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01. 회로도 2 v1.0
전자공학기초이론 (1/4) 전류 (current) 전도체나반도체를통한전자흐름, 단위는암페어 (Ampere) 이며 A 를단위기호로사용 회로 (circuit) 전류가계속흐르게하기위해, 한방향으로는전자가, 반대방향으로홀이지속적으로순환하는흐름 전압차 (voltage difference) 전류가흐르려면한쪽전하와다른쪽홀사이에균형이맞지않아야함, 두지점사이에나타나는불균형정도를전압차라함
전자공학기초이론 (2/4) 아날로그신호 특정범위내에서다양한전압값을갖는다. 아날로그파형 주기적 (periodic) 신호 규칙적인간격으로전압변화를반복하는신호. 주파수 (Hertz, 단위기호 Hz) 초당같은형태를반복하는횟수.
전자공학기초이론 (3/4) 단극신호 (unipolar signal) 전압이모두양이거나모두음 양극신호 (bipolar signal) 양전압과음전압이모두존재 AC 성분 (AC component) DC 성분을기준으로변하는전압 DC 성분 (DC component) 고정적인전압
전자공학기초이론 (4/4) 전력 (Watts) 시간당전기가하는일의양 ( 주울 / 초, Joules/sec). 전력계산공식 P = V * I ( 여기서, P: 전력, V: 전압, I: 전류 ) 장비가소모하는전력을구할때는장비에걸린전압과장비를흐르는전류를곱하면된다.
수동소자 (passive element, passive component) 에너지를단지소비, 축적, 혹은그대로통과시키는작용을하고, 수동적으로작용할뿐, 먼저나서서어떠한일을하지는않는다. 저항기, 콘덴서, 인덕터, 트랜스, 릴레이등이있다. 수동소자는외부전원이필요없이단독으로동작이가능하다. 만들어진후에는입력조건에의한소자의특성변화가불가능하고, 소자의특성이수동적으로상황에알맞게전류나전압이인가되지않은상태에서결정되어있는소자이다. 저항 : 전류의흐름을방해하고, 전위차 (V) 를만든다. 인덕터 ( 코일 ) : 전선에전류가흐를때전선주변에발생되는자기장 ( 자계 ) 은자기력이되고, 이전선을코일처럼감았을때기전력과역기전력이발생된다. 이것은저항성분 ( 임피던스 ) 이되어하이패스필터의역할을하게된다. 커패시턴스 ( 콘덴서 ) : 전압의급격한변화를막는다. 저항성분이주파수에반비례한다. * 인덕터와커패시턴스는전기적잡음을걸러내는필터역할을하기도한다. 7 v1.0
능동 / 수동소자 - 저항 (1/2) 저항 (Registor) 옴 (Ohms, 단위기호 Ω, 수식기호 R) 으로측정. 옴의법칙 (Ohm's Law) : V = I * R 기호
수동소자 - 저항 (2/2) 응용 : 풀업저항과누름단추 신호를특정전압으로끌어올리거나 (pull up) 떨어뜨리는데 (pull down) 사용. 플로팅 (floating) : 칩에입력을 5V 또는 0V 를가한다. 하지만입력을가하지않는경우는칩자체에서는 5V 를입력하였는지 1V 를입력하였는지모른다. 이런문제에의하여오작동이발생할수있다. 이런상태를 플로팅되었다 라고한다. 플로팅상태는잡음에매우취약해지므로시스템이불안정해진다. 이를해결하기위해서풀업 / 풀다운저항을사용하게된다.
수동소자 저항의응용 풀업 풀업저항을사용한다면스위치가열려있을때칩에는항상 5V 의전압이가해진다. 따라서회로에입력을몰라도항상 5V 의전압을가진상태가된다. 스위치를닫는다면그라운드쪽으로전류가흐르게되며회로의전압은 0V 가되며, 1 을입력한것으로인식하게된다. 핀을높은저항에매달아둔다는뜻에서 ' 풀업저항 ' 이라한다. 10 v1.0
수동소자 저항의응용 (Cont ) 풀다운 회로는 5V 의전압을받으면 1 로인식하고, 0V 의전압을받으면 0 으로인식한다. 스위치가열려있는상태에서그라운드와연결되어있으므로전류가항상그라운드로흐르게되어 0V 가된다. 스위치를닫게되면소량의전류가저항을통해그라운드로흘러나가지만많은양의전류가회로 ( 핀 ) 로흘러 5V 가된다. 따라서 1 이입력된것으로인식한다. 항상그라운드에묶어둔다는의미에서 ' 풀다운저항 ' 이라한다. 11 v1.0
수동소자 - 축전기 (1/3) 축전기 (capacitor) 전기용량은패러데이 (Faraday, 단위기호 F, 수식기호 C). 전류, 전기용량, 전압사이의관계 I = C * dv / dt (dv/dt 는시간당전압변화량 ) 기호
수동소자 - 축전기 (2/3) 축전기의용도 충전 축전기에전압을걸면충전. 방전 전원을없애고전류가흘러갈길을터주면전하를방전. 격리작용 (decoupling) 전원에서전기적잡음을제거하기위해흔히사용하는기술.
