(57)【要約】【課題】小型軽量のテレビジョン受信機等に好適な、耐振動性に優れた発振装置を提供する。【解決手段】電圧制御発振回路と、チップキャパシタ３１を有するループフィルタと、位相同期回路に接続され基準発振周波数で振動する水晶振動子１と、電子部品が実装される回路基板９と、を備えた発振装置にて、水晶振動子１の２本のリード端子１ｂを回路基板９に設けられた挿入穴１ｂに挿入して固定された２本のリード端子１ｂの間の回路基板９に、チップキャパシタ３１を取り付ける配置構成とする。これにより、チップキャパシタ３１が取り付けられている領域の回路基板９の剛性がリード端子１ｂの固定により高められ、回路基板９が打振等で振動した場合でも、チップキャパシタ３１が変形することを回避でき、電圧制御発振回路の発信周波数が変動することのない耐振動性に優れた発振装置が提供できる。【選択図】図２
2013135331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧制御発振回路と、
前記電圧制御発振回路の発振周波数を制御する位相同期回路と、
前記位相同期回路に接続されチップキャパシタを有するループフィルタと、
前記位相同期回路に接続され基準発振周波数で振動する水晶振動子と、
前記電圧制御発振回路と前記ループフィルタと前記水晶振動子と前記位相同期回路が搭載された回路基板と、を備えた発振装置であって、
前記水晶振動子は２本のリード端子を有しており、前記２本のリード端子は前記回路基板に設けられた挿入穴に挿入されて固定されており、
前記ループフィルタの前記チップキャパシタは、固定された前記２本のリード端子の間の前記回路基板に取り付けられていることを特徴とする発振装置。
【請求項２】
前記水晶振動子が金属製の本体ケースを有し、
前記金属製の本体ケースは、前記回路基板の前記チップキャパシタが取り付けられている位置に対向する前記回路基板の反対面の位置に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の発振装置。
【請求項３】
前記チップキャパシタは、その長手方向が前記２本のリード端子を結ぶ線に対して直角の方向になるように取り付けられていることを特徴とする請求項または２に記載の発振装置。
【請求項４】
前記チップキャパシタは、少なくとも２個取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型軽量のテレビジョン受信機等に好適な、耐振動性に優れた発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なテレビジョン受像機のチューナ回路においては、アンテナにて受信された受信信号が単同調回路を介して高周波増幅回路に供給される。高周波増幅回路において、受信信号が増幅され、この増幅出力が複同調回路を介して混合回路に供給される。混合回路には、局部発振回路からの局部発振信号が供給されており、混合回路において、受信信号が中間周波信号に変換される。この混合回路の出力が中間周波増幅回路を介してチューナ回路の出力として出力端子から取り出される。
【０００３】
一方、従来のチューナ回路の選局回路としては、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop)周波数シンセサイザー方式が採用されている。選局回路は、選局周波数と正確に発振する水晶発振器の発振出力に基づいて形成された基準発振周波数と、局部発振回路の発振周波数との位相を位相比較し、その差がなくなるように同調周波数と局部発振周波数とを制御するチューニング電圧を制御信号として形成し、このチューニング電圧を同調回路および局部発振回路に供給する。
【０００４】
また、局部発振回路としては、例えば、バラクタダイオードを用いたＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator)による電子同調方式とされ、局部発振回路は、上述した選局回路からのチューニング電圧によりバラクタダイオードの逆バイアス電圧を可変させて容量を可変させ、所定周波数の局部発振信号を形成する。
【０００５】
このように構成された従来のチューナ回路においては、チューニング電圧の供給ラインに接続された容量素子が回路基板上の接地箇所に近接して実装されている場合には、打振や振動が加わると容易に容量素子に振動が伝わって容量の微小な変化が発生する。容量が変化すると、チューニング電圧が変化し、さらには、局部発振周波数の微小なズレが発生し、その周波数のズレがノイズ成分となってテレビジョン受像機の画像に影響する。
【０００６】
