(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、前記筐体内に設けられる水晶片と、前記水晶片に設けられる対の励振電極と、前記水晶片に設けられる磁束発生部材と、前記水晶片に設けられ、前記磁束発生部材からの磁束が通るコイルとを有する水晶振動子と、
前記水晶振動子の対の励振電極間に電気的に接続される反転増幅器と、
前記コイルに現れる信号の振幅が基準値以下になった場合に、アラームを発生すると共に、前記反転増幅器の利得を上げる制御部とを含む、水晶発振器。
【請求項２】
筐体と、前記筐体内に設けられる水晶片と、前記水晶片に設けられる対の励振電極と、前記水晶片に設けられ、磁性材料により形成される磁性体部と、前記磁性体部に及ぶ磁場を発生する電磁石とを有する水晶振動子と、
前記水晶振動子の対の励振電極間に電気的に接続される反転増幅器と、
前記電磁石のコイルに現れる信号の振幅が基準値以下になった場合に、アラームを発生すると共に、前記反転増幅器の利得を上げる制御部とを含み、
前記電磁石は、前記対の励振電極のうちの上側の励振電極に平行に設けられる基板、前記筐体の上側の蓋部、前記制御部の上側表面、及び、前記筐体の下部の内表面のうちのいずれか１つに配置される、水晶発振器。
【請求項３】
前記基準値は、前記水晶振動子が出力停止に至るときの前記振幅よりも大きい、請求項１又は２に記載の水晶発振器。
【請求項４】
前記反転増幅器の出力側に設けられる出力バッファを更に含む、請求項１又は２に記載の水晶発振器。
【請求項５】
前記出力バッファは、入力に対する下限値を有し、
前記基準値は、前記下限値よりも大きい、請求項４に記載の水晶発振器。
【請求項６】
前記反転増幅器は、オペアンプと、第１抵抗と、前記第１抵抗よりも抵抗値が大きい第２抵抗とを含み、
前記制御部は、前記オペアンプの反転端子が前記第１抵抗を介して前記オペアンプの出力端子に電気的に接続される第１状態から、前記反転端子が前記第２抵抗を介して前記出力端子に電気的に接続される第２状態に切り替えることで、前記利得を上げる、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の水晶発振器。
【請求項７】
前記反転増幅器及び前記制御部は、ＩＣにより実現され、前記ＩＣは、前記水晶振動子の筐体内に設けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水晶発振器。
【請求項８】
筐体と、前記筐体内に設けられる水晶片と、前記水晶片に設けられる対の励振電極と、前記水晶片に設けられる磁束発生部材と、前記水晶片に設けられ、前記磁束発生部材からの磁束が通るコイルとを有する水晶振動子と、
前記水晶振動子の対の励振電極間に電気的に接続される反転増幅器と
を含む水晶発振器において、
前記コイルに現れる信号の振幅が基準値以下になった場合に、アラームを発生すると共に、前記反転増幅器の利得を上げる、水晶発振器制御方法。
【請求項９】
筐体と、前記筐体内に設けられる水晶片と、前記水晶片に設けられる対の励振電極と、前記水晶片に設けられ、磁性材料により形成される磁性体部と、前記磁性体部に及ぶ磁場を発生する電磁石とを有する水晶振動子と、
前記水晶振動子の対の励振電極間に電気的に接続される反転増幅器と
を含み、前記電磁石は、前記対の励振電極のうちの上側の励振電極に平行に設けられる基板、前記筐体の上側の蓋部、制御部の上側表面、及び、前記筐体の下部の内表面のうちのいずれか１つに配置される、水晶発振器において、
前記制御部は、前記電磁石のコイルに現れる信号の振幅が基準値以下になった場合に、アラームを発生すると共に、前記反転増幅器の利得を上げる、水晶発振器制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水晶発振器及び水晶振動子制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動子に流れる電流の変化を監視することにより水晶振動子の気密性が保たれているかを監視する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2010-232974号公報
【特許文献２】特開平6-177645号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術では、水晶振動子が出力停止（例えばクロック停止）に至る前に、アラームを発生し且つ出力停止の時期を遅らせることが難しい。尚、かかる水晶振動子の出力停止は、異常等に起因して突然生じうる。
【０００５】
そこで、１つの側面では、本発明は、水晶振動子が出力停止に至る前に、アラームを発生し且つ出力停止の時期を遅らせることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一局面によれば、筐体と、前記筐体内に設けられる水晶片と、前記水晶片に設けられる対の励振電極と、前記水晶片に設けられる磁束発生部材と、前記水晶片に設けられ、前記磁束発生部材からの磁束が通るコイルとを有する水晶振動子と、
前記水晶振動子の対の励振電極間に電気的に接続される反転増幅器と、
前記コイルに現れる信号の振幅が基準値以下になった場合に、アラームを発生すると共に、前記反転増幅器の利得を上げる制御部とを含む、水晶発振器が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
水晶振動子が出力停止に至る前に、アラームを発生し且つ出力停止の時期を遅らせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】実施例１による水晶振動子を概略的に示す上面図である。
【図１Ｂ】図１ＡにおけるラインＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図２】水晶振動子及びＩＣ（実施例１）を含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。
【図３】反転増幅器の一例を示す図である。
【図４】水晶振動子が正常品である場合の特性の説明図である。
【図５】異常に起因した水晶振動子の出力停止の説明図である。
【図６Ａ】異常品の場合に現れる信号の時系列波形を示す図である。
【図６Ｂ】異常品の場合に現れる信号の時系列波形を示す図である。
【図６Ｃ】異常品の場合に現れる信号の時系列波形を示す図である。
【図７】実施例１による動作例の説明図である。
【図８】水晶振動子及びＩＣ（実施例２）を含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。
【図９Ａ】水晶発振器の発振に起因してコイルに電流が流れる原理の説明図である。
【図９Ｂ】水晶発振器の発振に起因してコイルに電流が流れる原理の説明図である。
【図９Ｃ】コイルに現れる信号波形の説明図である。
【図９Ｄ】コイルに現れる信号波形の説明図である。
【図１０】コイルの実装例の説明図である。
【図１１Ａ】磁石の実装例の説明図である。
【図１１Ｂ】磁石の他の実装例の説明図である。
【図１１Ｃ】磁石の更なる他の実装例の説明図である。
【図１２】水晶振動子及びＩＣ（実施例３）を含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。
【図１３】送信アンテナ及び受信アンテナの実装例の説明図である。
【図１４】水晶振動子及びＩＣ（実施例４）を含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。
【図１５】コイル及び磁石の実装例の説明図である。
【図１６】水晶振動子の概略的な断面図である。
【図１７】水晶振動子及びＩＣ（実施例５）を含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。
【図１８Ａ】実施例５による水晶振動子を概略的に示す上面図である。
【図１８Ｂ】図１８ＡにおけるラインＣ−Ｃに沿った断面図である。
【図１９】副振動の説明図である。
【図２０】副振動用発振回路の説明図である。
【図２１】水晶振動子及びＩＣ（実施例６）を含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。
【図２２】発光素子及び受光素子の実装例の説明図である。
【図２３】発光素子からの光の照射部を模式的に示す斜視図である。
【図２４】水晶振動子の特性検知原理の説明図である。
【図２５】受光信号の強度の変化の説明図である。
【図２６】実施例７による励振電極の説明図である。
【図２７】コイルの実装例を概略的に示す断面図である。
【図２８】コイル基板の２面図である。
【図２９】水晶振動子及びＩＣを含む水晶発振器（実施例７）の回路構成の一例を概略的に示す図である。
【図３０】電磁石回路と交流波形の発生原理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１０】
［実施例１］
図１Ａは、実施例１による水晶振動子１００を概略的に示す上面図であり、図１Ｂは、図１ＡにおけるラインＢ−Ｂに沿った概略的な断面図である。尚、図１Ａでは、内部が見えるように、筐体３０の蓋の図示を省略しており、見えない要素（外部電極４１等）について破線で示されている。以下では、水晶片１０の厚み方向（図１Ｂの上下方向）を上下方向とし、筐体３０の蓋のある方を「上側」とする。但し、水晶振動子１００の実装状態の向きは任意である。また、以下では、「外表面」とは、筐体３０における外部に露出する表面を指し、「内表面」とは、筐体３０の内部空間に露出する表面を指す。また、Ｘ方向は、図１Ａに示すように、水晶振動子１００の主振動方向に対応する方向に定義する。尚、図１Ａ及び図１Ｂには、水晶振動子１００に加えて、ＩＣ２００についても図示されている。
【００１１】
水晶振動子１００は、水晶片１０と、励振電極２０と、筐体３０と、外部電極４１乃至４４とを含む。水晶振動子１００は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、表面実装タイプである。
【００１２】
水晶片１０は、例えばＡＴカットされた人工水晶基板であってよい。水晶片１０の外形は、任意であり、実施例１では、矩形であるが、他の形状であってもよい。水晶片１０の支持構造は、任意であるが、例えば水晶片１０は、筐体３０に片持ち構造で支持されてよい。図１Ａ及び図１Ｂに示す例では、水晶片１０は、筐体３０の土手部３１上に片持ち構造で支持される。水晶振動子１００の駆動時、水晶片１０は、Ｘ方向に振動（厚みすべり振動）する。
【００１３】
励振電極２０は、水晶片１０を励振させる。水晶片１０の上側表面に設けられる上側励振電極２１と、水晶片１０の下側表面に設けられる下側励振電極２２とを含む。励振電極２０は、上側励振電極２１と下側励振電極２２との間の電位差により水晶片１０を励振させる。尚、励振電極２０は、金、銀、アルミニウム等により形成されてよい。
【００１４】
励振電極２０は、ＩＣ（Integrated  Circuit）２００（水晶振動子制御装置の一例）に電気的に接続される。励振電極２０とＩＣ２００との電気的な接続方法は任意である。図１Ａ及び図１Ｂに示す例では、上側励振電極２１は、水晶片１０の上側表面に形成された導体パターン４７、電導性接着剤４９、筐体３０の下部の内表面に形成された導体パターン４７１、及びワイヤ４７３を介して、ＩＣ２００に電気的に接続される。また、下側励振電極２２は、水晶片１０の下側表面に形成された導体パターン４８、電導性接着剤４９、筐体３０の下部の内表面に形成された導体パターン４８１、及びワイヤ４８３を介して、ＩＣ２００に電気的に接続される。尚、ワイヤ４７３，４８３（及び以下で説明するワイヤ）は、ワイヤボンディングにより形成されてよい。尚、電導性接着剤４９は、水晶片１０の縁部（片持ち支持される側の縁部）に設けられてよい。
【００１５】
筐体３０は、水晶片１０を収容する。筐体３０は、例えばセラミック材料により形成される。この場合、筐体３０は、例えばセラミック材料の層を積層して形成されるセラミックパッケージであってよい。筐体３０は、蓋３４（図１Ｂ等参照）を含み、内部空間（キャビティ）に水晶片１０を気密に封入する。例えば、筐体３０の内部空間は真空、又は、乾燥窒素で満たされ、蓋３４で密封される。尚、蓋３４は、金属板やセラミック板であってよい。
【００１６】
外部電極４１乃至４４は、筐体３０に設けられる。図１Ａ及び図１Ｂに示す例では、外部電極４１乃至４４は、筐体３０の下部の外表面に設けられる。外部電極４１乃至４４は、ＩＣ２００に電気的に接続されてよい。外部電極４１乃至４４とＩＣ２００との電気的な接続方法は任意である。図１Ａ及び図１Ｂに示す例では、外部電極４１は、筐体３０の下部の外表面に形成された導体パターン４１１、筐体３０に形成されたビア４１２、及びワイヤ４１３を介して、ＩＣ２００に電気的に接続される。また、外部電極４４は、同様に、筐体３０の下部の外表面に形成された導体パターン４４１、筐体３０に形成されたビア４４２、及びワイヤ４４３を介して、ＩＣ２００に電気的に接続される。図示を省略したが、外部電極４２，４３とＩＣ２００との間も同様に導体パターン等を介して電気的に接続されてよい。
