JPH0673911U - 温度補償型水晶発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組み立て工程が簡単で且つ洗浄性に優れた温
度補償型水晶発振器を提供する。 【構成】 水晶振動子ｘの一端に、サーミスタＴＨ₁ 、
ＴＨ₂ 、抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂及びコンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ とか
ら成る高温領域温度補償回路部１、低温領域温度補償回
路部２を夫々直列的に接続するとともに、水晶振動子ｘ
の他端に、可変コンデンサＣｔ及びコンデンサＣ₃ とか
ら成る並列回路を接続した温度補償型水晶発振器であ
る。前記高温領域及び低温領域温度補償回路部１、２を
構成する抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ が所定抵抗値に調整された厚膜
抵抗体膜２４、２４からなり、前記可変コンデンサＣｔ
が、所定容量に調整された厚膜トリミングコンデンサで
ある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、通信機器に使用される温度補償型水晶発振器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

温度補償型水晶発振器は、通信機器、特に携帯用電話、車載用電話などの基準 発振源などに広く使用されており、温度変化による発振周波数の変動に起因する 通信の断線・混線などを防止するために、温度に対して安定した発振周波数、例 えばΔｆ／ｆ値が±１．５ｐｐｍが維持できることが重要となっている。

【０００３】 水晶振動子の固有の温度特性と補償する方法としては、従来より、図１に示す サーミスタ、抵抗、コンデンサから成る高温領域及び低温領域の温度補償回路部 を、水晶振動子に接続する方法（サーミスタ補償）（特公昭６４−１９６９、実 公平４−１６４９０）が知られている。

【０００４】 上述のサーミスタ補償可能な水晶振動子としては、高温側、例えば＋８０℃で ０〜２０ｐｐｍ、低温側、例えば−３０℃で−２０〜０ｐｐｍの温度特性を有す る水晶振動子に限定されていた。

【０００５】 上述の温度補償型水晶発振器において、高温領域温度補償回路部１、低温領域 温度補償回路部２を水晶振動子Ｘと発振回路３との間に直列的に接続することに より、サーミスタとコンデンサとの合成リアクタンスが温度と共に変化すること を利用して水晶振動子Ｘの温度特性を補償するものであった。

【０００６】 このような発振器に使用される水晶振動子は、同一水晶塊から切り出したもの であっても、その切断方位によって、異なる温度特性を示すため、実際には、温 度補償回路部を構成する抵抗に温度補償感度を調整することができる機能が必要 であった。

【０００７】 また、コンデンサＣ₃ 、トリマーコンデンサＣｔは、発振周波数を調整するた めに必要であった。

【０００８】 このような温度補償型水晶発振器の回路定数を決定するには、まず、水晶振動 子の例えば−３０℃での温度特性を測定し、抵抗Ｒ₂ を可変し、２５℃に対する 周波数変化率が０又は最低になる抵抗値を設定する。それによって設定されたＲ₂ の抵抗値を１８００Ωとする。次に、そのＲ₂ で低温領域温度補償回路部２を 組み立て、続いて＋８０℃での温度特性を測定する。この時、抵抗Ｒ₁ を可変し て＋８０℃での２５℃に対する周波数変化率が０又は最低になる抵抗値を設定す る。それによって設定されたＲ₁ の抵抗値を５０Ωとする。

【０００９】 最後に、このＲ₁ を組み込んで、全温度範囲（−３０℃〜＋８０℃）で再度温 度特性を確認しなければならない。この時、ある温度領域で、所望の補償からは ずれる場合には、Ｒ₁ 、Ｒ₂ を種々取り替えて、全温度範囲（−３０℃〜＋８０ ℃）で、所望の温度補償が可能なように、再度抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ の所定抵抗値の抵 抗と取り替えてる。

【００１０】 上述のサーミスタ補償の水晶発振器では、回路構成が簡単であり、広い温度範 囲にわたって高精度の温度補償が可能であるものの、抵抗値の調整などに手間が かかってしまうという問題点があった。

