JPH10339755A - 水晶振動子のｃｉ測定方法および水晶発振回路 - Google Patents
水晶振動子のｃｉ測定方法および水晶発振回路Info
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- JPH10339755A JPH10339755A JP9151420A JP15142097A JPH10339755A JP H10339755 A JPH10339755 A JP H10339755A JP 9151420 A JP9151420 A JP 9151420A JP 15142097 A JP15142097 A JP 15142097A JP H10339755 A JPH10339755 A JP H10339755A
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
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- H03B5/36—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
- H03B5/364—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising field effect transistors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広帯域の発振周波数や広範囲のＣＩ値を有す
る様々な水晶振動子のＣＩを、簡易に、且つ高精度で測
定することのできる、新しい水晶振動子のＣＩ測定回
路、および、高安定な出力を得ることのできる、新しい
水晶発振回路を提供する。 【解決手段】 水晶振動子のＣＩの測定方法であって、
積分回路が、水晶振動子から発振された周波数を出力さ
せる出力段に備えられ、且つ、直流入力電圧に比例した
増幅度を有する１個または複数個のＡＧＣ増幅回路が、
水晶振動子と積分回路との間に備えられた水晶発振回路
を用いて、該水晶発振回路における直流入力電圧を水晶
振動子のＣＩとして測定する。
る様々な水晶振動子のＣＩを、簡易に、且つ高精度で測
定することのできる、新しい水晶振動子のＣＩ測定回
路、および、高安定な出力を得ることのできる、新しい
水晶発振回路を提供する。 【解決手段】 水晶振動子のＣＩの測定方法であって、
積分回路が、水晶振動子から発振された周波数を出力さ
せる出力段に備えられ、且つ、直流入力電圧に比例した
増幅度を有する１個または複数個のＡＧＣ増幅回路が、
水晶振動子と積分回路との間に備えられた水晶発振回路
を用いて、該水晶発振回路における直流入力電圧を水晶
振動子のＣＩとして測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、水晶振動子のＣ
Ｉ測定方法および水晶発振回路に関するものである。
Ｉ測定方法および水晶発振回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、水晶振動子のＣＩ
の測定方法としては、たとえば抵抗置換法が知られてい
る。抵抗置換法は、被測定水晶振動子が自励発振回路の
帰還ループの中に組み込まれ、この被測定水晶振動子を
完全な直列共振で励振させたときのインピーダンスとし
て水晶振動子のＣＩを測定する方法である。
の測定方法としては、たとえば抵抗置換法が知られてい
る。抵抗置換法は、被測定水晶振動子が自励発振回路の
帰還ループの中に組み込まれ、この被測定水晶振動子を
完全な直列共振で励振させたときのインピーダンスとし
て水晶振動子のＣＩを測定する方法である。
【０００３】しかしながら、この抵抗置換法では、純直
列共振周波数の下でＣＩを測定する必要があるため、実
際の発振周波数とは異なる周波数で発振しており、また
発振周波数の調整・設定、および水晶振動子の駆動電力
の設定に非常に時間がかかるといった問題があった。ま
た、様々な発振周波数の水晶振動子のＣＩを測定する場
合においては、周波数レンジの切り換え、励振レベルの
設定など、非常に煩雑な操作が必要であるといった問題
もあった。
列共振周波数の下でＣＩを測定する必要があるため、実
際の発振周波数とは異なる周波数で発振しており、また
発振周波数の調整・設定、および水晶振動子の駆動電力
の設定に非常に時間がかかるといった問題があった。ま
た、様々な発振周波数の水晶振動子のＣＩを測定する場
合においては、周波数レンジの切り換え、励振レベルの
設定など、非常に煩雑な操作が必要であるといった問題
もあった。
【０００４】そこで、この発明は、以上の通りの事情に
鑑みてなされたものであり、従来の問題点を解消し、広
帯域の発振周波数や広範囲のＣＩ値を有する様々な水晶
振動子のＣＩを、簡易に、且つ高精度で測定することの
できる、新しい水晶振動子のＣＩ測定回路、および、高
安定な出力を得ることのできる、新しい水晶発振回路を
提供することを目的としている。
鑑みてなされたものであり、従来の問題点を解消し、広
帯域の発振周波数や広範囲のＣＩ値を有する様々な水晶
振動子のＣＩを、簡易に、且つ高精度で測定することの
できる、新しい水晶振動子のＣＩ測定回路、および、高
