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시카고 대학교 출판부는 1890년에 설립되어 미국에서 가장 오래된 지속적으로 운영되는 대학 출판부 중 하나이다. 첫 번째 출판 도서는 로버트 F. 하퍼의 "대영 박물관의 쿠윤직 컬렉션에 속하는 아시리아 및 바빌로니아 서신"이었다. 이 책은 첫 2년 동안 5권이 팔렸지만, 1900년까지 시카고 대학교 출판부는 현재의 Journal of Political Economy, Journal of Near Eastern Studies, 미국 사회학 저널을 포함한 127권의 책과 팸플릿, 11개의 학술지를 출판했다.
첫 3년 동안 출판부는 대학과 별개의 독립체였다. 보스턴 출판사인 D. C. Heath가 시카고 인쇄업체 R. R. Donnelley와 협력하여 운영했다. 그러나 이 방식은 비현실적인 것으로 판명되었고, 1894년 대학은 공식적으로 출판부에 대한 책임을 맡았다.
1902년, 대학의 일환으로 출판부는 10주년 기념 출판물 작업을 시작했다. 대학의 현황과 교수진의 연구에 대한 학자 및 행정가의 기사와 논문으로 구성된 10주년 기념 출판물은 출판부의 급진적인 재편이었다. 이를 통해 출판부는 1905년까지 시카고 대학교 소속이 아닌 학자들의 책을 출판하기 시작할 수 있었다. 기존 인쇄공 및 식자공 직원 외에 원고 편집 및 교정 부서가 추가되었고, 이는 1906년 시카고 매뉴얼 오브 스타일 초판으로 이어졌다.
1931년까지 출판부는 확고하고 선도적인 학술 출판사가 되었다. 그 시대의 주요 도서로는 에드거 J. 굿스피드의 "신약 성경: 미국 번역판"(출판부의 첫 전국적인 성공작)과 그 후속작인 굿스피드와 J. M. 포비스 스미스의 "완전 성경: 미국 번역판"; 윌리엄 크레이기 경의 역사적 원칙에 따른 미국 영어 사전(1943년 4권으로 출판); 존 맨리와 에디스 리커트의 캔터베리 이야기(1940년 출판); 그리고 케이트 투라비안의 "학술 논문, 학위 논문 및 박사 논문 작성자를 위한 매뉴얼" 등이 있다.
1956년, 출판부는 자체 임프린트로 페이퍼백 제본 책(피닉스 북스 시리즈 포함)을 처음 출판했다. 출판부의 가장 잘 알려진 책들 중 대부분은 1950년대에 나왔는데, "그리스 비극 전집" 번역본과 리치먼드 래티모어의 호메로스의 일리아스 등이 포함된다. 그 10년 동안 "신약 성경 및 기타 초기 기독교 문헌의 그리스어-영어 사전" 초판도 나왔는데, 이 책은 그 이후로 전 세계의 성경 그리스어 학생들에게 사용되었다.
1966년 모리스 필립슨은 시카고 대학교 출판부의 이사로 34년간 재직하기 시작했다. 그는 백리스트를 늘리는 데 시간과 자원을 투자했으며, 야심찬 학술 프로젝트를 맡는 것으로 유명해졌다. 그중 가장 큰 프로젝트는 더 리즐 레터스였다. 이 프로젝트는 16세기 생활의 모든 측면에 대한 풍부한 정보를 담은, 아서 플랜태저넷, 제1대 리즐 자작의 16세기 서신 방대한 모음집이었다.
출판부의 학술 출판량이 증가함에 따라, 출판부는 일반 상업 출판사로서도 발전했다. 1992년 노먼 매클린의 책 흐르는 강물처럼과 "Young Men and Fire"는 전국적인 베스트셀러였으며, "흐르는 강물처럼"은 로버트 레드퍼드가 감독하고 주연한 영화로 제작되었다.
1982년 필립슨은 PEN의 가장 권위 있는 상 중 하나인 출판사 공로상을 수상한 최초의 학술 출판부 이사였다. 2000년 6월 은퇴 직전, 필립슨은 "창의성과 리더십이 미국 출판에 영구적인 흔적을 남긴 사람"에게 수여되는 미국 출판사 협회의 커티스 벤저민 창의적 출판상을 수상했다.
폴라 바커 더피는 2000년부터 2007년까지 출판부 이사로 재직했다. 그녀의 행정 하에 출판부는 유통 사업을 확장하고 시카고 디지털 배포 센터와 BiblioVault를 설립했다. 시카고 백과사전, 티모시 J. 길포일의 "밀레니엄 파크", 시카고 매뉴얼 오브 스타일, 투라비안 매뉴얼, "시카고 대학교 스페인어 사전"의 새로운 판과 같은 참고 및 지역 서적의 편집 깊이가 증가했다. 출판부는 또한 전자 참고 자료인 "시카고 매뉴얼 오브 스타일 온라인"을 출시했다.
2014년 출판부는 런던 도서전에서 우수 국제 학술 및 전문 출판사 상을 수상했다.
개럿 P. 킬리는 2007년 9월 1일 시카고 대학교 출판부의 제15대 이사가 되었다. 그는 학술 출판 분야에서 가장 큰 사업 중 하나를 이끌고 있으며, 서적, 저널, 유통의 세 부서에 걸쳐 300명 이상의 직원을 고용하고 매년 92개의 저널과 약 280권의 신간 서적, 70권의 페이퍼백 재판을 출판한다.
출판부는 매년 50개 이상의 신간 상업 서적을 다양한 주제 분야에 걸쳐 출판한다. 또한 제임스 R. 그로스먼, 앤 더킨 키팅, 재니스 레이프가 편집한 시카고 백과사전(2004)과 같은 지역 서적도 출판한다. 닐 해리스 (역사가)의 "더 시카고언: 재즈 시대의 잃어버린 잡지"(2008); 퓰리처상 수상 신문기자 마이크 로이코의 시카고 선타임스와 시카고 트리뷴에 실린 칼럼 모음집인 "원 모어 타임: 마이크 로이코의 최고작"(1999); 그리고 시카고와 중서부의 예술, 건축, 자연에 관한 많은 다른 책들도 출판한다.
출판부는 최근 디지털 서비스를 확장하여 대부분의 신간 서적뿐만 아니라 주요 백리스트 타이틀도 포함시켰다. 2013년 시카고 저널은 스마트폰, 아이패드, 아마존 킨들과 같은 전자책 리더 장치에서 사용할 수 있도록 각 저널의 각 신간 호에 대한 전자책 에디션을 제공하기 시작했다. 시카고 매뉴얼 오브 스타일의 내용은 유료 구독자에게 온라인으로 제공된다. 시카고 배포 센터는 100개 이상의 고객 출판사를 가진 학술 작품의 선도적인 배포자로 인정받고 있다.
도서 부문.
시카고 대학교 출판부의 도서 부문은 1892년부터 학자, 학생, 일반 독자를 위한 책을 출판해 왔으며, 설립 이후 11,000권 이상의 책을 출판했다. 도서 부문은 시카고 매뉴얼 오브 스타일(1906); 토머스 쿤의 과학혁명의 구조(1962); 노먼 매클린의 흐르는 강물처럼(1976); 그리고 F. A. 하이에크의 노예의 길(1944)과 같은 잘 알려진 작품을 포함하여 6,000권 이상의 인쇄본을 보유하고 있다. 2009년 7월, 출판부는 시카고 디지털 에디션 프로그램을 발표하여 출판부의 많은 타이틀을 개인에게 판매할 전자책 형태로 제공했다. 2016년 8월 현재, 3,500개 이상의 타이틀이 이 형식으로 제공된다. 2010년 8월, 출판부는 시카고 매뉴얼 오브 스타일 제16판을 인쇄판과 온라인판으로 동시에 출판했다. 도서 부문은 이달의 무료 전자책 프로그램(Free E-book Of The Month program)을 제공하며, 웹사이트 방문자는 자신의 이메일 주소를 제공하고 해당 월의 무료 다운로드 가능한 전자책 선택 링크를 받을 수 있다.
