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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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(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 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 발진기는 단일 유도자와 3개의 축전기를 사용하여 주파수를 설정한다. 클랩 발진기는 종종 유도자와 직렬로 추가 축전기 ()가 배치된 콜피츠 발진기로 그려진다.
FET를 사용하는 그림의 회로에 대한 헤르츠(초당 주기) 단위의 발진 주파수는 다음과 같다.
축전기 과 는 일반적으로 보다 훨씬 크므로, 항이 다른 축전기들을 지배하며, 주파수는 과 의 직렬 공진에 가깝다. 클랩의 논문은 과 가 보다 40배 큰 예를 제시한다. 이 변화는 클랩 회로를 의 축전기 변화에 대해 콜피츠 발진기보다 약 400배 더 안정적으로 만든다.
축전기 , , 는 트랜지스터 입력에 적용되는 피드백 전압의 양을 결정하는 전압 분배기를 형성한다.
클랩 회로는 를 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 로 변하여 넓은 범위에서 증폭기를 과도하게 구동한다는 것이다. VFO의 경우 바카르(Vackář)는 다른 회로를 권장한다. 바카르 발진기를 참조하라.
실용적인 예시.
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(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 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 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:
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 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
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(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.
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 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 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 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 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.
링 발진기의 주기는 T+T'로 무작위로 변하며 여기서 T'는 무작위 값이다. 고품질 회로에서는 T'의 범위가 평균 주기 T에 비해 상대적으로 작다. 발진기 주기의 이러한 변화를 지터라고 한다.
국부 온도 효과는 링 발진기의 주기가 장기 평균 주기보다 높거나 낮게 변동하게 한다.
국부 실리콘이 차가우면 전파 지연이 약간 짧아져 링 발진기가 약간 더 높은 주파수에서 작동하게 되며, 이는 결국 국부 온도를 높인다. 국부 실리콘이 뜨거우면 전파 지연이 약간 길어져 링 발진기가 약간 더 낮은 주파수에서 작동하게 되며, 이는 결국 국부 온도를 낮춘다. 따라서 실리콘 링 발진기의 주파수는 주변 온도가 일정하고 장치에서 주변 환경으로의 열 전달 요인이 변하지 않을 때 일반적으로 안정적이다.
3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2)는 ITU의 IMT-2000 프로젝트 범위 내에서 전 세계적으로 적용 가능한 3세대 이동 통신 (3G) 휴대폰 시스템 사양을 만들기 위한 통신 협회 간의 협력이었다. 실제로 3GPP2는 이전 IS-95 2세대 이동 통신 코드분할다중접속 기술을 기반으로 하는 3G 표준인 CDMA2000을 위한 표준화 그룹이었다.
참여 협회는 ARIB/TTC (일본), 중국 통신 표준 협회, 미국 전기통신공업회 (북미) 및 한국정보통신기술협회 (대한민국)였다.
이 협정은 1998년 12월에 체결되었다.
울트라 모바일 브로드밴드(Ultra Mobile Broadband, UMB)는 CDMA2000의 4세대 이동 통신 후속 기술을 개발하기 위한 3GPP2 프로젝트였다. 2008년 11월, UMB의 주요 후원자인 퀄컴은 LTE를 선호하여 기술 개발을 중단한다고 발표했다.
3GPP2는 3GPP와 혼동해서는 안 된다. 3GPP는 GSM 네트워크의 3G 업그레이드인 UMTS를 지원하는 표준화 기구인 반면, 3GPP2는 주로 미국 (그리고 어느 정도는 일본, 중국, 캐나다, 대한민국, 인도에서도)에서 사용되었던 IS-95 네트워크의 3G 업그레이드인 경쟁 3G 표준 CDMA2000을 지원하는 표준화 기구였다.
GSM/UMTS는 전 세계적으로 가장 널리 퍼진 2G/3G 무선 표준이었다. 대부분의 국가에서는 GSM 계열만 사용했다. 중국, 미국, 캐나다, 우크라이나, 트리니다드 토바고, 인도, 대한민국, 일본을 포함한 일부 국가에서는 두 표준을 모두 사용했다.
