JPH01181215A - 水晶振動子 - Google Patents

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】 く本発明の目的〉 ［産業上の利用分野］ 本発明は、オーバートーンの発振を行なう水晶振動子に
関する。

［従来の技術１ 厚みすべり系の水晶振動子は、周波数が水晶板の厚さで
決定されるため、周波数が高くなる程薄くなり製造しに
くくなる。通常、基本波としては周波数が２０　Ｍｌｌ
ｚ、水晶板の厚さが０．０８ｍｍ位までを利用し、それ
以上の周波数はオーバートーンを利用する。オーバート
ーンを利用すれば、水晶板の厚さが基本波に比べて厚く
出来るため作り易い。第４図は、発振回路として最もよ
く使われているＭＯＳ−ＩＣの発振回路である。インバ
ータでπ回路を構成し、帰還抵抗Ｒｆ、入力コンデンサ
ＣＩ　ｐ出力コンデンサＣ２＋水晶振動子Ｘｔａｌから
成っている。この発振回路の負性抵抗は、周波数が低い
程大きな値を持つため、水晶振動子ＸｔａＩは基本波の
発振を行い、オーバートーンでは発振しない。この発振
回路でオーバートーンを発振させるためには、第５図に
示すようなＬＣの同調回路５１を入力コンデンサＣ１と
並列に接続して、基本波を抑えオーバートーンを選択さ
せる必要がある。しかしながら、ＬＣの同調回路５１の
分だけ部品点数が増えコストアップとなる。

そこで、水晶振動子単体で基本波の共振が弱く、即ち共
振抵抗が大きく、オーバートーンの共振抵抗が小さいも
のとすればよい。これはオーバートーンの方が基本波に
対して電極部分の振動エネルギーのとじ込めが大きいと
いう現象を利用する方法が従来よりある。（特開昭５３
−３６４９４号公報等）［発明が解決しようとする問題
点］ ＣＭＯ３−ＩＣを用いた発振回路でオーバートーンを発
振させるためには、一般にＬＣ同調回路等を付加する必
要があり、コストアップになると共にコイルを用いるた
め小型化に不利なものとなっていた。

［本発明の目的Ｊ 水晶振動子単体で基本波の共振が弱く、即ち共振抵抗が
大きく、オーバートーンの共振抵抗が小さいものを電極
構造により達成し、ＣＭＯＳ−ＩＣの発振回路でＬＣ同
調回路等の付加回路を使用しないでオーバートーン発振
を行うものである。

く本発明の構成〉 ｒ問題を解決する手段］ 水晶振動子の両面中央部に対向する電極を施した水晶振
動子において、オーバートーンの発振をさせるために該
水晶振動子の少なくとも一方の面の該電極を該水晶振動
子の中心から放射状に分割し、および相隣接する分割電
極の極性が異なるように配置して励振した構造の水晶振
動子である。

［作用及び実施例］ 第３図は、水晶振動子３１の断面図である。両面中央部
に電極３２を施したもので、基本波３３とオーバートー
ン３４での撮動エネルギーを示すものである。オーバー
トーン３４の振動エネルギーが電極３２部分に集中して
いるのに対し、基本波３３の振動エネルギーは周辺部に
まで拡がっているので、水晶振動子３１をベースに組立
てる際、保持部に導電性接着剤等を塗布して基本波の振
動エネルギーを吸収させ共振抵抗を増大せしめることが
出来る。これによりオーバートーン発振を容易にさせる
ことが出来る。

また、オーバートーンをより効率良く発振させるだめに
基本波３３の振動エネルギーが極力周辺まで効果的に拡
散してくるようにすればよく、水晶振動子３１の電極３
２の設けられた部分の周波数が高くなるようにすれば良
い。即ち、基本波において水晶振動子３１素板の共振周
波数をｆ、とし、電極を付加したときの共振周波数をｒ
２とするとｆ＋＜ｆｚとなるようにすれば、効果的に基
本波３３の撮動エネルギーは周辺部に拡散する。

通常は、水晶振動子３１素板に単一の電極が付加される
と、それに応じて周波数は低下する。即ちｆ、　＞ｆ２
となる。

従ってこのｆ＋＜ｆ２の関係を十分に実現するため、第
１図（ａ）に水晶振動子１１の電極構造を平面図で示す
。水晶振動子１１には、両面中央部に電極を付加するが
、少なくとも一方の面の電極を水晶振動子１１の中心か
ら放射状にして４分割したものである。そして相隣接す
る分割電極１２゜１３．１４，１５の極性がそれぞれ異
なるように配置する。第１図（ａ）の図面上で分割電極
を斜線と砂目模様で示しているが、電極の極性が異なる
ことを示すもので、分割電極１２と１３．１３と１４．
１４と１５．１５と１２のそれぞれ相隣接した分割電極
の極性が異なることを示す。

