JPH05121938A - 発振回路 - Google Patents

発振回路

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JPH05121938A
JPH05121938A JP28466891A JP28466891A JPH05121938A JP H05121938 A JPH05121938 A JP H05121938A JP 28466891 A JP28466891 A JP 28466891A JP 28466891 A JP28466891 A JP 28466891A JP H05121938 A JPH05121938 A JP H05121938A
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oscillation
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harmonic
oscillator
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Noritoshi Furuhata
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基本波発振と高調波発振が同一回路基板で、
簡単に切り換え可能な発振回路を提供する。 【構成】水晶振動子Xと、該水晶振動子Xに接続される
発振部と、基本波発振制御用負荷抵抗R5 D、R7 Dと
高調波発振用負荷抵抗R5 E、、R7 Eを有する増幅段
とからなり、これら基本波発振制御用負荷抵抗R5 D、
7 Dと高調波発振用負荷抵抗R5 E、、R7 Eに接続
される前記回路パターンの一部に一方のみの負荷抵抗を
動作させる選択手段である開放スイッチSPD1 、SP
2 、SPEを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水晶振動子を用いた発
振回路に関し、特に、基本波発振及び高調波発振が可能
な発振回路に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来より、水晶振動子を用いたコルピッツ
型発振回路として、図5に示す構成が多用されていた。
【0003】図において、XはATカットされた水晶振
動子であり、C1 〜C4 はコンデンサであり、R1 〜R
7 は抵抗であり、Tr1 、Tr2 はトランジスタであ
る。
【0004】水晶振動子Xの一端は、接地されており、
他端はトランジスタTr1 から成る発振部に接続されて
いる。また、トランジスタTr1のエミッタは、トラン
ジスタTr2 、負荷抵抗R5 、R7 等から成る増幅部に
接続されている。
【0005】水晶振動子XはATカットされた厚みすべ
り振動モードを有し、基本波が0.8〜30MHzの発
振が可能である。実際には、周波数は1670×1/t
(tは水晶振動子Xの厚み)の関係より、厚みtを所期
の周波数となるように設定していた。しかし、近時、発
振回路を基準発振部品とするコンピュータなどの電子機
器のクロック周波数が高周波数化が行われているため、
水晶振動子Xの高調波発振(3次オーバトーン、5次オ
ーバトーン)の発振を利用していた。3次オーバトーン
では、3〜75MHz、5次オーバトーンでは、5〜1
25MHzの発振が可能であった。
【0006】水晶振動子Xの基本波による発振と、3次
オーバトーンの高調波による発振は、発振部のコンデン
サC1 、C2 の容量値の値により決定され、基本波によ
る発振では、コンデンサC1 、C2の値を例えば、22
〜47pF、33〜68pFに設定すればよい。また3
次オーバトーンの高調波による発振では、コンデンサC
1 、C2の値を例えば、10〜56pF、10〜82p
Fに設定すればよい。
【0007】増幅部の負荷抵抗R5 、R7 は、それぞれ
発振の波形整形するために、所定の抵抗値となってお
り、基本波による発振では、負荷抵抗R5 、R7 の値を
例えば、4.3kΩ、300Ωに設定すればよい。また
3次オーバトーンの高調波による発振では、負荷抵抗R
5 、R7 の値を例えば、6.8kΩ、230Ωに設定す
ればよい。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来で
は、基本波発振用の回路定数と、3次オーバトーンの高
調波発振用の回路定数が異なるため、2つの発振を達成
