Xtal OSC with Cmos Unit

If your mother tongue is not Japanese, please Right-Click on this page and select Your Language to translate.

水晶発振回路モジュールは手軽に安定した信号を得られますが、精密な周波数設定が必要な場合に周波数の微調整ができません。 (周波数の微調整ができる12.8MHzのモジュールもありますが他の周波数のものは入手できません。)

そこで、水晶振動子と周波数微調整用トリマを外付けするタイプの水晶発振回路モジュールを作ってみました。

これを試作する前にピアスCBとかピアスBEの水晶発振回路を作ってみましたが、出力の同調回路をいじると発振周波数が動いてしまいます。

では、コルピッツ型水晶発振回路はどうかというと、これはしっかりとしたバッファがないと負荷によって周波数が変動します。

結局、C-MOSを使った発振回路が一番簡単で安定していることから、C-MOSのTC7W04FUを使って一般的な水晶発振モジュールと同じ回路で作ってみました。

一般的な水晶発振モジュールと異なる点は、水晶振動子と周波数微調整トリマが外付けになっていることです。こうすることで水晶振動子さえあれば簡単に必要な周波数の信号源を得ることができますし周波数の微調整もできます。

なお、必要な周波数を得るということではE社のプログラマブル発振器もありますが、PLLを使っているため用途によっては信号純度に不満がありますし、周波数の微調整はできません。

XtalOSC_SMD05.pdf基板の回路図です。
XtalOSC_SMD05GR.pdfアイロン転写用パターン10個分です。ブラウザのpdf表示では綺麗に表示できませんのでダウンロードしてpdfリーダで印刷してください。また、印刷時にdsPICのピンと寸法が一致するように拡大または縮小してください。

XtalOSC_SMD05LAY.pdf基板上の部品のレイアウトです。

作成して動作チェックを行うと、なんのカットアンドトライもしないですんなりと動作しました。(発振周波数を合わせきれないときはC1を増減してください。)

普通なら、ここでああでもないこうでもないとグダグダ書くところですが、すんなり過ぎて書くことがありません。２個作りましたが再現性はよいです。

スペアナで信号近傍を観測した様子です。スパンは10kHzです。出力は+10dbmくらいです。

オシロスコープで波形を観測するとCmos-Xtal発信回路特有の正弦波がクリップしたような波形です。これも問題ないでしょう。

このような波形は偶数次高調波をあまり含まないので出力から２倍の周波数を得るには特別な工夫が必要です。

次に、このモジュールの出力に330Ωを介してLCの同調回路を接続して２次側の波形を観測してみました。

C-MOS発振回路の出力をBTL接続してタンク回路を付けたときには共振回路を構成できずに失敗しましたが、330Ωを介したことが良かった何とかそれらしい動作はしています。

このときコイルは１次側10T、２次側3T×2としコンデンサは330PFで8.388MHzに同調しました。２次側出力は2.9V(P-P)程度得られました。