダンス回路ZaはRcと直列接続されたLcにより構成される。
Zxtが無いLC発振回路の場合、CeとR2の合成インピーダンスの抵抗成分を、Zaに合成した結果得られる図6に示される2端子インピーダンス回路Zbは、Lcと直列接続される負性抵抗Recから構成される。Recを(5)式、発振周波数fecを(6)式にそれぞれ示す。
図7に発明回路がLC発振回路として動作する時の、付加容量Ceをパラメーターとする負性抵抗Rec及び発振周波数fecのシミュレーション結果を示す。シミュレーションは(5)式、(6)式に基づき行い、シミュレーション条件はf=3.3MHz、L2=L3=10μF、r2=r3=2.9Ω、R2=1MΩ、gm=15mA/Vとした。LC発振回路として動作する場合は、Ceの増大に伴い共振周波数が著しく低下する。負性抵抗は増大するCe=10pF近傍まで急激に増大しその後は一定の値を保つ。 FIG. 7 shows the simulation results of the negative resistance Rec and the oscillation frequency fec using the additional capacitor Ce as a parameter when the inventive circuit operates as an LC oscillation circuit. The simulation was performed based on the equations (5) and (6), and the simulation conditions were f = 3.3 MHz, L2 = L3 = 10 μF, r2 = r3 = 2.9Ω, R2 = 1 MΩ, and gm = 15 mA / V. When operating as an LC oscillation circuit, the resonance frequency significantly decreases as Ce increases. Negative resistance increases rapidly to the increasing Ce = 10pF, and then keeps a constant value.
図8は図4が圧電発振回路として動作する場合に、付加コンデンサCeと抵抗R2の合成インピーダンスをZaに合成した結果のブロック図である。図8に示す回路は負性抵抗Reciと直列接続される起動時回路誘導性リアクタンスLeciが、Zxtと並列接続され構成される。Reciを(7)式、Leciを(8)式に示す。
(7)式と(8)式内のLdとRdはそれぞれ(9)式、(10)式、で示される。
図9に発明回路が圧電発振回路として動作する時の、付加容量Ceをパラメーターとする負性抵抗Reci及び起動時回路誘導性リアクタンスLeciのシミュレーション結果を示す。シミュレーションは(9)式と(10)式に基づき行い、シミュレーション条件はf=3.3MHz、L2=L3=10μF、r2=r3=2.9Ω、R2=1MΩ、gm=15mA/Vとした。圧電発振回路として動作する場合、発明回路はCe=21pF近傍でLeciが正の値から負の値に急峻に減少し、発振回路が誘導性から容量性に変化している。この時、Reciは最大値を示しており上記の内容と一致することが確認された。圧電発振器1は化学計測、物理計測または質量計測に用いられることが好ましい。
FIG. 9 shows the simulation results of the negative resistance Reci and the start-up circuit inductive reactance Leci using the additional capacitor Ce as a parameter when the inventive circuit operates as a piezoelectric oscillation circuit. The simulation was performed based on the equations (9) and (10), and the simulation conditions were f = 3.3 MHz, L2 = L3 = 10 μF, r2 = r3 = 2.9Ω, R2 = 1 MΩ, and gm = 15 mA / V. When operating as a piezoelectric oscillation circuit, in the inventive circuit, Leci sharply decreases from a positive value to a negative value in the vicinity of Ce = 21 pF, and the oscillation circuit changes from inductive to capacitive. At this time, Reci showed the maximum value, and it was confirmed that it coincided with the above contents. The
以下に、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但しこの実施例に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる実施例にすぎない。また、圧電振動子は、ATカット水晶振動子、逆メサ型ATカット水晶振動子、SCカット水晶振動子、SAW(Surface Acoustic Wave)振動子、ラーメモード(輪郭振動モード)水晶振動子またはラム波水晶振動子のいずれかであってよい。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, as long as there is no specific description, the component, kind, combination, shape, relative arrangement, and the like described in this embodiment are merely examples and not intended to limit the scope of the present invention. In addition, the piezoelectric vibrator is an AT-cut quartz crystal vibrator, an inverted mesa-type AT-cut quartz crystal vibrator, an SC-cut quartz crystal vibrator, a SAW (Surface Acoustic Wave) vibrator, a Lame mode (contour vibration mode) crystal vibrator or a Lamb wave It may be any one of crystal resonators.