安定な出力を得ることのできる、新しい水晶発振回路を
提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、水晶振動子のＣＩの測定方法で
あって、積分回路が、水晶振動子から発振された周波数
を出力させる出力段に備えられ、且つ、直流入力電圧に
比例した増幅度を有する１個または複数個のＡＧＣ増幅
回路が、水晶振動子と積分回路との間に備えられた水晶
発振回路を用いて、該水晶発振回路における直流入力電
圧を水晶振動子のＣＩとして測定することを特徴とする
ＣＩ測定方法（請求項１）、および、水晶振動子のＣＩ
の測定方法であって、直流入力電圧に比例した増幅度を
有する１個または複数個のＡＧＣ増幅回路が備えられた
コルピッツ型水晶発振回路を用いて、該コルピッツ型水
晶発振回路における直流入力電圧を水晶振動子のＣＩと
して測定することを特徴とするＣＩ測定方法（請求項
２）を提供する。
を解決するものとして、水晶振動子のＣＩの測定方法で
あって、積分回路が、水晶振動子から発振された周波数
を出力させる出力段に備えられ、且つ、直流入力電圧に
比例した増幅度を有する１個または複数個のＡＧＣ増幅
回路が、水晶振動子と積分回路との間に備えられた水晶
発振回路を用いて、該水晶発振回路における直流入力電
圧を水晶振動子のＣＩとして測定することを特徴とする
ＣＩ測定方法（請求項１）、および、水晶振動子のＣＩ
の測定方法であって、直流入力電圧に比例した増幅度を
有する１個または複数個のＡＧＣ増幅回路が備えられた
コルピッツ型水晶発振回路を用いて、該コルピッツ型水
晶発振回路における直流入力電圧を水晶振動子のＣＩと
して測定することを特徴とするＣＩ測定方法（請求項
２）を提供する。
【０００６】また、この発明の上記のＣＩ測定方法にお
いて、水晶発振回路に、発振角周波数の２乗に比例した
増幅度を有する第２ＡＧＣ増幅回路を、水晶振動子と積
分回路との間に備えたこと（請求項３）や、水晶発振回
路に、ＡＧＣ増幅回路の入力交流電圧および出力交流電
圧を乗算する乗算回路と、該乗算回路から出力された脈
流電圧を平滑化して直流電圧を発生させる平滑回路と、
該平滑回路から出力された直流電圧および水晶振動子駆
動電力設定用直流電圧を比較増幅する比較増幅回路とが
備えられていること（請求項４）や、発振角周波数に比
例した直流電圧を発生させるＦ−Ｖ変換回路と、該Ｆ−
Ｖ変換回路から出力された直流電圧を二乗する第一乗算
回路と、定電力の設定電力と電力に比例した直流電圧と
を比較増幅する、または定電流の設定電流と電流に比例
した直流電圧とを比較増幅する、または定電圧の設定電
圧と電圧に比例した直流電圧とを比較増幅する比較増幅
回路と、第一乗算回路から出力された二乗直流電圧と比
較増幅回路から出力された直流電圧を乗算する第二乗算
回路とが備えられた直流電圧発生回路を用いて、水晶発
振回路への直流入力電圧を発生させること（請求項５）
などをその態様としている。
いて、水晶発振回路に、発振角周波数の２乗に比例した
増幅度を有する第２ＡＧＣ増幅回路を、水晶振動子と積
分回路との間に備えたこと（請求項３）や、水晶発振回
路に、ＡＧＣ増幅回路の入力交流電圧および出力交流電
圧を乗算する乗算回路と、該乗算回路から出力された脈
流電圧を平滑化して直流電圧を発生させる平滑回路と、
該平滑回路から出力された直流電圧および水晶振動子駆
動電力設定用直流電圧を比較増幅する比較増幅回路とが
備えられていること（請求項４）や、発振角周波数に比
例した直流電圧を発生させるＦ−Ｖ変換回路と、該Ｆ−
Ｖ変換回路から出力された直流電圧を二乗する第一乗算
回路と、定電力の設定電力と電力に比例した直流電圧と
を比較増幅する、または定電流の設定電流と電流に比例
した直流電圧とを比較増幅する、または定電圧の設定電
圧と電圧に比例した直流電圧とを比較増幅する比較増幅
回路と、第一乗算回路から出力された二乗直流電圧と比
較増幅回路から出力された直流電圧を乗算する第二乗算
回路とが備えられた直流電圧発生回路を用いて、水晶発
振回路への直流入力電圧を発生させること（請求項５）
などをその態様としている。
【０００７】さらにまた、この発明は、水晶振動子を使
用する水晶発振回路であって、水晶振動子から発振され
た周波数を出力させる出力段に積分回路が備えられてい
ることを特徴とする水晶発振回路をも提供する。
用する水晶発振回路であって、水晶振動子から発振され
た周波数を出力させる出力段に積分回路が備えられてい
ることを特徴とする水晶発振回路をも提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に沿って実施
例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。
例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。
【０００９】
（実施例１）図１は、この発明の水晶振動子のＣＩ測定
方法において用いられる水晶発振回路の一例を示したも
のである。この図１に例示した水晶発振回路において、
ＸＴＡＬ１は試料となる水晶振動子、ＧＶ１は直流入力
電圧ＶＡＧＣに比例して増幅度が変化するＡＧＣ増幅回