するため、それぞれ別体の回路基板を用意しておく必要
があった。
【0009】このため、回路基板上の負荷抵抗R5 、R
7 を厚膜抵抗体膜で形成した時には、それぞれの基板に
おいて、抵抗値調整のトリミング量が異なり、製造工程
において極めて煩雑となる。また、コンデンサC1 、C
2 として、チップコンデンサを回路基板上に配置する際
に、誤配置による発振不良があった。従来では、製造工
程中におけるハンドリングミスにより製造歩留が約97
%であった。
【0010】本発明は、上述の問題点を解決するために
案出されたものであり、その目的は、基本波発振と高調
波発振が同一回路基板で容易に選択でき、両発振回路基
板の加工が簡略でき、基板の選択による発振不良を防止
できる発振回路を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、水晶振
動子と、該水晶振動子に接続される発振部と、該発振部
に接続され、負荷抵抗を有する増幅段とが回路パターン
によって接続されて成る発振回路において、前記負荷抵
抗が基本波発振用負荷抵抗と高調波発振用負荷抵抗とか
ら成り、該各負荷抵抗の各々に、一方の負荷抵抗のみを
動作させる選択手段を接続したことを特徴とする発振回
路である。
【0012】
【作用】上述のように、基本波発振制御用負荷抵抗と高
調波発振制御用負荷抵抗とが、1つの発振回路基板上に
形成されており、これらの抵抗のうちいずれかを動作さ
せるための選択手段が、該抵抗と接続する回路パターン
の一部に設けた。このため、発振回路基板が基本波発振
と3次オーバトーンなどの高調波発振とを兼用できる。
これにより、抵抗器やトリミングの誤値配置、誤値加工
や基板選択の誤りがなく、これらによる発振不良を防止
できる。
【0013】また、1つ発振回路基板のみを用意するた
め、例えば、負荷抵抗を厚膜抵抗体で形成するなどの回
路基板の製造工程が一元化され、抵抗値の調整のトリミ
ング加工も1つのパターンで行えるので、生産性が向上
する。
【0014】さらに、基本波発振、高調波発振の選択が
回路基板の回路パターンの開放状態で行うので、基本波
発振、高調波発振の確認が目視により容易にできる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1は本発明の実施例を示す発振回路図であり、図2はそ
の発振回路に使用する回路基板を示す。
【0016】図において、Xは水晶振動子であり、C1
〜C4 はコンデンサであり、R1 〜R4 、R6 、R
5 D、R7 D、R5 E、R7 Eは抵抗であり、Tr1
発振用トランジスタであり、Tr2 は増幅用トランジス
タである。
【0017】発振回路は、水晶振動子Xと、該水晶振動
子Xに接続され、発振用トランジスタTr1 及びコンデ
ンサC1 、C2 、C4 から主に成る発振部Yと、Tr2
は増幅用トランジスタと負荷抵抗R5 D、R7 D、R5
E、R7 Eとから主に成る増幅部Zとから構成されてい
る。
【0018】水晶振動子Xは、例えば、ATカットかさ
れた水晶片であり、その両主面には夫々振動電極が形成
されている。水晶振動子の厚みtを100μmにすれ
ば、水晶振動子の周波数は、基本波が16.7MHz、
3次オーバトーンの高調波が50.1MHzが可能とな
る。
【0019】この水晶振動子Xの一端は接地され、他端
は、発振用トランジスタTr1 に接続されている。ここ
で、水晶振動子Xと発振用トランジスタTr1 との間に
接続されたコンデンサC1 、C2 の容量値を制御するこ
とにより、基本波又は3次オーバトーンなどの高調波の
発振が可能となる。例えば、コンデンサC1 を22p
F、コンデンサC2 を47pFにすれば、基本波発振と
なり、コンデンサC1を33pF、コンデンサC2 を6
8pFにすれば、3次オーバトーンの高調波発振とな
る。
【0020】前記基本波又は高調波発振は、出力は、発
振用トランジスタTr1 のコレクタと接続された増幅用
トランジスタTr2 のコレクタより出力される。
【0021】発振回路において、抵抗R5 D、R7 D又
はR5 E、R7 Eは発振出力波形を整形するための抵抗
であり、基本波発振時には、抵抗R5 D、R7 Dを動作
させ、高調波発振時には抵抗R5 E、R7 Eを動作させ
る。この基本波発振時に動作する抵抗R5 D、R7
は、夫々4.3kΩ、300Ω、抵抗R5 E、R7
は、夫々6.8kΩ、230Ωに設定されている。ま
た、各抵抗R5 D、R7 D、R5 E、R7 Eと駆動電圧
