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マニアなら知っておきたいオーディオ雑誌のお宝記事

水晶発振子を測定するためのスペアナ、ネットアナの記事 オーディオお宝記事12

投稿日:2015年2月20日 更新日:

お宝記事は、これでネタが尽きたので、当面休みます。
水晶発振子を測定するためのスペクトルアナライザ(スペアナ)、ネットワークアナライザ(ネットアナ)の記事
1.ジッターの少ない水晶発振子を開発したいので、これを測定しようと思い、
ネットワークアナライザの中古を購入したが、
まったく使い方が分からず、放置していた。
その機種で測定したあるブログによれば、取説に方法が書いてあるとあるので、
見てみると、ケーブル3つと、DUTと、ブリッジが必要とあるが、
ケーブルは、どうやらBNCで、何オームだろう、取説は入力50Ωと書いてあるな、
DUTとは買わなければならないのか?、ブリッジは高そうなのだろうな。
というレベルで、まったくわからなかった。
後で調べて確信をもったのは、「初めてのネットワークアナライザ」というCQ出版の本で、
DUTは検査対象であり、
JISで定める水晶発振子用のブリッジは必ずしも不要であり、
BNCは、ネットアナは、50Ωが標準であり、50Ωのものを買えばよいとわかった
ところが、ブリッジは、ネット穴インピーダンスアナライザとして使うには、必須であり、
それを知らなかった私は、高い本体のほかに、ケーブル以外に更に必要とは思いもよらなかった。
インピーダンスとブリッジを調べると、 リターンロスブリッジがたくさん登場した。
ヤフオクにも売っているが、ボンドで固めてあり、回路や特性が分からない。
ハムには必須らしいが、水晶発振子やコイルの特性を調べるのにも使えるのか、
よくわからず、さらに調べる必要があった。
ネット上の文献によれば、以下が見つかった。
(1)「でんきざっか製作所」の「水晶振動子の共振特性の測定」
・これによれば、4つの抵抗等を組み合わせて、回路形成されている。
・白金での温度測定では、抵抗を精密に調べるべくブリッジにするが、
これと似たようなものかと理解した。
・以下の(2)を知るまでは、水晶振動子については、これを参考にしなければならないと考えていた。

(2)「おじさん工房」というサイトの、「■リターンロスブリッジ」という項目(かなり下の方)
・これによれば、リターンロスブリッジで、水晶発振子を測定しているので、
水晶発振子でも、これを使えばよいということに、確信をもった。
・この回路は、抵抗の平衡と、自作コイルによる強制バランなるものを使っている。
・強制バランは、ノイズ低減回路らしい。

(3)「henteko.org」というサイトの「リターンロスブリッジの製作その2」
・結局は、これにより、作成すれば足りることと、確信した。
・その回路は、おじさん工房のサイトの内容を具体化したものであろうと、理解した。
・抵抗として、51Ωが使われているが、
そのサイトの「リターンロスブリッジの製作」には、「50Ωでなくてもよい」という説明がある。

2.その他、ネット上で調べて、紙の記事や文献を調べ上げた。
(1)「オシロ・スペアナ活用術」(「トランジスタ技術」2003年/7月)
・なお、この雑誌のp113にも、アナログオシロの優位性について記述がある。
(2)「インピーダンスアナライザの製作(その1)(その2)」(「トランジスタ技術」2013年/7月、8月)
・SWDブリッジについて、説明がある。数少ない紙面の文献の1つ。これを参考に、ブリッジを作る。
(3)「 定本 トロイダル・コア活用百科 -トロイダル・コイルの理論・製作と応用回路」単行本(CQ出版)山村 英穂 (著)
・上記1(3)など、SWDブリッジの自作記事には必ず登場する。
・バランの理論的説明、巻き方などが書いてある。上記1.(3)でわからなければ、これ。
(4)「知っておきたい計測器の基本 -テスター、オシロ、ネットアナ、スペアナ、ロジアナの原理と使いこなし」単行本(オーム社)坂巻 佳壽美 (著), 大内 繁男 (著)
(5)「初めてのネットワークアナライザ」単行本(CQ出版)
(6)その他、「ゲルマラジオの高性能化(5)トロイダルコイルに再挑戦」(「ラジオ技術」2002年3月)棚瀬 繁雄
(7)トランジスタ技術2015年4月?「スペアナ」の特集をするらしいです。

3.水晶発振子のコルピッツ回路の少ない紙文献
(1)「トランジスタ回路の実用設計」(CQ出版社)渡辺 秋禎 (著)
・いろいろな発振回路が載っている。

(2)「定本 発振回路の設計と応用―CR発振からディジタル・シンセまでを実験で解析」
(CQ出版社)稲葉 保 (著)
・いろいろな発振回路が載っている。

(3)「水晶発振回路の低電圧電源動作」(「トランジスタ技術」2002年11月)
塚越 邦彦/兼八 薫/原田 朗太
・負性抵抗、発振強度などの解説がある。

4.水晶発振子のコルピッツ回路のネット上の文献
(1)「第九研究室だより」というサイトの「発振するぜ」という記事
・飽和振動でない、コルピッツ回路が記載されている。
・ここの「水晶発振子」という項目(10MHZの発振)に従い、
11.2896MHZの水晶発振子が、ブレッドボードで簡単に発振した。
ありがとうございます。2SC1815、コンデンサを100PF2つとするのがよかった。
14MHzでは、回路定数が悪く、発振しなかった。
(2)「実験・製作の記録」というサイトの「汎用発振基板の製作および実験」
・異常発振の対策について、書いてある。
・ブレッドボードでは、異常発振しやすいとのこと。
・発振が安定せず、この記事を参考にランド基板を作り、ずっと悩んでいたが、
この記事の回路でも、(1)の回路でも発振が安定せず、ようやくオシロがおかしいと気付き、
リセットしたところ、安定して発振しているのを観測できた。

(3)「AUDILLUSION」というサイトにも、コルピッツ回路の説明が詳しい。

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