路、Ｃ１は発振回路の入力容量を示し、Ｒ１、Ｃ２、お
よびＡＶはそれぞれ、積分回路を構成している抵抗、容
量、および高増幅率増幅回路である。
方法において用いられる水晶発振回路の一例を示したも
のである。この図１に例示した水晶発振回路において、
ＸＴＡＬ１は試料となる水晶振動子、ＧＶ１は直流入力
電圧ＶＡＧＣに比例して増幅度が変化するＡＧＣ増幅回
路、Ｃ１は発振回路の入力容量を示し、Ｒ１、Ｃ２、お
よびＡＶはそれぞれ、積分回路を構成している抵抗、容
量、および高増幅率増幅回路である。
【００１０】積分回路は、高増幅率増幅回路ＡＶの入力
側に抵抗Ｒ１が接続され、且つ高増幅率増幅回路ＡＶの
入力および出力間に容量Ｃ２が並列接続されて構成され
ており、水晶振動子ＸＴＡＬ１から発振された周波数を
出力させる出力段に備えられている。図２は、水晶振動
子の等価回路を例示したものであり、Ｌｘ、Ｃｘ、およ
びＲｘは、それぞれ、水晶振動子の等価直列共振インダ
クタンス、等価キャパシタンス、および等価抵抗を示し
ている。
側に抵抗Ｒ１が接続され、且つ高増幅率増幅回路ＡＶの
入力および出力間に容量Ｃ２が並列接続されて構成され
ており、水晶振動子ＸＴＡＬ１から発振された周波数を
出力させる出力段に備えられている。図２は、水晶振動
子の等価回路を例示したものであり、Ｌｘ、Ｃｘ、およ
びＲｘは、それぞれ、水晶振動子の等価直列共振インダ
クタンス、等価キャパシタンス、および等価抵抗を示し
ている。
【００１１】図１および図２から明らかなように、出力
段に積分回路を有する水晶発振回路の発振持続条件は、
水晶振動子の直列共振抵抗ＲｘをＣＩとすると、次式に
より表される。
段に積分回路を有する水晶発振回路の発振持続条件は、
水晶振動子の直列共振抵抗ＲｘをＣＩとすると、次式に
より表される。
【００１２】
【数１】
【００１３】この式におけるＣＩは、発振回路のＡＧＣ
増幅回路ＧＶ１の増幅率（上式においてＧＶ１＝増幅
率）に比例している。このため、直流入力電圧ＶＡＧＣ
に正確に比例する増幅度を有するＡＧＣ増幅回路ＧＶ１
を用いることにより、そのＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の直線
動作範囲内で発振が安定した場合、直流入力電圧ＶＡＧ
Ｃを水晶振動子ＸＴＡＬ１のＣＩの比例値として測定す
ることができ、よって正確なＣＩを容易に得ることがで
きる。
増幅回路ＧＶ１の増幅率（上式においてＧＶ１＝増幅
率）に比例している。このため、直流入力電圧ＶＡＧＣ
に正確に比例する増幅度を有するＡＧＣ増幅回路ＧＶ１
を用いることにより、そのＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の直線
動作範囲内で発振が安定した場合、直流入力電圧ＶＡＧ
Ｃを水晶振動子ＸＴＡＬ１のＣＩの比例値として測定す
ることができ、よって正確なＣＩを容易に得ることがで
きる。
【００１４】また、出力段に積分回路が備えられている
ため、発振周波数によるＣＩの変化を簡単に補正するこ
とができ、広帯域の周波数および広範囲のＣＩを測定す
るこができるようになる。 （実施例２）図３は、この発明の水晶振動子のＣＩ測定
方法において用いられる水晶発振回路の別の一例を示し
たものである。
ため、発振周波数によるＣＩの変化を簡単に補正するこ
とができ、広帯域の周波数および広範囲のＣＩを測定す
るこができるようになる。 （実施例２）図３は、この発明の水晶振動子のＣＩ測定
方法において用いられる水晶発振回路の別の一例を示し
たものである。
【００１５】この図３に例示した水晶発振回路は、コル
ピッツ型水晶発振回路であり、ＸＴＡＬ１は水晶振動
子、Ｃ１は発振回路の入力容量、Ｃ２は発振回路の出力
容量、Ｒ１は出力抵抗、ＧＶ１は直流入力電圧ＶＡＧＣ
に比例した増幅度を有するＡＧＣ増幅回路であり、水晶
振動子ＸＴＡＬ１と出力抵抗Ｒ１との間にＡＧＣ増幅回
路ＧＶ１が接続されている。
ピッツ型水晶発振回路であり、ＸＴＡＬ１は水晶振動
子、Ｃ１は発振回路の入力容量、Ｃ２は発振回路の出力
容量、Ｒ１は出力抵抗、ＧＶ１は直流入力電圧ＶＡＧＣ
に比例した増幅度を有するＡＧＣ増幅回路であり、水晶
振動子ＸＴＡＬ１と出力抵抗Ｒ１との間にＡＧＣ増幅回
路ＧＶ１が接続されている。
【００１６】このような図３の水晶発振回路における発
振持続条件は、図３および前述の図２から、次式
振持続条件は、図３および前述の図２から、次式
【００１７】
【数２】
【００１８】により表される。この式から明らかなよう
に、ＣＩはＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の増幅率（上式におい
てＧＶ１＝増幅率）に比例しており、したがって、直流
入力電圧ＶＡＧＣに正確に比例して増幅率が変化するＡ
ＧＣ増幅回路ＧＶ１、たとえば乗算回路など、を用いる
ことにより、そのＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の直線動作範囲
内で発振が安定した場合、直流入力電圧ＶＡＧＣを測定
し、この測定した直流入力電圧ＶＡＧＣを水晶振動子Ｘ
ＴＡＬ１のＣＩの比例値と見做すことにより、水晶振動
子のＣＩを容易且つ正確に得ることができる。
