종단 저항이란?

종단 저항

종단 저항이란?

전송기기는 설계 기준에 따라 다양한 임피던스를 가지고 있습니다.

그리고 신호는 이러한 임피던스를 지날 때 반사 현상이 일어납니다.

이러한 반사 현상은 곧 신호 약화와 노이즈를 발생시키고 전송기기가 제대로 동작하지 못하게 만듭니다.

 

반사 현상을 막기 위해서는 반사율을 줄여야 하는데

반사율 = (Zi-Zo)/(Zi+Zo)이므로

반사율이 0이 되기 위해선 Zi=Zo여야 한다는 것을 알 수 있습니다.

 

이렇게 Zi=Zo가 되는 임피던스를 정합 임피던스라고 하며,

정합 임피던스를 만드는 과정을 임피던스 매칭이라고 합니다.

 

하지만 이러한 정합 임피던스를 아무 곳이나 배치시킬 수는 없습니다.

왜냐하면 선로 중간중간에 임피던스를 설치하게 되면 전체적인 저항값이 작이 지고,

결과적으로 신호 레벨도 작아지기 때문입니다.

 

따라서 맨 끝에 위치하게 되며 終端저항이라고 불립니다.

 

즉 종단 저항은 선로의 양 끝에 임피던스 매칭을 하는 것이며,

종단 저항을 이용하면 임피던스 반사 현상을 피할 수 있습니다.

따라서 종단 저항을 사용해야 합니다.

추가 지식

임피던스란?

공학과라면 누구나 한 번쯤 위에 있는 공식을 보셨을 겁니다. 여기서 Z가 임피던스입니다.

 

R은 시간에 따라 변하지 않는 저항값입니다.

 

그리고 Xl과 Xc는 시간에 따라 변하는 저항값입니다.

더 자세히 말하자면 Xl은 인덕터의 값을 Xc는 캐피시터의 값을 의미합니다.

 

위 공식을 보시면 임피던스는 시간에 불변하는 저항과 시간에 변하는 저항을 모두 가지고 있습니다.

즉 임피던스란 시간에 따라 변하지 않는 저항값과 시간에 따라 변하는 저항값을 모두 포함한 저항을 의미합니다.

 

부하 임피던스에 따른 반사율

임피던스 반사 현상에서

반사율 = (Zi-Zo)/(Zi+Zo)이라고 말했습니다.

그렇다면 부하 임피던스가 무한대(오픈)가 되거나 부하 임피던스가 0(쇼트)이 된다면 어떻게 될까요?

모든 경우를 한번 살펴보도록 하겠습니다.

 

첫 번째로 Zi=Zo일 경우입니다.

이 때는 위에서 말했다시피 반사율이 0이 되며, 반사가 일어나지 않게 됩니다. 부하 임피던스가 정합 임피던스인 것이지요.

 

두 번째는 회로 부하 임피던스를 개방(오픈)시켜 보겠습니다. 그러면 부하 임피던스(Zl)는 무한대가 되므로 반사율은 1이 됩니다. 즉 들어오는 위상과 똑같은 반사파가 나오게 될 것입니다.

 

세 번째로 회로 부하 임피던스를 단락(쇼트)시켜 보겠습니다. 그러면 부하 임피던스(Zl)은 0이 되므로 반사율을 -1이 됩니다. 즉 들어오는 위상과 180도 반전된 반사파가 나오게 될 것입니다.

 

정합 임피던스의 효과

임피던스 정합이란 신호원과 부하 등 2개의 회로 접속 시 반사손실이 없도록

두 임피던스 값을 같게 하는 것입니다.

 

이러한 임피던스 정합을 하게 되면 몇가지 효과가 있는데

 

첫 번째로 최대 전력을 전달할 수 있습니다.

임피던스 매칭을 하게되면 전송선로에서의 전력 손실이 최소화되며,

이는 곧 신호원에서 제공된 모든 전력이 부하로 전달될 수 있습니다.

 

두 번째로 최대 전력 취급 능력의 확대가 있습니다.

최대 전력 취급 능력이 확대되면 결과적으로 전력 운용 능력을 극대화할 수 있습니다.

 

세 번째로 노이즈 제거 효과가 있습니다.

RS485등 차동 입력을 이용한 전자기기는 작은 입력에도 잘 작동합니다.

그리고 이는 노이즈에도 마찬가지로 잘 반응한다고 할 수 있습니다.

따라서 임피던스 매칭을 하여 노이즈(임피던스 반사 현상) 제거를 해주어야 합니다.

 

<출처>

http://www.ktword.co.kr/word/abbr_view.php?m_temp1=3437

https://ghebook.blogspot.com/2011/09/reflection-coefficient-of-voltage-wave.html