hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
안테나 배열 비주기적 배열
위에서 보았듯이 인접 방사체 사이의 간격이 일정할 때 배열 인자는 회절 빔의 존재로 특징지어진다. 문헌에서는 배열 인자의 주기성을 파괴하기 위해서는 배열 자체의 기하학적 구조 또한 비주기적으로 만들어야 함이 충분히 입증되었다. 방사체의 위치를 서로 비례하지 않도록 조절할 수 있다. 위치 또한 추가적인 자유도(미지수)를 나타내는 배열을 합성하기 위해 여러 방법이 개발되었다. 결정론적 및 확률론적 방법론이 모두 존재한다. 비주기적 배열의 확률론적 이론은 충분히 체계화된 이론으로, 강력한 일반 방법론적 기반을 가지고 있으므로, 먼저 그 특성을 설명하는 데 집중해보자.
방사체의 위치 가 전체 배열 개구부와 일치하는 지지대를 갖는 독립적이고 동일하게 분포된 확률 변수라고 가정한다. 결과적으로 배열 인자는 확률 과정이며, 그 평균은 다음과 같다.
안테나 배열 안테나 배열의 설계
고정된 방사 패턴을 제공하는 안테나 배열에서 급전망은 안테나 배열의 일부로 간주될 수 있다. 따라서 안테나 배열은 단일 포트를 갖는다. 배열의 각 요소의 위상이 적절하다면 좁은 빔을 형성할 수 있다. 또한, 각 요소가 받는 여기 진폭(방출 시)이 잘 선택되면, 지정된 패턴에 근사하는 방사 패턴을 갖는 단일 포트 배열을 합성할 수 있다. 배열 패턴 합성을 위한 많은 방법이 개발되었다. 고려해야 할 추가적인 문제는 매칭, 방사 효율 및 대역폭이다.
전자적으로 조향 가능한 안테나 배열의 설계는 다르다. 왜냐하면 각 요소의 위상을 변경할 수 있고, 각 요소의 상대 진폭도 변경할 수 있기 때문이다. 여기서 안테나 배열은 다중 포트를 가지므로, 매칭 및 효율성 문제는 단일 포트의 경우보다 더 복잡하다. 또한, 매칭 및 효율성은 안테나 간의 상호 작용을 무시할 수 있는 경우를 제외하고는 여기(excitation)에 따라 달라진다.
안테나 배열 안테나 배열의 설계
공간 다이버시티 및 공간 멀티플렉싱(다른 유형의 MIMO 무선 통신)에 사용되는 안테나 배열은 항상 다중 포트를 갖는다. 이는 방출 시 독립적인 여기를 수신하고, 수신 시에는 어느 정도 독립적인 신호를 전달하기 위한 것이다. 이 경우에도 매칭 및 효율성 문제는 복잡하며, 특히 모바일 장치의 안테나 배열의 경우(참조 의 10장 참조) 안테나 배열 주변 환경이 동작에 영향을 미치고 시간이 지남에 따라 변동하기 때문이다. 적절한 매칭 메트릭 및 효율성 메트릭은 최악의 여기 가능성을 고려한다.
C 전지
C 전지(C battery, C 사이즈 전지 또는 R14 전지)는 일반적으로 장난감, 손전등, 악기 등 중간 정도의 전력 소모가 있는 기기에 사용되는 표준 크기의 건전지이다.
2007년 기준으로 C 전지는 미국에서 알칼라인 1차 전지 판매량의 4%를 차지했다. 2008년 스위스에서는 C 전지가 1차 전지 판매량의 5.4%를, 2차 전지(충전식) 판매량의 3.4%를 차지했다.
C 전지 속성
C 전지는 길이 50 mm (1.97 in), 직경 26.2 mm (1.03 in)이다.
C형 전지의 전압과 용량은 전지 화학 및 방전 조건에 따라 달라진다. 공칭 전압은 1.5V이다. 알칼라인 C 전지는 최대 8000 mAh의 저장 용량을 가지며, 충전식 NiMH C 전지는 최대 6000 mAh를 저장할 수 있다. 아연-탄소 C 전지는 일반적으로 최대 3800 mAh를 저장한다. AAA 및 AA 전지에 비해 C 전지의 저장 용량은 상당히 높다.
C 전지 표준화
D 전지와 마찬가지로 C 전지 크기는 1920년대부터 표준화되었다. AA, AAA, N 크기는 1950년대부터 일반적으로 사용되어 왔다. 이는 손전등용으로 유사한 크기였던 구형 No. 1 건전지에서 유래되었으며, 원래 아연 케이스는 빗자루 손잡이 주위에 형성되었다.
C 전지는 현재 ANSI 전지 명명법 표준에서 "14"로 불리며, IEC 표준에서는 "R14"로 지정된다.
D 전지
D 전지(D battery, D 셀 또는 IEC R20)는 표준화된 크기의 건전지이다. D 셀은 양쪽 끝에 전기 접점이 있는 원통형이며, 양극 끝에는 융기된 부분이 있다. D 전지는 일반적으로 대형 손전등, 수신기 및 송신기와 같이 높은 전류 소모가 필요한 장치나 연장된 작동 시간이 필요한 기타 장치에 사용된다. D 셀은 충전식 또는 비충전식일 수 있다. 단자 전압과 용량은 셀의 화학적 구성에 따라 달라진다.
내셔널 카본 컴퍼니는 1898년에 최초의 D 셀을 출시했다. 더 작은 셀이 보편화되기 전에는 D 셀이 손전등 전지로 널리 알려졌다. 이 전지에 대한 미군 지정은 제2차 세계 대전 이전부터 BA-30이었다. 제2차 세계 대전 중에는 미 해군에 의해 Type C 전지로 지정되었는데, 이는 더 작은 C 셀 전지(BA-42)와의 혼동을 야기했다.
2007년에 D 전지는 미국에서 알칼리 일차 전지 판매(수량 기준)의 8%를 차지했다. 2008년에 스위스의 D 전지 구매량은 일차 전지 판매의 3.4%, 이차(충전식) 전지 판매의 1.4%에 달했다.
D 전지 크기와 용량
D 전지는 공칭 직경이 33.2 ± 1 mm (1.3인치)이다.
총 길이는 61.5mm (2.42인치)이다.
D 전지 전지 용량
전지의 용량은 셀의 화학적 구성과 전류 소모량에 따라 달라진다. 듀라셀 브랜드는 알칼리 D 셀의 성능을 25mA 소모 시 약 20,000 mAh, 그러나 500mA 소모 시 약 10,000 mAh로 평가한다. 이러한 효과는 NiMH 화학을 사용하는 셀에서는 덜 두드러지며, NiCd 셀에서는 거의 나타나지 않는다. 시중에서 흔히 볼 수 있는 D형 충전식 셀 중 다수는 실제로는 D 크기 홀더에 들어있는 서브 C 셀이다.
N 전지
N 전지(N battery) 또는 N 셀은 표준 크기의 건전지이다. N 전지는 각 끝에 전기 접점이 있는 원통형이며, 양극 끝에는 위쪽에 돌기가 있다. 이 전지는 길이가 30.2 mm (1.19 in)이고 지름이 12.0 mm (0.47 in)이며, AA 전지 길이의 약 5분의 3이다.
N 전지 개요
N-셀 전지는 버제스 배터리 컴퍼니가 설계했으며 Z 전지(AA 전지) 및 7번 전지(AAA 전지)를 포함한 더 작은 전지 시리즈의 일부였다.
이 유형의 망간 건전지는 IEC 표준에 따라 R1으로 지정된다. 마찬가지로 이 유형의 알칼리 전지는 LR1으로 지정된다. ANSI는 이 전지를 알칼리 및 망간 건전지 화학에 대해 각각 910A 및 910D로 지정한다. 에너자이저는 이 유형을 E90이라고 부른다.
