JPH04128422U - overtone crystal oscillator - Google Patents

overtone crystal oscillator

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JPH04128422U
JPH04128422U JP936791U JP936791U JPH04128422U JP H04128422 U JPH04128422 U JP H04128422U JP 936791 U JP936791 U JP 936791U JP 936791 U JP936791 U JP 936791U JP H04128422 U JPH04128422 U JP H04128422U
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JP
Japan
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crystal
crystal piece
overtone
plate surface
excitation electrode
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Pending
Application number
JP936791U
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Japanese (ja)
Inventor
山 光 明 小
田 秀 昭 福
Original Assignee
日本電波工業株式会社
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 [目的] 無調整発振回路でオーバトーンの周波数で発
振可能な水晶振動子を提供する。 [構成] ATカットの水晶振動子で水晶片の板面の中
心を通るZ’軸に対して45゜回転させた方向に2.0
×10-5cmないし2.5×10-5cmの厚みで板面の
周縁に対して該方向の水晶片の寸法の0.3倍よりも少
ない間隙を存して表裏板面に相対面して励振電極を形成
する。
(57) [Summary] [Purpose] To provide a crystal resonator capable of oscillating at an overtone frequency using an unadjusted oscillation circuit. [Configuration] An AT-cut crystal resonator with a rotation angle of 2.0 degrees in the direction rotated by 45 degrees with respect to the Z' axis passing through the center of the plate surface of the crystal piece.
x 10 -5 cm to 2.5 x 10 -5 cm thick, with a gap smaller than 0.3 times the dimension of the crystal piece in the direction to the periphery of the plate surface, and a surface opposite to the front and back plate surfaces. to form an excitation electrode.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]

【0001】0001

【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本考案は、無調整発振回路を用いてオーバトーンの発振を容易に行えるオーバ トーン水晶振動子に関する。 The present invention is an overtone oscillation system that allows easy overtone oscillation using an unadjusted oscillation circuit. Regarding tone crystal oscillators.

【0002】0002

【従来の技術】[Conventional technology]

近時、多くの電子機器では周波数、時間等の基準として圧電振動子、たとえば 水晶振動子を多用している。特に水晶振動子は製造技術の進歩により安価で高性 能なため大量に製造され使用されている。 このような水晶振動子の振動モードには屈曲振動、たわみ振動、厚み振動等種 々の振動モードがある。そして共振周波数が、MHzオーダーの水晶振動子では 、主に厚みすべり振動モードが用いられている。このように厚みすべり振動モー ドで励振する水晶振動子の共振周波数は水晶片の厚みに逆比例する。したがって 、共振周波数が10MHzの振動子の厚みは約0.167mm、共振周波数が3 0MHzの振動子の厚みは約0.056mmになる。すなわち、共振周波数に逆 比例して水晶片の厚みは薄くなり周波数が高くなるとともに水晶片の強度、加工 等の問題から製作は極めて困難になる。 このために共振周波数の高い水晶振動子を必要とする場合はオーバトーンのモ ードを使用することが行われている。オーバトーンのモードでは、略基本波の共 振周波数の奇数倍の周波数で共振し、一般に3次、5次、7次等のモードが使用 され、次数は発振回路の定数、たとえば出力側の同調回路の定数によって決定さ れる。 しかしながら、このようなオーバトーンの発振回路では基本波の共振を回路的 に抑圧するために同調回路を設けるのでコイル、すなわちインダクタンスを必要 とする。しかしながら同調回路の特にインダクタンスを小型化することは困難で あり、しかも調整を必要とする問題があった。 Recently, many electronic devices use piezoelectric vibrators as standards for frequency, time, etc. It uses a lot of crystal oscillators. In particular, crystal oscillators are inexpensive and high quality due to advances in manufacturing technology. It is manufactured and used in large quantities because of its ability. The vibration modes of such crystal resonators include bending vibration, deflection vibration, thickness vibration, etc. There are various vibration modes. In a crystal resonator whose resonance frequency is on the order of MHz, , the thickness-shear vibration mode is mainly used. In this way, the thickness shear vibration mode The resonant frequency of a crystal oscillator excited by a quartz crystal is inversely proportional to the thickness of the crystal piece. therefore , the thickness of the vibrator with a resonant frequency of 10 MHz is approximately 0.167 mm, and the resonant frequency is 3 The thickness of a 0 MHz vibrator is approximately 0.056 mm. That is, opposite to the resonant frequency. The thickness of the crystal piece becomes proportionally thinner, the frequency increases, and the strength and processing of the crystal piece increases. Production becomes extremely difficult due to such problems. If a crystal resonator with a high resonant frequency is required for this purpose, an overtone model is required. The use of a code is being practiced. In overtone mode, it is approximately the same as the fundamental wave. Resonates at a frequency that is an odd multiple of the vibration frequency, and generally uses modes such as 3rd, 5th, and 7th orders. The order is determined by the constants of the oscillator circuit, for example, the constants of the tuned circuit on the output side. It will be done. However, in such an overtone oscillator circuit, the resonance of the fundamental wave cannot be controlled by the circuit. Since a tuned circuit is provided to suppress the shall be. However, it is difficult to downsize the tuned circuit, especially the inductance. However, there were problems that required adjustment.

