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전기의 기초 (Electrical Fundamentals) (2)

2008/10/06

-------전기의 기초(Electrical Fundamentals) (1)에 이어 계속됩니다.------------------------

Decibel(dB)

음향학적 영역에서 dB는 대략적인 Weighting curve를 이용하는 측정의 라우드네스 레벨(loudness levels)이나 음압 레벨 측정(sound level measure-ments)에 아주 많이 제한적으로 사용된다. 전기적인 영역에서 dB는 좀더 광범위하다; 우리는 이것을 power ratios와 voltage ratios에서 사용한다.
알고 있듯이 우리는 dB를 power ratios의 10배의 대수적 함수로 정의한다. 그리고 이것을 위한 확장된 모노그래프로 아래 그림에서 잘 나타나 있다. 여기서 0-dB reference는 1 watt로 주어진다. 그러나 모노그래프는 폭 넓고 다양하게 응용해서 사용될 수 있다.

여기 몇 가지 예를 들면:

1. 80watt의 power levels은 무엇인가? 1 watt에 상대적으로: 모노그래프상서 1watt에 적정한 값은 0dB로 읽을 수 있다; 80watt의 적정한 값은 19dB로 읽을 수 있다. 물론 두 값의 차를 계산하면 1watt에 상응하는 80watt의 power level은 19dB로 주어진다.

2. 2watt와 20watt의 power 사이의 level의 차이는 무엇인가? 2watt에 적정한 값은 3dB의 level로 읽을 수 있다. 20watt에 적정한 값은 13dB의 level로 읽을 수 있다. 차를 구하면 13-3 = 10dB. 아마 누구나 주의 깊게 모노그래프를 공부하면, 10대1의 power ratio가 항상 10dB level의 차이에 대응한다는 것을 관찰할 수 있을 것이다.

3. 여기서 엄격한 한가지가 있다. 앰프가 600ohms의 Input Impedance와 0.775volt rms를 가진다. 그것의 output이 8ohms 연결되어 있고, 그리고 output이 40volt rms이다. 앰프의 power gain은 dB로 얼마인가?

지금 우리는 바로 모노그래프에서 값을 읽을 수 있을 있다. 0.001watt에 적정값을 -30dB 그리고 200watt의 적정한 값은 23dB로 읽을 수 있다.

그리고 차이는 23-(-30) = 53dB

기억하라. 두 개의 power 양을 가지고 있을 때 모노그래프(monograph)를 사용할 수 있다. 만약 입력/출력의 데이다가 volt로 주어진다면, 입출력의 임피던스(impedance)를 사용하여야 하고, 각각에 따른 power를 계산하여야 한다. 입출력의 임피던스(impedance)를 주의 깊게 관찰하면; 그들은 거의 같다.

우리는 또한 powers에서 보다 오히려 voltage에서 유용한 모노그래프를 유도할 수 있다. 그리고 그림에서 볼 수 있다. 그림 A와 B를 예를 들어 보면. 만약 1 volt가 1ohms에 인가되면, 1 watt의 power를 가진다. 지금 voltage를 2로 증가시키고 다시 power를 계산하면, 우리는 2-volt 신호가 2 amperes의 전류를 만들어내는 것을 볼 수 있을 것이다. 그러면 W= E x I라는 비교식에서 4 watt가 power를 얻을 수 있다. 이것은 W = E2/Z에서 또한 시작되었다고 볼 수 있다. 이것을 한 단계씩 나아가면 기초적인 대수의 원리를 이용하는 것이다.

그러므로, 만약 reference impedance가 변하지 않았다면, 우리는 signal voltage rms 값을 사용하는 것은 상대적인 power levels을 정의하는 것은 20 log function을 사용할 수 있다.

