JPH0954129A - 水晶振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置 - Google Patents
水晶振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置Info
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- JPH0954129A JPH0954129A JP22706595A JP22706595A JPH0954129A JP H0954129 A JPH0954129 A JP H0954129A JP 22706595 A JP22706595 A JP 22706595A JP 22706595 A JP22706595 A JP 22706595A JP H0954129 A JPH0954129 A JP H0954129A
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Abstract
(57)【要約】
［課題］ 簡単な方法及び構成によって水晶振動子単体
の状態で漂動の発生を正確に判定することができる水晶
振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置を提供する。 ［解決手段］ トランジスタを用いた水晶発振器におい
て、発振トランジスタのベース電流又はベース電圧の変
化に対する水晶振動子１を流れる水晶電流の変化の直線
領域において、ベース電流の変化に対する発振周波数の
変化の非直線性から漂動特性を判定する漂動特性の測定
方法及び測定装置。
の状態で漂動の発生を正確に判定することができる水晶
振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置を提供する。 ［解決手段］ トランジスタを用いた水晶発振器におい
て、発振トランジスタのベース電流又はベース電圧の変
化に対する水晶振動子１を流れる水晶電流の変化の直線
領域において、ベース電流の変化に対する発振周波数の
変化の非直線性から漂動特性を判定する漂動特性の測定
方法及び測定装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動作中の水晶発振
器の微少な周波数のジャンプ（以下漂動という）の発生
を水晶振動子単体の状態で正確に判定することができる
水晶振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置に関す
る。
器の微少な周波数のジャンプ（以下漂動という）の発生
を水晶振動子単体の状態で正確に判定することができる
水晶振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近時、種々の電子機器では周波数の基準
として水晶振動子を用いた水晶発振器が多用されてい
る。そして電子機器の高性能化とともに周波数の基準で
ある水晶振動子も高い安定度を求められている。一般に
水晶発振器の発振周波数の変動の主たる原因は温度変化
であり、種々の温度補償回路が研究されている。
として水晶振動子を用いた水晶発振器が多用されてい
る。そして電子機器の高性能化とともに周波数の基準で
ある水晶振動子も高い安定度を求められている。一般に
水晶発振器の発振周波数の変動の主たる原因は温度変化
であり、種々の温度補償回路が研究されている。
【０００３】一方、特に高い周波数安定度を要求される
水晶発振器では、発振回路全体を、たとえば７０℃程度
の一定温度に温度制御した恒温槽に収納して発振周波数
の安定化を図るようにしている。従来、水晶振動子の安
定度は数ヶ月ないし数年を単位とする長期安定度、数分
ないし数十分を単位とする短期安定度等によって評価さ
れてきたが、最近、漂動と称される水晶振動子の駆動レ
ベルの変化によって発振周波数が非連続的に微小にジャ
ンプする現象が問題となっている。
水晶発振器では、発振回路全体を、たとえば７０℃程度
の一定温度に温度制御した恒温槽に収納して発振周波数
の安定化を図るようにしている。従来、水晶振動子の安
定度は数ヶ月ないし数年を単位とする長期安定度、数分
ないし数十分を単位とする短期安定度等によって評価さ
れてきたが、最近、漂動と称される水晶振動子の駆動レ
ベルの変化によって発振周波数が非連続的に微小にジャ
ンプする現象が問題となっている。
【０００４】そして、恒温槽に収納して発振周波数の安
定化を図った水晶発振器においても漂動といわれる発振
周波数の微少なジャンプが発生することはめずらしくな
い。そして、このような漂動は、水晶発振器を恒温槽に
収納して用いるような高安定の周波数を要求される用途
では重大な問題となる。
定化を図った水晶発振器においても漂動といわれる発振
周波数の微少なジャンプが発生することはめずらしくな
い。そして、このような漂動は、水晶発振器を恒温槽に
