この規格ページの目次
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C 6701 : 2021
IEC 60027-1:1992,Letter symbols to be used in electrical technology−Part 1: General
IEC 60050-561:2014,International electrotecnical vocabulary−Part 561: Piezoelectric, dielectric and
electrostatic devices and associated materials for frequency control, selection and detection
IEC 60122-3:2010,Quartz crystal units of assessed quality−Part 3: Standard outlines and lead connections
IEC 60444-1:1986,Measurement of quartz crystal unit parameters by zero phase technique in a π-network. Part
1: Basic method for the measurement of resonance frequency and resonance resistance of quartz crystal units
by zero phase technique in a π-network
IEC 60444-2:1980,Measurement of quartz crystal unit parameters by zero phase technique in a π-network. Part
2: Phase offset method for measurement of motional capacitance of quartz crystal units
IEC TR 60444-4:1988,Measurement of quartz crystal unit parameters by zero phase technique in a π-network.
Part 4: Method for the measurement of the load resonance frequency fL, load resonance resistance RL and the
calculation of other derived values of quartz crystal units, up to 30 MHz
of
IEC 60444-5:1995,Measurement of quartz crystal units parameters−Part 5: Methods for the determination
equivalent electrical parameters using automatic network analyzer techniques and error correction
IEC 60444-8:2016,Measurement of quartz crystal unit parameters−Part 8: Test fixture for surface mounted
quartz crystal units
IEC 60617:2012,Graphical symbols for diagrams
IEC 61178-2:1993,Quartz crystal units−A specification in the IEC Quality Assessment System for Electronic
Components (IECQ)−Part 2: Sectional specification. Capability approval
IEC 61178-3:1993,Quartz crystal units−A specification in the IEC Quality Assessment System for Electronic
Components (IECQ)−Part 3: Sectional specification−Qualification approval
IEC 61760-1:2006,Surface mounting technology−Part 1: Standard method for the specification of surface
mounting components (SMDs)
3 用語及び定義
3.1 一般事項
単位,図記号,文字記号及び用語は,できる限り次の規格から引用する。
− IEC 60027-1
− IEC 60050-561
− IEC 60617
− JIS Z 8000-1
3.2 用語及び定義
この規格で用いる主な用語及び定義は,次による。
3.2.1
水晶片(水晶ブランク)[crystal element(crystal blank)]
水晶の結晶軸に対して,決められた幾何学的形状,寸法及び角度に切断した圧電材料
3.2.2
電極(electrodes)
――――― [JIS C 6701 pdf 6] ―――――
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C 6701 : 2021
水晶片の一つの面に密着又は接近して配置した導電性の板又は薄膜
注釈1 これによって水晶片に電界がかけられる。
3.2.3
水晶振動素子(crystal resonator)
電極間に交流電界が存在するときに振動する支持された水晶片
3.2.4
支持方法(mounting)
水晶振動素子を保持器内部で支持する方法
3.2.5
保持器(enclosure)
水晶振動素子及び支持機構を保護する容器
3.2.6
水晶振動子(crystal unit)
保持器内に水晶振動素子を組み込んだもの
3.2.7
振動モード(mode of vibration)
振動体に加えられる応力,発振周波数及び境界条件によって生じる,個々の分子からなる振動体中の振
動姿態
注釈1 一般的な振動モードは,次による。
− 屈曲
− 伸長
− 輪郭すべり
− 厚みすべり
3.2.8
水晶振動子の等価回路(crystal unit equivalent circuit)
共振及び並列共振周波数の領域で,水晶振動子と同じインピーダンスをもつ電気回路
注釈1 インダクタンス,容量及び抵抗の直列回路に,水晶振動子の端子間容量を並列に接続した回路
で表す。直列アームのインダクタンス,容量及び抵抗のパラメータは,それぞれL1,C1及びR1
で示す。これらのものを水晶振動子の“動作パラメータ”という。並列容量はC0で表す(図1
参照)。
注釈2 一般的に,動作パラメータは,独立した振動モードの周波数に依存しない。このため,この振
動モードは,この仮定を認め他のモードから十分に独立している。これが独立していない場合