【0003】 ところで近年、発振回路を小形化、無調整化し、長期間にわたって高い周波数 精度を維持するために、たとえば水晶振動子と集積回路を一体化して無調整発振 回路を構成した超小型発振器が大量に製造され、使用されている。しかして、こ のような構成の発振回路は同調回路を有しないためにオーバトーンのモードを利 用することはできない。このため発振出力の最高周波数は水晶片の加工上の限界 から、一般的には30MHz程度に制限されることになる。 しかして、基本波振動モードを抑圧することによって無調整発振回路を用いて オーバトーンの周波数で発振させることができる水晶振動子がいくつか提案され ている。 たとえば基本波の振動エネルギーを水晶片の支持部へ伝達して減衰させること により基本波振動モードを抑圧するものがある。しかしながらこのようなもので は水晶片の支持部と電極との間の間隔のばらつきのために周波数の調整が著しく 困難な問題がある。 また電極を水晶片の周縁へ偏在させ、あるいは電極の寸法を水晶片の寸法に略 同じにする等によって基本波振動モードを抑圧することも考えられている。しか しながらこのようなものでも充分に基本波振動を抑圧できない問題があった。0003 By the way, in recent years, oscillation circuits have been made smaller and require no adjustment, allowing them to operate at high frequencies for long periods of time. To maintain accuracy, for example, the crystal resonator and integrated circuit can be integrated to generate unadjusted oscillation. Micro-sized oscillators configured with circuits are manufactured and used in large quantities. However, this An oscillator circuit with a configuration like this uses overtone mode because it does not have a tuned circuit. cannot be used. Therefore, the maximum frequency of the oscillation output is the limit due to the processing of the crystal blank. Therefore, the frequency is generally limited to about 30 MHz. Therefore, by suppressing the fundamental vibration mode, it is possible to Several crystal units have been proposed that can oscillate at overtone frequencies. ing. For example, transmitting the vibrational energy of the fundamental wave to the supporting part of the crystal piece and attenuating it. There are some that suppress the fundamental wave vibration mode. However, something like this The frequency adjustment is significant due to variations in the spacing between the support of the crystal piece and the electrode. There are difficult problems. In addition, the electrodes may be unevenly distributed around the periphery of the crystal piece, or the dimensions of the electrode may be approximately the same as the dimensions of the crystal piece. It has also been considered to suppress the fundamental wave vibration mode by making them the same. deer However, there is a problem in that even such a device cannot sufficiently suppress fundamental wave vibration.

