'김대리들을 위한 하드웨어 기술공유'에 해당되는 글 87건
- 2012.02.24 Google TV의 분해 - SONY
- 2012.02.17 UTP CABLE
- 2012.02.16 DC-DC CONVERTER에서 L과 C의 값을 선정하는 방법 - ② 5
[Google TV의 내부 모습]
[안드로이드 보드]
DRAM : Samsung DDR3 SDRAM 1Gbit 8개
[TV보드의 CPU]
ATSC, DVB, ISDB 지원
[참고]
http://techon.nikkeibp.co.jp
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대해 정리해야 하는 기회도 생겨서 UTP cable의 category에 대해 정리하고자 한다.
UTP cable이란 무엇인가?
Unshielded Twisted Pair cable이란 EMI나 cable내부에서 발생하는 crosstalk를 줄이기 위해 pair를 꼬아서
구성한 cable을 말한다.
주변에서 우리가 흔히 보는 LAN cable이 UTP cable의 일종으로 Category 5e로 분류되는 cable이다.
UTP cable의 피복을 벗겨보면 이렇게 생겼다.
천재인듯.
참고로 UTP와 STP의 차이는 아래의 그림과 같이 pair shield가 있느냐 없느냐다.
1. UTP cable의 종류
1.1 주요 UTP cable
UTP cable 종류가 참 많은데 우리가 잘 알고있는 category 5/5e, category 5의 이전 버전인 category 3,
gigabit ethernet을 위한 category 6에 대해 알아보도록 하자.
그런데 category 5 spec은 category 5e로 spec이 변경되면서 사라졌다... 역사속으로...
그러므로 우리는 CAT 3, CAT 5e, CAT 6에 대해서만 알아볼 것이다.
1.2 Horizontal Cabling
UTP cabling은 backbone cabling과 horizontal cabling이 구분되어 있다.
우리가 일반적으로 사용하는 LAN cable은 horizontal cabling에서 사용하기 위한 용도이다.
Backbone cabling에 사용되는 cable은 horizontal cabling에서 사용하는 cable과 비교 했을 때
전송 parameter부분에서 약간의 차이가 있다.
본 포스트는 horizontal cabling에 사용하는 UTP cable을 기준으로 설명토록 한다.
2. UTP cable Parameter
UTP cable의 특성을 구분하는 parameter들은 다음과 같다.
- Wire Map
- Propagation Delay
- Delay Skew
- Cable Length
- Insertion Loss
- Return Loss
- NEXT
- PSNEXT
- ELFEXT
- PSELFEXT
- ACR
- PSACR
- DC Loop Resistance
UTP cable의 category인증은 TIA에서 이뤄진다.
① TIA에 인증 요청
② TIA에서 CERTIFICATION TESTING TOOL을 이용하여 상기의 parameter들에 대한 검토
③ 측정된 parameter들에 대해 pass/fail 판단
④ 요청된 category의 spec을 만족하면 cable에 'CAT x' print
CAT 3, CAT 5e, CAT 6 cable은 생김새가 동일하기 때문에 cable주위에 print되어 있는 문구를 통해서만
어떤 cable인지 알 수 있다.
widipedia에서 찾아보면 FLUKE의 장비를 이용하여 certification test tool을 사용하는 사진이 있다.
위에서 열거된 parameter들을 CAT 3, CAT 5e, CAT 6별로 어떻게 다른지 확인하는것이 본 포스트의
목적이 되겠다.
3. Wire Map
CAT 3, CAT 5e, CAT 6의 wire map은 모두 동일하다.
즉, 구조적으로 동일하고 생김새도 동일한 cable이라는 것이다.
3.1 UTP cable의 connection
3.2 CROSSOVER
UTP cable을 결선할 때 T-568이라는 표준에 따라 pair선들을 배치하게 되는데 윗 그림의 왼쪽 부분처럼
RJ-45 plug에 배치하는 방법이 T-568A라는 방식이며 우리가 흔히 straight through cable이라고 부르는
방법이다.
그리고 통상 PC와 연결할 때 사용하는 방식인 crossover cable은 맨 오른쪽 그림의 배치처럼
1,2 / 3,6번 pair를 서로 바꿔서 사용하는 T-568B 방식이다.
Straight cable은 cable의 양쪽을 모두 T568-A로 결선하고 crossover cable은 straight cable의 한 쪽을
T568-B로 결선하는 것이다.
4. 구조 Parameter
아래의 parameter들은 CAT 3, CAT 5e, CAT 6에 공통적으로 적용되는 부분이다.
Capacitance 값의 차이가 있다는 정도만 확인하고 넘어가자.
추가로 CAT 3, CAT 5e, CAT 6 cable은 다음 조건을 만족해야 한다.
- AWG 22~24 cable 사용
- UTP cable의 특성 임피던스는 100Ω ±15Ω
- 최대 길이는 100m
- CAT 3는 3inch 마다 twist
- CAT 5e 이상은 0.5inch 마다 twist
5. 전송 Parameter
CAT 3, CAT 5e, CAT 6의 parameter를 먼저 비교하여 결론을 확인하고 각 parameter들에 대한 부연
설명은 이후의 포스트에서 하도록 하겠다.
그래서 특성에 대한 세부 parameter도 없고 bandwidth도 16MHz로 제한되어 있음을 알 수 있다.
10BASE-T로 사용될 땐 2쌍의 wire를 사용하면서 RJ-11 connector를 사용하고,
10BASE-T4로 사용될 땐 4쌍의 wire를 사용하면서 RJ-45 connector를 사용하게 된다.
