水晶負荷容量計算ツール

水晶発振器から見た実際の負荷容量を計算し、仕様から周波数誤差を推定して、推奨外付けコンデンサ値を求めます。

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公式

C_{rec} = 2(C_L - C_{stray})

参考: IEC 60444 / Crystal manufacturer application notes

CL — Specified crystal load capacitance (pF)

C1, C2 — External load capacitors (pF)

Cstray — PCB stray capacitance (pF)

仕組み

水晶負荷容量は、水晶発振器の正確な周波数を決定する発振器回路設計における重要なパラメータです。実際の負荷容量 (CL_Actual) は、並列コンデンサと浮遊容量の両方を含む、発振器水晶から得られる合計容量性負荷を表します。水晶の規定動作周波数を維持し、周波数ドリフトを最小限に抑えるには、正確な容量マッチングが不可欠です。

計算例

問題: 32.768 kHz の水晶振動子、12.5 pF の指定負荷容量、2 pF の浮遊容量を備えた発振器を設計します。実際の負荷容量と潜在的な周波数誤差を計算してください。

解決策: 1.C1 = C2 = 2 * (CL_Spec-Cstray) = 2 * (12.5-2) = 21 pF とセット

2.CL_Actual = (C1 * C2)/(C1 + C2) + Cstray = (21 * 21)/(21 + 21) + 2 = 11.5 pF

3.周波数誤差の計算 = (11.5-12.5)/(2 * 12.5) * 1,000,000 = -40 ppm

実践的なヒント

✓公差が厳しい（± 5% 以上）コンデンサを使用する
✓水晶付近の PCB トレース長を最小化
✓コンデンサの温度係数を考慮してください
✓並列コンデンサには対称レイアウトを使用

よくある間違い

✗負荷計算における浮遊容量を無視する
✗不平衡並列コンデンサの選択
✗指定された負荷容量と一致しない
✗PCB レイアウトの寄生容量は考慮しない

よくある質問

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