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조금은 느리게 살자: 전송선의 입력 임피던스(Input Impedance of Transmission Line)

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  조금은 느리게 살자: 전송선의 입력 임피던스(Input Impedance of Transmission Line)
  식 (4)에서 정의한 입력 임피던스는 반사 계수가 들어가 있어 무언가 새로울 것 같지만, 회로 이론의 입력 임피던스와 동일한 정의를 사용한다. …
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  조금은 느리게 살자: 전송선의 입력 임피던스(Input Impedance of Transmission Line)
  식 (4)에서 정의한 입력 임피던스는 반사 계수가 들어가 있어 무언가 새로울 것 같지만, 회로 이론의 입력 임피던스와 동일한 정의를 사용한다.
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2011년 9월 4일 일요일

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임피던스에 대한 이해.. | BlowByBlow

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• Most searched keywords: Whether you are looking for 임피던스에 대한 이해.. | BlowByBlow 입력 임피던스 입력단에 흘러들어가는 전류 흐름을 방해하는 정도. 따라서 입력 임피던스가 작으면 이 입력단에 연결되는 장치로부터 입력단으로 어느 … A simple life/hobby.
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입력임피던스, Input임피던스, Input Impedance, 입력저항, 입력Impedance, 입력저항, 출력임피던스

입력 임피던스 / Input Impedance

입력 임피던스는 말 그대로 입력단쪽에 저항을 말합니다.

소신호를 받아(입력) -> 대신호로 증폭(출력)하는 전력증폭기(Power Amplifier)에서는 입력 임피던스는 크면 클수록 좋습니다.

증폭기 입장에서는 입력에서 최대한 많은 신호를 받아야 하므로 임피던스는 높으면 높을수록 좋습니다.

만약 10배 증폭하는 전력증폭기의 입력에 10V를 인가 할때

입력단에서 10V를 다 받아 10배 증폭하면 100V 출력하지만

입력단에서 5V만 받아 들린다면 10배 증폭해야 50V 만 츨력하게 됩니다.

즉 같은 10V 입력단에 넣어도 입력 임피던스가 높으면 입력을 최대한 받아들려서 높은 전압으로 증폭 할수 있지만

입력 임피던스가 낮으면 입력을 많이 못 받아 들려서 높은 전압으로 증폭하지 못하게 됩니다.

예로 아래 그림과 같이 설명드립니다.

출력임피던스1오옴인 신호원에서 10V 출력해서 증폭기 입력에 넣는다고 할때

증폭기 입력임피던스가 1오옴이면 1 / (1+1) 이 되므로 반인 5V 만 받아들이지만

100오옴이면 100 / (1+100) 이 되므로 10V 전부 다 받아 들일수 있습니다.

입력임피던스가 높고 출력임피던스가 낮은 전력 증폭기

https://nfproduct.blog.me/221339845402

[전자회로 기초 6-8] 입력 임피던스

안녕하세요.

Edward입니다.

이번 시간은 입력 임피던스에 대해서 설명해보려고 합니다.

아래 링크 목록은 임피던스에 관련된 POST를 정리하였습니다.

[전자회로 기초 6-1] 임피던스 기초

[전자회로 기초 6-2] 임피던스 기초 TIP

[전자회로 기초 6-3] 내부저항 임피던스

[전자회로 기초 6-4] OPAMP 출력 임피던스

[전자회로 기초 6-5] 임피던스 매칭 1편

[전자회로 기초 6-6] 임피던스 매칭 2편

[전자회로 기초 6-7] 임피던스 노이즈

자, 이제 입력 임피던스라는 놈에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

이 입력 임피던스라는 놈은 사실 출력 임피던스와 한 세트라고 보셔도 무방해요~

그래서! 입력 임피던스라는 놈을 쉽게 정의하자면 “입력단자에서 OPAMP의 안을 들여다보았을 때에 보이는 교류가 받는 여러 가지 저항”이라고 설명할 수 있어요.

예를 들면, OPAMP 입력단에 마이크를 연결했다고 해보죠.

그리고 마이크에 소리를 넣으면, 마이크에서 발생하는 전기 교류 신호가 OPAMP 회로에 흘러들어 갑니다.

그 흘러 들어가는 방식을 결정하는 것이 바로 “입력 임피던스”입니다.

자 아래 그림을 보시죠.

