ＰＬＬ（Phase locked loop）についてぜひ教えてください。

質問

以前に「ｎ逓倍器」について多くのアドバイスをいただき、ありがとうございました。
結局、水晶振動子で安定した周波数出力をし、ＰＬＬを使ってｎ倍の逓倍器を作ろうと決めました。
ＩＣはＭＣ１４０６０を使おうと思っています。
このＩＣは１４ビットのバイナリカウンタで、発振器も内蔵しており、水晶振動子を接続することで、１４ビットの範囲で任意に分周させて出力が出来るようです。（この時点で間違っていたらすいません。。）
それで、１００Ｈｚ程度の正弦波をＰＬＬに入力させようとしているので、一般的な水晶振動子では周波数が高すぎる（数ＭＨｚを多く見かけました）ため、分周して出力させようと考えました。
水晶振動子を調べると０．０３２７６８ＭＨｚという水晶振動子を見つけたのですが、それを１４ビットで分周すると・・・
０．０３２７６８（ＭＨｚ）×（１／２の１４乗）＝２Ｈｚとなるので十分だと考えました。

そこで質問があるのですが、水晶振動子の出力を分周させて低めの周波数（数Ｈｚ～数ＫＨｚぐらい）で出力させようとするときは、高めの周波数（数ＭＨｚ～数十ＭＨｚ）の水晶振動子を値の大きなビットで分周させてつくったほうが良いのでしょうか？それとも、あらかじめ低い周波数（私が見つけた水晶振動子程度）の水晶振動子を値の小さなビットで分周させて出力させたほうが良いのでしょうか？？
「良いのでしょうか？」というのは波形が安定しているかどうか（歪みなどが無いか）という視点のみです。
また分周についてお知りの方は、１４ビットでは欲しい周波数まで分周できないときは、直列に分周器をつなげる（例えば１４ビット分周器を２個）ことでビット数を増やし、高い周波数の水晶振動子でも数Ｈｚの周波数で出力させることが可能でしょうか？？
回路の初心者なのでどんなことでもアドバイスをいただければとても助かります。よろしくお願い致します。

回答No.2

ymmasayan · ベストアンサー

まず、基本事項の整理を。
１．分周した出力は方形波(矩形波)です。
　　正弦波が必要なら終段に性能のいいＬＰＦ(ローパスフィルター)が必要です。
２．分周の段数が増えると消費電力が増えます。特に周波数の高い部分の
　　消費電力と発熱が問題です。
３．一方、水晶発振器は周波数の低いものはサイズが大きくなって作りにくいです。
４．従って適度の周波数の水晶を探して分周することになります。
５．0.032768MHz＝32768Hz、これは１５ビットで分周すると１Hzになりますのでクオーツ腕時計の水晶発振子として広く使われています。
６．14060の理解はそれで正しいです。６ピンに128Hz、１４ピンに64Hzが出てきます。

>　高めの周波数（数ＭＨｚ～数十ＭＨｚ）の水晶振動子を値の大きなビットで
>　分周させてつくったほうが良いのでしょうか？
それとも、あらかじめ低い周波数（私が見つけた水晶振動子程度）の水晶振動子を
>　値の小さなビットで分周させて出力させたほうが良いのでしょうか？？
上に書いたとおり、消費電力、ＩＣの数、水晶の入手のしやすさ、水晶のサイズ等で
総合的に判断します。
用途によっては周波数の安定度が重要な場合もあります。
そのときは周波数の安定度の良い水晶の入手できる周波数帯を選ぶこともあります。

>　波形が安定しているかどうか（歪みなどが無いか）という視点のみです。
単なる分周ですから正確さは気にする必要が無いくらい正確です。

>　直列に分周器をつなげる（例えば１４ビット分周器を２個）ことで
>　ビット数を増やし、高い周波数の水晶振動子でも数Ｈｚの周波数で出力させる
>　ことが可能でしょうか？
ＩＣの数や消費電力、発熱が増えること以外は何の問題もありません。

お礼

ご回答ありがとうございました。

＞１．分周した出力は方形波(矩形波)です。
すいません。。度忘れというか勘違いというか・・・間違っていました。

＞２．分周の段数が増えると消費電力が増えます。特に周波数の高い部分の
　　消費電力と発熱が問題です。
なるほど・・・考えていませんでした。次の機会に実践するときは考慮に入れて設計したいと思います。

＞５．0.032768MHz＝32768Hz、これは１５ビットで分周すると１Hzになりますのでクオーツ腕時計の水晶発振子として広く使われています。
だからパーツを説明していただき、名称が「ウォッチクリスタル」だったんですね。。
勝手に、「見る水晶？」などと解釈しており、全く意味が分かりませんでした。

その他こちらの質問に詳しく教えていただき、どうもありがとうございました。
水晶の入手しやすさ、ＩＣの数などから考えて、今回は３２７６８Ｈｚの水晶振動子とＭＣ１４０６０を１個使って作りたいと思います。

どうもありがとうございました！

回答No.1

foobar

高い周波数の水晶がいいか
周波数の安定性(特に温度が変わったときの周波数の変化)では数MHz位の水晶振動子の方が優れていることが多いです。(もっとも、夏と冬で、周波数のずれが0.0005%程度に納まるか、0.005%程度になるか、という位の違いですが)
扱い易さの点では、32kHz位の信号の方が楽なので、それほど高い安定度が不要なら、32kHz位の水晶を使うので良いと思います。

直列に分周器を繋いで、低い周波数にする
OKです。

お礼

ご回答ありがとうございます。

＞夏と冬で、周波数のずれが0.0005%程度に納まるか、0.005%程度になるか、という位の違いですが
その程度なんですか。。実際に水晶振動子を自分で選んで自分で作る、というのが初めての経験なので、知識も無く、全く知りませんでした。。

foobarさんのおっしゃるとおり、今回はそれほど高い安定度を必要としていませんので、手に入りやすい水晶振動子と、手元にあるＭＣ１４０６０で作りたいと思います。

＞直列に分周器を繋いで、低い周波数にする
＞OKです。
安心しました。今回はＩＣが１個で間に合うようなので、また別の機会に必要なときは、実践させていただきます。
どうもありがとうございました！