JPH11304861A - 共振回路における共振周波数の測定方法 - Google Patents
共振回路における共振周波数の測定方法Info
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- JPH11304861A JPH11304861A JP11573298A JP11573298A JPH11304861A JP H11304861 A JPH11304861 A JP H11304861A JP 11573298 A JP11573298 A JP 11573298A JP 11573298 A JP11573298 A JP 11573298A JP H11304861 A JPH11304861 A JP H11304861A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】指定された静電容量値を有する負荷容量素子を
振動子に直列接続したときの振動子の共振周波数を正確
に求めることのできる測定方法を提供する。 【解決手段】本発明の一実施例によれば、指定された静
電容量値を有する負荷容量素子と振動子との直列接続回
路（目標共振回路）のリアクタンスの周波数特性曲線
は、この指定された静電容量値に近い値を有する手持ち
の、あるいは入手が容易な負荷容量素子と振動子との直
列接続回路（測定共振回路）の、実測のリアクタンス周
波数特性曲線をわずかに平行移動したものであるとして
求められる。平行移動量は、目標共振回路の負荷容量素
子と測定共振回路の負荷容量素子とのそれぞれのリアク
タンス値の差Ｘpに基づいて決定される。求める目標共
振回路の共振周波数は、該目標共振回路のリアクタンス
特性曲線における、リアクタンスがゼロの点であり、こ
れは測定共振回路のリアクタンス値がＸpとなる周波数
として求められる。
振動子に直列接続したときの振動子の共振周波数を正確
に求めることのできる測定方法を提供する。 【解決手段】本発明の一実施例によれば、指定された静
電容量値を有する負荷容量素子と振動子との直列接続回
路（目標共振回路）のリアクタンスの周波数特性曲線
は、この指定された静電容量値に近い値を有する手持ち
の、あるいは入手が容易な負荷容量素子と振動子との直
列接続回路（測定共振回路）の、実測のリアクタンス周
波数特性曲線をわずかに平行移動したものであるとして
求められる。平行移動量は、目標共振回路の負荷容量素
子と測定共振回路の負荷容量素子とのそれぞれのリアク
タンス値の差Ｘpに基づいて決定される。求める目標共
振回路の共振周波数は、該目標共振回路のリアクタンス
特性曲線における、リアクタンスがゼロの点であり、こ
れは測定共振回路のリアクタンス値がＸpとなる周波数
として求められる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、水晶振動子や
セラミック振動子のような振動子を用いた共振回路にお
ける共振周波数の測定方法に関し、特に、振動子に負荷
容量を直列接続した場合の振動子の直列共振周波数の測
定方法に関する。
セラミック振動子のような振動子を用いた共振回路にお
ける共振周波数の測定方法に関し、特に、振動子に負荷
容量を直列接続した場合の振動子の直列共振周波数の測
定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】水晶振動子やセラミック振動子のよう
な、電気−機械系の相互作用を利用した振動子の共振周
波数やその近傍での電気的等価４素子定数（Ｌ1、Ｃ1、
Ｒ1、Ｃ0）の測定法には、JIS規格 C 6701や、IEC規格P
ub.444-1に規定されたパイ（π）回路法、EIA規格512の
Ｓパラメータ法、反射係数から求める反射法(EIA規格51
2)がある。パイ回路法およびＳパラメータ法は伝送特性
から振動子のインピーダンス特性および振動子定数を求
める方法であり、伝送法と呼ばれる。他方、反射法は振
動子の反射特性から振動子のインピーダンス特性および
振動子定数を求める方法である。伝送法は反射法に比
べ、測定可能なインピーダンス範囲が広いので伝送法が
広く採用されており、日本やヨーロッパでは、その中で
もパイ回路法が主要な測定方法となっている。
な、電気−機械系の相互作用を利用した振動子の共振周
波数やその近傍での電気的等価４素子定数（Ｌ1、Ｃ1、
Ｒ1、Ｃ0）の測定法には、JIS規格 C 6701や、IEC規格P
ub.444-1に規定されたパイ（π）回路法、EIA規格512の
