压电振荡器制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种改善老化特性、抑制寄生振动效果优良的压电振荡器，该压电振荡器具有压电振子和振荡用晶体管，该晶体管的集电极与交流接地的电源之间连接集电极负载电阻，发射极与集电极之间连接电容，发射极与接地之间连接电阻和电容的并联电路，基极与接地之间至少连接上述压电振子，因此能大幅度地减小流过晶体振子的电流，能够抑制由于振荡器的老化特性而引起的频率变动，而且，减小压电振子的电流可以减小老化，改善Ｃ／Ｎ，并且防止无用的振动和振荡。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压电振荡器，特别是涉及通过减小压电振子的振子电流，改善老化特性、抑制寄生振动效果优良的压电振荡器。
技术介绍
以晶体振荡器为代表的压电振荡器的频率稳定度很高，作为通信设备等的频率信号源被广泛采用。在通信装置的小型化进展过程中，对老化及抑制无用振荡等的频率稳定度的要求越来越高。压电振子利用伴随着机械振动的压电现象进行振荡，为了持续进行振荡，流过大于等于规定值的电流，以产生不低于预定值的机械振动。大家知道，在振子中产生的机械振动伴随着振子自身的机械应力，若长时间产生较大的机械变形，由于机械疲劳等的影响，会伴随谐振频率老化、电阻劣化、谐振特性劣化等。特别是对于频率稳定度要求极高的振荡器，为了限制频率随温度的变化，使用了将振荡器放在保持恒定温度的恒温槽内的开放式振荡器(OCXO)，但在这些振荡器中，采用了如下方法通过尽量减小流过振子的电流、抑制其驱动应力，来改善老化特性和无用谐振抑制特性(无用模式振荡抑制特性)。图23是现有的OCXO中使用的振荡电路例的示意图。图23所示的晶体振荡器100将用虚线包围的振荡电路101的输出通过电容102和缓冲电路103供给AGC(自动增益控制)电路104，其结构为通过在该AGC电路中对振荡输出的一部分进行整流，产生直流电压，并将其作为上述振荡电路101的振荡用晶体管的基极偏置电压来提供，使振荡用晶体管的基极电流保持为一定水平。并且，现有的OCXO中把这种电路称为AGC电路，但在本专利技术中更重视其作为降低流过晶体振子电流电路的功能，以下把该电路称为电流抑制电路。在该例中，上述振荡电路101是一般的科耳皮兹型振荡电路，把通过电容105一端接地的晶体振子106的另一端连接到晶体管107的基极的同时，在基极与接地之间插入由电容108和电容109构成的串联电路，把上述电容串联电路的连接点连接到晶体管107的发射极的同时，通过电阻111接地。而且，基极与接地之间插入的电阻110以及供给来自后述的电流抑制电路(AGC电路)104的电压的电阻112作为晶体管107的基极的偏置电路。此外，该振荡器的输出通过插入在集电极与交流接地的电源线Vcc之间的集电极负载电阻113而导出，如上所述，经过电容102和缓冲电路103，该输出的一部分被通过电阻123和电容124导出至输出端OUT。另一方面，电流抑制电路104将上述缓冲电路103的输出信号的一部分通过电阻114和电容115的串联电路进行分支，将其施加到二极管116的负端和二极管117的正端。此外，这些二极管的另一端通过电容118、电容119分别接地，而且，这些二极管的另一端之间通过电阻120相连接，将二极管116的正端通过振荡电路101的电阻112连接到晶体管107的基极。而且，其具有这样的结构在电源Vcc与接地之间连接由电阻121和电阻122构成的串联电路的同时，使该串联电路的连接中点与二极管117的负端连接。以下，对如上构成的晶体振荡器100的动作进行说明，关于振荡电路101，由于它是一般的科耳皮兹型振荡电路，故省略其动作说明，主要对电流抑制电路104的动作进行说明。首先，当来自振荡电路101的振荡输出通过缓冲电路103供给电流抑制电路104时，正半周期通过二极管117，负半周期的电流通过二极管116分别流向接地端。