VC-TCXO 측정(26MHz 3225 5개) - 편집 역사

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2023-06-01T08:08:59Z

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2023-06-01T08:03:39Z

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2023-06-01T07:55:01Z

Togotech: 새 문서: VCTCXO 측정(26MHz 3225 5개)

전자부품

수정부품

발진기

TCXO

VCTCXO

VCTCXO 측정(26MHz 32...

2023-06-01T07:47:27Z

새 문서: VCTCXO 측정(26MHz 3225 5개) <ol> <li> 전자부품 <ol> <li> 수정부품 <ol> <li> 발진기 <ol> <li> TCXO <ol> <li> VCTCXO <ol> <li> VCTCXO 측정(26MHz 32...

새 문서

VCTCXO 측정(26MHz 3225 5개)
<ol>
<li> [[전자부품]]
<ol>
<li> [[수정부품]]
<ol>
<li> [[발진기]]
<ol>
<li> [[TCXO]]
<ol>
<li> [[VCTCXO]]
<ol>
<li> [[VCTCXO 측정(26MHz 3225 5개)]] - 이 페이지
</ol>
</ol>
</ol>
</ol>
</ol>
<li>납땜된 5개 샘플 보드에서
<ol>
<li>어느 회사에서 개발용으로 사용했던. Vcc=1.7V~3.3V용으로 추정, 출력은 0.8Vp-p로 추정
<gallery>
image:vctcxo01_001.jpg | 3225 TCXO(Operating) V7
image:vctcxo01_002.jpg | XO는 TM7050 마킹품. 1번 Vctrl
</gallery>
<li>출력 파형
<ol>
<li>1MΩ//100pF [[P6100]] 1:1 오실로스코프 패시브프루브를 사용하여
<gallery>
image:vctcxo01_000_001_002.png | 0.3Vp-p가 나온다.
</gallery>
<li>1MΩ/2pF [[HP 1144A]] 10:1 50Ω 액티브프루브
<gallery>
image:vctcxo01_000_001_001.png | 1.35Vp-p가 나온다. 10:1 감쇠이므로 실제 프루브 출력 전압은0.135Vp-p이다.
</gallery>
<li>의견
<ol>
<li>추정값 약 0.8Vp-p가 나오지 않고, 1.3Vp-p가 나온다. '''확인할 필요가 있다.'''
<li>보통 규격서를 보면 출력 매칭은 10kΩ//10pF이다. 그러므로 1MΩ//100pF [[P6100]] 프루브를 사용하면 (프루브 대역폭도 낮을뿐더러, 매칭이 되지 않아) 전압이 낮아지는 듯 하다.
</ol>
</ol>
<li>2023/05/29 측정 엑셀 파일
<li>개조-1, 첫 측정
<ol>
<li>실험 조건
<ol>
<li>샘플 5개 출력을 [[34905A 듀얼 1x4 50Ω RF 멀티플렉서]] 로 스위칭하여 측정
<li>Agilent [[53131A]] 225MHz universal counter로 (대부분)gate time=1초로 측정
<ol>
<li>외부 10MHz 표준 주파수로 약 1달동안 켜져 있는 [[BG7TBL GPSDO]] 사용
<li>입력 선택은 1MΩ 및 AC 커플 선택
<li>1MΩ//100pF [[P6100]] 오실로스코프 패시브프루브를 사용하여
</ol>
<li>Vcc는 3.3V로 [[6613C]] DC전원공급기로 공급
<ol>
<li>리니어 레귤레이터를 사용한다. 20Hz~20MHz에서 4mVp-p(0.5mVrms) 리플 및 잡음을 갖는다.
</ol>
<li>Vctrl은 HP [[3245A]] 유니버설 소스로 DC 0~2.5V까지 공급
</ol>
<li>실험 보드 변경 및 케이블링
<gallery>
image:vctcxo01_003.jpg | #1~#5 샘플 Vcc를 모두 공통으로 연결함. Vctrl에는 100nF C가 연결되어 있다.
image:vctcxo01_003_001.jpg
</gallery>
<li>Vctrl에 따른 주파수 변화
<ol>
<li>첫번째, 두번째 측정
<gallery>
