AReS를 이용한 전기전자회로 이론 및 실습

머리말
전기전자공학은 현대의 첨단산업을 주도하고 있는 가장 중요한 공학분야 중의 하나이다.
가전제품부터 통신장비, 계측 및 제어장치, 의료용 기기, 전기설비, 전력제어 그리고
컴퓨터에 이르는 수많은 공학의 산물들은 궁극적으로 잘 설계된 전기전자 회로로 구성된다고 할 수 있다. 특히 최근 4차산업의 기수인 사물 인터넷의 센서 및 시스템, 전력 계통의
지능화를 구현하는 스마트 그리드 그리고 신재생 에너지 분야에 이르기까지 그 범위는 실제로 광범위하다. 그런 이유로 전기전자 회로들의 종류 또한 광범위하다. 따라서 수많은 회로들의 동작 분석 및 설계의 원리를 이해하기 위한 근본적인 접근 방법이 필요하다. 이 질문에 대한 구체적인 방안이 본 교재에 담겨있다. 즉, 기본적인 회로 법칙들과 능동 소자들의 특성을 알면, 모든 전기전자 회로를 원칙적으로 이해할 수 있고 설계할 수 있다. 그리고 이 법칙들 및 특성들과 연계되어 산업현장에서 실제로 사용하는 응용 회로들을 실습함으로써 실제 산업 전기전자 응용 회로에 대한 기본적인 아이디어를 도출 할 수 있다. 전자 회로는 능동소자로
구성된 전자 회로를 말한다. 회로 구성상, 능동소자만으로는 거의 회로 구성이 불가능 하므로 수동소자를 같이 사용한다. 이 수동 소자들에 대한 법칙과 특성을 분석하는 내용이 전기회로 혹은 회로 이론이라는 과정에 담긴다. 본 교재는 회로 이론과 전자회로의 내용을 연계하여 수록하였다. 또한 회로의 법칙과 수동/능동 소자들 특성의 각 주제가 적용되는 실제 산업 응용 회로에 대한 실습을 제시하였으므로 어떤 용도의 전자회로를 분석하거나 설계하는 경우에도 구체적인 방안을 제시할 수 있다. 전기회로 혹은 회로 이론은 저항, 캐패시터, 인덕터 등의 수동 소자로 구성된 회로가 직류 및 교류 신호로 동작되는 경우의 회로 법칙과 소자 특성을 다룬다. 전자회로는 주로 능동 소자를 활용한 회로를 말하며, 능동 소자로 이루어진 회로 해석을 한다. 다이오드, 접합형 트랜지스터, 전계효과 트랜지스터 등 소자 자체와 이를 활용한 증폭기나 기타 응용 회로를 말하며 이의 해석을 한다. 연산 증폭기는 능동소자로 구성된 회로이므로 전자회로이다. 능동 소자는 이론적 측면에서 소자자체로는 해석이 불가능하므로 수동 소자와 전압 소스 그리고 전류 소스로 모델링하여 변환 후, 회로이론으로 해석한다. 주파수에 의해서 저주파와 고주파로 나누어 모델링하고 해석하는 경우도 있다. 증폭기를 설계하는 경우가 많으므로 이의 회로와 해석을 기본으로 한다. 단순 신호를 증폭하는 단순 증폭기, 필터 회로 등과 결합한 복합 회로도 가능하다. 그리고 각종 신호 발생기 등의 응용 분야도 있다. 통신 회로에 사용하는 필터와 같은 응용 분야 등도 전자회로를 사용한다. 본 교재는 각
주제별 응용 회로를 실습하는데 있어서 브레드보드로 실습하는 방법과 교육용 올인원 스마트 계측 플랫폼인 Smart Trainer AReS를 사용하여 실습하는 방법도 같이 수록하고 있다.
현 벤처기업대표로 관련분야에 35년이상 경력의 노하우를 접목하여 모든 산업의 기초가 되는 전기전자분야의 실무이론과 연계된 응용 실습 부분에도 만전을 기하여 본 교재에 담았다.
본 교재를 충실히 습득하면 취업성공에 빠른 지름길이 될 것이며, 취업 후에도 실무에 많은 도움이 될 것이다. 전기전자회로에 입문하는 학생과 교육하는 선생님 그리고 다양한 전자회로 응용 산업에 종사하는 엔지니어들이 회로 문제를 해결하는데 본 교재가 큰 역할이 되기를 바란다.

