5042 series 周波数調整機能内蔵高精度水晶発振器用 IC ■概要 5042 seriesは、周波数調整機能を内蔵した高精度クロック発振器用ICです。必要とする周波数安定度に応じて周波数調整機 能を最適化することにより、最小限の調整工程の追加で周波数安定度を向上させることが可能になります。1 線シリアルインター フェースで、内蔵 EEPROM へ目的に応じた周波数調整データを書き込むことで実現します。無線 LAN などの通信用途向けに ±30~±10ppm の高い周波数安定度が求められる小型水晶発振器に最適です。ワイヤーボンディング実装に適した PAD 配置 を採用しています。 ■特長 ■周波数調整前後特性比較例 ・最小限の工程追加で周波数安定度の向上を実現 ・温度補償範囲/動作温度範囲:-40℃~+85℃ 50 ・周波数調整機能内蔵 40 30 20 <周波数温度特性補償機能> Δf/f [ppm] AT カット水晶振動子の 3 次の周波数温度特性を補償 温度領域ごとに補償量を個別設定可能 -中心周波数調整機能 -温度ローテーション補償機能 -低温領域温度特性補償 -高温領域温度特性補償 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -40 Before compensation ±10ppm After compensation -20 0 20 40 60 80 100 Ta [°C] ・書き換え可能な EEPROM 内蔵 ・6PAD:一般的なクロック発振器用 IC と同一 PAD 数 ・動作電源電圧範囲 - 5042AxA: 2.25V~3.63V - 5042BxA: 1.60V~2.25V ・推奨発振周波数範囲(基本波発振):20MHz~55MHz ・分周回路内蔵: 2.5MHz~の低周波出力が可能 ■アプリケーション バージョンにより出力周波数を fOSC, fOSC/2, fOSC/4, fOSC/8 ・3.2mm×2.5mm, 2.5mm×2.0mm 小型水晶発振器 (A4A バージョンのみ)から 1 つ選択 ・無線 LAN などの通信用途向け高精度クロック発振器 ・スタンバイ機能内蔵 スタンバイ時発振停止、出力=Hi-Z ・出力形式:CMOS 出力 ・出力負荷容量:15pF ・ワイヤーボンディングに適した PAD 配置 ・チップフォーム(CF5042xxA) ■オーダーインフォメーション Device Package バージョン名称 CF5042□□A-4 CF5042xxA-4 Chip form 形態 CF:Chip(Die) form 分周機能(出力周波数) 動作電源電圧 SEIKO NPC CORPORATION ―1 5042 series ■シリーズ構成 バージョン名 動作電源電圧範囲 [V] 出力周波数 fOUT ( 分周比 ) fOSC 5042A1A fOSC/2 5042A2A 2.25 ∼ 3.63 5042A3A fOSC/4 5042A4A fOSC/8 5042B1A fOSC 5042B2A 5042B3A 1.60 ∼ 2.25 fOSC/2 fOSC/4 SEIKO NPC CORPORATION —2 5042 series ■パッド配置図 (Unit:µm) (420,345) Y Q 5 VDD 6 (−420,−345) (0,0) 1 2 XTN XT 4 VSS 3 INHN X チップサイズ:0.84mm × 0.69mm チップ厚:130 µm ± 15µm PAD 開口部:80µm × 80µm チップ裏面:V SS レベル ■端子説明・パッド座標 パッド 番号 端子名 I/O *1 名称 I/O パッド座標 m) (Unit: µm 説明 1 XTN O 発振部出力端子 2 XT I 発振部入力端子 水晶振動子接続端子 XT, XTN の間に水晶振動子を接続 3 INHN I 出力状態制御入力 端子 "Low" で出力 Hi-Z ( 発振停止 ) パワーセーブプルアップ抵抗内蔵 4 VSS − (−) 電源端子 X Y −225.2 −253.5 225.2 −253.5 328.5 −5.0 328.5 223.8 −328.5 223.8 −328.5 −5.0 内部結線によって fOSC , fOSC/2, fOSC/4, fOSC/8 5 Q O 出力端子 6 VDD − (+) 電源端子 の内の一波を出力*2 スタンバイ時 Hi-Z *1. I: Input, O: Output *2. fOSC/8:5042A4A バージョンのみ SEIKO NPC CORPORATION —3 5042 series ■ブロックダイアグラム XT XTN RF Regulator *2 VDD 1 N *1 Q Oscillation Detection RPU INHN Temperature Compensation VSS Control Register FO, TO, RTG, TLO, TLG, THO, THG *1. 