発振回路と素子 用途によっては、耐衝撃性なども検討項目に加える必要があるで 発振回路には多くの種類があります。発振の原理などから分類す しょう。実際の回路設計に際しては部品のコストや基板上の専有 ることもできますが、多くの場合、CR、LC、水晶、セラミック共 面積も重要です。 振子、SAW フィルタなど、周波数を決定する素子によって分類さ れています。表に低周波から数十 MHz までを考えた場合の簡単 な比較を示しますが、この表はごく一般的な特性を示したものに 過ぎません。同じ素子を使っても回路が異なれば特性も異なりま す。また、周波数を可変したい場合も、インダクタやコンデンサ を連続可変とすることは容易ではないのに対して、水晶発振器を 使って周波数シンセサイザを構成すれば、周波数を細かく設定で きます。 周波数の設定精度（確度）と安定度については、さらに細かな検討 を必要とします。ジッタ、温度係数、経年変化などは、具体的な 回路と素子さらに使用する周波数によって特性が異なります。 素 子 LCR 水 晶 セラミック 周波数設定精度 安定性 周波数の変更 劣る（数%以上） 劣る 容易 良い（ 0.001%程度） 良い 困難 比較的良い（ 0.1∼ 1%程度） 良い 困難 ▲ 発振器の比較 、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。 ThinSOTはリニアテクノロジーの商標です。その他の商標は、該当の会社のものです。 ところで、最近の発振回路における最近の大きな傾向として、I C 化が進んでいることが挙げられます。水晶発振器を例に採ると、 クロック用途ではマイコンなどの LSI に発振回路が内蔵されてい ることが多くなったほか、専用のクロックジェネレータ I C も普及 しています。VCO（電圧制御発振器）などの基準発振器に用いる 場合も、完成された TCXO（温度制御型水晶発振器）として手に 入れることができます。 半導体ベースの発振器もあります。発振周波数を外付け CR に依 存したものもありますが、抵抗だけで、しかもその誤差が周波数 精度に直接影響しないものや、ロジック信号だけで周波数を設定 できるものもあります。そうなると、もはや CR 発振器などとは 言えず、I C 発振器と呼ぶべきかもしれません。発振周波数範囲 も低周波から 60MHz 以上にまで広がってきました。周波数精度 や安定度も気になるところですが、例えば LTC ®1799 では、周波 数誤差：1.5% 以下（∼ 20MHz ）、温度安定度：± 40ppm/°C 、 電源安定度：0.05%/V と、通常の CR 発振器を遙かに超える精度 を実現しています。 抵抗で1kHz∼33MHzの周波数を設定可能な SOT– 23 発振器 1 本の外付け抵抗で周波数を設定 短い起動時間：1 ms 以下 周波数誤差：1.5 % 以下、5 kHz ∼ 20 MHz（ TA ＝ 25 °C ） 2 % 以下、5 kHz ∼ 20 MHz（ TA ＝ 0 °C ∼ 70°C ） 温度安定性：± 40 ppm/°C 、電源安定性：0.05 %/V デューティ・サイクル：50 % ± 1 % 、1 kHz ∼ 2 MHz 50 % ± 5 % 、2 kHz ∼ 20 MHz 高さの低い（ 1 mm ）SOT– 23（ ThinSOT TM ）パッケージ 5V LTC1799は、使いやすく、占有するPCボード・スペースが少 ない高精度発振器。発振周波数は1 本の外付け抵抗（R SET ） でプログラムされます。高精度動作用に設計されていて、2.7 V ∼5.5V の単一電源で動作し、レール・トゥ・レール、デューティ・ サイクル 50 % の方 形 波出力を提 供します。CMOS 出力ドラ イバにより、高速立上り／立下り時間とレール・ トゥ・レール・スイッ チングを達成。周波数設定抵抗は 3.32k∼1Mの範囲で変更 でき、それに応じてマスタ発振周波数を100kHz∼ 30MHz（ 5V 電源時 ）の範囲で選択できます。 1 0.1µF 2 3k ≤ R SET ≤ 1M 1kHz ≤ fOSC ≤ 33MHz 5 V+ OUT LTC1799 5V GND ÷100 3 SET DIV ÷10 4 OPEN ÷1 ▲ 基本接続 低消費、抵抗で1kHz∼20MHzの周波数を設定可能な SOT– 23 発振器 1 本の外付け抵抗で周波数を設定 消費電流：500 µA（標準）、V S ＝ 3 V 、3 MHz 周波数誤差：1.5 % 以下、5 kHz ∼ 10 MHz（ TA ＝ 25 °C ） 2 % 以下、5 kHz ∼ 10 MHz（ TA ＝ 0 °C ∼ 70°C ） 温度安定性：± 40 ppm/°C 、電源安定性：0.04 %/V デューティ・サイクル：50 % ± 1 % 、1 kHz ∼ 2 MHz 50 % ± 5 % 、2 MHz ∼ 10 MHz 短い起動時間：50 µs ∼ 1.5 ms 5V LTC6900は、使いやすく、占有するPCボード・スペースが少 なくて済む高精度、低消費発振器。