に、ＣＩはＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の増幅率（上式におい
てＧＶ１＝増幅率）に比例しており、したがって、直流
入力電圧ＶＡＧＣに正確に比例して増幅率が変化するＡ
ＧＣ増幅回路ＧＶ１、たとえば乗算回路など、を用いる
ことにより、そのＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の直線動作範囲
内で発振が安定した場合、直流入力電圧ＶＡＧＣを測定
し、この測定した直流入力電圧ＶＡＧＣを水晶振動子Ｘ
ＴＡＬ１のＣＩの比例値と見做すことにより、水晶振動
子のＣＩを容易且つ正確に得ることができる。
【００１９】（実施例３）図４は、この発明の水晶振動
子のＣＩ測定方法において用いられる水晶発振回路の他
の一例を示したものである。この図４において、ＧＶ２
は発振角周波数の２乗（＝ω2 ）に比例した増幅度を有
する第２のＡＧＣ増幅回路としての可変増幅回路を示
し、この可変増幅回路ＧＶ２は、ＡＧＣ増幅回路ＧＶ１
と水晶振動子ＸＴＬ１との間に直列接続されている。第
１のＡＧＣ増幅回路ＧＶ１および第２のＡＧＣ増幅回路
ＧＶ２は、たとえば高速の乗算回路を用いることができ
る。他の構成要素は図１の水晶発振回路と同じである。
子のＣＩ測定方法において用いられる水晶発振回路の他
の一例を示したものである。この図４において、ＧＶ２
は発振角周波数の２乗（＝ω2 ）に比例した増幅度を有
する第２のＡＧＣ増幅回路としての可変増幅回路を示
し、この可変増幅回路ＧＶ２は、ＡＧＣ増幅回路ＧＶ１
と水晶振動子ＸＴＬ１との間に直列接続されている。第
１のＡＧＣ増幅回路ＧＶ１および第２のＡＧＣ増幅回路
ＧＶ２は、たとえば高速の乗算回路を用いることができ
る。他の構成要素は図１の水晶発振回路と同じである。
【００２０】図１の水晶発振回路では、発振持続条件を
表す数１にω2 が含まれており、水晶振動子のＣＩが発
振角周波数ωの影響を受けてしまうことがわかる。そこ
で、図４に例示したように、発振角周波数の２乗（＝ω
2 ）に比例した増幅度を有する可変増幅回路ＧＶ２を接
続させることにより、発振角周波数ωを容易に補正させ
ることができ、水晶発振回路を広帯域化させて、より広
い周波数範囲の水晶振動子のＣＩを正確に測定すること
ができるようになる。
表す数１にω2 が含まれており、水晶振動子のＣＩが発
振角周波数ωの影響を受けてしまうことがわかる。そこ
で、図４に例示したように、発振角周波数の２乗（＝ω
2 ）に比例した増幅度を有する可変増幅回路ＧＶ２を接
続させることにより、発振角周波数ωを容易に補正させ
ることができ、水晶発振回路を広帯域化させて、より広
い周波数範囲の水晶振動子のＣＩを正確に測定すること
ができるようになる。
【００２１】ところで、図３に例示したコルピッツ型の
水晶発振回路では、数３においてωの項が１＋ω2 ・Ｃ
２2 ・Ｒ１2 という形で含まれているので、コンピュー
タなどを用いて広帯域化を実現させることができる。 （実施例５）図５は、この発明の水晶振動子のＣＩ測定
方法において用いられる水晶発振回路を例示したもので
ある。
水晶発振回路では、数３においてωの項が１＋ω2 ・Ｃ
２2 ・Ｒ１2 という形で含まれているので、コンピュー
タなどを用いて広帯域化を実現させることができる。 （実施例５）図５は、この発明の水晶振動子のＣＩ測定
方法において用いられる水晶発振回路を例示したもので
ある。
【００２２】この図５に例示した水晶発振回路は、図１
の水晶発振回路において水晶振動子ＸＴＡＬ１を定電力
駆動させるために、ＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の入力交流電
圧ｖ１および出力交流電圧ｖ２を乗算するための乗算回
路ＭＵＬ１と、この乗算回路ＭＵＬ１の出力脈流電圧を
平滑化して直流電圧Ｖｐを出力させる平滑回路ＬＥＶ１
と、この平滑回路ＬＥＶ１の出力直流電圧Ｖｐおよび水
晶振動子駆動電力設定用直流電圧ＶＰを比較増幅するた
めの比較増幅回路ＣＯＭＰ１とが備えられている。
の水晶発振回路において水晶振動子ＸＴＡＬ１を定電力
駆動させるために、ＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の入力交流電
圧ｖ１および出力交流電圧ｖ２を乗算するための乗算回
路ＭＵＬ１と、この乗算回路ＭＵＬ１の出力脈流電圧を
平滑化して直流電圧Ｖｐを出力させる平滑回路ＬＥＶ１
と、この平滑回路ＬＥＶ１の出力直流電圧Ｖｐおよび水
晶振動子駆動電力設定用直流電圧ＶＰを比較増幅するた
めの比較増幅回路ＣＯＭＰ１とが備えられている。
【００２３】乗算回路ＭＵＬ１は、その２つの入力端子
がそれぞれ、乗算対象であるＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の入
力交流電圧ｖ１および出力交流電圧ｖ２を入力させるた
めに、ＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の入力側端子および出力側
端子に接続されており、乗算回路ＭＵＬ１の出力端子に
は平滑回路ＬＥＶ１の入力端子が接続され、さらに、平
滑回路ＬＥＶ１の出力端子には、比較増幅回路ＣＯＭＰ