【００１１】 尚、周波数調整には、コンデンサＣ₃ 、トリマーコンデンサＣｔを調整するが 、専らトリマーコンデンサＣｔの容量を可変させることにより、調整をおこなっ ていた。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

上述の温度補償型水晶発振器において、特に、抵抗値を調整するためには、所 定抵抗値を決定するにあたり、抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ を必要に応じて種々取り替える必 要があった。また、発振周波数を決定するために、トリマーコンデンサを使用し ていたために、回路基板上に各種電子部品を実装した後に、溶剤洗浄液を使用し て、洗浄することが不可能であり、いずれにしても、組み立が極めて困難であっ た。

【００１３】 本考案は上述の課題に鑑みて案出されたものであり、回路定数の決定が簡単で 、組み立て工程が容易であり、溶剤系洗浄液が使用できる組み立て・洗浄工程が 簡単な温度補償型水晶発振器を提供する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案の水晶振動子の一端に、サーミスタ、抵抗及びコンデンサとから成る高 温領域温度補償回路部、低温領域温度補償回路部を夫々直列的に接続するととも に、水晶振動子の他端に、可変コンデンサ及びコンデンサとから成る並列回路を 接続した温度補償型水晶発振器である。そして、前記高温領域及び低温領域温度 補償回路部の抵抗が所定抵抗値に調整された厚膜抵抗体膜から成り、前記可変コ ンデンサが、所定容量に調整された厚膜トリミングコンデンサから成る温度補償 型水晶発振器である。

【００１５】

【作用】

本考案によれば、高温領域温度補償回路部を構成する抵抗Ｒ₁ 及び低温領域温 度補償回路部を構成する抵抗Ｒ₂ が、レーザー、サンドブラストなどの除去手段 により調整溝が形成された厚膜抵抗体膜から構成され、また、トリマーコンデン サＣｔが例えば互いに対向する厚膜導体膜からなるコンデンサ電極の一方を除去 手段により、その対向面積が所定面積になるように調整されたトリマーコンデン サから構成されているため、抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ の温度補償量を決定する回路定数及 び発振周波数を決定するトリマーコンデンサＣｔの容量を、除去手段、抵抗値・ 容量値測定手段、制御手段などからなる自動機により自動化調整ができるため、 上述の抵抗値、容量値が極めて簡単に調整でき、組み立て工程が簡単になる。

【００１６】 また、従来樹脂ケースなどを含むトリマーコンデンサから、１対の厚膜導体膜 からなる厚膜トリミングコンデンサを用いたため、電子部品を実装した回路基板 を溶剤系洗浄により簡単に洗浄でき、洗浄工程の制約が大きく緩和される。

【００１７】

【実施例】

以下、本考案の温度補償型水晶発振器を図面に基づいて詳説する。図１は温度 補償型水晶発振器の回路図である。

【００１８】 温度補償型水晶発振器１０は、図１に示すように、水晶振動子Ｘと、該水晶振 動子Ｘの一端に接続する高温領域温度補償回路部１と低温度領域温度補償回路部 ２とトーテン・ポール型のコルピッツ発振回路３とから構成されている。

【００１９】 水晶振動子Ｘは、厚みすべり振動モードを有する振動子であり、温度特性が高 温側、例えば＋８０℃でΔｆ／ｆ値が０〜＋２０ｐｐｍ、低温側、例えば温度− ３０℃でΔｆ／ｆ値が−２０〜０ｐｐｍの範囲を有するものであり、その一端に は温度補償回路部１、２が直列的に接続され、またその他端には、可変コンデン サＣｔ、コンデンサＣ₃ が接続されいる。

【００２０】 高温領域温度補償回路部１は、サーミスタＴＨ₁ 、抵抗Ｒ₁ 、コンデンサＣ₁ とからなり、サーミスタＴＨ₁ と抵抗Ｒ₁ との直列回路に、コンデンサＣ₁ が並 列に接続されて構成されている。

