전자 회로를 기초부터 배우세요

디지털 논리, 아날로그 회로, 실용 전자공학을 다루는 무료 튜토리얼과 가이드. 배우면서 실제 회로를 구성하세요.

Open Circuits 시작하기

회로 시뮬레이션이 처음이신가요? 1분 안에 시작하는 방법은 다음과 같습니다:

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이메일 또는 Google 계정으로 가입하세요. 신용카드가 필요 없습니다. 회로는 자동으로 클라우드에 저장됩니다.

회로 편집기 열기

내비게이션 바에서 "에디터"를 클릭하세요. 왼쪽에 부품 팔레트가 있는 빈 캔버스가 나타납니다. 부품은 논리 게이트, 입출력, 아날로그 등의 카테고리로 정리되어 있습니다.

부품 배치 및 와이어 그리기

팔레트에서 부품을 클릭하여 선택한 다음 캔버스를 클릭하여 배치하세요. 부품 핀 사이를 클릭하고 드래그하여 와이어를 그리세요. 시뮬레이션은 자동으로 실행됩니다 — 스위치를 전환하고 출력이 실시간으로 변하는 것을 확인하세요.

디지털 논리 기초

디지털 회로는 이진수 1(HIGH)과 0(LOW)을 나타내는 두 가지 전압 레벨로 작동합니다. 논리 게이트를 결합하면 컴퓨터가 할 수 있는 모든 계산을 수행하는 회로를 만들 수 있습니다.

논리 게이트: 기본 구성 요소

모든 디지털 회로는 소수의 기본 게이트로 구성됩니다. AND 게이트는 모든 입력이 HIGH일 때만 HIGH를 출력합니다. OR 게이트는 입력 중 하나라도 HIGH이면 HIGH를 출력합니다. NOT 게이트(인버터)는 신호를 반전시킵니다: HIGH는 LOW가 되고 그 반대도 마찬가지입니다.

이 세 가지 기본 게이트에서 다른 모든 게이트를 유도할 수 있습니다: NAND (NOT + AND), NOR (NOT + OR), XOR (배타적 OR — 입력이 다를 때 HIGH), XNOR (배타적 NOR — 입력이 같을 때 HIGH). 사실 NAND 게이트만으로도 모든 디지털 회로를 구성할 수 있어 "범용 게이트"라고 불립니다.

조합 논리 회로

조합 논리 회로는 현재 입력에만 의존하는 출력을 생성합니다(메모리 없음). 일반적인 예는 다음과 같습니다:

• 반가산기 — 두 개의 1비트 수를 더하여 합과 자리올림 출력을 생성합니다. XOR 게이트와 AND 게이트로 구성됩니다.
• 전가산기 — 세 비트(두 입력과 자리올림 입력)를 더합니다. 여러 전가산기를 연결하여 다중 비트 덧셈을 위한 리플 캐리 가산기를 만들 수 있습니다.
• 멀티플렉서(MUX) — 선택 라인에 따라 여러 입력 중 하나를 선택합니다. 4대1 MUX는 2개의 선택 비트를 사용하여 4개의 데이터 입력 중에서 선택합니다.
• 디코더 — 이진 코드를 다수의 출력 중 하나로 변환합니다. 3대8 디코더는 3비트 입력에 따라 8개의 출력 라인 중 정확히 하나를 활성화합니다.

순차 논리 회로와 메모리

순차 논리 회로는 메모리를 가지고 있어 출력이 현재 입력과 과거 상태 모두에 의존합니다. 기본 구성 요소는 플립플롭입니다:

• SR 래치 — 가장 간단한 메모리 소자입니다. Set(S)은 1을 저장하고, Reset(R)은 0을 저장합니다.
• D 플립플롭 — 클럭 에지에서 입력(D) 값을 캡처합니다. 레지스터와 카운터에 사용됩니다.
• JK 플립플롭 — 설정, 리셋, 토글, 유지가 가능한 다용도 플립플롭입니다.
• T 플립플롭 — T=1일 때 각 클럭 펄스마다 출력을 토글합니다. 이진 카운터를 만드는 데 사용됩니다.

플립플롭을 함께 연결하면 카운터, 시프트 레지스터, 유한 상태 기계를 만들 수 있습니다 — 이것이 모든 컴퓨터 프로세서의 기반입니다.

아날로그 회로 기초

아날로그 회로는 연속적인 전압 및 전류 값을 다룹니다. 아날로그 전자공학을 이해하는 것은 전원 공급 장치 설계, 신호 처리, 센서 인터페이스, 오디오 시스템에 필수적입니다.

