簡単な技術資料
INDEX
標準的なインバーター水晶発振回路
発振余裕度(負性抵抗)の確認
負荷容量 と負性抵抗の関係
負荷容量と周波数の関係
基板上での周波数測定について
時計用水晶振動子の温度特性
SPXOの温度特性
水晶振動子・仕様の用語の簡単な解説


≪ 水晶発振回路の負性抵抗 ( 発振余裕度 ) の確認 ≫


 回路の負性抵抗が不十分なため起きる発振起動の問題は意外と多いのが実情です。
   一度回路が決定してしまった後から修正する手間やコストは高くつだけでなく、トラブルが大きくなる
   可能性が高いため、大きな損害を引き起こす場合があります。 テスト自体は簡単なものです。
   後々問題を起こさないために
試作時には、必ずテストを行って下さい。

負性抵抗(発振余裕度)について
※ 負性抵抗の測定方法 → 水晶振動子と直列にボリューム抵抗などで純抵抗を加えて行き、どこまで
   発振し続けるかを確認します。 このテストでは出力レベルは問わず、完全に振幅がなくなるまでの
   ところを発振していると認識します。

  この完全に
発振が止まる寸前の純抵抗の値 に測定に使用した水晶振動子の実効抵抗値を加えた
  値が
< 負性抵抗値 > (R-) です。

  
この負性抵抗値は水晶振動子で決まると誤解されている方が意外に多いのですがそれは誤りです。
  負性抵抗を左右する一番大きな要因は、インバーターなどのアンプ(能動素子)の周波数特性です。 

  周波数特性が低く、目的の周波数帯でのゲインが足りないアンプでは当然ながら発振余裕度も十分には
  得難い状況になります。 その場合、回路側の容量を下げるなどして負性抵抗を稼ぎますが、それでも
 十分な値に ならない場合は、アンプ部分の見直しが必要になります。


発振回路の負性抵抗を確認

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試作品の段階で正常に発振している回路でも負性抵抗が十分な値でない場合には、量産時に、例えば回路部品のばらつきなどにより発振起動に問題が発生する恐れがあります。 あるいは出力レベル不十分や起動時間が遅いなどの問題が発生する恐れがあります。

負性抵抗値は水晶振動子の等価直列抵抗値の規格値の少なくとも5倍以上の値になるように設定して下さい。試作基板などでは必ずご確認する事をお薦めします。負性抵抗地が十分な値でなかった場合の改善策としては @ R2の値を下げる 、A C1, C2の値を下げる、といった策があります。ただそれでも十分な負性抵抗が得られない場合は, ICの周波数特性に問題があります。

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        負性抵抗が不十分な場合は例として以下の様な現象が起きる可能性があります。
                          

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・負性抵抗が水晶規格値の2倍以下
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しばしば不発振不具合が起きる
・負性抵抗が水晶規格値の3倍程度
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小ロットでは問題が起きないが量産時に1%以下程度の発振不具合 ( 起動不良 ) が起きうる(再現性の無い不発振現象など)。
・負性抵抗が水晶規格値の5倍程度
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一般的に推奨される最低限の値
・負性抵抗が水晶規格値の10倍以上

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破損や故障の無い限り発振不具合は発生しなくなるレベル(安全性の観点から絶対に不具合が起きていけないものはこのレベルが必要)

(注) このページ内のデータ数値はあくまで目安になるものとしての値を提示しています。このデータをもとに
   弊社の関与しないところで設計等された場合に何らかのトラブルが発生したとしても一切の責任は
   負いかねますので予めご了解ください。

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