なお、この水晶振動子１１はベースの保持部に固着する
ため、各分割電極は水晶振動子１１の端部まで引き伸ば
したり、分割電極同士を接続している。本実施例では、
裏面（破線）の電極も表面の電極と同様に施しである。

このように電極を分割することにより、分割電極を付加
した場合の共振周波数をさらに高くすることが出来、比
較的容易にＬ＜ｆ２の関係を実現する事ができる。

第１図（ｂ）は、第１図（ａ）の水晶振動子１１をＡ−
Ａ線で縦断したときめ電荷分布説明図である。

なお、説明に不要な接続電極と引出し電極は省いである
。このように、オーバートーンの電荷分布１６は、それ
ぞれの電極部分１３と１５でエネルギーがとじ込められ
る。一方、基本波の電荷分布１７は、水晶振動子１１の
中央部で電極がないため、この部分で減衰している。

なお、実施例として水晶振動子素板の周波数を１０、　
６７！ＶＩＨｚ、外形寸法８φに電極５．０φの４分割
電極を付加し、基本波の周波数を水晶振動子素板の周波
数に対し＋１５ｋＨｚとすると、３次のオーバートーン
３２ＭＨｚの共振抵抗は約２０Ωで、基本波のＣＩ　＋
（Ｃｒｙｓｔａｌ　　Ｉ　ｍｐｅｄａｎｃｅ）と３次オ
ーバートーンのＣ１０との比ａ＝ＣＩ、／Ｃ１３が１５
〜２０とすることが出来る。この比ａの値が１５〜２０
倍ということは、第４図の発振回路を用いて３次オーバ
ートーンを発振させるには通常十分な値である。

第２図は、他の実施例を示す水晶振動子２１の平面図で
ある。

水晶振動子２１の中心から放射状に電極を４つに分割し
たもので、分割電極２２，２３．２４゜２５は、それぞ
れ矩形状にしたものである。図で斜線と砂目模様とは電
極の極性が異なることを示すもので、相隣接した分割電
極は、それぞれ極性が異なるように配置しである。

そして、このような電極配置によりオーバートーンを発
振させるのであるが、第４図の発振回路の入出力コンデ
ンサＣ，，Ｃ２の容量を太き（し、即ち、水晶振動子Ｘ
ｔａｌの負荷容量を大きくしすぎると基本波の発振を起
こすことがある。７４ＨＣＵＯ４のＩＣを用いて約５０
ｐＦが限界である。

しかし通常用いられる１０〜２０ｐＦでは全く基本波は
発振しない。これは水晶振動子の負荷容量を小さくした
方が３次オーバートーンの発振に有利であるということ
であり、また、これは主信号とスプリアスとを分離する
ことにも有利である。

即ち、４分割電極をした水晶振動子で、電極寸法や位置
の若干のアンバランスで主信号の前にスプリアスが現わ
れる。このスプリアスは、かなり大きくなる場合もある
が、オーバートーン発振のため容量比が大きく、負荷容
量が小さくなるに従い主信号に対しレヘルが低下する。

また主信号は高域側にシフトし周波数間隔が広がるため
、これらの振動が相互に入れかわり周波数のジャンプを
引き起こすことはない。

また、このような水晶振動子の周波数調整は、水晶振動
子全面にわたって半導体等の比較的真空蒸着しやすい物
質を付着させれば水晶振動子の電極部分の周波数が低下
すると同時に、等制約に水晶振動子素板の周波数も低下
するのでＬ＜ｆｚの関係はそこなわれない。

く本発明の効果〉 本発明は、オーバートーンを発振させるために水晶振動
子素板の少なくとも一方の面の電極を水晶振動子の中心
から放射状に分割し、相隣接する分割電極の極性を異な
らしたものであるから、−般に利用されているＭＯＳ−
ＩＣの発振回路でＬＣの同調回路がなくてもオーバート
ーン発振させることが出来、また、付加回路が不必要な
ためコストアップにならず、さらに小型化をも容易にす
ることが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、水晶振動子の平面図。第１図（ｂ）は
、水晶振動子の電荷分布説明図。第２図は、水晶振動子
の平面図。第３図は、振動エネルギーを説明する図。第
４図は、ＭＯＳ−ＩＣを用いた発振回路図。第５図は、
従来のオーバートーン発振回路図である。 １１．２１・・・・・・水晶振動子 １２．１３．１４．１５．２２，２３，２４．２５・・
・・・・分割電極特許出願人　　キンセキ株式会社 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）水晶振動子の両面中央部に対向する電極を施した
   水晶振動子において、オーバートーンの発振をさせるた
   めに該水晶振動子の少なくとも一方の面の該電極を該水
   晶振動子の中心から放射状に分割し、および相隣接する
   分割電極の極性が異なるように配置して励振したことを
   特徴とする水晶振動子。
2. （２）該電極を４分割したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の水晶振動子。
3. （３）該電極をほぼ同じ広さで分割したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の水晶振動子。