因此，对应于振荡输出电平，电阻120和二极管116的连接端成为低电压，电阻120和二极管117的连接侧成为高电压。亦即，电阻120的两端随着振荡输出电平的增大而压降变大。另一方面，振荡用晶体管107的基极偏置虽由Vcc通过电阻121、电阻120、电阻112而供给，但由于随振荡电平的增大，电阻120的压降变大，因此基极偏置电压下降，结果基极电流减小，其结果使振荡增益降低，向振子电流减小的方向变化。亦即，当晶体振子106的振子电流增加时，供给电流抑制电路104的振荡输出增加，随之，电阻120两端的压降变大，晶体管107的基极电流减小。此外，相反地，当振荡输出减小时，由于基极电压增大了电阻120两端的压降减小的部分，晶体管107的增益增大，振荡输出增大，维持由各电路常数决定的规定电平。由于该电路的结构复杂，只能用于比较高价的OCXO中，很少使用于一般的振荡器。另一方面，作为电路简单、能够减小晶体振子中流过的电流的振荡电路的例，已经提出了图24所示的振荡电路。该电路200在振荡用晶体管TR1的集电极与通过电容Cv交流接地的电源线Vcc之间插入由电容C。和电感Lc构成的并联调谐电路的同时，在集电极/发射极之间连接电容C3、在发射极/接地之间连接电容Ce和电阻Re的并联电路、在基极/接地之间连接晶体振子X，通过电阻Rb1、Rb2施加适当的基极偏置电压。并且，输出是通过上述电感Lc的二次电感导出的，可以如图25及如图26所示等价地表示该电路。亦即，图25是图24所示的晶体振荡器200的等价电路，设由晶体管TR1的基极/发射极之间的结电容Cπ和晶体管TR1的输入电阻Rπ的并联电路构成的基极/发射极之间的阻抗为z1，晶体管TR1的发射极/接地之间的电阻Re和电容Ce的并联电路构成的阻抗为z2，晶体管的互感为gm。而且，图26表示把图25中的阻抗z1置换为电容C1分量和电阻r1的串联电路、把图26中的阻抗z2置换为电容C2分量和电阻r2分量的串联电路、并把电容Cc和电感Lc的并联电路变换为电容分量C4(C4＝Cc-1/(ω)2Lc))的晶体振荡器200的等价电路。而且，在图26中，晶体管TR1的输入阻抗ZIN为ZIN＝RIN+jXIN，利用图26所示的电路参数，可以表示为以下所示的表达式。ZIN＝RIN+jXINRIN=r1+gm(c3cα)2+(ωc3r2)2{c3cα(r1r2-1ω2c1c2)-c3r2(r1c2+r2c1)}]]> XIN=1ωc1-gm(c3cα)2+(ωc3r2)2{ωc3r2(r1r2-1ω2c1c2)+c3ωcα(r1c2+r2c1)}]]>1cα=1c2+1c3+1c4,c4=cc-1ω2Le]]>r1=Rπ1+(ωCπRπ)2,c1=1ω2CπRπr1,r2=Re1+(ωCeRe)2,c2=1ω2CeRer1]]>图27表示根据上述表达式，通过仿真所求得的图24所示的晶体振荡器200的振荡用放大电路部分的负电阻以及电抗的频率特性的结果。如该图所示，晶体振荡器200能得到充分值的负电阻的频带为9MHz～10MHz之间的狭窄范围，同时，在该频带中，由于电抗分量从电容性急剧变为电感性，很难得到稳定的振荡动作，而且，由于集电极上具有电感，振荡动作变得不稳定，容易伴随异常振荡。因此，这样构成的振荡电路归根到底不能供实用，即使假定被使用，也只能用于试验而已。实际上，图23本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电振荡器，其特征在于，具有压电振子和振荡用晶体管，所述晶体管的集电极与交流接地的电源之间连接集电极负载电阻，发射极与集电极之间连接第１电容，发射极与接地之间连接电阻和第２电容的并联电路，基极与接地之间至少连接所述压电振子，所述第１电容值是比所述第２电容值的０．１倍的值大的值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤富雄，
申请(专利权)人：爱普生拓优科梦株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]