45. 스케일링
계산의 편리성 때문에 수Ω, 수H, 수F정도의 값을 갖는 수동 소자들로 회로를 설계한다. 정편파 역시 수 rad/s정도의 주파수를 갖게 한다.(이 수치들을 사용하지 않으면 10의 몇제곱이나 되는 계산을 해야 한다.)
위의 회로에서 Y(jω)=12.5+j(2ω−2ω), |Z(jω)|=1√(12.5)2+4(ω−1ω)2이고 최대 임피던스는 2.5Ω, 공진주파수는 1rad/s, Q0=5, B=0.2rad/s(대역폭)이다.
크기 및 주파수 스케일링: (크기: Km배, 주파수: Kf배)
참고: 직렬일 때 |Z|=√R2+(ωL−1ωC)2, 병렬일 때 |Y|=√1R2+(ωC−1ωL)2이다.
(크기를 2000배로 스케일링: Z′(s)=KmZ(s))
R:2000⋅2.5=5000Ω, L:2000⋅12, C:12000⋅2=11000F(아래그림)
(크기를 2000배로, 주파수를 5×106배로 스케일링: Z″(s)=Z′(sKf)[=KmZ(sKf)])
R:2000⋅2.5=5000Ω, L:20005×106⋅12=200μF, C:12000⋅5×106⋅2=200pF(p=10−12)(아래그림)
종속전원에도 크기 및 주파수 스케일링이 적용될 수 있다.
|
종속 전류원 |
종속 전압원 |
Kx |
어드미턴스 |
무차원 |
Ky |
무차원 |
저항 |
Kx: 무차원이면 그대로, 어드미턴스이면 1Km을 곱한다(Km으로 나눈다)
Ky: 무차원이면 그대로, 임피던스이면 Km을 곱한다.
이는 주파수 스케일링이 종속 전원에 영향을 주지 않음을 보여준다.
왼쪽 회로를 Km=20, Kf=50이 되도록 스케일링하면
Cscaled=120⋅50⋅0.05=50μF, Lscaled=2050⋅0.5=200mH
종속전원에 대해서는 크기 스케일링만 고려하면 되며 주파수 스케일링은 종속전원에 영향을 주지 않는다.
여기서 이용된 종속전원은 전압제어전류원이다.
Kx는 어드미턴스(단위: s)이고 0.2Km=0.01
새로운 회로의 임피던스를 구하기 위해 입력단자에 1A의 전원을 연결한다.
스케일링 전의 회로의 입력단자에 1A의 전원을 연결하고 s영역으로 변환한다. 그러면 Vin=V1+0.5s(1−0.2V1), V1=20s⋅1이므로 Zin=Vin1=s2−4s+402sΩ이고 Zin, scaled=KmZin(sKf)=0.2s2−40s+20000sΩ이다.
참고자료:
Engineering Circuit Analysis 8th edition, Hayt, Kemmerly, Durbin, McGraw-Hill
'전자공학 > 회로이론' 카테고리의 다른 글
47. 보드 다이어그램(2) (0) | 2018.06.05 |
---|---|
46. 보드 다이어그램(1) (0) | 2018.06.05 |
44. 다른 공진회로 (0) | 2018.06.04 |
43. 직렬 공진 (0) | 2018.05.31 |
42. 대역폭과 높은 양호도 회로 (0) | 2018.05.25 |