안녕하세요.
Edward입니다.
이번 시간은 노이즈에 대해서 설명해보려고 합니다.
임피던스 매칭 1,2편을 보시고 보는게 이해하는데 훨씬 수월합니다 ^^
아래 링크 목록은 임피던스에 관련된 POST를 정리하였습니다.
임피던스를 배우면서 빼놓을 수 없는 것이 바로 노이즈입니다!!
노이즈란?!
필요한 신호에 섞여 신호를 바꾸어 버리는 전기적인 장애 또는 잘못된 부호. 전기 회로 내에서 노이즈의 발생을 제로로 만드는 것은 이론적으로 불가능함. 또는 노이즈를 잡음이라고도 한다. 잡음은 보통은 원치 않는 소리, 곧 소음을 뜻하며, 이때 잡음이라는 낱말이 반드시 바라지 않는 "소리"만을 뜻하는 것은 아니다. 넓은 의미에서 잡음은 다른 신호의 간섭을 비롯한 여러 가지 의도하지 않은 입력 신호의 왜곡을 말한다. - 구글 사전
한마디로 노이즈는 우리에게 불필요한 존재라고 생각하면 됩니다.
즉, 간섭과 신호 왜곡 등 여러 가지 안 좋은 것을 유발하는 것이 노이즈입니다.
모든 임베디드 시스템, 기타 통신과 전자 시스템에는 노이즈는 무조건 생긴다고 봐야 하며, 우리 엔지니어들은 노이즈를 완벽하게 없앨 수는 없고 일정 dB포인트 이하로 혹은 동작에 문제가 생기지 않도록 줄일 수 있는 방법을 강구해야 해요.
그리고 기본적으로 어떤 라인이 노이즈에 약한지에 대해서도 알아둬야 합니다.
그래서 이해를 쉽도록 하기 위해서!
이전 임피던스 1,2편에서 설명드린 전력 전송 방식과 전압 전송 방식에 대해서 비교해보면서 노이즈가 어떤 식으로 영향을 미치는지에 대해서 알아볼게요.
그래서 아래 그림에 노이즈에 영향이 받은 것처럼 그려보겠습니다.
시작하기 이전에 그거 아시나요??
노이즈는 전압, 전류의 두 가지의 요소를 가지고 있어요. 그래서 전력으로 생각해도 무방합니다.
그래서 ! 노이즈의 전력이 1mW라고 했을 때,
600Ω 외부 부하에 60mW의 신호가 전송되는 라인에 1mW를 영향받으면 신호와 노이즈의 비율은 60:1이 됩니다.
이는 신호가 노이즈에 비해 60배가 높기 때문에 노이즈가 들어와도 전송에는 무리가 없겠죠??
하지만 600kΩ 부하에서는 0.24mW의 전력 신호를 보내는데요. 오히려 반대로 노이즈의 비율이 전력 신호보다 큽니다.
1 : 0.24에요.. 4배나 크죠. 이렇게 되면 노이즈가 더 크기 때문에 원하는 신호의 전송을 할 수 없어요.
이렇게 되면 다른 심각한 부분도 생기기 때문에 고려할 사항이 많아 집니다.
전송 라인에는 송신부와 수신부, 즉 보내는 쪽과 받는 쪽 둘 다 연결되어 있기 때문에 보내는 쪽의 출력 단자를 통해 내부로도 노이즈가 들어갈 가능성도 생기기 때문이에요.
한마디로 둘 다 영향을 받는다는 거죠. 그렇다고 어떤 라인이 노이즈의 영향을 받기 쉬운지 아닌지는 수신부의 입력 임피던스가 값이 크다고 결정되는 것도 아니에요.
그래서 결국 위 내용의 결과만 보자면 "임피던스 매칭이 잡힌 전력 전송 쪽이 신호 보존에 뛰어나다."라는 것이죠.
실제로 현장에서는 통신 케이블이 길게 연결될 수밖에 없는 구조를 사용할 때, 대부분 노이즈 대책을 위해 임피던스 매칭을 전력 전송으로 시행하게 됩니다.
그렇다고 전압 전송이 안 좋은 게 아니에요!
전압 전송을 속칭으로 "Low로 보내고 High로 받기"라고 부르는데요.
이전에 설명드렸지만, 전압으로 전송하기 위해서는 송신부는 임피던스를 낮게 설정하고 (Low 보내기),
수신부는 임피던스를 높게 설정합니다.(High 받기) 보통 이렇게 사용되는 경우는 전압이 중요시되는 시스템에 많이 사용됩니다. 예로 음향기기가 있습니다.
즉, 전압 전송도 사용하는 곳에 따라 도움이 될 수 있습니다. 전압 신호가 중요시 되는 시스템에 많이 사용되겠죠 ㅎㅎ
혹시라도 말씀드리는데, 반대로 "High로 보내고 Low로 받기" 이런 식의 방식은 사용하지 않습니다 ㅎㅎㅎ
혹시라도 저런 방식은 시스템을 보호하기 위해서라도 사용하지 않는 것이 좋아요.
자 이번 시간은 여기까지 진행하도록 하겠습니다.
노이즈에 대해서는 정말 많은 얘기를 할 수 있는데, 더 많은 설명은 아래 링크를 참고 부탁드립니다.
사실 PCB에 관련된 EMC/EMI 분야가 정말 노이즈를 많이 다루는 쪽이기 때문에 아래 링크를 확인해주세요! ㅎㅎ
[PCB #1] PCB 설계란? (EMI에 강한 설계)
[PCB #2] PCB 설계란? (EMI에 강한 설계)
그럼 다음 시간에는 입력 임피던스에 대해서 알아보겠습니다 ^^
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