MIL의 문제(및 해결책)

10년 전, MIL-STD-461F는 해군 함정에 사용되는 DC 전원 시스템에서 생성되는 공통 모드 잡음을 모델링하는 CS114에 저주파 확장을 추가했습니다. 전기 기계 발전기는 고체 DC-DC 변환을 통해 원래의 고전위 버스에서 파생된 낮은 수준의 DC 전력을 사용하여 고전압 DC 전위를 공급합니다. 이러한 전력 변환은 대량의 공통 모드 잡음을 발생시킵니다. 확장은 4kHz에서 1MHz까지 77dBuA 레벨입니다. 새로운 요구 사항을 지원하기 위해 그림 CS114-2는 주입 클램프 삽입 손실을 10kHz 미만으로 제어하도록 확대되었습니다. 그러나 확장은 지나치게 엄격했으며, 더 중요한 것은 확장 뒤에 숨은 개념이 오디오 주파수에서 테스트를 실행하는 최적의 방법이 아니라는 것입니다. 최적의 방법은 50옴 소스에서 100와트의 전력을 사용하는 대신 오디오 소스에서 몇 와트의 전력을 사용하는 것입니다. 후자는 일반적인 테스트 장비가 아닙니다.

10kHz 이하 최대 삽입 손실 곡선 분석

해당 MIL-STD-461 부록에 명시된 최대 삽입 손실 곡선의 목적은 필요한 클램프 전력을 해당 장비의 일반적인 최대 전력 정격인 100W로 제한하려는 것입니다. 그러나 10kHz 미만에서 해당 기능을 수행하는 제한은 10~100kHz 제한의 로그 선형 확장이며 현재 그림 CS114-2에서와 같이 다른 기울기가 아닙니다. 그림 1은 제안된 것의 빨간색 점선 오버레이로 현재 한계를 보여주는 그림 CS114-2를 재현합니다.

그림 1: MIL-STD-461F/G 그림 CS114-2는 자화 인덕턴스를 기반으로 한 삽입 손실 한계의 선형 외삽을 보여주기 위해 주석이 추가되었습니다.

그림 CS114-2 삽입 손실 제한은 10kHz 이상으로 Eaton(이후 Tegam, 현재 ETS-Lindgren) 모델 95236-1의 성능을 약 6MHz 이하로, 모델 95242-1의 성능을 해당 주파수 이상으로 분류합니다. 이는 벌크 케이블 주입 기술이 발전했던 1980년대에 사용 가능한 주입 클램프였습니다. 100kHz 미만의 롤오프는 10년당 20dB이며, 이는 롤오프를 유발하는 요인으로 자화 인덕턴스를 반영합니다. 이 기울기는 10kHz에서 마술처럼 변하지 않으며 최대 허용 삽입 손실 기울기의 편차는 규격 클램프를 설계하는 데 문제가 됩니다. 다음의 간단한 분석은 10년당 20dB의 편차가 필요하지 않음을 보여줍니다.

우리는 모든 50Ω 장비(클래식 CS114 접근 방식)를 가정하여 100와트 증폭기가 교정 고정 장치에서 77dBuA를 유도할 수 있도록 허용하는 최대 허용 삽입 손실을 계산합니다.

77dBuA + 34dB 옴 = 111dBuV

50옴(34dB옴)으로 종료될 때 교정 장치의 양쪽 끝에서.

50Ω 저항에서 111dBuV는 50Ω 저항에서 dBuV와 dBm 사이의 107dB 변환 계수를 사용하면 4dBm입니다.

교정 장치의 각 50ohm 부하에서 소실된 4dBm과 증폭기에서 사용 가능한 100W(50dBm) 사이의 차이가 정의에 따라 최대 허용 삽입 손실입니다. 해당 값은 다음과 같습니다.

50dBm – 4dBm = 46dB

주석이 달린 그림 CS114-2에서 선형 외삽된 최대 삽입 손실 한계에 해당하는 것을 볼 수 있습니다. 해당 그래픽 값은 38dB의 10kHz 최대 삽입 손실에서 10년당 20dB 외삽법을 사용하여 분석적 외삽법을 사용하여 얻은 값과 일치합니다.

38dB + 20로그(10kHz/4kHz) = 46dB

따라서 우리는 물리학에서 요구하는 46dB에서 MIL-STD-461F/G 그림 CS114-2에 따라 더 엄격한 43dB 제한으로 곡선을 변경할 필요가 없음을 알 수 있습니다.

50옴이 아닌 테스트 장비를 사용한 전력 요구 사항

오디오 주파수에서 50Ω 전력 증폭기를 보는 것은 흔하지 않습니다. 기존 오디오 증폭기의 경우 2~8Ω의 매우 낮은 부하 저항을 구동하도록 구성된 출력단을 갖춘 오디오 증폭기를 보는 것이 훨씬 더 일반적입니다. 2 – 8옴을 구동하도록 설계된 앰프는 부하 임피던스의 일부에 불과한 출력 임피던스를 갖습니다. 이 비율을 감쇠 계수라고 하며, 좋은 품질의 앰프에서는 10배 또는 그보다 더 높은 계수가 됩니다.

테스트 설정 및 측정을 설명하기 전에 저임피던스 오디오 장비가 10kHz 미만의 50옴 장비보다 훨씬 더 잘 작동하는 이유를 살펴보는 것이 유용합니다. 이는 앞서 자화 인덕턴스를 반영하여 언급한 바와 같이 이러한 저주파에서 주입 클램프에 의해 나타나는 임피던스로 귀결됩니다. 인덕턴스를 측정할 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없습니다. 그림 CS114-2를 충족하는 클램프의 삽입 손실은 10kHz에서 클램프의 임피던스가 1Ω 정도라는 것을 의미합니다. 따라서 50Ω 시스템에서는 엄청난 로딩(10kHz에서 삽입 손실 ~ 35dB)이 발생하지만 출력 임피던스가 1Ω 정도인 오디오 시스템이 전력을 시스템에 공급하는 데 훨씬 더 효율적이라는 것이 즉시 명백해집니다. 50ohm 부하를 교정 장치에 고정합니다.