수동 감쇠기

수동 감쇠기

수동 감쇠기는 완전히 저항성 요소로 구성된 특수한 유형의 전기 또는 전자 양방향 회로입니다.

패시브 감쇠기는 기본적으로 소스에서 공급되는 전력을 연결된 부하에 적합한 수준으로 약화시키거나 "감쇠"(따라서 이름)하도록 설계된 2포트 저항 네트워크입니다.

수동 감쇠기는 단일 고정량, 가변량 또는 알려진 일련의 전환 가능한 단계를 통해 연결된 부하에 전달되는 전력량을 줄입니다. 감쇠기는 일반적으로 더 강한 신호를 약화시키기 위해 무선, 통신 및 전송선 애플리케이션에 사용됩니다.

수동 감쇠기 는 신호 레벨을 조정하여 측정 장비의 동적 범위를 확장하고 발진기 또는 증폭기의 임피던스 매칭을 제공하여 다음과 같은 영향을 줄이기 위해 다양한 전자 장비에 사용되는 순수 수동 저항 네트워크(따라서 전원이 공급되지 않음)입니다. 부적절한 입력/출력 종단 또는 표시된 대로 애플리케이션에 따라 서로 다른 회로 단계 간에 절연을 제공하기 위한 것입니다.

감쇠기 연결

 

간단한 감쇠기 네트워크("패드"라고도 함)는 고정된 수준의 "감쇠"를 생성하거나 미리 결정된 단계에서 다양한 양의 감쇠를 제공하도록 설계될 수 있습니다. 일반적으로 "감쇠기 패드"로 알려진 표준 고정 감쇠기 네트워크는 0dB에서 100dB 이상의 특정 값으로 사용할 수 있습니다. 가변 및 스위치식 감쇠기는 기본적으로 스위치 위치당 -2dB 또는 -6dB 단계와 같이 각 스위치 단계에 대한 감쇠의 교정된 증가를 보여주는 조정 가능한 저항 네트워크입니다.

그런 다음 감쇠기 는 위상 변화 없이 동일한 양으로 모든 주파수에서 출력 전기 신호의 "왜곡 없는" 감쇠를 생성하도록 설계된 4 단자(2 포트) 수동 저항 네트워크(트랜지스터 및 집적 회로를 사용하는 능동 유형도 사용 가능)입니다. 수동형 RC 필터 네트워크와는 달리, 이 감쇠기를 달성하려면 리액티브 요소가 주파수 구별을 제공하므로 권선 저항이 아닌 순수한 비유도성으로 구성되어야 합니다.

단순 수동 감쇠기

감쇠기는 일반적인 감쇠기인 저항성 전압 분배기 회로를 사용하여 이득을 감소시킨다는 점에서 증폭기와 반대입니다. 특정 네트워크의 감쇠량은 출력/입력 비율에 따라 결정됩니다 . 예를 들어, 회로의 입력 전압이 1V(1V)이고 출력 전압이 1mV(밀리볼트)인 경우 감쇠량은 1mV/1V이며 이는 0.001 또는 1,000분의 1로 감소한 것과 같습니다.

그러나 저항성 감쇠기 네트워크가 가질 수 있는 감쇠량( 감쇠 계수 라고 함)을 결정하거나 표현하기 위해 전압, 전류 또는 전력 비율을 사용 하는 것은 혼란스러울 수 있으므로 수동 감쇠기의 감쇠 정도는 일반적으로 로그를 사용하여 표현됩니다. 데시벨 ( dB ) 단위로 제공되는 스케일을 사용 하면 이러한 작은 숫자를 더 쉽게 처리할 수 있습니다.

감쇠 정도

감쇠기 성능은 입력 신호가 주파수 10년(또는 옥타브)당 감소한 데시벨 수로 표현됩니다. "dB"로 약칭되는 데시벨 은 일반적으로 전압, 전류 또는 전력 비율의 로그 또는 "로그" 측정값으로 정의되며 Bel(B)의 10분의 1을 나타냅니다. 즉, 벨 1개를 만드는 데에는 10데시벨이 필요합니다. 그런 다음 정의에 따라 입력 신호(Vin)와 출력 신호(Vout) 사이의 비율은 다음과 같이 데시벨로 제공됩니다.

데시벨 감쇠

데시벨( dB )은 로그 비율이므로 단위가 없습니다. 따라서 -140dB 값은 1:10,000,000 단위의 감쇠 또는 1천만:1의 비율을 나타냅니다.

수동 감쇠기 회로에서는 입력 값을 0dB 기준점으로 할당하는 것이 편리한 경우가 많습니다. 이는 입력 신호 또는 전압의 실제 값이 무엇이든 감쇠 출력 값을 비교하는 기준으로 사용되므로 0dB 값이 할당됨을 의미합니다. 즉, 이 기준점 아래의 출력 신호 전압 값은 음수 dB 값( -dB )으로 표현됩니다.