Ｓパラメータ法、反射係数から求める反射法(EIA規格51
2)がある。パイ回路法およびＳパラメータ法は伝送特性
から振動子のインピーダンス特性および振動子定数を求
める方法であり、伝送法と呼ばれる。他方、反射法は振
動子の反射特性から振動子のインピーダンス特性および
振動子定数を求める方法である。伝送法は反射法に比
べ、測定可能なインピーダンス範囲が広いので伝送法が
広く採用されており、日本やヨーロッパでは、その中で
もパイ回路法が主要な測定方法となっている。
【０００３】図３にパイ回路法による測定回路の一部を
示す。パイ回路法ではパイ型に組まれた抵抗回路網を２
個使用する。このパイ回路は50Ω系と12.5Ω系との間の
インピーダンス変換を行なう働きをしており、例えば図
３の左側のパイ回路Pi-1は159Ωの抵抗側が50Ω系であ
り、14.2Ω側が12.5Ω系になっている。水晶振動子等の
被測定デバイス（ＤＵＴ）はDUT端子間に接続される。
示す。パイ回路法ではパイ型に組まれた抵抗回路網を２
個使用する。このパイ回路は50Ω系と12.5Ω系との間の
インピーダンス変換を行なう働きをしており、例えば図
３の左側のパイ回路Pi-1は159Ωの抵抗側が50Ω系であ
り、14.2Ω側が12.5Ω系になっている。水晶振動子等の
被測定デバイス（ＤＵＴ）はDUT端子間に接続される。
【０００４】図３の回路を組み込んだ治具(パイ治具)を
不図示のインピーダンスアナライザやネットワークアナ
ライザ、ベクトルボルトメータ等に接続して、DUT端子
間に接続された被測定デバイスの特性を測定する方法が
パイ回路法と呼ばれるものである。例えばネットワーク
アナライザの信号源側をパイ回路Pi-1の159Ω側に接続
し、パイ回路Pi-2の159Ω側をネットワークアナライザ
のレシーバに接続して測定を行なう。
不図示のインピーダンスアナライザやネットワークアナ
ライザ、ベクトルボルトメータ等に接続して、DUT端子
間に接続された被測定デバイスの特性を測定する方法が
パイ回路法と呼ばれるものである。例えばネットワーク
アナライザの信号源側をパイ回路Pi-1の159Ω側に接続
し、パイ回路Pi-2の159Ω側をネットワークアナライザ
のレシーバに接続して測定を行なう。
【０００５】一般に水晶振動子では共振周波数の微調整
や、共振周波数の温度特性を補償する目的で振動子に静
電容量（負荷容量と呼ばれる）を直列接続して使用する
場合が多い。したがって、負荷容量を接続した実使用状
態での共振周波数を求めることは振動子の製造業者とユ
ーザにとっては重要な関心事である。
や、共振周波数の温度特性を補償する目的で振動子に静
電容量（負荷容量と呼ばれる）を直列接続して使用する
場合が多い。したがって、負荷容量を接続した実使用状
態での共振周波数を求めることは振動子の製造業者とユ
ーザにとっては重要な関心事である。
【０００６】振動子と負荷容量素子との直列接続回路の
等価回路は図４に示される。ここで、Ｌ1、Ｒ1、Ｃ1、
およびＣ0はそれぞれ振動子の等価直列インダクタン
ス、等価直列抵抗、等価直列容量、および等価並列容量
を表わし、ＣLは負荷容量を表わす。明らかに、振動子
の共振周波数は負荷容量ＣLによって変化する。
等価回路は図４に示される。ここで、Ｌ1、Ｒ1、Ｃ1、
およびＣ0はそれぞれ振動子の等価直列インダクタン
ス、等価直列抵抗、等価直列容量、および等価並列容量
を表わし、ＣLは負荷容量を表わす。明らかに、振動子
の共振周波数は負荷容量ＣLによって変化する。
【０００７】負荷容量素子を接続した実使用状態での共
振周波数の測定においては、指定された値の負荷容量を
振動子に直列接続して測定できることが重要である。し
かしながら、指定された値ぴったりの値を有する負荷容
量素子はなかなか手元にないばかりか入手が困難であ
る。そのため、従来は負荷容量素子としてトリマ・コン
デンサを用い、これを調整して指定された値の負荷容量
を得ていた。しかしながら、この方法では、トリマ・コ
ンデンサを調整するのに熟練を要したり、調整後に値が
ずれたりするといった問題があった。
振周波数の測定においては、指定された値の負荷容量を
振動子に直列接続して測定できることが重要である。し
かしながら、指定された値ぴったりの値を有する負荷容
量素子はなかなか手元にないばかりか入手が困難であ
る。そのため、従来は負荷容量素子としてトリマ・コン
デンサを用い、これを調整して指定された値の負荷容量
を得ていた。しかしながら、この方法では、トリマ・コ
