다양한 전자기기나 통신시스템 기기 등의 구축에 있어 신호원의 핵심이 되는 수정발진기를 둘러싸는 회로구성 및 그 주변회로의 회로설계를 만드는 일은 시스템에 필요한 성능 최적화를 위해 중요한 부분이다. 특히 수정발진기의 주변회로는 디지털 회로를 탑재하는 기판상에서 고속으로 동작하기 위해 노이즈를 발생하기 쉬운 구조이므로 회로설계에 충분한 주의를 하지 않으면 안된다. 따라서 수정발진기를 사용하기 위한 주변회로에 대해 설계 가이드(특히 노이즈를 저감설계)로써 노이즈 대책 방법에 대해 알아보고자 한다. <제공 : 세이코엡손(www.epson-device.co.kr)>

수정발진기 및 주변회로부터의 노이즈 발생원에 대해

일단 수정발진기 및 그 주변회로부터 발생하는 노이즈의 일반화한 형태를 [그림1]에 나타냈다.

[그림1]에 나타낸 것처럼 노이즈의 발생원은 ▲전원라인의 노이즈 ▲출력라인의 노이즈 ▲수정발진기의 노이즈 등 크게 3개로 분류된다. 일반적으로 노이즈와 말하는 것은 이 3개가 합성된 형태가 된다. 상기 3개의 노이즈와 대책에 관해서는 아래에 설명한다.

전원라인의 노이즈 = 수정발진기가 동작하면 전원라인에는 리플(ripple)이 발생하게 된다. 이것을 전원라인이 안테나가 돼 노이즈를 방사하게 된다. 전원노이즈의 대책에는 수정발진기에서 발생하는 리플노이즈를 전원라인에 흐르지 않도록 방지, 또는 흡수하는게 중요하게 된다. 또한 이러한 대책은 다른 디바이스로부터 수정디바이스로의 외부노이즈를 방지할 수 있기 때문에 수정발진기의 안정적인 동작에도 도움이 된다.

출력라인의 노이즈 = 출력라인의 노이즈란 수정발진기에서 출력되는 신호가 출력라인을 안테나로써 방사하는 것을 표시한다. 이 노이즈의 대책으로써는 소정의 출력파형을 확보하면서 노이즈를 방사하기 어려운 파형과 출력라인을 만드는 것이 된다.

수정발진기의 노이즈 = 수정발진기로부터의 노이즈란 수정발진기 내부의 IC및 배선으로부터 방사되는 것을 표시한다. 이런 노이즈의 대책으로는 수정발진기에 대해 안정적인 전원을 공급하는 동시에 소정의 출력파형을 확보하는 수정발진기를 안정하게 동작시키는 것이다. 이것은 전원라인, 출력라인과 공통적인 대책이 된다.

위에서 표시한 각종 발생원에서의 노이즈 방사량은 흐르는 전류량과 전류루프에 비례하기 때문에 전류량이 증가할수록 또 전류루프가 커질수록 노이즈로써의 방사량은 크게 된다.

일반적으로 수정발진기와 그 주변회로에 흐르는 전류량 및 전류루프의 크기에는 ▲전류량：전원라인＝수정발진기＞출력라인 ▲전류루프크기：출력라인＞전원라인＞＞수정발진기와 같은 관계가 있다.

이러한 관계로부터 수정발진기와 그 주변회로에서 발생하는 노이즈에서는 출력라인쪽의 노이즈가 크고 계속해 전원라인이 되며 수정발진기자체에서 방사되는 노이즈양은 이 2가지 노이즈와 비교하면 매우 작은 경향이 있다.

노이즈 대책에 대해

여기까지 수정발진기와 그 주변회로에 있어서의 노이즈발생원에 관해 살펴봤다. 지금부터는 그 노이즈를 저감하는 대책에 대해 알아본다. 기본적으로 노이즈 저감 대책으로써는 ▲안정적인 전원라인, 접지선을 설계 ▲전원노이즈의 필터링 ▲기판상에 안정적인 출력라인을 배치 등3가지 방법이 있다.

안정적인 전원라인과 그라운드 라인 = 안정적인 전원·그라운드 라인이란 광대역 주파수대(특별히 고주파)에 있어서 지극히 낮은 임피던스를 나타내 어느 포인트에서도 동일전위를 나타내는 도체를 지칭한다.