5042A×A バージョン:N = 1, 2, 4, 8 ( マスクオプション ) 5042B×A バージョン:N = 1, 2, 4 ( マスクオプション ) *2. 5042A×A バージョンのみ SEIKO NPC CORPORATION —4 5042 series ■絶対最大定格 特記なき場合 VSS = 0V 項目 記号 条件 定格 単位 VDD VDD − VSS 端子間 − 0.3 ∼ + 4.0 V V PP INHN − VSS 端子間 − 0.3 ∼ + 16.5 V 入力電圧範囲 *1 *2 V IN 入力端子 − 0.3 ∼ VDD + 0.3 V 出力電圧範囲 *1 *2 VOUT 出力端子 − 0.3 ∼ VDD + 0.3 V 出力電流 *1 I OUT Q 端子 ± 20 mA 保存温度範囲*3 TSTG チップ形態 − 65 ∼ + 150 °C EEPROM 書き換え回数 NEW 100 回 電源電圧範囲*1 プログラム書き込み / 読み出し入力電圧範囲 *1 *1. 一瞬たりとも超えてはならない値です。万が一、定格を超えた場合は、電気的特性、信頼性などに影響を与える恐れ があります。 加えて、推奨動作条件以外での動作、特性については保証していません。 *2. 定格に記載の "VDD " は、推奨動作条件に定める電源電圧 (VDD ) の規格値を示します。 *3. N2 または、真空雰囲気で、梱包材を含まない単体保存の場合です。 ■推奨動作条件 特記なき場合 VSS = 0V 項目 記号 規格 条件 MIN 単位 MAX 5042A×A 2.25 3.63 V 5042B×A 1.60 2.25 V VSS V DD V − 40 + 85 °C 5042A×A 20 55 MHz 5042B×A 20 55 MHz 5042A×A 2.5 55 MHz 5042B×A 5 55 MHz 15 pF VDD VDD − VSS 端子間 入力電圧 V IN 入力端子 (XT, INHN) 動作温度 TOPR 発振周波数*1 fOSC 電源電圧 TYP 出力周波数 *1 fOUT Q 端子 出力負荷容量 CLOUT Q 端子 *1. 発振周波数は、NPC 特性確認用水晶からの目安であり、 発振周波数帯を保証するものではありません。 水晶振動子の特性や実装条件により特性が大幅に変動しますので、発振特性の十分な評価のもとご使用下さい。 VDD −V VSS 間には 0.01 µF F 以上のセラミックチップコンデンサを IC の直近 (3mm 以 • 5042 series を安定に動作させるため、 IC からコンデンサまでの配線パターンは、 できるだけ太いパターンでご使用下さい。 内程度 ) に実装して下さい。また、 • 推奨動作条件範囲外で使用すると信頼性に影響を与える場合がありますので、この範囲内で使用して下さい。 SEIKO NPC CORPORATION —5 5042 series ■電気的特性 ● DC 特性 (5042A1A ∼ A4A) 特記なき場合 VDD = 2.25V ∼ 3.63V, VSS = 0V, TOPR = − 40°C ∼ + 85°C, CLOUT = 15pF 規格 項目 記号 条件 IDD 1.4 2.8 mA VDD = 3.3V 1.7 3.4 mA 5042A2A (f OUT = fOSC/2), VDD = 2.5V 1.1 2.2 mA VDD = 3.3V 1.4 2.7 mA 5042A3A (f OUT = fOSC/4), 測定回路 1 , 無負荷 , VDD = 2.5V 1.0 1.9 mA INHN = "High", fOSC = 48MHz VDD = 3.3V 1.2 2.4 mA 5042A4A (f OUT = fOSC/8), VDD = 2.5V 0.9 1.7 mA 測定回路 1 , 無負荷 , INHN = "High", fOSC = 48MHz VDD = 3.3V 1.0 2.1 mA 10 µA fOSC = 48MHz 測定回路 1, INHN = "Low" "High" レベル出力電圧 VOH Q 端子 , 測定回路 3, IOH = − 4mA "Low" レベル出力電圧 V OL Q 端子 , 測定回路 3, IOL = 4mA "High" レベル入力電圧 "Low" レベル入力電圧 INHN 