5053_ND13016J01

5053 series
小型水晶発振モジュール用 IC
■概要
5053 series は、発振周波数 80～170MHz 基本波発振の小型水晶発振器向けの水晶発振モジュール用 IC です。
発振回路部を定電圧駆動にしたことにより、従来品と比べ、消費電流と水晶電流を大幅に低減するとともに、発振特性の
電源電圧依存性も大幅に低減しました。PAD 配置は、パッケージ構造、実装方法に合わせて 3 種類のタイプから選択で
きますので小型発振器に最適です。
■特長
・幅広い動作電源電圧範囲: 1.60～3.63V
・動作温度範囲: -40～+105℃
・定電圧駆動の発振回路により、消費電流と水晶電流を低減
・スタンバイ機能内蔵
・小型水晶振動子に最適な低水晶電流の発振特性
スタンバイ時発振停止、出力 Hi-Z
・実装方法に合わせて 3 種類の PAD 配置を選択可
・出力レベル: CMOS
5053Ax: Flip Chip Bonding 向け
・出力 DUTY: 50±5% (1/2VDD)
5053Bx: Wire Bonding 向け TypeⅠ
・出力ドライバビリティ: ±8mA
5053Cx: Wire Bonding 向け TypeⅡ
・出力負荷容量: 15pF
・推奨発振周波数範囲（基本波発振）: 80～133MHz（x1 version）
・ウェーハフォーム(WF5053xx)
100～170MHz（xP version）
・チップフォーム(CF5053xx)
■アプリケーション
・3.2×2.5, 2.5×2.0, 2.0×1.6 小型水晶発振器
■シリーズ構成
バージョン名*1*2
動作電源電圧範囲[V]
推奨発振周波数範囲*3 [MHz]
C0 キャンセル回路/
推奨 C0 値[pF]
(5053A1)
(5053B1)
PAD 配置
Flip Chip Bonding
1.60～3.63
80～133
有/1～2
Wire Bonding TypeⅠ
5053C1
Wire Bonding TypeⅡ
(5053AP)
Flip Chip Bonding
(5053BP)
2.25～3.63
100～170
有/1～2
Wire Bonding TypeⅠ
5053CP
Wire Bonding TypeⅡ
*1. 括弧内のバージョンは開発中となります。
*2. ウェーハフォームの場合WF5053xx、チップフォームの場合CF5053xxとなります。
*3. 推奨発振周波数は、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。
■オーダーインフォメーション
Device
Package
バージョン名称
WF5053□□-□
WF5053xx-x
Wafer form
形態 WF:Wafer form
CF:Chip(Die) form
CF5053xx-x
Chip form
チップ厚
5:100μm
4:130μm
発振周波数範囲
PAD 配置
(A:Flip Chip Bonding 向け)*1
(B:Wire Bonding 向けType)*1
C:Wire Bonding 向けTypeⅡ
*1. 5053Ax, Bx 開発中
SEIKO NPC CORPORATION - 1
5053 series
■PAD 配置図
●WF5053Ax
●CF5053Bx
(Flip Chip Bonding 向け)
●CF5053Cx
(Wire Bonding 向け TypeⅠ)
(300,285)
(300,285)
5
VSS
INHN
Y
4
(0,0)
6
(-300,-285)
3
1
2
XT
XTN
(Wire Bonding 向け TypeⅡ)
5
Q
Q
VDD
Y
VDD
4
(0,0)
6
(-300,-285)
2
XTN
XT
VDD
VSS
INHN
3
1
(300,285)
INHN
Y
5
4
(0,0)
6
XT
X
X
VSS
2
1
(-300,-285)
3
Q
XTN
X
チップサイズ: 0.60×0.57mm
チップサイズ: 0.60×0.57mm
チップサイズ: 0.60×0.57mm
チップ厚: 100μm (WF5053Ax-5)
チップ厚: 100μm (CF5053Bx-5)
チップ厚: 100μm (CF5053Cx-5)
130μm (WF5053Ax-4)
130μm (CF5053Bx-4)
130μm (CF5053Cx-4)
PAD 開口部: 80μm
PAD 開口部: 80μm
PAD 開口部: 80μm
チップ裏面: Vss レベル
チップ裏面: Vss レベル
チップ裏面: Vss レベル
・チップセンターの座標を(0,0)とします。 チップサイズはスクライブラインセンター間の値です。
■PAD 座標
PAD
■端子説明
PAD No.
