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승만 동방
6 years ago
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1 Ch. 16 Oscillators

2 Crystal-Controlled Oscillators 수정발진기 (Crystal-Controlled Oscillators): 안정되고정확한발진기 압전효과 (Piezoelectric effects): 기계적충격에의해서진동하는주파수에서전압을발생 교류전압이인가하면주파수로진동 압전효과물질 : 수정 - 매우높은 Q 값 ( 수천 )

3 Crystal-Controlled Oscillators 직렬공진탱크회로 병렬공진탱크회로 : 콜핀츠발진기변형

4 Crystal-Controlled Oscillators 수정에서발진모드 압전수정의두가지모드 : 기본 (fundamental) + 고음 (overtone) 기본주파수 : 가장낮은주파수 수정의기계적인결정방향, 절단한형태등에의해서결정 수정결정편 (slab) 의두께에반비례 상한주파수 : 20MHz 깨뜨리지않고얇게자르는데한계가존재하므로 고음 : 기본주파수의홀수배 (3, 5, 7, )

5 Relaxation Oscillation 이완발진기 (Relaxation Oscillation) RC 타이밍회로와소자를이용해서주기적인파형발생 삼각파, 전압제어발진기, 구형파등

6 Triangular-Wave Oscillator 삼각파 (Triangular-Wave Oscillator) 적분기

7 Triangular-Wave Oscillator 실제삼각파발진기

8 Triangular-Wave Oscillator 예제 16-4: f r, R 1 (f = 20 khz)?

9 Sawtooth Voltage-Controlled Oscillator (VCO) 전압제어발진기 (Voltage-Controlled Oscillator: VCO): 가변직류전압에따라주파수가벼하는이완발진기 전압제어톱니파발진기

10 PUT(Programmable Unijunction Transistor) 프로그램가능한단일접합트랜지스터 (PUT) - Anode 와 cathode 전압 V AK > 0.7 V: PUT ON 가능 ( 아직 PUT ON 되지못하고다음조건을만족할때 ON) - Anode 와 gate 전압 V AG > 0.7 V: 순방향바이어스로다이오드는 ON PUT ON

11 PUT(Programmable Unijunction Transistor) 프로그램가능한단일접합트랜지스터 (PUT) VAG = VA VG = 0.7V PUT ON V AK 0.7V까지감소 > V = V = V + 0.7V P A G

12 Sawtooth Voltage-Controlled Oscillator (VCO) 전압제어톱니파발진기 반전입력에직류입력전압 V IN 인가 출력은양전압 - V out V G < 0.7 V 동안 PUT off C 충전 V out 증가 - 충, 방전시간 : R i C 의시상수이용 - V out V G > 0.7 V PUT ON C 방전 V out 감소 - V out 의최대값 V p : > V out = V p = V G + 0.7V

13 Sawtooth Voltage-Controlled Oscillator (VCO) 유도과정 : I in Δt ΔV Δ = C = C Δt ΔV = C = C I in ( V V ) out out =, Δt Vp VF VIN V R i ΔV C Δt Vp V = VIN CR i F

14 Sawtooth Voltage-Controlled Oscillator (VCO) 예제 16-5: Output? 0.7 V 무시

15 Sawtooth Voltage-Controlled Oscillator (VCO) 예제 16-5: Output?

16 Square-Wave Oscillator 구형파 (Square-Wave Oscillator) : 미분기와유사 Capacitor의충전과방전에기인연산증폭기반전입력 : capacitor 전압연산증폭기비반전입력 : 궤환전압 기준값 기준값 기준값 기준값 기준값 기준값 기준값 기준값 기준값 R V V f + = = ± R2 + ( ) 3 Vmax R 3

17 555 Timers as an Oscillator 555 Timer: 다양하게응용되는집적회로 (IC) 응용 1 - 구형파발진기 : 비안정혹은자주발전 (free-running) 멀티바이브레이터 응용 2 전압제어발진기 두개의비교기, 한개의플립플롭, 방전용트랜지스터및전압분배기로구성