같은 크기의 수은 전지는 독성 때문에 더 이상 생산되지 않는다. 말로리 RM401, 듀라셀 RM-401, IEC-MR1 등 이전 수은 전지는 알칼리 코닥 KN으로 대체되었다.
충전식 N-크기 전지도 니켈-카드뮴 전지(KR1) 및 니켈-금속 수소화물 전지(HR1) 화학으로 제공된다. 그러나 이들은 다른 충전식 크기보다 훨씬 덜 흔하다. 충전식 N-시리즈 전지는 임시 어댑터(예: 작은 금속 슬러그 또는 스프링)를 사용하여 AA 충전기에서 충전할 수 있다. 일부 범용 배터리 충전기(스프링 장착 접점 포함)도 N 크기 배터리를 충전할 수 있다.
N 전지 개요
이 크기 전지의 일반적인 용도는 일부 소형 손전등, 무선 포켓 무선호출기 수신기, 원격 제어 도어 차임, 혈당 측정기, 작은 탁상 시계, 무선 마이크로폰, 레이저 포인터, 일부 빈티지 계산기, 일부 슬롯카, 필름 카메라 및 작은 바이브레이터 (성 도구)를 포함한다. 그러나 기술이 발전함에 따라 이러한 장치 중 다수는 이제 단추형 전지로 작동한다.
N-셀 전지는 12V 출력을 가진 A23 전지와 비슷한 크기이다.
플리커 노이즈
플리커 노이즈(flicker noise)는 1/f 전력 스펙트럼 밀도를 갖는 전자 노이즈의 한 종류이다. 따라서 이 용어들은 더 넓은 정의를 가지고 있지만, 종종 1/f 노이즈 또는 분홍색 잡음이라고 불린다. 이는 거의 모든 전자 장치에서 발생하며, 전도체 채널의 불순물, 베이스 전류로 인한 트랜지스터의 캐리어 생성 및 재결합 노이즈 등 다양한 다른 효과와 함께 나타날 수 있다.
플리커 노이즈 속성
전류 또는 전압의 1/f 노이즈는 일반적으로 직류와 관련이 있는데, 이는 저항 변동이 옴의 법칙에 의해 전압 또는 전류 변동으로 변환되기 때문이다. 직류가 흐르지 않는 저항에서도 1/f 성분이 있는데, 이는 저항을 변조하는 온도 변동 때문일 가능성이 높다. 이 효과는 망가닌에서는 나타나지 않는데, 이는 망가닌이 무시할 수 있는 저항의 온도 계수를 가지고 있기 때문이다.
전자 장치에서는 저주파 현상으로 나타나는데, 이는 고주파가 다른 소스의 백색 잡음에 의해 가려지기 때문이다. 그러나 발진기에서는 저주파 노이즈가 혼합되어 반송파 주파수에 가까운 주파수까지 올라갈 수 있으며, 이는 발진기 위상 잡음을 초래한다.
플리커 노이즈 속성
총 노이즈에 대한 플리커 노이즈의 기여는 플리커 노이즈가 지배적인 저주파 영역과 평탄한 백색 노이즈 스펙트럼이 지배적인 고주파 영역 사이의 코너 주파수 fc로 특징지어진다. MOSFET은 높은 fc를 가지며 (GHz 범위에 있을 수 있음), JFET와 BJT는 약 1 kHz 정도의 낮은 fc를 가진다. 그러나 JFET는 일반적으로 BJT보다 저주파에서 더 많은 플리커 노이즈를 나타내며, 플리커 노이즈에 대해 선택되지 않은 JFET에서는 fc가 수 kHz에 달할 수 있다.
이것은 일반적으로 가우시안 분포를 가지며 시간 가역적이다. 저항기와 FET에서는 선형 메커니즘에 의해 생성되지만, BJT와 다이오드에서는 비선형 메커니즘에 의해 생성된다.
MOSFET의 플리커 노이즈 전압의 스펙트럼 밀도는 주파수 f의 함수로 로 모델링되는 경우가 많으며, 여기서 K는 공정 의존 상수이고, 는 산화물 전기 용량이며, W와 L은 각각 채널 폭과 길이다. 이는 경험적 모델이며 일반적으로 지나친 단순화로 생각된다.
플리커 노이즈는 탄소 피막 저항기와 후막 저항기에서 발견되며, 모든 저항에 존재하는 열잡음 수준보다 전체 노이즈 수준을 증가시키므로 초과 노이즈라고 불린다. 이와 대조적으로, 권선형 저항기는 플리커 노이즈가 가장 적다. 플리커 노이즈는 직류의 수준과 관련이 있으므로, 전류가 낮게 유지되면 열 노이즈가 저항의 주요 효과가 되며, 주파수 창에 따라 사용되는 저항기의 유형이 노이즈 수준에 영향을 미치지 않을 수 있다.
플리커 노이즈 측정
전압 또는 전류에서 1/f 노이즈 스펙트럼의 측정은 다른 유형의 노이즈 측정과 동일한 방식으로 수행된다. 샘플링 스펙트럼 애널라이저는 노이즈에서 유한 시간 샘플을 취하고 FFT 알고리즘으로 푸리에 변환을 계산한다. 그런 다음 푸리에 스펙트럼의 제곱 절대값을 계산한 후, 이 샘플링 과정을 충분히 많은 횟수만큼 반복하여 평균값을 계산한다. 결과 패턴은 측정된 노이즈의 전력 밀도 스펙트럼에 비례한다. 그런 다음 유한 시간 샘플의 지속 시간과 1 정도의 수치 상수로 정규화하여 정확한 값을 얻는다. 이 절차는 유한 시간 샘플의 지속 시간의 역수(저주파 끝)와 노이즈의 디지털 샘플링 속도(고주파 끝)에 의해 결정되는 주파수 창 내에서만 올바른 스펙트럼 데이터를 제공한다. 따라서 얻은 전력 밀도 스펙트럼의 상위 및 하위 반 데카드는 일반적으로 스펙트럼에서 제거된다. 좁게 필터링된 대역을 신호에 걸쳐 스윕하는 기존 스펙트럼 애널라이저는 협대역 기기이므로 신호 대 잡음비(SNR)가 우수하다. 이러한 기기는 플리커 노이즈를 완전히 측정하기에 충분히 낮은 주파수에서 작동하지 않는다. 샘플링 기기는 광대역이므로 노이즈가 높다. 여러 샘플 트레이스를 가져와 평균화함으로써 노이즈를 줄인다. 기존 스펙트럼 애널라이저는 협대역 획득으로 인해 여전히 더 나은 SNR을 가진다.
플리커 노이즈 계측 및 측정에서 제거
DC 측정의 경우 1/f 노이즈는 특히 문제가 될 수 있는데, 이는 저주파에서 매우 중요하며, DC에서 적분/평균화 시 무한대에 가까워지는 경향이 있기 때문이다. 매우 낮은 주파수에서는 노이즈가 드리프트로 변하는 것으로 생각할 수 있지만, 드리프트를 유발하는 메커니즘은 일반적으로 플리커 노이즈와는 다르다.
강력한 한 가지 기술은 관심 신호를 더 높은 주파수로 이동시키고 위상 감지 검출기를 사용하여 측정하는 것이다. 예를 들어, 관심 신호는 주파수로 초핑될 수 있다. 이제 신호 체인은 DC 신호가 아닌 AC 신호를 전달한다. AC 결합 단계는 DC 성분을 필터링하여 플리커 노이즈도 감쇠시킨다. AC 신호의 피크를 샘플링하는 동기 검출기는 원래 DC 값과 동일하다. 즉, 먼저 저주파 신호는 고주파 캐리어로 곱하여 고주파로 이동하고, 플리커 노이즈의 영향을 받는 장치에 전달된다. 장치의 출력은 동일한 캐리어로 다시 곱해져서 이전 정보 신호가 기저대역으로 돌아오고, 플리커 노이즈는 더 높은 주파수로 이동되어 쉽게 필터링될 수 있다.