端子 PULL UP 抵抗 V IH 測定回路 4, INHN = "Low" V DD−0.4 V Q = V DD Q = VSS INHN 端子 , 測定回路 5 RPU2 測定回路 6 0.4 V 10 µA − 10 µA 0.7VDD V V IL RPU1 単位 VDD = 2.5V IST IZ MAX 測定回路 1 , 無負荷 , INHN = "High", fOSC = 48MHz 待機時消費電流 出力リーク電流 TYP 5042A1A (f OUT = fOSC), 測定回路 1 , 無負荷 , INHN = "High", 動作時消費電流*1 MIN 0.3VDD V INHN = V SS 0.4 1.5 10 MΩ INHN = 0.7VDD 50 100 200 kΩ *1. Q 端子に容量 (CLOUT) を負荷した場合の消費電流 IDD (CLOUT) は、無負荷時の消費電流を IDD、出力周波数を fOUT とすると、次式で算出できます。 IDD (CLOUT) [mA] = I DD [mA] + C LOUT [pF] × VDD [V] × fOUT [MHz] × 10-3 SEIKO NPC CORPORATION —6 5042 series ● DC 特性 (5042B1A ∼ B3A) 特記なき場合 VDD = 1.60V ∼ 2.25V, VSS = 0V, TOPR = − 40°C ∼ + 85°C, CLOUT = 15pF 規格 項目 記号 条件 MIN 単位 TYP MAX 1.7 3.4 mA 1.5 3.3 mA 1.4 3.2 mA 10 µA 5042B1A (fOUT = f OSC), 測定回路 1, 無負荷 , INHN = "High", fOSC = 48MHz, V DD = 1.8V 5042B2A (fOUT = f OSC/2), 測定回路 1, 動作時消費電流*1 IDD 無負荷 , INHN = "High", fOSC = 48MHz, V DD = 1.8V 5042B3A (fOUT = f OSC/4), 測定回路 1, 無負荷 , INHN = "High", fOSC = 48MHz, V DD = 1.8V 待機時消費電流 IST 測定回路 1, INHN = "Low" "High" レベル出力電圧 VOH Q 端子 , 測定回路 3, IOH = − 4mA "Low" レベル出力電圧 V OL Q 端子 , 測定回路 3, IOL = 4mA 出力リーク電流 "High" レベル入力電圧 "Low" レベル入力電圧 INHN 端子 PULL UP 抵抗 IZ V IH 測定回路 4, INHN = "Low" V DD−0.4 V Q = V DD Q = VSS INHN 端子 , 測定回路 5 RPU2 測定回路 6 V 10 µA − 10 µA 0.7VDD V V IL RPU1 0.4 0.3VDD V INHN = V SS 0.4 1.5 10 MΩ INHN = 0.7VDD 50 100 200 kΩ *1. Q 端子に容量 (CLOUT) を負荷した場合の消費電流 IDD (CLOUT) は、無負荷時の消費電流を IDD、出力周波数を fOUT とすると、次式で算出できます。 IDD (CLOUT) [mA] = I DD [mA] + C LOUT [pF] × VDD [V] × fOUT [MHz] × 10-3 SEIKO NPC CORPORATION —7 5042 series ● AC 特性 ○クロック出力特性 (5042A1A ∼ A4A, Q 端子 ) 特記なき場合 VDD = 2.25V ∼ 3.63V, VSS = 0V, TOPR = − 40°C ∼ + 85°C, CLOUT = 15pF 項目 記号 規格 条件 MIN TYP MAX 単位 出力立ち上がり時間 tr 測定回路 1, 0.1VDD → 0.9VDD 4.5 ns 出力立ち下がり時間 tf 測定回路 1, 0.9VDD → 0.1VDD 4.5 ns 55 % 出力 DUTY サイクル *1 測定回路 1, 閾値 0.5V DD, DUTY = Tw/T × 100 DUTY 出力イネーブル 遅延時間 *2 出力ディスエーブル 遅延時間 45 50 tOE 測定回路 2*3 , INHN = "Low" → "High" 10 µs t OD 測定回路 2*3 , INHN = "High" → "Low" 100 ns ○クロック出力特性 (5042B1A ∼ B3A, Q 端子 ) 特記なき場合 VDD = 1.60V ∼ 2.25V, VSS = 0V, TOPR = − 40°C ∼ + 85°C, CLOUT = 15pF 項目 記号 規格 条件 MIN TYP MAX 単位 出力立ち上がり時間 tr 測定回路 1, 0.1VDD → 0.9VDD 5 ns 出力立ち下がり時間 tf 測定回路 1, 0.9VDD → 0.1VDD 5 ns 55 % 出力 DUTY サイクル *1 測定回路 1, 閾値 0.5V DD, DUTY = Tw/T × 100 DUTY 出力イネーブル 遅延時間 *2 出力ディスエーブル 遅延時間 45 50 tOE 測定回路 2*3 , INHN = "Low" → "High" 10 µs t OD 測定回路 2*3 , INHN = "High" → "Low" 100 ns *1. 当社標準水晶振動子使用時の値です。 使用する水晶振動子の特性や実装条件により異なりますので、 ご注意下さい。 *2. 発振検出回路を内蔵しているため、INHN を "High" にしても発振開始するまで Q 出力はされません。発振開始時 間を経た後に、Q 端子よりクロックが出力されます。 *3. 測定回路 2 は、水晶振動子を使用せず、XT 端子から外部入力しています。 0.9VDD Q 0.9VDD TW 0.1VDD DUTY measurement voltage (0.5VDD) 0.1VDD DUTY= TW/ T 100 [%] T tr tf 図 1:出力スイッチング波形 0.7VDD INHN 0.3VDD tr = tf = 2ns (10% to 90%) tOD tOE 0.1V 0.5VDD Q 0.1V fOUT Hi-Z Low fOUT 図 2:出力ディスエーブルタイミングチャート SEIKO NPC CORPORATION —8 5042 series ■測定回路 ●測定回路 1 ●測定回路 4 測定項目:IDD, IST , DUTY, tr , tf 測定項目:I Z IDD IST A VDD IDD: Open DUTY, tr, tf: Short IST: Open or Short VDD XT VDD or VSS Q Crystal A Q IZ INHN VSS XTN INHN VSS CLOUT = 15pF (Including probe capacitance) IDD, DUTY, tr, tf: Open IST: Short ●測定回路 5 注 ) AC 特性は Q 端子をオシロスコープで観測 測定項目:VIH , VIL ●測定回路 2 測定項目:tOD, tOE VDD RL1 =1kΩ VDD Signal Generator INHN VSS VIH V VIL Q 0.001µF XT INHN VSS RL2 =1kΩ 50Ω VDD or VSS ●測定回路 6 測定項目:R PU1, R PU2 XT 入力信号:1Vp-p, サイン波 VDD ●測定回路 3 測定項目:VOH, VOL INHN VSS VDD 50Ω Signal Generator 0.001µF XT VOH V VOL VSS 50Ω ∆V VIN V Q VOH VS ∆V = 50 × IOH となるように VS を調整 VS VOL 0.1µF VS A IPU RPU1 = VDD IPU (VIN = 0V) RPU2 = VDD 0.7V DD (VIN = 0.7V DD) IPU ∆V ∆V = 50 × I OL となるように V S を調整 XT 入力信号:1Vp-p, サイン波 SEIKO NPC CORPORATION —9 5042 series ■機能説明 ●周波数調整機能 5042 series は、発振周波数調整機能を内蔵しています。各周波数調整機能の設定は、シリアルインター フェースによる内蔵 EEPROM への書き込みにより、簡単に設定することができます。代表的な温度補償機 能の一例を示します。 50 40 30 Before adjustment 20 10 ∆f/f [ppm] ∆f/f [ppm] 50 40 30 0 −10 −20 Before compensation 20 10 0 −10 −20 −30 −30 After adjustment −40 −50 −40 −20 0 20 40 60 After compensation −40 −50 −40 −20 0 20 40 80 100 Ta [°C] 図 3:中心周波数調整 After compensation ∆f/f [ppm] ∆f/f [ppm] 50 40 30 0 −10 −20 −30 −40 −50 −40 −20 20 40 60 Ta [°C] 図 