(57)【要約】【課題】定電圧回路や定電流回路の機能を無効にするための電源電圧や周波数制御電圧の範囲の限定が必要なく、実用的で信頼性の高い水晶発振器の検査方法を提供する。【解決手段】発振回路２の第１のコンデンサＣ１及び／又は第２のコンデンサＣ２の両端に接続された、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量を変化させながら、出力端子７より出力される発振周波数Ｆｏｓｃを測定し、得られた測定値に基づいて水晶発振器の良品・不良品を判別する【選択図】図１
2004120523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子、発振用トランジスタ、第１コンデンサ及び第２コンデンサを含み、前記水晶振動子を発振用トランジスタのベースに接続するとともに、前記第１コンデンサを発振用トランジスタのエミッタとグランド端子との間に、前記第２コンデンサを発振用トランジスタのベースとエミッタとの間に接続してなるコルピッツ発振回路を備えた水晶発振器であって、
前記第１コンデンサ及び／又は第２コンデンサの両端に外部負荷コンデンサを接続するとともに、該外部負荷コンデンサの静電容量を変化させながら前記水晶振動子を振動させて発振周波数を測定し、得られた測定値に基づいて水晶発振器の良品・不良品を判別することを特徴とする水晶発振器の検査方法。
【請求項２】
前記測定値と、静電容量−発振周波数の関係を示す基準線とを比較し、前記測定値が前記基準線の許容範囲から外れた場合にのみ不良品とみなすことを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器の検査方法。
【請求項３】
前記水晶発振器の電源端子と前記発振用トランジスタのベースとの間に定電圧回路が介在されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水晶発振器の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器等の基準信号源に使用される水晶発振器に関し、特に水晶発振器の検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水晶発振器は安定した周波数信号を供給する基準信号源として、携帯電話やパソコン等の電子機器に使用されている。このような水晶発振器の性能を検査するための方法としては、水晶発振器に内蔵される水晶振動子を駆動する電力を変化させ、その際の発振周波数を測定するドライブレベル検査が知られている。具体的には、発振回路に印加する電源電圧を変化させたとき、発振周波数が急激に変化したり、あるいはヒステリシスを描いたりすると、実使用時において周波数異常が発生したり、発振不発などの発振不良の発生する危険性がある。従って、水晶発振器の発振回路に供給する電源Ｖｃｃの電圧値を制御し、これにより増幅回路の増幅動作を調整し、ドライブレベルを制御しながら発振周波数を測定することによって水晶発振器の検査が行なわれる。
【０００３】
しかしながら、水晶発振器は供給される電源電圧の変化に対しても安定した周波数信号を出力するため、図７に示すように水晶発振器１００内に定電圧回路１０１や定電流回路１０２を備える場合が多い。それ故、電源端子１０３から印加する電源電圧を制御しても、水晶振動子１０４のドライブレベルが変化せず、ドライブレベル特性をチェックすることが不可能であるという問題があった。
【０００４】
そこで、上述の問題を解消するために、発振回路１０５に印加される電源電圧が所定値以上において定電圧回路１０１や定電流回路１０２の機能が無効になるような圧電発振器が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
即ち、圧電発振器に、一般的なコルピッツ発振回路１０５と増幅回路１０６に加えて、スイッチ回路１０７、１０８、および制御回路１０９を付加することにより、発振回路１０５に印加される電源電圧が所定値以上において定電圧回路１０１や定電流回路１０２の機能が無効になるような機能を付加し、これによってドライブレベル特性の測定を可能としている。
【０００６】
また、上述した従来の圧電発振器においては、周波数制御電圧部ＡＦＣ１１０の電圧により、スイッチ回路１０７、１０８を制御することで定電圧回路１０１、定電流回路１０２の機能を無効にすることも可能であるとされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−７６４８号公報（第３−４頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の水晶発振器１００の検査方法においては、付加したスイッチ回路１０７，１０８や制御回路１０９によって、定電圧回路１０１や定電流回路１０２の機能を無効にするために、電源電圧を所定値以上となすことが必要となる。即ち、例えば、発振動作を行うに必要な動作電圧が５Ｖ±１Ｖである場合、電源端子１０３の電源電圧が６Ｖ以上になって初めて定電圧回路１０１および定電流回路１０２の機能を無効にすることが可能となる。つまりこの場合、動作電圧５Ｖ±１Ｖを超えた電圧においてドライブレベル検査が可能となるのであって、これでは実使用電圧範囲から外れた領域でのドライブレベル検査となり、実用的な検査とは言い難い。