発振周波数は 1 本の外 付け抵抗（R SET ） でプログラムされ、2.7V ∼ 5.5V の単一電源 で動作し、レール・トゥ・レール、デューティ・サイクル 50 % の方 形波を出力します。CMOS 出力ドライバにより、高速立上り／ 立下り時間とレール・トゥ・レール・スイッチングが保 証されます。 周波数設定抵抗は10kΩ ∼ 2MΩ の範囲で変更可能、それ に応じてマスタ発振周波数を100kHz ∼ 20MHz（ 5V 電源時） の範囲で選択できます。 1 0.1µF 2 10k ≤ R SET ≤ 2M 3 1kHz ≤ fOSC ≤ 20MHz 5 V+ OUT LTC6900 5V, N = 100 GND SET DIV 4 OPEN, N = 10 N=1 ▲ 基本接続 スペクトラム拡散周波数変調機能を搭載した マルチフェーズ発振器 2 、3 または 4 フェーズ出力 オプションのスペクトラム拡散周波数変調により、EMC 性能が向上 5 kHz ∼ 20 MHz の周波数範囲 1 本の外付け抵抗で周波数と周波数拡散のパーセンテージを設定 消費電流：400 µA（標準）、V S ＝ 3 V 、1 MHz 周波数誤差：1.5 % 以下、5 kHz ∼ 10 MHz（ T A ＝ 25 °C ） 2 % 以下、5 kHz ∼ 10 MHz（ T A ＝ 0 °C ∼ 70°C ） LTC6902は、小型パッケージでマルチフェーズ出力を供給する、 使いやすい高精度低消費発振器。発振周波数は1本の外付け 抵抗（R SET ）で設定されます。また、オプションのスペクトラム 拡散周波数変調（ SSFM）機能も搭載し、この機能は追加の 外付け抵抗（R MOD ） で起動、制御可能です。マスタ発振器は R SET 抵抗で制御し、100kHz∼20MHz の周波数範囲を提供 します。また、プログラム可能な分割器（1、10、100のいずれか で分割 ） を内蔵しているので、さらに広い出力周波数範囲を 提供可能です。 5V R MOD 10k 0.1µF OPEN R SET 10k V+ SET DIV MOD PH LTC6902 GND OUT1 OUT4 OUT4 OUT2 OUT3 OUT3 OUT2 OUT1 ▲ 20% 周波数拡散 500kHz 、4 フェーズクロック シリアル・ポートでプログラム可能な1kHz∼ 68MHz発振器 1 kHz ∼ 68 MHz の方形波出力 0.5 %（標準）の初期周波数精度 周波数誤差：あらゆる設定において 1.1 % 以下 分解能：0.1 % 消費電流（ f ＜ 1 MHz 、V S ＝ 2.7 V ） ：1.7 mA（標準） 2.7V ∼ 5.5V の単一電源動作 ジッタ： （ 1 kHz ∼ 8 MHz ）標準 0.4 % 以下 SPI（ LTC6903 ）または I 2 C（ LTC6904 ）シリアル・インタフェース LTC 6903/LTC 6904 は、シリアル・ポートを介して設定される 1 kHz ∼ 68 MHz の高精度周波数を供給する低消費電力の 自己完結型デジタル周波数源。電源バイパス・コンデンサ以外 の外付け部品が不要で、3 V∼5.5 V の広い単一電源電圧範 囲で動作します。デジタル制御設定と周波数の関係を直線化 する独自の帰還ループを搭載しているので、非常にシンプルな 周波数設定式が得られます。 f = 2 OCT • 2078 (Hz) ; 1kHz < f < 68 MHz DAC 2– 1024 ( ) OCTは4ビットのデジタル・コード、DACは10ビットのデジタル・ コードです。 