よくある問い合わせ

1-1. オシロスコープ又は周波数計でクリスタルの両端から出力する信号を計測してください。 信号が出力されない場合、手順1-1～1-4に従い検査してください。 クリスタルの出力側 (Xout) に信号出力があるが、入力端側 (Xin) に信号出力がない場合、手順 1-5 ～ 1-6 に従いクリスタルを検査してください。

 1-2. クリスタルを取り外し、専門テスターで周波数と負荷容量をテストし、振動し仕様を満たしているかどうかを確認してください。 サプライヤーに送ってテストしてもらうこともできます。

 1-3.クリスタルが振動しない、負荷容量が仕様に適合しない、又は現在の周波数がターゲット周波数との差が大きいという現象が発生した場合、品質分析のためクリスタルをサプライヤーに送付してください。 周波数と負荷容量が仕様に適合している場合、等価回路テストを行う必要があります。

1-4. 等価回路テスト

        1-4-1. 一般に、マイクロプロセッサの発振回路は、コルピッツ回路に由来し、以下に示す通りです。 写真 1 Cd と Cg は、チップセットに組み込まれている外部負荷容量です。 (チップセットの仕様を参照してください) Rf は、200KΩ～1MΩの帰還抵抗です。 通常、チップセットに組み込まれています。 Rdは、抵抗値470Ω～1KΩの電流制限用抵抗です。 一般的な回路にはこの抵抗は必要ありません。高電力回路のみは、この抵抗を必要とします。

        1-4-2. 安定した発振回路には負性抵抗が必要で、抵抗値は少なくとも水晶発振器の抵抗の 5 倍です。 |-R| > 5 ルピーと書くことができます。 例えば、安定した発振回路を得るためには、クリスタルの抵抗が40Ωの場合、ICの負性抵抗は-200Ω以下でなければなりません。

       1-4-3. 「負性抵抗」は、発振回路の良否を評価する基準です。 経年変化、熱変化、電圧変化などのいくつかの状況において、「Q」値が低いと、回路が発振しない場合があります。 このため、次の説明に従い負性抵抗 (-R ) を測定することが重要です。

抵抗(R)をクリスタルと直列接続し、発振の開始点から終了点までRの値を調整します。 発振時のR値を測定します。 負の抵抗値|–R| = R + Rrが得られ、Rr = クリスタル抵抗となります。 注： 接続回路の浮遊容量が測定値に影響を与える場合があります。

       1-4-4. クリスタルのパラメータは正常であるが、発振回路中での動作が不安定な場合、IC の抵抗値が低すぎることで回路を駆動できないかどうかを検査する必要があります。 このような場合、3つの方法によりこの状況を改善できます。 外付け容量 (Cd とCg) の値を減らし、負荷容量(CL)が低い別のクリスタルを採用します。 抵抗（Rr）の低いクリスタルを採用します。発振時のR値を測定します。Cd と Cg の値が等しくない設計を採用します。 Cd(Xout)の負荷容量を増やし、Cg(Xin)の負荷容量を減らして、Xin 出力の波形振幅を増やして後段回路に使用できます。

1-5. Xout に信号出力があるが、Xinに信号出力がない場合、背面電極の後段回路の消費電力が非常に大きいことを示します。 回路の出力と背面電極の間にバッファを追加して、後段回路を駆動できます。

1-6. 上記1-1～1-5の方法以外にも、1-4-4における3つの方法に従い操作することもできます。 問題を解決できない場合、クリスタル又は IC メーカーのフィールドアプリケーションエンジニアにお問い合わせください。

2-1. オシロスコープ又は周波数カウンタでクリスタルの両端の信号を測定し、周波数が仕様範囲内になく、出力波形の振幅が十分でない場合(例えば+/- 200ppmを超える場合)、手順2-3～2-5に従い対処してください。

2-2. 静電容量と周波数の関係式：  2-2-1 FL = FR * ( 1 + C1 / 2 * (C0 + CL) ) で、この曲線は周波数の変化に伴う静電容量の変化 (周波数駆動能力) を表します。