3GPP2는 2013년에 마지막 활동을 했으며 그 이후로 활동이 중단되었다. 3GPP2 웹사이트는 2023년에 오프라인 상태가 되었는데, 이는 주로 CDMA 사업자들이 10년 전에 UMB 대신 3GPP의 LTE를 배포하고 나중에 CDMA 네트워크를 폐쇄하여 3GPP2가 불필요하고 필요 없게 되었기 때문이다. 그러나 2024년 현재 3GPP2 웹사이트는 다시 온라인 상태가 되었다.
텔레다인 르크로이(Teledyne LeCroy)는 오실로스코프, 프로토콜 분석기 및 기타 테스트 장비를 제조하는 미국의 기업이다. 르크로이는 2012년 텔레다인 테크놀로지스의 자회사가 되었다.
르크로이 코퍼레이션은 1964년 월터 르크로이가 (르크로이 리서치 시스템즈로) 설립했다.
이 회사는 1995년 기업공개 전까지 비상장 회사였다.
2004년 9월, 르크로이는 CATC(Computer Access Technology Corporation)를 인수했다.
2012년 5월 29일, 텔레다인 테크놀로지스 인코퍼레이티드와 르크로이 코퍼레이션은 텔레다인에 의한 르크로이 코퍼레이션 인수 및 텔레다인 르크로이의 완전 소유 자회사 설립에 대한 최종 계약을 체결을 공동으로 발표했다.
2016년 4월 7일, 텔레다인 르크로이는 무선 프로토콜 분석 테스트 도구 제공업체인 프런트라인 테스트 장비를 인수했다고 발표했다.
2016년 4월 13일, 텔레다인 르크로이는 비디오 테스트 도구, 신호 발생기 및 프로토콜 분석기 제조업체인 퀀텀 데이터(Quantum Data, Inc.)를 인수하기 위한 계약을 체결했다고 발표했다.
서울외교포럼(Seoul Diplomacy Forum, SDF), 이전 명칭 외교안보연구소 국제문제회의(IFANS Conference on Global Affairs)는 국립외교원이 개최하고 있는 연례 국제회의이다.
서울외교포럼은 대한민국 외교부 산하 국책연구기관인 국립외교원에서 매년 개최하고 있는 국제정치 회의로, 국립외교원장 개회사, 기조연설, 패널토론 세션 순으로 행사가 진행된다. 국내외 학계 주요인사들과 주한 대사, 전직 외교관 등 외교·안보·통상 분야별 전문가들이 참석한다.
2023년 회의부터는 '외교안보연구소 국제문제회의'에서 지금의 명칭으로 변경하여 개최하고 있다.
전역 통과 필터, 전대역 통과 필터, 올 패스 필터(all-pass filter)는 신호 처리 필터로, 진동수를 이득에서 균등하게 통과시키지만, 다양한 진동수 간의 위상 관계를 변경한다. 대부분의 필터 유형은 특정 진동수 값에 대해 신호의 진폭(즉, 크기)을 감소시키지만, 전역 통과 필터는 모든 진동수를 수준 변화 없이 통과시킨다.
일반적인 적용.
전자 음악 제작에서 흔한 적용은 "페이저"로 알려진 효과 장치 설계에 있으며, 여기서는 여러 개의 전역 통과 필터가 순서대로 연결되고 출력이 원 신호와 혼합된다.
이는 위상 편이를 진동수의 함수로 변화시킴으로써 이루어진다. 일반적으로 필터는 위상 편이가 90°를 교차하는 진동수(즉, 입력 및 출력 신호가 구상에 들어갈 때 – 이들 사이에 1/4 파장 지연이 있을 때)로 설명된다.
이 필터는 일반적으로 시스템에서 발생하는 다른 원치 않는 위상 편이를 보상하거나, 원본의 시프트되지 않은 버전과 혼합하여 노치 콤 필터를 구현하는 데 사용된다.
이 필터는 또한 혼합 위상 필터를 등가 크기 응답을 갖는 최소 위상 필터로 또는 불안정한 필터를 등가 크기 응답을 갖는 안정적인 필터로 변환하는 데 사용될 수 있다.
능동 아날로그 구현.