【０００９】
更に、周波数制御電圧部ＡＦＣ１１０の電圧によりスイッチ回路１０７、１０８を制御することで定電圧回路１０１、定電流回路１０２の機能を無効にする場合、周波数を制御する電圧範囲の中のある特定の電圧条件においてのみ、スイッチ回路１０７、１０８が制御され、定電圧回路１０１、定電流回路１０２の機能が無効となるため、ドライブレベル検査も制限された条件下での限定的な検査となってしまい、検査自体の信頼性に課題がある。
【００１０】
本発明は上述の課題に鑑み案出されたもので、その目的は、電源電圧や周波数制御電圧の制限に制約を受けることなく、実使用上の条件下でのドライブレベル検査が可能な、実用性および信頼性に優れた水晶発振器の検査方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の水晶発振器の検査方法は、水晶振動子、発振用トランジスタ、第１コンデンサ及び第２コンデンサを含み、前記水晶振動子を発振用トランジスタのベースに接続するとともに、前記第１コンデンサを発振用トランジスタのエミッタとグランド端子との間に、前記第２コンデンサを発振用トランジスタのベースとエミッタとの間に接続してなるコルピッツ発振回路を備えた水晶発振器であって、前記第１コンデンサ及び／又は第２コンデンサの両端に外部負荷コンデンサを接続するとともに、該外部負荷コンデンサの静電容量を変化させながら前記水晶振動子を振動させて発振周波数を測定し、得られた測定値に基づいて水晶発振器の良品・不良品を判別することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の水晶発振器の検査方法は、前記測定値と、静電容量−発振周波数の関係を示す基準線とを比較し、前記測定値が前記基準線の許容範囲から外れた場合にのみ不良品とみなすことを特徴とするものである。
【００１３】
更に、本発明の水晶発振器の検査方法は、前記水晶発振器の電源端子と前記発振用トランジスタのベースとの間に定電圧回路が介在されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の水晶発振器の検査方法によれば、コルピッツ発振回路を備えた水晶発振器の第１コンデンサ及び／又は第２コンデンサの両端に外部負荷コンデンサを接続するとともに、該外部負荷コンデンサの静電容量を変化させながら水晶振動子を振動させて発振周波数を測定し、得られた測定値に基づいて水晶発振器の良品・不良品を判別する。即ち、発振回路の電源電圧や周波数制御電圧を変化することなく、外部負荷コンデンサの静電容量の変化でドライブレベルを制御し、発振周波数を測定して水晶発振器の良否判定をするものである。これにより、ドライブレベルの検査中、電源電圧や周波数制御電圧の制限に制約を受けることなく、実使用上の条件でドライブレベル検査を行うことができ、実用性および信頼性に優れた水晶発振器の検査方法を提供することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の水晶発振器の検査方法によれば、静電容量の変化は第１コンデンサ及び／又は第２コンデンサの両端に一時的に接続される外部負荷コンデンサにて行うので、検査の対象となる水晶発振器自体には特別の回路を付加する必要がない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施形態では、水晶振動子の周波数温度特性を温度補償し、出力周波数を安定化することができる制御回路を具備した温度補償型の水晶発振器を例にとって説明することとする。
【００１７】
図１は本発明の検査方法に用いられる温度補償型水晶発振器１に外部負荷コンデンサを接続した状態を示す回路図であり、同図に示す温度補償型水晶発振器１は、大略的に、発振回路２と増幅回路３と周波数制御回路４と定電圧回路５とで構成されている。
【００１８】
発振回路２は、代表的な帰還増幅型のコルピッツ型発振回路で、水晶振動子Ｘが発振用トランジスタＴｒ１のベースに接続されるとともに、発振用トランジスタＴｒ１のエミッタとグランドとの間に第１コンデンサＣ１が、また、発振用トランジスタＴｒ１のベースとエミッタとの間に第２コンデンサＣ２が接続されている。また、上述した第１コンデンサＣ１及び／又は第２コンデンサＣ２の両端には、外部負荷コンデンサ接続用の接続端子１０、１１が設けられ、水晶発振器の検査に際し、この接続端子１０、１１を介して外部負荷コンデンサＣ１５，Ｃ１６が一時的に接続される。
