input impedence, output impedence 전자공학, 컴퓨터, IT

무인비행기를 만들때에는
비행기가 어떤 상태인지 알아야 하니까, 당연히 여러가지 센서를 부착합니다.

그중에서 가장 중요한 것이
Atitude인데, 이건, 3축(x, y, z) 방향으로 기체가 얼마나 기울어져 있는지를 뜻해요


기체의 기수가 위로 들어올려져 있는지 아니면 아래로 내려져 있는지
기체가 왼쪽으로 기우뚱한 상태인지 아닌지.
기수가 동서남북중 어느 방향을 향하고 있는지.

이걸 나타내는게 atitude인데,

돌아가는 팽이는 어떻게 움직이는 축을 같은방향으로 하고 돌아가게 되어있는
원리를 이용해서 gyroscope라는 센서가 만들어져 있어요

gyrocompass와 gyroscope.

자이로스코프는, 각속도가 출력되어서 나오는데 말이지요
이 센서가 5V를 출력해요. 평소에 2.5V가 나오다가,
오른쪽으로 돌아가며는 5V가 나오고
왼쪽으로 돌아가며는 0V가 나오는 거에요
물론, 돌아가는 속도에 따라서, 3, 4V가 나오기도 하고
1, 2V가 나오기도 하지요.
( 아마  초당 0.5도 돌아가며는 1mV가 커지는 걸꺼에요)


그런데, 이것은 아날로그 값이니까는, 계산하기 위해서 디지털 값으로
바꿔야 한다는 거에요.

CPU에 보며는 ADC (Analog to Digital Converter)라고 해서,
아날로그로 Voltage값을 주면 그게 디지털 값으로 나오는 장치가 달려 있어요

문제는, 제가 쓰는 CPU는 2.5V짜리 ADC가 달려있다라는 것..!!;;


10bit의 2.5V ADC인데,

2.5V를 입력하며는 1024가 나오고 (10bit니까는 2의 10승 = 1024)
0V를 입력하며는 0이 나오고,
1.25V를 입력하며는 512가 나오는 거지요.







그러니까는,
5V짜리를 2.5V짜리에게 그냥 마냥 입력할 수는 없는 일이잖아요..?;
저항으로 적절히 낮춰야 하는데



모든 회로의 입력과 출력에는

입력 임피던스와 출력 임피던스라는게 있어요
임피던스는 저항보다 좀더 넓은 개념인데, 그냥 저항으로 생각하며는 큰 무리가 없어요


매우매우 간단히 말해서

입력임피던스는 무식하게 크면 좋고,
출력임피던스는 무식하게 작으면 좋아요.


V = IR (옴의 법칙) 이잖아요.

어느 센서로 부터 볼트가 출력이 되면, 이 출력을 다 받는게 좋은 거잖아요.?
볼트를 다 받으려며는 그러니까 V가 커지려며는 I가 커지던지 R이 커지던지 해야 하는데
전류는 건들 수 없는 거니까는 저항인 R이 커져야 해요.

그래서 입력 임피던스가 커야 하는 거에요



출력임피던스는 왜 작으면 좋냐며는,
출력되는 값을 출력 저항에서 까먹으며는 출력이 제대로 안되잖아요.. ^^;;


이런 간단한 논리로 설명했는데,

음음 암튼....




그래서 5V를 2.5V로 깎기 위해서 말이에요.

어떤 회로를 구성했느냐면







위와 같이 구성했어요. (발로 그렸어요 -_-, 실제 회로는 저거랑은 좀 많이 달라요.)

대충 저항큰걸 쓰면 되겠지 생각해서 무려 2메가옴이나 되는 저항을 덜컥 달아버린 거에요.


5V가 같은 저항 두개에 각각 2.5V, 2.5V씩 걸리니까,
가운데에는 2.5V가 될꺼에요.

그렇게 생각하고 집어넣는데,
왠걸 값이 제대로 안나오는 거에요.




실제 회로도)

보통은, 입력 임피던스가 Mega Ohm단위니까는 그러니까 보통은 1M, 45M, 100M, 10^7M 이정도..
(1000 = 1k 킬로kilo, 1000k = 1M 메가 Mega, 1000M = 1T 테라 Tera)

그냥 대충 크게 2M쯤 달면 되겠지.. 너무 적나, 한 5M쯤 달아야 되려나... 하고 생각하고 있었는데
값이 제대로 안나오는 거에요. 0V에 가깝기도 하고. 움직이는 폭도 작고 하고 해서.


무언가 잘못되었나 하고 생각하고
쓰는 MPU의 datasheet를 찾아봤는데.
맨 끝에 평소에는 읽지도 않던 electrical data 항목을 봤더니.