【0004】0004

【考案が解決しようとする課題】[Problem that the idea aims to solve]

本考案は、上記の事情に鑑みてなされたもので、無調整発振回路を用いてコイ ルを用いることなくオーバトーンの周波数で発振することができるオーバトーン 水晶振動子を提供することを目的とするものである。 The present invention was developed in view of the above circumstances, and uses an unadjusted oscillation circuit to overtone that can oscillate at the overtone frequency without using a The purpose is to provide a crystal resonator.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本考案はATカットの水晶振動子において、水晶片の板面のZ’軸方向の端部 を保持部材で保持し、この水晶片の板面の中心を通るZ’軸に対して45゜回転 させた方向に2.0×10-5cmないし2.5×10-5cmの厚みで板面の周縁 に対して該方向の水晶片の寸法の0.3倍よりも少ない間隙を存して表裏板面に 相対面して励振電極を形成したことを特徴とするものである。The present invention is an AT-cut crystal resonator in which the end of the crystal piece's plate surface in the Z'-axis direction is held by a holding member, and the crystal piece is rotated by 45 degrees with respect to the Z'-axis passing through the center of the plate surface. A gap of 2.0 x 10 -5 cm to 2.5 x 10 -5 cm in the direction in which the crystal piece is formed, and a gap smaller than 0.3 times the dimension of the crystal piece in that direction with respect to the periphery of the plate surface. The invention is characterized in that excitation electrodes are formed facing oppositely to the front and back plate surfaces.

【0006】[0006]

【実施例】 以下、本考案の一実施例の水晶振動子を図1に示すカバーを取り外して示す側 面図を参照して詳細に説明する。 図中1は、水晶の結晶をその結晶軸に対して所定角度に切断して角板状に成形 した、ATカットの厚みすべり水晶片である。なお、この水晶片1は基本波の振 動を抑圧してオーバトーンの振動を励振し易くするために周縁部の面取りを行わ ないようにしている。 そしてこの水晶片1の中心を通るZ’軸に対して45゜回転した方向に励振電 極2を形成するようにしている。またこの励振電極は水晶片1の板面の中心で直 交するZ’軸およびX軸によって4分割される領域の一つに形成するようにして いる。 この励振電極2は、たとえば真空蒸着によりアルミニウム、銀等の導体を2. 0×10-5cmないし2.5×10-5cmの厚みに形成するようにしている。さ らに、この励振電極2は水晶片1の板面の周縁に対して該方向の水晶片の寸法の 0.3倍よりも少ない間隙を存して形成するようにしている。 そして上記励振電極2を水晶片の板面のZ’軸方向へ導出し、この導出端を保 持部材3で保持するようにしている。この保持部材3はベース4に互いに絶縁し て植設した一対の端子5の先端部に半田付け、溶接等で固着している。そして水 晶片1の板面に形成した励振電極2を上記端子5を介して外部へ導出するように している。 なおベース4には図示しないカバーをかぶせて半田付け、抵抗溶接等により気 密に封止するようにしている。[Embodiment] Hereinafter, a crystal resonator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the side view shown in FIG. 1 with the cover removed. In the figure, reference numeral 1 indicates an AT-cut thick sliding crystal piece, which is formed by cutting a quartz crystal at a predetermined angle with respect to its crystal axis and forming it into a square plate shape. Note that this crystal piece 1 is not chamfered at the peripheral edge in order to suppress the fundamental wave vibration and facilitate the excitation of the overtone vibration. The excitation electrode 2 is formed in a direction rotated by 45 degrees with respect to the Z' axis passing through the center of the crystal piece 1. Further, this excitation electrode is formed in one of the regions divided into four by the Z' axis and the X axis, which are perpendicular to each other at the center of the plate surface of the crystal blank 1. This excitation electrode 2 is made of a conductor such as aluminum or silver by vacuum deposition. It is formed to have a thickness of 0×10 −5 cm to 2.5×10 −5 cm. Further, the excitation electrode 2 is formed with a gap smaller than 0.3 times the dimension of the crystal piece in this direction from the periphery of the plate surface of the crystal piece 1. Then, the excitation electrode 2 is led out in the Z'-axis direction of the plate surface of the crystal piece, and this lead-out end is held by a holding member 3. This holding member 3 is fixed by soldering, welding, etc. to the tips of a pair of terminals 5 which are implanted in a base 4 insulated from each other. The excitation electrode 2 formed on the plate surface of the crystal blank 1 is led out to the outside via the terminal 5. Note that the base 4 is covered with a cover (not shown) and hermetically sealed by soldering, resistance welding, or the like.