収納して用いるような高安定の周波数を要求される用途
では重大な問題となる。
【０００５】しかしながら、ＳＣカットの水晶振動子を
恒温槽に収納した発振器の場合、その周波数安定度は１
×１０-9程度の高い精度があり、一方、漂動による周波
数の変化は１０-9のオーダーであり、このような漂動の
原因を解析するためには著しく高分解能の測定器を必要
とすることになり実現は困難であった。実際の水晶発振
器において、漂動を生じるものの割合は数％程度も存在
し、特に恒温槽を用いるような高い安定度の発振器では
大きな問題となっていたが、その原因を究明することは
できなかった。
恒温槽に収納した発振器の場合、その周波数安定度は１
×１０-9程度の高い精度があり、一方、漂動による周波
数の変化は１０-9のオーダーであり、このような漂動の
原因を解析するためには著しく高分解能の測定器を必要
とすることになり実現は困難であった。実際の水晶発振
器において、漂動を生じるものの割合は数％程度も存在
し、特に恒温槽を用いるような高い安定度の発振器では
大きな問題となっていたが、その原因を究明することは
できなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、簡単な方法及び構成によって水
晶振動子単体の状態で漂動の発生を精密に判定すること
ができる水晶振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置
を提供することを目的とするものである。
鑑みてなされたもので、簡単な方法及び構成によって水
晶振動子単体の状態で漂動の発生を精密に判定すること
ができる水晶振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置
を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、トランジスタ
を用いた水晶発振器において、発振トランジスタのベー
ス電流又はベース電圧の変化に対する水晶振動子を流れ
る水晶電流の変化の直線領域において、ベース電流の変
化に対する発振周波数の変化の非直線性から起動時の発
振周波数の変位を判定することを特徴とする水晶振動子
の漂動特性の測定方法及び装置を特徴とするものであ
る。
を用いた水晶発振器において、発振トランジスタのベー
ス電流又はベース電圧の変化に対する水晶振動子を流れ
る水晶電流の変化の直線領域において、ベース電流の変
化に対する発振周波数の変化の非直線性から起動時の発
振周波数の変位を判定することを特徴とする水晶振動子
の漂動特性の測定方法及び装置を特徴とするものであ
る。
【０００８】
【実施例】発明者らは、漂動の発生原因を究明するため
に種々の研究を行った結果、コルピッツ型水晶発振回路
の水晶振動子を流れる水晶電流の変化に対して、発振周
波数が直線的に変化する領域において、水晶電流を所定
の範囲でスイープさせつつ発振周波数の変化の非直線性
を検出することによって漂動の発生を予見できることを
発見した。
に種々の研究を行った結果、コルピッツ型水晶発振回路
の水晶振動子を流れる水晶電流の変化に対して、発振周
波数が直線的に変化する領域において、水晶電流を所定
の範囲でスイープさせつつ発振周波数の変化の非直線性
を検出することによって漂動の発生を予見できることを
発見した。
【０００９】以下、本発明の一実施例を図１に示すブロ
ック図を参照して詳細に説明する。図中１は漂動特性を
測定すべき水晶振動子、２はトランジスタを用いた発振
回路で、水晶振動子１の共振周波数で発振するように回
路を構成している。そして掃引電圧発生器３で発生し
た、時間の経過とともに変化する直流電圧を発振回路２
の発振トランジスタのベースへ与えて掃引するようにし
ている。そして水晶振動子１の一方の端子には、非接触
の電流プローブ４を結合させて水晶振動子１を流れる水
晶電流を検出し、検出した電流を直流増幅器５で適正な
レベルまで増幅した後、電流の変化の非直線性を検出す
るベクトル電圧計６へ与える。
ック図を参照して詳細に説明する。図中１は漂動特性を
測定すべき水晶振動子、２はトランジスタを用いた発振
回路で、水晶振動子１の共振周波数で発振するように回
路を構成している。そして掃引電圧発生器３で発生し
た、時間の経過とともに変化する直流電圧を発振回路２
の発振トランジスタのベースへ与えて掃引するようにし
ている。そして水晶振動子１の一方の端子には、非接触
の電流プローブ４を結合させて水晶振動子１を流れる水
晶電流を検出し、検出した電流を直流増幅器５で適正な
レベルまで増幅した後、電流の変化の非直線性を検出す
るベクトル電圧計６へ与える。
【００１０】一方、発振回路２の発振出力は増幅器７で
適正なレベルまで増幅した後、図示しない周波数カウン
タで発振周波数の変化を測定する。水晶振動子として３
次オーバトーンで５ＭＨｚのＳＣカットの３個の水晶振