시카고 대학교 출판부는 하셰트 대 인터넷 아카이브 소송에서 미국 출판사 협회 무역 조직에 합류하여 전 세계 독자들이 50만 권 이상의 책에 접근하는 것을 막았다.
저널 부문.
시카고 대학교 출판부의 저널 부문은 학술 및 전문 학회 및 협회, 재단, 박물관 및 기타 비영리 단체를 대신하여 영향력 있는 학술 출판물을 출판 및 배포한다. 2016년 현재 생물 및 의료 과학, 교육, 인문학, 물리 과학 및 사회 과학을 포함한 광범위한 학술 분야에서 81개 저널을 출판한다. 모든 저널은 학자, 과학자, 의료 전문가뿐만 아니라 관심 있는 교육받은 일반인도 독자로 하는 독창적인 학술 연구의 동료 심사 저널이다. 1974년부터 출판부는 권위 있는 인문학 저널인 Critical Inquiry를 출판해 왔다. 저널 부문은 인쇄판과 함께 학술 및 과학 저널을 전자 형식으로 제공하는 데 선구적인 역할을 해왔다. 전자 출판 노력은 1995년에 시작되었고; 2004년까지 시카고 대학교 출판부에서 출판하는 모든 저널은 온라인으로 제공되었다. 2013년에는 모든 신간 저널 호가 구독자에게 전자책 형식으로도 제공되었다.
시카고 유통 센터.
유통 서비스 부서는 시카고 대학교 출판부의 고객 서비스, 창고 보관 및 관련 서비스를 제공한다. 시카고 유통 센터(CDC)는 1991년 테네시 대학교 출판부가 첫 번째 고객이 되면서 유통 서비스를 제공하기 시작했다. CDC는 노스웨스턴 대학교 출판부, 스탠퍼드 대학교 출판부, 템플 대학교 출판부, 아이오와 대학교 출판부, 미네소타 대학교 출판부 등 거의 100개의 출판사에 서비스를 제공한다. 2001년부터 멜론 재단의 개발 자금 지원을 받아 시카고 디지털 배포 센터(CDDC)는 도서 출판사에 디지털 인쇄 서비스와 BiblioVault 디지털 저장소 서비스를 제공해 왔다. 2009년 CDC는 개인에게 전자책 판매를 가능하게 하고 미시간 대학교 출판부 등에 디지털 배송 서비스를 제공했다. 시카고 유통 센터는 또한 미주리 대학교 출판부, 웨스트버지니아 대학교 출판부 및 게티 재단 출판물을 포함한 추가 15개 출판사와 제휴했다.
슈미트 트리거(Schmitt trigger)는 일렉트로닉스에서 비교기 회로로, 비교기 또는 차동 증폭기의 비반전 입력에 양성 되먹임을 적용하여 이력 현상을 구현한다. 이것은 수동소자 회로로, 아날로그 신호 입력 신호를 디지털 신호 출력 신호로 변환한다. 이 회로를 트리거라고 부르는 이유는 입력이 변화를 유발할 만큼 충분히 변할 때까지 출력이 그 값을 유지하기 때문이다. 비반전 구성에서 입력이 선택된 임계값보다 높으면 출력이 높다. 입력이 다른 (낮은) 선택된 임계값보다 낮으면 출력이 낮고, 입력이 두 레벨 사이에 있을 때 출력이 그 값을 유지한다. 이 이중 임계값 동작을 이력 현상이라고 하며, 슈미트 트리거가 기억을 가지고 있고 쌍안정 멀티바이브레이터(래치 또는 플립플롭)로 작동할 수 있음을 의미한다. 두 종류의 회로 사이에는 밀접한 관계가 있다. 슈미트 트리거는 래치로 변환될 수 있고 래치는 슈미트 트리거로 변환될 수 있다.
슈미트 트리거 장치는 일반적으로 신호 조절 응용 분야에서 디지털 회로에 사용되는 신호에서 잡음을 제거하는 데 사용되며, 특히 개폐기의 기계적 접점 바운스에 사용된다. 또한 함수 발생기 및 스위치 모드 파워 서플라이에 사용되는 이완 발진기를 구현하기 위해 폐쇄 루프 음성 되먹임 구성으로 사용된다.
신호 이론에서 슈미트 트리거는 본질적으로 1비트 양자화기이다.
슈미트 트리거는 미국 과학자 오토 슈미트가 1934년 대학원생 시절에 발명했으며, 이후 그의 박사 학위 논문 (1937)에서 열전자 트리거로 설명되었다. 이는 슈미트의 살오징어목 신경에서의 신경 임펄스 전파 연구의 직접적인 결과였다.
이력 현상이 있는 회로는 양성 되먹임을 기반으로 한다. 모든 능동 회로는 루프 이득이 1보다 크도록 양성 되먹임을 적용함으로써 슈미트 트리거처럼 작동할 수 있다. 양성 되먹임은 출력 전압의 일부를 입력 전압에 더함으로써 도입된다. 이러한 회로는 비교기로 작동하는 증폭기 외에 감쇠기 (오른쪽 그림의 B 상자)와 아날로그 가산기 ("+"가 있는 원)를 포함한다. 이 일반적인 아이디어를 구현하는 세 가지 특정 기술이 있다. 그 중 처음 두 가지는 일반적인 양성 되먹임 시스템의 이중 버전 (직렬 및 병렬)이다. 이 구성에서 출력 전압은 "임계값을 감소시키거나" "회로 입력 전압을 증가시킴으로써" 비교기의 유효 차동 입력 전압을 증가시킨다. 임계값 및 메모리 속성은 하나의 요소에 통합된다. 세 번째 기술에서는 임계값과 메모리 속성이 분리된다.
동적 임계값 (직렬 피드백): 입력 전압이 어느 방향으로든 임계값을 넘을 때, 회로 자체는 자신의 임계값을 반대 방향으로 변경한다. 이를 위해 출력 전압의 일부를 임계값에서 뺀다 (이는 입력 전압에 전압을 더하는 것과 같다). 따라서 출력은 임계값에 영향을 미치고 입력 전압에는 영향을 미치지 않는다. 이러한 회로는 입력이 반전 입력에 연결되고 반전 출력이 비반전 입력에 연결되는 "직렬 양성 되먹임"을 가진 차동 증폭기로 구현된다. 이 배열에서 감쇠와 합성은 분리된다. 전압 나누개는 감쇠기로 작동하고 루프는 간단한 직렬 전압 가산기로 작동한다. 예로는 고전적인 트랜지스터 이미터 결합 슈미트 트리거, 연산 증폭기 반전 슈미트 트리거 등이 있다.
수정된 입력 전압 (병렬 피드백): 입력 전압이 어느 방향으로든 임계값을 넘을 때 회로는 입력 전압을 같은 방향으로 변경한다 (이제 출력 전압의 일부를 입력 전압에 직접 더한다). 따라서 출력은 입력 전압을 증대시키고 임계값에는 영향을 미치지 않는다. 이러한 회로는 입력 및 출력 소스가 저항기를 통해 입력에 연결되는 "병렬 양성 되먹임"을 가진 단일 종단 비반전 증폭기로 구현할 수 있다. 두 저항기는 감쇠와 합성을 모두 포함하는 가중 병렬 가산기를 형성한다. 예로는 덜 익숙한 컬렉터-베이스 결합 슈미트 트리거, 연산 증폭기 비반전 슈미트 트리거 등이 있다.
