テクニカルガイド

水晶のカットとその種類

切断方位、振動姿態と周波数範囲の関係

切断方位 振動姿態 周波数範囲(kHz) 容量比(C0/C1)
AT 厚みすべり振動 基本波 800~5,000
2,000~80,000
450~300
220
3次オーバトーン 20,000~90,000 n2 x 250
n: オーバトーン次数
5次オーバトーン   40,000~150,000
7次オーバトーン   70,000~210,000
BT 厚みすべり振動 基本波 厚みすべり振動 基本波 3,000~30,000 650
XY 屈曲振動(音叉) 16~150 425~800
縦振動 600~3,000 400
DT 輪郭すべり振動 100~500 400
CT 150~850 350
SL 180~700 400

水晶振動子の等価回路

水晶振動子は、その主共振周波数の近くで下図のように、通常、インダクタンス、容量及び抵抗の直列回路と、これに並列に容量を接続した電気的等価回路で表すことができます。


ここでC0は、電極間の静電容量に端子間の浮遊容量が加わったもので、一般的に並列容量といわれています。


L1及びC1は、水晶振動子の電気機械振動系としての等価定数で、そのカットの種類、切断角度、水晶片の外形寸法、電極の構造などから決定され、再現性がありますので、高精度で製造できます。


R1は、振動の損失を表しますが、これは振動子の加工方法、保存方法、形状寸法などの条件に左右されます。


L1は等価直列インダクタンス、C1は等価直列容量、R1は等価直列抵抗と呼ばれています。


L1 等価直列インダクタンス
C1 等価直列容量
R1 等価直列抵抗
C0 並列容量

電気的等価回路は、L1、C1、R1及びC0で構成され、互いに関連しており、これらの関係は次式で示されます。

共振周波数は で表されます。

また、水晶振動子の性能を表すものとして、次のようなものがあります。

切断方位と周波数温度特性

水晶振動子のカット方位と周波数温度特性の関係

Correlation between Crystal cut and Frequency vs. temperature characteristics

音叉型振動子の周波数温度特性例

Frequency vs. temperature characteristic of Tuning Fork Crystal Unit

ATカット振動子のカット角度と周波数温度特性の関係

Correlation between Crystal cutting angles and Frequency vs. temperature characteristics of AT-cut Crystal Units

測定回路図

CSX-750F/SSX-750Pシリーズ


Current Consumption

*1

390Ω CSX-750(FC)
820Ω SSX-750(PT, PK)

CMOS load


*2

50pF CSX-750(FC)
30pF CSX-750(FB, FJ)
25pF SSX-750(PC, PD)
15pF SSX-750(PB, PJ), CSX-252F

Current Consumption

出力波形図

クロック用発振器の出力波形図

CMOS load

TTL load

測定条件

  • オシロスコープ ・入力インピーダンス: 1MΩ以上 ・入力容量: 15pF以下 ・周波数帯域: 500MHz以上 ・プローブのアースリードは極力短くして下さい。
  • CLはプローブ容量を含みます。
  • 1点アースとして下さい。
  • 電源インピーダンスは極力小さくし、(0→0.9Vdd)の立ち上がり時間は、150μs以上。
  • 電流計は内部インピーダンスの小さいものを使用して下さい。