RTL2832U+R820T クロック温度特性とヒートシンク

先のクロック調整の結果を確認していました。
ところが、部屋のドアを開け、戻って見ると、室温の変化以上に、周波数変動が発生していました。
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簡易的な放熱対策では、まだ不十分なことは分かっていたのですが、短時間に変動するのを目の前で見ると、もう少しなんとかしたくなります。
世の中では、様々なヒートシンクや対策方法が発表されていますので、参考にさせてもらいました。
対策した物を公開します。汚い外観で恥ずかしい
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QFNパッケージの露出パッドと基板を半田した部分に0.9mmの銅線を半田付けして、基板に垂直に伸ばします(約8mm)。
ドングルのプラスチックケースに、0.03mm厚の銅テープを貼り、放熱穴を貫通させておきます。
先の銅線を放熱穴からケース外に突き出すようにして基板を固定します。
銅箔と、銅線は、半田で結合します。(銅線は曲げません、半田を除去すると、ケースが外せます。)

温度特性を測定してみました。
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電源ONから最初の15分です。
次の10分で、安定領域になります。熱容量が増えたので、安定するまでの時間が長くなっています。
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手で触っても1ppm以下の変動で治まるようになりました。
ここで、放熱を強化する前よりも、受信感度が良くなっていることに気づきました。
放熱部分の温度は、約40℃と、5度以上下がりました。この場合、10dB位受信信号のレベルが上がっています。逆に言うと、R820Tの温度が45℃以上になると、10dB位ゲインが下がるようです。
放熱対策をしていない新品のドングルで、試してみました。

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最初の周波数変動も大変大きいようです。
このドングルは、安定すると。-15ppmなのですが、電源投入時には、+7ppmです。最初の10分で大きく変動します。
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30分から40分位経過すると、周波数は安定してきますが、R820Tのゲインがおよそ、-30dBまで低下するようです。

結論、R820Tは、きちんと放熱して、チップが触れる程度以下(40℃が目安)にしないと、感度の低下が発生する。水晶発振子も、放熱対策をしないと、水晶の温度範囲と温度勾配の影響を強く受けます。
TCXOの特性よりも、30倍位悪い特性ですが、少しずつ改善しています。

かなりデータが集まってきたので、もう少し実験をしてから、まとめを作成したいと思います。
その前に、先達の皆様の知恵を集めてみます。

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この記事へのコメント

TT@北海道
2014年04月30日 20:33
温度特性についても追求されているようですね。各部品の温度勾配や寄与率についても検討なさっているようで緻密な姿勢に頭が下がります。ドングルはそのままだと60度程にもなり、外気との温度差が大きいと影響が大きく受けますね。どこかに書きましたが、息を吹きかけると周波数が動くのが判りました。検討の結果を楽しみにしております。
TOSHI
2014年04月30日 22:24
TT@北海道さま
すばやいコメントありがとうございます。
例によって、酔っています。あはは
あくまでも趣味としての作業なので、寄り道が多くうざったい内容になってきました。少し考えてから、次の題材を決めます。
ありがとうございました。
ゆうちゃんのパパ
2014年05月09日 07:40
チューナーにFAN搭載の記事にリンク張らせていただきました。また、ブログにリンクを置いてもよろしいでしょうか?
よろしくお願い致します。
TOSHI
2014年05月09日 19:07
ゆうちゃんのパパさま
りんくの件両方ともに了解致しました。
よろしくお願い致します。
海外から、翻訳エンジン経由でのアクセスがあり、びっくりしています。誤解されるとこまるのですが・・・
TOSHI
2014年05月18日 13:41
温度上昇で感度が低下すると書きましたが!
5月17日に単一信号で、85℃まで加熱しても、感度は低下しませんでした。-30dBmからー99dBmまで確認しました。ただし、信号が確認できるのは、-94dBm程度が限界でした。耳では聞こえるのですが・・・
感度低下の原因が解らなくなりました。

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