動子Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３について、図１に示す装置
を用いて、発振トランジスタのベース電圧を変化させる
ことによって、水晶電流を０．４ｍＡ〜０．６ｍＡの間
で変化させて発振器の発振周波数を測定した。この測定
結果を図２のグラフに示す。
適正なレベルまで増幅した後、図示しない周波数カウン
タで発振周波数の変化を測定する。水晶振動子として３
次オーバトーンで５ＭＨｚのＳＣカットの３個の水晶振
動子Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３について、図１に示す装置
を用いて、発振トランジスタのベース電圧を変化させる
ことによって、水晶電流を０．４ｍＡ〜０．６ｍＡの間
で変化させて発振器の発振周波数を測定した。この測定
結果を図２のグラフに示す。
【００１１】このグラフから明らかなようにＮｏ１、Ｎ
ｏ２の水晶振動子はベース電流の変化に対して発振周波
数は直線的に変化している。これに対してＮｏ３の水晶
振動子では水晶電流が約０．５２ｍＡを越えた付近で急
激に変動するとともに、ここで発振周波数も約０．５ｐ
ｐｂ急激に変動している。そして実際にＮｏ３の水晶振
動子を用いた水晶発振器では、周波数のジャンプ、すな
わち漂動を発生し、Ｎｏ１、Ｎｏ２の水晶振動子を用い
た水晶発振器では漂動を生じることはなかった。
ｏ２の水晶振動子はベース電流の変化に対して発振周波
数は直線的に変化している。これに対してＮｏ３の水晶
振動子では水晶電流が約０．５２ｍＡを越えた付近で急
激に変動するとともに、ここで発振周波数も約０．５ｐ
ｐｂ急激に変動している。そして実際にＮｏ３の水晶振
動子を用いた水晶発振器では、周波数のジャンプ、すな
わち漂動を発生し、Ｎｏ１、Ｎｏ２の水晶振動子を用い
た水晶発振器では漂動を生じることはなかった。
【００１２】次に、Ｎｏ３の水晶振動子で発生する漂動
の発生原因を調べるために発振回路側の負荷容量を変化
させた。このように負荷容量を変化させると、発振周波
数が変化するとともに近接副振動の周波数も変化し、主
共振の周波数がジャンプすることが知られている。図５
に示すグラフは、Ｎｏ３の水晶振動子を用いた発振回路
のベース・エミッタ間の容量を変化させて発振回路に略
等価な負荷容量である９２０ｐＦ、９４０ｐＦ、９６０
ｐＦを実現し、これらの発振回路において、水晶電流を
０．４ｍＡ〜０．６ｍＡの間で変化させた時の発振周波
数の変化を示すものである。
の発生原因を調べるために発振回路側の負荷容量を変化
させた。このように負荷容量を変化させると、発振周波
数が変化するとともに近接副振動の周波数も変化し、主
共振の周波数がジャンプすることが知られている。図５
に示すグラフは、Ｎｏ３の水晶振動子を用いた発振回路
のベース・エミッタ間の容量を変化させて発振回路に略
等価な負荷容量である９２０ｐＦ、９４０ｐＦ、９６０
ｐＦを実現し、これらの発振回路において、水晶電流を
０．４ｍＡ〜０．６ｍＡの間で変化させた時の発振周波
数の変化を示すものである。
【００１３】このグラフから明らかなように負荷容量の
変化に応じて、漂動を発生する水晶電流の値も変化し、
このことから漂動は水晶振動子の近接副振動が原因であ
ると考えられる。図４に示すグラフは、Ｎｏ３の水晶振
動子の周波数・温度特性を示すもので矢印が温度の変化
方向である。すなわち、漂動を発生する水晶振動子は周
波数・温度特性にヒステリシスがあり、この原因は水晶
電流が０．５〜０．５５ｍＡに設定されていたため、漂
動によって周波数・温度特性に影響したものと推定され
る。
変化に応じて、漂動を発生する水晶電流の値も変化し、
このことから漂動は水晶振動子の近接副振動が原因であ
ると考えられる。図４に示すグラフは、Ｎｏ３の水晶振
動子の周波数・温度特性を示すもので矢印が温度の変化
方向である。すなわち、漂動を発生する水晶振動子は周
波数・温度特性にヒステリシスがあり、この原因は水晶
電流が０．５〜０．５５ｍＡに設定されていたため、漂
動によって周波数・温度特性に影響したものと推定され
る。
【００１４】図５に示すグラフは、Ｎｏ３の水晶振動子
の水晶電流を約１０％減じて０．４５ｍＡとした発振回
路の周波数・温度特性である。このように水晶電流を選
択することによって温度ヒステリシスを生じなくなり、
したがって漂動を生じることもない。すなわち漂動を生
じる発振器であっても、適当な水晶電流を設定すること
によって漂動を発生しないようにできる。
の水晶電流を約１０％減じて０．４５ｍＡとした発振回
路の周波数・温度特性である。このように水晶電流を選
択することによって温度ヒステリシスを生じなくなり、
したがって漂動を生じることもない。すなわち漂動を生
じる発振器であっても、適当な水晶電流を設定すること
によって漂動を発生しないようにできる。
【００１５】図６は本発明の方法を実施する実用的な装
置のブロック図である。図中１１はパーソナル・コンピ
ュータであって、測定動作全体の制御、測定データの取