【００１７】
外部電極４１乃至４４は、筐体３０の外部の装置等に電気的に接続されてよい。即ち、外部電極４１乃至４４は、ＩＣ２００及び外部の装置に電気的に接続されることで、ＩＣ２００を外部の装置等に電気的に接続する。図１Ａ及び図１Ｂに示す例では、外部電極４１、４４は、ＩＣ２００のアラーム出力端子２２２及びクロック出力端子２２０（図２参照）から各信号を取り出すために利用されてよい。また、図１Ａ及び図１Ｂに示す例において、外部電極４２、４３は、ＩＣ２００をグランド及び電源（共に図示せず）に電気的に接続するために利用されてよい（配線の図示は省略）。
【００１８】
ＩＣ２００は、上述のように、水晶振動子１００の励振電極２０に電気的に接続される。ＩＣ２００は、水晶振動子１００と共に水晶発振器の一例を形成する。図１Ａ及び図１Ｂに示す例では、ＩＣ２００は、筐体３０の下部の内表面上に設けられる。即ち、ＩＣ２００は、筐体３０の内部空間内に設けられる。但し、変形例では、ＩＣ２００は、筐体３０の外部に設けられてもよい。この場合、例えば、上側励振電極２１及び下側励振電極２２は、外部電極４１乃至４４のいずれか２つにそれぞれ電気的に接続され、該２つの外部電極にＩＣ２００が電気的に接続されてよい。
【００１９】
尚、図１Ａ及び図１Ｂに示す例において、ＩＣ２００は、下面にバンプ（端子）を備えてよい。この場合、ＩＣ２００は、ワイヤ４１３等に代えて、バンプを介してビア４１２等に電気的に接続されてもよい。
【００２０】
図２は、水晶振動子１００及びＩＣ２００を含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。尚、図２においては、ＩＣ２００に関して、端子内部の容量、実装基板の配線パターンの浮遊容量、水晶振動子１００に流れる電流（図２の矢印i参照）を制限する抵抗等は図示が省略されている。
【００２１】
図２に示す例では、ＩＣ２００の入力端子２０２及び出力端子２０４に水晶振動子１００の上側励振電極２１及び下側励振電極２２がそれぞれ接続される。但し、ＩＣ２００の入力端子２０２及び出力端子２０４に水晶振動子１００の下側励振電極２２及び上側励振電極２１がそれぞれ接続されてもよい。水晶振動子１００は、ＩＣ２００と協動して、任意の機器（例えば基地局装置や中継局装置等のような通信制御装置）で用いられるクロック（基準クロック）を生成する。
【００２２】
水晶振動子１００には、マッチングコンデンサ３００が電気的に接続される。具体的には、第１コンデンサ３０２が水晶振動子１００の上側励振電極２１とグランドの間に電気的に接続され、第２コンデンサ３０４が水晶振動子１００の下側励振電極２２とグランドの間に電気的に接続される。マッチングコンデンサ３００は、水晶振動子１００からＩＣ２００の回路を含むすべての容量合計（負荷容量値）を負荷とした時に水晶振動子１００の出力周波数（初期値）が所望値（設計値）になるよう調整（マッチング調整）するために設けられる。尚、図２において、点線で囲まれた範囲が発振回路を形成する。
【００２３】
ＩＣ２００は、反転増幅器２０６と、出力バッファ（バッファ回路）２０８と、モニター用増幅器２４０（増幅器の一例）と、アラーム発出回路２５０（制御部の一例）と、利得制御回路２６０（制御部の一例）と、基準電圧発生部２７０とを含む。
【００２４】
反転増幅器２０６は、上述のように、水晶振動子１００の出力（上側励振電極２１から入力端子２０２に入力された信号）を反転増幅する。即ち、上側励振電極２１から入力端子２０２に入力された信号は、反転増幅器２０６で反転増幅される。反転増幅された信号は、出力バッファ２０８に入力されると共に、出力端子２０４を介して下側励振電極２２に入力される。また、反転増幅された信号は、モニター用増幅器２４０に入力される。
【００２５】
反転増幅器２０６は、利得（ゲイン）が可変である。尚、反転増幅器２０６は、自動利得制御（AGC：Automatic  Gain  Control）で用いられるタイプの反転増幅器（例えば可変抵抗や、電界効果トランジスタを可変抵抗素子として用いるタイプ）であってもよい。但し、実施例１では、以下で説明するように、出力が常に一定になるように反転増幅器２０６の利得を調整する制御（即ち自動利得制御）は実行されない。即ち、自動利得制御回路は設けられない。これにより、自動利得制御のための回路構成が不要となり、簡易な構成を実現できると共に、省電を図ることができる。
【００２６】
実施例１では、一例として、反転増幅器２０６は、図３に示すように、オペアンプＯＰと、抵抗Ｒ２（第１抵抗の一例）及び抵抗Ｒ３（第２抵抗の一例）とを含む。抵抗Ｒ２、Ｒ３は、オペアンプＯＰの出力を反転端子に戻すライン上に並列に設けられる。反転増幅器２０６は、更にスイッチＳＷを含む。スイッチＳＷは、オペアンプＯＰの反転端子が抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰの出力端子に電気的に接続される第１状態と、オペアンプＯＰの反転端子が抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰの出力端子に電気的に接続される第２状態とを切り替え可能とする。スイッチＳＷの状態は、利得制御回路２６０により制御される。第１状態では、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏとの関係は、Ｖｏ＝Ｒ２／Ｒ１×Ｖｉであり、Ｒ２／Ｒ１が増幅率となる。第２状態では、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏとの関係は、Ｖｏ＝Ｒ３／Ｒ１×Ｖｉであり、Ｒ３／Ｒ１が増幅率となる。例えばＲ３＞Ｒ２であるとすると、Ｒ３／Ｒ１＞Ｒ２／Ｒ１であるので、第２状態の方が第１状態よりも増幅率（即ち反転増幅器２０６の利得）が高くなる。図３に示す例によれば、可変抵抗等を用いるタイプの反転増幅器に比べて、簡易な構成で利得が可変な反転増幅器２０６を実現できる。
【００２７】
出力バッファ２０８は、例えばCMOS（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）により形成されてよい。出力バッファ２０８は、入力信号（反転増幅器２０６で反転増幅された信号）に基づいて、水晶振動子１００の発振状態を表す信号（パルス信号）を生成する。出力バッファ２０８は、入力信号のレベル（以下、「入力レベル」とも称する）が第１閾値を超えると“電圧ＶＯＨ”を出力し、入力レベルが第２閾値を下回ると“電圧ＶＯＬ”を出力する。尚、第１閾値及び第２閾値は、出力バッファ２０８のCMOSを形成するP型MOSとN型MOSがオン/オフする電圧値（閾値レベル）に依存し、同一に設定されてもよいし、異なるように設定されてもよい。このようにして、図２に示す例では、水晶振動子１００の出力は、水晶振動子１００から直接的に出力されずに、出力バッファ２０８を経由してクロック出力端子２２０に出力される。
【００２８】
モニター用増幅器２４０は、反転増幅器２０６と出力バッファ２０８との間（図２のポイントＢ参照）に入力側の端子が電気的に接続され、出力側の端子がアラーム発出回路２５０電気的に接続される。モニター用増幅器２４０は、反転増幅器２０６とアラーム発出回路２５０との間に介在することで、発振回路への影響が少ない態様で、アラーム発出回路２５０に、反転増幅器２０６からの出力を入力することを可能とする。この目的のため、モニター用増幅器２４０は、高い入力インピーダンスを有する（即ちハイインピーダンス入力である）。また、モニター用増幅器２４０は、低利得であり、入力（反転増幅器２０６からの入力）に対しリニアな出力が得られる領域でのみ使用されてよい。モニター用増幅器２４０の出力は、アラーム発出回路２５０に入力される。
【００２９】
アラーム発出回路２５０は、水晶振動子１００が出力停止に至る前の状態（以下、「出力停止前状態」と称する）を検出する機能（以下、「出力停止前状態検出機能」と称する）を有する。尚、水晶振動子１００が出力停止に至るとは、発振回路が出力停止に至ることを意味する。発振回路が出力停止に至るとは、後述のように、出力バッファ２０８から出力のレベルが変化しない状態（水晶振動子１００の出力周波数に応じた周期で“ＶＯＨ”及び“ＶＯＬ”間で切り替わる正常な出力が得られない状態）への遷移を意味する。
【００３０】
アラーム発出回路２５０は、反転増幅器２０６と出力バッファ２０８との間（図２のポイントＢ参照）にモニター用増幅器２４０を介して電気的に接続される。反転増幅器２０６と出力バッファ２０８との間に現れる信号を監視することで、出力停止前状態検出機能を実現する。具体的には、アラーム発出回路２５０は、モニター用増幅器２４０を介して取得する信号の振幅（指標値の一例）が基準値β以下となった場合に、アラームを発生する。信号の振幅とは、直近の所定周期分の信号のレベルの最大値と平均値との差や、直近の所定周期分の信号のレベルの平均値と最小値との差や、直近の所定周期分の信号のレベルの最大値と最小値との差の半分等に基づくものであってもよい。尚、アラーム発出回路２５０は、直近の所定周期分の信号のレベルの最大値（指標値の他の一例）を、振幅に代えて用いてもよい。これは、例えば直近の１周期分の信号のレベルの最大値は、同周期における同信号の振幅と相関するためである。或いは、同様の観点から、アラーム発出回路２５０は、直近の所定周期分の信号の振幅値の積算値（指標値の他の一例）を、振幅に代えて用いてもよい。
【００３１】
基準値βは、出力バッファ２０８の入力下限値よりも大きい値に設定される。基準値βは、出力バッファ２０８の入力下限値を“α”とし、モニター用増幅器２４０での増幅率を“γ”としたとき、β＞α×γとされる。例えば、基準値βは、β＝１．１×（α×γ）又はβ＞１．１×（α×γ）であってよい。出力バッファ２０８の入力下限値とは、出力バッファ２０８から出力が得られるときの出力バッファ２０８に対する入力レベル（例えば入力電圧の大きさ）の下限値に対応する。即ち、出力バッファ２０８への入力が振動していても、出力バッファ２０８への入力のレベルが、ある下限値を下回る状態では、CMOSがオン／オフせず、出力バッファ２０８から有意な出力（クロック源として機能できる出力）が得られなくなる。出力バッファ２０８の入力下限値とは、該下限値に対応する。尚、基準値βは、出力バッファ２０８の入力下限値の設計値に基づいて一律に設定されてもよい。或いは、基準値βは、出力バッファ２０８の個体毎に異なり得る入力下限値に対応して、個体毎の実測値に基づいて個体別に設定されてもよい。この場合、例えば、基準値βは、水晶振動子１００及びＩＣ２００を含む製品の出荷時の実測値に基づいて設定されてもよい。
【００３２】
アラーム発出回路２５０が発生するアラームは、アラーム出力端子２２２を介して外部に出力されると共に、利得制御回路２６０に入力される。尚、アラーム出力端子２２２を介して出力されるアラームは、例えば、外部のユーザ装置（図示せず）に送信されてよい。水晶振動子１００の出力が通信制御装置のクロックとして機能する場合、ユーザ装置は、例えば、基地局などを管理する中央管理サーバであってよい。この場合、アラームは、何らかの音声や表示による警報出力を引き起こす信号であってもよいし、現在の発振レベルの低下状態を表す指標値の情報を含んでもよい。かかる警報出力を受けて、例えば通信事業者であるユーザは、アラームが発生した水晶振動子１００（出力停止前状態が検出された水晶振動子１００）を実装する通信制御装置の修理・交換作業を計画できる。
【００３３】
利得制御回路２６０は、アラームの発生と同期して反転増幅器２０６の利得を上げる機能を有する。即ち、利得制御回路２６０は、アラーム発出回路２５０からのアラームが入力されると、反転増幅器２０６の利得を第１の値から第２の値へと上げる。第２の値は、第１の値よりも有意に大きく、例えば可変領域の最大値である。これにより、反転増幅器２０６からの出力の振幅が増加し、出力バッファ２０８への入力の振幅を高めることができる。図３に示す例では、利得制御回路２６０は、アラーム発出回路２５０からのアラームが入力されると、スイッチＳＷを制御し、第１状態から第２状態に切り替える（図３の矢印参照）。これにより、反転増幅器２０６の利得がＲ２／Ｒ１からＲ３／Ｒ１に増加する。
【００３４】
利得制御回路２６０は、アラーム発出回路２５０からのアラームが入力されるまでは、反転増幅器２０６の利得を第１の値に維持し、アラームが入力されると、反転増幅器２０６の利得を第２の値に変更し、以後、反転増幅器２０６の利得を第２の値で維持する。この場合、第１の値（Ｒ２／Ｒ１）＜第２の値（Ｒ３／Ｒ１）である。従って、アラーム発出回路２５０からのアラームが入力されるまでは、省電を図りつつ、アラーム発出回路２５０からのアラームが入力された以後は、反転増幅器２０６の利得を増加した状態を維持できる。
