오실레이터(Oscillator)의 종류 및 원리에 대한 설명 - (2)

목차

 

1. 오실레이터(Oscillator)란?

 

2. 오실레이터(Oscillator)의 종류

  - RC oscillators에 대한 설명

  - Crystal oscillators에 대한 설명

  - Ceramic resonators에 대한 설명

 

3. 오실레이터(Oscillator)의 원리

  - 발진의 원리

  - Startup time이란?

  - Load Capacitance란?

 

4. LFXO(Low Frequency Crystal Oscillator)

 - ESR(Equivalent Series Resistance)이란?

 

5. HFXO(High Frequency Crystal Oscillator)

 

 

저번 포스팅에서는 오실레이터(Oscillator)가 무엇인지, 오실레이터의 종류에는 크게 3가지 (RC oscillator, Crystal oscillator,  Ceramic resonator)가 있고 그에 대한 설명을 하였습니다. 이번 포스팅에서는 오실레이터의 원리에 대해 설명드리도록 하겠습니다.

 

 

3. 오실레이터(Oscillator)의 원리 - 발진의 원리

 

- 특정한 주파수에 공진하도록 만들어진 발진회로를 이용하여 노이즈 신호들은 진압하고 발진기의 공진주파수 성분만이 살아 남도록 하는 것이 발진의 원리입니다.

 

증폭기의 이득을 G(S)라 하고 궤환회로의 전달 함수를 F(S)라고 한다면, 이 회로의 발진 지속조건은 F(S)G(S)=1 이라는 조건을 만족 시켜야 합니다. 이 조건을 복소 변수로 치환하여 F(jw)G(jw)=1이 되려면 허수부는 0이 되어야 하고 실수부는 1이 되어야 하는데, 이를 버크하우젠 판별기준이라고 합니다. 허수부가 0이 되는 것은 전압과 전류가 동위상일때 공진이 최대가 되므로 공진조건이 되는 것이고, 실수부가 1이 된다고 하는 것은 발산이나 감쇄 진동이 아닌 정상진동이 되는 것을 의미합니다.

 

-  오실레이터(oscillator)의 기본 원리는 바크하우젠 조건을 만족하는 포지티브 피드백 루프입니다.

 

- 바크하우젠 조건을 충족하는 주파수는 원래 신호와 위상이 같기 때문에 가장 많이 증폭하게 됩니다.

 

- 초기 발진은 매우 약하며 신호를 원하는 크기로 증폭하는 데에 시간이 걸리게 됩니다. 발진이 설정되면 회로의 손실을 보상하기 위해 소량의 에너지 만 필요로 합니다.

 

- 수학적으로 정상 상태 진동을 유지하려면 폐쇄 루프 이득 1이 필요로 합니다. MCU Series 0 또는 Wireless MCU Series 0은 클록 신호가 원하는 진폭에 도달 할 때 폐루프 게인을 1로 조정하기 위해 내부 레귤레이터를 사용합니다.