このように画像にも影響を及ぼす打振や振動によるノイズ成分に対して、特許文献１に示される従来のチューナ回路においては、チューニング電圧の供給ラインに接続される容量素子に低歪み型の容量素子を用いることにより、打振や振動によるノイズ成分が抑圧され、結果として画像への影響が解消されるとしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１５２１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の発明で用いられる低歪み型の容量素子は価格が高価であり、また、低歪み型の容量素子を供給できるメーカーが限られているという問題があった。このため、耐振動性を改善するために低歪み型の容量素子を使用するという方法では、昨今の市場で求められている製品の低価格化や製品の安定供給の要求に対応できないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、低歪み型の容量素子を用いることなく、容量素子の配置構造の改善により、耐振動性に優れた発振装置を提供することにある
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために、本発明の請求項１による発振装置は、電圧制御発振回路と、前記電圧制御発振回路の発振周波数を制御する位相同期回路と、前記位相同期回路に接続されチップキャパシタを有するループフィルタと、前記位相同期回路に接続され基準発振周波数で振動する水晶振動子と、前記電圧制御発振回路と前記ループフィルタと前記水晶振動子と前記位相同期回路が搭載された回路基板と、を備えており、前記水晶振動子は２本のリード端子を有しており、前記２本のリード端子は前記回路基板に設けられた挿入穴に挿入されて固定されており、前記ループフィルタの前記チップキャパシタは、固定された前記２本のリード端子の間の前記回路基板に取り付けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２による発振装置は、前記水晶振動子が金属製の本体ケースを有し、前記金属製の本体ケースは、前記回路基板の前記チップキャパシタが取り付けられている位置に対向する前記回路基板の反対面の位置に取り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３による発振装置は、前記チップキャパシタは、その長手方向が前記２本のリード端子を結ぶ線に対して直角の方向になるように取り付けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項４による発振装置は、前記チップキャパシタは、少なくとも２個取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１による発振装置では、回路基板に固定された水晶振動子の２本のリード端子の間の回路基板に、ループフィルタのチップキャパシタを取り付ける配置構成とした。
回路基板に固定された水晶振動子の２本のリード端子の間の領域は、２本のリード端子を回路基板に固定することにより回路基板の剛性が高められているので、チップキャパシタを回路基板の水晶振動子の２本のリード端子に挟まれた領域に取り付けられることにより、チップキャパシタは打振や振動等による基板の変形の影響を受けにくくなる。
以上により、本発明の請求項１による発振装置では、ループフィルタのチップキャパシタの配置構造を改善し、水晶振動子の２本のリード端子が固定された間の回路基板にチップキャパシタの配置することにより、耐振動性に優れた発振装置を提供することができる。
【００１５】
本発明の請求項２による発振装置では、水晶振動子の金属製の本体ケースが、チップキャパシタが取り付けられている位置に対向する位置に取り付けられているので、回路基板の剛性がより高くなり、さらに耐振動性が優れた発振装置を提供することができる。
【００１６】
本発明の請求項３による発振装置では、ループフィルタのチップキャパシタの長手方向が水晶振動子の２本のリード端子を結ぶ線に対し、直角の方向になるように取り付けた。
回路基板に固定された水晶振動子の２本のリード端子の間の領域は剛性が高められているが、２本のリード端子を結ぶ方向と直交する方向は、２本のリード端子を結ぶ方向より剛性が高いので、チップキャパシタの長手方向が水晶振動子の２本のリード端子を結ぶ線に対して、直角の方向になるように取り付けることにより、発振装置の耐振動性をさらに高めることができる。
【００１７】
本発明の請求項４による発振装置では、チップキャパシタを２個以上取り付ける構成としたので、それぞれのチップキャパシタの容量が小さくなり、打振や振動等による基板の変形の影響を小さくする事ができるので、発振装置の耐振動性をさらに高めることができる。
【００１８】