저역 통과 필터를 이용한 구현.
인접 그림에 표시된 연산 증폭기 회로는 연산 증폭기의 비반전 입력에 로우패스 필터를 특징으로 하는 단일 극성 능동 전역 통과 필터를 구현한다. 필터의 전달 함수는 다음과 같다.
여기에는 -1/RC에 하나의 극점과 1/RC에 하나의 영점이 있다 (즉, 복소평면의 허수 축을 기준으로 서로 반사된다). 일부 각진동수 ω에 대한 H(iω)의 크기 및 위상은 다음과 같다.
이 필터는 모든 ω에 대해 단위-이득 크기를 갖는다. 이 필터는 각 주파수에서 다른 지연을 도입하고 ω=1/RC에서 입력-출력 직각 위상에 도달한다 (즉, 위상 편이 90°).
이 구현은 비반전 입력에서 저역 통과 필터를 사용하여 위상 편이 및 음성 되먹임을 생성한다.
실제로 전역 통과 필터의 위상 편이는 비반전 입력에서 저역 통과 필터의 위상 편이의 두 배이다.
순수 지연에 대한 파데 근사로 해석.
순수 지연의 라플라스 변환은 다음과 같다.
여기서 formula_4는 지연 (초 단위)이고 formula_5는 복소 주파수이다. 이것은 다음과 같이 파데 근사를 사용하여 근사할 수 있다.
마지막 단계는 분자와 분모의 1차 테일러 급수 전개를 통해 얻어졌다. formula_7를 설정하여 위의 formula_8를 복구한다.
고역 통과 필터를 이용한 구현.
인접 그림에 표시된 연산 증폭기 회로는 연산 증폭기의 비반전 입력에 하이패스 필터를 특징으로 하는 단일 극성 능동 전역 통과 필터를 구현한다. 필터의 전달 함수는 다음과 같다.
이 필터는 모든 ω에 대해 단위-이득 크기를 갖는다. 이 필터는 각 주파수에서 다른 지연을 도입하고 ω=1/RC에서 입력-출력 직각 위상에 도달한다 (즉, 위상 선행 90°).
이 구현은 하이패스 필터를 비반전 입력에 사용하여 위상 편이 및 음성 되먹임을 생성한다.
실제로 전역 통과 필터의 위상 편이는 비반전 입력에서 고역 통과 필터의 위상 편이의 두 배이다.
전압 제어 구현.
저항은 옴 모드에서 FET로 대체하여 전압 제어 위상 변환기를 구현할 수 있다. 게이트의 전압은 위상 편이를 조정한다. 전자 음악에서는 일반적으로 페이저가 직렬로 연결된 두, 네 또는 여섯 개의 위상 편이 섹션으로 구성되며 원본과 합산된다. 저주파 발진기 (LFO)는 제어 전압을 기울여 특징적인 휘파람 소리를 생성한다.
수동 아날로그 구현.
연산 증폭기와 같은 능동 부품으로 전역 통과 필터를 구현하는 이점은 유도자를 필요로 하지 않는다는 것이다. 유도자는 집적 회로 설계에서 부피가 크고 비용이 많이 든다. 유도자를 쉽게 사용할 수 있는 다른 응용 분야에서는
전역 통과 필터를 능동 부품 없이 완전히 구현할 수 있다. 이를 위해 사용할 수 있는 여러 회로 토폴로지가 있다. 다음은 가장 일반적으로 사용되는 회로이다.
격자 필터.
격자 위상 등화기 또는 필터는 격자 또는 X-섹션으로 구성된 필터이다. 단일 요소 브랜치로 최대 180°의 위상 편이를 생성할 수 있으며, 공진 브랜치로 최대 360°의 위상 편이를 생성할 수 있다. 이 필터는 정저항 회로망의 한 예이다 (즉, 영상 임피던스는 모든 주파수에서 일정하다).
T-섹션 필터.
T 토폴로지를 기반으로 한 위상 등화기는 격자 필터의 비대칭 등가이며 동일한 위상 응답을 갖는다. 회로도는
저역 통과 필터처럼 보일 수 있지만, 두 인덕터 브랜치가 상호 결합되어 있다는 점에서 다르다. 이로 인해 두 인덕터 사이에 변압기 작용이 발생하고 고주파에서도 전역 통과 응답이 나타난다.
