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가변 감쇠기의 예 |
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가변 감쇠기는 주로 측정용으로 사용되며, 신호 발생기, 스펙트럼 분석기, 네트웍 분석기 등과 함께 유용하게 사용됩니다. 또한 연속 가변형 감쇠기의 경우, 측정용 이외에도 이득 조정회로를 구현하기 위해 사용되기도 합니다. 감쇠량을
가변할 수 있는 감쇠기는 여러 가지 구조로 구현되며, 주로
용도에 따라 분류됩니다. 여기서는 이러한 가변 감쇠기의
구조와 특징 등에 대해 설명하도록 하겠습니다. |
(1) 로터리 가변형
회전식
로터리 스위치와 함께 감쇠기를 조합하여, 스위치를 전환함에 따라 감쇠량이
조절되는 방식입니다. 1~10 dB 가변형이라면, 10단계로 가변되는 로터리
스위치 안에 각각 1dB, 2dB, 3dB .... 10dB의 감쇠기 섹션을 병렬 연결한,
심플한 구조입니다. 이러한 감쇠기는 수동전환 측정기나 신호 발생기
내부용 등으로 사용되고 있습니다.
다음 설명할 디지털 가변형의 경우는 직렬 섹션의 수가 늘어남에 따라 삽입손실이 증가하지만, 로터리식의 경우는 각각 개별적으로 동작하기 때문에 그러한 문제가 없다는 것이 장점입니다. 한편, 개별적인 섹션으로만 감쇠량을 구현하다보니까 100dB 씩 되는 높은 감쇠량을 구현하기 어렵다는 단점도 있습니다.
예를 들어 Isolation이 60dB밖에 안되는 스위치를 이용한다면, 이론적으로 로터리식으로는 60dB 이상의 감쇠량을 구현할 수가 없습니다. 스위치 Isolation을 고려한다면, 감쇠량이 20dB가 넘어가지 않는게 정밀도에 문제가 없을 듯 합니다.
(2) 디지털 가변형
아래
회로와 같이 감쇠기를 On/Off 하는 기능을 직렬로 복수접속하면, 필요한
감쇠량을 결정할 수 있습니다. 각 섹션을 디지털적으로 조합함으로써
여러 가지 감쇠량을 얻을 수 있기 때문에 디지털 방식 가변 감쇠기라고
불리웁니다.
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ATT 섹션 |
감쇠량 | ||||||||||||||
|
|
1dB |
2dB |
3dB |
4dB |
5dB |
6dB |
7dB |
8dB |
9dB |
10dB |
11dB |
12dB |
13dB |
14dB |
15dB |
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1dB |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
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2dB |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4dB |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
8dB |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
위 그림처럼 각 섹션을 1, 2, 4, 8 dB의 손실을 갖는 4개의 감쇠기로 구성하면, 이 4가지 값을 조합함으로써 1~15dB 까지 1dB 스텝으로 가변이 가능합니다. 예를 들어 3dB를 구현하려면 1dB와 2dB 감쇠기만 On 시키면 1+2 =3 dB의 감쇠기를 구현할 수 있습니다. 또한 각 섹션을 모두 조합한 합계가 총 감쇠량이 되기 때문에, 여러 감쇠기를 조합하여 높은 감쇠량을 구현할 수 있습니다.
이렇게 감쇠기를 전환하는 스위치로는 기계적 스위치, 릴레이, FET, PIN diode 등이 사용되며, 스위칭 방식에 따라 아래와 같이 여러 전환 방식으로 분류됩니다.
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전환 방식 |
특징 |
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수동 스위치 |
무엇보다도 전원이 필요하지 않다는 장점이 있습니다. |
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릴레이 |
반도체 방식에 비해 삽입손실이 적고 Isolation 특성이 좋습니다. 게다가 가격도 싸고 고정밀도로 구현이 가능하지만, 접점 자체의 수명이 있어서 자주 스위칭 되는 경우는 그다지 권하지 않습니다. |
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FET |
IC 칩으로도 만들어진 것이 있으며, 소형 경량에다가
수명이 긴 장점이 있습니다. FET 자체가 Isolation 특성이
좋지는 않아서 정밀도에는 한계가 있으며, 기본적으로 마이너스
전원이 필요하다는 (즉DC-DC converter가 필요)
단점이 있습니다. |
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PIN diode |
전체적인 특징은 FET 타입과 비슷하지만, 마이너스 전원이 필요하지 않습니다. |
(3) 연속 가변형
이것은
π 형태의 감쇠기의 각 저항소자 대신에, PIN diode를 사용하거나, 고정
저항과 PIN diode를 조합함으로써 구현됩니다. 이러한 연속 가변형 감쇠기는
PIN diode의 순방향 전류를 가변할 때 고주파 저항값이 변화한다는 원리를
이용하고 있으며, 증폭기 출력신호를 검출하여 감쇠량을 제어를 하는
AGC 회로, 온도특성 보상회로 등에서 많이 사용됩니다.
다이오드 단자간의 용량 문제 때문에 높은 감쇠량을 구현하기는 힘들며, 전류변화에 따라 선형적으로 감쇠량이 변화하지는 않기 때문에 회로에 적용할 때는 이러한 특성을 잘 파악하고 있어야만 합니다.
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