水晶発振器

水晶振動子と水晶発振器

水晶振動子ＸＴＡＬ	水晶振動子をＩＣに内蔵の発振回路と組み合わせて使用する。周波数温度安定度はＳＰＸＯ程度。なお、温度センサや温度補正メモリ内蔵ＩＣと組み合わせる場合の周波数温度安定度はＴＣＸＯ程度。
パッケージ水晶発振器ＳＰＸＯ	温度制御や温度補償をしていない水晶発振器。周波数温度特性は水晶振動子に依存する。周波数温度安定度は、±50 ～±100 ×10^－6 程度
電圧制御水晶発振器ＶＣＸＯ	外部からの制御電圧により，バラクタダイオードの容量を可変し、出力周波数を可変または変調できる水晶発振器。
温度補償水晶発振器ＴＣＸＯ	温度補償回路を付加し、温度変化による周波数変動をなくすようにした水晶発振器。周波数温度安定度は、±0.5 ～±2.5 ×10^－6 程度
恒温槽付き水晶発振器ＯＣＸＯ	恒温槽によって温度を一定に保ち、温度変化による周波数変動を最小にすようにした水晶発振器。周波数温度安定度は、±0.1× 10^－6～±0.5×10^－9 程度
恒温槽付き水晶発振器より、安定度の高い原子発振器も小型化、低価格化が進み、携帯電話基地局、ＴＶ放送局やスペクトラムアナライザなどにＲｂ発振器やＣｓ発振器が採用されているようです。

SPXO ：simple packaged crystal oscillator
VCXO ：voltage controlled crystal oscillator
TCXO ：temperature compensated crystal oscillator
OCXO ：oven controlled crystal oscillator

①　ＯＣＸＯは、周波数変動が小さく、位相雑音が低いという利点がありますが、発振起動時間が数分必要で許容周波数偏差を満足するためには１時間から２４時間以上必要なものもある他、恒温槽の消費電流が大きいため、電池で動作する携帯機器には不適切で、安定な電源供給が得られる基地局機器などの使用に限定されます。また、形状も大きく高価な点も問題とされています。ちなみにＯＣＸＯはＳＣカット、ＴＣＸＯはＡＴカットが使用されるのが一般的なようです。

②　国内では、水晶振動子／水晶発振器の代表的なメーカーは、エプソン（東洋通信機から水晶部門を譲渡）、日本電波、京セラ（キンセキを買収）、村田製作所（東京電波を買収）、大真空などがあり、業界団体としては日本水晶デバイス工業会があるようです。

水晶発振器基本特性

	ＳＰＸＯ	車載用ＴＣＸＯ	ＴＣＸＯ	ＯＣＸＯ	Ｔｗｉｎ-ＯＣＸＯ
発振周波数範囲	１００ＭＨｚ～１７０ＭＨｚ	１０ＭＨｚ～５２ＭＨｚ	１０ＭＨｚ～４０ＭＨｚ	１０ＭＨｚ	１０ＭＨｚ
温度安定度	±５０ｐｐｍ	±０．５ｐｐｍ	±０．２８ｐｐｍ	±１０ｐｐｂ	±０．５ｐｐｂ
エージング　　　　／日	－－－	－－－	－－－	電源投入７２時間後基準 ±２．０ｐｐｂ	電源投入７日後基準 ±０．２ｐｐｂ
長期安定度　　　　／年	－－－	±１．０ｐｐｍ	±４．６ｐｐｍ（１５年）	電源投入７２時間後基準 ±５０ｐｐｂ	電源投入７日後基準 ±５０ｐｐｂ
発振起動時間	１０ｍｓ	２０ｍｓ	２０ｍｓ	３分 ±５０ｐｐｂ迄の時間	５分 ±１０ｐｐｂ迄の時間
動作温度範囲	ー４０℃ ～＋８５℃	ー４０℃ ～＋１０５℃	ー４０℃ ～＋８５℃	ー２０℃ ～＋７０℃	ー４５℃ ～＋８５℃
電源電圧	＋３．３Ｖ±１０％	＋１．８Ｖ	＋３．３Ｖ±５％	＋５Ｖ±５％	＋５Ｖ±５％
消費電流起動時	－－－	－－－	－－－	６００ｍＡ起動時	７００ｍＡ起動時
消費電流	６０ｍＡ	１．５ｍＡ	６ｍＡ	２６０ｍＡ＋２５℃安定時	３２０ｍＡ＋２５℃安定時
外形寸法	３．２×２．５ ×０．９ｍｍ	２．０×１．６ ×０．７ｍｍ	７．０×５．０ ×２．０ｍｍ	２６×２６ ×１２．５ｍｍ	３７×２８ ×１２．７ｍｍ

ppm：parts per million（×10^-6）
ppb：parts per billion（×10^-9）

大真空が超小型のＴＣＸＯ（厚み０．２３ｍｍで１００８（１．０ｍｍ×０．８ｍｍ）サイズ）を開発したようで、平成３０年５月から量産出荷とのこと。基本波発振で１００ＭＨｚまで対応可能で、電源は１．６～３．６Ｖ、１．３ｍＡ（１．８Ｖ４８ＭＨｚ時）で±２０ｐｐｍ～±１００ｐｐｍ（－４０℃～＋８５℃）のようです。