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


水晶振動子の負荷容量と周波数の関係 ( ΔF/pF )

★ 水晶振動子を低い負荷容量から高い負荷容量まで変化させて測定しグラフ化します。


・測定試料 --- HC-49U/S / 10.000MHz , 20.000MHz , 25.000MHz ( 全て基本波で4波 ) 。
・測定方法 --- 負荷容量=4pF〜30pFまでを 2pFステップで測定 ( E5100Aネットワークアナライザにて ) 。
・下表の説明 ---
2pFステップで測定した周波数の差を 1/2にし、ppm / pF に換算したものです。


HC-49U/S /周波数測定結果 /
負荷容量:1pF当りの周波数変化量に換算した値/単位:ppm )

負荷容量 10.000MHz 20.000 MHz 25.000 MHz
4 → 6 pF 82.90 83.35 87.52
6 → 8pF 56.05 57.73 61.55
8 → 10pF 38.35 39.30 41.96
10 → 12pF 27.40 28.75 31.36
12 → 14pF 21.70 23.40 25.82
14 → 16 pF 17.45 18.65 21.32
16 → 18pF 13.60 14.65 17.46
18 → 20pF 11.95 12.57 14.30
20 → 22pF 11.50 10.73 12.78
22 → 24 pF 8.45 9.25 10.92
24 → 26pF 5.70 7.77 9.56
26 → 28pF 6.40 6.97 8.46
28 → 30pF 5.70 6.03 7.62
(注) 上記の値は HC-49U/S の参考値であり、パッケージが異なると、値も異なります。
また同じパッケージでも設計の違い等により大きく異なる場合があります。


< 解説 >

 下図のグラフを見るまでも無く、負荷容量が低いほどΔF/pFが大きく、高いほどΔF/pFが小さくなるのがよくお分かり頂けると思います。 
 また周波数が高いほどΔF/pFが大きくなる傾向にあるのもお分かり頂けると思います。
 このΔF/pF は水晶振動子のサイズによっても変わってきます。

 こちらの票は基本波の場合のもので、オーバートーンの場合は次数や周波数などによりまた異なります。
 (基本波の場合よりもΔF/pFが大幅に小さくなります)




< 上記表の値のうち 20.000MHz をグラフ化 >

(  タテ軸= ΔF/pF : ppm  , ヨコ軸 =負荷容量:pF  )            


 上記グラフを見ると、より周波数を安定させるためには、負荷容量を高く設定した方が有利である事が分かります。周辺回路の容量値は温度などによる影響で多少なり変化しますし、部品ばらつきもあります。 周波数安定には高い負荷容量の方がより安定する訳です。逆に VCXO 回路など、容量変化による周波数変動を大きくしたい場合には負荷容量値が低い方が有利なのもお分かり頂けると思います。

通常の水晶発振回路では安定度が高いに越した事はありませんが、一般の水晶震動子の負荷容量値はさほど高くない(12pF〜16pF程度) のは負荷容量と負性抵抗値(発振余裕度)の関係 との兼ね合いなどにも理由があります。


(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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