カテゴリー
category_kr

저주파 발진기

저주파 발진기란?

저주파 발진기(영어: Low frequency oscillator)는 비교적 낮은 주파수의 신호를 발생시키는 장치를 말합니다.

저주파라는 단어 자체의 정의는 사용되는 분야에 따라 다르지만, 판매되는 장비로서의 저주파 발진기의 사양은 대략 수 Hz~수백 kHz의 범위입니다. 발진회로를 이용하여 특정 주파수의 교류신호를 생성할 수 있으며, 일반적으로 주파수 신호를 이용한 시험에서 기준신호를 생성하는 역할을 합니다.

발진기로 만들 수 있는 대략 20Hz~20kHz의 신호는 가청 영역이기 때문에 증폭하면 사람이 소리로 들을 수 있습니다.

저주파 발진기의 사용 용도

저주파 발진기의 사용 용도는 오디오 기기의 주파수 특성을 분석할 때 가장 많이 사용됩니다. 주파수 신호를 이용한 통신용 전자기기에서는 대부분 고주파(RF)가 사용되는 경우가 많고, 우리에게 친숙한 저주파는 음파이기 때문에 음향기기가 저주파 신호를 이용하는 회로로 가장 많이 사용됩니다.

예를 들어, 오디오 앰프를 DUT(Device under test: 피시험기기)로 하여 입력 신호를 저주파 발진기에 의해 생성합니다. 출력 신호를 FFT 분석기 등으로 분석함으로써 대상 앰프의 특성을 분석할 수 있습니다.

저주파 발진기의 원리

저주파 발진기의 원리는 발진회로를 기반으로 한 안정된 주파수 신호의 생성 기술에 있습니다. 일반적으로 잘 알려진 LC 공진회로 기반의 하트레이형이나 콜피츠형 발진회로는 파장의 제약으로 저주파수 파형 구현이 어렵기 때문에 RC형(혹은 CR형) 발진회로가 사용되는 것이 특징입니다.

RC형 발진기에는 비엔나 브리지 회로, 브리지드 T형 회로, 상태변수형 회로 등이 있으며, 모두 증폭기의 리턴량을 조절하여 발진을 얻을 수 있습니다. 그 중에서도 비엔나 브리지 회로는 잘 알려져 있으며, 회로에 앰프가 하나만 있다는 편리함 때문에 널리 사용되고 있습니다.

한편, 상태변수형에서는 보다 낮은 왜곡과 2상 출력을 얻을 수 있습니다. 주파수 제어에는 가변 저항기나 바리캡이라고 불리는 가변 용량 커패시터가 사용되기도 합니다. 또한, 커패시터와 고정 저항을 이용한 스텝 가변도 주파수 결정 방법의 한 예입니다.

RC 발진 회로만으로는 진폭이 일정한 정현파를 얻을 수 없습니다. 따라서 진폭을 제어하는 장치가 보통 필요합니다. 전구나 서미스터 등 인가전압에 따라 저항값이 변하는 소자를 이용하여 복귀량을 조절하는 방법, 출력의 전압을 감지하여 복귀량을 조절하는 전자회로를 구성하는 방법 등이 있습니다.

저주파 발진기의 기타 정보

1. 자작 전자회로 키트 및 PC 소프트웨어

저주파 발진기는 비교적 친숙한 전자회로이기 때문에, 이를 이용해 가정 등에서 사용하는 부저 등을 만들 수 있습니다. 따라서 자작용 전자회로 키트나 전자회로를 배우는 학생들을 위한 교재로도 폭넓게 사용되고 있습니다.

또한, WindowsPC에서 저주파수 음원을 생성할 수 있는 무료 소프트웨어(WaveGene 등)도 널리 보급되어 있습니다.

2. 저주파수 발진기의 정밀도와 보정

일반적으로 RC형 발진기의 주파수 정밀도는 석영(쿼츠)이나 세라믹을 이용한 발진기에 비해 그다지 좋지 않습니다. 그 이유는 저항이나 커패시턴스 값에 편차가 있고, 온도에 따라 RC 값이 변하기 때문입니다.

그러나 RC형 발진기는 석영(쿼츠) 등에 비해 상대적으로 저렴하고 간편하게 구성할 수 있기 때문에 널리 사용되고 있으며, 정확도를 향상시키기 위한 노력이 이루어지고 있습니다. 그 대표적인 개선 방법이 바로 캘리브레이션이라고 불리는 캘리브레이션입니다. 그 캘리브레이션에는 디지털 회로를 활용하는 방식이 널리 사용되고 있으며, 특히 제품 출하 전에 주파수 값은 캘리브레이션을 통해 조정됩니다.

디지털 회로를 활용한 캘리브레이션은 내부적으로 가지고 있는 클럭과 비교하여 보정을 하는 방식이 사용되며, 예를 들어 메모리 주소의 특정 값을 캘리브레이션 용도로 사용하는 것이 일반적입니다. 이는 디지털 회로의 동작적으로 OSCCAL이라는 레지스터의 값을 변화시키면서 원하는 발진 주파수가 될 수 있는 레지스터 값을 자동으로 선택할 수 있습니다.

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です