ンデンサを調整するのに熟練を要したり、調整後に値が
ずれたりするといった問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、指定
された静電容量値を有する負荷容量素子を振動子に直列
接続したときの振動子の共振周波数を正確に求めること
のできる測定方法を提供することにある。
された静電容量値を有する負荷容量素子を振動子に直列
接続したときの振動子の共振周波数を正確に求めること
のできる測定方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、指定された静電容量値を有する負荷容量素子と振動
子との直列接続回路のリアクタンスの周波数特性曲線
（以後、目標共振回路のリアクタンス特性曲線と称す
る）は、この指定された静電容量値に近い値を有する手
持ちの、あるいは入手が容易な負荷容量素子と振動子と
の直列接続回路の、実測のリアクタンス周波数特性曲線
（以後、測定共振回路のリアクタンス特性曲線と称す
る）をわずかに平行移動したものであるとして求められ
る。平行移動量は、目標共振回路の負荷容量素子と測定
共振回路の負荷容量素子とのそれぞれのリアクタンス値
の差Ｘpに基づいて決定される。求める目標共振回路の
共振周波数は、該目標共振回路のリアクタンス特性曲線
における、リアクタンスがゼロの点であり、これは測定
共振回路のリアクタンス値がＸpとなる周波数として求
められる。
ば、指定された静電容量値を有する負荷容量素子と振動
子との直列接続回路のリアクタンスの周波数特性曲線
（以後、目標共振回路のリアクタンス特性曲線と称す
る）は、この指定された静電容量値に近い値を有する手
持ちの、あるいは入手が容易な負荷容量素子と振動子と
の直列接続回路の、実測のリアクタンス周波数特性曲線
（以後、測定共振回路のリアクタンス特性曲線と称す
る）をわずかに平行移動したものであるとして求められ
る。平行移動量は、目標共振回路の負荷容量素子と測定
共振回路の負荷容量素子とのそれぞれのリアクタンス値
の差Ｘpに基づいて決定される。求める目標共振回路の
共振周波数は、該目標共振回路のリアクタンス特性曲線
における、リアクタンスがゼロの点であり、これは測定
共振回路のリアクタンス値がＸpとなる周波数として求
められる。
【００１０】
【実施例】振動子のインピーダンスをＺoscとし、これ
と実際に直列接続される負荷容量素子の静電容量をＣ
actとすると、これらの直列接続回路（測定共振回路）
のインピーダンスＺmは、 Ｚm＝Ｚosc＋１／ｊωＣact (1) で表わされる。一方、指定された負荷容量値をＣ
tgt（≦Ｃact ）とすると、これと振動子との直列接続
回路（目標共振回路）のインピーダンスＺは、 Ｚ＝Ｚosc＋１／ｊωＣtgt (2) で表わされる。
と実際に直列接続される負荷容量素子の静電容量をＣ
actとすると、これらの直列接続回路（測定共振回路）
のインピーダンスＺmは、 Ｚm＝Ｚosc＋１／ｊωＣact (1) で表わされる。一方、指定された負荷容量値をＣ
tgt（≦Ｃact ）とすると、これと振動子との直列接続
回路（目標共振回路）のインピーダンスＺは、 Ｚ＝Ｚosc＋１／ｊωＣtgt (2) で表わされる。
【００１１】(1) 式と(2)式とより、 Ｚ＝Ｚm−１／ｊωＣact＋１／ｊωＣtgt (3) 共振周波数を考える場合は、Ｚ、Ｚmのリアクタンス成
分のみを考慮すれば良いので、それぞれのリアクタンス
成分をＸ、Ｘmとすれば、(3)式は、 Ｘ＝Ｘm−ｊ(１／ωＣtgt−１／ωＣact) (4) で表わされる。
分のみを考慮すれば良いので、それぞれのリアクタンス
成分をＸ、Ｘmとすれば、(3)式は、 Ｘ＝Ｘm−ｊ(１／ωＣtgt−１／ωＣact) (4) で表わされる。
【００１２】図２に目標共振回路のリアクタンスＸと測
定共振回路のリアクタンスＸmのそれぞれの周波数特性
を示す。実線の曲線はＸmを表わし、破線の曲線はＸを
表わす。(4)式より、ＸとＸmとは、１／ωＣtgt−１／
ωＣactの差のあることが分かる。この差はＸpで表わさ
れる。ここで、ＣactはＣtgtに近い値であるとすれば、
ＸはＸmの曲線をリアクタンス軸方向に１／ωＣtgt−１
／ωＣactだけ平行移動したものであると考えることが
できる。
定共振回路のリアクタンスＸmのそれぞれの周波数特性
を示す。実線の曲線はＸmを表わし、破線の曲線はＸを
表わす。(4)式より、ＸとＸmとは、１／ωＣtgt−１／
