JPH0570015U - 水晶発振器 - Google Patents
水晶発振器Info
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- JPH0570015U JPH0570015U JP933292U JP933292U JPH0570015U JP H0570015 U JPH0570015 U JP H0570015U JP 933292 U JP933292 U JP 933292U JP 933292 U JP933292 U JP 933292U JP H0570015 U JPH0570015 U JP H0570015U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発振器内部で発生するノイズを低減して、発
振異常の少ない、高周波発振、高負荷対応に適した発振
器を提供する。 【構成】 水晶振動子2と発振用インバーター及びバッ
フア用インバーターを集積化してICチップ3とから成
り、発振出力が出力端子Oから導出される水晶発振器に
おいて、前記ICチップ3が出力端子O近傍に配置し
た、即ち、出力配線の距離を短くした水晶発振器であ
る。
振異常の少ない、高周波発振、高負荷対応に適した発振
器を提供する。 【構成】 水晶振動子2と発振用インバーター及びバッ
フア用インバーターを集積化してICチップ3とから成
り、発振出力が出力端子Oから導出される水晶発振器に
おいて、前記ICチップ3が出力端子O近傍に配置し
た、即ち、出力配線の距離を短くした水晶発振器であ
る。
Description
【0001】
本考案は、水晶発振器、高周波発振又は高出力負荷に対応の水晶発振器に関す るものである。
【0002】
従来の水晶発振器は、図2に示すように、回路基板(図せず)上に、水晶振動 子Xと、水晶振動子の入出力容量C1 、C2 、デカップリングコンデンサC3 、 発振用インバーターI1 、バッフア用インバーターI2 、発振用インバーターI1 のフィードバック抵抗Rとから構成されていた。なお、発振用インバーターI1 、バッフア用インバーターI2 は、図中点線で示すように、1つのICチップ 内に集積化されている。尚、図中、Oは発振出力を導出する出力端子であり、E はインヒビット端子である。
【0003】 このような回路構成をした水晶振発振器は、図5に示すように所定回路網が形 成された回路基板11上に、水晶振動子12、ICチップ13、コンデンサ14 a〜14c、抵抗15を夫々配置していた。尚、水晶振動子12は、その両主面 に励振電極が形成されており、水晶振動子12は、回路基板11の所定位置に、 両励振電極と接続する水晶振動子支持体12a〜12cによって支持されている 。
【0004】 そして、発振器全体を小型化するために、従来は、水晶振動子12の下部空間 にはICチップ13を配置していた。
【0005】 このような回路基板11上の各部品のレイアウトにおいては、水晶振動子12 の下部にICチップ13が配置され、水晶振動子12からICチップ13の入力 パッドまでの配線(以下、入力配線という)距離が、ICチップ13の出力パッ ドから出力端子Oまでの配線(以下、出力配線という)距離に比較して短く設定 しているのは、入力配線のノイズ影響を少なくするためである。即ち、発振用イ ンバーターI1 の入力部分は回路インピーダンスが高いため、発振器の外部から の外来ノイズ又は発振器の内部のノイズが入力配線で影響を受けやすく、これに より、発振出力の波形がみだれてしまう。このため、ノイズの影響を少なくする ために入力配線を短くしていた。
【0006】
しかし、近年、発振器の発振周波数の高周波数化、複数の負荷と接続可能な高 負荷対応の発振器が希求されている。いずれの場合にも、発振器に流れる回路電 流が大きくなり、これによって、ICチップ13の出力パッドから出力端子Oま での出力配線から発生するノイズが増加してしまう。従来のように、ノイズの影 響を極小化しようとして、水晶振動子12−ICチップ13間の入力配線を短小 化しようとしても、物理的に限界があり、特に、発振高周波の高周波数化、高負 荷化の発振器においては、出力配線から発生する高調波成分を含むノイズの発生 が顕著となり、これが起因して、発振出力に異常発振、例えば高調波が乗った波 形の発振が発生してしまう。
【0007】 これは、外来ノイズの影響が殆どない、製造、検査工程で発振器に電源電圧を 印加した時に異常発振が発生することから容易に知見される。
【0008】 結局、高周波発振、高負荷対応の水晶発振器の、発振異常による歩留の低下を 招いていた。
