1. 전자회로 연결방법
전자 소자들을 연결하여 회로를 구성하는 세 가지 주요 방법을 설명한다.
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브레드 보드(Breadboard, 빵판)
- 납땜 없이 부품을 꽂아 회로를 테스트할 수 있는 도구
- 전원선은 가로로, 신호선은 세로로 내부 연결되어 있다.
- 수정이 쉬워 초기 테스트나 아두이노 실습 등에 많이 사용된다.
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만능 기판(Perfboard)
- 구멍이 뚫린 기판에 부품을 꽂고 뒷면에 납땜하여 고정하는 방식
- 브레드보드보다 안정적이며 시제품 제작 전 단계에서 주로 사용된다.
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전용 PCB(Printed Circuit Board, 인쇄회로기판)
- 회로 배선을 기판 위에 미리 인쇄해 놓은 형태
- 대량 생산에 적합하며, 단면/양면/다층(Multi-layer) PCB 및 휘어지는 FPCB(연성 PCB) 등이 있다.
- CAD 툴(OrCAD, PADS 등)을 이용해 설계(Artwork)한다.
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cf. 전용 PCB
- 층: 단면, 양면, 다층
- 강도: 경성, 연성
- 장착: 삽입 장착, 표면 실장
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납땜(Soldering)
- 인두기, 납, 페이스트 등을 사용하여 부품을 기판에 고정하고 전기적으로 연결하는 작업이다.
2. 전자회로 부품의 패키지
반도체 칩(Die)을 보호하고 외부와 연결하기 위한 외형 형태를 다룬다.
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삽입 장착형(Through-hole)
- 리드선(다리)이 있어 기판 구멍에 꽂는 방식 (예: DIP)
- 테스트가 쉽다.
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표면 실장형(SMD)
- 기판 표면에 납땜하는 방식
- 크기가 작아 고밀도 집적 및 대량 생산에 유리하다.
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격자형(Grid Array)
- 부품 바닥면에 핀이나 볼이 있는 형태 (예: BGA, PGA)
- CPU 등 대규모 IC에 사용된다.
3. 기본 전기/전자 소자
회로를 구성하는 핵심 부품들의 기능과 특징을 설명한다.
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수동 소자(Passive Component)
- 증폭 기능 없이 에너지를 소비/저장 (저항, 커패시터, 인덕터)
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능동 소자(Active Component)
- 전원을 이용하여 신호를 증폭하거나 스위칭 (다이오드, 트랜지스터)
주요 소자별 특징
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저항(Resistor, R)
- 전류의 흐름을 방해하여 전류/전압 크기를 조절
- 단위는 옴(Ω)
- 종류: 고정저항, 가변저항(포텐시오미터), 특수저항(온도센서인 서미스터, 조도센서인 CdS 등)
- 색 띠(Color Code)나 숫자를 통해 저항값을 읽는다.
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커패시터(Capacitor/콘덴서, C)
- 전기를 저장하거나, 직류를 차단하고 교류만 통과시키는 성질. 단위는 패럿(F)
- 종류: 전해(극성 있음, 대용량), 세라믹(극성 없음, 고주파용), 탄탈 등
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인덕터(Inductor/코일, L)
- 자기장 형태로 에너지를 저장. 교류를 차단하고 직류를 통과시킴
- 용도: 동조 회로(라디오), 노이즈 제거, 에너지 저장 등
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수정 발진기(Crystal/Oscillator)
- 일정한 주파수의 클럭(Clock) 신호를 생성하여 디지털 회로의 심장 역할을 함
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다이오드(Diode)
- 한쪽 방향으로만 전류를 흐르게 함(정류 작용)
- 종류: 정류용, 제너(정전압 유지), LED(발광), 포토(빛 감지), 쇼트키(고속 스위칭)
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트랜지스터(Transistor, Tr)
- 증폭 작용 및 디지털 스위치 역할을 하는 반도체 소자
- 종류: BJT, MOSFET(고속, 대전력), 사이리스터 등
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전선(Cable)
- AWG 규격을 사용하며, 단선과 연선으로 구분됨
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전원(Power)
- 배터리: 1차 전지(일회용)와 2차 전지(충전용, 리튬이온/폴리머 등)
- 전력변환: 변압기(전압 변경), 정류회로(AC→DC 변환)
- SMPS: 고속 스위칭을 이용한 고효율 전원 장치 (PC, 충전기 등)
- 안전장치: 접지, 서지 보호(바리스터), 퓨즈, 누전차단기
4. 계측 및 개발 장비
회로의 동작을 확인하고 문제를 해결(디버깅)하기 위한 장비들이다.
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멀티미터(Multimeter)
- 전압, 전류, 저항, 도통 여부를 측정하는 필수 장비
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LCR 미터
- 인덕턴스(L), 커패시턴스(C), 저항(R) 값을 정밀하게 측정
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오실로스코프(Oscilloscope)
- 시간의 흐름에 따른 전압의 변화(파형)를 시각적으로 보여주는 장비
- 주파수, 펄스 폭 등을 분석
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로직 분석기(Logic Analyzer)
- 디지털 회로의 다채널 신호(0과 1)를 동시에 수집하여 분석
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ICE (In-Circuit Emulator) / JTAG
- 임베디드 시스템 개발 시 CPU의 동작을 제어하고 디버깅하는 장비
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신호 발생기(Function Generator)
- 정현파, 사각파 등 다양한 파형의 신호를 인위적으로 만들어 회로에 공급