図10に実施例に用いた回路図を示す。INVはインバーターロジック(論理素子)、OUTは出力端子、C3はコンデンサを示す。Cp1(第1のパスコンデンサ)、Cp2(第2のパスコンデンサ)はパスコンデンサであり、発振に影響しないとする。Zxtは圧電振動子であり、C4は付加コンデンサ、Cxは可変コンデンサ、Ce(容量素子)はC4とCxの合成容量、R2は抵抗(第1の抵抗)、L2(第1のインダクタ)とL3(第2のインダクタ)はともにインダクタである。設定定数はR2=1MΩ、L2=L3=10μH、Cp1=Cp2=1μF、C3=47μF、INV:TC7SU04F(東芝)、Zxt:At-Cut水晶振動子(3.25MHz)とし、Zxtが無い時3.25MHzにおいてLC発振するC4の値としてC4=47pFを選択した。 FIG. 10 shows a circuit diagram used in the embodiment. INV is an inverter logic (logic element), OUT is an output terminal, and C3 is a capacitor. Cp1 (first pass capacitor) and Cp2 (second pass capacitor) are pass capacitors and do not affect the oscillation. Zxt is a piezoelectric vibrator, C4 is an additional capacitor, Cx is a variable capacitor, Ce (capacitance element) is the combined capacitance of C4 and Cx, R2 is a resistor (first resistor), L2 (first inductor) and L3 Both (second inductors) are inductors. Setting constants are R2 = 1MΩ, L2 = L3 = 10μH, Cp1 = Cp2 = 1μF, C3 = 47μF, INV: TC7SU04F (Toshiba), Zxt: At-Cut crystal resonator (3.25MHz), 3.25MHz without Zxt C4 = 47pF was selected as the value of C4 for LC oscillation.
以下に、前段落に記載した設定定数の回路を用いて行った実施例をもとに、圧電振動子を水中に浸漬した時の回路特性を説明する。図11に振動子を水中に浸漬したときの電源電圧と発振周波数の特性を示す。電圧上昇によって3.4Vから基準周波数付近で水晶発振を始め、その後4V付近からはLC発振に移行している。 In the following, circuit characteristics when a piezoelectric vibrator is immersed in water will be described based on an example performed using the circuit of the set constant described in the previous paragraph. FIG. 11 shows the characteristics of the power supply voltage and the oscillation frequency when the vibrator is immersed in water. Crystal oscillation starts from 3.4V around the reference frequency due to the voltage rise, and then shifts to LC oscillation from around 4V.
図12に電源電圧Vcc=3.4Vにて水晶振動子を大気中で発振を継続させたまま、水中に浸漬した時の連続的周波数変化を示す。経過時間が7分まで大気中で発振させ、7分の時水中に浸漬し以後振動子は水中にあるが、水中でも発振が継続していることが確認された。このように、圧電振動子Zxtは、その両面が液体に浸漬しても安定した発振が可能である。 FIG. 12 shows a continuous frequency change when the crystal unit is immersed in water while the oscillation of the crystal unit is continued in the atmosphere at the power supply voltage Vcc = 3.4V. The elapsed time was oscillated in the atmosphere for up to 7 minutes, immersed in water at 7 minutes, and then the vibrator was in water, but it was confirmed that the oscillation continued in water. As described above, the piezoelectric vibrator Zxt can stably oscillate even when both surfaces thereof are immersed in the liquid.
図13にVcc=3.4Vの時、Cxの可変に対する発振周波数特性を示す。水晶振動子が液中にあるとき、Cxの周波数変化は、ほぼLC発振とほぼ同等となっている。しかし、Cx=40pF前後で周波数変化が小さくなっており、これは水晶発振に移行していることを示している。 FIG. 13 shows the oscillation frequency characteristics with respect to variable Cx when Vcc = 3.4V. When the crystal unit is in the liquid, the frequency change of Cx is almost equivalent to LC oscillation. However, the frequency change is small around Cx = 40pF, which indicates that it has shifted to crystal oscillation.
図14にCxの可変に対する負性抵抗特性を示す。LC発振、水晶発振ともにほぼ同等の負性抵抗が発生しているが、水中での発振では全体的に負性抵抗が低下している。この差分が、水による水晶振動子の抵抗増加分である。 FIG. 14 shows negative resistance characteristics with respect to variable Cx. Although almost the same negative resistance is generated in both LC oscillation and crystal oscillation, the negative resistance is generally lowered in the oscillation in water. This difference is an increase in resistance of the crystal resonator due to water.