수동소자 - 축전기 (3/3) 축전기종류 세라믹 (ceramic) 크기가작고가격도저렴. 집적회로에서전력핀에달아격리축전기로사용. 수정발진기회로에서우회축전기 (bypass capacitor) 로사용. 전해 (electrolytic). 오래쓸수록, 성능은더나빠진다. 대용량으로충전용으로많이쓰임. 탄탈 (tantalum) 전원부격리용으로사용. 전해축전기보다는정확한용량.
수동소자 R/C 회로 (1/3) 저항기와축전기병렬연결 저항기와축전기병렬연결 병렬 RC 회로방전 응용 축전기방전속력을제한.
수동소자 R/C 회로 (2/3) 저항기와축전기직렬연결 저항기와축전기직렬연결 직렬 RC 회로충전 응용 신호에들어있는고주파잡음을제거.
수동소자 R/C 회로 (3/3) RC 필터 저항기와축전기직렬연결 응용 고대역필터 (high-pass filter) 이며, 고주파만을출력으로통과시킨다.
수동소자 - 유도기 유도기 (inductor) 전기용량은헨리 (Henry, 단위기호는 H, 수식기호는 L). 전류, 전기용량, 전압사이의관계 I = C * di / dt (di/dt 는시간당전류변화량 ) 기호
수동소자 - 변압기 변압기 (transformer) 자기적으로밀접하게묶인전선코일두개로구성 특성 일차코일과이차코일을감은횟수비가전압배율을결정 코일을감은횟수에비례해서임피던스가증가함 기호
능동소자 - 다이오드 (1/2) 다이오드 (Diode) 전류를한방향으로만통과시키고다른방향으로는막아버림. 특성 전류가흐르면, 순방향전압강하 (forward voltage drop) 가생김. 신호에서음전압을없애는데사용. 기호
능동 / 수동소자 - 다이오드 (2/2) 응용 정류 (rectification) 구성 다이오드네개를결합하여브리지정류기 (bridge rectifier) 를만들수있다. LED (Light-Emitting Diode) 빛을발산하는다이오드 제너다이오드 (Zener diode). 기준전압 (reference voltage) 을제공하는데사용. 쇼트키다이오드 (Schottky diode). 전력공급회로와신호정류에사용.
능동소자 수정발진기 (1/1) 수정발진기 (crystal) 사인곡선을생성하는진동기 (oscillator) 를만들어마이크로프로세서와기타디지털회로에서타이밍신호 (timing signal) 를생성하는데사용. 특성 수정발진기가발진하려면구동회로 (drive circuit) 가필요. 기호
능동소자 수정발진기 (2/2) 응용 클럭과발진기 클럭 (clock) 은발진기에서나오는출력값. 클럭속력은프로세서가소프트웨어를얼마나빨리실행할수있는지에영향을미친다. 클럭을생성하는방법중발진기모듈 (oscillator module) 사용. 내부발진기를위한수정회로
회로도이해 (1/3) 회로도내용 소자 : 이름과종류를표시. 선 : 소자사이연결. 신호선과소자
회로도이해 (2/3) 다양한핀을제공하는소자도면 핀 1 은일반적인핀. 핀 2 는로우에서활성 (active low). 핀 3 삼각형은모서리변이에따른입력 (edge-triggered input). 핀 4 와 8 은각각접지 (GND) 와전원 (VCC). 핀 5 는 NC 연결없음 (No Connect). 핀 6 은로우에서활성인출력핀이며반전출력 (inverted output). 핀 7 은하이에서활성인출력핀.
회로도이해 (3/3) 버스선연결 버스와같이서로관련이있는신호선은버스선으로표시. 포트 (port) 연결 다른시트에있는소자와연결하는경우
데이터시트읽기 설계시작시시스템기본요구사항을정리 제조업체웹사이트를방문하여기술자료구하기. 데이터시트오류목록이최신자료인지항상확인. 디바이스가동작원리이해. 전압, 기본타이밍 (timing), 그외시스템에관련있는모든사항. 전문서적참조
시스템에전기를공급하는방법 콘센트 콘센트에서나오는전압을작은 DC 전압으로변환해야한다 해결방법 : AC 어댑터사용, 브리지정류기를이용 전지 적정전압과적정전류공급전지선택 저전력설계고려 평균전류공급능력및정점전류도고려