【００３５】
基準電圧発生部２７０は、アラーム発出回路２５０で用いられる基準値βに対応する電圧を発生する。例えば、基準電圧発生部２７０で発生する電圧は、アラーム発出回路２５０のコンパレータ（図示せず）に入力されてよい。
【００３６】
次に、図４乃至図７Ｃを参照して、実施例１による効果を説明する。以下では、利得制御回路２６０を備えていない構成である比較例との対比で実施例１による効果を説明する場合がある。
【００３７】
図４は、水晶振動子１００が正常品である場合の特性の説明図である。
【００３８】
図４には、上側に、横軸に時間を取り、縦軸に水晶振動子１００の出力周波数を取り、水晶振動子１００の出力周波数の時間変化特性を示す周波数特性図が示される。周波数特性図には、水晶振動子１００の出力周波数に対する周波数規格下限値が示されると共に、正常品に係る時間変化特性Ｆ１が示される。
【００３９】
図４には、下側に、横軸に時間を取り、縦軸に、図２に示す発振回路内の各ポイントＡ，Ｂ，Ｃにおいて現れる信号の振幅を取り、各ポイントＡ，Ｂ，Ｃでの振幅の時間変化特性Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ１ｃを示す出力変化特性図が示される。出力変化特性図には、出力バッファ２０８の入力下限値が併せて示される。
【００４０】
正常品の場合、図４の上側にて時間変化特性Ｆ１に示すように、エージング（経年劣化）に起因して、水晶振動子１００の出力周波数は、時間の指数的な増加に比例して初期値ｆ０から低下していく。しかしながら、正常品の場合、水晶振動子１００の出力周波数は、設計寿命（例えば６年）前に周波数規格下限値を下回ることはない。尚、周波数変化の主たる原因は水晶振動子１００の励振電極２０の酸化である。エージングによる周波数変化量は、製造プロセスの管理等である程度コントロールできる。設計通りであれば、図４に示すように、設計寿命前に水晶振動子１００の出力周波数が周波数規格下限値を割ることはない。
【００４１】
また、正常品の場合、図４の下側にて時間変化特性Ｃ１ｂに示すように、エージングに起因して、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅は低下する。周波数変化の場合と同様に、振幅変化の主たる原因は水晶振動子１００の励振電極２０の酸化による質量増加である。しかしながら、正常品の場合、設計寿命前に、図２に示すポイントＢにおいて現れる信号の振幅が、出力バッファ２０８の入力下限値を下回らない。即ち、設計通りであれば、設計寿命前に出力バッファ２０８への入力の振幅が入力下限値を割ることはない。従って、正常品の場合、図４の下側にて時間変化特性Ｃ１ｃに示すように、図２に示すポイントＣにおいて現れる信号の振幅は変化せず、一定である。即ち、正常品の場合、設計寿命に至るまで、図２に示すポイントＣにおいて、水晶振動子１００の出力周波数に応じた周期で“ＶＯＨ”及び“ＶＯＬ”間で切り替わる出力（即ち正常な出力）が得られる。
【００４２】
図５乃至図６Ｃは、異常に起因した水晶振動子１００の出力停止の説明図である。図５において、ｔ１は、水晶振動子１００の作動開始時点を表し、ｔ２は、水晶振動子１００が出力停止に至る直前の時点を表し、ｔ３は、水晶振動子１００が出力停止に至った時点を表し、ｔ４は、設計寿命の時点を表す。
【００４３】
図５には、上側に、横軸に時間を取り、縦軸に水晶振動子１００の出力周波数を取り、水晶振動子１００の出力周波数の時間変化特性を示す周波数特性図が示される。周波数特性図には、水晶振動子１００の出力周波数に対する周波数規格下限値が示されると共に、正常品に係る時間変化特性Ｆ１（点線）と、設計寿命前に出力停止に至る異常品に係る時間変化特性Ｆ２（実線）とが示される。異常品に係る時間変化特性Ｆ２は、一例として、作動開始から約１００日後に出力停止に至る場合を示す。
【００４４】
図５には、下側に、横軸に時間を取り、縦軸に、図２に示す各ポイントＡ，Ｂ，Ｃにおいて現れる信号の振幅を取り、各ポイントＡ，Ｂ，Ｃでの振幅の時間変化特性（異常品に係る同特性）Ｃ２ａ、Ｃ２ｂ、Ｃ２ｃを示す出力変化特性図が示される。出力変化特性図には、出力バッファ２０８の入力下限値が併せて示されると共に、正常品に係る時間変化特性Ｃ１ｃ（点線）が併せて示される。
【００４５】
図６Ａ乃至図６Ｃは、異常品の場合に現れる信号の時系列波形を示す図である。図６Ａは、図２に示すポイントＡにおいて現れる信号の波形を示す。図６Ｂは、図２に示すポイントＢにおいて現れる信号の波形を示す。図６Ｃは、図２に示すポイントＣにおいて現れる信号の波形を示す。図６Ａ乃至図６Ｃには、上から順に、時点t１から一定時間内、時点ｔ２前の一定時間内、及び時点ｔ３から一定時間内における各波形が示される。図６Ｂには、入力下限値と同じ大きさの正の電圧値Ｖｍｉｎと、入力下限値と同じ大きさの負の電圧値Ｖｍｉｎとが併せて示される。また、図６Ｃには、出力ＶＯＨが超えるべき電圧レベル“Ｈｉｇｈ”と、出力ＶＯＬが下回るべき電圧レベル“Ｌｏｗ”とが併せて示される。
【００４６】
ここで、何らかの製造プロセスの異常や汚染物質の混入などにより水晶振動子１００の出力周波数および発振レベルの低下速度が著しくなる場合がある。かかる場合、設計寿命前に出力停止に至る異常品が発生しうる。
【００４７】
具体的には、異常品の場合、図５の上側にて時間変化特性Ｆ２に示すように、水晶振動子１００の出力周波数は、正常品におけるエージングに起因した低下速度よりも有意に速い速度で初期値ｆ０から低下していく。水晶振動子１００の出力がスタンドアロンシステムのクロックとして利用される場合、時刻ｔ２までは、周波数低下が進んだとしても、若干演算スピードが落ちる程度で許容できる可能性もある。しかしながら、時刻ｔ３では、いきなり出力停止となりシステム全体がダウンすることになる。
【００４８】
より具体的には、異常品の場合、図５の下側にて時間変化特性Ｃ２ａ及び図６Ａに示すように、図２に示す発振回路内のポイントＡにおいて現れる信号の振幅は、正常品におけるエージングに起因した低下量よりも有意に大きい低下量で低下する。これに伴い、異常品の場合、図５の下側にて時間変化特性Ｃ２ｂ及び図６Ｂに示すように、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅は、正常品におけるエージングに起因した低下量よりも有意に大きい低下量で低下する。従って、異常品の場合、設計寿命前に、図２に示すポイントＢにおいて現れる信号の振幅が、出力バッファ２０８の入力下限値を下回りうる。
【００４９】
この点、比較例では、図５に示す異常品の場合、図５の下側にて時間変化特性Ｃ２ｂ及び図６Ｂに示すように、時刻ｔ３で、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅が、出力バッファ２０８の入力下限値を下回る。このように、図５に示す異常品の場合、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅、即ち、出力バッファ２０８への入力の振幅は、設計寿命前に入力下限値を割る。出力バッファ２０８への入力の振幅が出力バッファ２０８の入力下限値を下回ると、図５の下側にて時間変化特性Ｃ２ｃ及び図６Ｃに示すように、図２に示すポイントＣにおいて現れる信号のレベルが一定値０になる。即ち、設計寿命前に、水晶振動子１００が発振状態のまま（図６Ａ参照）出力停止に至る。
【００５０】
ところで、水晶振動子１００の異常は、異常な周波数変化を起こす場合が多い。水晶振動子１００を含む発振回路は、それ自身クロック発生源であることから、水晶振動子１００の周波数変化を直接的に検知するには、より精度の高い基準クロックが必要となりうる。従って、簡易的な方法で水晶振動子１００の周波数の異常（例えば図５の時間変化特性Ｆ２のような特性）を検知することは困難である。
【００５１】
この点、汚染物質の混入などに起因した水晶振動子１００の周波数変化は、図４及び図５に示すように、水晶振動子１００の発振レベルの変化（低下）に相関する。これは、例えば汚染物質の混入などに起因した励振電極２０の質量増加の場合、質量増加に起因して水晶振動子１００の出力周波数及び発振レベルが共に低下するためである。従って、水晶振動子１００の周波数変化を直接的に検知できない場合でも、水晶振動子１００の発振レベルを監視することで、水晶振動子１００の周波数変化を間接的に検知できうる。
【００５２】
他方、水晶振動子１００の出力は、上述のように、水晶振動子１００を含む発振回路から直接出力することはなく、出力バッファ２０８を経由する。出力バッファ２０８は、図５等に示すように、異常品の場合であっても、入力の振幅が出力バッファ２０８の入力下限値を超えている限り、出力バッファ２０８の出力は、出力周波数に対応する周波数で出力ＶＯＨ及び出力ＶＯＬ間を振動する。出力ＶＯＨ及び出力ＶＯＬの各レベルは、異常品の場合であっても、入力の振幅が出力バッファ２０８の入力下限値を超えている限り、略一定である。従って、出力バッファ２０８からの出力に基づいて、発振回路（例えば水晶振動子１００）の異常を直接読み取ることができない。そのため、水晶振動子１００を含む発振回路の故障は、その出力が規格（例えば周波数規格下限値）を割る、もしくは出力停止に至って初めて判ることが多い。尚、水晶振動子１００を含む発振回路の故障の主な原因は、内蔵している水晶振動子１００に起因することが多い。
【００５３】
このように、水晶振動子１００の異常は、水晶振動子１００が出力停止に至って初めて判る場合が多い。これは、水晶振動子１００の修理・交換タイミングが突然到来することを意味し、水晶振動子１００を含む発振回路からの出力をクロック源とするシステムのユーザにとっては不都合が大きい。特に、高い信頼性が求められるシステムに水晶振動子１００が用いられている場合は、システムが突然ダウンしてしまうときの弊害が大きくなり得る。また、人里離れた山中等に設置されている中継局装置などに水晶振動子１００が用いられている場合は、修理・交換作業までに時間のかかる場合もあり、システムのダウン期間が長くなり得る。かかる不都合は、冗長系を設けることで、ある程度回避できるが、冗長系を設けることはコストである。
【００５４】
この点、実施例１によれば、上述のように、アラーム発出回路２５０は、モニター用増幅器２４０を介して取得する信号の振幅が基準値β以下となった場合に、アラームを発生する。基準値βは、上述のように、出力バッファ２０８の入力下限値を“α”とし、モニター用増幅器２４０での増幅率を“γ”としたとき、β＞α×γとされる。従って、実施例１によれば、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅が出力バッファ２０８の入力下限値を下回る前に、アラーム発出回路２５０によりアラームを発生できる。この結果、水晶振動子１００を含む発振回路からの出力をクロック源とするシステムのユーザに、アラームによって修理・交換の必要性を事前に知らせることができる。即ち、水晶振動子１００が出力停止に至る前に、ユーザに、アラームによって修理・交換の必要性を事前に知らせることができる。この結果、ユーザが適切な修理・交換作業を計画することで、システムが突然ダウンしてしまう事態を回避することが可能となる。
【００５５】
また、実施例１によれば、上述のように、利得制御回路２６０は、アラームの発生と同期して反転増幅器２０６の利得を上げる。反転増幅器２０６の利得が上げられると、反転増幅器２０６からの出力の振幅（出力バッファ２０８への入力の振幅）が増加する。従って、実施例１によれば、アラームの発生と同期して、出力バッファ２０８への入力の振幅を増加でき、その結果、水晶振動子１００が出力停止に至るまでの期間を延長できる。即ち、実施例１によれば、異常品である場合でも、アラームの発生に応答して、水晶振動子１００が出力停止に至るまでの期間を延長できる。この結果、ユーザは、適切な修理・交換作業を実行するための必要な時間を確保しやすくなる。かかる効果は、特に、人里離れた山中等に設置されている中継局装置などに水晶振動子１００が用いられている場合に有用となる。かかる場合は、修理・交換作業までに時間のかかる場合が多いためである。
【００５６】
図７は、実施例１による動作例の説明図である。図７において、ｔ１は、水晶振動子１００の作動開始時点を表し、ｔ５は、出力停止前状態の検出時点を表し、ｔ６は、実施例１において水晶振動子１００が出力停止に至った時点を表し、ｔ４は、設計寿命の時点を表す。また、図７には、対比のため、図５の場合における出力停止時点ｔ３が示される。図７には、水晶振動子１００が出力停止に至るまで、水晶振動子１００の修理・交換がなされない場合が示される。
【００５７】
図７には、前出の図５と同様、上側に、横軸に時間を取り、縦軸に水晶振動子１００の出力周波数を取り、水晶振動子１００の出力周波数の時間変化特性を示す周波数特性図が示される。周波数特性図には、水晶振動子１００の出力周波数に対する周波数規格下限値が示されると共に、正常品に係る時間変化特性Ｆ１（点線）と、設計寿命前に出力停止に至る異常品に係る時間変化特性Ｆ３（実線）とが示される。図７での異常品は、前出の図５と同様の異常品であるとする。
