학문
전자회로에서 발진기는 일정한 주파수의 신호를 어떻게 만들어 내나요?
통신기기와 시계, 측정 장비에는 반복적인 전기 신호를 생성하는 회로가 사용되는데, 발진회로가 특정 주파수의 신홀르 유지하는 데 필요한 조건과 주파수 안정성을 결정하는 요인은 무엇이 있는지 의견 부탁드립니다.
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
발진기는 출력 신호의 일부르 다시 입력으로 되돌리는 양의 피드백을 이용해 외부 신호가 없어도 반복적인 파형을 계속 만들어 냅니다. 이때 회로의 증폭도와 위상 조건이 맞아야 특정 주파수의 신호가 스스로 유지될 수 있습니다.
RC나 LC 회로, 수정진동자처럼 주파수를 결정하는 부품이 어떤 속도로 반복할지를 정하며, 특히 수정 진동자는 매우 안정적인 주파수를 만들 수 있습니다. 주파수 안정성은 온도 변화, 전원 전압, 부품 오차와 노화, 외부 진동이나 잡음 등의 영향을 받습니다.
발진기의 성능은 원하는 주파수를 정확히 만들고 주변 환경이 변해도 그 주파수를 얼마나 일정하게 유지하는냐가 핵심이라고 보시면 되겠습니다.
채택 보상으로 496베리 받았어요.
채택된 답변안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
발진기는 증폭기랑 피드백 회로를 써서 일정하 주파수의 신호를 만들어 내는 장치입니다. 사실 출력된 신호의 일부를 다시 입력쪽으로 돌려보낼려면 에너지를 순환시키는 원리이죠. 거기다가 이 신호가 멈추지 않으려면 크기랑 위상도 맞아떨어져야 합니다. 그래서 바크하우젠 조건에 맞춰서 증폭도와 위상을 맞추면 흔들림 없이 주파수를 만들수 있습니다.
그리고 주파수가 삐뚫어지지 않고 안정적으로 유지되는지도 주변의 온도나 전원의 상태에 따라서 좌오되죠. 왜냐하면 날씨가 변하면 부품성질이 미세하게 틀어지고, 주파수도 같이 흔들리죠. 그리고 전압이 불안정하거나 부하가 걸려도 신호가 출렁일수 있습니다. 그러니 온도에 강한 수정 진동자를 쓰거나 회로를 튼튼하게 설계하셔야 일정하게 주파수를 지킬수 있다는게 결론이 되겠습니다.
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
발진기는 양의 피드백과 바크하우젠 조건으로 공진 회로가 고른 특정 주파수의 신호를 스스로 생성합니다.
주파수 안정성은 공진 소자의 Q값이 좌우하며 온도,전원,부하,노화 같은 외란을 최소화하는 설계가 좋겠습니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
발진기는 증폭기 출력 일부를 다시 입력으로 되돌려요. 전원을 켜면 회로 안의 작은 잡음이 증폭되고, 되돌아와 또 커지기를 반복하며 신호가 자라요. 되먹임 경로에 특정 주파수만 통과시키는 공진 회로를 넣으면 그 주파수만 살아남아 일정한 진동이 돼요. LC 회로라면 f = 1/(2π√LC)에서 진동해요.
진동이 계속되려면 한 바퀴 도는 동안 신호가 줄지 않고(루프 이득 1 이상), 되돌아온 신호의 위상이 처음과 같아야 해요. 이를 바르크하우젠 조건이라 해요. 처음엔 이득을 1보다 조금 크게 잡고, 진폭이 커지면 증폭기가 포화되며 이득이 1로 맞춰져요.
주파수 안정성은 공진 회로가 얼마나 날카롭게 한 주파수만 고르느냐에 크게 좌우돼요. 코일과 커패시터 값은 온도에 따라 조금씩 변해서 주파수가 흔들려요. 그래서 시계와 통신기기에는 수정 조각이 기계적으로 진동하는 수정 진동자를 써요. 공진이 매우 날카로워 오차가 100만분의 수십 정도이고, 온도를 일정하게 유지하면 더 정밀해져요 :)
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
전자회로의 발진기는 외부 신호 입력 없이 증폭기와 주파수 선택 회로 간의 양의 피드백을 통해 일정한 주파수의 교류 신호를 스스로 생성합니다. 특정 주파수 신호를 안정적으로 유지하기 위해서는 루프 이득이 1이고 총 위상 변화가 360도를 만족하는 바크하우젠 조건이 필수적으로 충족되어야 합니다. 주파수의 정확도와 선택성은 주로 LC 공진기 RC 네트워크, 혹은 기계적 진동을 이용하는 수정 진동자에 의해 결정됩니다. 주파수 안정성을 저해하는 주요 요인으로는 온도 변화 전원 전압의 변동 부하 임피던스의 변동, 그리고 소자의 시간적 노화가 있습니다. 이러한 외란 속에서도 높은 안정성을 확보하기 위해 발진 회로는 기계적 손실이 적고 품질 계수가 극히 높은 소자를 채택하여 오차를 최소화합니다. 결과적으로 통신기기와 시계 및 측정 장비에서는 이러한 원리를 바탕으로 외부 환경 변화에 둔감한 고정밀 발진 회로를 구성해 시스템의 기준 시각과 채널 주파수를 정확히 유지합니다