입력 임피던스 회로

여기서 과연 1MΩ은 입력 임피던스일까요??

아니겠죠 ㅎㅎ 멀티미터로 측정하면 1MΩ이라는 저항 값을 얻을 수 있지만 멀티미터로는 직류 저항만 측정할 수 있다는 거, 출력 임피던스에서 설명드렸어요 ㅎㅎ

자, 그래서 임력 임피던스 또한 등가회로로 한 번 보자고요!!

콘덴서 C는 교류에 대한 저항으로 보고 Zc로 바뀌었고 저항은 그대로예요.

그러면 <그림 1>에서 <그림 2>로 수정할 수 있겠죠.

하지만 문제는 OPAMP 내부인데요. 지금 OPAMP의 입력단자에 연결된 부분은 ‘+’ 단자입니다.

‘+’단자는 비반전 입력단자로 내부가 어떻게 생겼는지가 관건입니다.

사실 OPAMP의 입력 측 등가 회로만 보면 <그림 3>이 됩니다.

입력에 신호가 더해지면, 극히 일부이지만 전류가 흘러 들어옵니다. 이는 OPAMP 입력단자와 GND사이에 저항 성분이 있다고 생각할 수 있거든요.

그래서 이를 OPAMP자체의 입력 임피던스에 해당한다고 해서 Zamp라고 표현했어요.

일반적으로 OPAMP의 Zamp의 수치는 큰 수치예요. 경우에 따라선 100KΩ ~ 100MΩ까지도 돼요.

그래서 결국 <그림 4>의 등가 회로로 표현할 수 있죠.

입력 임피던스 등가회로

콘덴서 C는 용량이 크고 통과하는 신호의 주파수에서는 “저항이 되지 않는다”라고 한다면 0Ω으로 생각하면 되고요.

그리고 OPAMP가 일반적인걸 사용한다면 입력 임피던스는 매우 높을 가능성이 있어요. 아마도 Zamp = ∞Ω이라고 봐야 할 정도로요..(100M니깐..)

그리고 R1, R2는 각각 1MΩ 이니깐 병렬로 계산하면 합성 치는 500kΩ 이 됩니다.

따라서 위 회로의 입력 임피던스는 500kΩ이에요!!!

아마 열의 여덟은 이 입력 임피던스 값으로 생각해도 무방합니다.

그런데 만약 콘덴서 C의 용량이 적어서 어느 정도의 저항이 있거나, OPAMP의 입력 임피던스 Zamp가 낮은 경우라면, <그림 5>처럼 계산을 해야 합니다.

전체 입력 임피던스를 Zin이라고 하면, Zin = R1 // ((R2//Zamp)+Zc)로 다소 복잡한 계산식이 나옵니다.

이런 방식으로 계산할 수 있구나. 하고 생각해주시면 될 것 같아요.

자 입력임피던스의 이론적인 설명은 여기까지 하겠습니다.

감사합니다 ^^

‘임피던스’란 무엇인가?

*「 임피던스」란 간단히 말하면 저항이다.