【００５８】
図７には、前出の図５と同様、下側に、横軸に時間を取り、縦軸に、図２に示す各ポイントＡ，Ｂ，Ｃにおいて現れる信号の振幅を取り、各ポイントＡ，Ｂ，Ｃでの振幅の時間変化特性（異常品に係る同特性）Ｃ３ａ、Ｃ３ｂ、Ｃ３ｃを示す出力変化特性図が示される。出力変化特性図には、出力バッファ２０８の入力下限値及び基準値βが併せて示されると共に、正常品に係る時間変化特性Ｃ１ｃ（点線）が併せて示される。
【００５９】
異常品の場合、図７の上側にて時間変化特性Ｆ３に示すように、前出の図５と同様、水晶振動子１００の出力周波数は、正常品におけるエージングに起因した低下速度よりも有意に速い速度で初期値ｆ０から低下していく。しかしながら、実施例１では、上述のように、利得制御回路２６０が機能することで、前出の図５とは異なり、時刻ｔ３で出力停止となりシステム全体がダウンすることは防止される。即ち、異常品の場合であっても、図７の上側にて時間変化特性Ｆ３に示すように、時刻ｔ３よりも後の時刻ｔ６まで、システム全体がダウンするタイミングを遅らせることができる。尚、図７に示す例では、水晶振動子１００の出力周波数が周波数規格下限値を下回るタイミングは、システム全体がダウンするタイミング（即ちポイントＣにおいて現れる信号のレベルが一定値０になるタイミングｔ６）と同じであるが、これに限られない。但し、好ましくは、水晶振動子１００の出力周波数が周波数規格下限値を下回るタイミングは、システム全体がダウンするタイミングよりも前に到来しない。
【００６０】
また、異常品の場合、図７の下側にて時間変化特性Ｃ３ａに示すように、図２に示す発振回路内のポイントＡにおいて現れる信号の振幅は、正常品におけるエージングに起因した低下量よりも有意に大きい低下量で低下する。これに伴い、異常品の場合、図７の下側にて時間変化特性Ｃ３ｂに示すように、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅は、正常品におけるエージングに起因した低下量よりも有意に大きい低下量で低下する。従って、異常品の場合、前出の図５と同様、設計寿命前に、図２に示すポイントＢにおいて現れる信号の振幅が、出力バッファ２０８の入力下限値を下回りうる。
【００６１】
この点、実施例１によれば、図７の下側にて矢印で模式的に示すように、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅が基準値β以下となるタイミングである時刻ｔ５で、アラームが発生される。これに伴い、反転増幅器２０６の利得が上げられ、図７の下側にて時間変化特性Ｃ３ｂに示すように、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅（出力バッファ２０８への入力の振幅）が増加する。尚、これに伴い、水晶振動子１００の発振レベルが増加し、図７の下側にて時間変化特性Ｃ３ａに示すように、図２に示す発振回路内のポイントＡにおいて現れる信号の振幅が増加する。このようにして、時刻ｔ５にて、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅が増加する。しかし、異常品であるが故に、その後も、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅は、正常品におけるエージングに起因した低下量よりも有意に大きい低下量で低下し続ける。そして、設計寿命前に、図２に示すポイントＢにおいて現れる信号の振幅が、出力バッファ２０８の入力下限値を下回りうる。図７に示す異常品の場合、図７の下側にて時間変化特性Ｃ３ｂに示すように、時刻ｔ６で、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅が、出力バッファ２０８の入力下限値を下回る。このように、図７に示す異常品の場合、図２に示す発振回路内のポイントＢにおいて現れる信号の振幅、即ち、出力バッファ２０８への入力の振幅は、設計寿命前に入力下限値を割り、設計寿命前に、発振状態の水晶振動子１００が出力停止に至る。しかしながら、実施例１では、図５と対比して分かるように、水晶振動子１００が出力停止に至るタイミングｔ６は、図５における同タイミングｔ３よりも遅く到来する。即ち、実施例１では、異常品の場合であっても、比較例に比べて、水晶振動子１００が出力停止に至るタイミングを遅らせることができている。換言すると、実施例１では、比較例に比べて、時刻ｔ３〜時刻ｔ６の期間だけ、水晶振動子１００の修理・交換タイミングを遅らせることができる。尚、図７に示す例において、時刻ｔ３〜時刻ｔ６の期間中に、水晶振動子１００の修理・交換作業を行う場合には、時刻ｔ６でシステムが突然ダウンしてしまう事態を回避することが可能となる。
【００６２】
尚、上述した実施例１では、アラーム発出回路２５０、利得制御回路２６０、及び基準電圧発生部２７０の機能は、ＩＣ２００により実現されているが、これらの少なくとも一部は、コンピューターにより実現されてもよい。例えば、アラーム発出回路２５０及び利得制御回路２６０の機能は、コンピューターのＣＰＵ（Central  Processing  Unit）がプログラムを実行することで実現され、基準電圧発生部２７０の機能は、コンピューターのメモリにより実現されてもよい。
【００６３】
［実施例２］
実施例２は、発振状態の水晶振動子の出力を電磁的に監視する点が、上述した実施例１と異なる。即ち、上述した実施例１は、上述のように、発振状態の水晶振動子の出力を、発振回路内のポイントＢ（反転増幅器２０６と出力バッファ２０８との間）で現れる信号を介して監視している。これに対して、実施例２は、以下で説明するように、発振状態の水晶振動子の出力を、水晶振動子の発振に応じて通過する磁束の本数が変化するコイルに現れる信号を用いて、監視する。
【００６４】
図８は、水晶振動子１０２及びＩＣ２００Ａを含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。尚、図８においては、ＩＣ２００Ａに関して、端子内部の容量、実装基板の配線パターンの浮遊容量、水晶振動子１０２に流れる電流（図８の矢印i参照）を制限する抵抗等は図示が省略されている。図８において、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６５】
水晶振動子１０２は、上述した実施例１による水晶振動子１００に対して、コイル５０と、磁石５９（磁束発生部材の一例）とが追加された点が異なる。
【００６６】
コイル５０及び磁石５９は、水晶振動子１０２の発振に応じてコイル５０を通過する磁束の本数であって、磁石５９から形成される磁束の本数が変化するように、水晶振動子１０２に設けられる。例えば、コイル５０は、水晶片１０に形成されてよく、磁石５９は、筐体３０に設けられてよい。この場合、コイル５０は、水晶片１０の上側表面及び／又は下側表面にコイルパターンとして形成されてもよい（図１０参照）。磁石５９は、例えば永久磁石により形成されてよい。磁石５９は、水晶片１０の中立状態（例えば、振動していない状態）でコイル５０を通過する磁束の本数が最大となる位置に設けられてよい。
【００６７】
ＩＣ２００Ａは、上述した実施例１によるＩＣ２００に対して、モニター用増幅器２４０が無くなり、アラーム発出回路２５０及び基準電圧発生部２７０に代えてアラーム発出回路２５２及び基準電圧発生部２７２がそれぞれ設けられる点が異なる。尚、ＩＣ２００Ａは、水晶振動子１０２と共に水晶発振器の一例を形成する。
【００６８】
ＩＣ２００Ａには、図８に示すように、コイル５０が電気的に接続される。尚、ＩＣ２００Ａとコイル５０との間の電気的な接続は、上述した実施例１における励振電極２０とＩＣ２００との間の電気的な接続と同様の態様で実現できる。
【００６９】
アラーム発出回路２５２は、水晶振動子１０２が出力停止に至る前の状態（出力停止前状態）を検出する機能（出力停止前状態検出機能）を有する。アラーム発出回路２５２は、コイル５０に電気的に接続される。アラーム発出回路２５２は、コイル５０に現れる信号を監視することで、出力停止前状態検出機能を実現する。アラーム発出回路２５２は、コイル５０に現れる信号の振幅（コイル５０の両端間に生じる電圧波形の振幅）（指標値の他の一例）が所定の基準値β２以下となった場合に、アラームを発生する。基準値β２は、出力バッファ２０８への入力の振幅が入力下限値となるときの、コイル５０に現れる信号の振幅Ａｍ、よりも大きい値に設定される。例えば、基準値β２は、β２＝１．１×Ａｍ又はβ２＞１．１×Ａｍであってよい。尚、基準値β２は、上述の基準値βと同様の態様で設定されてよい。即ち、基準値β２は、出力バッファ２０８の入力下限値の設計値や出荷時の実測値（例えば振幅Ａｍの実測値）に基づいて設定されてもよい。
【００７０】
基準電圧発生部２７２は、アラーム発出回路２５２で用いられる基準値β２に対応する電圧を発生する。
【００７１】
図９Ａ及び図９Ｂは、水晶発振器の発振に起因してコイル５０に電流が流れる原理の説明図である。図９Ｃ及び図９Ｄは、発振状態の水晶振動子１０２においてコイル５０の両端間に生じる電圧波形（コイル５０に現れる信号の時系列波形）の説明図である。図９Ｃは、水晶振動子１０２の発振レベルが正常な状態である場合の波形を示し、図９Ｄは、水晶振動子１０２の発振レベルが低下した状態である場合の波形を示す。
【００７２】
水晶振動子１０２が発振状態にあるとき、水晶片１０が厚みすべり振動（「主振動」とも称される）を起こしており、コイル５０を通過する磁束の本数は、水晶片１０の発振に応じて変化する。従って、電磁誘導によって、コイル５０の両端間には、水晶振動子１０２の出力周波数に応じた周期で振動する電圧波形が発生する。具体的には、厚みすべり振動中、図９Ａ示す水晶片１０の厚みすべり振動の中心位置からコイル５０は一の方向（Ｘ方向に平行）に変位する（矢印Ｒ２参照）。このとき、磁石５９に対するコイル５０の位置の変化方向は、コイル５０を通る磁束の本数は減少する方向となるので、電磁誘導によって、コイル５０には、コイル５０を通る磁束が増える方向に電流Ｉが流れる。他方、図９Ｂ示す水晶片１０の厚みすべり振動の最大変位位置からコイル５０は他の一の方向に変位する（矢印Ｒ４参照）。このとき、磁石５９に対するコイル５０の位置の変化方向は、コイル５０を通る磁束の本数は増加する方向となるので、電磁誘導によって、コイル５０には、コイル５０を通る磁束が減る方向に電流Ｉ（図９Ａとは逆向きの電流）が流れる。このようにして、コイル５０の両端間には、水晶振動子１０２の出力周波数に応じた周期で振動する電圧波形が発生する。コイル５０の両端間に発生する電圧波形の周波数及び振幅は、図９Ｃ及び図９Ｄに示すように、水晶振動子１０２の発振レベルの低下に伴い低下する。尚、振幅については、水晶振動子１０２の発振レベルの低下に伴いコイル５０を通過する磁束の本数の変化量が小さくなるためである。例えば、図９Ｃ及び図９Ｄに示す例では、水晶振動子１０２の発振レベルが正常な状態から低下した状態へと遷移すると、波長がλからλ’に長くなり（即ち出力周波数が低下し）、振幅がＡｍ１／２からＡｍ１’／２に低下している。
【００７３】
図１０は、コイル５０の実装例の説明図であり、水晶片１０の２面図（上側表面及び下側表面を示す平面図）である。
【００７４】
図１０に示す例では、コイル５０は、コイルパターン部５１１，５２１と、配線部５１２，５２２と、スルーホール５６とを含む。コイルパターン部５１１，５２１は、水晶片１０の上側表面及び下側表面にそれぞれ形成される。コイルパターン部５１１，５２１は、平面視（水晶片１０の表面に垂直な方向のビュー）で、複数巻きでスルーホール５６から螺旋状に形成される。コイルパターン部５１１，５２１は、同一方向に巻回されるパターンである。コイルパターン部５１１，５２１のそれぞれの一端（巻きの中心側）同士は、スルーホール５６を介して電気的に接続される。なお、スルーホール５６は、水晶片１０をエッチング加工することで形成できる。コイルパターン部５１１，５２１のそれぞれの他端は、配線部５１２，５２２を介して、電極５２及び電極５４にそれぞれ電気的に接続される。配線部５１２，５２２は、水晶片１０の上側表面及び下側表面にそれぞれ形成される。電極５２及び電極５４は、ＩＣ２００Ａにそれぞれ電気的に接続される。
【００７５】
尚、図１０に示す例では、コイル５０は、巻き数を増加するために、水晶片１０の上側表面及び下側表面の双方に形成されるが、水晶片１０の上側表面及び下側表面の一方だけに形成されてもよい。また、図１０に示す例では、コイルパターン部５１１，５２１は、巻き数を増加するために、複数巻きであるが、１回巻きであってもよい。
【００７６】