부저항을 나타내는 일부 회로 및 요소도 유사하게 작동할 수 있다: 부 임피던스 변환기 (NIC), 네온 램프, 터널 다이오드 (예: 첫 번째 사분면에서 N자형 전류-전압 특성을 가진 다이오드) 등. 마지막 경우, 진동하는 입력은 다이오드가 "N"의 한 상승 구간에서 다른 구간으로 이동하고 입력이 상승 및 하강 스위칭 임계값을 넘을 때 다시 돌아오게 한다.
두 개의 다른 단방향 임계값은 이 경우 두 개의 별도 개루프 비교기 (이력 현상 없음)에 할당되어 쌍안정 멀티바이브레이터 (래치) 또는 플립플롭을 구동한다. 트리거는 입력 전압이 높은 임계값을 하향에서 상향으로 넘을 때 높음으로 토글되고, 입력 전압이 낮은 임계값을 상향에서 하향으로 넘을 때 낮음으로 토글된다. 다시 말하지만, 양성 되먹임이 있지만 이제는 메모리 셀에만 집중되어 있다. 예로는 555 타이머와 스위치 디바운싱 회로가 있다.
회로도에서 슈미트 트리거의 기호는 내부에 이상적인 이력 곡선을 나타내는 기호가 있는 삼각형이다.
트랜지스터 슈미트 트리거.
고전적인 이미터-결합 회로.
원래 슈미트 트리거는 스위치 가능한 상위 레그 (컬렉터 저항 formula_1 및 formula_2)와 고정된 하위 레그 (formula_3)를 가진 전압 나누개로 구현된 동적 임계값 아이디어를 기반으로 한다. Q1은 반전 (Q1 베이스) 및 비반전 (Q1 이미터) 입력을 포함하는 차동 입력 (Q1 베이스-이미터 접합)을 가진 비교기로 작동한다. 입력 전압은 반전 입력에 적용된다. 전압 분배기의 출력 전압은 비반전 입력에 적용되어 그 임계값을 결정한다. 비교기 출력은 전압 분배기 formula_4를 통해 두 번째 공통 컬렉터 단계 Q2 (이미터 팔로워)를 구동한다. 이미터 결합 트랜지스터 Q1 및 Q2는 실제로 전압 분배기의 상위 레그를 전환하고 다른 (입력 전압에 대한) 방향으로 임계값을 변경하는 전자 이중 스위치를 구성한다.
이 구성은 비반전 입력 (Q2 베이스)과 출력 (Q1 컬렉터) 사이에 직렬 양성 되먹임을 가진 차동 증폭기로 간주될 수 있으며, 이는 전환 프로세스를 강제한다. 이미터 저항 formula_3에 의해 도입되는 더 작은 음성 되먹임도 있다. 양성 되먹임이 음성 되먹임보다 지배적이고 이력 현상을 얻으려면 두 컬렉터 저항 사이의 비율이 formula_6가 되도록 선택된다. 따라서 Q1이 켜질 때 Q2가 켜질 때보다 formula_3를 통해 흐르는 전류가 적고 전압 강하도 적다. 결과적으로 회로는 접지에 대해 두 개의 다른 임계값 (formula_8 그림에서)을 가진다.
초기 상태. 오른쪽에 보이는 NPN 트랜지스터의 경우, 입력 전압이 공유 이미터 전압 (구체적으로 높은 임계값)보다 낮아 Q1 베이스-이미터 접합이 역 바이어스되고 Q1이 도통하지 않는다고 가정해 보자. Q2 베이스 전압은 위에 설명된 분배기에 의해 결정되어 Q2가 도통하고 트리거 출력이 낮은 상태에 있다. 두 저항 formula_2와 formula_3는 높은 임계값을 결정하는 또 다른 전압 분배기를 형성한다. formula_11를 무시하면 높은 임계값은 대략 다음과 같다:
출력 전압은 낮지만 접지보다 훨씬 높다. 이는 높은 임계값과 거의 같으며 후속 디지털 회로의 논리적 0에 충분히 낮지 않을 수 있다. 이 경우 트리거 회로 뒤에 추가적인 레벨 이동 회로가 필요할 수 있다.
높은 임계값을 상향으로 넘기. 입력 전압 (Q1 베이스 전압)이 이미터 저항 formula_3 (높은 임계값)에 걸리는 전압보다 약간 높게 상승하면 Q1이 도통하기 시작한다. 컬렉터 전압은 낮아지고 Q2는 차단 상태로 이동하기 시작한다. 왜냐하면 전압 분배기가 이제 더 낮은 Q2 베이스 전압을 제공하기 때문이다. 공통 이미터 전압은 이 변화를 따라 낮아지며 Q1이 더 많이 도통하게 한다. 전류는 회로의 오른쪽 다리에서 왼쪽 다리로 흐르기 시작한다. Q1이 더 많이 도통하지만 formula_3를 통해 흐르는 전류는 더 적다 (formula_6이므로). 이미터 전압은 계속 떨어지고 유효 Q1 베이스-이미터 전압은 계속 증가한다. 이 눈사태와 같은 과정은 Q1이 완전히 켜지고 (포화) Q2가 꺼질 때까지 계속된다. 트리거는 높은 상태로 전환되고 출력 (Q2의 컬렉터) 전압은 formula_16에 가깝다. 이제 두 저항 formula_1와 formula_3는 낮은 임계값을 결정하는 전압 분배기를 형성한다. 그 값은 대략 다음과 같다:
낮은 임계값을 하향으로 넘기. 이제 트리거가 높은 상태에 있을 때, 입력 전압이 충분히 낮아지면 (낮은 임계값보다 낮아지면) Q1은 차단되기 시작한다. 컬렉터 전류가 감소한다. 결과적으로 공유 이미터 전압이 약간 떨어지고 Q1 컬렉터 전압이 크게 상승한다. formula_4 전압 분배기는 이 변화를 Q2 베이스 전압으로 전달하고 Q2는 도통하기 시작한다. formula_3에 걸리는 전압이 상승하여 동일한 눈사태와 같은 방식으로 Q1 베이스-이미터 전위가 더욱 감소하고 Q1은 도통을 멈춘다. Q2는 완전히 켜지고 (포화) 출력 전압은 다시 낮아진다.
비반전 회로. 고전적인 비반전 슈미트 트리거는 Q2 컬렉터 대신 이미터에서 formula_22을 취함으로써 반전 트리거로 변환될 수 있다. 이 구성에서 출력 전압은 동적 임계값 (공유 이미터 전압)과 같으며 두 출력 레벨 모두 전원 레일에서 멀리 떨어져 있다. 또 다른 단점은 부하가 임계값을 변경하므로 충분히 높아야 한다는 것이다. 베이스 저항 formula_23는 Q1 베이스-이미터 접합을 통해 입력 전압이 이미터 전압에 미치는 영향을 방지하기 위해 필수적이다.