【００１９】
増幅回路３は、発振回路２で発振された信号を増幅用トランジスタＴｒ２で増幅し、出力端子７に発振周波数Ｆｏｓｃを出力する。
【００２０】
周波数制御回路４は、温度補償電圧発生回路８からの電圧によって、水晶振動子Ｘの振動数の温度変化を補正する。
【００２１】
定電圧回路５は、温度補償型水晶発振器１の動作を安定させるため、電源端子６より供給される電源電圧Ｖｃｃを一定の定電圧に制御する。
【００２２】
そして、このような構成の水晶発振器を検査する場合は、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量を変化させながら、出力端子７より出力される発振周波数Ｆｏｓｃを測定し、得られた測定値に基づいて水晶発振器の良品・不良品を判別する。
【００２３】
具体的には、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量を変化させることによって、水晶振動子Ｘに印加されるドライブレベルが変化し、その結果、出力端子７に出力される発振周波数Ｆｏｓｃも変化するので、この変化具合を測定する。
【００２４】
このとき、通常であれば、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量の変化にともない、発振周波数Ｆｏｓｃの変化もある一定の変化率でリニアに変化するが、例えば、水晶振動子Ｘの振動部に異物が付着していたり、あるいは、マイクロクラック等が発生していたりすると、発振周波数Ｆｏｓｃの変化はリニアではなくなる。即ち、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量が変化しても、発振周波数Ｆｏｓｃが変化しなかったり、あるいはまた、あるポイントを境に急激に変化するといった、異常な変化率を示すこととなる。
【００２５】
そして、こういった発振周波数Ｆｏｓｃの異常な変化率を示すものは、潜在的に発振不良や異常発振を発生する危険性をもっており、正常な水晶発振器として扱うことはできないものである。従って、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量の変化に対する発振周波数Ｆｏｓｃの変化度合いを測定することで、水晶発振器の良品・不良品の判別を行うことができる。
【００２６】
また、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量の変化に対する発振周波数Ｆｏｓｃの変化度合いは、例えば、図２、図３に示すものとなる。
【００２７】
ここで図２は、静電容量が大きくなるに従い発振周波数Ｆｏｓｃはそれにつれて低くなっている。即ち、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量の変化に対して、発振周波数Ｆｏｓｃの変化率は一定でリニアに変化しているため、良品と判定することができる。
【００２８】
一方、図３は、発振周波数Ｆｏｓｃの変化が一様でなく、変化率が途中で大きく変わっている。これは、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量の変化に対して、途中で急激な発振周波数Ｆｏｓｃの変化が発生したことを示している。従って、図３の水晶発振器は不良品と判定することができる。
【００２９】
よって、図４のように外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量の変化に対する発振周波数Ｆｏｓｃの変化度合いに基準線を設け、この基準線に所定の許容範囲を加味した上限規格及び下限規格を設定することで、良品・不良品の判別を確実なものにできる。
【００３０】
図４の例では、上限規格と下限規格に挟まれた編み目状で示している領域が良品領域となり、それ以外の領域は不良品領域となる。こういった、上限規格や下限規格は電子データとして自動機検査機に組み込むのが一般的であるが、図４に示すような、視覚的なグラフでもよいし、数値データとして数表化したものでもかまわない。
【００３１】
また、本実施形態で用いた水晶発振器には、電源端子６と発振用トランジスタＴｒ１のベースとの間に定電圧回路５が介在されているものの、本実施形態の検査方法では定電圧回路５の有無にかかわらず正確に検査することができるため、従来の検査方法のように定電圧回路５の機能を無効にするためのスイッチ回路や制御回路等を設けておく必要はない。
【００３２】
また、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量を変化させるための方法としては、例えば、コンデンサアレイ２０を使用することができる。
【００３３】
