JPS61208907A

JPS61208907A - 水晶発振器

Info

Publication number: JPS61208907A
Application number: JP5074285A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Maruyama; 洋丸山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1985-03-14
Publication date: 1986-09-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】皮呈上東肌■公！本発明は、プリント配線基板の上面に、水晶振動子を含
む複数の回路素子を配設して構成された、いわゆるディ
スクリート型の水晶発振器の改良ｌ米坐致五水晶発振器は、水晶振動子が持つ安定な固有振動数を発
振周波数として利用したものであるため安定した発振周
波数が得られる。

したがって、無調整の発振回路もあるが、通常は発振周
波数のＷＬ調整ができる発振器が使用される。

かかる発振器として、従来は同調回路を構成する回路素
子の一部に、トリマコンデンサを用い、その静電容量を
外部より可変することによって発振周波数を微調整して
いるのが通常である。

例えば、第７図に示した水晶発振器は、このようなトリ
マコンデンサを用いたものの一例を示しており、導電パ
ターン５が被着形成されたプリント配線基板２の上面に
、水晶振動子１．チップ抵抗素子、チップコンデンサ素
子などの回路素子４及びトリマコンデンサ３を配列実装
して構成される。トリマコンデンサ３は、第８図に示さ
れているように、表面にステータ電極３ｂを有するステ
ータ３３上に、上面にロータ電極３ａを有するセ２で回
転可能に取着させた構成となっており、セラミック誘電
体３１とステータ電極３ｂとの間にはシリコンオイル層
３４を介在させてセラミック誘電体３１とステータ電極
３ｂとの間に空隙を生じないようにしである。

第８図では、トリマコンデンサ３の保護用ケーシングは
省略されているが、静電容量を可変させる場合にはピン
３２を回転させ、ロータ電極３ａとステータ電極３ｂと
の重なり合う面積を可変させて行うものである。

日が　°しようとする間　へしかしながら、軟土の如き構成の水晶発振器においては
、次のような問題点が指摘されている。

すなわち、このようなディスクリート型の水晶発振器に
あっては、一般にプリント配線基板に回路素子を半田付
けなどの方法で逐一実装して組立てる必要があり、回路
素子を半田付は等により実装した後は、更にプリント配
線基板に形成された′　導電パターンの腐食を防止する
などの観点から、半田付は時に使用したフラックスの残
渣を有機溶剤などで洗浄する必要がある。

しかしながら、軟土のようなトリマコンデンサを用いた
ものでは、洗浄時に使用する有機溶剤がセラミック誘電
体とステータ電極との空隙を埋めているシリコンオイル
を溶融流出させてしまい、トリマコンデンサの設定した
静電容量に変動を生じ、その結果、発振器の発振周波数
が変動するという欠点がある。

このような欠点を解決するためには、トリマコンデンサ
を密閉する方法が考えられるが、このような密閉方法は
トリマコンデンサを外部より可変設定可能な構成にする
ことを考慮すると技術的に極めて困難となり、そのため
通常の製造工程においてはトリマコンデンサをフランク
ス残渣の洗浄処理後に後付けする方法を採っており、こ
れが水晶発振器の製造工程を複雑化し生産性を低下させ
る要因となっている。

本発明者は、上記問題点に鑑み、トリマコンデンサを用
いないで発振周波数を変化できる手法について考察をな
し、その結果、水晶発振器の同調回路に可変抵抗素子を
設けて、その抵抗値を調整すると発振周波数が変化する
事実を知見した。

又里Ω亘負本発明は、上記知見に基づき、トリマコンデンサを不要
となしても、発振周波数の調整が可能な新規かつ有用な
水晶発振器を提供することを目的としている。

。　占を”′するための上記目的を達成するため、本発明は、水晶振動子、コンデンサ、増幅用トランジスタを組合わ
せて構成された発振回路をプリント配線基板に実装して
構成された水晶発振器の改良に係るものであり、特にプ
リント配線基板に実装されるコンデンサのうち同調回路
を構成するコンデンサに上記発振回路の発振周波数を微
調整するための可変抵抗素子を直列に接続したことを特
徴とする。

１皇± 以下、添付図を参照しながら本発明の一実施例を説明す
る。

図を示す。図において、２は銅張積層板などをエツチン
グして導電パターン５が形成されたプリント配線基板で
あり、この配線基板２には水晶振動子１．チップ型コン
デンサ及びチップ型抵抗素子などの回路素子４．可変抵
抗素子６及び増幅用トランジスタ７．８が配列され実装
されている。

