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・ 水晶振動子の仕様の用語解説 |
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→ 弊社へ水晶振動子を手配される場合にはよく分からない場合は分かる部分までご指定下さい。
または周波数以外は『標準』としてお問い合わせ頂いても構いません。
※必要に応じて A4一枚 程度の < 簡易仕様書
> をご検討用にご提示します。
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<1> 常温周波数偏差 - Tolerance - |
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→ 指定の発振周波数に対する実際の周波数の偏差の規格。
具体的には +25℃±5℃での負荷容量込みの発振周波数の偏差。
規格値は "±・・・ppm 以内 " と表します。
※ ppm --- 100万分の1の意味で、例えば 10MHz
( = 10*1,000,000 Hz ) の 1ppm は 10Hz になります。
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<2> 周波数温度特性 - Temperature Stability - |
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→ +25℃の値を基準とし、 "動作温度範囲
" 内 ( =下記 <3> ) での周波数変化の最大値の規格。±・・・ppm以内で表します
通常のATカット水晶振動子 ( MHz帯の水晶振動子
) は 3次曲線のカーブを描きます (参考)。
時計用の32.768KHz などのXTカットの水晶振動子は2次曲線のカーブを描きます
( 参考 ) 。
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<3> 動作温度範囲 - Operating Temperature - |
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→ (2)の周波数温度特性を満たす温度範囲
。 -10〜+60℃、 -20〜+70℃など。
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<4> 動作可能温度範囲 - Operable Temperature - |
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→ (2)の周波数温度特性は満たさない可能性があるが
発振動作は継続する温度範囲 。
-40〜+85℃ など。ただし、高温や低温で
水晶振動子ではなく、発振回路側 ( Tr や ICなど
) に何らかの不具合が
生じる場合には 水晶振動子の特性に関わらず、動作出来なくなるので注意が必要です
。
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<5> 保存温度範囲 - Storage Temperature - |
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→ その温度での動作は保証しないが、その温度での非動作放置にて性能劣化が起きない
温度範囲。 -40〜+85℃など。
※ ただし規格値ぎりぎりでの状態が続くと性能変化が大きくなる場合があります
( 特に高温側にて ) 。
厳しい条件にさらされる場合は事前に環境について製造業者との打ち合わせが必要です。
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<6> 負荷容量 ( CL ) - Load Capacitance - |
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→ 時々インバーター発振回路 などのコンデンサ値と混同されますが、実際は水晶振動子側から見た
回路全体の等価直列静電容量値です。
通常は基本波の場合は <12pF> や <16pF>
などが標準の値です。
通常のクロックの場合は、水晶振動子の負荷容量値に回路側のコンデンサなどで調整して周波数を
合わせこみますが、量産数量の多い場合などは、逆に回路側の常数を先に決定し、その回路側の
水晶振動子から見た全体の静電容量値に合わせて、水晶振動子の負荷容量を決定する事も可能です。
( いわゆる回路と水晶振動子のマッチングです
)
→ 負荷容量を計算してみましょう
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※ 負荷容量 ( CL ) の目安の計算式は、基板の浮遊容量
(ストレ容量)を Czとすると、
CL = {(C1*C2) / (C1+C2 )} +Cz
ここで C1 = C2 とすると
CL = C1/2 + Cz
浮遊容量:Cz は回路により異なりますが、目安として3〜10pF
の間になります。 机上の計算では、Cz=5pF
とし、概略の回路常数
を計算します。 負荷容量(CL)=16pFの場合は、上の式から
16 = C1/2 + 5 ∴ C1=22pF ( =C2)
になります。 この値はあくまで机上の計算での目安の値です。
水晶発振回路を内蔵した LSI の外付けの推奨のコンデンサ値に
<22pF>が多いのは、クロック用の水晶振動子の標準の負荷容量で
しばしば仕様とされている値の<16pF>に合わせています。
周波数にもよりますがクロックで使用される4〜25MHz程度では概ね
その辺りが程よい結果が得られます。
( ただし負性抵抗との兼ね合いもあるので確認が必要です)
また最適な負荷容量あるいは回路常数については、あるレベル
以上の精度が必要な場合には計算では浮遊容量の読み違えが多い
ため実際基板での確認が必要になります。
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<7> 並列容量 ( Co ) - Shunt Capacitance - |
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→ 水晶振動子の端子間の静電容量値
。 この値は水晶振動子内部の設計値に依存します。
通常のクロック用途でのご使用の場合は無視してよいパラメーターです。
特殊な用途の場合で規定すべき場合があります。
詳細はお問い合わせ下さい。
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<8> 励振レベル ( DL ) - Drive Level - |
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→ 水晶振動子に流れる規定の電流値。 50μW、0.1mW、1.0mW
など。 測定は電流プローブとオシロスコープを用います。
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<9> 等価直列抵抗値 ( CI または ESR ) - Crystal Impedanse - or - Equvalent Series
Resistance - |
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→ 直列共振周波数における等価抵抗値。
一般に水晶振動子の抵抗値とはこの値を指します。
この値は主に水晶振動子の大きさや周波数により物理的に実力値が決定されます。
形状が小さいほどこの値は
大きくなる傾向にあります。 また周波数が高いほど小さくなります
( 基本波の場合 ) 。
50Ω以下、30Ω以下 などと規格値としては最大値で表現されます。
発振回路設計時に発振起動の余裕度を見るためには、欠かせないパラメーターです。
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★ 付録 < 回路のマッチング調査について
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< 水晶振動子の回路マッチング調査について
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量産数量の見込まれるものの場合は、量産時のトラブル回避のため試作時に回路マッチング調査を行うことを
お勧めします。 調査内容は @ 最適な回路常数及び負荷容量 A 発振余裕度 B
励振電流 です。
以下のものをご用意頂きます。
(1) 実際回路基板 (
水晶振動子は搭載する必要はありません )
(2) 電源投入部分と投入電圧のご指示
(3) 発振回路周辺の回路図 (
回路常数が分かるもの )
(4) バッファ後の出力が取れる端子があればそのご指示
( 理由 )
マッチング調査の際には基板等をお預りしてからご回答まで2週間程度お時間を頂いています。テスト終了後には基板等は .
全て返却いたします。 量産時にはなるべく行うことをお勧めします。
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