１のマイナス入力端子が接続されている。また、比較増
幅回路ＣＯＭＰ１のプラス入力端子には、水晶振動子Ｘ
ＴＡＬ１を駆動させさせる電力を設定する水晶振動子駆
動電力設定用直流電圧ＶＰが、別回路または別素子から
印加される。
がそれぞれ、乗算対象であるＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の入
力交流電圧ｖ１および出力交流電圧ｖ２を入力させるた
めに、ＡＧＣ増幅回路ＧＶ１の入力側端子および出力側
端子に接続されており、乗算回路ＭＵＬ１の出力端子に
は平滑回路ＬＥＶ１の入力端子が接続され、さらに、平
滑回路ＬＥＶ１の出力端子には、比較増幅回路ＣＯＭＰ
１のマイナス入力端子が接続されている。また、比較増
幅回路ＣＯＭＰ１のプラス入力端子には、水晶振動子Ｘ
ＴＡＬ１を駆動させさせる電力を設定する水晶振動子駆
動電力設定用直流電圧ＶＰが、別回路または別素子から
印加される。
【００２４】そして、このように接続されている比較増
幅回路ＣＯＭＰ１の出力電圧が、直流入力電圧ＶＡＧＣ
として、ＡＧＣ増幅回路ＧＶ１に印加されるようになっ
ている。このような水晶発振回路における、ＡＧＣ増幅
回路ＧＶ１の入力交流電圧ｖ１と出力交流電圧ｖ２とを
乗算回路ＭＵＬ１によって乗算した結果は、次式のよう
になる。
幅回路ＣＯＭＰ１の出力電圧が、直流入力電圧ＶＡＧＣ
として、ＡＧＣ増幅回路ＧＶ１に印加されるようになっ
ている。このような水晶発振回路における、ＡＧＣ増幅
回路ＧＶ１の入力交流電圧ｖ１と出力交流電圧ｖ２とを
乗算回路ＭＵＬ１によって乗算した結果は、次式のよう
になる。
【００２５】
【数３】
【００２６】ここで、ＰD は水晶振動子ＸＴＡＬ１の駆
動電力である。上式には、ωの項が含まれていない。こ
れは発振角周波数ωの補正を行う必要がないことを意味
している。さらにまた、入力交流電圧ｖ１と出力交流電
圧ｖ２とは同位相であるので、それらの乗算ｖ１×ｖ２
は必ず正の値となり、その平均値は駆動電力ＰD に比例
する。このため、乗算回路ＭＵＬ１の出力脈流電圧を平
滑回路ＬＥＶ１により平滑するだけで、容易に直流電圧
Ｖｐを得ることができる。
動電力である。上式には、ωの項が含まれていない。こ
れは発振角周波数ωの補正を行う必要がないことを意味
している。さらにまた、入力交流電圧ｖ１と出力交流電
圧ｖ２とは同位相であるので、それらの乗算ｖ１×ｖ２
は必ず正の値となり、その平均値は駆動電力ＰD に比例
する。このため、乗算回路ＭＵＬ１の出力脈流電圧を平
滑回路ＬＥＶ１により平滑するだけで、容易に直流電圧
Ｖｐを得ることができる。
【００２７】したがって、図５に例示した水晶発振回路
を用いて、水晶振動子ＸＴＡＬ１を周波数補正すること
なく簡易に定電力駆動させることができ、この定電力駆
動の水晶振動子ＸＴＡＬ１のＣＩを、直流入力電圧ＶＡ
ＧＣを測定することにより、簡易且つ高精度で得ること
ができる。上述の図１、図３、図４および図５に例示し
たように、この発明の水晶振動子のＣＩ測定方法は、水
晶発振回路を構成するＡＧＣ増幅回路の増幅率とＣＩと
が比例するという水晶発振回路の発振持続条件を利用し
て、水晶振動子のＣＩを容易且つ正確に測定することが
できるようにしたものである。
を用いて、水晶振動子ＸＴＡＬ１を周波数補正すること
なく簡易に定電力駆動させることができ、この定電力駆
動の水晶振動子ＸＴＡＬ１のＣＩを、直流入力電圧ＶＡ
ＧＣを測定することにより、簡易且つ高精度で得ること
ができる。上述の図１、図３、図４および図５に例示し
たように、この発明の水晶振動子のＣＩ測定方法は、水
晶発振回路を構成するＡＧＣ増幅回路の増幅率とＣＩと
が比例するという水晶発振回路の発振持続条件を利用し
て、水晶振動子のＣＩを容易且つ正確に測定することが
できるようにしたものである。
【００２８】また、このようなこの発明のＣＩ測定方法
において用いられる、出力段に積分回路が備えられた水
晶発振回路、たとえば図１、図４および図５に例示した
水晶発振回路は、発振周波数によるＣＩの変換を簡単に
補正でき、広帯域周波数の水晶振動子のＣＩを高精度で
測定することができる。 （実施例６）図６は、この発明の水晶振動子のＣＩ測定
方法において用いられる水晶発振回路への直流入力電圧
ＶＡＧＣの発生回路の別の一例を示したものである。
において用いられる、出力段に積分回路が備えられた水
晶発振回路、たとえば図１、図４および図５に例示した
水晶発振回路は、発振周波数によるＣＩの変換を簡単に
補正でき、広帯域周波数の水晶振動子のＣＩを高精度で
測定することができる。 （実施例６）図６は、この発明の水晶振動子のＣＩ測定
方法において用いられる水晶発振回路への直流入力電圧
ＶＡＧＣの発生回路の別の一例を示したものである。
【００２９】この図６に例示した直流入力電圧ＶＡＧＣ
発生回路は、定電力、定電流、定電圧に対応したもので
あり、また、広帯域化のために周波数補正回路が設けら
れている。図６において、ＦＶ１は、入力角周波数ωに
比例した直流電圧Ｖωを発生させるＦ−Ｖ変換回路であ
り、ＭＵＬ１は、Ｆ−Ｖ変換回路ＦＶ１の出力側に接続
されて、Ｆ−Ｖ変換回路の出力である直流電圧Ｖωを二
乗する第１乗算回路である。また、ＣＯＭＰ１は、定電
