JPS6036901Y2 - Ｇｔカツト水晶振動子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ＧＴカット水晶振動子に関する。

ＧＴカット水晶振動子は、短辺振動の周波数を出力周波
数とするものであるが、その周波数温度係数について見
ると、短辺振動に長辺振動が非常に強く結合し、互いの
温度特性を補い合って広い温度範囲で良好な周波数温度
特性が得られることが判っている。

周波数温度係数は、短辺振動と長辺振動との結合の度合
によって左右され、従来にあっては短辺と長辺の辺比を
調整することでこの周波数温度係数を調整しており、一
般には辺比が０．８５〜０．８７の間で広い温度範囲に
わたってほぼ雰温度係数を示すと言われている。

しかし実際には、辺比以外にも支持ワイヤの取付位置の
誤差、支持ワイヤの長さ誤差、保持バネ系の影響など組
立誤差によって周波数温度特性が大きくばらついていた
。

第１図は従来のＧＴカット水晶振動子を示すもので、水
晶板１の表裏のほぼ全面に電極２が形成され、中心Ｏで
支持ワイヤ（図示せず）を介して支持されている。

第２図はこの全面電極２を有するＧＴカット水晶振動子
の周波数温度特性を示す。

各試料の水晶板１は、それぞれを貼り合せて１本の水晶
棒にした後で、四つの各端面を研磨等の方法で外形加工
した同一ロットのものであって、はぼ同じ寸法精度を有
している。

１例としては短辺の幅Ｗ ＝ ８．０３０±０．００１
ｗｎ長辺の長さＬ＝９．３７５±０．００１ｍｍである
。

このように水晶板１の寸法精度が極めて高精度であって
も、最終組立後の各試料間では、第２図に示す如く周波
数温度特性に前述の要因によつ大きなばらつきを生じる
。

元来、ＧＴカット水晶振動子においては、周波数温度係
数を雰温度係数による（以下これを温特調整という。

）のと並行して、出力周波数を所望の値に合わせ込む（
以下これをｆ０調整という。

）ことが必要であり、試行錯誤を何度も繰り返して辺比
を僅かずつ調整しながら行なわねばならない。

このために、この調整作業は熟練作業者をもってしても
至難を極め、調整に多大の労力と時間を要しているのが
実状である。

しかも各試料間で周波数温度特性が第２図示の如く大き
くばらついているために、調整は一層難かしくなってい
る。

このようにＧＴカット水晶振動子は、良好な周波数温度
特性を有している一方で、その生産性が極めて悪く、コ
スト高となるという理由で広く一般に利用されるに至っ
ておらず、生産性の改善が強く待ち望まれていた。

また従来のＧＴカット水晶振動子は、短辺振動と長辺振
動とのクリスタルインピーダンスＣＩの差が小さく、何
等かの原因で長辺振動で発振してしまうことがあった。

本考案の目的は、ＧＴカット水晶振動子において、加工
誤差や組立誤差によって生じる周波数温度特性のばらつ
きを小さくし、調整を容易に行なえるようにすることに
ある。

本考案の他の目的は、ＧＴカット水晶振動子を安定して
短辺振動で励振可能にすることにある。

実施例について説明すると、第３図において、ＧＴカッ
トの水晶板１は第１図のものと同じロフトより任意に選
び出したもので、はぼ同一寸法精度のものである。

電極３は、水晶板１の長辺部でこれとほぼ平行に切欠す
ることによって、水晶板１の短辺幅よりもかなり細幅に
形成されている。

この実施例では電極３の短辺幅は５ｍｍに設定しである
。

このように形成したＧＴカット水晶振動子の試料を中心
Ｏて中心保持して第４図の駆動回路で駆動し、温度条件
を変えつつその周波数温度特性を測定した。

第４図において、４はＣ−ＭＯＳ型の集積回路、５は分
周器、６．７はコンデンサ、８は出力端子である。

周波数温度特性の測定結果を第５図に示す。

第１図との比較で明らかなように、細幅の電極３とする
ことにより各試料間で周波数温度特性のばらつきが非常
に小さくなる。

各試料は最終微調整前のものであるが、各試料間での周
波数温度特性のばらつきが小さいために、各試料を１個
ずつ温特調整とす。

ｆｏ調整とを行なう作業が簡単になり、研磨の繰り返し
回数も著しく少なくなる。

細幅の電極３とすることで周波数温度特性のばらつきが
小さくなるのは以下の理由による。

前述したように、ＧＴカット水晶振動子は短辺振動に長
辺振動が非常に強く結合して互いの温度特性を補い合っ
て良好な周波数温度特性を発揮する訳であるが、細幅の
電極３とすることで短辺振動に対する長辺振動の結合が
弱まり、その結果として周波数温度特性のばらつきが小
さくなるものと思われる。

