4MHZ급 고주파 테슬라코일 제작기-3: 4MHZ 소스의 선택

제가 만들 테슬라코일의 공진주파수는 4MHZ일것이며 어디선가 이 신호를 발생시키고 어떤 형태의 처리를 하여 1차코일로 입력해주어야 할 것입니다. RF전용소자까진 아니더라도 어느정도 주파수원을 충족시키는 한정된 소자를 이용해야만 합니다. 예컨데 CMOS칩인 CD4046이 아닌 74HC4046과 같은 소자를 이용해야하죠. 지금까지 일반적으로 사용해오던 발진회로의 경우(NE555나 TL494정도가 있겠네요) 제가 사용하게 될 주파수대역을 충족시키지 못하기에 다른 소스를 찾아야만 했습니다. 이경우 다양한 함수발생원이 있을텐데요, 저같은경우 외국 제작자분들의 사례를 참고하여 몇가지로 분류를 해보기로 했습니다.

 

 

제가 참고하는 외국분들의 제작방식을 분류해놓은것으로 맨 아래의 PART3라 써진곳만 보시면 됩니다.

사실 그들사이에서도 서로의 것을 참고하고 변형하기때문에 기본적으로는 구성이 비슷비슷합니다.

우선 크게 수정진동자(크리스털)을 사용하는 부류와 PLL(phase locked loop)소자를 이용하는것으로 나눌수 있으며 저는 두가지 모두 시도해보려합니다.

크리스털을 사용하는 부류에서도, 그냥 4MHZ의 크리스털을 사용하느냐, 16MHZ의 크리스털신호를 분주하느냐로 나뉘는데요.

디바이더로 신호를 분주하는 기법은 richieburnett 이용한것으로서 본인이 말하길, 테슬라코일회로의 강한 EMI에 의해 발진신호가 영향을 받아 왜곡되는것을 줄이는효과가 있다고 하는데 그냥 제생각에는 크게 상관없을것같습니다(..ㅋㅋ)실제로 그냥 4MZH의 진동자를 사용해도 잘 작동되는 케이스도 많구요. 그래도 그분은 RF관련 전문가이시고 다 생각이 있으셔서 그렇게 말하셨겠으니 염두해두는것도 나쁘지않을것같습니다.

 

음 PLL에 관해서는 http://www.rfdh.com/bas_rf/begin/pll.php3 여기를 참고하시는게 제가 작성하는것보다 훨씬 좋을것같습니다.

간단하게 위상을 고정하여 주파수를 고정하는 고정주파수원 발진장치라 생각하면 될것같습니다.

외부환경에 의해 영향을 받지않는 크리스털과 같은 고정주파수원이 필요하면서도 주파수를 가변할 필요성에 의해 개발되지 않았을까합니다.

 

일단 집에 아두이노를 조립하기위해 사놓은 16MHZ크리스털이 있고 7분주기가 있기에 주파수분주방식과 PLL방식 두가지를 만들기로했습니다.

 

 

사용한 회로도입니다. 인터넷에 돌아다니는것들을 조합해서 구성했습니다.

74HC14는 TTL형식이고 CD4024는 CMOS이기에 둘을 조합하여 신호를 처리할때에는 바이어스를 걸거나 오픈컬렉터를 추가하는등 별도의 처리가 필요합니다. 이 두 형식간에 '신호 있음' 즉 1 과 '신호 없음' 즉 0을 처리하는 기준전압이 다르기때문이죠.

 

사실 위 회로는 완벽하게 작동하지는 않습니다(RIchieburnett의 구성을 카피했음에도 불구하고..!) 

데이터시트를 보니 입력가능한, 즉 처리가능한 주파수대역이 입력전압에 따라 다르더군요..

5V-5MHZ, 10V일때 12MHZ, 15V일때 15MHZ..

위의 주파수는 최대 입력가능 주파수입니다.

네, 16MHZ는 포함되지 않습니다.ㅡㅡ RIchieburnett는 어떻게 만들었는지 모르겠네요..

 

작동이 되긴 합니다. 정상적이라면, 16MHZ의 4분주 출력에서 4MHZ를 얻어야겠으나

2분주출력에 4MHZ가 나올때까지 입력전압을 좀 낮추면 됩니다. 저같은경우 그냥 가변저항을 써서 대충 조절했습니다.

 

 

7414슈밋트리거에는 7805로 정전압원을 구성해 넣어줍니다.

전류를 많이 먹지 않으니 방열판은 붙이지않았습니당..

출력이 어느정도 잘 나옵니다.

 

 

 

PLL소자인 74HC4046을 기반으로 한 회로는 이전에 포스팅한 https://blog.naver.com/dongjungim20/221175086290

의 다목적발진회로를 이용합니다.

 주파수조절핀은 11번과 12번핀에 다회전가변저항 500K옴을 ,콘덴서를 330PF을 사용합니다.

주파수가 높아질수록 가변저항을 조금만 돌려도 주파수가 휙휙변하니 다회전트리머를 사용하는것이 좋습니다.

피드백의 경우, 안테나나 CT를 이용하여 2차코일의 신호를 궤환시켜야하지만 지금은 아직 실험중이니 그냥 발진회로 출력신호를 피드백에 물려주고 있습니다. 다음에 피드백핀을 회로 여러곳에 물려보며 실험해보아야겠습니다.