力を設定する設定電力値ＶＰと定電力駆動のための直流
電圧の検出値Ｖｐとを比較増幅する、あるいは定電流を
設定する設定電流値ＶＩと定電流駆動のための直流電圧
の検出値Ｖｉとを比較増幅する、あるいは定電圧を設定
する設定電圧値ＶＶと定電圧駆動のための直流電圧の検
出値Ｖｖとを比較増幅することにより制御電圧ＶＣＩを
発生させる比較増幅回路であり、ＭＵＬ２は、その２つ
の入力端子それぞれが第１乗算回路ＭＵＬ１の出力端子
および比較増幅回路ＣＯＭＰ１の出力端子に接続され
て、第１乗算回路ＭＵＬ１からの二乗直流電圧Ｖω2 と
比較増幅回路ＣＯＭＰ１からの制御電圧ＶＣＩとを乗算
する第２乗算回路であり、この第２乗算回路ＭＵＬ２に
よって直流入力電圧ＶＡＧＣが発生されて、この直流入
力電圧ＶＡＧＣが、この発明の水晶振動子のＣＩ測定方
法において用いられる水晶発振回路に備えられたＡＧＣ
増幅回路に送られる。
発生回路は、定電力、定電流、定電圧に対応したもので
あり、また、広帯域化のために周波数補正回路が設けら
れている。図６において、ＦＶ１は、入力角周波数ωに
比例した直流電圧Ｖωを発生させるＦ−Ｖ変換回路であ
り、ＭＵＬ１は、Ｆ−Ｖ変換回路ＦＶ１の出力側に接続
されて、Ｆ−Ｖ変換回路の出力である直流電圧Ｖωを二
乗する第１乗算回路である。また、ＣＯＭＰ１は、定電
力を設定する設定電力値ＶＰと定電力駆動のための直流
電圧の検出値Ｖｐとを比較増幅する、あるいは定電流を
設定する設定電流値ＶＩと定電流駆動のための直流電圧
の検出値Ｖｉとを比較増幅する、あるいは定電圧を設定
する設定電圧値ＶＶと定電圧駆動のための直流電圧の検
出値Ｖｖとを比較増幅することにより制御電圧ＶＣＩを
発生させる比較増幅回路であり、ＭＵＬ２は、その２つ
の入力端子それぞれが第１乗算回路ＭＵＬ１の出力端子
および比較増幅回路ＣＯＭＰ１の出力端子に接続され
て、第１乗算回路ＭＵＬ１からの二乗直流電圧Ｖω2 と
比較増幅回路ＣＯＭＰ１からの制御電圧ＶＣＩとを乗算
する第２乗算回路であり、この第２乗算回路ＭＵＬ２に
よって直流入力電圧ＶＡＧＣが発生されて、この直流入
力電圧ＶＡＧＣが、この発明の水晶振動子のＣＩ測定方
法において用いられる水晶発振回路に備えられたＡＧＣ
増幅回路に送られる。
【００３０】このような直流入力電圧ＶＡＧＣ発生回路
では、第１乗算回路ＭＵＬ１は低速のＡＧＣ増幅回路で
あり、第２乗算回路ＭＵＬ２も低速のＡＧＣ増幅回路で
あり、図６に示したように、高速ＡＧＣ増幅回路の前段
に低速ＡＧＣ増幅回路を設けるようにしたことにより、
たとえば、入力角周波数ωが１００倍になった時にＣＩ
が１／１０００になる場合では、直流入力電圧ＶＡＧＣ
の変化量は１０倍となる。
では、第１乗算回路ＭＵＬ１は低速のＡＧＣ増幅回路で
あり、第２乗算回路ＭＵＬ２も低速のＡＧＣ増幅回路で
あり、図６に示したように、高速ＡＧＣ増幅回路の前段
に低速ＡＧＣ増幅回路を設けるようにしたことにより、
たとえば、入力角周波数ωが１００倍になった時にＣＩ
が１／１０００になる場合では、直流入力電圧ＶＡＧＣ
の変化量は１０倍となる。
【００３１】つまり、図６に例示したような直流入力電
圧ＶＡＧＣ発生回路によって、入力角周波数ωが変化し
ても、少ない変化量で直流入力電圧ＶＡＧＣを安定して
発生させることができ、よって、この直流入力電圧ＶＡ
ＧＣ発生回路からの変化量の少ない直流入力電圧ＶＡＧ
Ｃにより、前述の図１に例示した水晶発振回路における
ＡＧＣ増幅回路が直線性良く駆動し、より広い周波数範
囲の水晶振動子のＣＩを高精度で測定することができる
ようになる。
圧ＶＡＧＣ発生回路によって、入力角周波数ωが変化し
ても、少ない変化量で直流入力電圧ＶＡＧＣを安定して
発生させることができ、よって、この直流入力電圧ＶＡ
ＧＣ発生回路からの変化量の少ない直流入力電圧ＶＡＧ
Ｃにより、前述の図１に例示した水晶発振回路における
ＡＧＣ増幅回路が直線性良く駆動し、より広い周波数範
囲の水晶振動子のＣＩを高精度で測定することができる
ようになる。
【００３２】ところで、この発明の水晶発振回路は、そ
の出力段に積分回路が備えられているために、ＣＩの変
化による発振周波数の変動を無視することができ、よっ
て、高安定な出力を得ることができる。積分回路は、た
とえば、前述の図１、図４および図５に例示した水晶発
振回路において備えられている、抵抗Ｒ１、容量Ｃ１お
よび増幅回路ＡＶにより構成されている積分回路と同様
なものとすることができる。
の出力段に積分回路が備えられているために、ＣＩの変
化による発振周波数の変動を無視することができ、よっ
て、高安定な出力を得ることができる。積分回路は、た
とえば、前述の図１、図４および図５に例示した水晶発
振回路において備えられている、抵抗Ｒ１、容量Ｃ１お
よび増幅回路ＡＶにより構成されている積分回路と同様
なものとすることができる。
【００３３】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、広帯域の発振周波数や広範囲のＣＩ値を有する様
々な水晶振動子のＣＩを、簡易に、且つ高精度で測定す
ることのできる、新しい水晶振動子のＣＩ測定回路、お
よび、高安定な出力を得ることのできる、新しい水晶発
振回路が提供される。
って、広帯域の発振周波数や広範囲のＣＩ値を有する様