5V 10k 5V 0.1µF MICROCONTROLLER GND OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT MCLR/V P–P RC5/SDO SDI OE LTC6903 10Ω RC3/SCK/SCL RC2/CCP1 V DD V SS V SS V+ SCK CLK SEN CLK 1µF 0.01µF POWER-UP CLOCK FREQUENCY IS 1039Hz PIC16F73 ▲ マイクロコントローラが自身のクロックを制御 高精度のマイクロパワー、 デルタシグマRMS–DCコンバータ 高精度：50 Hz ∼ 1 kHz で 0.1 % の利得精度、0.25 % の全誤差 低消費電流：標準 155 µA 、最大 170 µA 2.7 V ∼ 5.5 V 単一電源または最大± 5.5 V の両電源動作 一定の帯域幅：入力電圧と無関係、800 kHz– 3 dB 、6 kHz ± 1 % 高い直線性：0.02 % の直線性により、シンプルなシステム較正が可能 わずか 1 個の外付けコンデンサで真の RMS–DS 変換を実現 LTC1966 は、特許取得の革新的なデルタシグマ計算技法を 採用した、真のRMS–DCコンバータ。内蔵のデルタシグマ回路 により、従来のログ –アンチログRMS–DCコンバータと比べて、 使いやすく、高精度、低消費なうえ、柔軟性の面で劇的に優 れています。シングルエンドまたは差動入力信号（EMI/RFI 除去用）で動作し、最大 4 のクレスト・ファクタをサポート。同相 入力範囲はレール・トゥ・レール、差動入力範囲は 1V PEAK で、 かつてないほど優れた直線性を提供します。従来の RMS–DC コンバータと異なり、どのような入力電圧でも容易にシステム較 正が可能です。 2.7V TO 5.5V V DD IN1 OUTPUT IN2 LTC1966 OUT RTN DIFFERENTIAL INPUT 0.1µF OPT. AC COUPLING EN C AV E 1µF + V OUT – 1966 TA01 V SS GND ▲ 単一電源 RMS–DC コンバータ 高精度、広帯域幅、 デルタシグマRMS–DCコンバータ 広い入力帯域幅：追加利得誤差 0.1 % までの帯域幅：40 kHz 、帯域幅は入力電圧振幅と無関係 4.5 V ∼ 5.5 V 単一電源動作 わずか 1 個の外付けコンデンサで真の RMS–DC 変換を実現 高い直線性：0.02 % の直線性により、シンプルなシステム較正が可能 低消費電流：330 µA（標準）、超低シャットダウン電流 0.1 µA 省スペースの 8 ピン MSOP パッケージ 4.5V TO 5.5V LTC1967は、革新的なデルタシグマ計算技法を採用した、真の RMS–DCコンバータ。独自のアーキテクチャを採用することに より、従来のログ –アンチログ RMS–DCコンバータと比べて、 高直線性で高精度なうえ、帯域幅が振幅に依存することなく、 温度特性が優れています。シングルエンドまたは差動入力信号 （ EMI/RFI 除去用）で動作し、最大 4 のクレスト・ファクタをサ ポート。同相入力範囲はレール・トゥ・レール、差動入力範囲は 1VPEAK で、かつてないほど優れた直線性を提供します。どの ような入力電圧でも容易にシステム較正が可能です。 V+ OUTPUT IN1 DIFFERENTIAL INPUT LTC1967 IN2 OUT RTN 0.1µF OPT. AC COUPLING EN GND ▲ 単一電源 RMS–DC コンバータ www. linear -tech.co. jp/ C AV E 1µF + V OUT – ここに掲載した技術情報は一部です。 リスト内の情報や製品のデータシート、その他の技術資料は、すべて当社のWebサイトよりご覧いただけます。 www. l i near - tech.co. j p/ DN 339 オートレンジの真のRMSコンバータ DN 293 LTC6900 低消費電力（SOT–23）発振器のVCOとしての利用 DN 288 簡単になったRMS–DC 変換 DN 262 抵抗 1 個で周波数を設定できる1kHz∼ 30MHzのSOT–23 発振器 AN 93 モノリシック発振器の計装アプリケーション Linear Technology Magazine Dec 2003 英語 水晶発振器より小さく、丈夫で用途の広い デジタルプログラマブル発振器 Linear Technology Magazine May 2002 英語 LTC6900 低消費電力（SOT–23）発振器のVCOとしての使い方 Linear Technology Magazine Mar 2002 英語 ΔΣの飛躍的進展：LTC1966 ダイオード、ヒータ、対数方式を使わない 真のRMS–DCコンバータ Linear Technology Magazine Feb 2001 英語 小型で高安定、簡単に使える 新しい5ピンSOT–23 発振器
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