직접 결합 회로. 회로를 단순화하기 위해 formula_4 전압 분배기를 생략하고 Q1 컬렉터를 Q2 베이스에 직접 연결할 수 있다. 베이스 저항 formula_23도 생략하여 입력 전압원이 Q1의 베이스를 직접 구동할 수 있다. 이 경우, 공통 이미터 전압과 Q1 컬렉터 전압은 출력에 적합하지 않다. 입력 전압이 높은 임계값을 초과하고 Q1이 포화될 때, 베이스-이미터 접합이 순방향 바이어스되어 입력 전압 변화를 이미터로 직접 전달하므로 Q2 컬렉터만 출력으로 사용해야 한다. 결과적으로 공통 이미터 전압과 Q1 컬렉터 전압은 입력 전압을 따른다. 이 상황은 과도 구동 트랜지스터 차동 증폭기 및 ECL 게이트에 일반적이다.
컬렉터-베이스 결합 회로.
모든 래치와 마찬가지로 기본 컬렉터-베이스 결합 쌍안정 회로는 이력 현상을 가지고 작동한다. 추가 베이스 저항 R을 한 입력 (그림의 Q1 베이스)에 연결하여 슈미트 트리거로 변환할 수 있다. 두 저항 formula_26과 formula_27는 병렬 전압 가산기 (위의 블록 다이어그램 참조의 원)를 형성하여 출력 (Q2 컬렉터) 전압과 입력 전압을 합산하고 단일 종단 트랜지스터 "비교기" Q1을 구동한다. 베이스 전압이 어느 방향으로든 임계값 (formula_28 ∞ 0.65 V)을 넘을 때, Q2 컬렉터 전압의 일부가 같은 방향으로 입력 전압에 추가된다. 따라서 출력은 병렬 양성 되먹임을 통해 입력 전압을 수정하고 임계값 (베이스-이미터 전압)에는 영향을 미치지 않는다.
이미터-결합 및 컬렉터-결합 회로 비교.
이미터-결합 버전은 입력 전압이 높은 임계값보다 훨씬 낮을 때 입력 트랜지스터가 역 바이어스되어 트랜지스터가 확실히 차단된다는 장점이 있다. 이는 게르마늄 트랜지스터가 회로를 구현하는 데 사용될 때 중요했으며, 이 구성은 계속해서 인기를 유지하고 있다. 입력 베이스 저항은 이미터 저항이 입력 베이스-이미터 접합이 순방향 바이어스될 때 전류를 제한하므로 생략할 수 있다.
이미터-결합 슈미트 트리거의 논리적 0 출력 레벨은 충분히 낮지 않을 수 있으며 추가적인 출력 레벨 이동 회로가 필요할 수 있다. 컬렉터-결합 슈미트 트리거는 논리적 0에서 극도로 낮은 (거의 0) 출력을 가진다.
연산 증폭기 구현.
슈미트 트리거는 일반적으로 연산 증폭기 또는 전용 비교기를 사용하여 구현된다. 개루프 연산 증폭기 및 비교기는 두 입력 간의 전압 차이의 부호함수를 추출하는 아날로그 입력과 디지털 출력을 갖는 아날로그-디지털 장치로 간주될 수 있다. 양성 되먹임은 출력 전압의 일부를 입력 전압에 직렬 또는 병렬 방식으로 더하여 적용된다. 극도로 높은 연산 증폭기 이득으로 인해 루프 이득도 충분히 높고 눈사태와 같은 과정을 제공한다.
비반전 슈미트 트리거.
이 회로에서 두 저항기 formula_29과 formula_30는 병렬 전압 가산기를 형성한다. 이것은 출력 전압의 일부를 입력 전압에 더하여, 결과 전압이 접지 근처에 있을 때 발생하는 스위칭 동안 및 후에 전압을 증폭시킨다. 이 병렬 양성 되먹임은 formula_29과 formula_30의 저항 비율에 의해 제어되는 필요한 이력 현상을 생성한다. 병렬 전압 가산기의 출력은 단일 종단형이므로 (접지에 대한 전압을 생성함) 회로는 차동 입력을 가진 증폭기를 필요로 하지 않는다. 기존 연산 증폭기는 차동 입력을 가지므로 반전 입력은 접지되어 기준점을 0볼트로 만든다.
출력 전압은 항상 연산 증폭기 입력 전압과 같은 부호를 가지지만 회로 입력 전압과 항상 같은 부호를 가지는 것은 아니다 (두 입력 전압의 부호가 다를 수 있다). 회로 입력 전압이 높은 임계값보다 높거나 낮은 임계값보다 낮을 때, 출력 전압은 회로 입력 전압과 같은 부호를 가진다 (회로는 비반전이다). 이는 비교기 출력이 높거나 낮는지에 따라 다른 지점에서 스위칭하는 비교기처럼 작동한다. 회로 입력 전압이 임계값 사이에 있을 때, 출력 전압은 정의되지 않으며 마지막 상태에 따라 달라진다 (회로는 기본적인 래치처럼 작동한다).
예를 들어, 슈미트 트리거가 현재 높은 상태에 있다면, 출력은 양의 전원 레일 (formula_33)에 있을 것이다. 저항성 가산기의 출력 전압 formula_16는 중첩의 원리를 적용하여 찾을 수 있다:
비교기는 formula_36일 때 스위칭한다. 그러면 formula_37 (동일한 결과는 전류 보존 원리를 적용하여 얻을 수 있다). 따라서 출력이 스위칭되려면 formula_38이 formula_39 아래로 떨어져야 한다. 비교기 출력이 formula_40로 스위칭되면, 높은 상태로 다시 스위칭하기 위한 임계값은 formula_41가 된다. 따라서 이 회로는 formula_42의 트리거 레벨을 가지며 0을 중심으로 하는 스위칭 밴드를 생성한다 (반전 입력에 바이어스 전압을 적용하여 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동할 수 있다). 출력이 켜지고 (플러스) 다시 꺼지기 (마이너스) 위해서는 입력 전압이 밴드의 상단을 넘어야 하고, 그 다음 밴드의 하단 아래로 떨어져야 한다. formula_29이 0이거나 formula_30가 무한대 (즉, 개방 회로)이면 밴드는 너비가 0으로 축소되고, 표준 비교기처럼 작동한다. 전달 특성은 왼쪽 그림에 나와 있다. 임계값 T의 값은 formula_45로 주어지며, 출력 M의 최대값은 전원 레일이다.
병렬 양성 되먹임 회로의 독특한 특성은 입력 소스에 미치는 영향이다. 음성 병렬 되먹임 회로 (예: 반전 증폭기)에서 반전 입력의 가상 접지는 입력 소스를 연산 증폭기 출력에서 분리한다. 여기에는 가상 접지가 없으며, 안정적인 연산 증폭기 출력 전압은 formula_46 네트워크를 통해 입력 소스에 적용된다. 연산 증폭기 출력은 입력 소스를 통해 반대 전류를 흘려보낸다 (입력 전압이 양수일 때 소스로 전류를 주입하고 음수일 때 소스에서 전류를 끌어당긴다).
정확한 임계값을 가진 실용적인 슈미트 트리거는 오른쪽 그림에 나와 있다. 전달 특성은 이전 기본 구성과 정확히 동일한 모양을 가지며, 임계값도 동일하다. 반면에 이전 경우에는 출력 전압이 전원 공급 장치에 의존했지만, 이제는 제너 다이오드에 의해 정의된다 (하나의 이중 애노드 제너 다이오드로 대체될 수도 있다). 이 구성에서 출력 레벨은 적절한 제너 다이오드 선택으로 수정할 수 있으며, 이러한 레벨은 전원 공급 장치 변동에 강하다 (즉, 비교기의 PSRR을 증가시킨다). 저항 formula_47은 다이오드를 통한 전류를 제한하기 위해 존재하며, 저항 formula_27는 비교기 입력 누설 전류로 인한 입력 전압 오프셋을 최소화한다 (실제 연산 증폭기의 한계 참조).