【0007】 しかして基本波の振動は板面の中央部に偏在するのに比してオーバトーンの振 動は板面の中央部に集中することなく略板面の全域で生じる。したがって上記実 施例のように励振電極2を板面の周縁よりに偏在させて設けると基本波の振動は 著しく阻害されるのに比してオーバトーンの振動はほとんど損なうことなく励振 することができる。 図2は励振電極2の辺縁から水晶片の周縁までの距離Aに対する水晶片の寸法 Bの比、および励振電極2の厚みに対する基本波および3次のオーバトーンのク リスタルインピーダンス(以下CIと称する)を示すグラフである。 この結果から明らかなように3次オーバトーンのCIは略25Ω程度の一定値 となるが基本波のそれは220Ωないし530Ω程度に大きく変化する。したが って基本波の振動を抑制してオーバトーンで確実に励振するためには基本波のC Iはできるだけ大きな値をとることが望ましい。 しかして距離A/寸法Bの比は小さいほど基本波のCIは大きな値となり好都 合であり、実用的には励振電極と板面の周縁との間隙を該方向の水晶片の寸法の 0.3倍よりも小さくすることによって10倍以上のCI比を得られる。また励 振電極2の厚みは2.0×10-5cmないし2.5×10-5cmとすることによ り基本波のCIは最大値となる。したがって上記実施例では電極の厚みを2.0 ×10-5cmないし2.5×10-5cmとするように、たとえば真空蒸着を行う ようにしている。 このような構成であれば、3次オーバトーンのCIに対して基本波のそれは1 0倍以上の値となり無調整発振回路を用いても基本波の振動を抑圧して3次オー バトーンで励振することができる。 そして励振電極を形成する位置とその厚みを制御することにより3次オーバト ーンのCIと基本波のそれとの比を充分に得られ確実に3次オーバトーンのモー ドで励振することができる。 なお上記実施例では矩形の水晶片に丸型の励振電極を形成するようにしたが、 図3に示すように短冊型の水晶片に矩形の電極を形成するようにしてもよいし、 図4に示すように丸板の水晶片に丸型の励振電極を形成するようにしてもよい。 また水晶片の保持部材は図1に示すようにワイヤクリップを用いてもよいし、 図3、図4に示すように帯状の金属片の長手方向にスリットを形成してここに水 晶片のZ’軸方向の周縁部を嵌装して保持するようにしてもよい。[0007]However, while fundamental wave vibrations are unevenly distributed in the center of the plate surface, overtone vibrations are not concentrated in the center of the plate surface but occur almost over the entire plate surface. Therefore, when the excitation electrode 2 is provided unevenly toward the periphery of the plate surface as in the above embodiment, the fundamental wave vibration is significantly inhibited, but the overtone vibration can be excited with almost no loss. . FIG. 2 shows the ratio of the dimension B of the crystal piece to the distance A from the edge of the excitation electrode 2 to the periphery of the crystal piece, and the crystal impedance of the fundamental wave and third-order overtone (hereinafter referred to as CI) with respect to the thickness of the excitation electrode 2. ). As is clear from this result, the CI of the third overtone is a constant value of about 25Ω, but that of the fundamental wave varies greatly from about 220Ω to 530Ω. Therefore, in order to suppress the vibration of the fundamental wave and reliably excite the overtone, it is desirable that the CI of the fundamental wave take a value as large as possible. Therefore, the smaller the ratio of distance A/dimension B is, the larger the CI of the fundamental wave becomes, which is convenient.Practically speaking, the gap between the excitation electrode and the periphery of the plate surface is set to 0.3 of the dimension of the crystal piece in that direction. A CI ratio of 10 times or more can be obtained by making the value smaller than 1 times. Further, by setting the thickness of the excitation electrode 2 to 2.0×10 −5 cm to 2.5×10 −5 cm, the CI of the fundamental wave is maximized. Therefore, in the above embodiment, the thickness of the electrode is set to 2.0 x 10 -5 cm to 2.5 x 10 -5 cm, for example, by vacuum evaporation. With such a configuration, the CI of the fundamental wave is more than 10 times the CI of the third overtone, and even if an unadjusted oscillation circuit is used, the vibration of the fundamental wave can be suppressed and excited with the third overtone. can do. By controlling the position where the excitation electrode is formed and its thickness, a sufficient ratio between the CI of the third overtone and that of the fundamental wave can be obtained, and it is possible to reliably excite in the mode of the third overtone. In the above embodiment, a round excitation electrode was formed on a rectangular crystal piece, but it is also possible to form a rectangular electrode on a strip-shaped crystal piece as shown in FIG. A round excitation electrode may be formed on a round crystal piece as shown in FIG. Further, as the holding member for the crystal piece, a wire clip may be used as shown in Fig. 1, or a slit may be formed in the longitudinal direction of a band-shaped metal piece as shown in Figs. 'The periphery in the axial direction may be fitted and held.