PAD 座標(μm)
端子名
機 能
No.
X
Y
(5053Ax)*1
(5053Bx)*1
5053Cx
1
-145.2
-193.5
1
2
1
XT
2
145.2
-193.5
2
1
2
XTN
XT,XTN の間に水晶振動子を接続
3
208.5
-1.1
3
6
5
VDD
(+)電源端子
4
208.5
193.5
4
5
4
Q
5
-208.5
193.5
5
4
3
VSS
6
-208.5
-1.1
6
3
6
INHN
水晶振動子接続端子
出力端子
(-)電源端子
出力状態制御入力端子(Low で発振停止)
パワーセーブプルアップ抵抗内蔵
*1. 5053Ax, Bx 開発中
■ブロックダイアグラム
RPU
INHN
VRG
C0 Cancel
RF
CMOS
XT
CG
RD
CD
Q
VDD
VSS
XTN
SEIKO NPC CORPORATION - 2
5053 series
■絶対最大定格
VSS=0V
項 目
記号
*1
条 件
定 格
単位
-0.3～+4.0
V
電源電圧範囲
VDD
VDD-VSS 間
入力電圧範囲*1*2
VIN
入力端子
-0.3～VDD+0.3
V
VOUT
出力端子
-0.3～VDD+0.3
V
IOUT
Q 端子
±20
mA
150
℃
-55～+150
℃
*1*2
出力電圧範囲
*3
出力電流
接合温度*3
Tj
*4
保存温度範囲
TSTG
チップ、ウェーハ単体
*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。
*2. 定格に記載の”VDD”は、推奨動作条件に定める動作電源電圧(VDD)の規格値を示します。
*3. 超えないようにご使用ください。万一超えた場合は、特性劣化、信頼性低下の懸念があります。
*4. 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
VSS=0V
項
目
記号
条
規
件
MIN
VDD=1.60～3.63V
5053x1 ver.
80
VDD=2.25～3.63V
5053xP ver.
100
VDD=1.60～3.63V,CL≤15pF
5053x1 ver.
80
VDD=2.25～3.63V,CL≤15pF
5053xP ver.
100
5053x1 ver.
1.60
5053xP ver.
2.25
発振周波数*1
fOSC
出力周波数
fOUT
動作電源電圧
VDD
VDD-VSS 端子間*2
入力電圧
VIN
入力端子
動作温度
Ta
出力負荷容量
CL
Q 端子
格
TYP
-
-
MAX
133
170
133
170
単位
MHz
MHz
-
3.63
V
VSS
-
VDD
V
-40
-
+105
℃
-
-
15
pF
*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。
*2. 5053 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、できるだけ太い配線パターンでご使用下さい。
Note. 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 - 3
5053 series
■電気的特性
●DC 特性
特記なき場合、VDD=1.60～3.63V, VSS=0V, Ta=-40～+105℃
項
目
記号
条
件
Q 端子, 測定回路 3, IOH=-8mA,
“H”レベル出力電圧
VOH
Ta=-40～+85℃
Q 端子, 測定回路 3, IOH=-8mA,
MIN
規 格
TYP
VDD-0.4
-
VDD-0.45
-
Q 端子, 測定回路 3, IOL=8mA
“L”レベル出力電圧
VOL
Ta=-40～+85℃
0
Q 端子, 測定回路 3, IOL=8mA
MAX
VDD
-
0.4
-
0.45
単位
V
V
“H”レベル入力電圧
VIH
INHN 端子, 測定回路 4
0.7VDD
-
-
V
“L”レベル入力電圧
VIL
INHN 端子, 測定回路 4
-
-
0.3VDD
V
出力リーク電流
消 費 電 流*1
IZ
IDD
Q 端子, 測定回路 5,
VOH=VDD
-
-
10
INHN=“L”, Ta=-40～+85℃
VOL=VSS
-10
-
-
Q 端子, 測定回路 5,
VOH=VDD
-
-
100