2-2-2

周波数カウンタで測定した周波数がターゲット周波数よりも高い場合、静電容量値(CL又は Cd&Cg) を増やして周波数をターゲット周波数まで下げる必要があり、逆も同様となります。 周波数を調整した後、波形振幅が改善されるかどうかを確認してください。 改善された場合、回路の元の設計がクリスタルの最適な共振点に調整されていなかったことを示します。 共振点を調整した後、クリスタルは正常に動作するはずです。 

2-3. 周波数がターゲット周波数に非常に近いが波形振幅が改善されない場合、次の3つの方法で改善できます。

方法 1: 外付け容量 (Cd、Cg) の値を減らし、負荷容量 (CL) の低いクリスタルを採用します。

方法 2: 抵抗 (Rr) の低いクリスタルを採用します。

方法 3: Cd と Cg の値が等しくない設計を採用します。Cd(Xout)の負荷容量を増やし、Cg(Xin)の負荷容量を減らして、Xin 出力の波形振幅を増やして後段回路に使用できます。コストを節約し、安全性を確保するため上記の方法を採用するようお勧めします。

2-4. 波形振幅が改善された後も、調整された周波数が元の仕様に適合していることを確保するため周波数カウンタでクリスタルを測定してください。 周波数が仕様に適合していない場合、ターゲット周波数に基づいて適切なCL値を持つクリスタルを採用してください。 

2-5。 周波数がターゲット周波数よりはるかに高い場合、より低い CL クリスタルを採用し、逆も同様となります。

3-1. 周波数出力偏差が制限を超える問題については、以下の方法で改善できます。

方法 1: 外付け容量Cd、Cgの値を調整します。 周波数カウンタで測定した周波数がターゲット周波数よりも高い場合、外部容量CL (又は Cd と Cg の値)を増やして周波数をターゲット周波数まで下げる必要があり、逆も同様となります。

方法 2: 異なる静電容量 (CL) 値のクリスタルを採用します。 周波数がターゲット周波数よりはるかに高い場合、より小さい静電容量のクリスタルを採用し、逆も同様となります。

3-2. 正しいコンデンサを使用し、周波数を目標値に調整した後、オシロスコープで波形振幅が正常であるかどうかを検査してください。 外付け容量により波形振幅が縮小する場合、方法2で周波数を調整してください。（外付け容量を減らし、容量値の小さいクリスタルを採用する）

4-1. 次の曲線は、クリスタルの抵抗特性を表しています。

クリスタルには、基本波、3次倍音、5次倍音などの様々な振動モードがあります。基本波モードを用いる場合、クリスタルの抵抗は最も低くなります。これは、クリスタルが最も容易に発振することを意味します。 サードオーバートーンモードを用いる場合、増幅回路を使用して基本波モードの周波数フィードバックをサードオーバートーンモードよりも小さい程度まで下げなければなりません。 したがって、周波数がターゲット周波数の 1/3 しかない場合、回路環境がサードオーバートーンモードではなく基本周波数モードに適しているため、増幅回路を使用、又は設定値が十分であるかを確認する必要があります。

4-2. 増幅回路を使用しない場合又は増幅回路の設定値が不十分な場合、回路が発振しない場合があります。

4-3. 基本波モードとサードオーバートーンモードの応用は、次のとおりです。

a.基本波モードの応用

b. サードオーバートーンモードの応用

4-4. 下記表は、サードオーバートーンモードでの異なる周波数における L と C のマッチング値を示しています。

5-1. この問題が発生する確率は、低いです。 サードオーバートーンモードの周波数フィードバックが増幅回路の原因で基本波モードのフィードバックよりも大きいかどうかを判断してください。 この問題は増幅回路がチップセットに組み込まれている場合に発生する可能性があります。 この問題を解決するには、サードオーバートーンモードのクリスタルを採用してください。

5-2. また、サードオーバートーンモードの増幅回路の設計が不適切な場合も、5次オーバートーンモードで発振や発振しなくなる可能性があります。

6-1. 問題 2 の解決策を参照して、Xin端子の静電容量を増やし、波形振幅が改善されるかどうかを検査してください。

7-1. スペクトラムアナライザで割り込み信号の周波数を識別してください。 現れる周波数に基づいて問題を特定できます。

7-2. 電源AC信号の場合、電源グランド、信号グランドがフローティングになっていないかを確認してください。 フローティングになっていない場合、フロートに変更してください。