この方法では、例えば、図５（ａ）に示すように、複数のコンデンサＣ１１〜Ｃ１４と、これらのコンデンサＣ１１〜Ｃ１４に対応する複数のスイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４とで構成したコンデンサアレイ２０が用いられ、スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４を個々に切り替えることによって、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６の静電容量を変化させる。図５（ｂ）は、外部負荷コンデンサＣ１５としてコンデンサアレイ２０を用いた実施例であり、このようなコンデンサアレイ２０を外部負荷コンデンサＣ１６として用いたり、外部負荷コンデンサＣ１５，Ｃ１６の双方に用いても良い。
【００３４】
このように、外部負荷コンデンサＣ１５及び／又はＣ１６としてコンデンサアレイ２０を使用すれば、静電容量を変化させる作業は簡易化され、また検査後は、所定の静電容量値に設定する作業も容易に行うことができる。このようなコンデンサアレイの容量制御は水晶発振器の外面に制御用の端子を導出しておき、この制御用端子に所定の信号を入力することによって簡単に行うことができる。
【００３５】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更・改良等が可能である。
【００３６】
例えば、上述の実施形態においては、外部負荷コンデンサＣ１５，Ｃ１６の静電容量を変化させるのにコンデンサアレイを用いるようにしたが、これに代えて、図６（ａ），（ｂ）に示すような可変容量ダイオード３０を用いて外部負荷コンデンサＣ１５，Ｃ１６の静電容量を変化させるようにしても構わない。この場合、水晶発振器の外面に導出した制御用端子から可変容量ダイオード３０に、バイアス電圧印加部３１より制御されたバイアス電圧を印加することで容量値を変化させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の水晶発振器の検査方法によれば、コルピッツ発振回路を備えた水晶発振器の第１コンデンサ及び／又は第２コンデンサの両端に外部負荷コンデンサを接続するとともに、該外部負荷コンデンサの静電容量を変化させながら水晶振動子を振動させて発振周波数を測定し、得られた測定値に基づいて水晶発振器の良品・不良品を判別する。即ち、発振回路の電源電圧や周波数制御電圧を変化することなく、外部負荷コンデンサの静電容量の変化でドライブレベルを制御し、発振周波数を測定して水晶発振器の良否判定をするものである。これにより、ドライブレベルの検査中、電源電圧や周波数制御電圧の制限に制約を受けることなく、実使用上の条件でドライブレベル検査を行うことができ、実用性および信頼性に優れた水晶発振器の検査方法を提供することが可能となる。
【００３８】
また、本発明の水晶発振器の検査方法によれば、静電容量の変化は第１コンデンサ及び／又は第２コンデンサの両端に一時的に接続される外部負荷コンデンサにて行うので、検査の対象となる水晶発振器自体には特別の回路を付加する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検査方法に用いられる水晶発振器に外部負荷コンデンサを接続した状態を示す回路図である。
【図２】本発明の検査方法において良品と判定される場合の静電容量−発振周波数の相関図である。
【図３】本発明の検査方法において不良品と判定される場合の静電容量−発振周波数の相関図である。
【図４】本発明の検査方法における良品・不良品の判定基準を示す相関図である。
【図５】（ａ）はコンデンサアレイの回路図、（ｂ）は（ａ）のコンデンサアレイを外部負荷コンデンサとして用いた実施形態を示す回路図である。
【図６】（ａ）は可変容量ダイオードの回路図、（ｂ）は（ｂ）の可変容量ダイオードを外部負荷コンデンサとして用いた実施形態を示す回路図である。
【図７】従来の水晶発振器の回路図である。
【符号の説明】
１・・・水晶発振器
２・・・発振回路
３・・・増幅回路
４・・・周波数制御回路
５・・・定電圧回路
６・・・電源端子
７・・・出力端子
８・・・温度補償電圧発生回路
１０，１１・・・外部負荷コンデンサ接続端子
１５，１６・・・外部負荷コンデンサ
２０・・・コンデンサアレイ
３０・・・可変容量ダイオード
【図１】
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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６】
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【図７】
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