[发明专利]辅助振动阻尼型晶体振荡器电路

说明书

本申请要求2008年8月5日提交的日本专利申请No.2008-201394的优先权，其整个主题结合于此供参考。

技术领域

本发明涉及形成为柯匹兹型(Colpitts type)振荡器电路的辅助振动阻尼型晶体振荡器电路的技术领域，并且特别是，涉及其晶体单元形成为SC切割晶体元件以衰减以B模式中的振动频率振荡的晶体振荡器电路。

背景技术

晶体振荡器电路由于其晶体单元而具有极高的频率稳定性，而被采用为用于各种通信设备的频率发生源。作为其中之一，例如，有利用在应力敏感性行为方面极好的SC切割晶体单元的晶体振荡器电路，并且这种电路特别应用于，例如，其频率偏移被设置为1ppb(每十亿单位分之几)的基站等，以便是非常稳定的。

图5A和5B是用于说明相关技术晶体振荡器电路的一个例子的示意图。图5A和5B都是高频型晶体振荡器电路(等效电路)图，在这两个图中，其电源、偏压电阻等被取消。

图5的晶体振荡器电路具有振荡谐振电路1和根据该振荡谐振电路1反馈放大振荡频率的振荡放大器2。该振荡谐振电路1通常是柯匹兹型振荡器电路，并且基本上由起到电感器元件作用的晶体单元3和用作分压(分离)电容的第一电容器C1和第二电容器C2构成。振荡放大器2由，例如晶体管2A构成，并且晶体单元3连接在基极端子和集电极端子之间，第一电容器C1连接在发射集端子和集电极端子之间，而第二电容器C2连接在发射集端子和基极端子之间。

例如，以振荡晶体管2A的基极电位作为标准，振荡谐振电路1的端子连接在基极端子和集电极端子之间，并且第一和第二电容器C1和C2的中点(串联连接点)连接于发射极。于是，振荡谐振电路1的端子之间的电压设置为振荡输出Vout，而被第一和第二电容器C1和C2分压的振荡输出Vout的一部分反馈到基极端子和发射极端子之间的区域，成为输入Vi。从而，振荡晶体管2A放大该振荡输出的部分(输入Vi)，并且重复这些操作以连续振荡。

通常，由于它的输出阻抗能够减小以使得容易与后面的极相耦合，所以采用共集电极(图6A)。在附图中的附图标记和字母R1和R2表示基极电阻和偏压电阻，附图标记和字母R3是负载电阻，并且参考字母Vcc是电源。应当指出，即便在这种情况下，该电路图与上面所描述的图5A的振荡器电路图在高频处相同，这是是理所当然的事情。

晶体单元(晶体元件)3形成为SC切割晶体元件，其通常是所谓的双旋转Y切割系统，其中Y轴绕晶体轴(XYZ)的X轴和Z轴旋转两次。如图7的电抗特性图所示，在SC切割晶体单元3中，作为厚度剪切振动的C模式是主振动，并且通常，在其位移方向垂直于主振动的B模式中产生辅助振动。正如从晶体单元(未示出)的等效电路中清楚地看到的，这些主振动(C模式)和辅助振动(B模式)两者均具有谐振点(谐振频率)f1和f2以及反谐振点(反谐振频率)f1′和f2′。

在这种情况下，C模式和B模式彼此接近，并且B模式达到较高频侧，大约高于C模式的10％，并且它在谐振点f2的谐振量等于或大于在谐振点f1的谐振量，这意味着使它的晶体阻抗(CI)等于或小于C模式中的晶体阻抗。于是，在任何情况下，在谐振点f1和反谐振点f1′之间的区域，以及谐振点f2和反谐振点f2′之间的区域被认为是电感区域ΔF1和ΔF2，并且在C模式中的电感区域ΔF1以及第一和第二电容器C1和C2形成振荡谐振电路1。

从而，谐振频率根据在电感区域ΔF1中的振动频率f1o处的电感和电容C1和C2的组合电容来确定，并且在电感区域ΔF1中的振动频率f1o是振荡频率。然而，振荡频率根据电感、组合电容以及串联等效电容来确定，其中当从晶体单元3观察时，在该串联等效电容中添加有包括振荡晶体管2A的在电路侧的所有电容，并且该振荡频率大致对应于振荡频率fo。

因此，在主振动(C模式)中的谐振点f1和反谐振点f1′之间的电感区域ΔF1(f1-f1′)是C模式中的基本谐振区。那么，这也与辅助振动中(B模式中)是相同的，并且B模式中的电感区域ΔF2是其中能够发生振荡的振荡区。应当指出，实际上，在各模式中的振荡区比电感区域ΔF1和ΔF2窄。

另一方面，如上所述，B模式接近C模式，并且使其谐振量等于或大于C模式中的谐振量，这意味着使其CI等于或小于C模式中的CI。因此，在其为主振动的C模式的电感区域ΔF1中，仅仅以振动频率f1o振荡的情况下，很难设置电路恒定等，这在B模式中(在电感区域ΔF2中以振动频率f2o)引起振荡。