UNIT 1. 직류회로의 기초

1.1 전기회로와 부품(Electric Circuit and Elements)
1.2 옴의 법칙(Ohm's Low)
1.3 저항기와 표시법(Resistor and Color code)
1.4 저항의 연결법(Connections of Resistors)
1.5 전지와 직류 전원장치(Batteries and DC Power Sources)
1.6 전력(Electric Power)
1.7 측정기(Test Equipment)

UNIT 2. 직류 회로망 이론

2.1 키르히호프의 법칙(Kirchhoff's Law)
2.2 중첩의 정리(Super Position's Theorem)
2.3 테브닌의 정리(Thevenin's theorem)
2.4 노튼의 정리(Norton's theorem)

UNIT 3. 교류 회로(AC Circuits)

3.1 교류의 발생과 측정 그리고 표시법
3.2 순 저항부하 교류회로(R circuits only in AC)
3.3 커패시터, 인덕터 그리고 변압기
3.4 용량 및 유도부하를 가진 교류회로
3.5 R-L 부하를 가진 교류회로
3.6 R-C 부하를 가진 교류회로
3.7 교류 전력(AC Power)
3.8 저항-인덕턴스-커패시턴스 혼합회로
3.9 공진 회로
3.10 수동 여파기(Passive Filter)

UNIT 4. 자기와 전자기

4.1 자석과 자장(Magnet and magnetic field)
4.2 전류와 자장(Current and Magnetic field)
4.3 자기유도 및 상호유도
4.4 전자석과 솔레노이드(Electromagnet and Solenoid)

UNIT 5. 반도체 기초

5.1 PN 다이오드(PN Diodes, Types and Characteristics)
5.2 반파 정류회로(Half wave rectifiers)
5.3 전파 정류회로(Full wave rectifiers)
5.4 클리퍼 및 클램퍼(Clipper & Clamper circuits)
5.5 배전압 정류회로(Voltage Multiplier)
5.6 제너 다이오드 회로(Zener diode circuits)
5.7 발광다이오드, 포토다이오드 및 태양전지
5.8 바이폴라 접합 트랜지스터(Bipolar Transistor)
5.9 베이스, 컬렉터 특성과 부하선

UNIT 6. 트랜지스터 증폭회로

6.1 트랜지스터의 바이어스와 안정화
6.2 공통 이미터 증폭기(Common Emitter Amplifier)
6.3 공통 컬렉터 증폭기(Common Collector Amplifier)
6.4 공통 베이스 증폭기(Common Base Amplifier)
6.5 RC결합 증폭기(R-C Coupled Amplifier)
6.6 직결합 증폭기(Direct Coupled Amplifier)
6.7 되먹임 증폭기(Feedback Amplifier)
6.8 전압이득과 주파수 응답 (Voltage Gain and Frequency Response)

UNIT 7. 전력 증폭기

7.1 A급 전력 증폭기(Class A Power Amplifier)
7.2 B급 전력증폭기(Class B Power Amplifiers)
7.3 OTL 전력증폭기(OTL Power Amp)
7.4 달링턴 SEPP OTL 전력증폭기
7.5 C급 전력증폭기(Class C Power Amplifier)
7.6 집적회로 전력증폭기(Integrated circuits Power Amp)

UNIT 8. 전계효과 트랜지스터

8.1 JFET의 특성과 바이어스 (Junction FET's Characteristics and Biasing)
8.2 JFET 응용회로(JFET Applications)
8.3 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(MOS FET)
8.4 V-MOS FET
8.5 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)


UNIT 9. 사이리스터(Thyristor)

9.1 실리콘 제어 정류기(Silicon Controled Rectifier)
9.2 SCR 전력제어(SCR Power Control)
9.3 트라이액과 다이액(TRIAC, DIAC)
9.4 트리거 소자 UJT와 PUT
9.5 트라이액 전력제어(TRIAC Power Control)

UNIT 10. 연산증폭기

10.1 연산 증폭기의 기본특성
10.2 연산증폭기의 등급, 패키지 및 특성표 판독
10.3 반전 증폭기(Inverted Amplifier)
10.4 비반전 증폭기
10.5 차동 증폭기
10.6 비교기(Comparator)
10.7 가산기와 감산기

김진선 학력
세명대학교 전기공학과 공학박사

저서
신재생에너지실험, 조명제어실험, 태양광발전시스템개론

경력
2020~현재 블루이북스미디어 대표
2018~현재 사단법인 시민을위한정책연구원 이사
2006~현재 한국과학기기공업협동조합 이사
1995~현재 (주)청파이엠티 대표이사
수상
2020. 12월 대한민국 전기안전 산업포장(제9880호)
2016. 11월 국무총리 표창(제190682호)
2011. 5월 교육과학기술부장관 표창(제8423호)
2008. 2월 중소기업중앙회장 표장(제2008-283호)
2007. 3월 산업자원부장관 표창(제64872호)