image:vctcxo01_003_002.png | 0.0~2.0V까지 첫측정. #5번에 문제가 있다.
image:vctcxo01_003_003.png | 0.0~2.5V까지 두번째 측정. #5번에 문제가 있다.
</gallery>
<li>세번째 측정. #3 제외하고 #1,5번을 서로 교환 및 #2,4 커넥터 위치를 서로변경해서 측정.
<gallery>
image:vctcxo01_003_004.png | #5번 문제가 사라졌다.
image:vctcxo01_003_005.png | ppm으로 환산
</gallery>
<li>네번째 측정. 커넥터 위치를 원래대로 되돌려 측정
<gallery>
image:vctcxo01_003_006.png | #5번 샘플에서 비선형 문제가 사라졌다.
</gallery>
<li>결론
<ol>
<li>#5번 샘플 측정에 무슨 문제가 있다.
<li>Vstrl 전압에 따라 발진주파수는 +10ppm/+1V로 제어된다.
</ol>
</ol>
<li>시간에 따른 주파수 변화.
<ol>
<li>실험 방법. 네번째 측정한 방법에서 Vctrl=1.5V로 고정하고, N=101 샘플링
<li>5번째 실험
<gallery>
image:vctcxo01_003_007.png | #5번 샘플만 문제가 있다.
image:vctcxo01_003_008.png | #1~#4 샘플은, 약 10분동안 +-0.002ppm 변동된다.
</gallery>
</ol>
<li>#5 샘플을 다시 납땜함. 측면 전극에 납땜이 안묻어 있어서.
<ol>
<li>실험 방법. 5번째 실험과 동일
<li>6번째 실험
<gallery>
image:vctcxo01_003_009.png | #5번 샘플도 정상품이 되었다. 기울기 변화는 실험중 발생되는 온도 변화일 듯.
image:vctcxo01_003_010.png | #1번 샘플만 유독 주파수가 변하지 않는다. +-0.001ppm을 유지한다.
</gallery>
<li>7번째 실험. 시간이 지나(온도 변화가 많이 줄었을 것임) 다시 측정. 카운터 측정 오차를 생각해서 연속 두 번 측정하고 두번째 값을 획득함.
<ol>
<li>큰 차이가 없음. (예상대로) 시간에 따른 변화율이 줄어들었음. 현 프로그램에서 카운터를 두 번 측정해서 두 번째 값을 획득할 필요는 없음. 즉, 첫번째 측정값도 유효하다.
</ol>
</ol>
</ol>
<li>개조-2, 샘플 #1~#5 각각의 Vctrl에 130nF C를 연결함.
<ol>
<li>개조 이유: 앞 실험에서 샘플 #1 주파수가 가장 안정되어 있어, 보드의 Vctrl 포트에 있는 bypass-C가 #1에 가장 가깝게 있기 때문으로 생각해서, 샘플 #1~#5 모두에 C를 설치함.
<li>실험 방법
<gallery>
image:vctcxo01_004.jpg
</gallery>
<li>8번째 실험
<gallery>
image:vctcxo01_004_001.png | 왜 이렇게 측정되는지 모르겠다...
</gallery>
<li>9번째 실험, 밤새 15시간동안 측정
<gallery>
image:vctcxo01_004_002.png | 10시간 째 큰 불균일이 발생된다. Vctrl 변동 또는 [[BG7TBL GPSDO] 신호 변동으로 추정된다.
image:vctcxo01_004_003.png | 10시간~14시간 사이 변동. 샘플마다 지터에 차이가 있다. #3,#4이 좋지 못하다.
</gallery>
<li>Vctrl 전압 품질 비교(SMPS 스위칭 리플이 있는 파워서플라이와 리플이 없는 건전지를 사용할 때 비교)
<ol>
<li>10번째 실험, 스위칭하지 않고 #5번 측정
<gallery>
image:vctcxo01_004_004.png | 30분동안 약 +-5ppb 지터가 생긴다.
</gallery>
<li>11번째 실험, 스위칭하지 않고 #5번 측정, Vctrl을 1.5V 건전지로 변경함.
<gallery>
image:vctcxo01_004_005.png | 40분 경과시점에서 큰 주파수 변동이 생긴다. 지터는 거의 사라졌다.
</gallery>
<li>12번째 실험, Vctrl용 건전지 사용. 스위칭하면서 #1~#5번 측정, 3시간 3분동안 측정
<gallery>
image:vctcxo01_004_006.png | 선형그래프. 주변온도에 따라 자연스럽게 변하는 듯.