VDD間に夫々抵抗R5 D、R7 D又はR5 E、R7
の何れかを動作させるための選択手段である開放スイッ
チSPD1 、SPD2 、SPEが設けられている。水晶
振動子を基本波発振させるようにコンデンサC1 、コン
デンサC2 の値を設定した時には、同時に開放スイッチ
SPD1 、SPD2 を短絡させる。これにより、駆動電
圧VDDとトランジスタTr2 のベースとが抵抗R5
を介して接続され、また、コレクターとが抵抗R7
を介して接続されることになる。
【0022】また、水晶振動子を高調波発振させるよう
にコンデンサC1 、コンデンサC2 の値を設定した時に
は、同時に開放スイッチSPEを短絡させる。これによ
り、駆動電圧VDDとトランジスタTr2 のベースとが
抵抗R5 Eを介して接続され、また、コレクターとが抵
抗R7 E を介して接続されることになる。
【0023】次に、上述の発振回路を達成するための基
板構造を図2を用いて説明し、発振回路の製造方法の概
略を説明する。
【0024】尚、図中、1は基板であり、2は配線パタ
ーンであり、3は絶縁保護膜である。
【0025】基板1はセラミックなどの絶縁基板からな
り、この基板1上に上述の発振回路が達成し得るように
配線パターン2・・・が形成される。具体的には、基板
1上に銀、又は銀−パラジウムなどの厚膜導体ペースト
を印刷し、乾燥・焼成によって形成される。また配線パ
ターン2の所定箇所には抵抗R1 〜R4 、R5 D、R 7
D、R5 E、R7 Eが形成されている。具体的には、配
線パターン2のパッド21・・・に酸化ルテニウムなど
の厚膜抵抗体ペーストが一部重畳されるように印刷し、
乾燥・焼成し、さらに、レーザートリミング加工によっ
て、それぞれの抵抗R1 〜R4 、R5 D、R7 D、R5
E、R7 Eが所定の抵抗値に調整される。さらに、配線
パターン2の所定箇所には、基本波又は高調波発振に最
適な抵抗R5 D、R7 D又はR5 E、R7 Eが選択可能
な選択手段が形成されている。このような配線パターン
2、抵抗R1 〜R4 、R5 D、R7 D、R5 E、R
7 E、及び選択手段である開放スイッチSPD1 、SP
2 、SPEが形成された基板1上に、コンデンサ、水
晶振動子が搭載されるパッド部22を残して絶縁保護膜
3が形成される。
【0026】その後、パッド部22にクリーム半田など
を塗布し、当該発振回路基板1を基本波発振又は高調波
発振に用いるのかを考慮して、所定容量値のコンデンサ
1 〜C4 となるチップコンデンサを載置し、また、支
持部材が形成された水晶振動子Xを載置した後、リフロ
ー炉などによって前記クリーム半田を加熱溶融し、半田
接合を達成する。
【0027】上述の選択手段である開放スイッチSPD
1 、SPD2 、SPEは、夫々図3に示すように、配線
パターン2がスリット31によって分断され、このスリ
ット31及び配線パターン2の一部が露出するように絶
縁保護膜3が形成されて構成されている。スリット31
は、配線パターン2の印刷時に、スクリーンのパターン
ニングによって形成されるものであり、その幅は75〜
200μmに設定されている。また、絶縁保護膜3によ
って露出する部分32は、直径1.0〜2.0mmの円
形、又は配線パターン方向に1.0〜2.0mm程度開
口した矩形状、多角形状と成っている。
【0028】このような構成をした選択手段である開放
スイッチSPD1 、SPD2 、SPEで、基本波発振の
場合には、開放スイッチSPD1 、SPD2 を短絡さ
せ、高調波発振の場合には開放スイッチSPEを短絡さ
せることになるが、短絡の方法は、図4のように、上述
露出部分32に半田33や導電性接着剤などを供給する
ことによって達成される。即ち、スリット31の幅が7
5〜200μm程度であるため、供給する半田33の溶
融時の流動性、張力により容易に短絡させることは可能
である。尚、半田33の溶融時の流動性を考慮すれば、
露出部分32の形状は円形で、その中心にスリット31
が位置させることが好ましい。
【0029】具体的な半田33などの供給方法として
は、上述のコンデンサC1 〜C4 、水晶振動子Xを載置
するためにクリーム半田の塗布工程時、同時に何れかの
開放スイッチSPD1 、SPD2 、SPEの露出部分3
2にクリーム半田を塗布し、上述のリフロー炉による加
熱時におこなう。また、クリーム半田を使用せず、例え
ばコンデンサC1 〜C4 を接合した後に、糸半田などで
溶融した半田を露出部分32に供給したり、また導電性