버스트 노이즈
버스트 노이즈(burst noise)는 반도체 및 초박막 게이트 산화막에서 발생하는 전자 노이즈의 한 종류이다. 랜덤 텔레그래프 노이즈 (RTN), 팝콘 노이즈, 임펄스 노이즈, 이중 안정 노이즈 또는 랜덤 텔레그래프 신호 (RTS) 노이즈라고도 불린다.
이 노이즈는 무작위적이고 예측 불가능한 시간에 두 개 이상의 불연속적인 전압 또는 전류 레벨(최대 수백 마이크로볼트) 사이에서 갑작스러운 계단식 전이를 특징으로 한다. 오프셋 전압 또는 전류의 각 변화는 종종 수 밀리초에서 수 초 동안 지속되며, 오디오 스피커에 연결하면 팝콘 튀는 소리처럼 들린다.
버스트 노이즈
버스트 노이즈는 초기 점 접촉 다이오드에서 처음 관찰되었으며, 그 후 최초의 반도체 연산 증폭기 중 하나인 709의 상용화 과정에서 재발견되었다. 모든 발생을 설명할 수 있는 단일 버스트 노이즈 발생원은 이론화되지 않았지만, 가장 일반적으로 언급되는 원인은 박막 계면 또는 벌크 반도체 결정의 결함 지점에서 전하 운반자의 무작위적인 포획 및 방출이다. 이러한 전하가 트랜지스터 성능에 상당한 영향을 미치는 경우(예: MOS 게이트 아래 또는 바이폴라 베이스 영역), 출력 신호가 상당할 수 있다. 이러한 결함은 중 이온 주입과 같은 제조 공정이나 표면 오염과 같은 의도치 않은 부작용으로 인해 발생할 수 있다.
개별 연산 증폭기는 특정 응용 분야에서 노이즈 양을 최소화하기 위해 피크 검출기 회로를 사용하여 버스트 노이즈에 대한 스크리닝을 할 수 있다.
버스트 노이즈는 두 가지 뚜렷한 값 사이를 불연속적으로 점프하는 마르코프 연속 시간 확률 과정인 텔레그래프 과정을 통해 수학적으로 모델링된다.
소음 측정
음향학에서 소음 측정 또는 노이즈 측정(noise measurement)은 환경 소음을 측정하거나 직장 내 소음을 측정하는 것을 목적으로 할 수 있다. 응용 분야에는 건설 현장, 항공기 소음, 도로 소음, 엔터테인먼트 장소 및 주변 소음 모니터링이 포함된다. 소음의 정의 중 하나는 모든 "원치 않는 소리"를 포함한다. 음량 수준이 충분히 높은 강도에 도달하면, 원하든 원치 않든 소리가 청력에 손상을 줄 수 있다. 환경 소음 모니터링은 교통 (예: 자동차, 항공기, 기차), 산업 (예: 기계) 및 레크리에이션 활동 (예: 음악)으로 인해 야외 환경에서 발생하는 소음을 측정하는 것이다. 환경 소음 모니터링을 규제하는 법률 및 제한은 국가마다 다르다.
소음 측정
적어도 소음은 성가시거나 불쾌할 수 있으며 인간 또는 동물의 삶의 활동이나 균형을 방해하여 공격성, 고혈압 및 스트레스 수준을 증가시킬 수 있다. 극단적으로는 과도한 수준 또는 기간의 소음은 청각 장애, 귀울림, 수면 장애, 혈압 상승, 스트레스 증가 및 혈관 수축, 그리고 관상동맥질환 발생률 증가와 같은 장기적인 부정적인 건강 영향을 미칠 수 있다. 동물에게 소음은 포식자 또는 먹이 감지 및 회피를 변경하고, 번식 및 항해를 방해하며, 영구적인 귀울림 및 청각 장애에 기여하여 사망 위험을 증가시킬 수 있다.
환경 소음에 대처하기 위한 다양한 개입이 가능하다. 도로 소음은 방음벽 사용, 차량 속도 제한, 도로 표면 질감 변경, 중장비 차량 제한, 제동 및 가속을 줄이기 위한 차량 흐름을 원활하게 하는 교통 통제 사용, 타이어 설계를 통해 줄일 수 있다. 항공기 소음은 더 조용한 제트 엔진 사용, 비행 경로 변경 및 공항 주변 주민들을 위한 시간대 고려를 통해 줄일 수 있다. 산업 소음은 산업 장비 재설계, 충격 방지 장치 및 작업장 내 물리적 장벽을 통해 해결된다.
소음은 소음원에서 소음계를 사용하여 측정할 수 있다. 또는 조직이나 회사는 소음량계를 통해 작업장에서 환경 소음에 대한 개인의 노출을 측정할 수 있다. 이러한 방법 중 하나를 사용하여 측정한 값은 아래 표준에 따라 평가된다.
소음 측정 오디오 시스템 및 방송
소음 측정은 백색 잡음 또는 기타 특수 형태의 시험 신호를 사용하는 시험 절차의 일부일 수도 있다. 오디오 시스템 및 방송에서는 서로 다른 장치 및 신호 경로를 비교할 수 있도록 주관적으로 유효한 결과를 얻기 위해 특정 방법이 사용된다. 이는 생성되는 소음의 불일치한 스펙트럼 분포 및 시간적 특성과는 관계없이 적용된다. 특히 ITU-R 468 잡음 가중치는 이 목적을 위해 특별히 고안되었으며 전문 오디오 및 방송 측정에 널리 사용된다.
소음 측정 표준
소음 측정에는 목표나 초점이 다른 여러 가지 표준이 있다.
소음 제어
소음 제어, 노이즈 제어, 노이즈 컨트롤(noise control) 또는 소음 완화(noise mitigation)는 소음 공해를 줄이거나 실외 또는 실내에서 발생하는 소음의 영향을 줄이기 위한 일련의 전략이다.
소음 제어 개요
소음 완화 또는 감쇠의 주요 영역은 교통 소음 제어, 건축 설계, 용도지역 코드를 통한 도시 계획, 및 직업 소음 제어이다. 도로 소음과 항공기 소음은 환경 소음의 가장 만연한 원인이다. 사회 활동은 증폭된 소리와 음악을 특징으로 하는 엔터테인먼트 장소 근처의 실내외 지역에 거주하거나 해당 지역을 점유하는 인구의 건강에 지속적으로 영향을 미치는 소음 수준을 발생시킬 수 있으며, 이는 효과적인 소음 완화 전략에 상당한 어려움을 준다.
실내 소음 수준을 다루기 위해 다양한 기술이 개발되었으며, 이 중 다수는 지역 건축법규에 의해 장려된다. 최상의 프로젝트 설계의 경우, 기획자는 설계공학자와 협력하여 도로 설계와 건축 설계의 균형을 검토하도록 권장된다. 이러한 기술에는 외벽, 방화벽, 바닥 및 천장 조립체의 설계가 포함되며, 또한 오디토리엄, 연주회장, 엔터테인먼트 및 사교 장소, 식사 공간, 오디오 녹음실 및 회의실과 같은 특수 목적실의 잔향을 감쇠시키는 수많은 특수 수단이 있다.
