1. 실험목적

 RC 발진기 대신 크리스탈 수정발진기의 발진 원리를 이해하고 발진기의 동작원리와 주파수 특성 등을 알고 여타 발진기와 비교, 안정성 등을 익힌다.

2. 관계이론

[피어스 발진회로]

에미터와 베이스 사이에 수정진동자를 넣은 회로로 하틀리 발진회로와 동작원리가 유사하다. 수정편은 유도성으로 동작하므로 부하의 병렬 공진회로가 유도성 성분으로 동작되도록 해야한다. 따라서 발진주파수의 안정을 위해 공진점의 위치보다 낮은 주파수로 발진이 일어나도록 설계한다.

수정진동자의 주파수와 L2C2동조회로의 공진주파수가 거의 같으면 수정진동자에서의 미약한 진동전압을 증폭한다.

이때 동조회로 양단에서 높은 전압이 걸리는데 이 전압은 콜렉터와 베이스 사이의 전극간 용량을 통해 수정편 쪽으로 귀환될 때 바린이 분비되며 C1과 수정진동자의 용량성을 고려해서 발진주파수를 동진회로 L2C2의 주파수보다 낮게 하면 유도성 상태로 발진한다.

콜렉터와 베이스 사이에 있는 수정진동자에 의해 유도성이 되고 에미터와 베이스 사이에 존재하는 전극간 용량에 의해 용량성이 함께 발진한다.

그러므로 동조회로 LC의 공진주파수를 발진주파수보다 조금 낮게 하면 용량성이 되어 발진한다. 또한 콜렉터 회로의 공진주파수는 발진주파수보다 약간 낮은 주파수에서 동조시키면 발진한다.

피어스 BC형은 주로 송신기에서 이용한다.

[수정 발진회로]

LC발진회로는 여러 원인에 의해서 발진주파수가 변동하기  때문에 발진주파수를 일정하고 안정하게 유지하기가 어렵다. 그래서 LC발진회로의 일부를 전기적 진동을 하는 수정진동자를 이용하면 발진주파수의 안정도를 우수하게 만들 수 있다. 이 발진회로를 수정 발진회로라 한다.

수정 발진기는 일반적으로 압전현상을 이용한 발진기로써 통신용 송.수신기 표준형 측정기기등의 정밀도가 높은 것을 요구하는 발진회로에 사용한다.

수정발진기의 주파수 및 리액턴스 특성으로 수정 진동회로에 나타난 저항 R은 매우 작기  때문에 무시하면 수정 발진기는 fo에 매우 가까운 유도 리액턴스의 범위에서 동작시키고 있다.

Q가 매우 크기 위해서는 Co값이 매우 작아야 한다. 따라서 B = fo/Q관계에서 Q가 크면 B(유도성 범위)는 매우 좁아진다.

수정 발진회로의 발진 주파수는 수정진동자의 공진주파수로 결정되며 수정발진기의 주파수 변동은 수정진동자의 Q가 매우 크기 때문에 온도에 의한 진동자 자체의 공진주파수의 변화가 절대적이다.

수정발진기의 안정도가 좋은 이유는 수정진동자의 Q가 매우 크고 수정진동자가 기계적으로나 물리적으로 안정하며 주파수 안정도가 우수하다.

그리고 수정진동자의 발진조건을 만족하는 유도성 주파수 범위가 매우 좁고 주위온도의 영향이 적다. 또한 수정발진기는 유도성 동작상태에서 가장 안정된 발진을 한다. 여기서 수정 발진자의 진동주파수는 수정발진자의 밀도를 d 거리를 l이라고 하면 수정발진자의 고유주파수 f는 Y/2ld로 나타낸다.

수정발진기의 발진주파수 변동을 방지하기 위한 대책으로는 부하와의 사이에 완충증폭기를 설치 Q를 높은 진동자로 사용 그리고 정전압회로를 사용하여 콜렉터 전압을 안정하게 한다.