브리지드 T-섹션 필터.
브리지드 T 토폴로지는 지연 등화, 특히 스테레오 방송에 사용되는 두 유선전화 사이의 차동 지연에 사용된다. 이 응용 분야에서는 필터가 넓은 대역폭에서 주파수에 대해 선형 위상 응답 (즉, 일정한 군지연)을 가져야 하며, 이것이 이 토폴로지를 선택하는 이유이다.
formula_11에 복소 극점을 갖는 전역 통과 필터의 Z변환 구현은 다음과 같다.
여기에는 formula_13에 영점이 있으며, 여기서 formula_14는 켤레 복소수를 나타낸다. 극점과 영점은 같은 각도에 있지만 서로 역수 크기를 갖는다 (즉, 복소 단위원의 경계를 기준으로 서로 반사된다). 주어진 formula_11에 대한 이 극점-영점 쌍의 배치는 복소평면에서 어떤 각도로든 회전할 수 있으며 전역 통과 크기 특성을 유지한다. 전역 통과 필터의 복소 극점-영점 쌍은 위상 편이가 발생하는 주파수를 제어하는 데 도움이 된다.
실수 계수를 갖는 전역 통과 구현을 생성하기 위해 복소 전역 통과 필터를 formula_11 대신 formula_17를 대체하는 전역 통과 필터와 캐스케이드할 수 있으며, 이는 Z변환 구현으로 이어진다.
이는 다음 차분 방정식과 동등하다.
여기서 formula_20는 출력이고 formula_21는 이산 시간 단계 formula_22에서의 입력이다.
위와 같은 필터는 불안정한 또는 혼합 위상 필터와 캐스케이드하여 시스템의 크기 응답을 변경하지 않고 안정적이거나 최소 위상 필터를 생성할 수 있다. 예를 들어, formula_11의 적절한 선택을 통해 단위원 밖에 있는 불안정한 시스템의 극점을 상쇄하고 단위원 안으로 반사할 수 있다.
일렉트로닉스에서 공통 이미터 또는 커먼 이미터(common emitter) 증폭기는 세 가지 기본 단일 스테이지 접합형 트랜지스터 (BJT) 증폭기 토폴로지 중 하나이며, 일반적으로 전압 증폭기로 사용된다. 이는 높은 전류 이득 (일반적으로 200), 중간 입력 저항 및 높은 출력 저항을 제공한다. 공통 이미터 증폭기의 출력은 반전된다. 즉, 사인파 입력 신호의 경우 출력 신호는 입력에 대해 180도 위상차를 갖는다.
이 회로에서 트랜지스터의 베이스 단자는 입력으로, 컬렉터는 출력으로 사용되며 이미터는 둘 다에 공통이다 (예를 들어, 접지 기준 또는 전원 공급 레일에 연결될 수 있음). 따라서 이름이 붙여졌다. 유사한 FET 회로는 공통 소스 증폭기이고, 유사한 진공관 회로는 공통 캐소드 증폭기이다.
이미터 감쇠.
공통 이미터 증폭기는 증폭기에 반전된 출력을 제공하며, 트랜지스터마다 크게 달라질 수 있는 매우 높은 이득을 가질 수 있다. 이득은 온도와 바이어스 전류 모두에 강하게 의존하므로 실제 이득은 다소 예측 불가능하다. BIBO 안정성은 존재할 수 있는 의도하지 않은 양성 되먹임으로 인해 이러한 고이득 회로와 관련된 또 다른 문제이다.
회로와 관련된 다른 문제점은 소신호 모델 한계로 인해 부과되는 낮은 입력 동적 범위이다. 이 한계를 초과하면 디스토션이 높고 트랜지스터가 소신호 모델처럼 작동하지 않게 된다. 이러한 문제를 완화하는 일반적인 방법 중 하나는 이미터 감쇠이다. 이는 이미터와 공통 신호원 (예: 접지 기준 또는 전원 공급 레일) 사이에 작은 저항기를 추가하는 것을 말한다. 이 임피던스 formula_1는 회로의 전체 트랜스컨덕턴스 formula_2를 formula_3 요인만큼 감소시켜 전압 이득을
로 만든다. 여기서 formula_5이다.