소음 제어 개요
이러한 기술 중 다수는 방음벽을 구축하거나 내부 공간에 흡음 라이너를 사용하는 재료 과학 응용 분야에 의존한다. 산업 소음 제어는 산업 기계로부터의 소음 격리 및 작업자의 작업장 보호를 위한 특정 방법에 중점을 둔 내부 건축 소음 제어의 하위 집합이다.
사운드 마스킹은 특정 소음의 방해를 줄이기 위해 노이즈를 능동적으로 추가하는 것으로, 방음의 반대이다.
소음 제어 표준, 권장 사항 및 지침
각 조직은 소음 제어 조치를 시행하기 전에 작업자가 노출될 수 있는 소음 수준에 대한 자체 표준, 권장 사항/지침 및 지시를 가지고 있다.
OSHA의 요건에 따르면, 작업자가 8시간 시간 가중 평균 (TWA)으로 90 dBA를 초과하는 소음 수준에 노출될 경우, 작업장에 행정적 통제 및 새로운 공학적 통제를 구현해야 한다. OSHA는 또한 충격 소음과 충격 소음이 140 dB 피크 음압 레벨 (SPL)을 넘지 않도록 제어되어야 한다고 요구한다.
MSHA는 광부가 90 dBA TWA를 초과하는 수준에 노출될 때 작업장에 행정적 및 공학적 통제를 구현해야 한다고 요구한다. 소음 수준이 115 dBA를 초과할 경우, 광부는 청력 보호구를 착용해야 한다. 따라서 MSHA는 소음 수준이 115 dB TWA 미만으로 줄여야 한다고 요구한다. 소음 제어 의사 결정을 위한 소음 수준 측정은 90 dBA에서 140 dBA까지의 모든 소음을 통합해야 한다.
소음 제어 표준, 권장 사항 및 지침
FRA는 8시간 TWA 동안 소음 노출이 90 dBA를 초과할 경우 작업자의 소음 노출을 줄여야 한다고 권고한다. 소음 측정은 80 dBA에서 140 dBA까지의 간헐적, 연속적, 충격, 충동 소음을 포함한 모든 소음을 통합해야 한다.
국방부 (DoD)는 소음 수준을 주로 공학적 통제를 통해 제어할 것을 제안한다. 국방부는 모든 정지 소음을 85 dBA 미만으로 줄이고, 충격 소음을 140 dB 피크 SPL 미만으로 줄여야 한다고 요구한다. TWA 노출은 국방부의 요구 사항에 고려되지 않는다.
유럽 의회 및 이사회 지침은 행정적 및 공학적 통제를 사용하여 소음 수준을 줄이거나 제거해야 한다고 요구한다. 이 지침은 8시간 동안 80 dBA에 135 dB 피크 SPL의 낮은 노출 조치 수준과 8시간 동안 85 dBA에 137 피크 dBSPL의 높은 노출 조치 수준을 요구한다. 노출 한계는 8시간 동안 87 dBA에 140 피크 dBSPL이다.
소음 제어 소음 제어 접근법
소음 제어를 위한 효과적인 모델은 볼트(Bolt)와 인가드(Ingard)의 소음원, 경로, 수신기 모델이다. 유해 소음은 소음원에서 소음 출력을 줄이고, 소음이 청취자에게 전달되는 경로를 최소화하며, 소음을 감쇠시키기 위한 장비를 청취자 또는 수신자에게 제공함으로써 제어할 수 있다.
다양한 조치가 소음원에서 유해 소음을 줄이는 것을 목표로 한다. 조용한 제품 구매 및 국립 직업 안전 보건 연구원 (NIOSH) 디자인을 통한 예방과 같은 프로그램은 조용한 장비의 연구 및 설계와 노후화된 유해 장비의 현대 기술로의 개조 및 교체를 촉진한다.
경로 변경을 통한 노이즈 감소 원리는 소음의 직접 및 간접 경로 변경에 적용된다. 부드러운 바닥과 같은 반사 표면을 통해 이동하는 소음은 위험할 수 있다. 경로 변경에는 폼과 같은 물리적 재료가 포함되며, 소리를 흡수하고 벽은 유해 소음을 줄이는 기존 시스템을 변경하는 방음벽을 제공한다. 시끄러운 장비용 방음 인클로저와 작업자가 장비를 원격으로 제어할 수 있는 격리실도 설계할 수 있다. 이러한 방법은 소리가 작업자 또는 다른 청취자에게 경로를 따라 이동하는 것을 방지한다.
소음 제어 소음 제어 접근법
산업 또는 상업 환경에서 작업자는 적절한 청력 보존 프로그램을 준수해야 한다. 시끄러운 지역에 인원을 제한하는 것과 같은 행정적 통제는 불필요한 소음 노출을 방지한다. 폼 귀마개 또는 귀덮개와 같은 개인 보호 장비는 소리를 감쇠시켜 청취자를 위한 마지막 방어선을 제공한다.
소음 제어 도로
방음벽에 대한 연구는 소음 공해를 효과적으로 줄이는 능력에 대해 엇갈린 결과를 보여주었다. 전기 및 하이브리드 차량은 소음 공해를 줄일 수 있지만, 이러한 차량이 도로 전체 차량의 높은 비율을 차지할 때만 가능하다. 도시 지역의 교통량이 전기 차량으로 50%를 구성하더라도 달성되는 전체 소음 감소는 겨우 몇 데시벨에 불과하며 거의 눈에 띄지 않을 것이다. 고속도로 소음은 오늘날 엔진 유형의 영향을 덜 받는데, 고속에서의 영향은 공기역학 및 타이어 소음과 관련되어 있기 때문이다. 소음원에서 소음을 줄이는 다른 기여 요인으로는 1970년대의 트럭용 향상된 트레드 설계, 1980년대의 디젤 스택에 대한 더 나은 차폐, 그리고 배기음 없는 차량에 대한 지역 차량 규제가 있다.
도로 소음 완화를 위한 가장 효과적인 분야는 도시 계획 결정, 도로 설계, 방음벽 설계, 속도 제어, 노면 포장 선택 및 트럭 제한이다. 속도 제어는 시속 30~60km로 부드럽게 움직이는 차량에서 가장 낮은 소음 배출이 발생하기 때문에 효과적이다. 그 이상에서는 속도가 시속 5마일 증가할 때마다 소음 배출량이 두 배로 늘어난다. 최저 속도에서는 제동 및 (엔진) 가속 소음이 지배적이다.
소음 제어 도로
포장도로 포장재의 선택은 시속 30km 이상의 속도 구간에서 소음 수준에 두 배의 차이를 만들 수 있다. 더 조용한 포장재는 음(-)의 표면 질감을 가진 다공성이며 작거나 중간 크기의 골재를 사용한다. 가장 시끄러운 포장재는 횡방향으로 홈이 파인 표면, 양(+)의 표면 질감, 그리고 더 큰 골재를 가진다. 포장재 결정에는 표면 마찰과 도로 안전 또한 중요한 고려 사항이다.
새로운 도시 고속도로나 간선도로를 설계할 때는 노선 및 도로 기하학에 관한 수많은 설계 결정이 필요하다. 컴퓨터 모델을 사용하여 소음 수준을 계산하는 것은 1970년대 초부터 표준 관행이 되었다. 이러한 방식으로 민감한 수용체가 높은 소음 수준에 노출되는 것을 최소화할 수 있다. 도시 대중교통 시스템 및 기타 철도 교통 결정에 대해서도 유사한 과정이 존재한다. 이 기술을 사용하여 설계된 도시 철도 시스템의 초기 사례는 보스턴 매사추세츠만 교통공사 노선 확장 (1970년대), 샌프란시스코 BART 시스템 확장 (1981), 휴스턴 메트로레일 시스템 (1982), 포틀랜드 (오리건주)의 MAX Light Rail 시스템 (1983)이다.
