[전자회로] 1. 회로의 종류와 특징

 

1.1 평면회로와 비평면회로

전기회로(electric circuit)란 전기소자(electric element)가 두 개 이상 연결되어 폐루프(closed loop)를 형성하는 것을 말한다. 1학년 2학기 때 수강한 [기초전자공학]에서 회로를 바탕으로 빵판을 구성하였는데, 이때 본 그림들을 모두 전기회로라고 한고, 이 때 만졌던 저항(R), 인덕터(L), 커패시터(C)는 전기소자이다.

 

 <출처> 기초전자공학(최성연, 신수현, 이종락)

 

이 때 2차원 평면 위에 정의될 수 있는 회로를 평면회로(planar circuit)라고 한다. 작년에 기초전자공학을 배웠을 때, 빵판을 짜기 위해 봤던 회로들은 모두 평면회로이다. 이번 전기전자회로1에서는 평면회로에 대해서만 배운다.

 

반대로  비평면회로(non-planar circuit)도 있다. 2차원 평면에 정의될 수 없는 회로이다. 아래 그림처럼 3차원으로 그릴 수 있는 회로를 비평면회로라고 한다.

 

<출처>http://www.circuit-magic.com

 

복잡한 평면회로 안에는 메시(mesh)들이 존재한다. 메시란, 루프 안에 또 다른 폐루프가 없는 가장 작은 단위를 말한다. (참고로 영어로 mesh는 그물망, 철망이라는 뜻이다.) 이번 강의에서 회로해석에는 메시해석법(mesh analysis)를 쓴다. 중요한건 메시는 회로를 펼쳐놓는 방식에 따라 달라질 수 있다는 점이다. 

 

여기서 메시는 4개이다. <출처> http://www.electronics-tutorial.net

 

1.2 선형회로와 비선형회로

선형회로(linear circuit)는 선형회로소자(linear circuit element)로 이루어진 회로이다. 즉, 선형회로는 저항(R), 인덕터(L), 커패시터(C)로 이루어진 회로이다.

 

선형회로는 저항, 인덕터, 커패시터로 구성되어있다고 했다. 아래 I-V 곡선을 보면 전류와 전압이 직선이므로 저항은 선형소자라는 것을 알 수 있다. 인덕터와 커패시터에 흐르는 전류와 전압은 서로 미분, 적분 관계이므로, 복소수 영역에서 저항 값과 개념을 공유하는 임피던스(Z)가 선형관계이므로 인덕터와 커패시터 모두 선형소자라는 것을 알 수 있다.

 

 

<출처> 기초회로이론-선형회로해석의 쉬운 이해, 최윤식, 한빛아카데미

 

선형회로는 중첩의 원리(superposition theorem)가 적용된다. 즉, 두 개 이상의 전원을 가진 회로에서 개별 저원에 대한 해석의 합으로 전체 해석을 구할 수 있다. 중첩의 원리를 만족한다면 선형회로이다.

 

비선형 회로는 비선형소자인 다이오드와(Diode)와 트랜지스터(trasistor)로 구성되어 있다. 이들의 그래프는 곡선형태로 나오는데, 그래프가 선형이 아니어도 회로해석은 가능하다. 그래프의 동작점 지점에서 기울기를 측정하고, 선형회로 소자로 등가회로를 만들면 선형회로해석법으로 해석할 수 있다.

 

영역1), 3) 스위치: on/off의 기능 // 영역2) amp : 증폭의 효과 // <출처> 기초회로이론-선형회로해석의 쉬운 이해, 최윤식, 한빛아카데미