[전자회로 기초 6-9] 임피던스 매칭 종류

안녕하세요.

Edward입니다.

 

이번 시간은 임피던스 매칭의 종류(분류)에 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

[전자회로 기초 6-8] 입력 임피던스

 

 

임피던스의 종류는 사실 이미 이전에 다 설명을 드렸었어요~

그럼에도 별도로 설명을 진행하는 것은 정리와 복습, 그리고 실전을 위해서 인데요.

임피던스 매칭의 종류는 다음의 3가지 형태가 있어요.

1. 반드시 잡아야 되는 매칭

2. 잡지 않아도 되는 매칭

3. 잡아서는 안 되는 매칭

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1. 반드시 잡아야 되는 매칭 (전력 전송)

POWER = 전력을 전송할 때는 임피던스 매칭은 필수예요!

가장 좋은 예로 스피커인데요.

보통 스피커는 낮은 임피던스를 갖습니다. 보통 4Ω짜리 스피커가 있고 8Ω짜리 스피커가 있습니다.

근데 8Ω짜리 스피커에 흘려야 할 전류를 4Ω 스피커에 흘린다면 어떻게 될까요?

그러면 전류가 많이 흐르니깐 전류를 흘리는 앰프가 오히려 위험해집니다. (엄밀히 따지면 HIGH로 보내고 LOW로 받는 상태가 됩니다.) -> 이렇게 사용되면 절대 안 됩니다!!

 

 

2. 잡지 않아도 되는 매칭 (전압 전송)

이 경우에는 보통 신호 레벨도 크게 엄격하지 않고 전압만 깔끔하게 전송되면 되는 경우입니다.

전압 전송은 이전에도 설명했지만 LOW로 보내고 HIGH로 받기입니다. 비율은 10배 정도입니다.

대략 입력 임피던스가 출력 임피던스보다 10배 정도의 임피던스로 받으면 됩니다.

임피던스 매칭을 하는 이유는 "전력"을 보내기 위해서입니다.

전력은 전류 * 전압인데요. 전압만 보내고 싶으면 저항을 크게 키워서 전류를 적게 보내게 됩니다.

이 경우 어느 정도까지의 저항을 결정하여 매칭을 안 할지는 주위의 노이즈 등의 상황으로 판단할 수 있어요.

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3. 잡아서는 안 되는 매칭 (전류 전송 안 함)

보통 이런 경우는 잘 없는데, 음향기기 쪽에서 간혹 임피던스 매칭을 안 하는 기기들이 있습니다.

이런 경우들은 매칭을 해도 의미가 없기 때문인데요. 임피던스를 얼마에 매칭 해야 하는지 기재되어 있지도 않아요.

보통 이럴 때는 출력 단자의 OPAMP IC의 출력이 거의 그대로 나오고 있어요.

다음 그림의 회로를 참고해볼게요.

출력 임피던스

위 그림에서의 콘덴서는 이전에 설명했듯이 신호의 진폭의 중심을 0V로 Shift 하기 위한 콘덴서예요.

R2는 콘덴서와 함께 신호의 진폭을 0V로 끌어당기기 위해 사용하는 저항이에요!

R1은 초보들이 출력 단자를 GND와 Short 되어도 망가지지 않기 위한 보호장치예요.

그리고 OPAMP의 출력 임피던스는 대략 100Ω이하라고 판단됩니다.

아마 출력 임피던스는 대략 1.1kΩ이면 될 것 같아요. 콘덴서가 충분히 크고 신호에게 있어서 저항이 되지 않는다면요..

그런데, 이 회로의 권장 부하는 10kΩ이상으로 표시되어 있어요 ㅎㅎㅎㅎ

 

 

그 이유는, OPAMP IC는 큰 전류를 낼 수 없기 때문이에요. IC는 굉장히 작은 칩입니다. 그래서 출력 전력도 작아요.

일반적인 제품은 10mA 정도 출력한다고 보면 됩니다. 이 이상 올라가면 IC는 고장나버리죠.

하지만 OPAMP는 전원 전압에 가까운 수준까지 전압을 충분하게 출력 가능합니다!

+15/-15까지 가능하죠 ㅎㅎ

이제 다시 회로의 설명으로 돌아가서, 저 회로의 출력 임피던스가 1.1kΩ이라고 했을 때, 부하를 동일하게 1.1kΩ으로 하면 어떻게 될까요?

출력 전압 +14V 일 때, 전류는 약 6.4mA에요.

그리고 출력 전압 +29V 일 때, 전류는 약 13mA가 됩니다.

자, 그러면 전압이 +14V 일 땐 괜찮아 보이는데, +29V가 되면 위험해 보이죠??

그래서 전류를 줄이는 방향으로 가게 됩니다. 전압을 내리는 방향도 있지만, 전류를 내리는 것이 효과적이에요.

따라서 전류를 줄이는 방법으로는, 부하 임피던스를 높게 할 수밖에 없습니다. 그래서 권장 부하가 10kΩ이상으로 될 거예요 ㅎㅎ

이러면 출력 전류가 작아도 문제없이 동작합니다.

여기까지 하겠습니다 ㅎㅎ

감사합니다.