18 RS Flip-Flop

19 555 Timers as an Oscillator 비안정동작 : 자주발진 (free-running) 비정현파발진기 ( 비안정멀티바이브레이터 ) 로서비안정 (astable) 모드에서동작 문턱입력 (THRESH): 트리거 (Trig) 에연결 R 1, R 2, C ext : 발진주파수결정하는타이밍회로 C 1 : 분리 (decoupling) 을위한것이며동작에무영향

20 555 Timers as an Oscillator 비안정동작 - 전원인가 : Cext 미충전 트리거전압 (2 번 ): V L- = 0V 문턱전압 (6 번 ): V U+ = 0 V V U+ < V U-, V L+ > V L- V UO = - V max, V LO = + V max Q = 1 Q d = 0 BJT OFF Vcc 에서 R 1, R 2 를지나 C ext 에충전 0V -V max 1 0V +V max 0 R A = R B = R C = R 가정

21 555 Timers as an Oscillator 비안정동작 - C ext 에충전 : Vcc/3 이상 V U+ < V U-, V L+ < V L- V UO = - V max, V LO = - V max Q = 1 ( 유지 ) Q d = 0 ( 유지 ) BJT OFF ( 유지 ) Vcc에서 R 1, R 2 를지나 C ext 에 충전 Vcc/3 -V max 1 Vcc/3 -V max 0 OFF

22 555 Timers as an Oscillator 비안정동작 - C ext 에충전 : 2Vcc/3 이상 V U+ > V U-, V L+ < V L- V UO = + V max, V LO = - V max Q = 0 Q d = 1 BJT ON C ext 에충전된전하가 BJT 로방전 C ext 에서방전 : Vcc/3 이하 : 반복 2Vcc/3 +V max 0 2Vcc/3 -V max 1 ON

23 555 Timers as an Oscillator 충전, 방전시간이듀티사이클 (duty cycle) 을결정 R 1, R 2,C ext 에의해서시상수결정 충전 (1/3Vcc < Vc < 2/3Vcc) : R 1 + R 2 방전 (1/3Vcc < Vc < 2/3Vcc) : R 2 주기 T: 듀티싸이클 50%: R 2 >> R 1

24 555 Timers as an Oscillator 50% 이하듀티사이클구현한 555 타이머회로 D 1 에의해서충전시에 R 2 무시가능

25 555 Timers as an Oscillator- 시뮬레이션 f r = = ( R1 + R2 ) Cext ( 6.2k + 6.8k) (10n) 11kHz DutyCycle = 6.2k/(6.2k+6.8k) 0.48 f r

26 555 Timers as an Oscillator 예제 16-6: 출력주파수와듀티싸이클?

27 555 Timers as an Oscillator - 시뮬레이션 DutyCycle 105us:73us 105u/178u = 0.59 f r

28 555 Timers as an Oscillator 전압제어발진기 (VCO) 동작 CONT 핀 (5 번 ) 을제어해서 V U- 와 V L+ 비교기기준전압 (2/3Vcc 와 1/3Vcc) 을변경 V CONT 와 V CONT /2 변경 출력주파수변경 V CONT V CONT 증가 충, 방전시간증가 주파수감소감소 충, 방전시간감소 주파수증가 VCO 를이용한위상동기회로 (PLL) 은통신장치에서수신신호주파수변화를추적하는용도로사용

29 Application activity: ASK Test Generator RFID reader ASK(Amplitude Shift Keyed) signal modulated with coded information represented by a digital waveform Colpitts oscillator for generating the 125 khz carrier signal. 555 timer configured for generating a 10 khz square wave

30 Application activity: ASK Test Generator Colpitts oscillator 555 timer

31 Application activity: RFID reader

32 Homework All Examples Selected Problems(P ): 7,8,9,10,11,12,13, 14,15,16, 20,21 69

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Microsoft PowerPoint - Ch16 Ch. 16 Oscillators 발진기 (Oscillator) 발진기 : 전원이인가된상태에서외부의입력신호없이회로자체의동작에의해특정주파수의신호 ( 정현파, 구형파, 삼각파, 톱니파 ) 를생성하는회로 종류 : 귀환 발진기 (Feedback oscillator), 이완 발진기 (elaxation oscillator) 귀환발진기 귀환발진기 : 출력신호의일부분이위상변이없이입력으로인가되어출력을강화