【0009】 本考案は上述の問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、 発振器内部で発生するノイズを低減して、発振異常の少ない、高周波発振、高負 荷対応に適した発振器を提供するものである。
【0010】
上述の本考案によれば、水晶振動子と、発振用インバーター及びバッフア用イ ンバーターを集積化したICチップとから成り、出力端子より発振出力を導出さ せる水晶発振器において、前記ICチップを出力端子近傍に配置したことを特徴 とする水晶発振器である。即ち、出力配線の距離を短くした水晶発振器である。
【0011】
上述のように本考案によれば、前記ICチップが、前記出力端子と前記水晶振 動子の中心位置との中間よりも、出力端子側に配置したことにより、ICチップ の出力配線の距離を短くできる。従って、この間のインダクタンス成分が減少し 、その間で発生する高調波成分のノイズの発生を有効に抑えることができる。従 って、これに伴って相対的に配線距離が長くなるICチップの入力配線に与える ノイズが減少し、結果として、発振異常の少ない安定した高周波発振、高負荷対 応の水晶発振器が可能となる。尚、発振器の外部から飛来する外来ノイズに対し ては、従来の公知のシールドケースによって、そのノイズを充分遮断できる。
【0012】
以下、本考案の水晶発振器を図面に基づいて詳説する。図1は、本考案の回路 基板部分の平面図である。尚、回路図は図2を併用する。
【0013】 本考案の発振器は、回路基板1と、該回路基板1上に配置した水晶振動子2、 ICチップ3、コンデンサ4a、4b、4c、抵抗5と、さらに図示していない が、回路基板1に接続される外部リード端子と、回路基板1を外部からのノイズ を者願ひするたのシールドケースとから構成されている。
【0014】 回路基板1は、セラミック絶縁基板、ガラス−エポキシ基板などに所定回路配 線が形成されたものであり、その回路基板1には、外部リード端子と接続される 端子部が形成される。図中右上の端子部Oは、発振出力を導出する出力端子とな り、右下の端子部VSSは、ICチップ3のアース端子となり、左上の端子部Vdd は、ICチップ3の駆動電源端子となり、左上の端子部Eは、ICチップ3の動 作を一時的に停止させるためのインヒビット端子となる。
【0015】 水晶振動子2は、例えばATカットされた円板状の水晶辺の両主面に励振電極 を形成したものであり、図2の回路図のXに相当する。例えば、基本波が13. 3MHzの水晶辺を用いて、その3次のオーバートーン(40MHz)の発振を 利用することによって、40MHzの発振が行われる。
【0016】 この水晶振動子2は、3つの支持体2a、2b、2cによって、回路基板1上 に配置されるたとになる。そして、支持体2aは水晶辺の一方主面の励振電極と 、回路基板1の所定配線とを接続するものであり、また、支持体2bは水晶辺の 他方主面の励振電極と、回路基板1の所定配線とを接続するものである。
【0017】 ICチップ3は、シリコンなどの半導体素子からなるベアチップであり、C− MOS技術により、図2の回路図の発振用インバーターI1 及びバッフアー用イ ンバーターI2 が集積化されている。ICチップ3には、駆動電源端子Vddと接 続されるパッド、アース端子Vssと接続されるパッド、インヒビット端子Eと接 続されるパッド、出力配線を介して出力端子Oと接続される出力パッドと、入力 配線を介して水晶振動子2と接続される入力パッド、フィードバック抵抗Rと接 続されるパッド、容量C2 と接続されるパッドが夫々具備されており、各々のパ ッドと回路基板1上に形成された所定配線とが、ワイヤボンディング細線によっ て接続されている。尚、ワイヤボンディング細線の他にフェースポンデング接続 しても構わない。
【0018】 コンデンサ4a、4b、4cは、チップコンデンサなどであり、回路基板1上 の所定配線に半田などで接続されている。コンデンサ4a、4bは、図2の回路 図のC1 、C2 に相当するものであり、コルピッツ型発振回路の入出力容量であ る。また、コンデンサ4cは、図2の回路図のデカップリングC3 に相当するも のである。このコンデンサ4cは、駆動電源端子Vddから供給される電源電圧に 含まれる高周波ノイズ成分を除去するために働くものである。
【0019】 抵抗5は、チップ抵抗器などからなり、回路基板1上の所定配線に半田などで 接合される。この抵抗5は、図2の回路図の抵抗Rに相当するものであり、発振 回路の発振部分である発振用インバーターI1 の出力から入力までの間に接続さ れ、フィードバック信号のレベルを調整するものである。