以下に、図10に示す設定定数の回路を用いて、圧電振動子を水中に浸漬して行ったセンサとしての実施例を用いて、本発明回路のセンサ特性を説明する。本発明回路を用いて、図15に蒸留水中で発振している振動子の蒸留水58mlにエタノール1mlを加えた時の発振周波数の時間的変化を示す。発振回路の設定定数は実施例1で用いたものと同じである。100ppmの周波数変化として検出しており、液中での物理量センサとしての使用が可能であることを示している。また、従来のQCMと同様に、振動子上に検知膜を形成し、感度を上げることも可能である。 In the following, the sensor characteristics of the circuit of the present invention will be described with reference to an embodiment of a sensor in which a piezoelectric vibrator is immersed in water using a circuit having set constants shown in FIG. FIG. 15 shows a temporal change in oscillation frequency when 1 ml of ethanol is added to 58 ml of distilled water of a vibrator oscillating in distilled water using the circuit of the present invention. The set constant of the oscillation circuit is the same as that used in the first embodiment. It is detected as a change in frequency of 100 ppm, indicating that it can be used as a physical quantity sensor in liquid. As in the case of the conventional QCM, it is possible to increase the sensitivity by forming a detection film on the vibrator.
1 圧電発振器
10 圧電振動子の直列アーム
20 圧電振動子の電気的等価回路
30 圧電振動子を除く発振回路
C0 電極間容量
Cα 寄生容量
Ce 付加コンデンサ(容量素子)
R2 第1の抵抗
R1 等価直列抵抗
C1 等価直列容量
L1 等価直列インダクタンス
Lci 等価入力インダクタンス
Le 実効インダクタンス
RL 実効抵抗
Cci 負荷容量
-Rcci 合成等価抵抗
Ccci 回路容量性リアクタンス
Lcci 回路誘導性リアクタンス
Fec 発振周波数
Leci 起動時回路誘導性リアクタンス
-Rci、Rec、Reci 負性抵抗
INV インバーターロジック(論理素子)
gm 相互コンダクタンス
Cp1 パスコンデンサ(第1のパスコンデンサ)
Cp2 パスコンデンサ(第2のパスコンデンサ)
C3 コンデンサ
C4 LC共振用コンデンサ
Cx 可変コンデンサ
z2 インダクタ(第1のインダクタ)
z3 インダクタ(第2のインダクタ)
r2、r3 インダクタの抵抗成分
L2、L3 インダクタのインダクタ成分
Zxt At-Cut水晶振動子(圧電振動子)
Vcc 電源電圧
Rc 合成直列抵抗
Lc 合成直列インダクタンス
Za、Zb 2端子インピーダンス回路
DESCRIPTION OF
C0 Electrode capacitance
Cα parasitic capacitance
Ce addition capacitor (capacitance element)
R2 first resistor
R1 Equivalent series resistance
C1 Equivalent series capacitance
L1 Equivalent series inductance
Lci equivalent input inductance
Le effective inductance
RL effective resistance
Cci load capacity
-Rcci Composite equivalent resistance
Ccci circuit capacitive reactance
Lcci circuit inductive reactance
Fec oscillation frequency
Leci circuit inductive reactance at start-up
-Rci, Rec, Reci Negative resistance
INV Inverter logic (logic element)
gm mutual conductance
Cp1 pass capacitor (first pass capacitor)
Cp2 pass capacitor (second pass capacitor)
C3 capacitor
C4 LC resonance capacitor
Cx variable capacitor
z2 inductor (first inductor)
z3 inductor (second inductor)
r2, r3 Inductor resistance component
Inductor component of L2 and L3 inductors
Zxt At-Cut crystal resonator (piezoelectric resonator)
Vcc supply voltage
Rc Composite series resistance
Lc Composite series inductance
Za, Zb 2-terminal impedance circuit
Claims (6)
前記圧電振動子を励振させる論理素子と、
前記論理素子に並列接続される容量素子と、前記容量素子に並列接続される抵抗と、
前記論理素子の出力に接続される第1のインダクタおよび第1のパスコンデンサと、
前記論理素子の入力に接続される第2のインダクタおよび第2のパスコンデンサと、を備えた圧電発振器であって、
前記論理素子の出力より第1のインダクタと第1のパスコンデンサを介して接地すると共に、前記論理素子の入力より第2のインダクタと第2のパスコンデンサを介して接地することにより、前記容量素子と第1のインダクタと第2のインダクタとが、前記圧電振動子の発振周波数において共振するタンク回路を構成することを特徴とする圧電発振器。 A piezoelectric vibrator excited at a predetermined frequency;
A logic element for exciting the piezoelectric vibrator;
A capacitive element connected in parallel to the logic element; a resistor connected in parallel to the capacitive element;
A first inductor and a first pass capacitor connected to the output of the logic element;
A piezoelectric oscillator comprising a second inductor and a second pass capacitor connected to the input of the logic element;
The capacitance element is grounded from the output of the logic element via a first inductor and a first pass capacitor, and grounded from the input of the logic element via a second inductor and a second pass capacitor. And a first inductor and a second inductor constitute a tank circuit that resonates at an oscillation frequency of the piezoelectric vibrator.
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