INHN=“L”
VOL=VSS
-100
-
-
5053x1(fOSC), 測定回路 1,
VDD=3.3V
-
6.3
11.0
無負荷, INHN=“OPEN”,
VDD=2.5V
-
4.7
8.5
fOSC=125MHz, fOUT=125MHz
VDD=1.8V
-
3.8
7.0
5053xP(fOSC), 測定回路 1,
VDD=3.3V
-
9.8
17.5
VDD=2.5V
-
8
15
測定回路 1, INHN=“L”, Ta=-40～+85℃
-
-
10
測定回路 1, INHN=“L”
-
-
100
μA
mA
無負荷, INHN=“OPEN”,
f0SC=155MHz, fOUT=155MHz
スタンバイ電 流
INHN 端子
プルアップ抵抗
発振部帰還抵抗
IST
μA
RPU1
測定回路 6
0.8
3
24
MΩ
RPU2
測定回路 6
30
70
150
kΩ
Rf
設計値
50
100
200
kΩ
CG
5053x1 ver.
0.8
1.0
1.2
3.0
3.6
pF
ウェーハ内モニターパターンにて確認。
CD
設計値。寄生容量は除く。
2.4
CG
5053xP ver.
0.8
1.0
1.2
2.4
3.0
3.6
発振部容量
ウェーハ内モニターパターンにて確認。
CD
設計値。寄生容量は除く。
pF
*1. Q 端子に容量(CL)を負荷した場合の消費電流 IDD(CL)は、無負荷時の消費電流(IDD)、出力周波数(fOUT)と次式で算出することが出来ます。
IDD(CL)[mA] = IDD[mA]+CL[pF]×VDD[V]×fOUT[MHz]×10-3
SEIKO NPC CORPORATION - 4
5053 series
●AC 特性
特記なき場合、VDD=1.60～3.63V, VSS=0V, Ta=-40～+105℃
項
目
MIN
規 格*
TYP
MAX
測定回路 1, CL=15pF
0.1VDD→0.9VDD, VDD=2.25～3.63V
-
1.0
2.0
測定回路 1, CL=15pF, Ta=-40～+85℃
0.1VDD→0.9VDD, VDD=1.60～2.25V
-
1.5
2.5
測定回路 1, CL=15pF
0.1VDD→0.9VDD, VDD=1.60～2.25V
-
1.5
3.0
測定回路 1, CL=15pF
0.9VDD→0.1VDD, VDD=2.25～3.63V
-
1.0
2.0
測定回路 1, CL=15pF, Ta=-40～+85℃
0.9VDD→0.1VDD, VDD=1.60～2.25V
-
1.5
2.5
測定回路 1, CL=15pF
0.9VDD→0.1VDD, VDD=1.60～2.25V
-
1.5
3.0
5053x1 ver. 測定回路 1, Ta=25℃
CL=15pF, VDD=1.60～3.63V
45
50
55
5053xP ver. 測定回路 1, Ta=25℃
CL=15pF, VDD=2.25～3.63V
45
50
55
測定回路 2, Ta=25℃, CL≤15pF
-
-
200
記号
tr1
出力立ち上がり時間
tr2
tf1
出力立ち下がり時間
tf2
出力 DUTY サイクル
DUTY
出力ディセーブル
遅延時間
tOD
条
件
単位
ns
ns
%
ns
*上記規格値は、弊社評価用の標準水晶振動子、標準治具を使用した場合に得られる値です。
水晶振動子の特性によってバラツキをもつ場合がありますので、十分な評価をお願い致します。
●タイミングチャート
0.9VD D
0.9VDD
Q
0.1VD D
DUTY measurement
voltage 0.5VDD
DUTY = Tw/T×100 (%)
0.1VD D
Tw
T
tr
tf
図 1. 出力スイッチング波形
VDD
VIH
INHN
VIL
VSS
tOD
VDD
0.1V
0.5VDD
Q
VSS
0.1V
fOUT
Hi-Z
Low
fOUT
図 2. 出力ディセーブル時間、発振開始時間・タイミングチャート
SEIKO NPC CORPORATION - 5
5053 series
■機能説明
●INHN 端子の機能
INHN端子を Lowレベルにすることにより Q 端子出力を停止させてハイ・インピーダンスにして、IC の動作をディセーブ
ル状態にすることができます。
INHN 端子
Q 端子
発振部
High(Open)
fOUT
