32768 수정진동자 측정

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      1. 32768 수정진동자 측정 - 이 페이지
  2. 참조
    1. 시계
    2. CG-150 튜닝포크 저울
50오옴 네트워크분석기로
1. E5100A 네트워크분석기에서
  1. 설명
    1. power=1uW(-30dBm) 높으면 열화가 발생, 매우 높으면 깨진다.
    2. IFBW=가장낮은 10Hz 그래야 피크가 잘 검출된다.
    3. NOP 높으면 늦게 측정된다. SPAN=20Hz에서 201점이므로 0.1Hz 분해능이다. 그러면 0.1/32768 = 3ppm 분해능이 된다.
      1. 그러므로 peak 주파수를 검출하면 안되고, -3dB 중심주파수를 검출해야 한다.
  2. 그래프
    - SPAN=20Hz인데 앞으로 10Hz로 변경한다.
  3. 위 내용에서 잘못된 설명
    1. 최대 1uW(-30dBm) 전력에서 측정해야 한다.
      1. effective resistance(즉, ESR)가 약 25k오옴이다.
      2. P=IV, V=sqrt(PR)이므로 0.158Vrms이다.
      3. 50오옴 네트워크 분석기에서 0.158V가 나오려면 P=V^2/R이므로 0.5mW이다. 10xlog10(0.5mW/1mW)=-3dBm이다.
      4. 즉, 네트워크분석기에서 입력 전력을 -30dBm 아니라 -3dBm 이하로 세팅해야 한다.
      5. 정리하면 1uW를 위해서는 -3dBm, 0.1uW는 -13dBm, 0.01uW는 -23dBm이다.
    2. ultra-low power MCU를 위해서는 low CL(load capacitance)를 제품을 사용하는데
      1. level of drive(DL) = -0.01uW 로 동작시킨다. 측정은 0.1uW, 최대 1uW
      2. 이런 제품에서 CL은 3.7pF, 4.4pF, 6.0pF 등을 사용한다. (12pF은 아니다.)
구매품-1, 102개 측정
1. 규격: 3x8, 12.5pF, +-5ppm
2. 102개 측정 데이터 - 시계 회로에서도 측정
  - 구입품
  - 측정하기 위해 정렬
3. 측정 방법 두 가지
  1. E5100A 50오옴 네트워크분석기에서
    - Q값이 가장 높은 제품(#52)과 가장 낮은 제품(#89) 비교
  2. 시계회로에 꼽아서 16Hz에서 +피크인 8Hz 펄스를 53131A 주파수 계수기로 측정하여
4. 그래프
  - 네트워크분석기 중심주파수 산포와 시계 정확도 산포
  - 두 측정 데이터 상관그래프 - 전혀 없다.
구매품-2, 107개 측정
1. AliExpress, Shop3686032 Store에서, 규격: 3x8, 6pF, +-5ppm 저부하
  1. 주문: 2021-04-26 도착: 2021-05-15
  2. US$4.16/50pcsx2=US$8.32, shipping cost 3.79$ 총 US$ 12.11
2. 구매품-1과 외형 비교 사진
  - 구매품-2는 리드 길이가 짧고 주파수 마킹이 되어 있다.
3. 구매품-1과 내부 비교 사진
  1. 구매품-1
    - 워낙 많이 깨져 있어
    - 하나 더 관찰함. 문제없음. 끝단을 숫돌로 갈아서 튜닝함.
  2. 구매품-2
    - 끝단을 숫돌로 갈아서 튜닝함.
4. E5100A 50오옴 네트워크분석기에서
  - 약 10Hz 저주파를 보인다.
5. LCR 미터에서 단자간 Cp값
  - 아무런 차이가 없다.
6. 시계 회로에서 측정 데이터
7. 진공 vs 공기중, 샘플 2개
  - 공기중에서 진동해도 (오실로스코프로 출력 파형을 보니) 시계 회로는 단지 늦게 갈뿐 정상 동작함.
8. 결론
  1. 6pF 제품dp 12pF 용량을 적용하면 (C값이 커져서) 발진 주파수가 늦어진다. 시계가 늦게 간다.
  2. 대부분 load capacitance로 12pF를 사용한다.
9. 의견
  1. 용량을 줄이면 즉, low CL(load capacitance) 제품을 사용하면 더 저전력이 된다.
  2. 이에 맞춰 수정진동자를 개발하였기 때문에, IC 발진회로에서는 6pF와 12pF 을 선택한다.
  3. 외부 C를 사용하지 않도록 IC 내부에 C를 넣었기 때문에, IC에 맞는 수정진동자를 사용해야 한다.
구매품-3, 100개 측정
1. AliExpress, MICROFLYING Store에서, 규격: 3x8, 6pF (중심주파수를 보면 12pF 제품과 동등)
  1. 주문: 2021-04-26 도착: 2021-05-21
  2. 50pcs($1.5) x 2set, shipping cost(1.59$), 총 4.59$
2. E5100A 50오옴 네트워크분석기에서
  - 구매품1과 비교
3. 시계 회로에서 측정 데이터
  - 구매품1,2,3과 산포비교
구매품-4, 100개 측정
1. AliExpress, IC Store에서, 규격: 3x8, 12.5pF, 20ppm
  1. 주문: 2021-04-26 도착: 2021-05-21
  2. 20pcs($0.74) x 5set = 3.7$, shipping cost(0.44$), 총 4.14$
  3. 사진
    - 화살표 샘플은 파괴 분석함
2. 시계 회로에서 측정 데이터
  - 이번 구매품 4가 가장 산포가 크다.
3. 직전 측정값과 0.2ppm 이내로 들어오면 샘플링하는 측정 프로그램에서 유독 늦게 안정화되는 샘플
  1. 더 정밀하게 0.01ppm 이내로 들어올 때까지 측정해봄
    - 손가락 닿았을 때
    - 한 참 시간이 경과한 후 트위저로 샘플을 꼽았을 때
  2. 파괴 검사
    - 오염된 면
    - 반대면