옴의 법칙과 저항 회로

옴의 법칙(V = I × R)은 모든 회로 분석의 기초입니다. 전압(V)은 전류(I) 곱하기 저항(R)과 같습니다. Open Circuits에서 전압원과 접지 사이에 저항을 배치한 다음 전압/전류 프로브를 사용하여 옴의 법칙을 직접 확인할 수 있습니다.

키르히호프의 전압 법칙(KVL)은 폐루프 주위의 모든 전압의 합이 0이라고 명시합니다. 키르히호프의 전류 법칙(KCL)은 노드에 들어오는 전류의 합이 나가는 전류의 합과 같다고 명시합니다. 이 법칙들은 Open Circuits의 아날로그 시뮬레이터를 구동하는 MNA(수정 마디 해석) 알고리즘의 기초입니다.

전압 분배기

전압 분배기는 직렬로 연결된 두 개의 저항을 사용하여 입력의 일부인 출력 전압을 생성합니다. 출력 전압은 Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)입니다. 전압 분배기는 기준 전압 설정, 센서 읽기, 트랜지스터 회로 바이어싱, ADC 입력 범위 설정 등 어디에서나 사용됩니다.

다이오드와 LED

다이오드는 한 방향으로만 전류가 흐르도록 합니다. 전도하려면 최소 순방향 전압(실리콘의 경우 약 0.7V, LED의 경우 1.8-3.3V)이 필요합니다. LED(발광 다이오드)는 순방향 바이어스 시 빛을 방출하는 다이오드입니다. LED의 소손을 방지하려면 항상 전류 제한 저항을 사용하세요.

Open Circuits에서는 충분한 전류가 흐르면 LED가 시각적으로 점등되어 회로의 어느 부분이 활성화되어 있는지 쉽게 확인할 수 있습니다.

스위치로서의 트랜지스터

BJT(바이폴라 접합 트랜지스터)는 전자 스위치 역할을 할 수 있습니다. NPN 트랜지스터는 베이스에 소량의 전류가 흐르면 켜져서 컬렉터에서 이미터로 더 큰 전류가 흐를 수 있게 합니다. PNP 트랜지스터는 반대로 작동합니다 — 베이스가 이미터 대비 LOW로 당겨지면 켜집니다.

트랜지스터 스위치는 저전력 논리 신호로 LED, 모터, 릴레이 및 기타 부하를 제어하는 데 사용됩니다. Open Circuits는 현실적인 이득(베타) 및 포화 동작과 함께 NPN 및 PNP 트랜지스터를 모두 시뮬레이션합니다.

연산 증폭기

op-amp는 고이득 차동 증폭기입니다. Open Circuits에서 다음과 같은 클래식 op-amp 회로를 구성할 수 있습니다:

• 반전 증폭기 — 이득 = -Rf/Rin
• 비반전 증폭기 — 이득 = 1 + Rf/Rin
• 전압 팔로워(버퍼) — 단위 이득, 높은 입력 임피던스
• 가산 증폭기 — 여러 입력 전압을 합산
• 비교기 — 어느 입력이 더 큰지에 따라 HIGH 또는 LOW 출력

회로 구성 팁

• 항상 접지를 포함하세요. 모든 아날로그 회로에는 접지 기준이 필요합니다. 접지가 없으면 시뮬레이터가 절대 전압 레벨을 결정할 수 없습니다.
• 색상으로 구분된 와이어를 사용하세요. Open Circuits는 여러 와이어 색상을 지원합니다. 전원에는 빨간색, 접지에는 검은색, 신호에는 다른 색상을 사용하여 회로를 읽기 쉽게 유지하세요.
• 전류 흐름 애니메이션을 확인하세요. 와이어 위의 움직이는 점은 전류의 방향과 크기를 보여줍니다. 점이 움직이지 않으면 연결 상태를 확인하세요.
• 버전을 저장하세요. 큰 변경을 하기 전에 버전을 저장하세요. 문제가 발생하면 언제든지 이전 버전으로 되돌릴 수 있습니다.
• 라이브러리에서 포크하세요. 처음부터 시작하지 마세요 — 회로 라이브러리에서 참고 설계를 탐색하고 작업 공간으로 포크하세요.

첫 번째 회로를 만들어 보세요

배운 내용을 적용하세요. 에디터를 열고 실험을 시작하세요.