1 Watt 일 때 1 Watt가 아닐 때

이것은 산업계의 영구적인 오칭의 하나인 정격출력(rms watt)으로 관심있게 다루어지는 좋은 예이다. 우리는 일반적으로 정격(rms)양, 효과적인 값으로 전류와 전압을 말하고 있다. Power는 전압과 전류의 곱이다. 그러나 그 곱은 정격파워(rms power)가 아니다. 일반적인 진술에서는 그러나 오히려 연속적인 평균파워(continuous average power)이다. 거기에는 또한 피크 파워(peak power)이다. 이것은 어떤 순간에 존재하는 피크 전압과 전류의 순간의 곱이다.누구도 용어 정격출력(rms watts)사용하는 것을 유념할 필요가 있다.

변압기(Transformers)
변압기는 일반적으로 전자기적인 흐름을 위한 연속적인 궤도를 형성하기 위한 그 자체에 뒤에 연결 되어진 상호의 박판 모양의 철에 두 개의 전선이 감겨 구성 되어져 있다. 단순한 두 개의 감긴 변압기의 심볼을 아래 그림에서 보여주고 있다. 여기서 우리는 1차측과 2차측의 권선비를 N으로 표시하였다. 만약 교류 전압이 1차측 권선에 인가되었을 때, 전압은 2차측 권선을 지나면서 N배의 값이 유도된다. 2차측 impedance load Z0는 Zi = Z0/N2의 임피던스로 1차측에 뒤에 반영될 것이다. 2차측 전류는 I0는 Ii/N과 등가이다.

완변한 변압기는 내부적인 손실이 없을 것이다, 그리고 앞서 주어진 단락에 관계가 정확할 것이다. 다시 말하면, 파워가 변압기에 들어가면 2차측에 인가되어가는 것과 같다. 이것은 물론 결코 그런 경우는 아니다. 그리고 전형적으로 좋은 변압기에서는 중간대역에서 1dB정도의 손실이 관찰되어진다. 추가로 저주파에서는 철심(iron core)의 포화로 인해 추가적인 손실과 디스토션(distortion)이 발생한다. 고주파에서는 권선에서 용적효과(Capacity effect)로 인해 손실이 촉진될 것이다.

아래그림에서 70-volt의 분배 시스템과 함께 사용하기 위한 전형적인 라인 분배 변압기를 나타낸다. 여기서 1차측 권신은 2차측에 교차된 라우드스피커에 70-volt 신호를 전달하기 위한 파워의 양만큼 두드리게 된다. 그리고 2차측 권선에서 필요에 따라 16, 8, 4ohm의 라우드 스피커에 상응하여 두드리면 된다.

아래그림은 전형적인 자동변압기의 개념도를 보여주고 있다. 자동변압기는 다른 시스템과 민감도(sensitivity) 매칭(matching)을 하기 위해서 임피던스를 높이거나 낮추기 위한 스피커 로드를 변화하는 방법에서 비교적 손실이 적게 사용되어 진다. B에서 보여진 예처럼, 4-ohm 로드가 16ohm load로 나타나기 위해 변환되어지면 거기에는 시스템에 전송 손실이 초래됨 없이 6dB 민감도(sensitivity)가 떨어지게 된다.

Bi-Tri로 증폭하는 현대의 시대에, 자동변압기는 이전에 종종 자주 사용되어지진 않는다. 좋은 것은 비싸고 무겁다.

Line Losses

라우드스피커는 라인 손실은 파워 앰프를 가능한한 그들의 각각의 라우드 스피커 로드에 가까이에 위치시키는 것이 최상의 정답이다. 1-dB의 손실은 1000 watt의 앰프의 출력에서 100 watt를 잃어버리는 것과 똑 같은 것이다 라는 것을 기억하라. 그림은 케이블 길이에 따르는 표준치수를 나타낸 것으로,( Metric & English) 결론적으로 앰프와 라우드 스피커 사이의 와이어링에서의 손실은 5%에 지나지 않는다.

자료제공 | (주)소비코 기술연구소

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작성자 drrkdrh

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작성자 swgsmkcxwzf

작성일 2012-10-10 21:37:16

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