예를 들어 -6dB 감쇠는 값이 0dB 입력 기준보다 6dB 낮다는 것을 나타냅니다. 마찬가지로 출력/입력 비율이 1(단위)보다 작은 경우(예: 0.707) 이는 20 log(0.707) = -3dB에 해당합니다. 출력/입력 비율이 0.5인 경우 이는 20 log(0.5) = -6dB에 해당하며 표준 전기 감쇠 테이블을 사용하여 계산을 절약할 수 있습니다.

수동 감쇠기 예 No1

수동 감쇠기 회로의 삽입 손실은 -32dB이고 출력 전압은 50mV입니다. 입력 전압의 값은 얼마입니까?

-1.6 의 역로그( log -1 ) 는 다음과 같이 제공됩니다.

 

그러면 출력 전압이 32데시벨의 감쇠로 생성되면 2.0V의 입력 전압이 필요합니다.

감쇠기 손실 표

Vout/빈	1	0.7071	0.5	0.25	0.125	0.0625	0.03125	0.01563	0.00781
로그 값	20로그 (1)	20로그 (0.7071)	20로그 (0.5)	20로그 (0.25)	20로그 (0.125)	20로그 (0.0625)	20로그 (0.03125)	20로그 (0.01563)	20로그 (0.00781)
dB 단위	0	-3dB	-6dB	-12dB	-18dB	-24dB	-30dB	-36dB	-42dB

감쇠기 설계에 필요한 만큼의 데시벨 값을 갖는 테이블을 생성합니다.

감쇠기를 전기 회로에 삽입함으로써 데시벨로 표현되는 전압, 전류 또는 전력의 감소는 삽입 손실 로 알려져 있으며 , 최소 손실 감쇠기 설계는 정합 네트워크에서 최소 손실을 갖는 동일하지 않은 임피던스의 회로를 정합시킵니다.

이제 우리는 패시브 감쇠기가 신호의 전력 또는 전압 레벨을 줄이거 나 "감쇠"하는 동시에 데시벨로 표시되는 양만큼 왜곡 및 삽입 손실을 거의 또는 전혀 도입하지 않는 데 사용할 수 있는 방법을 알았으므로 다음을 시작할 수 있습니다. 사용 가능한 다양한 감쇠기 회로 설계를 살펴보십시오.

수동 감쇠기 설계

가장 간단한 유형의 수동 감쇠기 회로 인 전위 분배기 회로를 사용하여 감쇠기 회로에 저항기를 배열할 수 있는 방법은 여러 가지가 있습니다 . 전위 또는 전압 분배기 회로는 회로 다이어그램이 반전된 "L"의 회로 다이어그램과 유사하기 때문에 일반적으로 "L-패드" 감쇠기로 알려져 있습니다.

그러나 저항 구성 요소를 함께 연결하는 방법에 따라 "T-패드" 감쇠기 및 "Pi-패드"(π) 감쇠기와 같은 다른 일반적인 유형의 감쇠기 네트워크도 있습니다. 이러한 세 가지 일반적인 감쇠기 유형은 아래에 나와 있습니다.

감쇠기 유형

위의 감쇠기 회로 설계는 "밸런스" 또는 "언밸런스" 형태로 배열될 수 있으며 두 유형의 동작은 동일합니다. "T-패드" 감쇠기의 밸런스 버전을 "H-패드" 감쇠기라고 하고, "π-패드" 감쇠기의 밸런스 버전을 "O-패드" 감쇠기라고 합니다. 브리지된 T형 감쇠기도 사용 가능합니다.

불균형 감쇠기에서 저항 요소는 전송선의 한쪽에만 연결되고 다른 쪽은 더 높은 주파수에서 누출을 방지하기 위해 접지됩니다. 일반적으로 감쇠기 네트워크의 접지된 면에는 저항 요소가 없으므로 "공통 라인"이라고 합니다.

균형 잡힌 감쇠기 구성에서는 동일한 수의 저항 요소가 균형 잡힌 병렬 저항에 의해 생성된 중심점에 접지가 있는 전송선의 각 측면에 동일하게 연결됩니다. 일반적으로 밸런스 및 언밸런스 감쇠기 네트워크는 함께 연결할 수 없습니다. 이로 인해 밸런스 네트워크의 절반이 언밸런스 구성을 통해 접지로 단락되기 때문입니다.