【００２１】 また、低温領域温度補償回路部２は、サーミスタＴＨ₂ 、抵抗Ｒ₂ 、コンデン サＣ₂ とからなり、サーミスタＴＨ₂ 、抵抗Ｒ₂ 、コンデンサＣ₂ が夫々並列に 接続されて構成されている。

【００２２】 上述のサーミスタＴＨ₁ 、ＴＨ₂ のサーミスタ定数は、上述の水晶振動子Ｘの 固有温度特性によって決定され、例えば、高温領域でΔｆ／ｆ値が０から２０ｐ ｐｍと大きくなるに従って、サーミスタＴＨ₁ は３０００Ωから２２００Ωと小 さくする必要があり、例えば、低温領域でΔｆ／ｆ値が０から−２０ｐｐｍと大 きくなるに従って、サーミスタＴＨ₂ は８０Ωから１００Ωと大きくする必要が ある。

【００２３】 トーテン・ポール型のコルピッツ発振回路３は、発振用トランジスタＴＲ、抵 抗Ｒ₄ 〜Ｒ₆ 、コンデンサＣ₄ 〜Ｃ₇ からなる。

【００２４】 上述の構成の温度補償型水晶発振器１０は、セラミックなどの絶縁基板上に、 所定回路を構成するように配線パターンが形成され、その配線パターン上に、気 密封止ケースに収納された水晶振動子Ｘ、温度補償回路部１、２を構成するサー ミスタＴＨ₁ 、ＴＨ₂ 、コンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ 、抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、周波数を調整 するためのコンデンサＣ₃ 、トリマーコンデンサＣｔ、コルピッツ発振回路３を 構成するトランジスタＴＲ、抵抗Ｒ₄ 〜Ｒ₆ 、コンデンサＣ₄ 〜Ｃ₇ が夫々接続 される。

【００２５】 このような回路構成において、全負荷容量ＣＬは、次の式で表される。

【００２６】 1/CL= 1/Cs₁ + 1/Cs₂ +1/(Ct+C₃ )+1/(1/C₄ +1/C₅ ) ここで、Cs₁ 、Cs₂ は夫々サーミスタＴＨ₁ 、ＴＨ₂ を含む温度補償回路部１ 、２のリアクタス成分であり、これが、温度よって変化するため、全体の負荷容 量ＣＬを変えて、これにより水晶振動子Ｘの温度特性を補償することになる。

【００２７】 本考案の特徴的なことは、温度補償回路部１、２を構成する抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ が 図２に示すように、２つの配線パターン２１、２２に跨がる酸化ルテニウムなど から成る厚膜抵抗体膜２３から構成され、また、トリマーコンデンサＣｔが、図 ３に示すように１対の厚膜導体膜３１、３２間で発生する容量によって構成され ている。この１対の厚膜導体膜３１、３２とは、図３に示すように、基板３０の 表面側及び裏面側に夫々対向するように配置して、その対向部分によって容量発 生させたり、また、図には示していないが、基板の一方主面に、１対の厚膜導体 膜を所定長さで所定間隔に対向させて配置して、その対向部分によって容量発生 させたりする。

【００２８】 このような回路基板上に形成された温度補償回路部１、２を構成するサーミス タＴＨ₁ 、ＴＨ₂ 、コンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ 、抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ において、抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ の抵抗値の調整は、サーミスタＴＨ₁ 、ＴＨ₂ との合成抵抗値を決定する ことが重要となる。具体的な抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ の抵抗値の調整は、酸化ルテニウム などから成る厚膜抵抗体膜２３にレーザーやサンドブラストなどの除去手段によ り、調整用溝２４を形成して、所定抵抗値に調整する。抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ の両端又 はサーミスタＴＨ₁ 、ＴＨ₂ を含む回路の両端に測定用のプローブを当てて、抵 抗値を測定しながら、上述の除去手段で調整溝を形成する。