반전 슈미트 트리거.
반전 버전에서는 감쇠와 합성이 분리되어 있다. 두 저항 formula_29과 formula_30는 '순수한' 감쇠기 (전압 분배기)로만 작동한다. 입력 루프는 직렬 전압 가산기로 작동하여 출력 전압의 일부를 회로 입력 전압에 직렬로 더한다. 이 직렬 양성 되먹임은 formula_29과 전체 저항 (formula_29과 formula_30)의 저항 비율에 의해 제어되는 필요한 이력 현상을 생성한다. 연산 증폭기 입력에 적용되는 유효 전압은 부동이므로 연산 증폭기는 차동 입력을 가져야 한다.
이 회로는 이력 현상 주기 외부에 있을 때 (입력 전압이 높은 임계값보다 높거나 낮은 임계값보다 낮을 때) 출력 전압이 항상 입력 전압과 반대 부호를 가지므로 반전이라고 불린다. 그러나 입력 전압이 이력 현상 주기 내에 있을 때 (높은 임계값과 낮은 임계값 사이), 회로는 반전일 수도 있고 비반전일 수도 있다. 출력 전압은 정의되지 않으며 마지막 상태에 따라 달라지므로 회로는 기본적인 래치처럼 작동한다.
두 버전을 비교하기 위해 회로 동작을 위와 동일한 조건에서 고려할 것이다. 슈미트 트리거가 현재 높은 상태에 있다면, 출력은 양의 전원 레일 (formula_33)에 있을 것이다. 전압 분배기의 출력 전압 formula_16는 다음과 같다:
비교기는 formula_57일 때 스위칭한다. 따라서 출력이 스위칭되려면 formula_58이 이 전압을 초과해야 한다. 비교기 출력이 formula_40로 스위칭되면, 높은 상태로 다시 스위칭하기 위한 임계값은 formula_60가 된다. 따라서 이 회로는 formula_61의 트리거 레벨을 가지며 0을 중심으로 하는 스위칭 밴드를 생성한다 (바이어스 전압에 formula_29을 연결하여 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동할 수 있다). 출력이 꺼지고 (마이너스) 다시 켜지기 (플러스) 위해서는 입력 전압이 밴드의 상단을 넘어야 하고, 그 다음 밴드의 하단 아래로 떨어져야 한다. formula_29이 0 (즉, 합선)이거나 formula_30가 무한대이면 밴드는 너비가 0으로 축소되고, 표준 비교기처럼 작동한다.
병렬 버전과는 대조적으로, 이 회로는 입력 소스에 영향을 미치지 않는다. 왜냐하면 소스가 높은 연산 증폭기 입력 차동 임피던스에 의해 전압 분배기 출력과 분리되어 있기 때문이다.
반전 증폭기에서 저항(formula_29)에 걸리는 전압 강하는 입력 신호와의 비교를 위한 기준 전압, 즉 상위 임계 전압(formula_16)과 하위 임계 전압(formula_8)을 결정한다. 출력 전압과 저항 값이 고정되어 있으므로 이 전압들도 고정된다.
(formula_29)에 걸리는 강하를 변경하여 임계 전압을 다양하게 조절할 수 있다. 저항(formula_29)에 직렬로 바이어스 전압(formula_70)을 추가하여 강하를 변경할 수 있으며, 이는 임계 전압을 변경할 수 있다. 바이어스 전압을 다양하게 조절하여 원하는 기준 전압 값을 얻을 수 있다. 위 방정식은 다음과 같이 수정될 수 있다:
슈미트 트리거는 일반적으로 잡음 내성을 위한 개루프 구성과 폐쇄 루프 구성에서 함수 발생기를 구현하는 데 사용된다.
잡음 내성.
슈미트 트리거의 한 가지 응용은 단일 입력 임계값만 있는 회로의 잡음 내성을 높이는 것이다. 단일 입력 임계값만으로는 임계값 근처의 잡음이 있는 입력 신호{[efn-lr|여기서 잡음 진폭은 슈미트 트리거 임계값의 변화에 비해 작다고 가정한다.}}가 잡음만으로도 출력이 앞뒤로 빠르게 전환되도록 할 수 있다. 슈미트 트리거 입력에서 한 임계값 근처의 잡음이 있는 신호는 출력 값에서 한 번의 스위치만 유발할 수 있으며, 그 후에는 다른 스위치를 유발하려면 다른 임계값을 넘어서야 한다.
예를 들어, 증폭된 적외선 광다이오드는 절대 최저값과 절대 최고값 사이에서 자주 전환되는 전기 신호를 생성할 수 있다. 이 신호는 로우패스 필터링되어 스위칭 신호의 켜짐 및 꺼짐의 상대적 시간에 해당하는 부드러운 신호를 형성한다. 필터링된 출력은 슈미트 트리거의 입력으로 전달된다. 순 효과는 슈미트 트리거의 출력이 수신된 적외선 신호가 특정 알려진 기간보다 길게 광다이오드를 여기시킨 후에만 낮음에서 높음으로 전환되고, 슈미트 트리거가 높아지면 적외선 신호가 유사한 알려진 기간보다 길게 광다이오드를 여기시키지 않은 후에만 낮아진다는 것이다. 광다이오드는 환경의 잡음으로 인한 스퓨리어스 스위칭에 취약하지만, 필터와 슈미트 트리거에 의해 추가된 지연은 장치를 자극하는 입력이 확실히 있을 때만 출력이 스위칭되도록 보장한다.
슈미트 트리거는 유사한 이유로 많은 스위칭 회로에서 흔히 사용된다 (예: 스위치 디바운싱용).
다음 7400 시리즈 장치에는 입력에 슈미트 트리거가 포함되어 있다 (7400 시리즈 집적 회로 목록 참조):
많은 4000 시리즈 장치에는 입력에 슈미트 트리거가 포함되어 있다 (4000 시리즈 집적 회로 목록 참조):
슈미트 입력 구성 가능한 단일 게이트 칩 (7400 시리즈 집적 회로 목록#더 작은 풋프린트 참조):
발진기로서의 사용.
슈미트 트리거는 쌍안정 멀티바이브레이터이며, 다른 유형의 멀티바이브레이터 이완 발진기를 구현하는 데 사용될 수 있다. 이는 단일 RC 적분 회로를 반전 슈미트 트리거의 출력과 입력 사이에 연결하여 달성된다. 출력은 R과 C의 값, 그리고 슈미트 트리거의 임계점 값에 따라 진동수가 달라지는 연속적인 방형파가 될 것이다. 여러 슈미트 트리거 회로는 단일 집적 회로 (예: 4000 시리즈 CMOS 장치 유형 40106은 6개의 회로를 포함한다)에 의해 제공될 수 있으므로, IC의 예비 섹션은 단 두 개의 외부 부품만으로 간단하고 신뢰할 수 있는 발진기로 빠르게 활용될 수 있다.
여기서 비교기 기반 슈미트 트리거는 반전 구성으로 사용된다. 또한, 통합 RC 네트워크를 사용하여 느린 음성 되먹임이 추가된다. 결과적으로 축전기가 한 슈미트 트리거 임계값에서 다른 임계값으로 충전됨에 따라 출력이 formula_72에서 formula_73로 자동으로 진동한다.
일렉트로닉스에서 잡음 또는 노이즈(noise)는 전기 신호의 원치 않는 교란이다.
전자 기기에 의해 생성되는 잡음은 여러 가지 다른 효과에 의해 발생하므로 크게 달라진다.