CAT 5e는 100Mbps가 가능한 fast ethernet인 IEEE 802.3u를 지원하기 위해 bandwidth를 100MHz까지
지원하도록 spec이 만들어졌다.
CAT 6는 gigabit ethernet을 위해 bandwidth가 250MHz까지 확장 되었음을 알 수 있다.
[참고]
WIKIPEDIA
Commercial Building Telecommunications Cabling Standard
- TIA -
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다루려고 한다.
DC-DC CONVERTER의 원리에 대해 이전의 포스트를 참고, 숙지한 뒤 본 포스트를 이해하는것이 좋겠다.
☞ DC-DC STEP DOWN CONVERTER의 원리
☞ DC-DC STEP UP CONVERTER의 원리
상기의 포스트들에 대한 숙지가 되었으면 본론으로 들어가보자.
포스트를 작성하다보니 내용이 생각보다 길어져서 본 포스트에선 콘덴서의 선정에 대해서만 논의
하겠다.
인덕터의 선정에 대해선 이전 포스트를 참고 하자.
☞ DC-DC CONVERTER에서 L과 C의 값을 선정하는 방법 - ①
본 포스트의 내용은 약간의 공식들과 계산식이 포함되어 있어서 복잡하고 어려운 내용이 아닌가 하는
느낌을 받을 수도 있다.
하지만 제가 이해하고 쓴 내용이니 절대로 어려운 내용이 아니다.
어려워 하지 말고 차근히 포스트를 읽어보면 누구나 이해 할 수 있다.
계산식들은 '아... 그런가보다' 하고 넘어가고 필요할 때가 오면 그 때 가서 공식에 대입해 보고
계산해 보면 되겠다.
먼저 아래의 회로를 훑어보자.
위 회로의 설계자는 L1을 왜 10uH로 했고 C2를 왜 10uF으로 선정하였는가?... 이에 대한 답을 찾아보자.
1. C값의 선정
DC-DC CONVERTER의 datasheet에 보면 C2부품의 선정에 대해 세라믹이나 탄탈, LOW ESR 콘덴서를
아주 강력하게 recommend한다.
도대체 메이커들은 왜 그런 문구를 넣는 것인가? 그런 부품은 비싼데...
C2의 역할은 출력되는 DC전압을 일정하게 유지하는 것이기 때문에 DC-DC CONVERTER의 특성과
매우 큰 관계가 있기 때문이다.
2. C값을 구하는 공식
V = I*R에서 △VO = △IL*R이므로
C2가 일반 콘덴서일 경우는 다음의 식에서 C값을 구할 수 있다.
C2가 low ESR 콘덴서일 경우는 다음의 식에서 C값을 구할 수 있다.
△VO : 출력 전압의 변동 폭
△IL : 인덕터에서 발생하는 전류 리플
ESRCO : C2의 ESR성분
f : DC-DC의 switching 주파수
CO : 우리가 구하려는 C2의 CAPACITANCE
즉 출력 전압의 변동폭은 C2의 ESR값에 비례하고 CO값에 반비례한다는 중요한 사실을 알 수 있다.
위의 수식 뒷 부분에 있는 1/(8*f*CO)는 콘덴서의 용량성 리액턴스인 XC(f)=1/(2πfc)[Ω]로서 콘덴서가
가지는 저항 성분이다.
콘덴서는 높은 주파수일수록 XC(f)가 낮아지므로 고주파를 pass시킬 수 있다는 사실을 학교에서
배웠다. 기억을 더듬어보자.
3. C값을 구하는 실제 계산
일반적인 저가의 콘덴서를 사용했다고 할 때 C값에 따라서 △VO이 얼마가 나오는지 계산해 보자.
참고로 일반적인 콘덴서의 ESR값은 wikipedia에 다음과 같이 나와있다.
[위의 ESR표에서 10uF의 일반적인 알루미늄 콘덴서를 사용했을 경우]
ESRCO : 0.5Ω (표에선 0.1Ω~3Ω의 범위이나 아래 계산의 기준과 일치를 위해 0.5Ω으로 선정)
CO : 10uF
△IL : 1.2A (3A의 40%로 설정)
f : 340KHz
△VO = 644mV가 나온다.
[위의 ESR표에서 100uF의 일반적인 알루미늄 콘덴서를 사용했을 경우]
ESRCO : 0.5Ω
CO : 100uF
△IL : 1.2A (3A의 40%로 설정)
f : 340KHz
△VO = 604mV가 나온다.
CO의 값을 10배로 늘려도 △VO는 얼마 줄어들지 않았다.
만일 low ESR 콘덴서를 사용했다고 한다면 C값에 따라서 △VO이 얼마가 나오는지 계산해 보자.
[위의 ESR표에서 10uF의 세라믹 콘덴서를 사용했을 경우]
ESRCO : 0.015Ω
CO : 10uF
△IL : 1.2A (3A의 40%로 설정)
f : 340KHz
△VO = 62mV가 나온다.
4. 결론
맨 위에 있는 회로도에서 C2를 일반 100uF콘덴서를 사용하면 △VO은 644mV가 되지만 10uF 세라믹
콘덴서로 사용하면 △VO은 62mV가 된다.
그러므로 △VO을 줄이기 위해선(출력 전압의 변동폭을 줄이기 위해선) 콘덴서의 용량을 늘리기보단
가장 큰 요인인 ESR값이 작은 콘덴서를 사용해야겠다.
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