接着剤をデスペンサーなどで供給して、硬化させても構
わない。
【0030】上述したように、本発明の発振回路は、図
2に示す1種類の回路基板のみを用いて、選択手段であ
る開放スイッチSPD1 、SPD2 、SPEの選択・短
絡によって基本波発振、3次オーバトーンなどの高調波
発振に適した回路定数が設定できる。
【0031】従来のように、開放スイッチSPD1 、S
PD2 、SPEを用いず、負荷抵抗R5 、R7 を厚膜抵
抗体膜で形成したり、抵抗値の異なるチップ抵抗器を用
いたりすれば、当然、基本波発振用回路基板、高調波発
振用回路基板の少なくとも2種類の回路基板を準備しな
くてはならず、この厚膜抵抗体膜を調整するたのレーザ
ートリミングパターンも2種類用意しなくてはならなく
なったり、チップ抵抗器の誤配置が発生する。
【0032】これに対して、本発明によれば、回路基板
を1種類のみを用意すればよく、レーザートリミングパ
ターンも1パターンで済み、製造工程の一元化が可能と
なり、また回路基板の汎用性が向上し、製造コスト全体
が安価となる。ここで、全く機能しない抵抗R5 D、R
7 D又はR5 E、R7 Eが存在し、それにもレーザート
リミング加工を行うことになるが、何れも同一工程で形
成、加工されるものであり、その付加的コスト、作業は
実質的に無視できることは明らかである。
【0033】上述した本発明において、基板1に搭載す
る部品はコンデンサ、水晶振動子であり、それらの誤配
置による歩留りが99.8%と従来に比較して大幅に歩
留りを向上させることができる。
【0034】また、発振回路の特性検査などにおいて、
基本波発振回路か、高調波発振回路かの判断が、どの選
択手段を短絡させたかを、簡単な目視によって決定でき
るので、特性検査などに有益となる。
【0035】尚、上述の実施例では、抵抗の全てが厚膜
抵抗体膜で形成されているが、これは、最適な実施例を
示すものであり、例えば厚膜抵抗体膜を用いず、チップ
抵抗器を用いても、基板の汎用性、基板形成までの工程
が一元化させることができる。
【0036】また、選択手段である開放スイッチSPE
10で、抵抗R7 D、R7 Eとの接続に共用している
が、回路パターン設計などによってその数を減しても構
わない。
【0037】また、回路定数の設定により、基準波発
振、3次オーバトーンの高調波発振、5次のオーバトー
ンの高調波発振の3種類より、1つの発振を選択するよ
うにしてもよいし、また、3次オーバトーンの高調波発
振、5次のオーバトーンの高調波発振から1つの発振を
選択するようにしてもよいなど種々の発振回路に適用で
きるものである。
【0038】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、発振回
路中に、基本波発振と高調波発振が選択可能な手段を設
けたので、複数種類の発振が同一回路基板で達成でき、
回路基板の製造工程が一元化できるため、回路基板の汎
用性が向上し、生産性が向上し、しかも、回路基板の誤
選択による発振不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発振回路図である。
【図2】本発明の発振回路に用いる回路基板の平面図で
ある。
【図3】選択手段の構造を示す平面図である。
【図4】短絡状態の選択手段の断面図である。
【図5】従来の発振回路の回路図である。
【符号の説明】
1・・・・回路基板 2・・・・配線パターン 3・・・・絶縁保護膜 31・・・スリット 32・・・露出部 X・・・水晶振動子 Y・・・発振部 Z・・・増幅部 Tr1 、Tr2 ・・・トランジスタ SPD1 、SPD2 、SPE・・開放スイッチ R5 D、R5 E、R7 D、R7 E・・・負荷抵抗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水晶振動子と、該水晶振動子に接続される
    発振部と、該発振部に接続され、負荷抵抗を有する増幅
    段とが回路パターンによって接続されて成る発振回路に
    おいて、 前記負荷抵抗が基本波発振用負荷抵抗と高調波発振用負
    荷抵抗とから成り、該各負荷抵抗の各々に、一方の負荷
    抵抗のみを動作させる選択手段を接続したことを特徴と
    する発振回路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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