得及び取得した測定データのグラフ化表示等を行う。１
２は漂動特性を測定すべき水晶振動子を用いた水晶発振
器である。この水晶発振器１２の発振トランジスタのベ
ースには掃引電圧発生器１３から時間とともに変化する
電圧を与えるようにしている。そして水晶発振器１２の
発振出力の周波数を逓倍器１４で、たとえば１０００倍
に逓倍してミキサー１５へ入力する。
置のブロック図である。図中１１はパーソナル・コンピ
ュータであって、測定動作全体の制御、測定データの取
得及び取得した測定データのグラフ化表示等を行う。１
２は漂動特性を測定すべき水晶振動子を用いた水晶発振
器である。この水晶発振器１２の発振トランジスタのベ
ースには掃引電圧発生器１３から時間とともに変化する
電圧を与えるようにしている。そして水晶発振器１２の
発振出力の周波数を逓倍器１４で、たとえば１０００倍
に逓倍してミキサー１５へ入力する。
【００１６】１６はルビジューム発振器であって、水晶
発振器１２の発振周波数に比して十分に安定な基準周波
数を発生してシンセサイザ１７へ与える。シンセサイザ
１７は略水晶発振器１２の発振周波数に等しい周波数を
出力し逓倍器１８で１０００倍に逓倍してミキサー１５
に入力する。ミキサー１５から出力される水晶発振器１
２及びシンセサイザ１７の出力周波数の和及び差の出力
周波数はローパス・フィルタ１９を介して差の周波数成
分だけを選択する。
発振器１２の発振周波数に比して十分に安定な基準周波
数を発生してシンセサイザ１７へ与える。シンセサイザ
１７は略水晶発振器１２の発振周波数に等しい周波数を
出力し逓倍器１８で１０００倍に逓倍してミキサー１５
に入力する。ミキサー１５から出力される水晶発振器１
２及びシンセサイザ１７の出力周波数の和及び差の出力
周波数はローパス・フィルタ１９を介して差の周波数成
分だけを選択する。
【００１７】そしてローパス・フィルタ１９の出力を増
幅器２０で増幅して周波数カウンタ２１でカウントし、
カウント値をパーソナル・コンピュータ１１に取り込
む。なお、２２は水晶発振器１２を駆動する直流電源、
２３は水晶発振器１２の水晶電流を非接触に検出する電
流検出器である。
幅器２０で増幅して周波数カウンタ２１でカウントし、
カウント値をパーソナル・コンピュータ１１に取り込
む。なお、２２は水晶発振器１２を駆動する直流電源、
２３は水晶発振器１２の水晶電流を非接触に検出する電
流検出器である。
【００１８】そして水晶発振器１２の発振トランジスタ
のベース電圧の変化に対する水晶電流の変化の直線領域
において、パーソナル・コンピュータに予めプログラム
したデータにしたがって掃引電圧発生器１３で発生した
掃引電圧を発振トランジスタのベースへ与えて掃引す
る。そしてベース電圧の変化に対する発振周波数の変化
を周波数カウンタ２１でカウントしてパーソナル・コン
ピュータ１１に取り込む。
のベース電圧の変化に対する水晶電流の変化の直線領域
において、パーソナル・コンピュータに予めプログラム
したデータにしたがって掃引電圧発生器１３で発生した
掃引電圧を発振トランジスタのベースへ与えて掃引す
る。そしてベース電圧の変化に対する発振周波数の変化
を周波数カウンタ２１でカウントしてパーソナル・コン
ピュータ１１に取り込む。
【００１９】パーソナル・コンピュータ１１は、取り込
んだデータを、たとえばグラフ化して表示する。そして
ベース電圧の変化に対する発振周波数の変化の非直線性
から漂動の発生を判定することができる。
んだデータを、たとえばグラフ化して表示する。そして
ベース電圧の変化に対する発振周波数の変化の非直線性
から漂動の発生を判定することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、簡
単な方法及び構成によって水晶振動子単体の状態で水晶
発振器に用いた際の漂動の発生を正確に判定することが
できる水晶振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置を
提供することができる。
単な方法及び構成によって水晶振動子単体の状態で水晶
発振器に用いた際の漂動の発生を正確に判定することが
できる水晶振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置を
提供することができる。
【図１】本発明の測定方法を実施する装置のブロック図
である。
である。
【図２】図１に示す装置によって測定した水晶振動子の
特性を示すグラフである。
特性を示すグラフである。
【図３】図１に示す装置によって測定した水晶振動子の
負荷容量を変化した場合の、特性を示すグラフである。
負荷容量を変化した場合の、特性を示すグラフである。
【図４】図１に示す装置によって測定した漂動を発生す
る水晶振動子の周波数・温度ヒステリシスを示すグラフ
である。
る水晶振動子の周波数・温度ヒステリシスを示すグラフ
である。
【図５】図１に示す装置によって測定した漂動を発生す