전압 이득은 트랜지스터의 고유하고 예측 불가능한 특성보다는 거의 전적으로 저항 formula_6의 비율에 따라 달라진다. 따라서 이득 감소의 대가로 회로의 디스토션 및 안정성 특성이 향상된다.
낮은 주파수에서 단순화된 하이브리드-파이 모델을 사용하여 다음 소신호 특성을 도출할 수 있다.
이미터 감쇠 저항이 없으면 formula_7이고, 표현식은 오른쪽 열에 주어진 것으로 효과적으로 단순화된다 (전압 이득은 이상적인 값이며 실제 이득은 다소 예측 불가능하다는 점에 유의한다). 예상대로 formula_8가 증가하면 입력 임피던스가 증가하고 전압 이득 formula_9가 감소한다.
공통 이미터 증폭기의 대역폭은 밀러 효과로 인한 높은 커패시턴스 때문에 낮은 경향이 있다. 기생 용량인 베이스-컬렉터 커패시턴스 formula_10는 베이스에서 접지까지 더 큰 기생 커패시터 formula_11 (여기서 formula_9는 음수이다)처럼 보인다. 이 큰 커패시터는 기생 입력 RC 필터의 시간 상수를 formula_13로 만들어 증폭기의 대역폭을 크게 감소시킨다. 여기서 formula_14는 이상적인 베이스에 연결된 신호원의 출력 임피던스이다.
이 문제는 다음과 같은 여러 가지 방법으로 완화할 수 있다.
밀러 효과는 유사한 방식으로 공통 소스 증폭기의 성능에 부정적인 영향을 미친다 (그리고 유사한 해결책을 갖는다). AC 신호가 트랜지스터 증폭기에 인가되면 베이스 전압 VB가 AC 신호의 값으로 변동하게 된다. 인가된 신호의 양의 절반은 VB 값의 증가를 유발하고, 이는 베이스 전류 IB를 증가시켜 이미터 전류 IE 및 컬렉터 전류 IC의 해당 증가를 유발한다. 결과적으로 RL을 가로지르는 전압 강하가 증가하기 때문에 컬렉터-이미터 전압은 감소할 것이다. AC 신호의 음의 교대는 IB의 감소를 유발하고, 이 동작은 RL을 통해 IE의 해당 감소를 유발한다.
또한 트랜지스터의 이미터가 입력 회로와 출력 회로 모두에 공통으로 연결되어 있기 때문에 공통 이미터 증폭기라고도 불린다. 입력 신호는 접지와 트랜지스터의 베이스 회로에 걸쳐 인가된다. 출력 신호는 접지와 트랜지스터의 컬렉터에 걸쳐 나타난다. 이미터가 접지에 연결되어 있으므로 입력 및 출력 신호에 공통적이다.
공통 이미터 회로는 접합 트랜지스터 증폭기 중 가장 널리 사용되는 회로이다. 공통 베이스 연결과 비교하여 더 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 갖는다. 단일 전원 공급 장치를 바이어싱에 쉽게 사용할 수 있다. 또한 공통 이미터 (CE) 작동 시 일반적으로 더 높은 전압 및 전력 이득이 얻어진다.
공통 이미터 회로의 전류 이득은 베이스 및 컬렉터 회로 전류에서 얻어진다. 베이스 전류의 매우 작은 변화가 컬렉터 전류에 큰 변화를 일으키기 때문에 공통 이미터 회로의 전류 이득 (β)은 항상 1보다 크며, 일반적인 값은 약 50이다.
저주파 전압 증폭기.
공통 이미터 증폭기 사용의 일반적인 예는 그림 3에 나와 있다.