々な水晶振動子のＣＩを、簡易に、且つ高精度で測定す
ることのできる、新しい水晶振動子のＣＩ測定回路、お
よび、高安定な出力を得ることのできる、新しい水晶発
振回路が提供される。
【図１】この発明の水晶振動子のＣＩ測定方法において
用いられる水晶発振回路の一例を示した図である。
用いられる水晶発振回路の一例を示した図である。
【図２】水晶振動子の等価回路を例示した図である。
【図３】この発明の水晶振動子のＣＩ測定方法において
用いられる水晶発振回路の別の一例を示した図である。
用いられる水晶発振回路の別の一例を示した図である。
【図４】この発明の水晶振動子のＣＩ測定方法において
用いられる水晶発振回路の一例を示した図である。
用いられる水晶発振回路の一例を示した図である。
【図５】この発明の水晶振動子のＣＩ測定方法において
用いられる水晶発振回路の一例を示した図である。
用いられる水晶発振回路の一例を示した図である。
【図６】直流入力電圧ＶＡＧＣ発生回路を例示した図で
ある。
ある。
Claims (6)
- 【請求項１】 水晶振動子のＣＩの測定方法であって、
積分回路が、水晶振動子から発振された周波数を出力さ
せる出力段に備えられ、且つ、直流入力電圧に比例した
増幅度を有する１個または複数個のＡＧＣ増幅回路が、
水晶振動子と積分回路との間に備えられた水晶発振回路
を用いて、該水晶発振回路における直流入力電圧を水晶
振動子のＣＩとして測定することを特徴とするＣＩ測定
方法。 - 【請求項２】 水晶振動子のＣＩの測定方法であって、
直流入力電圧に比例した増幅度を有する１個または複数
個のＡＧＣ増幅回路が備えられたコルピッツ型水晶発振
回路を用いて、該コルピッツ型水晶発振回路における直
流入力電圧を水晶振動子のＣＩとして測定することを特
徴とするＣＩ測定方法。 - 【請求項３】 請求項１または２の水晶振動子のＣＩの
測定方法であって、水晶発振回路に、発振角周波数の２
乗に比例した増幅度を有する第２ＡＧＣ増幅回路を、水
晶振動子と積分回路との間に備えたことを特徴とするＣ
Ｉ測定方法。 - 【請求項４】 請求項１の水晶振動子のＣＩ測定方法に
おいて、水晶発振回路に、ＡＧＣ増幅回路の入力交流電
圧および出力交流電圧を乗算する乗算回路と、該乗算回
路から出力された脈流電圧を平滑化して直流電圧を発生
させる平滑回路と、該平滑回路から出力された直流電圧
および水晶振動子駆動電力設定用直流電圧を比較増幅す
る比較増幅回路とが備えられていることを特徴とする水
晶振動子のＣＩ測定回路。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかの水晶振動
子のＣＩ測定方法において、発振角周波数に比例した直
流電圧を発生させるＦ−Ｖ変換回路と、該Ｆ−Ｖ変換回
路から出力された直流電圧を二乗する第一乗算回路と、
定電力の設定電力と電力に比例した直流電圧とを比較増
幅する、または定電流の設定電流と電流に比例した直流
電圧とを比較増幅する、または定電圧の設定電圧と電圧
に比例した直流電圧とを比較増幅する比較増幅回路と、
第一乗算回路から出力された二乗直流電圧と比較増幅回
路から出力された直流電圧を乗算する第二乗算回路とが
備えられた直流電圧発生回路を用いて、水晶発振回路へ
の直流入力電圧を発生させることを特徴とする水晶振動
子のＣＩ測定方法。 - 【請求項６】 水晶振動子を使用する水晶発振回路であ
って、水晶振動子から発振された周波数を出力させる出
力段に積分回路が備えられていることを特徴とする水晶
発振回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09151420A JP3135867B2 (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 水晶振動子のｃｉ測定方法および水晶発振回路 |
| US08/998,895 US5959505A (en) | 1997-06-09 | 1997-12-29 | Crystal oscillator for measuring crystal impedance of a crystal unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09151420A JP3135867B2 (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 水晶振動子のｃｉ測定方法および水晶発振回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10339755A true JPH10339755A (ja) | 1998-12-22 |
| JP3135867B2 JP3135867B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=15518238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09151420A Expired - Fee Related JP3135867B2 (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 水晶振動子のｃｉ測定方法および水晶発振回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5959505A (ja) |