る水晶振動子のベース電流を変化させた際の周波数・温
度特性を示すグラフである。
る水晶振動子のベース電流を変化させた際の周波数・温
度特性を示すグラフである。
【図６】本発明の方法を実施する装置の具体例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１ 水晶振動子 ２ 発振回路 ３ 掃引電圧発生器 ４ 電流プローブ ６ ベクトル電圧計
Claims (4)
- 【請求項１】トランジスタを用いた水晶発振器におい
て、 発振トランジスタのベース電流の変化に対する水晶振動
子を流れる水晶電流の変化の直線領域において、 ベース電流の変化に対する発振周波数の変化の非直線性
から漂動特性を判定することを特徴とする水晶振動子の
起動特性の測定方法。 - 【請求項２】請求項１に記載のものにおいて、 発振トランジスタのベース電圧の変化に対する水晶振動
子を流れる水晶電流の変化の直線領域において、 ベース電流の変化に対する発振周波数の変化の非直線性
から漂動特性を判定することを特徴とする水晶振動子の
起動特性の測定方法。 - 【請求項３】トランジスタを用いた水晶発振器におい
て、 発振トランジスタのベース電流の変化に対する水晶振動
子を流れる水晶電流の変化の直線領域において、 ベース電流の変化に対する発振周波数の変化の非直線性
から漂動特性を判定することを特徴とする水晶振動子の
起動特性の測定装置。 - 【請求項４】トランジスタを用いた水晶発振器におい
て、 発振トランジスタのベース電圧の変化に対する水晶振動
子を流れる水晶電流の変化の直線領域において、 ベース電流の変化に対する発振周波数の変化の非直線性
から漂動特性を判定することを特徴とする水晶振動子の
起動特性の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22706595A JP3390110B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 水晶振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22706595A JP3390110B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 水晶振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0954129A true JPH0954129A (ja) | 1997-02-25 |
| JP3390110B2 JP3390110B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=16854988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22706595A Expired - Fee Related JP3390110B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 水晶振動子の漂動特性の測定方法及び測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3390110B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011097408A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Kyocera Kinseki Corp | 水晶発振回路の励振電力測定方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102315834B (zh) * | 2011-05-04 | 2015-03-18 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种电流振荡器及其制备方法 |
-
1995
- 1995-08-10 JP JP22706595A patent/JP3390110B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011097408A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Kyocera Kinseki Corp | 水晶発振回路の励振電力測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3390110B2 (ja) | 2003-03-24 |
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|---|---|---|---|
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