Xtal 온도특성

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온도계수
1. 기술자료
  1. KDS 2022년 카탈로그 에서
    - 컷 종류 및 AT컷 각도에 따라.
    - BT컷 및 Tuning Fork
  2. AT-cut 각도별 및 BT-cut 온도계수
  3. AT-cut과 SC-cut
    1. 그래프
      - xtal tcf01 002.png
      - 계측기 time base용으로는 빨강그래프 특성이 필요
    2. 설명
      1. OCXO 용으로는 두 가지 컷을 사용한다.
      2. 해당 오븐에서 SC컷이 더 안정적이다. 부피가 크다.
      3. 그러나 AT컷 공진기 사용이 더 일반적이다. 작고 전력소비가 작다.
실험-1
1. SMD형, HC-49, 제품 1, 25MHz, 블루티앤씨에서 얻음
  1. 외형
  2. 온도특성 보고서, ,
    - 절대주파수
    - -25도~+85도에서 상대주파수 +-6ppm
    - 피크이득 +
    - 대역폭 +
    - Q - (대역폭이 넓어지므로)
실험-2
1. 리드 원통형(cylinder, radial), 32.768kHz, 블루티엔씨에서 얻은 샘플
  1. 외형
    - 맨 왼쪽 제품을 측정함
  2. 네트워크분석기로 측정한 보고서 , 측정 데이터
    - 절대주파수
    - 주파수변화 -30도씨~+80도에서 +-100ppm
    - 이득 -
    - 대역폭 0
    - Q 0
실험-3
1. HP 10544A OCXO에서 사용된 10MHz 제품과 범용 10MHz 제품을 서로 비교함.
  1. 두 제품
    - 왼쪽 OCXO용, 오른쪽 표준품
  2. 네트워크분석기로 주파수 파형을 비교함
    1. OCXO에서 사용되는 xtal
      - Q=233,000
      - Fr=9.998125MHz, Fa=9.998717MHz
    2. 비교 xtal
      - Q=8,130
    3. OCXO에 사용된 xtal과 표준 xtal 주파수 파형비교
      - 실제 그래프
      - fc를 가상으로 맞추었을 때 비교
  3. OCXO용 공진기를 네트워크분석기로 주파수 온도특성을 측정함
    - 피크이득
    - 중심주파수
    - ppm
    - 중심주파수 확대 약 85도씨에서 turnover temperature(To)
    - -3dB 대역폭
    - Q
  4. 표준 공진기를 네트워크분석기로 주파수 온도특성을 측정함
    1. CY12A, 제조회사 CRYSTEK, CY:leaded HC49 패캐지, 10.000MHz, 사용온도범위 0~70'C 100ppm, @906원 1개 구입
      1. HP5328B 주파수카운터에 사용하기 위해 구입했는데 적용하지 않아 남아 있는 것임
      2. 위 제품이 계측기용으로 적용되지 않아, OCXO용과 비교
    2. 온도 특성 그래프
      - 오븐 온도 프로파일
      - 피크이득
      - 대역폭(Q값과 관계한다.)
      - 중심주파수 변화
    3. OCXO용 공진기와 이 제품(범용)과 온도특성 비교
    4. 의견
      1. 범용이 사용온도범위 내에서 주파수변화가 작다. 작게 하기 위해 (아마)+3차 곡선이 나오도록 결정각도를 택했다.
      2. OCXO용은 -2차 곡선이 나오는 결정각도를 택했다. 온도변화율이 훨씬 크다.
        
        약 85도씨에서 turnover 온도가 나오므로 오븐 또한 이 온도에 맞춰 가동시킨다.
        OCXO는 지터(=phase error)를 낮추는 것이 가장 중요하므로 Q값이 가장 높은 결정 각도를 택한 듯하다.
        이는 마치 32,768kHz 진동자(진동이 매우 미약하므로 Q값이 가장 높아야 한다.)에 사용되는 결정각도와 같을 수 있다.
      3. 기술문서를 찾아보니
        
        수정 진동자에서는 AT 컷과 SC(stress compensated) 컷을 사용한다. OCXO용으로는 SC 컷을 사용한다.
        AT컷은 넓은온도범위에서 주파수 변화가 낮기 때문에 선호한다. 25도씨 변곡점을 중심으로 점대칭 그래프(+3차 곡선)를 보인다
        
        -55~+125도씨에서 우수한 안정성을 보인다.
        
        SC컷은 92'C에서 변곡온도를 갖으며 이 지점에서 평평하다. OCXO는 80~100'C 사이 오븐 온도를 갖는다.
        
        세트 사용온도(예를 들면 0~70'C)보다 약 10도 높은 상태에서 동작해야 한다. 그러므로 80도씨 근처에서 평탄한 특성이 필요하다. 그러므로 SC컷이 이용된다.
        또한 수정이 마운팅되어 온도에 따라 기계적인 스트레스를 받아도 stress compensated라는 특성 때문에 주파수변화가 덜하다.