| JP (1) | JP3135867B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002148296A (ja) * | 2000-11-13 | 2002-05-22 | Suwa Denshi Kk | 水晶振動子のｃｉ測定方法および水晶発振回路 |
| JP2008107324A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-05-08 | Citizen Holdings Co Ltd | 圧電素子の検出方法、発振装置、および振動ジャイロ |
| JP2011164000A (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Seiko Epson Corp | センサー回路 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001242209A (ja) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Suwa Denshi Kk | 水晶振動子の良否判定方法 |
| KR100436762B1 (ko) * | 2002-01-02 | 2004-06-23 | 삼성전자주식회사 | 비선형적으로 가변되는 제어값을 출력하는자동이득조절장치 및 그의 이득조절신호 출력방법 |
| US7324561B1 (en) | 2003-06-13 | 2008-01-29 | Silicon Clocks Inc. | Systems and methods for generating an output oscillation signal with low jitter |
| US7098753B1 (en) * | 2003-06-13 | 2006-08-29 | Silicon Clocks, Inc. | Oscillator with variable reference |
| US7961060B1 (en) * | 2007-06-19 | 2011-06-14 | Cypress Semiconductor Corporation | Amplitude regulated resonant oscillator with sampled feedback |
| US8552808B2 (en) * | 2011-06-02 | 2013-10-08 | Tektronix, Inc. | Apparatus and method for oscillator resonator power control |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3676801A (en) * | 1970-10-28 | 1972-07-11 | Motorola Inc | Stabilized complementary micro-power square wave oscillator |
| US5142251A (en) * | 1991-10-03 | 1992-08-25 | National Semiconductor Corporation | Wide band selectable gain and operating frequency CMOS oscillator circuit |
-
1997
- 1997-06-09 JP JP09151420A patent/JP3135867B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-29 US US08/998,895 patent/US5959505A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002148296A (ja) * | 2000-11-13 | 2002-05-22 | Suwa Denshi Kk | 水晶振動子のｃｉ測定方法および水晶発振回路 |
| JP2008107324A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-05-08 | Citizen Holdings Co Ltd | 圧電素子の検出方法、発振装置、および振動ジャイロ |
| JP2011164000A (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Seiko Epson Corp | センサー回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5959505A (en) | 1999-09-28 |
| JP3135867B2 (ja) | 2001-02-19 |
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