水晶振動子の利点、および利用可能なオプションのいくつか。

    マイクロプロセッサベースのシステムでは、命令の実行、メモリへのデータの出し入れ、および外部通信とのインターフェースに使用されるいくつかの異なる周波数信号があります。

    単純な組み込みコントローラのクロック周波数は数MHzである可能性がありますが、パーソナルコンピュータのマイクロプロセッサは通常15MHzの入力周波数を想定しています。これは、CPUおよびその他のサブシステムの周波数を提供するために、内部で2倍になります。システム内の他のコンポーネントには、独自の周波数要件がある場合があります。たとえば、イーサネットネットワークコントローラーには、25MHzの周波数、または32.768kHzのリアルタイム周波数（RTC）が必要です。

    無線周波数（RF）システムでは、エンドツーエンドの通信を可能にし、不要な信号やノイズをフィルタリングするために、正確な周波数基準が必要です。

    主な発振器機能

    指定された周波数を提供するための基本的な要件に加えて、製品のアプリケーションによっては、発振器が他の要件を満たす必要がある場合があります。

    たとえば、多くの製品は非常に正確に定義された周波数を使用しています。これは、シリアルまたはワイヤレスインターフェイスを介して他のデバイスと通信する必要があるシステムにとって特に重要です。精度は通常、100万分の1（ppm）で測定されます。

    ハンドヘルドまたはバッテリ駆動のデバイスでは、低消費電力が非常に重要です。これは、RTCに特に当てはまります。これは、回路のこの部分が、低電力モードまたはスタンバイモードでも常に有用な状態になるためです。

    結局のところ、動作環境、コスト、フォームファクターなどのさまざまな要因を考慮する必要があるかもしれません。

    完璧な共鳴

    どの発振器も、ある種の共振回路またはトリム回路を使用し、増幅とフィードバックを調整して特定の周波数出力を生成します。

    調整回路は、抵抗-コンデンサ（RC）またはインダクタ-コンデンサ（LC）ネットワークに基づくことができます。これらのデバイスは比較的単純であり、周波数は広範囲にわたって変化させることができます。ただし、正確なRCまたはLC発振器を計画するには、貴重で正確なコンポーネントを使用する必要があります。それでも、多くの製品に求められる最高の精度と安定性を満たしていません。

    水晶（通常はタンデム）も共振素子として使用できます。結晶は2つの平行な結晶面に切断され、金属接点がその上に堆積されます。時間依存の圧電効果は、結晶に圧力がかかると、結晶面に電圧が発生することを意味します。逆に、結晶に電圧をかけると、結晶の形も変化します。

    このフィードバックにより、水晶はその固有の共振周波数で発振します。これは、結晶のサイズとそれがどのようにカットされるかに依存します。最も一般的な切断方法はATと呼ばれます。これは、幅広い周波数計画に使用でき、優れた熱安定性を備えています。

    水晶共振器は高品質係数（Q）を持っています。これは、周波数が正確に定義され、非常に安定していることを意味します。したがって、水晶は低コスト、高精度の発振器の基礎として機能することができます。