7-3. 信号周波数が高い場合、次の方法を使用してください。 クリスタルケースをアースとして使用してください。 C0 が小さいクリスタルを使用してください。 回路の外付け容量 CdとCg を大きくし、負荷容量 CL が大きいクリスタルを使用してください。

7-4. 上記の方法で問題を解決できない場合、周辺回路とPCBレイアウトを検査してください。 両方とも正常な場合、IC メーカーにチップセットの設計が未知の信号にどのように反応するかを調査してもらってください。 周辺回路の設計を変更するのは、問題を軽減するだけで、完全に問題を解決できません。 通常。 チップセット設計の問題を見つけて解決することが最善です。

この問題の解決策は問題 7 と同じです。手順 7-1 ～7-4 を参照してください。

9-1. オシロスコープ又は周波数計で、クリスタルの両端の信号を測定してください。 手順 9-1～9-4 に従いテストを行ってください。 Xin信号が出力されているが、波形の振幅が小さい場合、手順 2-1～2-5 に従いテストを行ってください。

9-2. クリスタルを取り外し、専門テスターで周波数と負荷容量をテストし、振動し仕様を満たしているかどうかを確認してください。サプライヤーに送ってテストしてもらうこともできます。

9-3. クリスタルが振動しない、負荷容量が仕様に適合しない、又は現在の周波数がターゲット周波数との差が大きいという現象のいずれかが発生した場合、品質分析のためクリスタルをサプライヤーに送付してください。

9-4.周波数と負荷容量が仕様を満たし、かつクリスタルが DLD テストにパスした場合、等価回路テストを行う必要があります。 手順1-4～1-6を参照してください。

9-5。クリスタルが DLDテストにパスしなかった場合、さらなる改善のためそれをサプライヤーに送付して品質を分析してもらってください。

10-1. クリスタルを取り外し、温度テスターで周波数と抵抗をテストし、発振し仕様に適合しているかどうかを確認します。 クリスタルのサプライヤーに送付してテストしてもらうこともできます。 (サーマルテストポイントの間隔は10℃以上/1テストポイント)

10-2. 動作温度におけるクリスタルの抵抗と周波数が仕様を超えている場合、さらなる改善のためクリスタルをメーカーに送付して品質を分析してもらってください。

10-3. クリスタルがサーマルテストに合格したら、発振回路及びその他の素子の特性（外付け容量の温度特性、チップ回路の温度特性など）を確認してください。

11-1. 下図に示すように、VCXO 回路の静電容量は駆動能力と負の相関関係にあり、つまり静電容量が小さいほど周波数プル範囲 (FL-Fr) は大きくなり、逆も同様となります。 /VCXO回路の静電容量はバリスタによって制御されるため、より小さな静電容量値のバリスタ又はより広い調整範囲のバリスタで周波数駆動範囲を拡大できます。

11-2. 外部回路の調整に加えて、クリスタルパラメータの特性も周波数駆動範囲に影響します。 参照パラメータには、Trim Sensitivity(TS)、C0/C1(r)、C1、C0などがあります。各パラメータと周波数駆動力の関係は、以下のとおりです。 C0↑ 、C1↑、C0/C1(r)↓ 、TS↑ 、駆動力↑

11-3. 周波数駆動範囲が十分でない場合、目標範囲を満たすようにクリスタルの仕様を調整することもできます。

11-4. 駆動範囲の非対称性により、一側の駆動力が不足し、他側の駆動力が大きすぎる場合、クリスタルの負荷容量(CL)を調整して対称にし、かつ両側に十分な駆動力を持たせることができます。

12-1. 図 11-1 に示すクリスタル駆動力曲線により静電容量値が小さいほど、周波数変化への影響が大きくなることが分かります。 周波数分布が広すぎる場合、次の方法で対処してください。 外付け容量 Cd と Cg の値を大きくし、より大きな負荷容量 (CL) を持つクリスタルを使用します。 Cd と Cg はより複雑なコンデンサを使用します (静電容量の変化はほとんどない)。 より正確なクリスタルを使用してください (周波数はあまり変化しない)。

12-2. なお、PCB の浮遊容量が大きいため周波数分布が仕様を満たすように改善できない場合、浮遊容量の発生源に応じて新しいレイアウトが必要になる場合があります。