半導(dǎo)體業(yè)界で一般的に使用されている水晶発振器は、アクティブ水晶発振器です。獨(dú)自の電源を備えた水晶発振器は、ICに実裝しやすいため、安定性が高く、Q値が高く（1萬(wàn)から數(shù)十萬(wàn)）、製造コストが低く、設(shè)計(jì)者に最も人気があります。

    水晶発振器は、主に論理ゲートインバータ、入力と出力間のフィードバック抵抗（増幅器（ゲインステージ）として機(jī)能）、および外部水晶発振器コンポーネントで構(gòu)成されています。このレイアウトは並列共振回路と呼ばれます。発振を提供する回路は、バルクハウゼンの安定性基準(zhǔn)を満たす必要があります。つまり、ループのゲイン振幅は発振周波數(shù)の整數(shù)倍に等しく、ループ周辺の位相シフトは0または2の整數(shù)倍である必要があります。

    個(gè)々のモジュールとその機(jī)能を1つずつ見(jiàn)ていきましょう。反転増幅器とフィードバック抵抗：反転ブロックは、デジタル集積回路の基本要素として使用できる?yún)g純なCMOS論理NANDゲートです。従來(lái)のモードでは、その伝達(dá)特性は非線形です。一般に、CMOSインバーターは、電源電圧の1/2で最大ゲインを提供するように設(shè)計(jì)されています。これは、設(shè)計(jì)プロセス中にP-MOSとN-MOSの寸法を調(diào)整することで実現(xiàn)できます。上記の最大ゲイン範(fàn)囲內(nèi)で、論理NANDゲートは増幅器として機(jī)能し始めます。ただし、外部コンポーネントを使用せずに信號(hào)を単獨(dú)で増幅することはできません。インバータ自體は180の位相シフトを提供できます。また、180位相シフトは外部コンポーネントによって提供される必要があります。

    フィードバック抵抗（Rf）がインバータの入力と出力の間に接続されると、Vin = Voutの位置にバイアスされます。発振回路で使用されるインバーターは、インバーターのバイアスポイントとその最大ゲインが供給電圧の半分に近いことを保証します。したがって、使用されるフィードバック抵抗は、インバータの非直線性を克服し、単純な論理ゲートをアナログ増幅器に変換することができます。この増幅器は、回路で使用される水晶発振器の損失を克服するのに役立ちます。使用されるRf値は、回路設(shè)計(jì)の動(dòng)作周波數(shù)によって異なります。通常、チップ水晶発振回路の最小および最大発振周波數(shù)範(fàn)囲は、設(shè)計(jì)段階で決定されます。低動(dòng)作周波數(shù)でのRf値は、高動(dòng)作周波數(shù)でのRf値よりも高くなります。 20 MHz?40 MHzの動(dòng)作周波數(shù)は、通常450kの無(wú)線周波數(shù)を採(cǎi)用しています。インバータが最適なフィードバック抵抗値に接続されている場(chǎng)合、インバータが弱い信號(hào)を入力すると、インバータアンプは出力端でかなりの変換を提供でき、それによって1より大きいループゲインを提供し、バルクハウゼン標(biāo)準(zhǔn)に達(dá)します。抵抗Rsは、水晶発振器が過(guò)駆動(dòng)にならないようにインバータの出力を制限するために使用されるため、駆動(dòng)電流制限抵抗と呼ばれます。ただし、Rs値を大きくすると、水晶発振器の起動(dòng)時(shí)間が長(zhǎng)くなります。Rs値を小さくすると、発振器の起動(dòng)が速くなります。したがって、設(shè)計(jì)者は、水晶発振器をオーバードライブせずに発振を開(kāi)始するのに十分な電流を供給するために最適な値を選択する必要があります。

    さらに、CL1、CL2、および水晶発振器によって生成される複雑なインピーダンスから出力ドライバーを分離するのに役立ちます。一部の高周波発振器では、その値も0になる場(chǎng)合があります。水晶発振器メーカーは通常、當(dāng)時(shí)の水晶発振器に最大の駆動(dòng)容量を提供します。水晶発振器で水晶を使用する前に注意が必要です。過(guò)度の勵(lì)起は水晶発振器の劣化を加速させる可能性があるためです。