図１１Ａ乃至図１１Ｃは、磁石５９の実装例の説明図であり、水晶振動子１０２の概略的な断面図である。尚、図１１Ａ乃至図１１Ｃは、図１ＡにおけるラインＢ−Ｂに沿った断面図相当である。図１１Ａ乃至図１１Ｃには、磁石５９の極性（Ｎ極、Ｓ極）が“N”及び“S”で模式的に示されている。また、図１１Ａ乃至図１１Ｃには、水晶振動子１０２に加えて、ＩＣ２００Ａについても図示されている。
【００７７】
図１１Ａに示す例では、磁石５９は、蓋３４として機能する態様で設けられる。但し、磁石５９は、蓋３４の一部（例えば上面視でコイルパターン部５１１，５２１に重なる領域のみ）に設けられてもよいし、蓋３４に磁束発生材料（例えば磁石材料）を塗布しても形成されてもよい。尚、磁石５９におけるＮ極、Ｓ極の配置はどちらが上側であってもよい。
【００７８】
図１１Ｂに示す例では、磁石５９は、筐体３０の一部を形成する態様で設けられる。磁石５９は、図１１Ｂに示すように、筐体３０に埋設されてもよい。但し、磁石５９は、筐体３０に磁束発生材料を塗布しても形成されてもよい。尚、磁石５９におけるＮ極、Ｓ極の配置はどちらが上側であってもよい。
【００７９】
図１１Ｃに示す例では、磁石５９は、水晶片１０の表面に平行に、かつ水晶片１０に接触しない態様で設けられる。この場合、磁石５９は、基板の態様であってもよいし、基板に磁束発生材料を塗布しても形成されてもよい。また、磁石５９は、適切な支持手段（図示せず）によって筐体３０に支持されてよい。尚、磁石５９におけるＮ極、Ｓ極の配置はどちらが上側であってもよい。
【００８０】
実施例２によっても、実施例１と同様の効果が得られる。即ち、発振状態の水晶振動子１０２の出力を、コイル５０を介して監視できるので、水晶振動子１０２の出力停止前状態を同様に検出できる。そして、出力停止前状態の検出時に、アラームを発生でき、反転増幅器２０６の利得を上げて水晶振動子１０２が出力停止に至るまでの期間を延長できる。また、実施例２によれば、発振状態の水晶振動子１０２の出力を、コイル５０及び磁石５９を介して電磁的に監視できるので、発振回路から独立した監視系を形成できる。従って、実施例２によれば、発振回路に影響しない態様で、発振状態の水晶振動子１０２の出力を監視できる。
【００８１】
尚、上述した実施例２では、アラーム発出回路２５２、利得制御回路２６０、及び基準電圧発生部２７２の機能は、ＩＣ２００Ａにより実現されているが、これらの少なくとも一部は、コンピューターにより実現されてもよい。例えば、アラーム発出回路２５２及び利得制御回路２６０の機能は、コンピューターのＣＰＵがプログラムを実行することで実現され、基準電圧発生部２７２の機能は、コンピューターのメモリにより実現されてもよい。
【００８２】
［実施例３］
実施例３は、発振状態の水晶振動子の出力を電磁的に監視する点が、上述した実施例１と異なる。即ち、上述した実施例１は、上述のように、発振状態の水晶振動子の出力を、発振回路内のポイントＢ（反転増幅器２０６と出力バッファ２０８との間）で現れる信号を介して監視している。これに対して、実施例３は、以下で説明するように、発振状態の水晶振動子の出力を、水晶振動子の発振に起因して放射される電波の受信信号を用いて、監視する。
【００８３】
図１２は、水晶振動子１０３及びＩＣ２００Ｂを含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。尚、図１２においては、ＩＣ２００Ｂに関して、端子内部の容量、実装基板の配線パターンの浮遊容量、水晶振動子１０３に流れる電流（図１２の矢印i参照）を制限する抵抗等は図示が省略されている。図１２において、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００８４】
水晶振動子１０３は、上述した実施例１による水晶振動子１００に対して、送信アンテナ６０と、受信アンテナ６９とが追加された点が異なる。
【００８５】
送信アンテナ６０は、水晶振動子１０３の発振回路内の任意のポイントに電気的に接続される。例えば、送信アンテナ６０は、水晶振動子１０３の発振回路内の反転増幅器２０６と出力バッファ２０８との間（図１２のポイントＢ参照）に電気的に接続されてもよい。図１２に示す例では、送信アンテナ６０は、下側励振電極２２及びポイントＢの間のポイントＰと、第２コンデンサ３０４との間に電気的に接続されている。送信アンテナ６０は、水晶片１０又は筐体３０に形成されてよく、受信アンテナ６９は、水晶片１０又は筐体３０に設けられてよい。この場合、送信アンテナ６０は、水晶片１０の上側表面及び／又は下側表面にアンテナパターンとして形成されてもよい（図１３参照）。また、受信アンテナ６９は、送信アンテナ６０の近傍に位置する態様で、筐体３０にアンテナパターンとして形成されてもよい（図１３参照）。
【００８６】
送信アンテナ６０は、水晶振動子１０３の出力波形に対応する電波を送信する。即ち、水晶振動子１０３が、ある周波数で発振している状態では、その周波数で送信アンテナ６０に電界（定在波による電波）が発生する。即ち、水晶振動子１０３が発振状態にあるとき、送信アンテナ６０には、水晶振動子１０３の出力に係る電流に基づいて定在波が形成されることで、送信アンテナ６０から電波が送信（放射）される。従って、送信アンテナ６０から送信される電波は、水晶振動子１０３の発振レベルに応じた振幅で振動する。受信アンテナ６９は、送信アンテナ６０から送信される電波を受信する。従って、送信アンテナ６０で発生される電波の受信信号の振幅は、水晶振動子１０３の発振レベルの低下に伴い低下する。
【００８７】
ＩＣ２００Ｂは、上述した実施例１によるＩＣ２００に対して、モニター用増幅器２４０が無くなり、アラーム発出回路２５０及び基準電圧発生部２７０に代えてアラーム発出回路２５３及び基準電圧発生部２７３がそれぞれ設けられる点が異なる。尚、ＩＣ２００Ｂは、水晶振動子１０３と共に水晶発振器の一例を形成する。
【００８８】
ＩＣ２００Ｂには、図１２に示すように、受信アンテナ６９が電気的に接続される。尚、ＩＣ２００Ｂと受信アンテナ６９との間の電気的な接続は、上述した実施例１における励振電極２０とＩＣ２００との間の電気的な接続と同様の態様で実現できる。
【００８９】
アラーム発出回路２５３は、水晶振動子１０３が出力停止に至る前の状態（出力停止前状態）を検出する機能（出力停止前状態検出機能）を有する。アラーム発出回路２５３は、受信アンテナ６９に電気的に接続される。アラーム発出回路２５３は、受信アンテナ６９で受信される信号を監視することで、出力停止前状態検出機能を実現する。アラーム発出回路２５３は、受信アンテナ６９で受信される信号の振幅（指標値の他の一例）が所定の基準値β３以下となった場合に、アラームを発生する。基準値β３は、出力バッファ２０８への入力の振幅が入力下限値となるときの、受信アンテナ６９で受信される信号の振幅Ｂｍ、よりも大きい値に設定される。例えば、基準値β３は、β３＝１．１×Ｂｍ又はβ３＞１．１×Ｂｍであってよい。尚、基準値β３は、上述の基準値βと同様の態様で設定されてよい。即ち、基準値β３は、出力バッファ２０８の入力下限値の設計値や出荷時の実測値（例えば振幅Ｂｍの実測値）に基づいて設定されてもよい。
【００９０】
基準電圧発生部２７３は、アラーム発出回路２５３で用いられる基準値β３に対応する電圧を発生する。
【００９１】
図１３は、送信アンテナ６０及び受信アンテナ６９の実装例の説明図であり、水晶片１０の２面図（上側表面及び下側表面を示す平面図）である。
【００９２】
図１３に示す例では、送信アンテナ６０及び受信アンテナ６９は、水晶片１０の下側表面にそれぞれ形成される。送信アンテナ６０及び受信アンテナ６９の各パターンは、一端が開放端を形成する。送信アンテナ６０及び受信アンテナ６９の各パターンの他端は、電極６０１，６９１にそれぞれ電気的に接続される。電極６０１は、下側励振電極２２に係る電極（例えば電導性接着剤で筐体３０に接合される電極）に電気的に接続される。
【００９３】
尚、図１３に示す例では、送信アンテナ６０及び受信アンテナ６９は、水晶片１０の下側表面の双方に形成されるが、水晶片１０の上側表面に形成されてもよい。また、図１３に示す例では、送信アンテナ６０からの電波の強度を高めるために、送信アンテナ６０は、水晶振動子１０３の出力側である下側励振電極２２に係る電極に電気的に接続される。これは、上述のように、水晶振動子１０３の入力側と出力側においては、信号が反転増幅器２０６で増幅される関係上、水晶振動子１０３の出力側の方が信号の振幅は大きいためである。しかしながら、送信アンテナ６０は、水晶振動子１０３の入力側に電気的に接続されてもよい。
【００９４】
実施例３によっても、実施例１と同様の効果が得られる。即ち、発振状態の水晶振動子１０３の出力を、送信アンテナ６０及び受信アンテナ６９を介して監視できるので、水晶振動子１０３の出力停止前状態を同様に検出できる。そして、出力停止前状態の検出時に、アラームを発生でき、反転増幅器２０６の利得を上げて水晶振動子１０３が出力停止に至るまでの期間を延長できる。
【００９５】
尚、上述した実施例３では、アラーム発出回路２５３、利得制御回路２６０、及び基準電圧発生部２７３の機能は、ＩＣ２００Ｂにより実現されているが、これらの少なくとも一部は、コンピューターにより実現されてもよい。例えば、アラーム発出回路２５３及び利得制御回路２６０の機能は、コンピューターのＣＰＵがプログラムを実行することで実現され、基準電圧発生部２７３の機能は、コンピューターのメモリにより実現されてもよい。
【００９６】
［実施例４］
実施例４は、発振状態の水晶振動子の出力を電磁的に監視する点が、上述した実施例１と異なる。即ち、上述した実施例１は、上述のように、発振状態の水晶振動子の出力を、発振回路内のポイントＢ（反転増幅器２０６と出力バッファ２０８との間）で現れる信号を介して監視している。これに対して、実施例４は、以下で説明するように、発振状態の水晶振動子の出力を、水晶振動子の発振に応じて通過する磁束の本数が変化するコイルに現れる信号を用いて、監視する。
【００９７】
図１４は、水晶振動子１０４及びＩＣ２００Ｃを含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。尚、図１４においては、ＩＣ２００Ｃに関して、端子内部の容量、実装基板の配線パターンの浮遊容量、水晶振動子１０４に流れる電流（図１４の矢印i参照）を制限する抵抗等は図示が省略されている。図１４において、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００９８】
水晶振動子１０４は、上述した実施例１による水晶振動子１００に対して、コイル５０Ｃと、磁石５９Ｃ（磁束発生部材の一例）とが追加された点が異なる。
【００９９】
コイル５０Ｃ及び磁石５９Ｃは、水晶振動子１０４の発振に応じてコイル５０Ｃを通過する磁束の本数であって、磁石５９Ｃから発生する磁束の本数が変化するように、水晶振動子１０４に設けられる。例えば、コイル５０Ｃは、水晶片１０又は筐体３０に形成されてよく、磁石５９Ｃは、水晶片１０に設けられてよい。この場合、コイル５０Ｃは、水晶片１０又は筐体３０にコイルパターンとして形成されてもよい（図１５参照）。また、磁石５９Ｃは、水晶片１０に載置されてもよい（図１５参照）。また、磁石５９Ｃは、例えば永久磁石により形成されてよい。
【０１００】
ＩＣ２００Ｃは、上述した実施例１によるＩＣ２００に対して、モニター用増幅器２４０が無くなり、アラーム発出回路２５０及び基準電圧発生部２７０に代えてアラーム発出回路２５４及び基準電圧発生部２７４がそれぞれ設けられる点が異なる。尚、ＩＣ２００Ｃは、水晶振動子１０４と共に水晶発振器の一例を形成する。
【０１０１】
ＩＣ２００Ｃには、図１４に示すように、コイル５０Ｃが電気的に接続される。尚、ＩＣ２００Ｃとコイル５０Ｃとの間の電気的な接続は、上述した実施例１における励振電極２０とＩＣ２００との間の電気的な接続と同様の態様で実現できる。
【０１０２】
アラーム発出回路２５４は、水晶振動子１０４が出力停止に至る前の状態（出力停止前状態）を検出する機能（出力停止前状態検出機能）を有する。アラーム発出回路２５４は、コイル５０Ｃに電気的に接続される。アラーム発出回路２５４は、コイル５０Ｃに現れる信号を監視することで、出力停止前状態検出機能を実現する。アラーム発出回路２５４は、コイル５０Ｃに現れる信号の振幅（コイル５０Ｃの両端間に生じる電圧波形の振幅）（指標値の他の一例）が所定の基準値β４以下となった場合に、アラームを発生する。基準値β４は、出力バッファ２０８への入力の振幅が入力下限値となるときの、コイル５０Ｃに現れる信号の振幅Ｃｍ、よりも大きい値に設定される。例えば、基準値β４は、β４＝１．１×Ｃｍ又はβ４＞１．１×Ｃｍであってよい。尚、基準値β４は、上述の基準値βと同様の態様で設定されてよい。即ち、基準値β４は、出力バッファ２０８の入力下限値の設計値や出荷時の実測値（例えば振幅Ｃｍの実測値）に基づいて設定されてもよい。
【０１０３】
基準電圧発生部２７４は、アラーム発出回路２５４で用いられる基準値β４に対応する電圧を発生する。
【０１０４】