以上により、本発明による発振装置は、低歪み型の容量素子を用いることなく、容量素子の配置構造の改善により、耐振動性に優れた発振装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発振装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】第１の実施形態の発振装置におけるチップキャパシタと水晶振動子の配置構造を説明する図で、（ａ）は正面から見た外形図、（ｂ）は回路基板の下面側より見た図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による発振装置を示す、回路基板を下面側より見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図１および２を参照にして、詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る発振装置の構成を説明するブロック図である。
【００２１】
図１に示すように、第１の実施形態の発振装置は、電圧制御発振回路２と、水晶振動子１と、基準信号発信回路４１と位相比較器４２とプログラマブル分周器４３とを有する位相同期回路４と、チップキャパシタ３１を有するループフィルタ３によって構成されている。
【００２２】
所定の基準周波数で振動する水晶振動子１は基準信号発信回路４１に接続され、基準信号発信回路４１は所定の周波数の基準信号Ｓ０を出力し、基準信号Ｓ０は位相比較器４２に入力される。
【００２３】
電圧制御発振回路２は入力される制御電圧Ｓ４に応じた周波数で発振し、電圧制御発振回路２の出力信号Ｓ１の一部はプログラマブル分周器４３に入力される。プログラマブル分周器４３は電圧制御発振回路２の出力信号Ｓ１を適切に分周して比較信号Ｓ２を出力し、比較信号Ｓ２は位相比較器４２に入力される。
【００２４】
位相比較器４２は基準信号発信回路４１からの基準信号Ｓ０と、プログラマブル分周器４３からの比較信号Ｓ２の位相差を検出し、基準信号と比較信号の位相差に応じたパルス状の位相誤差信号Ｓ３をループフィルタ３に出力する。
ループフィルタ３に入力されたパルス状の位相誤差信号Ｓ３はチップキャパシタ３１で平滑化され、制御電圧Ｓ４として電圧制御発振回路２に入力される。
【００２５】
ループフィルタ３から出力される制御電圧Ｓ４は、比較信号Ｓ２の位相が基準信号Ｓ０の位相より遅れている場合は電圧制御発振回路２の出力信号Ｓ１の位相を進ませるような電圧となり、比較信号Ｓ２の位相が基準信号Ｓ０の位相より進んでいる場合は電圧制御発振回路２の出力信号Ｓ１の位相を遅らせるような電圧が発生する。これにより、電圧制御発振回路２は比較信号Ｓ２の位相と基準信号Ｓ０の位相が合致するように制御され、比較信号Ｓ２の位相と基準信号Ｓ０の位相が一致すると、ループフィルタ３から出力される制御電圧Ｓ４は一定の電圧となり、電圧制御発振回路２は安定した周波数の信号を出力する。
【００２６】
上記のように、電圧制御発振回路２は、位相比較器４２から出力されるパルス状の位相誤差信号Ｓ３をループフィルタ３のチップキャパシタ３１で平滑化した制御電圧Ｓ４に応じた周波数で発振する。従ってチップキャパシタ３１の特性が変動すると、チップキャパシタ３１で平滑化される制御電圧Ｓ４も変動し、電圧制御発振回路２の発振周波数が変動するので、安定した周波数の出力信号Ｓ１を出力するには、チップキャパシタ３１の特性を安定させることが重要である。
【００２７】
次に、図２を参照にして、第１の実施形態の発振装置の回路基板への部品実装状態と、発信装置が打振や振動させられた場合の挙動を説明する。
図２は第１の実施形態の発振装置におけるチップキャパシタと水晶振動子の配置構造を説明する図で、（ａ）は正面から見た外形図、（ｂ）は回路基板の下面側より見た図である。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、回路基板９の一方面側には水晶振動子１が実装され、チップキャパシタ３１が回路基板９の他方面側の、水晶振動子１と対向する位置の略中央に実装されている。また、回路基板９には水晶振動子１，チップキャパシタ３１の他に、いずれも図示しない電圧制御発振回路２，位相同期回路４を構成する部品と、チップキャパシタ３１以外のループフィルタ３を構成する部品も実装される。
【００２９】
水晶振動子１は圧電効果を持つ水晶片が金属製の本体ケース１ａに収容され、金属製の本体ケース１ａの下面に２本のリード端子１ｂを有する。
【００３０】
回路基板９はガラスエポキシ等の基板材料で形成され、両面に電気配線パターンが設けられ、水晶振動子１の取り付け箇所には水晶振動子１の２本のリード端子１ｂが挿通される２つの挿入穴９ａを有し、他方面側の挿入穴９ａの周囲には電気配線パターン材料にて略円板状に形成されたランド部９ｂが設けられている。また、２つの挿入穴９ａの他方面側の略中央には、２つの挿入穴９ａを結ぶ方向と直交するリード端子直交方向Ｄ２に並ぶ、チップキャパシタ３１取り付け用の２つのランド部９ｃが間隔を有して設けられている。