動作
Low
Hi-Z
停止
●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(High or Low)に応じて RPU1 または RPU2 に切り換わります。
INHN 端子を Low レベルに固定にしたときは 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)、ディセー
ブル時にプルアップ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 High または Open 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
本製品には発振検出回路が搭載されています。
発振検出回路は水晶振動が起動し、安定するまでは出力回路が Low レベルとなる機能です。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。
●C0 キャンセル回路
C0 キャンセル回路を搭載した発振回路は、振動子の C0 をキャンセルすることで発振回路の等価的な C0 を小さくし、
振動子のC0値増加による負性抵抗の低下を抑制することができます。この効果によって、C0 の大きな高周波の振動子を
使用した発振器でも発振余裕を確保しやすくなります。
SEIKO NPC CORPORATION - 6
5053 series
■測定回路
●測定回路 1
測定項目： IDD, IST, DUTY, tr, tf
*AC characteristics observed on the Q pin
using an oscilloscope.
A
IDD, IST
VDD
0.1μF
SW1
XT
X'tal
Q
測定項目
SW1
SW2
IDD
OFF
OFF
IST
ON or OFF
ON
DUTY, tr, tf
ON
OFF
XTN
INHN
VSS
CL=15pF
(Including probe capacitance)
SW2
●測定回路 2
測定項目： tOD
Input signal : 1Vp-p, sine wave
0.1μF
VDD
0.001μF
Signal
Generator
RL1=1kΩ
XTN
Q
50Ω
INHN
15pF
VSS
RL2=1kΩ
Input signal ：VDD→VSS
Function
Generator
50Ω
●測定回路 3
測定項目： VOH, VOL
Input signal : 1Vp-p, sine wave
0.1μF
VDD
0.001μF
Signal
Generator
XTN
50Ω
Q
50Ω
VOH
VOL
VSS
Q
ΔV
VS adjusted so that ΔV=50×IOH
VOH
VS
Q
0.1μF
V
ΔV
VS
VS
VOL
VS adjusted so that ΔV=50×IOL
SEIKO NPC CORPORATION - 7
5053 series
●測定回路 4
測定項目： VIH, VIL
VDD
0.1μF
XT
Q
X'tal
XTN
VSS
INHN
VIH,
VIL
V
VIH: VSS→VDD voltage that changes output state
VIL: VDD→VSS voltage that changes output state
●測定回路 5
測定項目： IZ
VDD
0.1μF
IZ
VSS
INHN
VDD
or
VSS
A
Q
●測定回路 6
測定項目： RPU1, RPU2
VDD
0.1μF
VSS
INHN
VIN
V
A
IPU
RPU1 =
RPU2 =
VDD
(VIN = 0V)
IPU
VDD
0.7VDD
IPU
(VIN = 0.7VDD)
SEIKO NPC CORPORATION - 8
5053 series
■参考特性例
以下の特性は、下記の水晶振動子を使用した時の数値です。使用する水晶振動子や測定環境により、特性は異なりま
すのでご注意下さい。
使用水晶振動子
振動子パラメータ
Parameter
125MHz
155MHz
C0(pF)
2.8
1.7
R1(Ω)
10
10
L1
C1
R1
C0
●消費電流
Current Consumption Characteristics
Ta=25°C,No load
14
xP ver.
