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» 2014年05月19日 10時00分 UPDATE

Q&Aで学ぶマイコン講座(2):水晶やセラミック発振子を使った発振回路の設計方法は? (1/3)

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。2回目は、実際の開発者の方からよく質問される「水晶やセラミック発振子を使った発振回路の設計方法」についてです。

[菅井 賢,STマイクロエレクトロニクス]
Q&Aで学ぶマイコン講座

 素朴な疑問から技術トラブルなどマイコンユーザーのあらゆる悩みに対し、マイコンメーカーのエンジニアが回答していく連載「Q&Aで学ぶマイコン講座」。

 今回は、中級者から多く寄せられる質問です。

「Q&Aで学ぶマイコン講座」過去の質問一覧はこちら

質問!

 周波数精度の高いクロック源が必要なため、水晶やセラミック発振子をマイコンに接続して発振回路を構成したいのですが、その設計方法を教えてください。

回答!

 マイコンの発振回路には、一般的にインバータが使われています。そこに水晶やセラミック発振子をつないで発振させます。基本構成を図1に示します。

tt140519QAM_fig1.jpg 【図1】マイコンの発振回路の基本構成
  • Rf:フィードバック抵抗です。発振を安定させる効果があります
  • RD:電流制限抵抗です。インバータが水晶・セラミック発振子をドライブしすぎないように、電流を制限します
  • CG/CD:負荷容量です

 各素子の呼び名/記号は、メーカーで異なりますので、各発振子メーカー、マイコンメーカーの説明書に従ってください。これらに加えて、プリント基板の持っている寄生容量や寄生抵抗も関係します。

 これらの素子の一部(RfやRD、または両方)はマイコンに内蔵されているものがあります。ユーザーはマイコンに内蔵されているこれらの素子、プリント基板の寄生素子、そして負荷容量などの回路定数を、水晶やセラミック発振子の特性に合わせて、マニュアルに記載されている推奨回路に従って構成してください。これら特性が合わないと、発振不具合の原因になります。

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