image:vctcxo01_004_007.png | 로그그래프
</gallery>
<li>결론
<ol>
<li>주파수 제어가 10ppm/1V 이므로 0.1mV 변동은 1ppb 주파수 차이를 발생시킨다.
<li>Vctrl에 사용된 [[3245A]] 잡음 규격을 보면, 0~250kHz에서 2mVp-p(0.6mVrms) 를 갖는다.
<li>'''Vctrl용 전압에서 리플을 제거해야 한다.'''
<li>40분 경과할 때 갑자기 주파수가 변하고 있다.
</ol>
</ol>
</ol>
<li>개조-3, 추가로 Vctrl 전선에 100u+10u+1u+100n+10n를 병렬로 연결함
<ol>
<li>실험 방법. 바이패스 C 사용 실험이므로, 당연히 건전지를 사용하지 않음.
<gallery>
image:vctcxo01_005.jpg
</gallery>
<li>13번째 실험
<gallery>
image:vctcxo01_005_001.png | 온도가 일정해지니, 20분동안 약 +-5ppb 변한다.
</gallery>
<li>결론: Vctrl에 바이패스 C를 사용하면, 지터 개선에 효과가 있다.
</ol>
<li>온도 특성 측정, 14번째 실험
<ol>
<li>실험 방법. 1.5V 배터리 사용
<li>실험 결과
<gallery>
image:vctcxo01_005_002.png | 온도프로파일, 80도/10시간
image:vctcxo01_005_003.png | 절대주파수
image:vctcxo01_005_004.png | 변화율. 사용온도범위(-30'C~+85'C)내에서 약 +-2ppm 으로 추정된다.
image:vctcxo01_005_005.png | 22~28도씨 확대. 샘플#3,4 지터가 심하다.
</gallery>
<li>의견
<ol>
<li>정상적으로 실험되었다.
<li>배터리 때문인지, 주파수 불균일은 관찰되지 않는다.
</ol>
</ol>
<li>1.5V 배터리 사용하여, #1~#5 제품을 약 14분간 100 샘플링 측정, 15번째 실험
<gallery>
image:vctcxo01_005_006.png | 인접 샘플링간 ~0.1ppb 편차를 보인다. 아무런 문제가 없다.
</gallery>
<li>Vctrl에 따라
<ol>
<li>16번째 실험(즉, 2번째 실험을 재현. 달라진점은 #5 재납땜 및 bypass-C 추가)
<gallery>
image:vctcxo01_005_007_001.png
image:vctcxo01_005_007_002.png
image:vctcxo01_005_007_003.png | 1.0~1.5V 구간을 확대함. 정확히 주파수가 선형적으로 제어되고 있다.
</gallery>
<li>17번째 실험. 샘플 #1,2,3,4 재납땜하고, bypass-C 모두(개별 샘플에 붙은 130nF 포함하여) 제거함.
<ol>
<li>그래프
<gallery>
image:vctcxo01_005_008.png
</gallery>
<li>결론
<ol>
<li>Vctrl 실험을 할 때는 bypass-C가 없어도 된다.
<li>즉, 0~2.5V 전압 차이는 충분히 크기 때문에, 이 변화율의 1/1000 정도되는 리플전압을 고려할 필요가 없다.
</ol>
</ol>
</ol>
<li>bypass-C 없이, 샘플 5개 모두 재납땜 후, 시간에 따라 측정함. 18번째 실험
<ol>
<li>실험 방법
<ol>
<li>지금까지 샘플 #3,#4 지터가 심했다. 납땜이 잘 되지 않았을 것으로 추정한다. 그래서 재납땜 후 측정하였다.
<li>약 42분간 측정
</ol>
<li>그래프
<gallery>
image:vctcxo01_005_009.png
</gallery>
<li>결론
<ol>
<li>샘플 5개 모두 인접 측정 편차 1ppb를 보인다.
<li>배터리로 측정한 것이 비해 지터가 크지만, 파워서플라이 제어 전압에서 bypass-C가 없어도 된다.
<li>결국, 5개 샘플에서 3개에서 납땜이 불완전하게 되었다고 판단할 수 있다.
</ol>
</ol>
<li>Vctrl용 전원장치를 변경함. 19번째 실험
<ol>
<li>실험 방법
<ol>
<li>지금까지 HP [[3245A]] 유니버설 소스로 전압을 인가했다.
<li>이번 실험은 Kikusui [[DPO-2212A]] GPIB DAC로 전압을 인가한다.
</ol>
