Electronic Engineering 2 1 OrCAD Electronic Engineering 2 2011.5.2 Yoo Han Ha

시뮬레이션 연습(1) 회로의 기본법칙 옴의 법칙 키르히호프 전압, 전류법칙 직,병렬 회로의 등가 저항값 중첩의 원리 테브난, 노턴 등가회로 최대 전력 전달 NODE 방정식

옴의법칙 V=IR I=V/R R=V/I 저항에 걸린 전압과 그 전압에 의해 흐르는 전류와의 관계를 나타내는 법칙 문제) 1V 직류전압을 인가하여 저항 1K에 흐르는 전류를 측정하시오.

회로해석 I = V/R = 1/1k = 1mA 시뮬레이션 조건 marker를 통한 probe 설정 과도해석방법) time doman/ run to time : 1000ns 시뮬레이션 결과 옴법칙 계산값과 해석결과값이 같음

키르히호프 전압법칙 하나의 폐루프내의 모든 전압의 합은 0 각 전압의 값은 한 방향을 기준하여 합친 것 문제) 전압원 1개와 저항 3개로 구성된 회로에 있어 각각에 걸리는 전압을 한방향으로 합산해 전압값이 얼마나 나오는지 측정하시오.

회로해석 저항값 : R1 + R2 + R3 = 1K + 3K + 6K = 10K 전류 : I = V/R = 10V/ 10K = 1mA 전압 : V =IR V1 = 1m * 1K = 1V , V2 = 1m * 3K = 3V, V3 = 1m * 6K = 6V -10V + 1V + 3V + 6V = 0 시뮬레이션 조건 marker를 통한 probe 설정 과도해석방법) time doman/ run to time : 1000ns 시뮬레이션 결과 View point값을 읽어보면 10V, 9V, 6V 즉, V(R1) = 10V-9V=1V, V(R2) = 9V-6V=3V, V(R3)=6V-0V=6V

키르히호프 전류법칙 임의의 한 NODE에 들어가는 전류의 합과 나오는 전류의 합은 같다. I1 = I2 + I3 + I4 / I1+ I2+ I3+ I4 = 0 문제) 한 개의 전압원과 4개의 저항으로 구성된 회로로서 NODE로 들어가고 나가는 전류를 측정하시오.

회로해석 R2, R3, R4 등가저항 = 1.333K I1 = 7.5mA, I(R2) = 7.5mA/3 = 2.5mA 시뮬레이션 조건 과도해석방법) time doman/ run to time : 1000ns 시뮬레이션 결과 View point값을 읽어보면 I1 = 7.5mA, I2=I3=I4=2.5mA

직병렬 회로의 등가 저항값 Req = R1+R2+R3 +… + Rn 문제) 저항으로 구성된 직렬 병렬회로에서 등가저항값을 측정해 보자.

회로해석 직렬 : Req = R1 + R2 + R3 = 1K + 3K + 6K = 10K 병렬 : 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = 1/1K + 1/3K + 1/6K = (6+2+1)/6K 시뮬레이션 조건 과도해석방법) time doman/ run to time : 1000ns 시뮬레이션 결과 View point값을 읽어보면 직렬시 전류 모두 같고, 병렬시 저항값의 반비례

중첩의 원리 선형소자들과 n개의 source로 구성된 회로에 있어 임의의 node에서의 전압값이나 전류값은 n개의 source 그 각각에 의한 출력값을 합산한 것과 같다. 전압원은 short, 전류원은 open으로 간주하여 합산 문제) 2개의 source, 즉 전압원과 전류원을 구성하고 3개의 저항으로 구성된 회로에 있어 Vref의 전압을 중첩의 원리에 의해 구해보자.

회로해석 I1 open 시 : Vref = 1V V1 short 시 : Vref = 2V 시뮬레이션 조건 과도해석방법) time doman/ run to time : 1000ns 시뮬레이션 결과 View point값을 읽어보면 Vref = 1V+2V = 3V

테브난, 노턴 등가회로 어떤 source외 선형소자로 구성된 회로에 있어 등가전압원, 등가임피던스로 표현하는 테브난등가 등가전류원과 등가임피던스로 표현하는 노턴 등가

문제) 임의의 한 회로에 대해 테브난 등가회로와 노턴 등가회로를 동시에 구성하여 동일한 부하에 대한 결과치가 같음을 확인하는 회로

회로해석 테브난 등가 : Rth = 2k/2k=1k, Veq -= 2*2k/(2k+2k)=1V, V(R3)=0.5V 노턴 등가 : Rth = 2k/2k=1k, Ieq = Veq/Rth = 1/1k = 1mA, V(R3)=0.5m*1k=0.5V 시뮬레이션 조건 과도해석방법) time doman/ run to time : 1000ns 시뮬레이션 결과 View point값을 읽어보면 V(A) = 0.5V

최대전력전달 신호원으로부터 부하로 최대의 전력이 전달되기 위해서는 신호원의 내부 임피던스 Rs와 RL이 같은 경우이다. 즉, Rs = RL일 경우 최대전력이 전달된다. 문제) 전압원과 내부저항을 1K로 하고 부하저항 RL을 val이라는 변수로 설정한 다음 val을 0.1옴에서 10k로 가변하면서 부하에 전달되는 전력을 측정하는 회로이다.

회로해석 내부저항 Rs가 1k이므로 RL이 1k일때 최대전력 I(RL) = 1V/(1k+1k) = 0.5mA, W(RL)= I*I*RL = 0.5m*0.5m*1k= 0.25mW 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ global, val/ liner, 0.1, 10k, 0.1k 시뮬레이션 결과 Trace : I(RL) *I(RL) * val의 파형

NODE 방정식 N개의 임피던스(Z1, Z2, Z3…)에 각각의 전압이 걸릴 때 그 교차점 NODE에 걸리는 전압 Vref 문제) 3개의 전압원과 3개의 Vref 임피던스 Z1, Z2, Z3로 구성된 호로에 있어 Vref의 전아을 구하는 회로

회로해석 Vref = (2/1k +6/1k + -2/1k)/(1/1k + 1/1k + 1/1k) = 2V 시뮬레이션 조건 과도해석방법) time doman/ run to time : 1000ns 시뮬레이션 결과 View point값을 읽어보면 Vref = 2V