ωＣactの差のあることが分かる。この差はＸpで表わさ
れる。ここで、ＣactはＣtgtに近い値であるとすれば、
ＸはＸmの曲線をリアクタンス軸方向に１／ωＣtgt−１
／ωＣactだけ平行移動したものであると考えることが
できる。
【００１３】共振周波数ではリアクタンス成分がゼロに
なる。したがって、目標共振回路が共振状態にあるとす
ればＸはゼロであり、このときの測定共振回路のリアク
タンスＸmは１／ωＣtgt−１／ωＣactである。したが
って、目標共振回路の共振周波数ｆtgtは、測定共振回
路のリアクタンスＸmが１／ωＣtgt−１／ωＣactにな
る周波数であるとして求めれる。
なる。したがって、目標共振回路が共振状態にあるとす
ればＸはゼロであり、このときの測定共振回路のリアク
タンスＸmは１／ωＣtgt−１／ωＣactである。したが
って、目標共振回路の共振周波数ｆtgtは、測定共振回
路のリアクタンスＸmが１／ωＣtgt−１／ωＣactにな
る周波数であるとして求めれる。
【００１４】リアクタンスＸmが１／ωＣtgt−１／ωＣ
actになる周波数を求める方法には従来のものが利用で
きる。たとえば１つの例として、測定共振回路に印加さ
れる測定信号の周波数を所定の微小ステップで増加ある
いは減少してリアクタンスＸmを測定していき、リアク
タンスＸmが１／ωＣtgt−１／ωＣactに等しいか、そ
れを含む許容範囲内の値になったときの周波数を求める
ものである。また、別の例として、２分探索法が用いら
れる。２分探索法については周知の技術であるので、こ
こでは詳述しない。
actになる周波数を求める方法には従来のものが利用で
きる。たとえば１つの例として、測定共振回路に印加さ
れる測定信号の周波数を所定の微小ステップで増加ある
いは減少してリアクタンスＸmを測定していき、リアク
タンスＸmが１／ωＣtgt−１／ωＣactに等しいか、そ
れを含む許容範囲内の値になったときの周波数を求める
ものである。また、別の例として、２分探索法が用いら
れる。２分探索法については周知の技術であるので、こ
こでは詳述しない。
【００１５】これらの測定手順は、測定器本体の機能と
してファームウエアに組み込んで行なったり、外部の制
御用コンピュータのソフトウエアに組み込んで行なうな
ど、周知の技術で行なうことができる。また、リアクタ
ンスの測定には、被測定デバイスの伝送特性をインピー
ダンスに変換する機能を持ったネットワークアナライザ
を使用することもできる。上述の説明では、Ｃtgt≦Ｃ
actの場合を述べたが、Ｃtgt＞Ｃactの場合も同様にし
て考えることができる。また、測定共振回路のリアクタ
ンス特性を測定する代わりにインピーダンス特性を測定
することもできる。この場合、共振周波数はインピーダ
ンスの周波数特性の極大点、極小点における周波数とし
て求められる。
してファームウエアに組み込んで行なったり、外部の制
御用コンピュータのソフトウエアに組み込んで行なうな
ど、周知の技術で行なうことができる。また、リアクタ
ンスの測定には、被測定デバイスの伝送特性をインピー
ダンスに変換する機能を持ったネットワークアナライザ
を使用することもできる。上述の説明では、Ｃtgt≦Ｃ
actの場合を述べたが、Ｃtgt＞Ｃactの場合も同様にし
て考えることができる。また、測定共振回路のリアクタ
ンス特性を測定する代わりにインピーダンス特性を測定
することもできる。この場合、共振周波数はインピーダ
ンスの周波数特性の極大点、極小点における周波数とし
て求められる。
【００１６】本発明の、目標共振回路の共振周波数の測
定方法に関し、図１を参照して以下に詳述する。本発明
の一実施例によれば、まず、指定された負荷容量値に近
い値を有する手持ちの、あるいは入手容易な負荷容量素
子が選定される（ステップ１０１）。次に、選定された
負荷容量素子を振動子に直列接続した回路（測定共振回
路）が提供される（ステップ１０２）。次に、指定され
た負荷容量値と選定された負荷容量値とのそれぞれのリ
アクタンス値の差分に基づいてリアクタンス値Ｘpが決
定される（ステップ１０３）。次に、測定周波数を変化
させて測定共振回路のリアクタンスＸmが実際に測定さ
れ、ＸmがほぼＸpになる周波数ｆtgtが求められる（ス
テップ１０４）。最後に、求められた周波数ｆtgtが目
標共振回路の共振周波数とされる（１０５）。なお、上
述のステップ１０２とステップ１０３とは順序が逆でも
良いことは明らかである。
定方法に関し、図１を参照して以下に詳述する。本発明
