전자회로 해석 및 설계 - Inductance, 공진회로

동국대학교 이주상 교수님 수업 

트랜지스터 - 증폭기로 많이 사용 → 스위치

IC/PCB 회로 공통점 - RLC 관련 

 

전류 → 전압이 높은곳에서 낮은곳 +전하를 띤 입자가 움직이는 방향 

전압: 상대적인 개념 / 두 단자를 표기하면 앞의것이 전압이 더 높음 V_AB 

V_A, V_B : ground와 비교 

전원의 역할: 에너지를 공급 , 회로에서는 power → 시간당 에너지 

전압원: 전압이 일정한 형태로 공급 / 내어주는 전류 0~무한 

전류원: 

 

Ideal type에 가까울 수록 좋은 것 

Ideal한 전압원의 특성 : Thevenin 등가회로에서 직렬로 붙는 저항이 0으로 가야한다. 

R_TH, R_sig, R_s : R_O 출력저항과 같은 말 

R_L: 부하 또는 입력 저항 (클 수록 좋음)

증폭기 회로 해석할때: 증폭을 찾고 입력저항, 출력저항을 찾는다

 

전류를 넘길때: Norton 등가회로에서 병렬로 붙는 출력저항이 클수록 뒷단 입력저항으로 전류가 많이 흐른다. 

 

Digital Multimeter / oscilloscope : 전압측정모드는 입력저항이 크고 전류측정모드는 입력저항이 낮다. 

에너지를 넘길때는 조건이 다르다. R_TH와 R_L이 같을때 (임피던스 매칭): 최대전력 전달 조건

 

Capacitance (정전용량): 전하를 충전할 수 있는 능력 (용량). 도체판의 면적에 비례, 간격에 반비례 E [Electric Field] = V/d 

 

유전율 (permittivity): 도체 x, 부도체에만 있는 특성: 원자에서 전자가 자유전자로 빠져나가지는 못하지만 한쪽으로 치우친다 (분극현상). 분극현상이 클 수록 유전률이 높다. 

 

Capacitor에서 주파수가 높을수록 전류가 많이 흐른다. I_c = C*dv/dt

Capacitor 에서 저항성분 : 전류가 높을수록 저항이 작아진다. 

 

Inductor를 이해하려면 Ampere법칙을 이해하면 됨 

도선에서 전류가 흐르면 자기장이 흐른다. 

자속 magnetic flux [wb/웨버] 흐르는 전류 I에 비례한다 Φ [wb] ∝ I = L*I

L: 유도 계수 inductance [H]

 

 

 

토끼, 거북이 주파수 한번에 그리기 (parametric sweep)

 

 

 

 

 

필터의 역할: 신호는 통과시키고 노이즈는 통과시키지 않는다. 신호대 잡음비가 커진다 (S/N 비). 통과시키고 싶은 주파수 대역을 기준으로 필터의 이름을 붙힌다. Low-pass filter : 현업에서 가장 자주 쓰임. 높은 주파수대에 noise가 있다. 

 

공진 회로 (Resonance) 

 

직렬 공진 (Series Resonance)

병렬 공진 (Parallel Resonance) 

 

 

R이 없을 때 큰 전류가 흐를 수 있어서 위험할 수 있음. R = Damping 저항

고주파에서 cap을 RLC회로로 해석하는 이유 

ESR (Equivalent Series Resistance), ESL (Equivalent Series Inductance) 

높은 주파수에서는 capacitor가 RLC직렬로 됨. 

 

높은 주파수에서 capacitor가 inductor 처럼 행동함. 정상적으로 동작하는 주파수가 정해져있다. (SRF). 

capacitance가 주파수에 반비례하는 이유가 뭐야 ? 를 chatgpt에게 물어본 결과: 

3. 주파수와 임피던스의 관계

위의 식에서 알 수 있듯이, 주파수 fff가 증가할수록 커패시터의 임피던스 XCX_CXC​는 감소합니다. 이는 고주파 신호가 커패시터를 더 쉽게 통과할 수 있음을 의미합니다. 반대로, 주파수가 낮아지면 임피던스가 증가하여 커패시터는 신호를 더 많이 차단하게 됩니다.

요약

• 커패시터의 정전용량 자체는 주파수와 무관합니다.
• 커패시터의 임피던스는 주파수에 반비례합니다. 이는 주파수가 증가하면 임피던스가 감소하고, 주파수가 감소하면 임피던스가 증가함을 의미합니다.

이 때문에 고주파 신호에서는 커패시터가 거의 단락 회로처럼 행동하고, 저주파 신호에서는 개방 회로처럼 행동하게 됩니다.