【0020】 上述の各構成部品は、図2の回路図に示すような回路構成となる。
【0021】 本考案の特徴的なことは、図1で図示するように、前記ICチップ3が、前記 出力端子Oと前記水晶振動子2の中心位置との距離の中間よりも、出力端子O側 に配置されていることである。即ち、ICチップ3の出力配線(ICチップ3の 出力パッドと接続するワイヤボンディング細線、回路基板1上に形成した実際の 配線パターンを含む)の距離が、ICチップ3の入力配線(ICチップ3の入力 パッドと接続するワイヤボンディング細線、回路基板1上に形成した実際の配線 パターン、支持体2aの高さ分を含む)の距離よりも短くなっている。
【0022】 特に、近年、より高い発振周波数の水晶発振器が求められ、それに出力配線に 流れる電流の実効値が増大する。また、高負荷対応にすれば必然的に出力配線に 流れる電流が増大する。この出力配線の距離を相対的に短くすることにより、そ の間のインダクタンス成分が減少し、この間から発生する高調波成分を有するノ イズを極小化することができる。
【0023】 従って、発振器の内部で発生するノイズが減少するため、ICチップ3の入力 配線に与えるノイズの影響を低減することができ、結果として発振異常の少ない 水晶発振器が達成される。
【0024】 同時に、ICチップ3を水晶振動子2の下部から出力端子O側に配置すること によって、発生する水晶振動子3の下部の空間には、水晶振動子1の入出力容量 成分C1 、C2 であるコンデンサ4a、4b、及びフィードバック抵抗Rである 抵抗5を配置したため、発振器全体の小型化が充分維持できる。しかも、ICチ ップ3に比較して、動作中に発熱するという問題がないため、水晶振動子2の温 度特性の変動を抑えることができ、発振信頼性、温度特性が向上する。
【0025】 さらに、図1に示した回路基板1においては、ICチップ3が、従来に比較し て、アース端子VSSの近傍に配置されているため、デカップリングコンデンサC3 であるコンデンサ4cとアース端子との間の配線距離が短くなり、これによっ てこの配線部分のインダクタンス成分が減少し、デカップリングコンデンサC3 の作用が大きくなり、駆動電源端子Vddから供給される駆動電源からのノイズを 低減することができるので、安定したICチップ3の動作が達成される。
【0026】 本考案者は、回路基板1の大きさが、17.3×9.65mmで、出力端子O を原点として、ICチップ3の中心位置をX軸方向に2.9mm、Y軸方向に4 .5mmに配置され、且つ水晶振動子2がX軸方向に11.5mm、Y軸方向に 4.0mmに配置された本考案の水晶発振器と、回路基板1の大きさが、17. 3×9.65mmで、出力端子Oを原点として、ICチップ3の中心位置をX軸 方向に11.0mm、Y軸方向に3.5mmに配置され、且つ水晶振動子2がX 軸方向に11.5mm、Y軸方向に4.0mmに配置された従来の水晶発振器と 作成し、夫々の高調波ノイズの発生レベルを測定した。その結果を図3、図4に 示す。図3は本考案品であり、図4は従来品である。尚、発振周波数は40MH zである。
【0027】 図から判るように、約40MHz、約80MHz、約120MHz、約160 MHz・・・の高調波成分のノイズが発生するが、従来の水晶発振器(図4)で は最高10dB程度であったのに対して、本考案の水晶発振器(図3)では、最 高が−8dB程度となり、それぞれの高調波成分のノイズが全体として、レベル が低くなる。
【0028】 これは、製造・検査工程における特性の測定であり、実際の電子機器などに実 装した時に問題となる外来ノイズの影響がないため、実質的には、水晶発振器の 内部で自己発生的に生じるノイズの影響に他ならないものであり、本考案のよう に、ICチップ3を出力端子O側に配置する、即ちICチップ3の主力配線を短 くすることによる効果であることが理解できる。
【0029】 尚、上述の特性図は、発振周波数が40MHzを例としたが、例えば20〜4 0MHzの高周波発振であって、且つ高出力負荷、即ち、50pF以上、例えば 150pFに対応すべく、発振器に流れる電流が50mA以上のものであっても 、同じような特性が得られることを確認した。
【0030】 また、実際の電子機器などに実装した時の外来ノイズに対しては、水晶振動子 2、ICチップ3などを配置した回路基板1全体をシールドケースに収容して、 そのノイズを遮断すればよい。
【0031】
以上、本考案によれば、ICチップが、出力端子と水晶振動子の中心位置との 中間点よりも、出力端子側に配置した、即ちICチップの出力配線の距離を短く したので、高周波発振、高負荷対応によって増大する発振器内部で発生するノイ ズを低減して、発振異常の少ない水晶発振器となる。