水晶振動子１０４が発振状態にあるとき、水晶片１０が厚みすべり振動を起こしており、コイル５０Ｃを通過する磁束の本数は、水晶片１０の発振に応じて変化する。この原理は、上述した実施例２で説明した原理（図９Ａ及び図９Ｂ参照）と実質的に同様である。従って、電磁誘導によって、コイル５０Ｃの両端間には、水晶振動子１０４の出力周波数に応じた周期で振動する電圧波形が発生する。コイル５０Ｃの両端間に発生する電圧波形の周波数及び振幅は、水晶振動子１０４の発振レベルの低下に伴い低下する。
【０１０５】
図１５は、コイル５０Ｃ及び磁石５９Ｃの実装例の説明図であり、水晶片１０の２面図（上側表面及び下側表面を示す平面図）である。図１６は、水晶振動子１０４の概略的な断面図である。尚、図１６は、図１ＡにおけるラインＢ−Ｂに沿った断面図相当である。図１５及び図１６には、磁石５９Ｃの極性（Ｎ極、Ｓ極）が“N”及び“S”で模式的に示されている。尚、図１５には、水晶振動子１０４に加えて、ＩＣ２００Ｃについても図示されている。
【０１０６】
図１５に示す例では、コイル５０Ｃは、コイルパターン部５１１Ｃと、配線部５１２Ｃ、５１４Ｃと、スルーホール５６Ｃとを含む。コイルパターン部５１１Ｃは、水晶片１０の下側表面に形成される。コイルパターン部５１１Ｃは、平面視（水晶片１０の表面に垂直な方向のビュー）で、複数巻きでスルーホール５６Ｃから螺旋状に形成される。コイルパターン部５１１Ｃの一端（巻きの中心側）は、スルーホール５６Ｃを介して水晶片１０の上側表面に引き出され、配線部５１２Ｃを介して電極５２Ｃに電気的に接続される。なお、スルーホール５６Ｃは、水晶片１０をエッチング加工することで形成できる。コイルパターン部５１１Ｃの他端は、配線部５１４Ｃを介して電極５４Ｃにそれぞれ電気的に接続される。配線部５１２Ｃ及び配線部５１４Ｃは、水晶片１０の上側表面及び下側表面にそれぞれ形成される。電極５２Ｃ及び電極５４Ｃは、ＩＣ２００Ｃにそれぞれ電気的に接続される。
【０１０７】
また、図１５に示す例では、磁石５９Ｃは、水晶片１０の上側表面に載置される。磁石５９Ｃは、平面視（水晶片１０の表面に垂直な方向のビュー）で、コイル５０Ｃに重なる領域に設けられる。磁石５９Ｃは、水晶片１０の中立状態（例えば、振動していない状態）でコイル５０Ｃを通過する磁束の本数が最大となる位置に設けられてよい。
【０１０８】
尚、図１５に示す例では、コイル５０Ｃは、水晶片１０の下側表面に形成されるが、水晶片１０の上側表面に形成されてもよい。この場合、磁石５９Ｃは、水晶片１０の下側表面に設けられる。また、図１５に示す例では、コイルパターン部５１１Ｃは、巻き数を増加するために、複数巻きであるが、１回巻きであってもよい。また、図１５に示す例では、コイルパターン部５１１Ｃは、水晶片１０に形成されるが、筐体３０（蓋３４を含む）に形成されてもよい。また、図１５に示す例では、磁石５９Ｃは、水晶片１０における励振電極２０が設けられていない領域に設けられるが、これに限られない。例えば、磁石５９Ｃは、上側励振電極２１及び下側励振電極２２のいずれか一方に設けられてもよい。これは、一般的な水晶振動子の厚みすべり振動においては、表裏逆方向の変位となり、磁界変化が相殺されることによる。尚、この場合、磁石５９Ｃは、上側励振電極２１及び下側励振電極２２のいずれか一方に磁束発生材料を塗布しても形成されてもよいし、上側励振電極２１及び下側励振電極２２のいずれか一方を磁束発生材料により形成することで形成されてもよい。尚、磁石５９ＣにおけるＮ極、Ｓ極の配置はどちらが上側であってもよい。
【０１０９】
実施例４によっても、実施例１と同様の効果が得られる。即ち、発振状態の水晶振動子１０４の出力を、コイル５０Ｃを介して監視できるので、水晶振動子１０４の出力停止前状態を同様に検出できる。そして、出力停止前状態の検出時に、アラームを発生でき、反転増幅器２０６の利得を上げて水晶振動子１０４が出力停止に至るまでの期間を延長できる。また、実施例４によれば、発振状態の水晶振動子１０４の出力を、コイル５０Ｃ及び磁石５９Ｃを介して電磁的に監視できるので、発振回路から独立した監視系を形成できる。従って、実施例４によれば、発振回路に影響しない態様で、発振状態の水晶振動子１０４の出力を監視できる。
【０１１０】
尚、上述した実施例４では、アラーム発出回路２５４、利得制御回路２６０、及び基準電圧発生部２７４の機能は、ＩＣ２００Ｃにより実現されているが、これらの少なくとも一部は、コンピューターにより実現されてもよい。例えば、アラーム発出回路２５４及び利得制御回路２６０の機能は、コンピューターのＣＰＵがプログラムを実行することで実現され、基準電圧発生部２７４の機能は、コンピューターのメモリにより実現されてもよい。
【０１１１】
［実施例５］
実施例５は、発振状態の水晶振動子の出力を、電気的に且つ間接的に監視する点が、上述した実施例１と異なる。即ち、上述した実施例１は、上述のように、発振状態の水晶振動子の主振動に係る出力を直接的に監視している。これに対して、実施例５は、以下で説明するように、発振状態の水晶振動子の主振動に係る出力を、水晶振動子の副振動に起因した出力を用いて、監視する。
【０１１２】
図１７は、水晶振動子１０５及びＩＣ２００Ｄを含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。尚、図１７においては、ＩＣ２００Ｄに関して、端子内部の容量、実装基板の配線パターンの浮遊容量、水晶振動子１０５に流れる電流（図１７の矢印i参照）を制限する抵抗等は図示が省略されている。図１７において、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１１３】
水晶振動子１０５は、上述した実施例１による水晶振動子１００に対して、副振動用電極７０が追加された点が異なる。
【０１１４】
副振動用電極７０は、発振状態の水晶振動子１０５の副振動に起因して発生する交番電界を検出（ピックアップ）できるように配置される。例えば、副振動用電極７０は、水晶片１０又は筐体３０に形成されてよい（図１８Ａ及び図１８Ｂ参照）。発振状態の水晶振動子においては、水晶片１０の厚みすべり振動（主振動）の他に、副振動が生じる。例えば、尚、副振動は、水晶片１０の輪郭の変化を伴い、輪郭振動と称される。実施例５では、一例として、副振動用電極７０は、水晶振動子１０５の輪郭振動に起因して発生する交番電界を検出できるように配置される（図１８Ａ及び図１８Ｂ参照）。水晶振動子１０５が発振状態にあるとき、水晶片１０が副振動を起こしており、副振動のレベルは、主振動のレベルよりも有意に低いものの、主振動のレベルに略相関する。即ち、主振動のレベルが低下すると、それに伴い副振動のレベルは低下する。従って、副振動用電極７０に現れる信号の振幅は、水晶振動子１０５の発振レベルの低下に伴い低下する。
【０１１５】
ＩＣ２００Ｄは、上述した実施例１によるＩＣ２００に対して、モニター用増幅器２４０が無くなり、アラーム発出回路２５０及び基準電圧発生部２７０に代えてアラーム発出回路２５５及び基準電圧発生部２７５がそれぞれ設けられる点が異なる。尚、ＩＣ２００Ｄは、水晶振動子１０５と共に水晶発振器の一例を形成する。
【０１１６】
ＩＣ２００Ｄには、図１７に示すように、副振動用電極７０が電気的に接続される。尚、ＩＣ２００Ｄと副振動用電極７０との間の電気的な接続は、上述した実施例１における励振電極２０とＩＣ２００との間の電気的な接続と同様の態様で実現できる。
【０１１７】
アラーム発出回路２５５は、水晶振動子１０５が出力停止に至る前の状態（出力停止前状態）を検出する機能（出力停止前状態検出機能）を有する。アラーム発出回路２５５は、副振動用電極７０に電気的に接続される。アラーム発出回路２５５は、副振動用電極７０に現れる信号を監視することで、出力停止前状態検出機能を実現する。アラーム発出回路２５５は、副振動用電極７０に現れる信号の振幅（指標値の他の一例）が所定の基準値β５以下となった場合に、アラームを発生する。基準値β５は、出力バッファ２０８への入力の振幅が入力下限値となるときの、副振動用電極７０に現れる信号の振幅Ｄｍ、よりも大きい値に設定される。例えば、基準値β５は、β５＝１．１×Ｄｍ又はβ５＞１．１×Ｄｍであってよい。尚、基準値β５は、上述の基準値βと同様の態様で設定されてよい。即ち、基準値β５は、出力バッファ２０８の入力下限値の設計値や出荷時の実測値（例えば振幅Ｄｍの実測値）に基づいて設定されてもよい。
【０１１８】
基準電圧発生部２７５は、アラーム発出回路２５５で用いられる基準値β５に対応する電圧を発生する。
【０１１９】
図１８Ａは、実施例５による水晶振動子１０５を概略的に示す上面図であり、図１８Ｂは、図１８ＡにおけるラインＣ−Ｃに沿った概略的な断面図である。尚、図１８Ａにおいては、見易さのために、ＩＣ２００Ｄと励振電極２０との間の電気的な接続を実現する配線の一部の図示が省略されている。ＩＣ２００Ｄと励振電極２０との間の電気的な接続は、上述した実施例１によるＩＣ２００と励振電極２０との間の電気的な接続と同様に実現できる。尚、図１８Ａ及び図１８Ｂには、水晶振動子１０５に加えて、ＩＣ２００Ｄについても図示されている。
【０１２０】
尚、以下の説明において、Ｙ方向は、図１８Ａに示すように、水晶片１０の表面に対して平行な方向であって、水晶振動子１０５の主振動方向に垂直な方向に定義する。
【０１２１】
副振動用電極７０は、第１乃至第４副電極７１乃至７４を含む。第１乃至第４副電極７１乃至７４は、水晶片１０の表面に設けられる。第１乃至第４副電極７１乃至７４は、上側励振電極２１の周囲に、上側励振電極２１から離間して設けられる。副振動用電極７０は、ＩＣ２００Ｄに電気的に接続される。尚、副振動用電極７０とＩＣ２００Ｄとの間の電気的な接続は、任意の方法で実現されてよい。
【０１２２】
図１８Ａ及び図１８Ｂに示す例では、次のように第１乃至第４副電極７１乃至７４が形成される。第１乃至第４副電極７１乃至７４は、水晶片１０の上側表面に設けられる。第１副電極７１及び第２副電極７２は、上側励振電極２１をＹ方向で挟む関係で配置される。第３副電極７３及び第４副電極７４は、上側励振電極２１をＸ方向で挟む関係で配置される。第１副電極７１は、筐体３０の下部の内表面（筐体内部側の表面）に形成された第１筐体側電極８１に、ワイヤボンディングによるワイヤ８８１を介して電気的に接続される。同様に、第２副電極７２及び第４副電極７４は、それぞれ、ワイヤ８８２，８８４を介して、筐体３０の下部の内表面（筐体内部側の表面）に形成された第２筐体側電極８２及び第４筐体側電極８４に電気的に接続される。第３副電極７３は、土手部３１に形成された第３筐体側電極８３に、ワイヤボンディングによるワイヤ８８３を介して電気的に接続される。第２筐体側電極８２は、筐体３０の下部の内表面に形成された導体パターン８６を介して、第１筐体側電極８１に電気的に接続される。導体パターン８６は、ＩＣ２００Ｄに、ワイヤボンディングによるワイヤ８８５を介して電気的に接続される。これにより、第１副電極７１及び第２副電極７２は、ＩＣ２００Ｄに電気的に接続される。第４筐体側電極８４は、筐体３０の内層に形成された導体パターン８７を介して、第３筐体側電極８３に電気的に接続される。第４筐体側電極８４は、ＩＣ２００Ｄに、ワイヤボンディングによるワイヤ８８６を介して電気的に接続される。これにより、第３副電極７３及び第４副電極７４は、ＩＣ２００Ｄに電気的に接続される。
【０１２３】
図１９は、副振動の説明図であり、水晶片１０及び副振動用電極７０のみを上面視で概略的に示す図である。図１９において、Ｈ１及びＨ２は、副振動による変位に起因した水晶片１０の外形（輪郭）の変化を模式的に表す。また、図１９において、第１乃至第４副電極７１乃至７４間の矢印は、発振状態の水晶振動子１０５におけるあるタイミングで第１乃至第４副電極７１乃至７４間に生じる電界方向を表す。
【０１２４】
発振状態の水晶振動子１０５においては、第１副電極７１及び第３副電極７３間、第１副電極７１及び第４副電極７４間、第２副電極７２及び第３副電極７３間、及び、第２副電極７２及び第４副電極７４間に、交番電界が発生する。図１９に示す電界の矢印は、電界の方向を示す。このとき、水晶片１０は、外形Ｈ１に示す態様で変位している。尚、水晶片１０は、外形Ｈ２で示す態様で変位するときは、図１９に示す電界方向と逆向きの電界が発生される。このようにして、水晶振動子１０５の副振動に起因して第１乃至第４副電極７１乃至７４間に交番電界が生成される。尚、水晶片１０の支持点（電導性接着剤４９の位置）は、好ましくは、支持点の輪郭振動への影響を最小化するために、輪郭振動のノーダルラインＬ１，Ｌ２上又はその近傍に設定される。
【０１２５】
実施例５によっても、実施例１と同様の効果が得られる。即ち、発振状態の水晶振動子１０５の出力を、副振動用電極７０を介して監視できるので、水晶振動子１０５の出力停止前状態を同様に検出できる。そして、出力停止前状態の検出時に、アラームを発生でき、反転増幅器２０６の利得を上げて水晶振動子１０５が出力停止に至るまでの期間を延長できる。また、実施例５によれば、発振状態の水晶振動子１０５の出力を、副振動用電極７０を介して間接的に監視できるので、発振回路から独立した監視系を形成できる。従って、実施例５によれば、発振回路に影響しない態様で、発振状態の水晶振動子１０５の出力を監視できる。