Current consumption [mA]
__
12
10
8
x1 ver.
6
4
VDD=3.3V
VDD=2.5V
VDD=1.8V
2
0
80
90
100
110 120 130 140
Frequency[MHz]
150
160
170
●負性抵抗
Negative Resistance Characteristics
5053x1 version, Ta=25℃
0
-100
-100
-200
-200
-300
-400
-500
-600
-700
-800
C0=2pF
C0=1pF
C0=0pF(None)
-900
VDD=1.8V
VDD=2.5V
VDD=3.3V
Negative Resistace [Ω]
Negative Resistace [Ω]
0
Negative Resistance Characteristics
5053xP version, Ta=25℃
-300
-400
-500
-600
C0=2pF
C0=1pF
C0=0pF(None)
-700
-800
VDD=2.5V
VDD=3.3V
-900
-1000
-1000
0
20
40
60
80
100 120 140 160 180 200
Frequency [MHz]
0
20
40
60
80
100 120 140 160 180 200
Frequency [MHz]
凡例は、水晶振動子の C0 相当の容量を 5053 の XT-XTN 間に並列に接続して測定した結果です。
弊社治具を用いて、Agilent 社製 4396B で測定した結果です。測定治具、測定環境で変動する場合があります。
SEIKO NPC CORPORATION - 9
5053 series
●周波数電圧偏差
Frequency Deviation Characteristics
5053xP version. fosc=155MHz,Ta=25℃
0ppm:VDD=3.3V
5
5
4
4
Frequency Deviation[ppm]_
Frequency Deviation[ppm]_
Frequency Deviation Characteristics
5053x1 version. fosc=125MHz,Ta=25℃
0ppm:VDD=2.5V
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-5
1.6
1.8
2.0 2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.2 3.4
3.6
3.8
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
VDD[V]
2.6
2.8
3.0
3.2
3.4
3.6
3.8
VDD[V]
●ドライブレベル
Drive Level Characteristics
5053xP version, fosc=155MHz,Ta=25℃
600
600
500
500
400
400
DriveLevel[ μ W]
DriveLevel[ μ W]
Drive Level Characteristics
5053x1 version, fosc=125MHz,Ta=25℃
300
200
300
200
100
100
0
0
1.6 1.8
2.0 2.2 2.4
2.6 2.8
3.0 3.2 3.4
1.6 1.8
3.6 3.8
2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8
VDD [V]
VDD [V]
●位相ノイズ
-40
Phase Noise Characteristics
5053x1 version,VDD=3.63V,fosc=125MHz,Ta=25℃
-40
-60
Phase Noise [dBc/Hz]
Phase Noise [dBc/Hz]
-60
Phase Noise Characteristics
5053xP version,VDD=3.63V,fosc=155MHz,Ta=25℃
-80
-100
-120
-140
-80
-100
-120
-140
-160
-160
-180
-180
1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07 1.E+08
1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07 1.E+08
Offset Frequency [Hz]
Offset Frequency [Hz]
使用測定器：Signal Source Analyzer E5052B(Agilent 社製)
SEIKO NPC CORPORATION - 10
5053 series
●出力波形
x1 ver., VDD=3.3V, fOUT=125MHz, CL=15pF, Ta=R.T.
xP ver., VDD=3.3V, fOUT=155MHz, CL=15pF, Ta=R.T.
使用測定器：Oscilloscope Agilent 54855A
SEIKO NPC CORPORATION - 11
5053 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、その故障または誤動作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下さい。
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及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。
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