腕時計や無線機、携帯電話にまで用いられている水晶振動子はどうして特定の発振周波数で振動するのですか?

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A 回答 (1件)

下記のホームページに詳しく(?)書いてあります。


行ってみて下さい。

参考URL:http://www.fh-tokyo.com/Mechanism/quartz/Page1.htm
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この回答へのお礼

早速のご回答どうもありがとうございます。私も投稿した後になって私の疑問にうまく答えられているサイトを発見しましたので、両方を見て理解を深めようと思います。

お礼日時:2001/05/07 00:36

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Aベストアンサー

こんにちは。
水晶振動子(発信子)は一つの部品であって、これだけでは電波も信号も出ません。
水晶振動子とトランジスタやIC、抵抗、コンデンサ、コイルなどを組み合わせて発信回路を作り、これに電源やスイッチなどを備えた物が、水晶発信器です。

Q水晶発振器の(中途半端な)周波数

水晶発振器の出力周波数で、19.6608MHzや3.579545MHzのように、私にとってはとても中途半端に思えるものがあります。
これを使用することによって、何か都合がいいから、あえて中途半端な周波数にしているんですよね?

実際にはどのような理由で、このような周波数が選ばれているのでしょうか。
よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

多重通信を行うために基本となる単純な周波数の間に割り込ませるために高調波を使います
高調波がそのような半端な感じを受けますが決して半端ではありません
たとえば60ヘルツの五乗目の高調波を取ると777.6メガヘルツ

Q水晶発振回路が発振し始める理由

水晶振動子を使った発振回路は電源を入れただけで発振が始まるのですが、なぜ発振するのかが分かりません。
電源を入れると74HCU04等のICからノイズのようなものが出て、それがトリガーとなって発振が始まるのでしょうか?

Aベストアンサー

どの程度の説明が必要かよく分かりませんが,
初歩の回答から,発振回路は周波数を決める部分と
増幅する部分から構成されます.
カラオケなどで,スピーカのそばにマイクを近づけると
ハウリングと言う単一音が聞こえる現象が起こりますが
それと同じです.これもマイクとスピーカの特性に
よって周波数が決定され,回路のアンプで増幅されます.

さてご質問の,電源投入で発振する理由ですが,
原理的には定常電源が供給されると,回路は発振しません.
電源投入と言うのは,ステップ入力に相当しますので,
高調波を含む広帯域な周波数成分が含まれています.
これが周波数を決める回路(この場合は,水晶振動子と
負荷容量)に入り,特定の周波数信号だけが増幅回路
に入ります.後は,それが周波数選択されて,増幅される,
の繰り返しとなり,発振が成長します.

Q水晶振動子の発振のさせ方

水晶振動子8MHzを発振させるため,
水晶振動子と並列に1MΩの抵抗,インバータ(7404),
をつなぎ,水晶振動子の足の両方に
20pFのセラミックコンデンサをつなぎ,GNDに落とす,という回路を試してみましたが,5V一定の電圧がでるだけで,発振しません.
どなたか水晶振動子の発振のさせ方を教えていただけないでしょうか.

Aベストアンサー

7404 ですか?
ノーマル TTL だとその回路では発振しません。
CMOS タイプを使ってください。

Q水晶振動子とロジックICを使った発信回路

水晶振動子とロジックICを使った発信回路を勉強しています。
それで、下記のサイトにたどり着きました。
サイトの中盤で「ロジックICを利用する場合」が述べられております。
説明文の中に「HCシリーズもゲインが高いので水晶発振回路には不向きです」と書かれています。
"ゲインが高い"というのはどういうことでなぜ不利なのか、
ご存知の方教えていただけないでしょうか?
よろしくお願いします。

それと、ロジックICを使った場合の発振動作というか、
発振する流れが分かりません。
合わせて教えてくだい。
よろしくお願いします。

http://www.nahitech.com/nahitafu/mame/mame1/xtal.html

Aベストアンサー

HCシリーズで水晶発振回路を作る時にはHCU(アンバッファ)タイプを使用するというのが定番です。

HCUタイプは入出力にバッファが無いので1段のアンプで構成されています。
HCタイプでは入出力に反転バッファが入っているので内部のロジックと加えて3段アンプになっています。
その分、HCタイプの方が高ゲインになっています。
それ以上に問題なのは3段アンプになっている為に位相遅れが大きい事です。
発振器として使用する場合、この位相遅れの為に異常発振が起きやすくなります。
この辺の事情はメーカーのデータシートを見ても分かりません。
実際に測定する必要が有ります。
また、あるメーカーで上手くいっている回路のICを他社の同等品に変えたら駄目になったなどと言う事も良くあります。

ゲインが高いアンプを使った場合にはわずかな帰還でも発振条件を満足してしまう為、水晶振動子以外の周波数で発振する恐れが有ります。

ロジック回路を使った発振回路でも、動作としてはアナログ回路の発振回路と変わりは有りません。


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