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수정 디바이스란? 그 안정성의 매력과 주의점

# 토막 지식

수정 디바이스는 세상의 모든 전자 기기에 사용되고 있다고 해도 과언이 아닙니다. 그렇게 많이 사용되는 이유는 주파수의 뛰어난 안정성에 있습니다.

뛰어난 주파수의 안정성과 그 배경, 및 수정 진동자에 대해서 간단하게 소개하고, 발진에 필요한 매칭에 대해서도 설명합니다.

수정의 성질

물리 현상의 수정

수정의 X축에 수직인 면을 누르면 표면에 +의 전하가 발생합니다. 또한, 수정 표면을 당기면 -의 전하가 발생합니다. 【압전 효과】

수정의 X축에 수직인 면에 전계를 가하면 수정이 줄어들거나 늘어납니다. 【역압전 효과】

수정 표면에 + 또는 -의 전계를 번갈아 가하면 수정에 반복적으로 신축성이 발생합니다.
수정 진동자는 이 기계적 변화를 이용합니다.

원포인트 용어 해설

수정이란?
석영이라는 광물이 육각주상으로 결정화된 것으로 무색 투명합니다. 수정은 압력이 가해지면 전기가 발생하는 성질(압전 효과)을 가지고 있습니다.

진동과 발진

발생한 수정의 기계적 진동은 에너지 소비로 점차 감소합니다.

따라서 외부로부터 에너지를 주입하고 수정의 기계적 진동을 일정한 진폭/일정한 주파수로 지속시킵니다. 그것을 발진이라고합니다.

증폭 회로의 출력의 일부를 입력으로 되돌림 (귀환시킴)으로써 규칙적인 전압 진동을 지속시킬 수 있습니다. 이것을 발진 회로라고 하며, 이 회로 안에 수정 진동자를 넣어 발진 회로를 형성한 것이 수정 발진 회로입니다.

수정 디바이스의 특징과 주의점

수정 장치는

진동시 에너지 손실이 적음
온도에 따른 주파수 변동이 적음
장기적인 주파수 변동이 적음

이러한 특징은 정확성이 요구되는 용도에 사용됩니다.

예: 이동통신 기기(스마트폰, 웨어러블 디바이스, 노트북 등), 무선 LAN, 기지국, 차량용 기기, 산업 기기 등.

수정 진동자는 오른쪽 그림과 같은 저항(R1), 콘덴서(C0, C1), 코일(L1) 등으로 구성됩니다. 이것은 주파수나 수정소판의 크기 등에 따라 각각 다릅니다.
발진시키기 위해서는 이 수정이 가지고 있는 이들 정수와 그림의 발진 회로의 AMP(증폭기)와 Rf(피드백 저항값), Rd(전원 제한 저항), Cd,Cg(외부 용량)을 맞추는 즉 매칭시킬 필요가 있습니다. 이 작업을 게을리하면 주파수가 어긋나거나 발진이 멈춰 버리는 경우가 있어 제품에 큰 장해를 미칠 수 있습니다.
「매칭」은 수정을 다루는데 있어서 매우 중요한 작업입니다.

교세라는 이 작업을 도와드립니다.