스위치형 수동 감쇠기

필요한 감쇠 수준을 달성하기 위해 단 하나의 감쇠기를 사용하는 대신 개별 감쇠기 패드를 함께 연결하거나 계단식으로 연결하여 주어진 감쇠 단계에서 감쇠량을 늘릴 수 있습니다. 다극 회전 스위치, 로커 스위치 또는 집단 푸시 버튼 스위치를 사용하여 1dB에서 100dB 이상까지 원하는 순서로 개별 고정 감쇠기 네트워크를 연결하거나 바이패스할 수 있으므로 스위치형 감쇠기 네트워크를 쉽게 설계하고 구성할 수 있습니다. 단계 감쇠기 로 . 적절한 감쇠기를 전환하면 아래와 같이 고정된 단계로 감쇠를 늘리거나 줄일 수 있습니다.

전환형 감쇠기

여기에는 4개의 독립적인 저항 감쇠기 네트워크가 직렬 래더 네트워크로 함께 계단식으로 연결되어 있으며 각 감쇠기는 이전 감쇠기의 두 배 값(1-2-4-8)을 갖습니다. 각 감쇠기 네트워크는 0dB에서 -15dB까지 1dB 단위로 전환할 수 있는 단계 조정 감쇠기 회로를 생성하는 관련 스위치에 의해 요구되는 대로 신호 경로의 "인" 또는 "아웃"으로 전환될 수 있습니다.

따라서 회로가 제공하는 총 감쇠량은 "IN"으로 전환된 4개 감쇠기 네트워크의 합이 됩니다. 예를 들어 -5dB 감쇠에는 스위치 SW1 과 SW3을 연결해야 하고, -12dB 감쇠에는 스위치 SW3 과 SW4 를 연결해야 하는 식입니다.

수동 감쇠기 요약

• 감쇠기는 신호 파형을 왜곡하지 않고 신호의 진폭이나 전력을 줄이는 4단자 장치입니다. 감쇠기는 일정량의 손실을 발생시킵니다.
• 감쇠기 네트워크는 소스와 부하 회로 사이에 삽입되어 부하에 적합한 알려진 양만큼 소스 신호의 크기를 줄입니다.
• 감쇠기는 고정, 완전 가변 또는 알려진 감쇠 단계(-0.5dB, -1dB, -10dB 등)로 가변될 수 있습니다.
• 감쇠기는 형태가 대칭이거나 비대칭일 수 있으며 균형 또는 불균형일 수 있습니다.
• "패드"라고도 알려진 고정 감쇠기는 동일하지 않은 임피던스를 "일치"하는 데 사용됩니다.
• 감쇠기는 사실상 증폭기의 반대입니다. 증폭기는 이득을 제공하는 반면 감쇠기는 손실, 즉 1(단위) 미만의 이득을 제공합니다.
• 감쇠기는 일반적으로 간단한 전압 분배기 네트워크로 만들어진 수동 장치입니다. 서로 다른 저항 사이를 전환하면 조정 가능한 계단형 감쇠기와 전위차계를 사용하여 지속적으로 조정 가능한 감쇠기가 생성됩니다.

감쇠기 설계를 단순화하기 위해 "K" (상수) 값을 사용할 수 있습니다. 이 "K" 값은 주어진 dB 감쇠 값에 해당하는 전압, 전류 또는 전력의 비율이며 다음과 같이 제공됩니다.

다음 표에 나와 있는 것처럼 다양한 감쇠량에 대해 "K" 값이라는 상수 값 집합을 생성할 수 있습니다.

감쇠기 손실 표

데시벨	0.5	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0	10.0	20.0
"K" 값	1.0593	1.1220	1.2589	1.4125	1.5849	1.7783	1.9953	3.1623	10.000

등등 필요한 만큼의 "K" 값을 포함하는 테이블을 생성합니다.

"감쇠기 패드"라고 하는 고정 값 수동 감쇠기는 주로 무선 주파수( Rf ) 전송 라인에서 전압을 낮추고, 전력을 소산하거나, 다양한 불일치 회로 간의 임피던스 정합을 개선하는 데 사용됩니다.

프리앰프 또는 오디오 전력 증폭기의 라인 레벨 감쇠기는 0.5와트 전위차계 또는 오디오 신호가 스피커에 도달하기 전에 오디오 신호의 진폭을 줄여 출력 볼륨을 줄이도록 설계된 전압 분배기 L 패드만큼 간단할 수 있습니다.

신호를 측정할 때 고전력 감쇠기 패드는 신호의 진폭을 알려진 양만큼 낮추어 측정을 가능하게 하거나 측정 장치를 손상시킬 수 있는 높은 신호 레벨로부터 측정 장치를 보호하는 데 사용됩니다.

감쇠기 에 대한 다음 튜토리얼에서는 단 두 개의 저항성 부품을 사용하여 만들 수 있는 "L형" 또는 "L-패드" 감쇠기라고 불리는 가장 기본적인 유형의 저항성 감쇠기 네트워크를 살펴보겠습니다. "L-패드" 감쇠기 회로는 전압 또는 전위 분배 회로로도 사용할 수 있습니다.