<li>그래프
<gallery>
image:vctcxo01_005_010.png
</gallery>
<li>결론
<ol>
<li>전체적인 기울기는 온도변화 때문이므로 무시한다.
<li>인접 샘플링간 편차인 지터가 많이 줄었다.
<li>이는 Vctrl 전압 공급원의 DC 리플 및 잡음에 영향을 받는다. 결국, [[DPO-2212A]] 장치가 [[3245A]]보다 리플이 작다고 볼 수 있다.
</ol>
</ol>
<li>스위칭 하지 않고, 샘플 #5만 측정하면
<ol>
<li>20번째 실험
<ol>
<li>실험 방법
<ol>
<li>이번 실험은 Kikusui [[DPO-2212A]] GPIB DAC로 전압을 1.8V 인가한다.
<li>bypass-C는 여전히 제거된 상태이다.
</ol>
<li>그래프
<gallery>
image:vctcxo01_005_011.png | 지터가 꽤 줄어든다.
image:vctcxo01_005_012.png | 확대
</gallery>
<li>결론
<ol>
<li>스위칭 지터도 존재한다. ~0.2ppb 정도.
<li>다른 영향(온도, 전압 리플 등)이 더 크므로, 큰 문제가 되지 않는다.
</ol>
</ol>
<li>21번째 실험
<ol>
<li>실험 방법
<ol>
<li>5개 연결된 bypass-C 네트워크를 설치하였다. (샘플 옆에 개별적으로 설치하는 C는 제거된 상태이다.)
<li>전압 리플에 크게 의존하는 지터가 감소되는지 파악하기 위함이다.
</ol>
<li>그래프
<gallery>
image:vctcxo01_005_013.png
image:vctcxo01_005_014.png | 확대
</gallery>
<li>결론
<ol>
<li>무척 큰 지터를 보인다. 35분 지난 후, 큰 지터가 사라졌다.
<li>bypass-C 네트워크를 연결하니, 연결전에 비해 5배 이상 지터가 커졌다.
</ol>
<li>밤새 동일한 조건에서 측정해보자.
</ol>
<li>22번째 실험, 2023/06/01, 밤새 14시간 측정
<ol>
<li>32000 샘플링 측정 엑셀 파일
<gallery>
image:vctcxo01_006_001.png
image:vctcxo01_006_002.png
image:vctcxo01_006_003.png | 1ppb 이내로 초기 20분 가량 동작한다.
</gallery>
<li>의견
<ol>
<li>온도 변화 및 입력 전압 변동에 의한 발진 불균일은 아닌 듯
<li>동일 Vcc 및 동일 Vctrl 전압으로 5개가 병렬로 연결되어 있어, 서로 간섭을 주는 듯
</ol>
</ol>
</ol>
<li>23번째 실험, 2023/06/01 출근하여
<ol>
<li>실험 조건
<ol>
<li>Vctrl 전압을 인가하지 않고(open 시켜놓고)
<li> [[34905A 듀얼 1x4 50Ω RF 멀티플렉서]]를 통과하지 않고 #5을 직접 측정하면
</ol>
<li>32000 샘플링 측정 엑셀 파일
<gallery>
image:vctcxo01_005_015.png | 약 6시간동안 측정
image:vctcxo01_005_016.png | (사무실 온도변화가 가장 낮다고 생각되는 구간을 확대) 1시간동안 최대 2ppb 변화된다.
</gallery>
<li>결론
<ol>
<li>Vctrl 전압로 사용된 각종 계측기가 시간에 따라 매우 DC 전압 리플 및 잡음을 발생시킨다.
<li>VCTCXO에서 1ppb 분해능이 필요할 때는 Vctrl로 배터리를 사용해야 한다. 계측기를 사용할 수 없다.
</ol>
</ol>
<li>최종 의견
<ol>
<li>측정
<ol>
<li>(모든 접지를 포함하여) 완벽한 납땜을 하자.
<li>Vctrl 단자에는 네트워크 [[바이패스 캐퍼시터]]를 (해당 발진 주파수까지 감소되도록) 연결하자.
<li>Vctrl용 [[DC전원공급기]]는 [[스위칭 레귤레이터]]보다는 [[리니어 레귤레이터]]를 사용하자.
</ol>
<li>사용
<ol>
<li>VCTCXO는 Vctrl 전압 리플에 주파수 지터가 가장 크게 의존한다.
<li>Vctrl 전압 조정으로 0.1ppm 이하 정확도로 유지하기 어렵다. 그런 용도로 사용되지 않는다.(사용될 수 없다.)
<li>뭔가 지터를 낮추려면 배터리로 Vctrl 해야 한다.
</ol>
</ol>
</ol>
</ol>