ここに、本発明の要部を成す可変抵抗素子６は、第２図
、第３図に良く示されているように、セラミック（Ａ　
ｌ　！　０３　）基台９の上面に、ＲｕＯ又はＲｕ　Ｏ
！などの抵抗厚膜パターン６１を開ループ状に形成し、
この抵抗厚膜パターン６１の上方に導電性回転軸６２（
セラミック基台９の上に形成された他方のパターン６３
に導通している）で回転自在に枢支されたロータ６０を
設けて構成されており、このロータ６０の一部に設けた
摺動部６０ａが抵抗厚膜パターン６１と接触する位置を
スライドさせることにより、抵抗厚膜パターン６１の長
さ寸法を実質的に可変させて、その抵抗値を可変設定で
きる構成となっている。

６１の形成はセラミック基台９の上面に抵抗膜パターン
６１に応じたスクリーン印刷を施し、ＲｕＯ又はＲｕｂ
、などの抵抗体粉末を塗布した後、焼成一体させて形成
されるので、機械的にも丈夫であり、かつ小型に形成で
きるので、プリント配線基板２に対する占有面積を軽減
して、小型の発振器を構成できる利点があり、しかも電
気的にも高周波特性が良好で発振周波数を安定に維持で
きる利点をも同時に有するものである。

第４図及び第５図は、第１図に示された水晶発振器とし
てコルピッツ型発振回路の高周波交流回路部分の電気的
等価回路を示しており、Ｘは水晶振動子、Ｃ１〜Ｃ６は
同調回路を構成するコンデンサ、Ｔｒは増幅用トランジ
スタを示しており、ＶＲは可変抵抗素子を示している。

尚、本発明はこのコルピッツ型発振回路のものに限定さ
れるべきではなく、種々の型の発振回路にも適用可能な
ことはいうまでもない。

次いで、本発明者の行った実験データをもとにして、本
発明の詳細な説明する。

本発明の水晶発振器は、同調回路を構成するコンデンサ
に直列に可変抵抗素子を設けて構成されるもので、この
ような可変抵抗素子の抵抗値を可変設定することによっ
て発振回路の発振周波数を微調整できることを知見して
到達したものである。

表１１表２は、本発明の有効性を実証する実験データを
示したものであり、表１は特に第４図に示される水晶発
振回路に基づいて行った第一の実験データ、表２は第５
図に示される発振回路に基づいて行った第二の実験デー
タを示している。

第一の実験例では、第４図に示す発振回路のうち水晶振
動子Ｘに直列に接続された同調回路の一部を構成するコ
ンデンサＣ１，Ｃ２として４７ｐＦ及び１０ｐＦのコン
デンサを使用するとともにコンデンサＣ２に可変抵抗素
子ＶＲを直列に接続し、該可変抵抗素子ＶＲの抵抗値を
Ｏ〜４．８にΩの範囲で可変させ、これによって発振周
波数の変化を調べた。

なお、図中、同調回路を構成する他のコンデンサＣ４，
Ｃ５，Ｃ６はそれぞれ２２０ｐＦに設定して実験を行っ
た。

表１には、その実験結果が示されており、可変抵抗素子
の抵抗値を大きくするにつれて発振器の発振周波数が増
大したことが分かった。また、第６図は、その場合にお
ける抵抗値と発振周波数の変動率を示したデータ図であ
り、第一の実験結果は一点鎖線をもって示されている。

次に、第二の実験例では、第５図に示す発振回路のうち
水晶振動子Ｘに直列に接続された同調回路の一部を構成
するコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３として３３ｐＦ、５ｐ
Ｆ及びｌ０ｐＦの３つのコンデンサを使用するとともに
、コンデンサｃ３に可変抵抗素子ＶＲを直列に接続し、
該可変抵抗素子ＶＲの抵抗値をＯ〜４．６にΩの範囲で
可変させ、これによって発振周波数の変化を調べた。

尚、図中、同調回路を構成する他のコンデンサＣ４、Ｃ
５，Ｃ６はそれぞれ２２０ｐＦに設定して実験を行った
。

表２には、その実験結果が示されており、第一の実験例
の場合と同様、可変抵抗素子ＶＲの抵抗値を大きくする
に連れて、発振回路の発振周波数が増大した。また、そ
の増加の度合は、第一の実験例の場合より著しいことが
判明した。

この場合における周波数変動率は第６図に実線をもって
示されている。

本発明の水晶発振器の特性を周波数変動率を示す第６図
のグラフ図より検討すると、可変抵抗素子ＶＲの抵抗値
が６００Ω〜２にΩの範囲ではリニアな増加特性を示し
ているので、この範囲内では周波数のＷＬ調整が極めて
スムーズに行えることが分かる。