소음 제어 도로
방음벽은 기존 또는 계획된 지상 교통 프로젝트에 적용될 수 있다. 이는 기존 도로를 개조하는 데 가장 효과적인 조치 중 하나이며, 일반적으로 인접 지역의 소음 수준을 최대 10데시벨까지 줄일 수 있다. 지형, 미기상학 및 기타 지역별 요인으로 인해 이 작업이 매우 복잡하기 때문에 장벽을 설계하려면 컴퓨터 모델이 필요하다. 예를 들어, 굴착된 도로 또는 강한 바람이 부는 환경에서는 대기 중 소리 전파가 어떤 방음벽에도 불리한 상황을 초래할 수 있다.
소음 제어 항공기
도로 소음의 경우와 마찬가지로, 항공기 소음의 근원지에서의 저감 노력은 1960년대 이전의 시끄러운 엔진 설계를 제거하는 것 외에는 거의 진전이 없었다. 제트 터빈 엔진 배기 소음은 속도와 부피 때문에 어떤 간단한 방법으로도 줄일 수 없다.
항공기 소음 저감의 가장 유망한 형태는 토지 계획, 비행 운항 제한 및 주택 방음을 통해서이다. 비행 제한은 선호 활주로 사용, 이륙 비행 경로 및 경사, 시간대 제한의 형태를 취할 수 있다. 이러한 전술은 항공기 안전, 비행 편의성 및 항공사 경제에 영향을 미칠 수 있으므로 때때로 논란의 여지가 있다.
1979년 미국 의회는 FAA에 공항 근처 주택을 단열하기 위한 기술 및 프로그램을 고안할 권한을 부여했다. 이것이 외부 환경에 도움이 되지는 않지만, 이 프로그램은 주택 및 학교 실내에 효과적이었다. 이 기술이 초기에 적용된 공항 중 일부는 샌프란시스코 국제공항, 시애틀-타코마 국제공항, 존 웨인 국제공항 및 캘리포니아의 산호세 국제공항이었다.
소음 제어 항공기
기본 기술은 항공기 소음의 전파와 건물 침투를 시뮬레이션하는 컴퓨터 모델이다. 항공기 유형, 비행 패턴, 지역 기상 조건의 변화와 함께 지붕 업그레이드, 창문 유리 개선, 벽난로 칸막이, 건축 이음새 코킹 및 기타 조치와 같은 대체 건물 레트로핏 전략의 이점을 분석할 수 있다. 이 컴퓨터 모델은 다양한 대체 전략의 비용 효율성을 평가할 수 있도록 한다.
캐나다에서는 캐나다 교통부가 미국에서 사용되는 것과 유사한 컴퓨터 모델을 사용하여 각 공항의 소음 노출 예측(NEF)을 작성한다. 예측에서 식별된 높은 영향 지역 내에서의 주거용 토지 개발은 권장되지 않는다.
소음 제어 건축적 해결책
건축 음향 소음 제어 관행에는 실내 소음 잔향 감소, 실간 소음 전달 완화 및 외부 건물 외벽 보강이 포함된다.
새로운 (또는 리모델링된) 아파트, 콘도미니엄, 병원, 호텔 건설의 경우, 많은 주와 도시에는 건물 거주자를 보호하기 위해 음향 분석 요구 사항이 포함된 엄격한 건축법규가 있다. 외부 소음과 관련하여 법규는 일반적으로 외부 건물 외벽 설계에 필요한 성능 표준을 결정하기 위해 외부 음향 환경 측정을 요구한다. 건축가는 음향 과학자와 협력하여 조용한 실내 (일반적으로 45 dBA)를 만드는 가장 비용 효율적인 방법을 찾을 수 있다. 건물 외벽 설계의 가장 중요한 요소는 일반적으로 유리 (유리 두께, 이중창 설계 등), 천공 금속 (내부 또는 외부 사용), 지붕 재료, 코킹 표준, 굴뚝 칸막이, 외부 문 디자인, 우편함, 다락방 환기 포트 및 벽걸이형 에어컨 설치이다.
소음 제어 건축적 해결책
건물 내부에서 발생하는 소음과 관련하여 두 가지 주요 전송 유형이 있다. 첫째, 공기음은 벽이나 바닥 및 천장 조립체를 통해 전달되며 인접 생활 공간의 인간 활동 또는 건물 시스템 내 기계 소음에서 발생할 수 있다. 인간 활동에는 목소리, 증폭된 사운드 시스템의 소음 또는 동물 소음이 포함될 수 있다. 기계 시스템은 승강기 시스템, 보일러, 냉장 또는 공기조화 시스템, 발전기 및 쓰레기 압축기이다. 공기역학적 소음원은 팬, 공압 및 연소를 포함한다. 공기역학적 소음원에 대한 소음 제어에는 조용한 공기 노즐, 공압 소음기 및 조용한 팬 기술이 포함된다. 많은 기계 소음이 본질적으로 시끄럽기 때문에 주요 설계 요소는 벽 또는 천장 조립체가 특정 성능 표준 (일반적으로 음향투과손실 50)을 충족하도록 요구하는 것으로, 이는 거주자에게 도달하는 소음 수준의 상당한 감쇠를 허용한다.
소음 제어 건축적 해결책
두 번째 유형의 실내 소음은 충격음 차단 등급 (IIC) 전달이라고 불린다. 이 효과는 공기음 전달에서 발생하는 것이 아니라 건물 자체를 통한 소리 전달에서 발생한다. IIC 소음의 가장 흔한 인식은 위층 거실 거주자의 발걸음 소리에서 비롯된다. 저주파 소음은 지면과 건물을 통해 쉽게 전달된다. 이러한 유형의 소음은 줄이기가 더 어렵지만, 위층 바닥 구조를 격리하거나 아래쪽 천장을 탄성 채널에 매달는 것을 고려해야 한다.
위에 언급된 두 가지 전달 효과는 건물 거주자 또는 엘리베이터, 배관 시스템 또는 냉난방 공기 조화 장치와 같은 건물 기계 시스템에서 발생할 수 있다. 어떤 경우에는 단순히 이러한 건물 하드웨어를 선택할 때 사용 가능한 최상의 소음 저감 기술을 지정하면 된다. 다른 경우에는 진동 제어를 위해 시스템의 충격 장착이 필요할 수 있다. 배관 시스템의 경우, 특히 급수관의 경우, 건물 벽 내부에 파이프를 격리 고정하기 위한 특정 프로토콜이 개발되었다. 중앙 공기 시스템의 경우, 다른 건물 영역 사이에 소리를 전달할 수 있는 모든 덕트를 차단하는 것이 중요하다.
특수 목적실을 설계하는 것은 더 이국적인 과제를 수반하는데, 이들 실은 음악회 공연, 녹음실, 강의실과 같은 특이한 기능을 요구할 수 있기 때문이다. 이러한 경우 잔향과 반사를 분석하여 실내를 조용하게 할 뿐만 아니라 에코 효과가 발생하는 것을 방지해야 한다. 이러한 상황에서는 원치 않는 효과를 감쇠시키기 위해 특별한 방음벽과 흡음 라이닝 재료를 지정할 수 있다.
소음 제어 건축 후 솔루션
음향 벽 및 천장 패널은 이미 건설된 건물에서 소음 제어를 위한 일반적인 상업 및 주거 솔루션이다. 음향 패널은 다양한 재료로 구성될 수 있지만, 상업용 음향 응용 분야에서는 유리 섬유 또는 암면 기반 음향 기판으로 자주 구성된다. 예를 들어, 광물 섬유판은 일반적으로 사용되는 음향 기판이며, 보일러 탱크 단열에 사용되는 상업용 단열재는 잔향을 최소화하는 효과를 기반으로 소음 제어 음향 용도로 자주 재활용된다. 이상적인 음향 패널은 음향 충전재의 성능을 방해할 수 있는 면 또는 마감재가 없는 것이지만, 미적 및 안전상의 이유로 일반적으로 직물 덮개 또는 기타 마감재가 임피던스를 최소화하는 데 사용된다. 패널 마감재는 때때로 나무 또는 금속의 다공성 구성으로 만들어진다.
소음 제어 건축 후 솔루션
시공 후 음향 처리의 효율성은 음향 처리에 할당할 수 있는 공간의 양에 따라 제한되므로, 현장 음향 벽 패널은 기존 공간의 모양에 맞게 제작되는 경우가 많다. 이는 "프레임"으로 주변 트랙을 모양에 맞게 만들고, 음향 기판을 채운 다음 천을 주변 프레임 시스템에 늘리고 끼워 넣는 방식으로 이루어진다. 현장 벽 패널은 문틀, 걸레받이 또는 기타 침입물을 중심으로 제작될 수 있다. 이 방법을 사용하면 벽과 천장에 큰 패널(일반적으로 50피트 이상)을 만들 수 있다.
이중창 및 두꺼운 창문도 실외에서 실내로의 소음 전달을 방지할 수 있다.
산업 소음은 전통적으로 산업 기계가 종종 85 데시벨을 초과하는 강렬한 소음 수준을 발생시키는 제조 환경과 관련이 있다. 이러한 상황이 가장 극적인 반면, 사무 장비, 음악, 공공 주소 시스템, 심지어 외부 소음 침입으로만 구성된 70~75 데시벨 범위의 소음 수준이 발생할 수 있는 다른 많은 작업 환경이 있다. 두 가지 유형의 환경 모두 소음 강도와 노출 시간이 너무 크면 소음이 건강에 미치는 영향을 초래할 수 있다.
소음 제어 건축 후 솔루션
산업 장비의 경우, 작업자 소음 보호를 위한 가장 일반적인 기술은 소음원 장비의 충격 완충 장착, 아크릴 유리 또는 기타 단단한 장벽 설치, 귀 보호 장비 제공으로 구성된다. 특정 경우에는 기계 자체를 재설계하여 긁힘, 갈림, 마찰 또는 소음 방출을 유발하는 다른 움직임이 덜하도록 작동할 수 있다. 최근에는 직업 소음 노출을 퇴치하기 위한 노력으로 조용한 제품 구매 프로그램과 이니셔티브가 생겨났다. 이러한 프로그램은 더 조용한 도구 및 장비 구매를 장려하고 제조업체가 더 조용한 장비를 설계하도록 권장한다.
소음 제어 건축 후 솔루션
더 일반적인 사무실 환경의 경우, 위에서 논의된 건축 음향학 기술이 적용될 수 있다. 다른 해결책으로는 가장 조용한 모델의 사무실 장비, 특히 프린터 및 복사기를 연구하는 것이 포함될 수 있다. 임팩트 프린터 및 기타 장비에는 종종 "음향 후드", 즉 방출되는 소음을 줄이는 인클로저가 장착되었다. 시끄럽지는 않지만 짜증나는 소음 수준의 방출원 중 하나는 조명 기구(특히 오래된 형광등)이다. 이러한 기구는 개조하거나 과도한 조명이 있는지 분석하여 일반적인 사무실 환경 문제인지 확인할 수 있다. 과도한 조명이 발생하고 있다면 램프 제거 또는 조명 뱅크 사용 감소가 적용될 수 있다. 사진작가들은 사운드 블림프를 사용하여 영화 세트에서 시끄러운 스틸 카메라를 조용하게 만들 수 있다.
기술 비용의 절감으로 인해 소음 제어 기술은 공연 시설 및 녹음 스튜디오뿐만 아니라 레스토랑과 같은 소음에 민감한 소규모 사업체에서도 사용될 수 있게 되었다. 유리섬유 덕트 라이너, 목재 섬유 패널 및 재활용 데님 청바지와 같은 음향 흡수 재료는 미학이 중요한 환경에서 예술 작품을 지탱하는 캔버스 역할을 한다.
음향 흡수 재료, 마이크 및 스피커 어레이, 디지털 프로세서의 조합을 사용하여 레스토랑 운영자는 태블릿 컴퓨터를 사용하여 레스토랑의 여러 위치에서 소음 수준을 선택적으로 제어할 수 있다. 마이크 어레이는 소리를 포착하여 디지털 프로세서로 보내고, 디지털 프로세서는 스피커를 제어하여 명령에 따라 음향 신호를 출력한다.
20세기 내내 시공 후 주거용 음향 처리는 음악 감상 애호가들의 관행에만 국한되었다. 그러나 홈 레코딩 기술 및 충실도의 발전은 홈 레코딩의 충실도와 정확성을 추구하는 주거용 음향 처리의 확산과 인기를 급격히 증가시켰다. 이러한 수요로 인해 자체 제작 및 가정용 음향 패널, 베이스 트랩, 유사한 제품의 대규모 2차 시장이 발전했으며, 많은 소규모 회사와 개인이 산업 및 상업용 단열재를 천으로 감싸 홈 레코딩 스튜디오, 극장, 음악 연습 공간에서 사용하고 있다.
이중창 및 두꺼운 창문도 실외에서 실내로의 소음 전달을 방지할 수 있다.
소음 제어 도시 계획
지역 사회는 시끄러운 도시 활동을 이러한 건강에 해로운 노출로부터 보호해야 할 지역과 이러한 고립 전략에 도움이 되지 않을 수 있는 지역에서 소음 기준을 설정하기 위해 용도지역 코드를 사용할 수 있다. 저소득층 지역은 종종 소음 공해의 위험이 더 크기 때문에 이러한 용도지역 코드의 설정은 종종 환경 정의 문제이다. 복합 용도 지역은 특히 사람들을 소음 공해의 유해한 영향으로부터 보호해야 하는 필요성에 특별한 주의를 요구하는 어려운 갈등을 제시한다. 소음은 일반적으로 해당되는 경우 (예: 교통 시스템 건설) 환경 영향 평가의 한 가지 고려 사항이다.
클랩 발진기
클랩 발진기(Clapp oscillator) 또는 구리에 발진기(Gouriet oscillator)는 발진기 주파수를 설정하기 위해 특정 조합의 유도자와 3개의 축전기를 사용하는 LC 발진 (전기공학)이다. LC 발진기는 트랜지스터 (또는 진공관 또는 다른 이득 요소)와 양성 되먹임 네트워크를 사용한다. 이 발진기는 주파수 안정성이 좋다.
클랩 발진기 역사
클랩 발진기 설계는 1948년 제임스 킬턴 클랩이 제너럴 라디오에서 근무하는 동안 발표했다. 체코의 엔지니어 이르지 바카르(Jiří Vackář)에 따르면, 이러한 종류의 발진기는 여러 발명가에 의해 독립적으로 개발되었으며, 구리에가 개발한 발진기는 1938년부터 영국방송공사에서 작동하고 있었다.
클랩 발진기 회로
클랩 발진기는 단일 유도자와 3개의 축전기를 사용하여 주파수를 설정한다. 클랩 발진기는 종종 유도자와 직렬로 추가 축전기 (C0)가 배치된 콜피츠 발진기로 그려진다.
FET를 사용하는 그림의 회로에 대한 헤르츠(초당 주기) 단위의 발진 주파수는 다음과 같다.