【図1】本考案の水晶発振器の回路基板の平面図であ
る。
る。
【図2】水晶発振器の回路図である。
【図3】本考案の発振器によるノイズの発生状況の示す
特性図である。
特性図である。
【図4】従来の発振器によるノイズの発生状況の示す特
性図である。
性図である。
【図5】従来の水晶発振器の回路基板の平面図である。
1・・・・・・回路基板 2・・・・・・水晶振動子 3・・・・・・ICチップ 4a〜4c・・コンデンサ 5・・・・・・抵抗
Claims (1)
- 【請求項1】 水晶振動子と、発振用インバーター及び
バッフア用インバーターを集積化したICチップとから
成り、出力端子より発振出力を導出させる水晶発振器に
おいて、前記ICチップを出力端子近傍に配置したこと
を特徴とする水晶発振器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1992009332U JP2597382Y2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 水晶発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1992009332U JP2597382Y2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 水晶発振器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0570015U true JPH0570015U (ja) | 1993-09-21 |
JP2597382Y2 JP2597382Y2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=11717520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1992009332U Expired - Lifetime JP2597382Y2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 水晶発振器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2597382Y2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007228295A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Daishinku Corp | 圧電振動デバイス |
JP2011103624A (ja) * | 2009-11-12 | 2011-05-26 | Seiko Epson Corp | 半導体集積回路及び発振回路 |
JP2012199631A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Seiko Epson Corp | 回路装置及び電子機器 |
JP2014011663A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Kyocera Crystal Device Corp | 圧電デバイス |
JP2015090973A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体回路装置、発振器、電子機器及び移動体 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3103614U (ja) * | 2004-02-26 | 2004-08-19 | 株式会社福島印刷 | 結婚披露宴用印刷物 |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP1992009332U patent/JP2597382Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3103614U (ja) * | 2004-02-26 | 2004-08-19 | 株式会社福島印刷 | 結婚披露宴用印刷物 |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2597382Y2 (ja) | 1999-07-05 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |