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設計者のためのkHz水晶振動子選択ガイド (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
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MAIL MAGAGINE No. 2040 2025. 7. 29 |
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設計者のためのkHz水晶振動子選択ガイド (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介) |
| 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。 今回は、高精度の計時を実現するために不可欠な水晶振動子の選択方法および選択する際に確認が必要なパラメータについて解説した記事をご紹介します。 ■設計者のためのkHz水晶振動子選択ガイド 現在の電子機器には安定した周波数のクロック信号が不可欠で、一般的に水晶振動子(Crystal Resonator)が使用されています。水晶振動子は、水晶に電圧を加えると特定の周波数で機械的に振動する性質を利用し、高精度のクロック信号(周波数)を生成します。 水晶振動子は数kHzから発振させることができますが、実用面から32.768kHzが最低発振周波数になっています。32.768kHzが使用される理由は、2^15=32768で、1Hz(1秒)への分周が容易で時間換算が簡単になるためです。最高周波数は、基本波では50MHz前後が限界ですが、奇数倍の高調波で発振させるオーバートーンモードでは200MHz以上の周波数が得られます。 水晶振動子単体では外部に発振回路が必要になり、負荷容量や等価直列抵抗(ESR)を考慮して設計する必要があります。水晶振動子と発振回路が一体になった水晶発振器を使用すると、設計が容易になり小型化が図れます。 水晶発振器には、温度補償のないXO(Crystal Oscillator)、アナログ回路により温度補償されたCXO(Compensated Crystal Oscillator)、デジタル回路により温度補償されたDTCXO(Digital Temperature Compensated Crystal Oscillator)などがあります。DTCXOが最も高精度で、±0.5～3ppmの周波数精度が得られます。 また、リアルタイムクロック(RTC)は、水晶発振器に加えてボタン電池やスーパーキャパシタなどの独立した電源を内蔵し、システムがシャットダウンしても時刻情報を維持できます。 【アプリケーションラボ】の解説記事では、水晶振動子を選択する際に周波数以外に考慮すべきパラメータについて解説した後、エプソン製の水晶振動子と関連モジュールを紹介しています。 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。
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