특히 잡음은 물리학에 내재되어 있고 열역학의 중심이다. 전기저항이 있는 모든 도체는 본질적으로 열잡음을 발생시킨다. 일렉트로닉스에서 열잡음을 최종적으로 제거하는 것은 극저온에서만 가능하며, 그 경우에도 양자 잡음이 내재되어 있을 것이다.
전자 잡음은 신호 처리의 잡음의 일반적인 구성 요소이다.
통신 시스템에서 잡음은 채널 (통신)에서 유용한 정보 신호의 오류 또는 원치 않는 무작위 교란이다. 잡음은 자연 및 때로는 인공적인 원천에서 발생하는 원치 않거나 방해하는 에너지의 합이다. 그러나 잡음은 일반적으로 간섭과 구별된다. 예를 들어 신호 대 잡음비(SNR), 신호 대 간섭비(SIR) 및 신호 대 잡음 및 간섭비(SNIR) 측정에서 그렇다. 잡음은 또한 디스토션과도 일반적으로 구별되는데, 이는 통신 장비에 의한 신호 파형의 원치 않는 체계적인 변경으로, 예를 들어 신호 대 잡음 및 디스토션비(SINAD) 및 총 고조파 왜곡 및 잡음(THD+N) 측정에서 그렇다.
잡음은 일반적으로 원치 않지만, 난수 발생기 또는 디더링과 같은 일부 응용 분야에서 유용한 목적으로 사용될 수 있다.
상관 관계 없는 잡음 원천은 일률의 합에 따라 추가된다.
잡음 유형.
다양한 종류의 잡음은 다양한 장치와 다양한 프로세스에 의해 생성된다. 열잡음은 0이 아닌 온도에서 피할 수 없지만(요동-산일 정리 참조), 다른 유형은 주로 장치 유형(예: 푸아송 잡음, 이는 가파른 전위 장벽이 필요함) 또는 제조 품질 및 반도체 결함(예: 1/f 잡음을 포함한 컨덕턴스 변동)에 따라 달라진다.
열잡음.
열잡음(더 일반적으로 열 잡음)은 피할 수 없으며, 인가된 전압과 관계없이 전기 전도체 내부에서 전하 운반체(보통 전자)의 무작위 열 운동에 의해 생성된다.
열잡음은 대략 백색 잡음이며, 이는 전력 스펙트럼 밀도가 주파수 스펙트럼 전체에 걸쳐 거의 동일하다는 것을 의미한다. 신호의 진폭은 거의 가우스 확률 밀도 함수를 갖는다. 열잡음의 영향을 받는 통신 시스템은 종종 가산 백색 가우스 잡음 (AWGN) 채널로 모델링된다.
푸아송 잡음.
전자 장치에서 푸아송 잡음은 전하 운반체(예: 전자)가 틈을 통과할 때 발생하는 전류의 피할 수 없는 무작위 통계적 변동으로 인해 발생한다. 전자가 장벽을 가로질러 흐르면 이산적인 도착 시간을 갖는다. 이러한 이산적인 도착은 푸아송 잡음을 나타낸다. 일반적으로 다이오드의 장벽이 사용된다. 푸아송 잡음은 양철 지붕에 떨어지는 비로 인해 발생하는 소리와 유사하다. 비의 흐름은 비교적 일정할 수 있지만, 개별 빗방울은 이산적으로 도착한다.
푸아송 잡음 전류 in의 제곱평균제곱근 값은 쇼트키 공식으로 주어진다.
여기서 I는 직류 전류이고, q는 전자의 전하이며, ΔB는 헤르츠 단위의 대역폭이다. 쇼트키 공식은 독립적인 도착을 가정한다.
진공관은 전자가 음극에서 무작위로 이탈하여 양극(플레이트)에 도달하기 때문에 푸아송 잡음을 나타낸다. 진공관이 완전한 푸아송 잡음 효과를 나타내지 않을 수도 있다: 공간 전하의 존재는 도착 시간을 부드럽게 하는 경향이 있으며 (따라서 전류의 무작위성을 감소시킨다). 오극관 및 스크린 그리드 사극관은 음극 전류가 스크린 그리드와 양극 사이에서 무작위로 분할되기 때문에 삼극관보다 더 많은 잡음을 나타낸다.
도체와 저항기는 일반적으로 푸아송 잡음을 나타내지 않는다. 전자가 재료 내에서 열평형화되고 확산적으로 움직이기 때문이다. 전자는 이산적인 도착 시간을 갖지 않는다. 푸아송 잡음은 저항성 요소의 크기가 전자-포논 산란 길이보다 짧아질 때 메조스코픽 저항기에서 입증되었다.
분할 잡음.
전류가 두 개(또는 그 이상)의 경로로 나 는 경우, 이 분할 과정에서 발생하는 무작위 변동으로 인해 잡음이 발생한다.
이러한 이유로 트랜지스터는 두 PN 접합에서 발생하는 결합된 푸아송 잡음보다 더 많은 잡음을 갖게 된다.
플리커 잡음.
플리커 잡음은 1/f 잡음이라고도 불리며, 주파수 스펙트럼이 높은 주파수로 갈수록 꾸준히 감소하는 신호 또는 프로세스로, 분홍색 잡음 스펙트럼을 갖는다. 이는 거의 모든 전자 장치에서 발생하며 다양한 효과로 인해 나타난다.
버스트 잡음.
버스트 잡음은 무작위적이고 예측 불가능한 시간에 걸쳐 두 개 이상의 이산 전압 또는 전류 레벨 사이에서 발생하는 갑작스러운 계단식 전환으로 구성되며, 수백 마이크로볼트에 달할 수 있다. 오프셋 전압 또는 전류의 각 변화는 수 밀리초에서 수 초 동안 지속된다. 이는 오디오 회로에서 발생하는 튀거나 삐걱거리는 소리 때문에 팝콘 잡음으로도 알려져 있다.
전송 시간 잡음.
트랜지스터에서 전자가 이미터에서 컬렉터로 이동하는 데 걸리는 시간이 증폭되는 신호의 주기와 비슷해지는 경우, 즉 초단파 및 그 이상의 주파수에서 전송 시간 효과가 발생하고 트랜지스터의 잡음 입력 임피던스가 감소한다. 이 효과가 중요해지는 주파수부터 주파수에 따라 증가하며 다른 잡음 원천을 빠르게 압도한다.
결합된 잡음.
잡음은 전자 회로 자체에서 생성될 수 있지만, 외부 환경에서 유도 결합 또는 정전 용량 결합을 통해, 또는 수신기의 안테나를 통해 추가적인 잡음 에너지가 회로로 결합될 수 있다.
경감.
많은 경우 회로 내 신호에서 발견되는 잡음은 원치 않는 것이다. 회로에 유입되는 잡음을 줄일 수 있는 다양한 노이즈 감소 기술이 있다.
열잡음은 회로 냉각을 통해 줄일 수 있으며, 이는 일반적으로 전파망원경과 같은 고정밀 고가치 응용 분야에서만 사용된다.
전자 시스템의 잡음 수준은 일반적으로 일률 N을 와트 또는 dBm으로 측정하거나, 제곱평균제곱근 (RMS) 전압(잡음 표준 편차와 동일)을 볼트, dBμV 또는 평균 제곱 오차(MSE)를 제곱 볼트 단위로 측정한다. 전기 잡음 수준 측정 단위의 예로는 dBu, dBm0, dBrn, dBrnC, 및 dBrn(f1 − f2), dBrn(144-선)이 있다. 잡음은 확률 분포 및 스펙트럼 밀도 N0(f)로도 특성화될 수 있으며, 와트/헤르츠 단위로 측정된다.