5:低温領域温度特性補償 Before compensation 20 10 0 −10 −20 After compensation −30 Before compensation 0 80 100 図 4:温度ローテーション補償 50 40 30 20 10 60 Ta [°C] 80 100 −40 −50 −40 −20 0 20 40 60 80 100 Ta [°C] 図 6:高温領域温度特性補償 SEIKO NPC CORPORATION —10 5042 series ●パワーセーブプルアップ抵抗 INHN 端子のプルアップ抵抗は入力レベル ("Open" or "High" or "Low") に応じて R PU1 または R PU2 に切り換 わります。INHN 端子を "Low" レベルに固定したときは INHN 端子に内蔵しているプルアップ抵抗値が大き くなり (RPU1)、抵抗で消費する電流を小さくすることができます。 INHN 端子を Open ("High") で使うときはプルアップ抵抗値が小さくなり (RPU2)、外来ノイズによる影響を受 けにくくなります。これにより、INHN 端子内部は "High" レベルに固定された状態となりますので、不意に 出力が停止するといった問題を回避できます。 ●発振検出機能 5042 series は発振検出回路を搭載しています。これは、水 晶発振が起動し、安定するまでは出力回路が ディスエーブル状態となる機能です。この機能により、電源投入時や INHN 端子による発振再起動時におけ る異常発振の危険性を軽減することができます。 ■使用上の注意 ● IC 実装時の注意 5042 series を安定に動作させるため、VDD −VSS 間には 0.01µF 以上のセラミックチップコンデンサを IC の直近 (3mm 以内程度 ) に実装して下さい。また、IC からコンデンサまでの配線パターンは、できるだけ太 いパターンでご使用下さい。 SEIKO NPC CORPORATION —11 5042 series ※この資料に記載されている商品のご使用に際しては、 次の点にご注意くださいますようお願い申し上げます。 1. この資 料に記載されている商品は、 パ ーソナル機器・工作機器・計測機器などの一般的な信頼性 を必要とする電子機器および電 気 機器に使用され ることを目的と して設計・製造されたもの であり、 航 空宇宙機器・原子力制御機 器・医療機 器・輸送機器・防災 機器・防犯機器などの、極めて高い信頼性・安全性を必要とする機器に使用されることを想 定したものではありません。また、 そ の故障 または誤作動が直接人命に関わる商品に使用されるこ とを想定したものではありません。本資料の商品をこのような機 器に使用するご希望がありましたら、必ず事前に当社営業部までお問い合わせください。 なお、事前のご相談無しに本資料の商 品をそのような機器に使用され、そのことによって発生した損害等については、当社では 一切の責任を負いかねますのでご了承ください。 2. この資 料に記載されている内容は、 商 品の特性や信頼性等の改善のため予告なしに変更され ることがありますので予めご了承 ください。 3. この資 料に記載されている内容については、その商品の使用に際して第三者の知的財産権そ の他の権利を侵害していないこと を 保証するものでは なく、 また、その実施権 の許諾が行われ るものでもあり ません。 し たがって、 そ の使用に起因す る第三者の 権利に対する侵害について当社は責任を負いかねますのでご了承ください。 4. この資料に記載されている回路等の定数は一例を示すものであり、量産に際しての設計を保証するものではありません。 5. この資 料に記載されている商品の全部または一部が、外国為替および外国貿易法その他の関 係法令に定める物資に該当する場 合は、それらの法令に基づく輸出の承認、 許可が必要になりますので、お客様にてその申請手続きをお願いいたします。 セ イ コ ー N P C 株 式 会 社 本社・東京営業所 〒 1040032 東京都中央区八丁堀 199 TEL 0355416501 FAX 0355416510 那須塩原事業所 〒 3292811 栃木県那須塩原市下田野 5311 TEL 0287353111( 代 ) FAX 0287353120 関 西 営 業 所 〒 5500004 大阪市西区靭本町 232 TEL 0664446631( 代 ) FAX 0664446680 http://www.npc.co.jp/ Email: [email protected] 1'- SEIKO NPC CORPORATION —12