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@@ 167번째 줄: / 167번째 줄: @@
 image:vctcxo01_005_002.png | 온도프로파일, 80도/10시간
 image:vctcxo01_005_003.png | 절대주파수
-image:vctcxo01_005_004.png | 변화율. 사용온도범위(-30'C~+85'C)내에서 약 +-2ppm 으로 추정된다.
+image:vctcxo01_005_004.png | 변화율. '''사용온도범위(-30'C~+85'C)내에서 약 +-2ppm 으로 추정된다.'''
 image:vctcxo01_005_005.png | 22~28도씨 확대. 샘플#3,4 지터가 심하다.
 </gallery>
@@ 182번째 줄: / 182번째 줄: @@
 <li>Vctrl에 따라
 <ol>
-<li>16번째 실험(즉, 2번째 실험을 재현. 달라진점은 #5 재납땜 및 bypass-C 추가)
+<li>16번째 실험(즉, 2번째 실험을 재현. 달라진 점은 #5 재납땜 및 bypass-C 추가)
 <gallery>
 image:vctcxo01_005_007_001.png
@@ 306번째 줄: / 306번째 줄: @@
 <ol>
 <li>아무런 문제가 없다.
-<li>Vctrl 전압로 사용된 각종 계측기가 시간에 따라 매우 DC 전압 리플 및 잡음을 발생시킨다.
+<li>Vctrl 전압로 사용된 각종 계측기가 시간에 따라 DC 전압 리플 및 잡음을 불규칙적으로 크게 발생시킨다. (계측기 노후화? 원래 1mV 잡음 및 노이즈가 있기 때문에 그럴수도?)
 <li>VCTCXO에서 1ppb 분해능이 필요할 때는 Vctrl로 배터리를 사용해야 한다. 계측기를 사용할 수 없다.
 </ol>

@@ 124번째 줄: / 124번째 줄: @@
 image:vctcxo01_004_003.png | 10시간~14시간 사이 변동. 샘플마다 지터에 차이가 있다. #3,#4이 좋지 못하다.
 </gallery>
-<li>Vctrl 전압 품질 비교(SMPS 스위칭 리플이 있는 파워서플라이와 리플이 없는 건전지를 사용할 때 비교)
+<li>Vctrl 전압 품질 비교(리플이 있는 AC 사용 전원공급기와 리플이 없는 건전지를 사용할 때 비교)
 <ol>
 <li>10번째 실험, 스위칭하지 않고 #5번 측정