【００２９】 また、水晶振動子Ｘの他端に接続されたトリマーコンデンサＣｔは、基板３０ の表面側（実線）の配線パターンの一部である厚膜導体膜３１と基板３０の裏面 側（点線）の配線パターンの一部である厚膜導体膜３２とが互いに対向して形成 される。ここで、表面側の厚膜導体膜３１は、概略櫛歯状となっており、櫛歯の 根本部分をレーザーやサンドブラストなどの除去手段により、切断（３１ａ）す ることにより、実質的に対向面積が減少し、その対向面積の変化分に応じた容量 値が得られる。

【００３０】 以上のように、本考案において温度補償回路部１、２の抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ を除去 手段により、抵抗値調整用溝２４が形成された厚膜抵抗体膜２３で構成すること により、従来のように固有抵抗体の随時交換するという手間がなくなり、また、 従来では得られなかった最適な抵抗値が、除去手段による抵抗体膜２３の除去量 によって簡単に得られ、温度補償特性の調整精度が著しく向上する。

【００３１】 また、自動調整が可能なことにより、組み立て・調整工程が大幅に削減できる 。

【００３２】 水晶振動子Ｘの他端に接続されるコンデンサの一方を厚膜トリミングコンデン サで構成したので、従来、有機溶剤による洗浄が不可能であったのが本考案では 可能となり、他の電子部品を接合するための半田のフラックス、半田ボールなど が完全に除去でき、回路動作における信頼性が向上する。

【００３３】 また、従来のトリマーコンデンサで発生していたドリフトがなくなり、発振器 の周波数の安定化に大きく寄与できる。

【００３４】 さらに、厚膜トリミングコンデンサのトリミング工程を、抵抗体膜２３の抵抗 値調整用溝２４を形成する工程と同一段階で処理できるため、工程が複雑化する ことが一切ない。

【００３５】

【考案の効果】

以上のように本考案では、調整を必要とする温度補償回路部の抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ 及びトリマーコンデンサＣｔを、所定抵抗値、所定容量値に調整した厚膜抵抗体 膜、１対の厚膜導体膜で構成したため、組み立て・調整工程が簡単になり、また 、洗浄工程が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】典型的な温度補償型水晶発振器の回路図であ
る。

【図２】本考案の温度補償回路部を構成する抵抗体部分
の平面図である。

【図３】本考案の水晶振動子に接続されるトリミングコ
ンデンサ部分の概略図である。

【符号の説明】

１・・・・・高温領域温度補償回路部 ２・・・・・低温領域温度補償回路部 Ｘ・・・・・水晶振動子 ＴＨ₁ ・・・高温領域温度補償回路部のサーミスタ Ｒ₁ ・・・・高温領域温度補償回路部の抵抗 Ｃ₁ ・・・・高温領域温度補償回路部のコンデンサ ＴＨ₂ ・・・低温領域温度補償回路部のサーミスタ Ｒ₂ ・・・・低温領域温度補償回路部の抵抗 Ｃ₂ ・・・・低温領域温度補償回路部のコンデンサ Ｃｔ・・・・可変コンデンサ ２１、２２・・配線パターン ２３・・・・・厚膜抵抗体膜 ２４・・・・・抵抗値調整用溝 ３１、３２・・厚膜導体膜

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水晶振動子の一端に、サーミスタ、抵抗
   及びコンデンサとから成る高温領域温度補償回路部、低
   温領域温度補償回路部を夫々直列的に接続するととも
   に、水晶振動子の他端に、可変コンデンサ及びコンデン
   サとから成る並列回路を接続した温度補償型水晶発振器
   において、 前記高温領域及び低温領域温度補償回路部の抵抗が厚膜
   抵抗体膜から成り、前記可変コンデンサが厚膜トリミン
   グコンデンサから成ることを特徴とする温度補償型水晶
   発振器。