입력 커패시터 C는 입력의 모든 DC 성분을 제거하고, 저항 R1 및 R2는 트랜지스터가 입력의 전체 범위에 대해 활성 모드를 유지하도록 바이어스한다. 출력은 입력의 AC 성분을 RC/RE 비율로 증폭하고 네 개의 저항에 의해 결정되는 양만큼 시프트된 반전된 사본이다. RC가 종종 크기 때문에 이 회로의 출력 임피던스는 지나치게 높을 수 있다. 이 문제를 완화하기 위해 RC를 가능한 한 낮게 유지하고 증폭기 뒤에 이미터 팔로워와 같은 전압 버퍼 증폭기를 연결한다.
공통 이미터 증폭기는 안테나에 의해 수신된 미약한 신호를 증폭하는 등 무선 주파수 회로에서도 사용된다. 이 경우 부하 저항을 동조 회로로 대체하는 것이 일반적이다. 이는 의도한 작동 주파수를 중심으로 하는 좁은 대역으로 대역폭을 제한하기 위해 수행될 수 있다. 더 중요하게는, 동조 회로를 사용하여 일반적으로 주파수 응답을 제한하는 모든 전극간 및 부유 커패시턴스를 공진시킬 수 있으므로 회로가 더 높은 주파수에서 작동할 수 있도록 한다. 공통 이미터는 또한 일반적으로 저잡음 증폭기로 사용된다.
공통 이미터 증폭기는 오디오 앰프에도 사용된다. 예를 들어, 공통 이미터 증폭기의 DIY 또는 취미용 응용 프로그램은 다음을 참조한다.
일렉트로닉스에서 공통 컬렉터(common collector) 증폭기 (이미터 팔로워라고도 함)는 세 가지 기본적인 단일 스테이지 접합형 트랜지스터 (BJT) 증폭기 토폴로지 중 하나로, 일반적으로 전압 버퍼로 사용된다.
이 회로에서 트랜지스터의 베이스 단자는 입력 역할을 하고, 이미터는 출력이며, 컬렉터는 둘 다에 공통이다(예를 들어, 접지 기준 또는 전원 레일에 연결될 수 있음). 이로 인해 이름이 붙여졌다. 유사한 장효과 트랜지스터 회로는 공통 드레인 증폭기이며 유사한 진공관 회로는 캐소드 팔로워이다.
기본 회로.
이 회로는 트랜지스터를 음성 되먹임의 제어 하에 있는 것으로 봄으로써 설명할 수 있다. 이 관점에서 공통 컬렉터 스테이지(그림 1)는 전체 직렬 음성 되먹임이 있는 증폭기이다. 이 구성(β = 1인 그림 2)에서는 전체 출력 전압 Vout이 입력 전압 Vin과 반대 방향으로 직렬로 연결된다. 따라서 두 전압은 키르히호프의 전압 법칙 (KVL)에 따라 감산되며(함수 블록 다이어그램의 감산기는 입력 루프에 의해 구현됨), 그 차이 Vdiff = Vin − Vout은 베이스-이미터 접합부에 인가된다. 트랜지스터는 Vdiff를 지속적으로 모니터링하고 이미터 저항기 RE를 통해 컬렉터 전류를 흘려보내 Vin에서 거의 일정한 VBE(대략 다이오드 순방향 전압 강하 하나)를 뺀 값과 같도록 이미터 전압을 조정한다. 결과적으로 출력 전압은 VBE부터 V+까지 입력 전압 변화를 따라간다. 따라서 "이미터 팔로워"라는 이름이 붙여졌다.
직관적으로, 이 동작은 VBE가 바이어스 변화에 매우 둔감하다는 것을 깨달음으로써 이해될 수도 있다. 따라서 베이스 전압의 어떤 변화도 (좋은 근사치로) 이미터로 직접 전달된다. 이는 트랜지스터가 이러한 교란에 반응하고 평형을 회복하기 때문에 다양한 교란(트랜지스터 공차, 온도 변화, 부하 저항, 추가되는 경우 컬렉터 저항 등)에 약간 의존한다. 입력 전압이 양의 레일에 도달하더라도 절대 포화되지 않는다.
공통 컬렉터 회로는 수학적으로 거의 단위에 가까운 전압 이득을 갖는 것으로 나타낼 수 있다:
입력 단자의 작은 전압 변화는 출력에서 복제될 것이다(트랜지스터의 이득과 부하 저항 값에 따라 약간 달라진다. 아래 이득 공식을 참조). 이 회로는 큰 입력 임피던스를 갖기 때문에 유용하다.