잡음 신호는 일반적으로 유용한 정보 신호에 선형적으로 추가되는 것으로 간주된다. 잡음과 관련된 일반적인 신호 품질 측정에는 신호 대 잡음비(SNR 또는 S/N), 아날로그-디지털 변환 및 압축에서의 신호 대 양자화 잡음비(SQNR), 이미지 및 비디오 코딩에서의 최대 신호 대 잡음비(PSNR), 그리고 계단식 증폭기에서의 잡음 지수가 있다. 반송파 변조된 통과대역 아날로그 통신 시스템에서, 라디오 수신기 입력의 특정 반송파 대 잡음비(CNR)는 감지된 메시지 신호에서 특정 신호 대 잡음비를 초래할 것이다. 디지털 통신 시스템에서는 특정 Eb/N0(정규화된 신호 대 잡음비)가 특정 비트 오류율을 초래할 것이다. 전기 통신 시스템은 데이터를 효과적으로 전송하기 위해 신호 수준 대 잡음 수준의 비율을 높이려고 노력한다. 전기 통신 시스템의 잡음은 시스템의 내부 및 외부 원천의 산물이다.
잡음은 확률 과정으로, 분산, 확률 분포, 스펙트럼 밀도와 같은 확률적 특성으로 특징지어진다. 잡음의 스펙트럼 분포는 진동수에 따라 달라질 수 있으므로, 그 전력 밀도는 와트/헤르츠(W/Hz)로 측정된다. 저항기 요소의 전력은 그 전압의 제곱에 비례하므로, 잡음 전압(밀도)은 잡음 전력 밀도의 제곱근을 취하여 볼트/formula_2로 설명될 수 있다. 집적 회로 장치, 예를 들어 연산 증폭기는 일반적으로 이러한 용어(실온에서)로 등가 입력 잡음 수준을 나타낸다.
잡음원이 양자화 오차의 경우와 같이 신호와 상관 관계가 있는 경우, 디더링이라고 불리는 추가 잡음을 의도적으로 도입하면 관심 대역폭 내의 전체 잡음을 줄일 수 있다. 이 기술은 기기의 공칭 감지 임계값 이하의 신호를 검색할 수 있게 한다. 이는 확률 공명의 한 예이다.
FR-4 또는 FR4는 NEMA 등급으로 분류된 유리섬유 강화 에폭시 라미네이트 재료이다. FR-4는 직조된 섬유유리 천과 에폭시 수지 바인더로 구성된 복합 재료로, 난연성 (자가 소화성)을 띤다.
"FR"은 "난연성"을 의미하며, 해당 재료가 UL 94 수직 화염 시험 섹션 8에 따라 공인된 실험실에서 시험을 거치지 않는 한 UL94V-0 표준을 준수한다는 것을 나타내지 않는다. FR-4라는 명칭은 1968년 NEMA에 의해 만들어졌다.
FR-4 유리 에폭시는 강도-중량비가 우수한 인기 있고 다재다능한 고압 열경화성 플라스틱 라미네이트 등급이다. 물 흡수율이 거의 0에 가까워, FR-4는 상당한 기계적 강도를 지닌 전기 절연체로 가장 일반적으로 사용된다. 이 재료는 건조하고 습한 조건 모두에서 높은 기계적 가치와 전기 절연 특성을 유지하는 것으로 알려져 있다. 이러한 특성과 우수한 가공 특성은 이 등급이 다양한 전기 및 기계 응용 분야에 유용하게 사용되도록 한다.
유리 에폭시 라미네이트의 등급 명칭은 G-10, G-11, FR-4, FR-5 및 FR-6이다. 이 중 FR-4는 오늘날 가장 널리 사용되는 등급이다. FR-4의 전신인 G-10은 FR-4의 자가 소화성 난연 특성이 없다. 따라서 FR-4는 대부분의 응용 분야에서 G-10을 대체하게 되었다.
FR-4 에폭시 수지 시스템은 일반적으로 난연성 특성을 촉진하기 위해 할로겐인 브로민을 사용한다. 재료의 열적 파괴가 바람직한 특성인 일부 응용 분야에서는 여전히 G-10 비난연성 재료를 사용한다.
"FR-4" 범주에 속하는 재료는 NEMA LI 1-1998 표준에 정의되어 있다. FR-4의 일반적인 물리적 및 전기적 특성은 다음과 같다. 약어 LW(세로 방향, 경사 방향) 및 CW(가로 방향, 씨실 방향)는 보드의 XY 평면(면 내)에서 재래식 수직 섬유 방향을 나타낸다. 데카르트 좌표계에서 세로 방향은 x축을 따라, 가로 방향은 y축을 따라 있으며, z축은 관통 방향을 나타낸다. 아래에 표시된 값은 특정 제조업체 재료의 예시이다. 다른 제조업체의 재료는 일반적으로 약간 다른 값을 갖는다. 특히 고주파수 응용 분야에서는 특정 재료에 대한 제조업체 데이터시트의 실제 값을 확인하는 것이 매우 중요하다.
FR-4는 인쇄 회로 기판 (PCB)에 일반적으로 사용되는 재료이다. 얇은 구리 포일 층은 일반적으로 FR-4 유리 에폭시 패널의 한쪽 또는 양쪽에 라미네이트된다. 이러한 재료는 일반적으로 구리 피복 라미네이트라고 불린다. 구리 두께 또는 구리 중량은 다양할 수 있으므로 별도로 지정한다.
FR-4는 릴레이, 스위치, 스탠드오프, 모선, 와셔, 아크 차폐, 변압기 및 나사 단자 스트립 제작에도 사용된다.
노이즈(noise)는 일반적으로 스태틱(static), 백색 잡음(white noise), 스태틱 노이즈(static noise), 또는 스노우(snow)로 알려져 있으며, 아날로그 비디오, CRT 및 텔레비전에서 안테나 수신기가 전송 신호를 수신하지 못할 때 텔레비전 수상기 및 기타 디스플레이 장치에 표시되는 무작위 도트 픽셀 패턴이다.
사진이나 텔레비전 화면에 중첩된 무작위 픽셀 패턴은 일부 텔레비전 수상기에서 "점", "눈", "흐릿한 지그재그" 등으로 무작위로 깜박이는 것으로 보이며, 이는 전자 노이즈와 공기나 케이블처럼 안테나에 의해 우연히 포착된 방사성 전자기 노이즈의 결과이다. 이 효과는 아날로그 TV 수상기, 빈 VHS 테이프 또는 기타 디스플레이 장치에서 가장 흔하게 나타난다.
정전기의 특징적인 디스플레이 패턴을 유발하는 전자기 노이즈의 원인은 많다. 대기 노이즈의 원인이 가장 흔하며, 우주 마이크로파 배경 복사에 의해 유발되는 전자기 신호 또는 주변 전자 장치에서 발생하는 더욱 국지적인 전파 노이즈를 포함한다.
디스플레이 장치 자체도 노이즈의 원인인데, 부분적으로는 내부 전자 장치에서 발생하는 열잡음 때문이다. 이 노이즈의 대부분은 안테나가 연결된 첫 번째 트랜지스터에서 발생한다.
영국 시청자들은 정파 후 검은색 화면에 "스노우"를 보곤 했는데, 이는 캐나다, 미국 및 (현재) 영국에서 사용되는 음극 영상 변조 방식이 아닌 양극 405라인 영국 송신기를 사용했기 때문에 발생한 순전히 기술적인 유물이었다. "스노우"의 한 인상은 흰색 배경에 빠르게 깜박이는 검은색 벌레처럼 보이기 때문에 이 현상은 스웨덴어로 myrornas krig, 덴마크어로 myrekrig, 헝가리어로 hangyák háborúja, 독일어로 Ameisenkrieg, 인도네시아어로 semut bertengkar라고 불리는데, 이 모든 단어는 '개미 전쟁'을 의미한다.