【0008】[0008]

【考案の効果】[Effect of the idea]

以上詳述したように、本考案の水晶振動子を用いれば無調整発振回路を用いて オーバトーンの発振を行うことができ、集積回路化した発振回路の使用を可能に でき、形状の小型な発振器を構成することができる水晶振動子を提供することが できる。 As detailed above, if the crystal resonator of the present invention is used, an unadjusted oscillation circuit can be used. Can perform overtone oscillation, making it possible to use integrated oscillation circuits It is possible to provide a crystal resonator that can be used to construct a compact oscillator. can.

【0009】[0009]

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本考案の一実施例を示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本考案の一実施例の励振電極の位置および厚み
とCIとの関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between CI and the position and thickness of an excitation electrode in an embodiment of the present invention.

【図3】本考案の他の実施例の側面図である。FIG. 3 is a side view of another embodiment of the present invention.

【図4】本考案のさらに他の実施例の側面図である。FIG. 4 is a side view of yet another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水晶片 2 励振電極 3 保持部材 1 crystal piece 2 Excitation electrode 3 Holding member

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】ATカットの水晶振動子において、水晶片
の板面のZ’軸方向の端部を保持する保持部材と、この
水晶片の板面の中心を通るZ’軸に対して45゜回転さ
せた方向に2.0×10-5cmないし2.5×10-5
mの厚みで板面の周縁に対して該方向の水晶片の寸法の
0.3倍よりも少ない間隙を存して表裏板面に相対面し
て形成した励振電極を具備したことを特徴とするオーバ
トーン水晶振動子。
Claim 1: In an AT-cut crystal resonator, there is provided a holding member that holds the end of the plate surface of the crystal piece in the Z'-axis direction, and a holding member that holds the end part of the plate surface of the crystal piece in the Z'-axis direction. 2.0×10 -5 cm to 2.5×10 -5 c in the rotated direction
m thickness and an excitation electrode formed facing the front and back plate surfaces with a gap smaller than 0.3 times the dimension of the crystal piece in the direction to the periphery of the plate surface. Overtone crystal oscillator.
JP936791U 1991-01-31 1991-01-31 overtone crystal oscillator Pending JPH04128422U (en)

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