ELECTRICAL DATA S3C44B0X RISC MICROPROCESSOR 19-2
D.C. ELECTRICAL CHARACTERISTICS


Table 19-3. Normal I/O PAD DC Electrical Characteristics (VDDP = 3.3 V ± 0.3 V, TA = 0 to 70 °C)
Symbol Parameters Condition Min Typ Max Unit
VT+ Schmitt trigger, positive-going threshold LVCMOS 2.0 V
VT- Schmitt trigger, negative-going threshold LVCMOS 0.8

VH VT+ - VT- Schmitt-trigger 0.5 0.575 0.65

IIH High level                  input current uA
Input buffer VIN = VDDP    -10             10
Input buffer with pull-up     10      33    60

IIL Low level input current uA
Input buffer VIN = VSS -10 10
Input buffer with pull-up -60 -33 -10



그러니까,   Vdd =3.3 V   (입력전압이 3.3V일때)
Input Buffer with pull up의 Typical current가 33 uA

3.3V의 입력이 들어갈때 33uA의 전류가 흐른다는 거니까는..

R = V / I 에서 3.3V / 33uA = 0.1M Ohms = 100k Ohms

.... 입력임피던스가 100k 옴밖에 안되네요.
pull-up 저항을 생각안했으니까. 제대로된 계산은 절대 아니지만서도 ...


그래서 달았던 2M (2000k)짜리 저항을 떼고, 2.2k옴짜리로 달았더니
잘 작동하네요...




수업시간에. 입력, 출력임피던스 배운거 어디에 써먹나 했는데...
음음..
센서 출력 임피던스도 알아봐야 겠군요.

배운걸 써먹으니 신기하네요

 

 

- - - -

 

병렬연결에 대해서 100k Ohm에 대해 무시당할 정도의 저항을 달아서
전압 디바이더 (저런걸 voltage divider라고 해요)를 구성하는데
적절히(*...) 적절히 큰. 저항을 다는게 포인트입니다.

100K ohm에 대해서 어떻게 무시가 되느냐며는


(2k + 100k) / 100k =...몇일까요.. 1.02라고 하셔도 으웅.. 이정도며는 그냥 1이잖아요
봐줘요~~ 하는 거지요 ' ')

전압디바이더에서, 잘보며는 정확히 반으로 나눠지지는 않아요.
잘보면 왜냐하며는;;;

센서의 입력쪽에서 볼때에는 병렬 저항이기 때문에
정확히 2k가 아니라 좀더 작은 저항을 단 효과가 나요.

2k // 100k = 1.99998 쯤 될까요.....
(  //는 패러렐연산이라고 해요. )

그렇다면 출력저항에 조금 걸리고, 해서 정확하게 나눠지지는 않지만!!!

 

 

무엇이든지 착한 마음으로 본다며는....
정확하게 나눠질 꺼에요 ^ㅡ^


(뭐 출력임피던스는 작으면 작을 수록 좋고
입력 임피던스는 크면 클수록 좋습니다.

출력 임피던스가 작을 수록 전달할때 자기가 깎아먹는게 적고
입력 임피던스가 클 수록 전달받을때에 자기가 받아먹을 수 있는 량이ㅣ 많아지니까요)



/- 2010-03-19에 추가됨 *-

사실 이것보다 더 좋은 회로는 Op-Amp로 반전증폭기 게인 1/2 짜리 회로를 구성하는 겁니다.


/- 2012-02-29 *-
물론 op-amp로 증폭기 회로를 구성하더라도
증폭기 회로의 입력임피던스는 센서의 출력임피던스보다 현저히 크게
출력임피던스는 ADC의 입력임피던스보다 현저히 작게 구성하셔야합니다.


/- 2012-07-17 *-

위의 그림에 오류가 좀 있는데

2.5V가 되어야함이라는 화살표가


ideal adc 입력으로 가야 합니다.

지금 그림은 입력임피던스 왼쪽에 있죠.

즉, 입력임피던스와 ideal adc 사이로 화살표가 가야합니다.




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덧글

  • 리토 2006/07/06 16:06 # 답글

    악!!!!!!
  • 에린 2006/07/06 16:55 # 답글

    앗.. 릿호쨩이 반응했다..!!!
  • 카를레아 2006/07/06 17:13 # 답글

    ...(내용은 무시하고...ㅇㅅㅇ;;)
    그림 에린님이 컴퓨터로 그렸죠? 베시시...//ㅅ//
  • 에린 2006/07/06 19:50 # 답글

    헤헤헤헷.. >_< 부크러버라아`~~~~~~~
  • dekarno 2006/07/06 23:05 # 삭제 답글

    아... 형이 말씀해주실적에는 이해 잘 안되던게 이걸 보니까 좀 이해가 가네요 ㅎㅎㅎ
  • 에로리 2006/07/07 01:31 # 삭제 답글

    웅... 그러니까 저게... 치세의 비행능력의 근원이란거군요~

    오옹 최종병기그녀는 최종물리학병기야 ;ㅁ;
  • 에린 2006/07/07 02:24 # 답글


    음음 그런데.
    저거 만들기보다 사며는 몇천만원 하거든요
    가격알아봤는데.. ......
    그녀는.. 비싼거여요.



    dekarno //
    읏흥..
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