또한 튀르키예어로 '화면의 개미'를 의미하는 ekran karıncalanması, 헝가리어로 hangyafoci '개미 축구', 루마니아어로 purici '벼룩'으로도 알려져 있다. 하지만 프랑스어에서는 이 현상을 네덜란드어와 마찬가지로 neige '눈'이라고 부른다. 포르투갈에서는 formigueiro '개미집' 또는 '비'를 의미하는 chuva라고 부른다.
이탈리아에서는 이 비디오 노이즈를 sale e pepe '소금과 후추'라고 부른다. 아르헨티나 스페인어에서는 딸려오는 바스락거리는 소리와 관련이 있을 수 있는 lluvia '비'라고 부른다. 비슷하게, 이 노이즈는 일본어로 suna-arashi '모래 폭풍'이라고 불리며 자연 현상을 나타낸다. 브라질 포르투갈어에서는 브라질 압력솥이 내는 소리를 가리키는 chiado '쉭쉭거림'이라고 불린다.
천문학적 구성 요소.
아날로그 텔레비전은 정보를 전달하기 위해 전파를 사용하기 때문에 백색 노이즈의 일부는 텔레비전이 빅뱅의 중요한 흔적인 우주 마이크로파 배경에서 마이크로파를 수신하는 것이다. NASA는 "텔레비전을 '중간' 채널로 돌리면 보게 될 정전기의 일부는 빅뱅의 잔광입니다"라고 설명한다. 이것은 라디오에서도 마찬가지이다. 방송국 사이에 있는 주파수로 조정하면 들리는 소리의 일부는 약 137억 년 전의 빅뱅에서 남은 방사선이다.
필름 그레인(film grain) 또는 필름 입상성(film granularity)은 처리된 사진 필름의 무작위적인 광학적 질감이다. 필름 그레인은 충분한 광자를 받은 할로젠화 은에서 생성된 금속성 은 또는 염료 구름의 작은 입자들이 존재하기 때문에 발생한다. 필름 그레인은 이러한 입자(또는 염료 구름)의 기능이지만, 입자가 아니라 광학적 효과이다. 효과의 크기(그레인 양으로도 알려짐)는 필름 스톡과 관찰되는 선명도에 따라 달라진다. 과도하게 확대된 필름 사진에서는 불쾌하게 눈에 띌 수 있다.
화학적 배경.
할로젠화 은 입자의 크기와 형태는 이미지 특성 및 노출 거동에 결정적인 역할을 한다. 결정 크기와 빛에 대한 민감도(감광 속도) 사이에는 상충 관계가 있다. 큰 결정은 현상 가능한 상태로 전환하기에 충분한 에너지를 받을 가능성이 더 높다. 이는 현상의 자가 촉매 과정을 시작하는 Ag4 클러스터 형성에 필요한 여러 광자를 받을 확률이 더 높기 때문이다. 따라서 큰 결정은 민감한 필름을 제공하지만, 눈에 띄게 더 거친 그레인을 갖게 된다. 미세한 그레인은 디테일을 더 잘 보존하지만 더 많은 빛을 필요로 한다.
타불라 그레인 필름은 폭-두께 비율이 최소 2 이상, 종종 훨씬 더 높은 평평한 형태의 결정을 사용한다. 평평한 형태는 결정의 더 나은 겹침을 허용하여 입자 간 공간을 줄이고 같은 양의 은으로 더 많은 검은색을 제공한다. 더 조밀한 구조는 더 얇은 에멀전 층을 허용한다. 또한 정착 단계에서 세척하기가 더 어렵다. 타불라 결정은 또한 감광 염료를 더 잘 흡수한다. 또한 빛을 덜 산란시켜 더 선명한 이미지를 제공하지만 계조는 덜하다. 타불라 결정은 또한 주변 및 우주 방사선으로부터 고에너지 광자를 흡수할 가능성이 적어 흐려짐 없이 더 긴 보관 수명을 제공한다. 타불라 결정은 합성 중 추가 단계를 통해 선호될 수 있는데, 이 단계에서는 원치 않는 형태의 형성된 결정 씨앗이 용해되고 나머지 씨앗은 제어된 오스트발트 숙성에 의해 성장한다.
"고전적인" 입방체 그레인 에멀전은 결정 모양과 크기의 더 무작위적인 분포를 제공하여 더 넓은 범위의 노출에 관대한 "관용적인" 필름을 만든다.
두 가지 형태 모두 코어-쉘 구조로 변형될 수도 있는데, 작은 할로젠화 은 입자가 하나 이상의 빛 포착 층으로 둘러싸여 있거나, 더 빛에 민감한 중심이 더 현상액에 민감한 쉘로 둘러싸여 있다. 이는 동일한 감광 속도에 대해 더 미세한 그레인을 제공한다. 가능한 방법 중 하나는 요오드화물-풍부 코어와 요오드화물-부족 쉘로, 내부는 빛에 높은 민감도를, 외부는 현상액에 높은 민감도를 제공한다.
두 가지 형태 모두 다른 크기 분포로 나타날 수도 있다. 결정 치수의 좁은 분포를 가진 "단일 크기"는 필름 속도 제어를 개선하고 그레인이 덜 눈에 띈다(더 큰 결정의 부재로 인해). 더 넓고 무작위적인 크기 변화는 노출에 대한 더 많은 관용(너무 적은 빛에는 큰 결정이 있고, 너무 많은 빛에는 작은 그레인이 있음)과 현상 과정에 대한 더 많은 관용을 제공한다.
타불라 그레인과 반대인 막대 모양의 그레인은 빛이 없는 경우에도 자가 현상되어 흐려짐을 유발할 수 있다.
RMS 입상성.
입상성 또는 RMS 입상성은 광학 밀도 비균일성을 수치적으로 정량화한 것으로, 농도계로 측정한 광학 밀도의 제곱 평균 제곱근(rms) 변동과 같다. 이 측정은 평균 밀도가 1.0 D(즉, 입사광의 10%를 투과)로 노출되고 정상적으로 현상된 필름 영역에서 직경 0.048mm(48마이크로미터)의 원형 조리개를 가진 마이크로덴시토미터로 이루어진다.
입상성은 때때로 "확산 RMS 입상성 곱하기 1000"으로 인용되는데, 이는 입상성 10인 필름이 표준 조리개 영역에서 0.010의 rms 밀도 변동을 의미함을 나타낸다.
은 입자가 작으면 표준 조리개 영역이 많은 입자의 평균을 측정하므로 입상성이 작다. 입자가 크면 표준 영역에서 평균화되는 입자가 적어 무작위 변동이 더 크고 입상성 수치도 더 높다.
셀윈 입상성.
필름 그레인은 때때로 마이크로덴시토미터가 측정하는 조리개 크기와는 상대적으로 독립적인 방식으로 정량화되는데, 이는 R. 셀윈의 관찰(셀윈의 법칙으로 알려짐)을 사용한다. 셀윈의 법칙은 너무 작지 않은 조리개에 대해 RMS 입상성과 조리개 면적의 제곱근 곱이 조리개 크기와 독립적인 경향이 있다는 것이다. 셀윈 입상성은 다음과 같이 정의된다.
여기서 σ는 RMS 입상성이고 a는 조리개 면적이다.
필름 및 디지털에서의 그레인 효과.
아래 이미지는 극단적인 필름 그레인의 예시를 보여준다.