축전기 C1과 C2는 일반적으로 C0보다 훨씬 크므로, 1/C0 항이 다른 축전기들을 지배하며, 주파수는 L과 C0의 직렬 공진에 가깝다. 클랩의 논문은 C1과 C2가 C0보다 40배 큰 예를 제시한다. 이 변화는 클랩 회로를 C2의 축전기 변화에 대해 콜피츠 발진기보다 약 400배 더 안정적으로 만든다.
축전기 C0, C1, C2는 트랜지스터 입력에 적용되는 피드백 전압의 양을 결정하는 전압 분배기를 형성한다.
클랩 발진기 회로
클랩 회로는 C0를 가변 축전기로 만들어 가변 주파수 발진기(VFO)로 사용되지만, 바카르(Vackář)는 클랩 발진기가 "고정 주파수 또는 최대 좁은 대역(최대 약 1:1.2)에서만 작동할 수 있다"고 말한다. 문제는 일반적인 조건에서 클랩 발진기의 루프 이득이 f  −3로 변하여 넓은 범위에서 증폭기를 과도하게 구동한다는 것이다. VFO의 경우 바카르(Vackář)는 다른 회로를 권장한다. 바카르 발진기를 참조하라.
회로도는 구성 요소 값을 포함한 예시를 보여준다. 전계효과 트랜지스터 대신, 원하는 주파수에서 이득을 생성할 수 있는 접합형 트랜지스터 또는 진공관과 같은 다른 능동 구성 요소를 사용할 수 있다.
공통 드레인 증폭기는 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 갖는다. 따라서 증폭기 입력인 게이트는 LC 회로 C0, C1, C2, L1의 높은 임피던스 상단에 연결되고 증폭기 출력인 소스는 LC 회로의 낮은 임피던스 탭에 연결된다. 그리드 리크 C3 및 R1은 그리드 리크 바이어스를 통해 작동점을 자동으로 설정한다. C3 값이 작을수록 고조파 왜곡이 적지만, 더 큰 부하 저항이 필요하다. J1의 공급 전류는 고주파 초크 L2를 통해 접지로 흐른다. 발진기 고주파 전류는 C2를 사용하는데, 발진기 주파수에서 이 구성 요소는 반응저항이 적기 때문이다. 부하 저항 RL은 회로의 일부가 아니라 시뮬레이션의 일부이다.
하틀리 발진기
하틀리 발진기(Hartley oscillator)는 축전기와 유도자로 구성된 동조 회로, 즉 LC 발진기에 의해 발진 주파수가 결정되는 전자 발진 회로이다. 이 회로는 1915년 미국인 공학자 랄프 하틀리에 의해 발명되었다. 하틀리 발진기의 특징은 동조 회로가 두 개의 유도자가 직렬로 연결된 단일 축전기(병렬 또는 단일 탭 유도자)로 구성되며, 발진에 필요한 피드백 신호가 두 유도자의 중앙 연결점에서 취해진다는 것이다.
하틀리 발진기 역사
하틀리 발진기는 하틀리가 웨스턴 일렉트릭 컴퍼니의 연구소에서 근무할 때 발명되었다. 하틀리는 벨 시스템의 대서양 횡단 무선 전화 테스트를 감독하는 동안 1915년에 이 설계를 발명하고 특허를 출원했으며, 1920년 10월 26일 특허 번호 1,356,763을 받았다.
1946년 하틀리는 "3극 진공관진공관을 이용한 발진 회로에 대한 초기 연구"와 "제한된 대역폭을 가진 전송 시스템을 통해 전송될 수 있는 정보의 총량과 필요한 시간 사이의 근본적인 관계"에 대한 정보 이론 (주로 해리 나이퀴스트와 병행) 연구로 전기 전자 기술자 협회의 명예 훈장을 수상했다.
하틀리 발진기 작동
하틀리 발진기는 두 개의 직렬 연결된 코일 (또는 종종 탭이 있는 코일)과 병렬로 연결된 축전기로 구성된 탱크 회로와 전체 LC 탱크에 걸쳐 비교적 높은 임피던스와 코일 사이의 비교적 낮은 전압/높은 전류 지점 사이에 증폭기가 있다는 점이 특징이다. 원래 1915년 버전은 공통 음극 구성에서 증폭 장치로 3극 진공관을 사용했으며, 3개의 전지와 별도의 조절 가능한 코일을 사용했다. 단순화된 공통 드레인JFET 회로도는 LC 탱크 (여기서 단일 권선은 탭이 있다)와 단일 전지를 사용하지만, 다른 점은 특허 도면과 본질적으로 동일하다. 이 회로는 하틀리 발진기의 작동을 보여준다:
하틀리 발진기 작동
단순 회로의 변형에는 종종 과부하 이하의 수준에서 일정한 출력 전압을 유지하기 위해 증폭기 이득을 자동으로 줄이는 방법이 포함된다. 위의 단순 회로는 양의 피크에서 게이트가 전도되어 출력 전압을 제한하며, 이는 발진을 효과적으로 억제하지만 상당한 디스토션(스퓨리어스고조파)이 발생할 수 있다. 원래 특허 회로도와 같이 탭이 있는 코일을 두 개의 별도 코일로 변경하면 여전히 작동하는 발진기가 되지만, 이제 두 코일이 자기적으로 결합되지 않으므로 인덕턴스 및 주파수 계산이 수정되어야 하며(아래 참조), 전압 증가 메커니즘에 대한 설명은 단권변압기 시나리오보다 더 복잡하다.
LC 탱크 피드백 배열에서 탭이 있는 코일을 사용하는 상당히 다른 구현은 공통 그리드(또는 공통 게이트 또는 공통 베이스) 증폭기 단계를 사용하는 것이다. 이 단자는 여전히 비반전이지만 전류 이득 대신 전압 이득을 제공한다. 코일 탭은 여전히 음극(또는 소스 또는 이미터)에 연결되지만, 이제 이것은 증폭기의 (저임피던스) 입력이다. 분할된 탱크 회로는 이제 플레이트(또는 드레인 또는 컬렉터)의 비교적 높은 출력 임피던스에서 임피던스를 낮춘다.
하틀리 발진기 작동
하틀리 발진기는 콜피츠 발진기의 이중 발진기이며, 콜피츠 발진기는 두 개의 유도자 대신 두 개의 축전기를 전압 나누개로 사용한다. 두 코일 세그먼트 사이에 상호 인덕턴스가 필요하지 않지만, 회로는 일반적으로 여기에 표시된 대로 탭이 있는 코일을 사용하여 탭에서 피드백을 가져오는 방식으로 구현된다. 최적의 탭 지점(또는 코일 인덕턴스 비율)은 사용되는 증폭 장치에 따라 달라지며, 접합형 트랜지스터, FET, 3극 진공관 또는 거의 모든 유형의 증폭기(이 경우 비반전, 비록 접지된 중앙 지점과 반전 증폭기 또는 트랜지스터의 컬렉터/드레인에서 피드백이 있는 회로의 변형도 흔하지만)가 될 수 있지만, 접합형 전계효과 트랜지스터 (표시됨) 또는 3극 진공관은 신호 피크에서 다이오드 전도로 인해 충분한 역방향 바이어스가 형성되어 증폭을 제한하기 때문에 게이트 또는 그리드와 직렬로 연결된 간단한 그리드 리크 저항-축전기 조합(아래 스콧 회로 참조)으로 양호한 진폭 안정성(따라서 디스토션 감소)을 달성할 수 있기 때문에 자주 사용된다.
발진 주파수는 탱크 회로의 공진 주파수와 거의 같다. 탱크 축전기의 정전용량이 C이고 탭이 있는 코일의 총 유도계수가 L이면
하틀리 발진기 작동
인덕턴스 L1과 L2의 두 개의 비결합 코일이 사용되는 경우
그러나 두 코일이 자기적으로 결합되어 있으면 상호 인덕턴스 k 때문에 총 인덕턴스가 더 커진다.
실제 발진 주파수는 코일의 기생 용량과 트랜지스터의 부하로 인해 위에서 주어진 것보다 약간 낮다.
하틀리 발진기는 몇 가지 장점이 있다.
출력은 LC 회로에서 직접 가져오지 않고 증폭기에서 가져온 경우 고조파가 풍부하다(진폭 안정화 회로가 사용되지 않는 한). 이는 장점 또는 단점으로 간주될 수 있다.
회로도는 부품 값의 예시를 보여준다. 전계효과 트랜지스터 대신 원하는 주파수에서 이득을 생성할 수 있는 접합형 트랜지스터 또는 진공관과 같은 다른 능동 부품을 사용할 수 있다.
공통 드레인 증폭기는 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 갖는다. 따라서 증폭기 입력은 LC 회로 C1, L1, L2의 높은 임피던스 상단에 연결되고 증폭기 출력은 LC 회로의 낮은 임피던스 탭에 연결된다. 그리드 리크 C2 및 R1은 그리드 리크 바이어스를 통해 동작점을 자동으로 설정한다. C2 값이 작을수록 고조파 왜곡은 줄어들지만, 더 큰 부하 저항이 필요하다. 부하 저항 RL은 회로의 일부가 아닌 시뮬레이션의 일부이다.
링 발진기
링 발진기(Ring oscillator)는 인버터(논리 NOT 게이트)의 종속 체인으로 구성된 회로이며, 체인의 끝에 있는 인버터의 출력이 첫 번째 인버터로 다시 공급되어 각 인버터의 출력에서 참과 거짓을 나타내는 두 전압 레벨 사이에서 진동하는 출력을 생성하도록 링 형태로 배열된다.
사용되는 인버터가 버퍼링된 경우 홀수 개의 인버터를 사용할 수 있다. 그러나 사용되는 인버터가 버퍼링되지 않은 경우 최소 3개의 홀수 인버터를 사용해야 한다. (간단히 말해, 이 문서에서는 "홀수 개"라고만 말하며 이 주의사항은 무시할 수 있다.) 이는 자체 루프에 있는 단일 버퍼링되지 않은 인버터의 출력 전압이 입력 전압과 단순히 같아지기 때문이다. 단일 버퍼링되지 않은 인버터가 작동하지 않는 이유에 대한 또 다른 형식적 증명: 단일 버퍼링되지 않은 인버터의 전달 함수 위상이 0°(또는 360°의 정수 배수)를 통과하지 않으므로 바르크하우젠 안정성의 필요 조건을 만족하지 못한다.
링 발진기 세부 정보
단일 인버터가 입력의 논리적 NOT을 계산하기 때문에 홀수 개의 인버터 체인의 마지막 출력이 첫 번째 입력의 논리적 NOT임이 입증될 수 있다. 최종 출력은 첫 번째 입력이 주장된 후 유한한 시간 동안 주장되며 마지막 출력이 입력으로 피드백되어 진동을 유발한다.
짝수 개의 인버터로 구성된 원형 체인은 링 발진기로 사용될 수 없다. 이 경우 마지막 출력은 입력과 동일하다. 그러나 이 인버터 피드백 구성은 저장 요소로 사용될 수 있으며 정적 랜덤 액세스 메모리 또는 SRAM의 기본 빌딩 블록이다.
링 발진기의 단계는 종종 외부 방해에 더 강한 차동 단계이다. 이를 통해 비반전 단계도 사용할 수 있다. 링 발진기는 전체 반전 단계 수가 홀수인 경우 반전 및 비반전 단계의 혼합으로 만들 수 있다. 발진기 주기는 모든 경우에 모든 단계의 개별 지연 합계의 두 배와 같다.
링 발진기 세부 정보
링 발진기는 작동하는 데 전원만 필요하다. 특정 전압(일반적으로 사용되는 MOSFET의 문턱 전압보다 훨씬 낮음) 이상에서 진동이 자발적으로 시작된다. 발진 주파수를 높이기 위해 두 가지 방법이 일반적으로 사용된다. 첫째, 더 적은 수의 인버터로 링을 만들면 거의 동일한 전력 소비로 더 높은 발진 주파수를 얻을 수 있다. 둘째, 공급 전압을 높일 수 있다. 이 방법을 적용할 수 있는 회로에서는 단계 체인을 통한 전파 지연을 줄여 발진 주파수와 소비 전류를 모두 증가시킨다.
링 발진기 작동
링 발진기의 작동을 이해하려면 먼저 게이트 지연을 이해해야 한다. 물리적 장치에서는 어떤 게이트도 즉시 전환될 수 없다. 예를 들어 MOSFET로 제작된 장치에서는 게이트 커패시턴스가 충전되어야 소스와 드레인 사이에 전류가 흐를 수 있다. 따라서 링 발진기의 모든 인버터 출력은 입력이 변경된 후 유한한 시간 내에 변경된다. 여기서 체인에 더 많은 인버터를 추가하면 총 게이트 지연이 증가하여 발진 주파수가 감소함을 쉽게 알 수 있다.
링 발진기 작동
링 발진기는 시간 지연 발진기 유형에 속한다. 시간 지연 발진기는 증폭기 출력과 입력 사이에 지연 요소가 있는 반전 증폭기로 구성된다. 증폭기는 의도하는 발진 주파수에서 1보다 큰 이득을 가져야 한다. 증폭기 입력 및 출력 전압이 일시적으로 안정된 지점에서 균형을 이루는 초기 경우를 고려해 보자. 약간의 노이즈로 인해 증폭기 출력이 약간 상승할 수 있다. 시간 지연 요소를 통과한 후 이 작은 출력 전압 변화는 증폭기 입력에 제공된다. 증폭기는 1보다 큰 음의 이득을 가지므로 출력은 이 입력 전압과 반대 방향으로 변경된다. 이득이 1보다 크기 때문에 입력 값보다 더 많이 변경될 것이다. 이 증폭되고 반전된 신호는 출력에서 시간 지연을 통해 다시 입력으로 전파되어 다시 증폭되고 반전된다. 이 순차 루프의 결과는 증폭기 출력에서 각 구형파 절반의 주기가 시간 지연과 동일한 구형파 신호이다. 구형파는 증폭기 출력 전압이 한계에 도달할 때까지 증가하며, 그곳에서 안정화된다. 더 정확한 분석은 초기 노이즈에서 성장하는 파형이 성장할 때 구형이 아닐 수 있지만 증폭기가 출력 한계에 도달하면 구형이 될 것임을 보여줄 것이다.
링 발진기 작동
링 발진기는 시간 지연 발진기의 분산 버전이다. 링 발진기는 홀수 개의 인버터를 사용하여 1보다 큰 이득을 가진 단일 반전 증폭기의 효과를 준다. 단일 지연 요소를 갖는 대신 각 인버터는 인버터 링 주위의 신호 지연에 기여하며, 따라서 링 발진기라는 이름이 붙었다. 링에 인버터 쌍을 추가하면 총 지연이 증가하여 발진기 주파수가 감소한다. 공급 전압을 변경하면 각 인버터를 통한 지연이 변경되며, 일반적으로 전압이 높을수록 지연이 감소하고 발진기 주파수가 증가한다. 브라티슬라프(Vratislav)는 CMOS 링 발진기의 주파수 안정성 및 전력 소비 개선 방법에 대해 설명한다.
t가 단일 인버터의 시간 지연을 나타내고 n이 인버터 체인의 인버터 수를 나타낼 때, 발진 주파수는 다음과 같이 주어진다.
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