따라서 이전 회로에 부하를 주지 않으며, 작은 출력 임피던스를 갖는다.
따라서 낮은 저항 부하를 구동할 수 있다.
일반적으로 이미터 저항은 훨씬 커서 방정식에서 제거될 수 있다.
공통 컬렉터 증폭기의 낮은 출력 임피던스는 큰 출력 임피던스를 가진 소스가 전압을 변경하지 않고 작은 부하 임피던스를 구동할 수 있도록 한다. 따라서 이 회로는 전압 버퍼로 응용된다. 다시 말해, 이 회로는 전압 이득 대신 전류 이득(트랜지스터의 hFE에 크게 의존함)을 갖는다. 입력 전류의 작은 변화는 출력 부하에 공급되는 출력 전류의 훨씬 더 큰 변화를 초래한다.
버퍼 동작의 한 측면은 임피던스 변환이다. 예를 들어, 높은 테브난 저항을 가진 전압원에 의해 구동되는 전압 팔로워 조합의 테브난 저항은 전압 팔로워의 출력 저항(작은 저항)으로만 감소된다. 이러한 저항 감소는 조합을 더 이상적인 전압원으로 만든다. 반대로, 작은 부하 저항과 구동 스테이지 사이에 삽입된 전압 팔로워는 구동 스테이지에 큰 부하를 제공한다. 이는 전압 신호를 작은 부하에 결합하는 데 이점이다.
이 구성은 일반적으로 B급 및 AB급 증폭기의 출력 스테이지에 사용된다. 베이스 회로는 B급 또는 AB급 모드에서 트랜지스터를 작동하도록 수정된다. A급 모드에서는 선형성과 효율성을 향상시키기 위해 때때로 RE 대신 능동 전류원이 사용된다(그림 4).
저주파에서 단순화된 하이브리드 파이 모델을 사용하여 다음 소신호 특성을 유도할 수 있다. (매개변수 formula_5 및 평행선은 병렬 연결된 구성 요소를 나타낸다.)
여기서 formula_6는 테브난 등가 소스 저항이다.
그림 5는 그림 3 회로의 저주파 하이브리드-파이 모델을 보여준다. 옴의 법칙을 사용하여 다양한 전류가 결정되었으며, 이 결과는 다이어그램에 표시되어 있다. 이미터에서 키르히호프의 전류 법칙을 적용하면 다음과 같다:
다음 저항 값을 정의한다:
그런 다음 항을 모으면 전압 이득이 다음과 같이 구해진다:
이 결과에서 분모의 저항 비율이 작으면 이득은 (버퍼 증폭기에 예상되는 것처럼) 1에 가까워진다. 이 비율은 전류 이득 β 값이 클수록, 그리고 formula_10 값이 클수록 감소한다.
입력 저항은 다음과 같이 구해진다:
트랜지스터 출력 저항 formula_12은 일반적으로 부하 formula_13에 비해 크므로, formula_13이 formula_10를 지배한다. 이 결과에서 증폭기의 입력 저항은 큰 전류 이득 formula_16에 대해 출력 부하 저항 formula_13보다 훨씬 크다. 즉, 부하와 소스 사이에 증폭기를 배치하면 formula_13에 직접 결합하는 것보다 소스에 더 큰(고저항) 부하가 제공되며, 이는 전압 분배의 결과로 소스 임피던스 formula_19에서 신호 감쇠를 줄인다.
그림 6은 입력이 단락되고 출력에 테스트 전류가 배치된 그림 5의 소신호 회로를 보여준다. 출력 저항은 이 회로를 사용하여 다음과 같이 구해진다:
옴의 법칙을 사용하여 다양한 전류가 결정되었으며, 이는 다이어그램에 표시되어 있다. 베이스 전류에 대한 항을 모으면 베이스 전류는 다음과 같이 구해진다:
여기서 formula_10는 위에서 정의되었다. 이 베이스 전류 값을 사용하여 옴의 법칙은 다음을 제공한다:
베이스 전류를 대입하고 항을 모으면 다음과 같다: