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初めてのセラミック発振子(セラロック) 

 発振する素子である 「セラロック」 を試してみたいけど、ネットの回路図は難しいものばかり。
 どうしたらいいのだろう?

 このページで簡単な回路図を示しますので、トライしましょう。

 波形を見るので、オシロスコープが必要 になります。大変ですがご用意ください。

※実はこのあいだまでこのページは「水晶発振子を使う手ほどき」みたいなページでしたが、水晶発振子は基板自体の電気的性質(基板がコンデンサとして回路に影響を与えること)を考えたり、計算したりと、使いこなすのはかなり難しいようです。
※このページは波形を出すことを目的にしているので、細かい数値などは厳密に考えていません。

1. 回路図と疑問点


▲D2CADで作成しましたが、もちろん手書きでも構いません。
難しそうに見えますが、左図が一番簡単な回路です。
ふつうは回路図にプローブの絵を描いたりしませんが、初心者の方にはわかりやすくなっていると思います。

これは何?』
→ 電圧ハイ(たとえば3.3V)が入ると、ロー(0V)が出てくる論理回路「NOT」です。逆にローが入るとハイが出てきます。

『電源はどこにつなぐのか?』
→ NOTのロジックIC(回路図のIC1,2)に「ICの電源」として3Vかけます(+)。GNDは回路図中のGNDとICのGNDを共通にします(-)。それだけです。

『波形はどこから出てくるのか?』
→ 回路図の右上の2個目の NOTの先 から出てきます。例えば、オシロスコープのプローブでこの NOTの先 と回路のGNDをつなぐと波形が見られます。


『波形の確認方法はオシロスコープのほかにないかな?』
→ 波形を分周してLEDをチカチカさせるとか できるかな…と思いますが、それだと確認しづらいのでオシロスコープがベストです。


▲必携の波形測定器
「オシロスコープなんて個人の趣味で役立つ場面なんてあるの??」と思うかもしれませんが、私はPICマイコンのクロックピンの先からきれいなデジタル信号(矩形波)を発見したとき、『オシロスコープがあって良かった、なかったらどうやって こういう信号を確認するのだろう?』と思いました。
 また、オシロスコープ入門の本で『エレクト ロニクス分野のエンジニアには必携の波形測定器として重宝がられています』という言葉があって、それで私はオシロスコープを買おうと思いました。


2. 入手先

部品

記号
部品名
実際使用部品名
必要数
入手先
価格
備考
X1
セラロック
セラミック発振子(セラロック)
コンデンサ内蔵タイプ 20MHz
1
秋月など 40円
「コンデンサ内蔵」とは水晶の場合は別途コンデンサを取り付けますが、セラロックは内蔵しているので、それが不要ということです。
R1
抵抗1
茶黒緑金 1MΩ
1
秋月など
100本入り100円
よくある普通の抵抗。
R1部分は1MΩがよいとどこかで読みました。
R2
抵抗2
半固定ボリューム
10kΩ 3362P-1-103LF
1
秋月など 50円
R2部分は調整するので可変抵抗が便利。もっと大きい抵抗じゃないと意味がないかもしれないが、とりあえずこれでも波形は出ます。
IC1,2
NOT
ロジックIC HD74HC04P
1
共立エレショップなど
26円
IC一個にNOT回路が6個入ってます。
回路図のIC1,2は1個のIC部品となります。
74HCU04のほうがいいと言われていますが、とりあえずこれしか持ってなかったから。

3V電池
ボタン電池 CR2032
リチウム電池(ゴールデンパワー製)CR2032
1
秋月など
4個入り200円
【DC電源】
2.0Vから 安定した波形
3.0V付近 安定した波形
4.5V付近 安定した波形
5.0V付近 安定した波形
(2VからなのはNOT ICの性能参照)
【3Vボタン電池】
安定した波形

合計
416円

※その他 ブレッドボード、ブレッドボード用配線など
※「秋月」 秋月電子通商の通販サイト
※「共立エレショップ」 同じく通販サイト

道具類

道具名
入手先
価格
備考
オシロスコープ
メーカー: GwInSTEK (インステックジャパン)
型式: GDS-1072A-U
マルツ
69,800円
 少なくともここの実験のように20MHzを見たいときは、20MHzを測定できる性能のオシロスコープが必要です。
 秋月の「06202KP」などのオシロスコープキットは1MHzまでの測定となるので注意が必要で、
今回の実験では使えないと思います。
 左記のオシロスコープは70MHzまで測定可能らしいです。今回の実験で使えます。
 間違えて測定したい周波数よりも小さい性能のオシロスコープを買ったりしないようにしてください。十分注意しましょう。
ピンセット
100円ショップ
105円
ピンセットは細かい素子をつまむのに便利。
テスター
ホームセンター
1500円~2000円
くらい
テスターはこの実験では可変抵抗の現在の値を測るのに使いました。
デジタル表示が良いです。(アナログも良いが、数値を確定するスムーズさから言ってデジタルが良い)

精密ドライバー
100円ショップ
105円
可変抵抗を回す際に必要です。
ないとつらいんじゃないかと。
このくらいかな。
※「マルツ」 マルツパーツ館の通販サイト

3. 配線図


▲Excelの作図で配線図を作成した。
もちろん手書きでもOK。
 製作時はあらかじめ配線図を書くと良いです。
 製作時の迷いがなくなります。

 自分でわかるなら、左の図のようにアルファベットの記号は必要ないです。
 でも第三者に見せるなら必要になると思います。


4. 製作


▲完成写真
 配線図を見ながら作っていきます。

 完成したら電源を入れる前に、もう一度作ったものが配線図通りであるか、すべての配線を確認します。

 R2の可変抵抗はダイヤルを中心くらいに回しておきましょう。

 オシロスコープのプローブを NOTの先 に接続します。
(プローブのGNDは、回路のGNDに接続します)

 以上OKなら、電源を入れます。ここでは3Vを入れます。
 写真では別のところから引っ張ってきていますが、3Vボタン電池で問題ありません。
(ちょっと写真が生活感あってスミマセン。)

5. 結果写真


▲どんな波形か、自分で見ようぜ。
 このように波形が出たら、ひとまずOKでしょう…
 と言いたいところですが、何事も自分でやってみることが大切なので、伏せておきます。


【トラブルシューティング】

実際にあった波形が出ない例:
  • オシロスコープのプローブのチャンネルが違う。
    画面はCH1しか表示しないようにしているのに、CH2のプローブで回路を見ようとしている。
  • 可変抵抗R2を回してみる。
  • オシロスコープの表示設定で、波形が画面の範囲外になっている。
  • 回路に入れている電源の電圧が2V未満になっている。使用しているICが必要とする電圧が2V以上なので、ICが動作できなかった。
 つまり、回路作成や、測定器接続、測定器の設定などが間違っていなければ、たいていは波形が出るんじゃないかと思います。
『部品が壊れているんじゃないか??』とよく思いますが、私の3,4年程度の経験のなかでは、”部品が壊れていた”という例は、動かない事例10回中1回以下の割合でした。部品が壊れていた例はほとんどありません。もちろん、部品が壊れている可能性は毎回無視できないのですが…。


以上で セラロック の波形を見ることができましたか?
どこかでつまずいたら、当ホームページの掲示板にでもご連絡ください。

d_kawakawa



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