【００３１】
水晶振動子１は、２本のリード端子１ｂが２つの挿入穴９ａにそれぞれ挿通され、リード端子１ｂがランド部９ｂに半田１０にて半田付けされることにより、回路基板９に固定される。また、チップキャパシタ３１は、長手方向の両端側にある２つの電極部３１ａが、それぞれチップキャパシタ取り付け用の２つのランド部９ｃに半田１０にて半田付けされることにより、回路基板９に固定される。
【００３２】
一般に電子機器は打振や振動の機械的ストレスを受けると、回路基板９が振動し、波打ち状のうねり変形を生じる。回路基板９が振動し、うねり変形を生じても、回路基板９に１点で固定されている小さい部品は単に上下するだけであるが、チップ部品のような長さのある部品が距離を有する２箇所で回路基板に固定されていると、回路基板９のうねり変形により長さのある部品は変形する。
【００３３】
本発明の第１の実施形態の発振装置の場合でも、チップキャパシタ３１が固定されている領域の回路基板９が振動によりうねり変形を生じると、チップキャパシタ３１が変形し特性が変動すると、パルス状の位相誤差信号Ｓ３をチップキャパシタ３１で平滑化して得られる制御電圧Ｓ４も変動し、電圧制御発振回路２の発振周波数が変動するという不都合が生じる。
この不都合を回避するために、第１の実施形態の発振装置では、回路基板９に固定された水晶振動子１の２本のリード端子１ｂの間にチップキャパシタ３１を配置して、回路基板９の振動でチップキャパシタ３１がうねり変形しない構造とした。
【００３４】
回路基板９の、２本のリード端子１ｂが固定されている間の領域は金属製の本体ケース１ａを有する水晶振動子１が実装されているため、金属製の本体ケース１ａの重さと強度により基板材料のみの領域よりうねり変形しにくい。また、水晶振動子１から突出する２本のリード端子１ｂがランド部９ｂに半田１０にて固定されているため、２本のリード端子１ｂが固定されている間の領域の回路基板９の剛性は高くなっており、回路基板９が振動しても２本のリード端子１ｂが固定されている間の領域では回路基板９のうねり変形は抑制される。
【００３５】
さらに、リード端子１ｂおよび電極部３１ａ固定する半田１０の厚さは電気配線パターン材料にて形成されたランド部９ｂより厚いため、半田１０はランド部９ｂより剛性が高く、４つの半田１０で取り囲まれたチップキャパシタ３１の取り付け領域の剛性は基板材料のみの領域より高く、回路基板９が振動してもチップキャパシタ３１の取り付け領域では回路基板９のうねり変形は抑制される。
【００３６】
以上により、本発明の第１の実施形態の発振装置では、回路基板９に固定された水晶振動子１の２本のリード端子１ｂの間の剛性が高い領域にチップキャパシタ３１を配置するので、発振装置が打振や振動の機械的ストレスを受けて回路基板９が振動しても、チップキャパシタ３１の取り付け領域では回路基板９のうねり変形は抑制され、チップキャパシタ３１の変形も抑制されるので、チップキャパシタ３１の特性が変動することを回避でき、安定した周波数の出力信号Ｓ１が出力される発振装置が提供できる。
【００３７】
さらに、第１の実施形態の発振装置では、水晶振動子１の金属製の本体ケース１ａが、チップキャパシタ３１が取り付けられている位置に対向する位置に取り付けられているので、金属製の本体ケース１ａの重さと強度により回路基板９の剛性がより高くなり、さらに耐振動性が優れた発振装置を提供することができる。
【００３８】
また、第１の実施形態の発振装置では、チップキャパシタ３１は水晶振動子１と対向する位置の略中央に、チップキャパシタ３１の長手方向が２本のリード端子１ｂ結ぶ方向と直交するリード端子直交方向Ｄ２となるように取り付ける配置構成とした。
【００３９】
チップキャパシタ３１の取り付けを上記の配置構成とすると、チップキャパシタ３１の取り付け領域は水晶振動子１の２本のリード端子１ｂを固定する２つの半田１０と、チップキャパシタ３１の２つの電極部３１ａを固定する２つの半田１０で取り囲まれた領域となる。
【００４０】
ところで、チップキャパシタ３１の取り付け領域のうち、リード端子方向Ｄ１と直交するリード端子直交方向Ｄ２では、リード端子１ｂを固定する２つの半田１０および電極部３１ａを固定する２つの半田１０が、チップキャパシタ３１の取り付け領域のリード端子直交方向Ｄ２の全域にわたり存在する。このため、チップキャパシタ３１の取り付け領域のうち、リード端子直交方向Ｄ２では回路基板９の剛性は強固な半田１０の剛性となり、リード端子直交方向Ｄ２では回路基板９のうねり変形は発生しない。
【００４１】