加工誤差や組立誤差は短辺振動および長辺振動の周波数
誤差となって現われるが、短辺振動と長辺振動の結合が
弱まった結果、周波数温度特性への影響が小さくなるの
である。

細幅の電極３とすることで長辺振動のクリスタルインピ
ーダンスが増大し、その振動が弱まることは、第６ａ〜
６ｃ図および第７ａ〜７ｃ図に示す偏極分布から理解で
きる。

第６ａ〜６０図は短辺振動の場合であって、第６ｂ図示
のように短辺方向では偏極分布はその中心部で最大とな
っており、第６ｃ図示のように長辺方向では、偏極分布
は長辺の両端近辺で急激に減少しており、中間部ではほ
ぼ均一な分布となっている。

また長辺振動の場合には、第７ｂ図示のように短辺方向
では、偏極分布は短辺の両端近くで急激に減少しており
、中間部でほぼ均一となっており、第７ｃ図示のように
長辺方向では、偏極分布はその中心部で最大となってい
る。

すなわち、長辺部は長辺振動に対しては駆動に重要な部
分であるが、他方、短辺振動に対してはあまり重要な部
分でないから細幅の電極３によれば短辺振動にあまり影
響を与えることなしに長辺振動が弱まる。

これは、短辺振動のクリスタルインピーダンスＣＩｗを
あまり増大させることなく、長辺振動のクリスタルイン
ピーダンスＣＩＬを増大させることである。

因みに従来の全面電極１ではＣＩＷ ＝ １８０Ω、Ｃ
ＩＬ＝２８０Ωであったものが、細幅の電極３によれば
ＣＩＷ＝２５０Ω＝ ＣＩＬ ＝６００Ωになる。

したがって細幅電極３によれば、長辺振動に逆転する危
険性も小さくなる。

なお細幅電極３の短辺幅は上記実施例に特定されること
なく適宜に変更できるが、水晶板１の短辺幅の約５０〜
７０％の電極幅とすることが適当である。

上述したように本考案によれば、ＧＴカット水晶振動子
における電極を、水晶板の長辺部とほぼ平行に切欠して
水晶板の短辺幅よりも細幅とし、短辺振動に対する長辺
振動の結合を弱めることによって、周波数温度特性のば
らつきを非常に小さくでき、これに伴って最終調整が簡
単にかつ短時間で行なえる。

したがってＧＴカット水晶振動子の生産性が著しく改善
され、低コストで提供できる。

また副次的効果として短辺振動と長辺振動のクリスタル
インピーダンスの差が大きくなるから、同調回路を有し
ない集積回路を使用しても安定的に駆動できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＧＴカット水晶振動子の正面図、第２図
は同上振動子の周波数温度特性図、第３図は本考案の一
実施例のＧＴカット水晶振動子の正面図、第４図はその
駆動回路図、第５図は同上振動子の周波数温度特性図、
第６ａ”−ｃ図および第７ａ”ｃ図はＧＴカット水晶振
動子の短辺振動および長辺振動の偏極分布図である。 １・・・・・・ＧＴカット水晶板、３・・・・・・細幅
電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 短辺振動の周波数を出力周波数とし、かつ短辺振動と長
   辺振動との結合によって周波数温度係数が決定している
   ＧＴカット水晶振動子において、電極を、ＧＴカット水
   晶板の長辺部とほぼ平行に切欠して上記ＧＴカット水晶
   板の短辺幅よりも細幅とし、これによって短辺振動に対
   する長辺振動の結合を弱めたことを特徴とするＧＴカッ
   ト水晶振動子。