には,ここに示す等価回路及び計測方法などは適用しない。この規格の中に使用する記号は,
表1による。
注釈3 等価回路は,水晶振動子の特性の全てを表してはいない。
注釈4 次に示すRe,Xe,Gp及びBpのそれぞれの値は,共振周波数の回りで急速に変化する。
Reは,水晶振動子の等価回路の直列抵抗。
Xeは,水晶振動子の等価回路の直列リアクタンス。
――――― [JIS C 6701 pdf 7] ―――――
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C 6701 : 2021
Gpは,水晶振動子の等価回路の並列コンダクタンス。
Bpは,水晶振動子の等価回路の並列サセプタンス。
図1−記号及び共振点付近での水晶振動子の電気的等価回路
3.2.9
直列抵抗(R1)[motional resistance(R1)]
等価回路の直列アームの抵抗
3.2.10
直列インダクタンス(L1)[motional inductance(L1)]
等価回路の直列アームのインダクタンス
3.2.11
直列容量(C1)[motional capacitance(C1)]
等価回路の直列アームの容量
3.2.12
並列容量(C0)[shunt capacitance(C0)]
等価回路の直列アームと並列の容量
3.2.13
圧電振動子のパラメータ(parameters of piezoelectric resonators)
電気的等価回路のC1,L1,R1及びC0で定義するパラメータ(図1参照)
注釈1 他の全てのパラメータは基本的なパラメータによって導き出せる。ある一つの周波数が決まっ
たとき,電気的等価回路のパラメータは,実験によってだけ測定できる。
インピーダンスZ及びアドミタンスYは,次の式で表される。
1 j j
Z (1)
Y C0 1 j
圧電振動子の電気的等価回路は,様々なパラメータの間で次のような基本的関係がある。
――――― [JIS C 6701 pdf 8] ―――――
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C 6701 : 2021
f2 fs2
2 2 及び 2fCR 01
fp fs
この式は,標準化した周波数ファクタ及びダンピングファクタを示す。fp,fs,及び式(1)に使
用したその他の記号及び重要なパラメータは表1を参照する。式(1)の周波数特性は,表2に定
義した。
電気的等価回路のインピーダンス(|Z|)は,直列抵抗(Re)及びリアクタンス(Xe)で構
成される。リアクタンスX1は,L1とC1とによって決定される。これらの周波数特性を,図2に
示す。|Zm|及び|Zn|は最小及び最大のインピーダンスを表す。そして,Rr及びRaはゼロ位
相角度でのインピーダンスを表す。これらの曲線は,一般的な圧電振動子の特性を示すもので
ある。
圧電振動子のインピーダンス及びアドミタンスの円線図を図3に示す。その条件は,圧電振
動子のインピーダンス又はアドミタンスの円線図の直径が,2 πfC0の変化より大きい場合,又
はr≪Q2の場合に満足する。この条件が満足されない場合には,アドミタンスカーブは偏った
特性となる。説明を容易にする目的から,圧電振動子のインピーダンス(又はアドミタンス)
は,円線図に表すことができると仮定する。表3はこの仮定に基づいた,一般的な圧電振動子
のQ,r及びQ2/rに関するデータを示す。
実用的な式を導き出すために,近似式を作成する必要がある。そのために,次の条件を仮定
する。
fm=fr=fs 及び fa=fn=fp
Mは性能指数(figure of merit M=Q/r)という。振動子の共振周波数fm,fr,fa,fp,fn及び直
列共振周波数fsの関係は,性能指数M>10及び容量比r>10のときに成立し,表4のとおりと
なる。これらの関係は,M≫1という条件の下に導き出された。
並列共振周波数と直列共振周波数との差は,次のようになる。
fp2 fs2 C1 1
2
(pdf 一覧ページ番号 )
fs C0 r
その近似式は
fp fs
1 r1 1
fs
1 1 1
1 (3)
2r 4r 2r
1 C1
2 C0
この近似式は,rが大きいときに用いられる(例えば,rが25以上であれば,そのエラーは
1 %以下である。)。
3.2.14
直列共振周波数(fr)[resonance frequency(fr)]
規定条件のもとで,水晶振動子単体の電気的インピーダンスが抵抗性となる二つの周波数のうち,低い
方の周波数
3.2.15
直列共振抵抗(Rr)[resonance resistance(Rr)]
――――― [JIS C 6701 pdf 9] ―――――
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C 6701 : 2021
水晶振動子単体の直列共振周波数frにおける抵抗
3.2.16
並列共振周波数(fa)[anti-resonance frequency(fa)]
規定条件のもとで,水晶振動子単体の電気的インピーダンスが抵抗性となる二つの周波数のうち,高い
方の周波数
3.2.17
負荷容量(CL)[load capacitance(CL)]
水晶振動子の負荷時共振周波数fLを決定する実効的な外部容量
3.2.18
負荷時共振周波数(fL)[load resonance frequency(fL)]
指定条件のもとで,水晶振動子が直列又は並列に負荷容量を接続したとき,その電気的インピーダンス
が抵抗性となる二つの周波数のうち,いずれか一方の周波数
注釈1 この周波数は,負荷容量を直列に接続した場合には,二つの周波数のうち低い方の周波数であ
り,並列に接続した場合には,高い方の周波数である(図4参照)。
与えられた負荷容量値CLに関して,これらの周波数は,全ての実際的な用途に対して全く同
じであり,次の式で示される(図5参照)。
1 LCC
11 0 CL
2 (4)
fL CC
1 0 CL
注釈2 3.2.14,3.2.16及び3.2.18の周波数は,一般的に使用されている用語を規定している。水晶振動
子に関する周波数は数多くあるので,詳細な説明は,表2及び表4による。さらに,高い確度
が要求される場合又は周波数の測定から得られる派生的なデータ(例えば,水晶振動子の動作
時のパラメータなど)は,表1,IEC 60444-1,IEC 60444-5及びIEC 60444-8による。
――――― [JIS C 6701 pdf 10] ―――――
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JIS C 6701:2021の引用国際規格 ISO 一覧
- IEC 60122-1:2002(MOD)
- IEC 60122-1:2002/AMENDMENT 1:2017(MOD)
JIS C 6701:2021の国際規格 ICS 分類一覧
- 31 : エレクトロニクス > 31.140 : 圧電素子及び誘電素子
JIS C 6701:2021の関連規格と引用規格一覧
- 規格番号
- 規格名称