令和7年度 下期 理論 問13
水晶振動子と水晶発振回路の性質（誤っている記述を選ぶ）
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター 令和7年度 下期 第三種電気主任技術者試験 理論科目 問題（問題文・選択肢は改変せず、公開PDFの該当ページをそのまま掲載しています）
解説
誤っているのは(3)。
水晶発振回路は、LC発振回路の**コンデンサ**ではなく**コイル（インダクタ）**を水晶振動子に置き換えたもの。理由は水晶振動子の周波数特性にある。
水晶振動子は、直列共振周波数と並列共振周波数のあいだの、ごく狭い範囲でだけ**誘導性（コイルと同じふるまい）**になる。発振回路はこの誘導性の領域を使うので、コイルの代わりに入る。しかもその領域が非常に狭いため、発振周波数はほぼその一点に固定され、温度や電源電圧が変わってもずれにくい。
ほかの記述の確認: (1) 水晶片を2枚の電極で挟んだ構造で正しい。圧電効果で電圧と機械的振動が相互に変換される。 (2) 直列共振周波数と並列共振周波数の差が非常に小さいのは、水晶振動子の等価回路で直列容量が非常に小さいため。これが安定度の高さの理由。 (4) LC発振回路の安定度が10⁻³〜10⁻⁴程度なのに対し、水晶発振回路は10⁻⁶以上の安定度が得られる。 (5) 水晶発振器を基準にPLLで任意の周波数を作る周波数シンセサイザは、無線送信機の周波数源として標準的に使われている。
選択肢ごとの理由
- (1)正しい記述。水晶片を電極で挟み、圧電効果で振動させる。
- (2)正しい記述。2つの共振周波数の差が小さいことが、周波数安定度の高さにつながる。
- (3)これが誤り。置き換えるのはコンデンサではなくコイル。水晶振動子は2つの共振周波数のあいだで誘導性になり、その領域を使う。
- (4)正しい記述。周波数変動はLC発振回路より2〜3桁小さい。
- (5)正しい記述。水晶発振器を基準にPLLで所要の周波数を合成する。
この論点は、データセンターの現場でこう出てくる
「正確な周波数を作る」ことは、データセンターでは**時刻同期**という形で毎日効いてくる。 サーバもネットワーク機器も、内部には水晶発振器がある。ただし水晶といっても温度で少しずつずれるので、放っておくと機器ごとに時刻が食い違う。DCでは数千台の機器のログを突き合わせて障害の原因を追うため、時刻が数秒ずれるだけで「どちらが先に起きたのか」が分からなくなる。 そこでNTPサーバを立てて全機器の時刻を合わせ、より精度が要る用途（金融の取引記録、5Gの基地局まわり）ではPTP（IEEE 1588）やGPS同期を使う。GPS受信機を屋上に置き、その信号で施設内の基準クロックを校正するDCもある。 設備側の担当でも、監視システムのログと現場の記録の時刻がずれていると原因分析ができないので、「時刻同期が生きているか」は運用の点検項目に入る。水晶発振器の安定度の話は、その一番下の層にある。
合格したあとの話
この資格で、どの現場に行けるのか
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