저항은,전류의 흐름을 방해하는 요소로서,단위는 Ω(옴)이 사용된다.저항이 클수록 전류가 흐르기어렵다.저항의

작은 의미를 크게 말한것이 「임피던스」이다. 그러나, 단순히 「저항」이라고 말하면 좋은것을 「임피던스」

라고 말하는 이유가 있다.직류신호 (DC신호)의 경우,전류가 흐르는 방향은 일정하다. 교류신호 (AC신호)의 경우,

전류의 흐르는 방향이 시간에 따라 변화한다. AC신호의 정의는 다양하다. 일반적인 인식으로 「시간축에 대하여

전류가 흐르는 방향이 변화하는 신호」를「AC 신호」라고 하지만, 사실 상당히 애매하다. 전류가 흐르는 방향은

변하지 않고, 전압이 시간에 따라 변화하는 신호도 「AC성분이 많은 DC신호」라고 불리기도 한다.단순히 저항을

사용하여 전기적인 저항을 발생시키는 경우, 그 저항은 DC신호에도 AC 신호에도 마찬가지로 작용한다. 그러나,

코일이나 콘덴서등은, DC 신호때와 AC신호때에는 전혀 움직임이 달라진다. 코일의 경우,DC신호가 흐르면 저항은

거의 0Ω이 된다(수천번 감은경우는 별도)가, AC신호가 들어가면 전기적 저항이 발생한다.이것은 코일에 전류가

흐르는 반대 방향의 유도전류가 발생하기 때문이다. 주파수가 높을수록 전류가 흐르기 어렵다. 콘덴서의 경우,

절연막을 사이에 두고 전극이 있으므로, DC 신호는 흐르지 않는다. 저항은 무한대에 가깝다.그러나, AC신호등이

유전되어 전류가 흐른다. 주파수가 높을수록 전류가 잘흐른다. 따라서, AC신호와 DC신호에서 저항이 다른소자가

있으므로, 「저항」이라고 말해 버리면 구별도 없이, 이유를 알수없게 되므로 「임피던스」라는 말을 사용한다.

일반적으로, 주파수에 따라 저항이 변화하는 소자의 저항을 나타낼때 「임피던스」라는 말을 사용하도록 한다

1. 입력 임피던스

일반적으로, 소자의 입력단자에 신호를 입력하면, 그 양은 어떠하든 전류가 흘러들어 간다. 전류가 흐르는것은

그 소자의 입력단자는, 저항을 통해 GND에 연결되어있는것과 동일하다. 그 저항의 저항값이 크면, 전류는 많이

흐를수 없다. 만약, 저항이 0Ω(오옴)이면, GND 라인과 단락되어 있는것과 같다. 그저항값을 「입력 임피던스」

라고 말한다. 일반적인 회로는, 입력 임피던스는 높을수록, 출력 임피던스는 낮을수록 좋다고 한다. (그러나,

길게 신호선을 끌어 돌리는 경우는 신호 손실이라 든지를 생각하지 않으면 안되기 때문에, 이야기가 달라진다)

입력 임피던스가 높으면, 전류가 그다지 흐르지 못한다. 즉, 전단에 걸리는 전기적부담이 줄어들고, 결과적으로

미약한 신호도 측정할수 있다. 반대로 입력 임피던스가 낮으면, 전류가 많이 흐르기 때문에,전단에 걸리는 전기

부담이 커져 버리고, 전류를 많이 흘릴수없는 미약한 신호를 넣으면, 부서져서 보이지 않게 되어 버린다.미약한

신호를 입력하고 싶을때는 별도의 앰프가 필요하는등, 불편한 점이 많다.

2. 출력 임피던스

출력 임피던스는, 전지의 내부저항과 같은것으로, 소자내부의 실제 출력에 직렬로 붙은 이른바 기생저항과 같은

것이다. 출력임피던스는 낮을수록 좋다. 보통 OP앰프등은 몇Ω~수십Ω이다. 그리고, 출력측의 출력 임피던스는

그 출력처에 연결되는 입력단자의 입력impedance보다 낮지 않으면 안된다. 그것은 조금 생각해 보면 바로 알수

있다. 출력 임피던스를 전지의 내부저항과 생각해 보면, 출력처에 연결되어 있는 부하가 커지면, 즉, 출력처의

입력 임피던스가 낮아지면, 내부저항에 의한 전압강하로 계속적으로 출력전압이 내려간다.그것은 전지가 아니라,

신호원의 생각도 마찬가지이다. 내부저항은 작을수록 전압강하가 일어나기 어렵게 되기때문에, 출력 임피던스는

작은것이 좋다는것이다. 또한, 출력측의 출력 임피던스는, 그 출력처에 연결된 입력단자의 입력 임피던스보다

낮아지지 않으면 안되는 이유도 거기에 있다. 예를들어, 출력측의 출력 임피던스를 100Ω으로, 출력 단자에서는

100V의 전압이 출력되고 있다고 하자. 여기서, 출력단자를 단락, 즉 입력 임피던스 0Ω때 무언가에 연결한것과

같은 상태를 만든다. 그러면, 출력 임피던스의 바탕으로 되어있는 내부의 기생저항 100Ω에 100V가 정확히 걸려,

1A의 전류가 흐른다. 즉, 자신이 큰 부하가 되어 버린다. 그렇게 되면, 출력단자에서는 정상적인 신호를 꺼낼수

없게되어 버리므로, 「출력측의 출력 임피던스는, 출력처에 연결하는 입력단자의 입력 임피던스보다 낮게」설계

하는것이 보통이다.

출처 : http://blog.naver.com/paynoh?Redirect=Log&logNo=10123590692

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