【０１２６】
尚、上述した実施例５では、アラーム発出回路２５５、利得制御回路２６０、及び基準電圧発生部２７５の機能は、ＩＣ２００Ｄにより実現されているが、これらの少なくとも一部は、コンピューターにより実現されてもよい。例えば、アラーム発出回路２５５及び利得制御回路２６０の機能は、コンピューターのＣＰＵがプログラムを実行することで実現され、基準電圧発生部２７５の機能は、コンピューターのメモリにより実現されてもよい。
【０１２７】
また、上述した実施例５において、アラーム発出回路２５５と副振動用電極７０との間には、図２０に示すように、副振動用発振回路４００が設けられてもよい。図２０に示す例では、副振動用発振回路４００は、マッチングコンデンサ４１４，４１５、反転増幅器４１６、及びモニター用増幅器４１８とを含む。副振動用発振回路４００の出力端子４０２には、第３副電極７３及び第４副電極７４が電気的に接続される。副振動用発振回路４００の入力端子４０４には、第１副電極７１及び第２副電極７２が電気的に接続される。この場合、アラーム発出回路２５５は、モニター用増幅器４１８の出力を介して副振動のレベルを監視できる。
【０１２８】
尚、上述した実施例５では、副振動用電極７０は、水晶片１０に設けられているが、これに限られない。副振動用電極７０は、筐体３０の下部の内表面（筐体内部側の表面）に形成されてもよい。この場合も、副振動用電極７０は、副振動に起因した信号をピックアップできる。
【０１２９】
［実施例６］
実施例６は、発振状態の水晶振動子の出力を光学的に監視する点が、上述した実施例１と異なる。即ち、上述した実施例１は、上述のように、発振状態の水晶振動子の出力を、発振回路内のポイントＢ（反転増幅器２０６と出力バッファ２０８との間）で現れる信号を介して監視している。これに対して、実施例６は、以下で説明するように、発振状態の水晶振動子の出力を、水晶振動子の発振レベルに応じて振幅が変化する受光信号を用いて、監視する。
【０１３０】
図２１は、水晶振動子１０６及びＩＣ２００Ｅを含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。尚、図２１においては、ＩＣ２００Ｅに関して、端子内部の容量、実装基板の配線パターンの浮遊容量、水晶振動子１０６に流れる電流（図２１の矢印i参照）を制限する抵抗等は図示が省略されている。図２１において、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１３１】
水晶振動子１０６は、上述した実施例１による水晶振動子１００に対して、発光素子９０と、受光素子９２とが追加された点が異なる。
【０１３２】
発光素子９０は、ガスレーザ、ＬＥＤ（light-emitting  diode）、ハロゲンランプ等の任意の光源でありうるが、好ましくは、搭載性の観点から、半導体レーザである。受光素子９２は、撮像素子（例えばカメラに内蔵）であってもよいし、フォトダイオードや光電子増倍管であってもよい。発光素子９０及び受光素子９２は、発光素子９０から発され励振電極２０で反射された光が受光素子９２で受光されるように、水晶振動子１０６に設けられる。例えば、発光素子９０及び受光素子９２は、筐体３０に固定されてもよい（図２２参照）。
【０１３３】
ＩＣ２００Ｅは、上述した実施例１によるＩＣ２００に対して、モニター用増幅器２４０が無くなり、アラーム発出回路２５０及び基準電圧発生部２７０に代えてアラーム発出回路２５６及び基準電圧発生部２７６がそれぞれ設けられる点が異なる。尚、ＩＣ２００Ｅは、水晶振動子１０６と共に水晶発振器の一例を形成する。
【０１３４】
ＩＣ２００Ｅには、図２１に示すように、発光素子９０及び受光素子９２が電気的に接続される。尚、ＩＣ２００Ｅと発光素子９０及び受光素子９２との間の電気的な接続は、任意の方法で実現されてよい。
【０１３５】
アラーム発出回路２５６は、水晶振動子１０６の発振状態において、発光素子９０を駆動し、発光素子９０から光を発生させる駆動機能を有する。
【０１３６】
また、アラーム発出回路２５６は、水晶振動子１０６が出力停止に至る前の状態（出力停止前状態）を検出する機能（出力停止前状態検出機能）を有する。アラーム発出回路２５６は、発光素子９０に電気的に接続される。アラーム発出回路２５６は、受光素子９２で受光される反射光の強度（受光量）を表す信号（以下、「受光信号」とも称する）を監視することで、出力停止前状態検出機能を実現する。アラーム発出回路２５６は、受光信号の振幅（指標値の他の一例）が所定の基準値β６以下となった場合に、アラームを発生する。基準値β６は、出力バッファ２０８への入力の振幅が入力下限値となるときの、受光信号の振幅Ｅｍ、よりも大きい値に設定される。例えば、基準値β６は、β６＝１．１×Ｅｍ又はβ６＞１．１×Ｅｍであってよい。尚、基準値β６は、上述の基準値βと同様の態様で設定されてよい。即ち、基準値β６は、出力バッファ２０８の入力下限値の設計値や出荷時の実測値（例えば振幅Ｅｍの実測値）に基づいて設定されてもよい。
【０１３７】
基準電圧発生部２７６は、アラーム発出回路２５６で用いられる基準値β６に対応する電圧を発生する。
【０１３８】
図２２は、発光素子９０及び受光素子９２の実装例の説明図であり、水晶振動子１０６の概略的な断面図である。尚、図２２は、図１ＡにおけるラインＢ−Ｂに沿った断面図相当である。図２２には、発光素子９０からの光Ｌｇが模式的に示されている。尚、図２２には、水晶振動子１０６に加えて、ＩＣ２００Ｅについても図示されている。
【０１３９】
図２２に示す例では、発光素子９０は、筐体３０の下部の内表面（筐体内部側の表面）に固定され、上向きの光軸を有する。発光素子９０は、下側励振電極２２の縁部に対して上下方向で対向する位置に設けられる。尚、下側励振電極２２は、光を反射する材料により形成される。受光素子９２は、発光素子９０に並んで、筐体３０の下部の内表面（筐体内部側の表面）に固定される。受光素子９２は、発光素子９０から発され下側励振電極２２で反射された光を受光できる位置に設けられる。発光素子９０及び受光素子９２は、上述のように、ＩＣ２００Ｅにそれぞれ電気的に接続される。発光素子９０及び受光素子９２とＩＣ２００Ｅとの電気的な接続方法は任意である。発光素子９０及び受光素子９２とＩＣ２００Ｅとの電気的な接続は、例えば、ワイヤボンディング等により実現されてもよい。
【０１４０】
尚、図２２に示す例では、発光素子９０は、水晶片１０の下側表面に光を当てる態様で筐体３０に固定されるが、水晶片１０の上側表面（上側励振電極２１の縁部）に光を当てる態様で筐体３０（例えば蓋３４）に固定されてもよい。この場合、受光素子９２は、同様に、発光素子９０から発され上側励振電極２１で反射された光を受光できる位置に設けられる。また、筐体３０（例えば蓋３４）が透明なセラミック等のような光透過性のある材料で形成される場合、発光素子９０及び／又は受光素子９２は、筐体３０の外部に設けられてもよい。また、図２２に示す例では、発光素子９０及び受光素子９２は、Ｘ方向で隣接する態様で設けられるが、他の方向に隣接する態様で設けられてもよい。
【０１４１】
図２３は、発光素子９０からの光Ｌｇの照射部Ｐを模式的に示す斜視図である。
【０１４２】
水晶振動子１０６の発振状態において、発光素子９０は、下側励振電極２２に光Ｌｇを照射する。このとき、照射部（例えばレーザ光のスポット）Ｐは、図２３に示すように、下側励振電極２２の縁部と、該縁部にＸ方向で隣接する水晶片１０の部位とを含む。即ち、発光素子９０は、下側励振電極２２の縁部と、該縁部にＸ方向で隣接する水晶片１０の部位とを同時に照射する。
【０１４３】
このようにして下側励振電極２２に光Ｌｇを照射すると、下側励振電極２２に当たる光は反射され、反射光が生成される。他方、水晶片１０は、光を透過し、光を実質的に反射しない。従って、反射光は、実質的に下側励振電極２２のみから生成される。反射光は、下側励振電極２２の下方に配置された受光素子９２に入射する。即ち、受光素子９２は、下側励振電極２２からの反射光を受光する。
【０１４４】
図２４は、水晶振動子１０６の特性検知原理の説明図であり、（Ａ）（Ｂ）及び（Ｃ）は、下側励振電極２２の縁部境界線２１ａと照射部Ｐとの各関係を示す図である。図２４では、照射部Ｐのうちの下側励振電極２２に係る部分が“なし地”によりハッチングされている。
【０１４５】
水晶振動子１０６の発振状態において、照射部Ｐのうちの下側励振電極２２に係る部分は、図２４に示すように、水晶片１０の主振動に伴って面積が変化する。例えば、図２４（Ｂ）に示すように、水晶片１０の主振動に起因して水晶片１０が図２４（Ａ）に示す状態に比べてＸ方向のＸ１側にΔ１だけ変位すると、照射部Ｐのうちの下側励振電極２２に係る部分の面積が図２４（Ａ）に示す状態に比べて増加する。このとき、受光素子９２で受光される反射光の光量は図２４（Ａ）に示す状態に比べて増加する。他方、図２４（Ｃ）に示すように、水晶片１０の主振動に起因して水晶片１０が図２４（Ａ）に示す状態に比べてＸ方向のＸ２側にΔ２だけ変位すると、照射部Ｐのうちの下側励振電極２２に係る部分の面積が図２４（Ａ）に示す状態に比べて減少する。このとき、受光素子９２で受光される反射光の光量は図２４（Ａ）に示す状態に比べて減少する。このようにして、受光素子９２で受光される反射光の光量は、水晶片１０の発振に伴って変化する。即ち、受光素子９２で受光される反射光の光量（受光信号の強度）は、図２５に示すように、水晶片１０の出力特性に応じて変化する。図２５には、縦軸に信号強度を取り、横軸に時間を取り、受光信号の強度の変化が態様が示される。受光信号の強度は、図２５に示すように、水晶振動子１０６の出力周波数に対応する周波数で振動する。
【０１４６】
水晶片１０の発振レベルが低下すると、水晶片１０の発振に起因した、照射部Ｐのうちの下側励振電極２２に係る部分の面積の変動量が低下するので、受光素子９２で受光される反射光の光量の変動量が低下する。即ち、受光信号の振幅は、水晶振動子１０６の発振レベルの低下に伴い低下する。従って、受光素子９２で得られる受光信号の振幅を監視することで、水晶片１０の発振レベルを間接的に監視できる。
【０１４７】
実施例６によっても、実施例１と同様の効果が得られる。即ち、発振状態の水晶振動子１０６の出力を、発光素子９０及び受光素子９２を介して監視できるので、水晶振動子１０６の出力停止前状態を同様に検出できる。そして、出力停止前状態の検出時に、アラームを発生でき、反転増幅器２０６の利得を上げて水晶振動子１０６が出力停止に至るまでの期間を延長できる。また、実施例６によれば、発振状態の水晶振動子１０６の出力を、発光素子９０及び受光素子９２を介して光学的に監視できるので、発振回路から独立した監視系を形成できる。従って、実施例６によれば、発振回路に影響しない態様で、発振状態の水晶振動子１０６の出力を監視できる。
【０１４８】
尚、上述した実施例６では、アラーム発出回路２５６、利得制御回路２６０、及び基準電圧発生部２７６の機能は、ＩＣ２００Ｅにより実現されているが、これらの少なくとも一部は、コンピューターにより実現されてもよい。例えば、アラーム発出回路２５６及び利得制御回路２６０の機能は、コンピューターのＣＰＵがプログラムを実行することで実現され、基準電圧発生部２７６の機能は、コンピューターのメモリにより実現されてもよい。
【０１４９】
また、上述した実施例６では、励振電極２０の縁部と水晶片１０とに光を同時に当てることで、水晶振動子１０６の発振レベルに応じて振幅が変化する受光信号を得ているが、これに限られない。例えば、励振電極２０にスリットを形成し、励振電極２０におけるスリットとその周辺に光を同時に当てることで、同等の受光信号を得ることも可能である。
【０１５０】
［実施例７］
実施例７は、実施例１に対して、水晶振動子１００及びＩＣ２００が水晶振動子１０７及びＩＣ２００Ｆでそれぞれ置換される点が異なる。実施例７は、上述した実施例１に対して、励振電極２０が励振電極２０Ｆで置換された点が異なる。また、実施例７による水晶振動子１０７は、上述した実施例１による水晶振動子１００に対して、コイル５０及び磁石５９がコイル５０Ｆで置換された点が異なる。また、実施例７による水晶振動子１０７は、上述した実施例１による水晶振動子１００に対して、コイル基板５１０Ｆが追加された点が異なる。水晶振動子１０７のうちの他の構成要素は、上述した実施例１による水晶振動子１００の構成要素と同一であってよく、説明を省略する。
【０１５１】
図２６は、実施例７による励振電極２０Ｆの説明図であり、水晶片１０の２面図（上側表面及び下側表面を示す平面図）である。
【０１５２】
励振電極２０Ｆは、上述した実施例１による励振電極２０に対して、上側励振電極２１及び下側励振電極２２が上側励振電極２１Ｆ（磁性体部の一例）及び下側励振電極２２Ｆでそれぞれ置換された点が異なる。