なお、同調回路を構成するコンデンサに並列に可変抵抗
素子を接続して上記と同様な実験を行ったが、その場合
にはコンデンサに直列に接続した場合程の顕著さは無く
、改めて同調回路を構成するコンデンサに直列に可変抵
抗素子を接続するととの有益性が確認された。

また、可変抵抗素子を接続するコンデンサについてはそ
の静電容量の大きいもの程周波数変動率の大きいことが
同時に判明した。

さらに、本発明を理論的に追及するため、高周波領域内
における可変抵抗素子の浮遊容量の影響を検討してみた
が、測定した浮遊容量は０．　３〜０．５ｐＦ程度の大
きさしかなく、しかも本発明の予定する発振領域内では
殆ど変動していないことが判明した。

以下余白一表　ｌ− 可変抵抗素子　発振周波数　発振周波数増加分抵抗値〔
Ω）　　　（ＭＨｚ）　　　　　（Ｈｚ）０　　　９．
９５３０７２　　　　０１５０　　　９．９５３０８０　　　　＋８４００　　
　９．９５３１００　　　＋２８７００　　　９．９５
３１２８　　　＋５６１Ｋ　　　　　９．９５３１５８
　　　＋８６１．２５Ｋ　　９．９５３１７８　　＋１
０６２、ＯＫ　　　９．９５３２２４　　＋１５２２．
５Ｋ　　　９．９５３２４０　　＋１６８３．０Ｋ　　
　９．９５３２５１　　＋１７９３、　５Ｋ　　　　９
．　９５３２５８　　　＋１８６４．８Ｋ　　　９．９
５３２６９　　＋１９７−表　２− 可変抵抗素子　発振周波数　発振周波数増加分抵抗値（
Ω）　　　（ＭＨｚ）　　　　　（Ｈｚ）０　　　９．
９５３４７４　　　　０８０　　　９．９５３５００　　　＋２６２００　　　
９．９５３５１６　　　＋４２４００　　　９．９５３
５４７　　　＋７３６００　　　９．９５３５８１　　
＋１０７８００　　　９．９５３６１５　　＋１４１１
．２４Ｋ　　９．９５３６７３　　＋１９９１．５４Ｋ
　　９．９５３７０４　　＋２３０２、ＯＯＫ　　９．
９５３７３９　　＋２６５２．２２Ｋ　　９．９５３７
５３　　＋２７９２．９０に９．９５３７８０　　＋３
０６３．３０Ｋ　　９．９５３７９０　　＋３１６３．
８３Ｋ　　９．９５３８００　　＋３２６４．６０Ｋ　
　９．９５３８１１　　＋３３７３３廊混九果以上説明したように本発明によれば、トリマコンデサを
不要となし、代わりにトリマコンデンサのように有機溶
剤に溶けやすいシリコンオイルを用いることなく構成で
きる可変抵抗素子で発振器の発振周波数を調整できるの
で、発振器を組立てた後に、有機溶剤で洗浄しても発振
周波数が変動するといったことがなく、したがって洗浄
可能で発振周波数の安定した非常に取扱い易い発振器を
を得ることができる。

加えて、可変抵抗素子は、シリコンオイルなどの有機溶
剤に溶けやすい物質は用いていないので何ら密封等特殊
な加工を施す必要がな（、生産性に優れ、また小型化が
図れると共にコスト安となし得るといった多くの効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の水晶発振器の一実施例を示す斜視図
、第２図は本発明の水晶発振器に使用される可変抵抗素
子の縦断面構造図、第３図は第２図の可変抵抗素子の抵
抗膜パターンの平面図、第４図は本発明の有効性を確認
するため第一の実験例で使用した発振回路図、第５図は
第二の実験例で使用した発振回路図、第６図は第一、第
二の実験例によって得られた周波数変動率と可変抵抗値
との関係を示す特性図、第７図は従来公知の水晶発振器
の一例を示す斜視図、第８図は第７図の水晶発振器に使
用されるトリマコンデンサの縦断面構造図である。（符号の説明）図において、１は水晶振動子、２はプリント配線基板、
６は可変抵抗素子、６１はその抵抗膜パターン、６０は
そのロータを示す。特許出願人　　　京セラ株式会社代理人　　　弁理士　中島　司朗第１図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水晶振動子、コンデンサ、増幅用トランジスタを
組合わせて構成された発振回路をプリント配線基板に実
装して構成された水晶発振器において、前記コンデンサ
のうち同調回路を構成するコンデンサに発振回路の発振
周波数を微調整するための可変抵抗素子を直列に接続し
たことを特徴とする水晶発振器。