の一実施例によれば、まず、指定された負荷容量値に近
い値を有する手持ちの、あるいは入手容易な負荷容量素
子が選定される（ステップ１０１）。次に、選定された
負荷容量素子を振動子に直列接続した回路（測定共振回
路）が提供される（ステップ１０２）。次に、指定され
た負荷容量値と選定された負荷容量値とのそれぞれのリ
アクタンス値の差分に基づいてリアクタンス値Ｘpが決
定される（ステップ１０３）。次に、測定周波数を変化
させて測定共振回路のリアクタンスＸmが実際に測定さ
れ、ＸmがほぼＸpになる周波数ｆtgtが求められる（ス
テップ１０４）。最後に、求められた周波数ｆtgtが目
標共振回路の共振周波数とされる（１０５）。なお、上
述のステップ１０２とステップ１０３とは順序が逆でも
良いことは明らかである。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、指定された静電容量値の負荷容量素子を振動
子に直列接続した目標共振回路の共振周波数を正確に、
簡単に求めることができる。
とにより、指定された静電容量値の負荷容量素子を振動
子に直列接続した目標共振回路の共振周波数を正確に、
簡単に求めることができる。
【図１】本発明の一実施例を示すフローチャートであ
る。
る。
【図２】測定共振回路におけるリアクタンスの周波数特
性曲線とそれを平行移動したとしたときの目標共振回路
のリアクタンスの周波数特性曲線を示す図である。
性曲線とそれを平行移動したとしたときの目標共振回路
のリアクタンスの周波数特性曲線を示す図である。
【図３】パイ回路法による測定回路の一部を示す図であ
る。
る。
【図４】振動子と負荷容量素子との直列接続回路の等価
回路を示す図である。
回路を示す図である。
Ｐi-1、Ｐi-2：パイ形抵抗回路網
Claims (1)
- 【請求項１】第１の静電容量値を有する第１の負荷容量
素子と振動子との直列接続回路（以後、目標共振回路と
称する）の前記第１の静電容量値に近い第２の静電容量
値を有する第２の負荷容量素子を選定するステップと、
前記選定された第２の負荷容量素子を前記振動子に直列
接続した回路（以後、測定共振回路と称する）を用意す
るステップと、前記第１の負荷容量素子のリアクタンス
値と前記第２の負荷容量素子のリアクタンス値との差分
に基づいて所定のリアクタンス値Ｘpを決定するステッ
プと、前記測定共振回路に印加する測定信号の周波数を
変化させて、該測定共振回路のリアクタンス成分がほぼ
前記Ｘpとなる周波数を求めるステップと、前記求めた
周波数を前記目標共振回路の共振周波数とするステップ
と、を備えて成る、共振回路における共振周波数の測定
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11573298A JPH11304861A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 共振回路における共振周波数の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11573298A JPH11304861A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 共振回路における共振周波数の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11304861A true JPH11304861A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=14669734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11573298A Pending JPH11304861A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 共振回路における共振周波数の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11304861A (ja) |
-
1998
- 1998-04-24 JP JP11573298A patent/JPH11304861A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20040217 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 |