【０１５３】
上側励振電極２１Ｆは、電導性を有する磁性材料により形成される。上側励振電極２１Ｆは、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等を用いて形成されてよい。上側励振電極２１Ｆは、膜の形態で形成（即ち成膜）されてよい。下側励振電極２２Ｆは、非磁性材料により形成される。例えば、下側励振電極２２Ｆは、金、銀、アルミニウム等により形成されてよい。励振電極２０Ｆの他の構成は、上述した実施例１による励振電極２０と同様であってよく、更なる説明を省略する。
【０１５４】
図２７は、コイル５０Ｆの実装例を概略的に示す断面図であり、図２８は、コイル基板５１０Ｆの２面図（上側表面及び下側表面を示す平面図）である。
【０１５５】
コイル５０Ｆは、後述のように、電磁石を形成し、磁場を発生する。コイル５０Ｆは、上側励振電極２１Ｆに及ぶ磁場を発生する態様であれば、上側励振電極２１Ｆに対して任意の位置に配置されてよい。例えば、コイル５０Ｆは、図２７及び図２８に示すように、上側励振電極２１Ｆに平行に設けられるコイル基板５１０Ｆに、形成されてもよい。また、コイル５０Ｆは、筐体３０の蓋３４に形成されてもよい。また、コイル５０Ｆは、ＩＣ２００Ｆの上側表面に配置されてもよいし、筐体３０の下部の内表面に形成されてもよい。
【０１５６】
図２７及び図２８に示す例では、コイル５０Ｆは、コイルパターン部５１１Ｆと、配線部５１２Ｆ，５１４Ｆ，５１５Ｆと、スルーホール５６Ｆ、５７Ｆとを含む。コイルパターン部５１１Ｆは、コイル基板５１０Ｆの下側表面に螺旋状に形成される。コイルパターン部５１１Ｆは、磁石５９Ｆに対して上下方向で対向する位置に形成される。コイルパターン部５１１Ｆの一端は、コイル基板５１０Ｆの下側表面に形成される配線部５１４Ｆを介して、コイル基板５１０Ｆの下側表面に形成される電極５４Ｆに電気的に接続される。コイルパターン部５１１Ｆの他端（平面視で巻きの中心側の端部）は、スルーホール５６Ｆを介して、コイル基板５１０Ｆの上側表面に引き出される。コイル基板５１０Ｆの上側表面には、配線部５１２Ｆが形成される。配線部５１２Ｆの両端には、スルーホール５６Ｆ及び５７Ｆが電気的に接続される。コイル基板５１０Ｆの下側表面には、配線部５１５Ｆが形成される。配線部５１５Ｆは、スルーホール５７Ｆと、コイル基板５１０Ｆの下側表面に形成される電極５２Ｆとを電気的に接続する。このようにして、コイルパターン部５１１Ｆの他端は、スルーホール５６Ｆ、配線部５１２Ｆ、スルーホール５７Ｆ、及び配線部５１５Ｆを介して電極５２Ｆに電気的に接続される。電極５２Ｆ、５４Ｆは、それぞれ、電導性接着剤５１２Ｆ（図２７参照）を介してＩＣ２００Ｆに電気的に接続される。
【０１５７】
尚、図２７及び図２８に示す例では、コイル５０Ｆは、コイルパターン部５１１Ｆがコイル基板５１０Ｆの下側表面に形成されているが、コイルパターン部５１１Ｆがコイル基板５１０Ｆの上側表面に形成されてもよい。
【０１５８】
図２９は、水晶振動子１０７及びＩＣ２００Ｆを含む水晶発振器の回路構成の一例を概略的に示す図である。図２０は、通電処理回路２３０と交流波形の発生原理の説明図である。尚、図２９においては、ＩＣ２００Ｆに関して、端子内部の容量、実装基板の配線パターンの浮遊容量、水晶振動子１０７に流れる電流（図２９の矢印i参照）を制限する抵抗等は図示が省略されている。図２９において、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１５９】
ＩＣ２００Ｆは、上述した実施例１によるＩＣ２００に対して、アラーム発出回路２５０及び基準電圧発生部２７０に代えてアラーム発出回路２５７及び基準電圧発生部２７７がそれぞれ設けられる点が異なる。また、ＩＣ２００Ｆは、上述した実施例１によるＩＣ２００に対して、通電処理回路２３０が追加された点が異なる。尚、ＩＣ２００Ｆは、水晶振動子１０７と共に水晶発振器の一例を形成する。
【０１６０】
通電処理回路２３０には、コイル５０Ｆが電気的に接続される。通電処理回路２３０は、直流電源２３１と、コンデンサ２３２と、増幅器２３４とを含む。
【０１６１】
水晶振動子１０７の発振時、水晶片１０が、ある周波数で発振すると、その周波数で上側励振電極２１Ｆが振動（厚みすべり振動）することになる。このとき、図２０に示すように、上側励振電極２１Ｆの上方に配置されたコイル５０Ｆにおいては、上側励振電極２１Ｆの振動に起因して水晶片１０の出力周波数に対応した周波数の交流波形が発生する。具体的には、コイル５０Ｆは、電磁石のコイルであり、直流電源２３１による通電時に、図２０に模式的に示すように、上側励振電極２１Ｆに及ぶ磁場Ｈ１を形成する。このとき、図２０に模式的に示すように、上側励振電極２１Ｆが振動すると（矢印Ｒ５参照）、磁場Ｈ１が磁性体である上側励振電極２１Ｆの振動の影響を受ける。即ち、磁性体である上側励振電極２１Ｆの振動に合わせて磁束変化が発生し、それを妨げる方向でコイル５０Ｆ（コイルパターン部５１１Ｆ）に起電力が発生する。この結果、コイル５０Ｆに流れる電流Ｉ１において、水晶片１０の出力周波数に対応した周波数の交流波形が重畳される。従って、図２０に模式的に示すように、水晶振動子１０７の外部にコイル５０Ｆを設けることで、かかる交流波形をコイル５０Ｆに発生させることができる。尚、図２０に示す例では、コイル５０Ｆに発生する交流波形を含む受信信号は、直流成分がコンデンサ７３でカットされ、交流成分が増幅器２３４にて増幅される。増幅された交流成分がアラーム発出回路２５７に与えられる。このようにしてコイル５０の両端間に発生する電圧波形の周波数及び振幅は、水晶振動子１０７の発振レベルの低下に伴い低下する。尚、振幅については、水晶振動子１０７の発振レベルの低下に伴いコイル５０Ｆにおける磁束変化量が小さくなるためである。
【０１６２】
アラーム発出回路２５７は、水晶振動子１０７が出力停止に至る前の状態（出力停止前状態）を検出する機能（出力停止前状態検出機能）を有する。アラーム発出回路２５７は、コイル５０Ｆに電気的に接続される。アラーム発出回路２５７は、コイル５０Ｆに現れる信号を監視することで、出力停止前状態検出機能を実現する。アラーム発出回路２５７は、コイル５０Ｆに現れる信号の振幅（コイル５０Ｆの両端間に生じる電圧波形の振幅）が所定の基準値β７以下となった場合に、アラームを発生する。基準値β７は、出力バッファ２０８への入力の振幅が入力下限値となるときの、コイル５０Ｆに現れる信号の振幅Ｆｍ、よりも大きい値に設定される。例えば、基準値β７は、β７＝１．１×Ｆｍ又はβ７＞１．１×Ｆｍであってよい。尚、基準値β７は、上述の基準値βと同様の態様で設定されてよい。即ち、基準値β７は、出力バッファ２０８の入力下限値の設計値や出荷時の実測値（例えば振幅Ｆｍの実測値）に基づいて設定されてもよい。
【０１６３】
基準電圧発生部２７７は、アラーム発出回路２５７で用いられる基準値β７に対応する電圧を発生する。
【０１６４】
実施例７によっても、実施例１と同様の効果が得られる。即ち、発振状態の水晶振動子１０７の出力を、コイル５０Ｆに現れる信号を介して監視できるので、水晶振動子１０７の出力停止前状態を同様に検出できる。そして、出力停止前状態の検出時に、アラームを発生でき、反転増幅器２０６の利得を上げて水晶振動子１０７が出力停止に至るまでの期間を延長できる。また、実施例７によれば、発振状態の水晶振動子１０７の出力を、コイル５０Ｆに現れる信号を介して電磁的に監視できるので、発振回路から独立した監視系を形成できる。従って、実施例７によれば、発振回路に影響しない態様で、発振状態の水晶振動子１０７の出力を監視できる。
【０１６５】
尚、実施例７では、コイル５０Ｆは、水晶振動子１０７における水晶片１０以外の個所に設けられているが、例えばＩＣ２００Ｆと共に、水晶振動子１０７の筐体３０の外部に設けられてもよい。
【０１６６】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【０１６７】
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
水晶振動子と、
前記水晶振動子の対の励振電極間に電気的に接続される反転増幅器と、
発振状態の前記水晶振動子の発振レベルを表す指標値が基準値以下になった場合に、アラームを発生すると共に、前記反転増幅器の利得を上げる制御部とを含む、水晶発振器。
（付記２）
前記基準値は、前記水晶振動子が出力停止に至るときの前記指標値よりも大きい、付記１に記載の水晶発振器。
（付記３）
前記反転増幅器の出力側に設けられる出力バッファを更に含む、付記１に記載の水晶発振器。
（付記４）
前記指標値は、前記反転増幅器と前記出力バッファとの間に現れる信号に基づいて生成される、付記３に記載の水晶発振器。
（付記５）
前記信号を取り出して増幅する増幅器を更に含み、
前記指標値は、前記増幅器の出力の振幅を含む、付記４に記載の水晶発振器。
（付記６）
前記出力バッファは、入力に対する下限値を有し、
前記基準値は、前記下限値よりも大きい、付記３〜５のうちのいずれか１項に記載の水晶発振器。
（付記７）
前記出力バッファは、入力に対する下限値を有し、
前記基準値は、前記下限値に前記増幅器の増幅率を乗算した値よりも大きい、付記５に記載の水晶発振器。
（付記８）
前記反転増幅器は、オペアンプと、第１抵抗と、前記第１抵抗よりも抵抗値が大きい第２抵抗とを含み、
前記制御部は、前記オペアンプの反転端子が前記第１抵抗を介して前記オペアンプの出力端子に電気的に接続される第１状態から、前記反転端子が前記第２抵抗を介して前記出力端子に電気的に接続される第２状態に切り替えることで、前記利得を上げる、付記１〜７のうちのいずれか１項に記載の水晶発振器。
（付記９）
前記反転増幅器及び前記制御部は、ＩＣにより実現され、前記ＩＣは、前記水晶振動子の筐体内に設けられる、付記１〜８のいずれか１項に記載の水晶発振器。
（付記１０）
前記水晶振動子は、コイルと、前記コイルを通る磁束を発生する磁束発生部材とを含み、
前記指標値は、前記コイルに現れる信号に基づいて生成される、付記１に記載の水晶発振器。
（付記１１）
前記水晶振動子は、対の前記励振電極の一方に電気的に接続される送信アンテナと、受信アンテナとを含み、
前記指標値は、前記受信アンテナに現れる信号に基づいて生成される、付記１に記載の水晶発振器。
（付記１２）
前記水晶振動子は、副振動に係る電界変化が生じる対の副振動用電極を含み、
前記指標値は、対の前記副振動用電極に現れる信号に基づいて生成される、付記１に記載の水晶発振器。
（付記１３）
前記水晶振動子は、対の前記励振電極の一方に光を当てて該一方の前記励振電極で反射する反射光を発生させる発光素子と、前記反射光を受光する受光素子とを含み、
前記指標値は、前記受光素子に現れる信号に基づいて生成される、付記１に記載の水晶発振器。
（付記１４）
前記水晶振動子は、磁性体部と、前記磁性体部に及ぶ磁場を発生する電磁石とを含み、
前記指標値は、前記電磁石のコイルに現れる信号に基づいて生成される、付記１に記載の水晶発振器。
（付記１５）
発振状態の水晶振動子の発振レベルを表す指標値が基準値以下になった場合に、アラームを発生すると共に、前記水晶振動子の対の励振電極間に電気的に接続される反転増幅器の利得を上げる、水晶振動子制御方法。
（付記１６）
水晶振動子の対の励振電極間に電気的に接続される反転増幅器と、
発振状態の前記水晶振動子の発振レベルを表す指標値が基準値以下になった場合に、アラームを発生すると共に、前記反転増幅器の利得を上げる制御部とを含む、水晶振動子制御装置。
【符号の説明】
【０１６８】
１０  水晶片
２０  励振電極
２１  上側励振電極
２２  下側励振電極
３０  筐体
３１  土手部
３４  蓋
４０  発光素子
４１〜４４  外部電極
４７  導体パターン
４８  導体パターン
４９  電導性接着剤
５０  コイル
５０Ｃ  コイル
５２  入力電極
５２Ｃ  入力電極
５４  出力電極
５４Ｃ  出力電極
５６  スルーホール
５６Ｃ  スルーホール
５９  磁石
５９Ｃ  磁石
６０  送信アンテナ
６９  受信アンテナ
７０  副振動用電極
７１  第１副電極
７２  第２副電極
７３  第３副電極
７４  第４副電極
８１  第１筐体側電極
８２  第２筐体側電極
８３  第３筐体側電極
８４  第４筐体側電極
９０  発光素子
９２  受光素子
１００，１０２〜１０７  水晶振動子
２００，２００Ａ〜２００Ｅ  ＩＣ
２０２  入力端子
２０４  出力端子
２０６  反転増幅器
２０８  出力バッファ
２２２  アラーム出力端子
２４０  モニター用増幅器
２５０，２５２〜２５６  アラーム発出回路
２６０  利得制御回路
２７０，２７２〜２７６  基準電圧発生部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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