これに対し、２本のリード端子１ｂを結ぶ線の方向のリード端子方向Ｄ１ではリード端子１ｂを固定する２つの半田１０および電極部３１ａ固定する２つの半田１０の間に剛性の低い基板材料のみの領域があるため、チップキャパシタ３１の取り付け領域のうち、リード端子方向Ｄ１はリード端子直交方向Ｄ２より剛性が低くなる。
【００４２】
チップキャパシタの一般的な特性として、チップキャパシタは長手方向に変形させられた場合には特性が変化するが、長手方向と直交する方向に変形させられた場合には特性の変化は少ないことが知られている。
【００４３】
従って、チップキャパシタ３１の長手方向がリード端子直交方向Ｄ２となるようにチップキャパシタ３１を取り付ける配置構成とすることにより、変形により特性が変化するチップキャパシタ３１の長手方向が、剛性が高くうねり変形が発生しないリード端子直交方向Ｄ２となるので、チップキャパシタ３１の変形が回避できる。また、リード端子直交方向Ｄ２より剛性が低いリード端子方向Ｄ１には、変形させられた場合でも特性の変化が少ない、チップキャパシタの長手方向と直交する方向が配置されるので、回路基板９がうねり変形しても、チップキャパシタ３１の特性変化を抑制することができる。
【００４４】
以上より、チップキャパシタ３１の長手方向がリード端子直交方向Ｄ２となるように取り付ける配置構成とすることにより、発振装置が打振や振動の機械的ストレスを受けた場合でもチップキャパシタ３１の特性が変化することが回避でき、安定した周波数の出力信号Ｓ１が出力される発振装置が提供できる。
【００４５】
＜第２の実施形態＞
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。図３は第２の実施形態による発振装置のチップキャパシタと水晶振動子の配置構造を説明する、回路基板を下面側より見た図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４６】
第２の実施形態では、回路基板９の一方面側には水晶振動子１が実装され、２つのチップキャパシタ３２が並列接続となるように、回路基板９の他方面側の水晶振動子１と対向する位置の略中央に、長手方向がリード端子直交方向Ｄ２となるように実装されている。
【００４７】
水晶振動子１の２本のリード端子１ｂを固定する２つの半田１０と、チップキャパシタ３２の電極部３２ａを固定する２つの半田１０で取り囲まれ、剛性が高められたチップキャパシタ３２の取り付け領域でも、リード端子方向Ｄ１には回路基板９は変形による波打ちが発生するおそれがあるので、変形させられた場合でも特性があまり変化しないチップキャパシタ３２の長手方向と直交する方向をリード端子方向Ｄ１とすることにより、回路基板９は変形によるチップキャパシタ３２の特性変化を抑制できる。
【００４８】
第２の実施形態では、２つのチップキャパシタ３２を、長手方向がリード端子直交方向Ｄ２となるようにならべて配置した。２つのチップキャパシタ３２を並列に使うことで、チップキャパシタ１個当たりの容量を、チップキャパシタを１個単独で使う場合よりも、小さくすることができる。これにより、回路基板９がリード端子方向Ｄ１に変形して波打ちが発生しても、容量が小さくなった分、チップキャパシタ３２に蓄えられる１個あたりのエネルギーは小さくなるため、変動電圧は小さくなる。また、２個のチップキャパシタ３２は並列接続されているため、合成された変動電圧の大きさは小さいままである。従って、２個のチップキャパシタを並列接続することにより特性変動を小さく抑えることができ、より安定した周波数の出力信号Ｓ１が出力される発振装置が提供できる。
【００４９】
なお、第２の実施形態ではチップキャパシタの数を２つとしたが、チップキャパシタの数は２つに限定される事はなく、３つ以上の複数個としても、周波数がより安定した発振装置が提供できる。
【符号の説明】
【００５０】
１        水晶振動子
１ａ      金属製の本体ケース
１ｂ      リード端子
２        電圧制御発振回路
３        ループフィルタ
３１      チップキャパシタ
３２      チップキャパシタ
４        位相同期回路
４１      基準信号発振回路
４２      位相比較器
４３      プログラマブル分周器
９        回路基板
９ａ      挿入穴
９ｂ      ランド部
９ｃ      ランド部
１０      半田
Ｄ１      リード端子方向
Ｄ２      リード端子直交方向
Ｓ０      基準信号
Ｓ１      出力信号
Ｓ２      比較信号
Ｓ３      位相誤差信号
Ｓ４      制御電圧
【図１】
2013135331.tif 000003
【図２】
2013135331.tif 000004
【図３】
2013135331.tif 000005