Fundamentals of Electronic Curcuits 최신 전자회로 (조병학 저, 사이버북스)

이시우 기자

작성 2020.03.31 11:48 수정 2020.03.31 11:49



머리말

이제 우리는 고도의 IT 산업 성장과 더불어 “스마트” 라는 용어와 더불어 AI 와 빅데이터, IOT와 5G 등으로 대변되는 4 IR(4차산업혁명) 시대를 맞이하고 있다.

이러한 IT 산업의 눈부신 발전은 컴퓨터공학이나 정보통신 공학의 기초가 되는 전자공학이 기여한 바가 매우 크다 하겠다. 특히 그 중에서도 전자회로는 전기, 전자, 컴퓨터공학 뿐 아니라 반도체, 정보통신, 제어계측, 메카트로닉스 등, 다양한 공학 분야의 기초가 되는 필수 과목으로, 전술한 4차산업혁명 분야나 전기전자나 정보통신 분야의 진출에 뜻을 두고 있는 많은 사람들에게 있어 매우 중요한 과목이다.

그러나 필자의 강의 경험에 의하면 전자회로는 고교를 갓 졸업한 학생들이나 전기 전자 분야 비전공 일반인들이 전기자기학이나 회로이론, 반도체 이론 등의 기초 학문을 모르는 상태에서 바로 접하게 될 경우 수학적 지식의 요구 수준이 그다지 높지 않음에도 불구하고 이해하기 힘들고 어렵다고 느끼는 과목 중에 하나이다. 이에 필자는 십오년 간의 강의 경험과 수십 년간의 전자 분야 기술개발 경험을 통해, 전자회로를 이해하는데 필수적인 물리와 전기 회로에 대한 지식을 기초적인 수준에서나마 함께 다루어 줌으로써, 전자회로를 좀 더 쉽고도 체계적으로 이해할 수 있도록 해야겠다는 생각에서 본서를 집필하였다.

본 저서는 전기, 전자, 컴퓨터 분야 및 정보통신 분야의 진출하고자 하는 학생뿐 아니라, 동 분야의 기사 및 산업기사 자격을 취득하고자 하는 공학도들과 IT 분야의 기업 공채나 기술직 공무원을 준비하는 수험생에게도 필요한 내용들을 모두 집대성하여 폭넓고 고르게 다루었으며, 기초 과정에서부터 중급 과정 수준까지 다루되 수학적인 지식이 많지 않아도 내용을 쉽게 이해할 수 있도록 가급적

복잡하고 전문적인 수식을 배제하고 기본적인 원리를 통해 설명하고자 노력하였다. 특히 자격검정을 준비하는 학생들을 위해 산업 기사 및 기사 자격시험 수준의 난이도를 가진 문제들을 가장 최근의 출제 경향에 맞추어 새롭게 편집하여 매장마다 연습문제로 수록하였다.

본 저서는 총 22개의 장과 부록으로 구성되었으며, 대학에서 교재로 사용할 경우, 두 학기에 걸쳐 강의할 수 있도록 집필하였다. 첫머리인 1, 2, 3장에서는 전자회로를 이해하는 필수적인 전자기학, 전기회로, 물리전자, 반도체 등에 관한 기초 지식을 다루었고, 4장과 5장에서는 PN접합과 다이오드, 그리고 응용에 대해서 다루었다. 6장부터 11장까지는 전자회로에서 가장 기초적이고 핵심적인 랜지스터와 해석, 그리고 이를 이용한 증폭기에 대해 상세하게 다루었고, 12, 13장에서는 전계효과 트랜지스터, 14장에서는 전력증폭기에 대해서 다루었다. 이후 15, 16. 17장에서는 차동증폭기와 아날로그 전자회로의 핵심인 연산증폭기와 그 응용회로에 대해 다루었고, 18장에서는 거의 모든 증폭회로와 발진회로에서 널리 사용되고 있는 궤환회로를 다룸으로써 연산 증폭기 응용 회로와 발진회로에 대한 이해를 높일 수 있도록 하였다. 이어 19장에서는 정현파부터 구형파, 삼각파 등 각종 파형을 발생시키는 발진회로에 대해 다루었고 20장에서는 주로 통신 분야의 고주파 회로에서 널리 이용되고 있는 동조형 증폭회로를, 이어서 21장에서는 통신기기에서 가장 중요한 부분 중의 하나인 변복조회로에 대한 내용을 기술하였고 마지막 22장에서는 멀티바이브레이터를 비롯한 펄스 회로에 대해 기술하였다.

각 장의 주요 내용에 대해 필요한 경우 예제를 들어 설명하는 등, 독자의 이해를 돕기 위해 나름대로 노력하였으나, 여러 가지로 아직 미흡한 점이 있을 것으로 생각되며 이러한 점에 대해서는 여러 관계자 분들의 의견과 조언을 받아들여 더욱 온전하고 충실한 교재가 될 수 있도록 수정 보완해 나갈 것이다.

본 저서가 전기, 전자, 컴퓨터 분야 및 정보통신 분야에 입문하고자 하는 많은 분들에게 기초적인 전자회로 지식을 습득하는데 요긴한 길잡이와 도우미 역할을 하는 교재가 되길 기대하며, 그간 본서가 출간되기까지 많은 도움을 주신 대학 교수님들과 업계의 모든 분들, 그리고 도서출판 사이버북스의 임직원 여러분께 깊은 감사의 뜻을 전합니다.

 


목차

01 전기자기의 기초

1.1 물리량(物理量)과 단위(單位) 1

1.2 주요 법칙 4

연습문제 13


02 전기회로의 기초

2.1. 전기회로(電氣回路)의 기본 요소(基本 要素) 17

2.2 전기회로 기본 수동소자(受動 素子)의 합성 값 21

2.3 교류(交流) 전기회로에서의 수동 소자 특성 25

2.4 기본 수동 소자 회로 27

2.5 주요 정리 30

연습문제 35


03 반도체 이론

3.1 물성론(物性論)의 기초 45

3.2 전자(電子)의 운동 60

3.3 금속(金屬)에서의 도전(導電) 현상 64

3.4 전자 방출(電子 放出) 66

3.5 반도체(半導體) 69

3.6 PN 접합(接合) 81

연습문제 87


04 다이오드 및 특수 반도체 소자

4.1 PN 접합 다이오드(PN Junction Diode) 92

4.2 PN 접합 다이오드의 전류와 특성곡선 96

4.3 특수 목적 다이오드 101

4.4 특수 반도체 소자 110

연습문제 119 


05 다이오드 응용회로

5.1 정류회로(整流 回路) 124

5.2 평활회로(smoothing circuit) 137

5.3 정전압회로(定電壓 回路) 142

5.4 배전압 정류회로 145

5.5 클리핑 회로(clipper)와 클램핑 회로(clamper) 149

연습문제 158


06 바이폴라 접합 트랜지스터

6.1 트랜지스터의 개요 168

6.2 트랜지스터의 동작 원리 172

6.3 트랜지스터의 특성 곡선 176

6.4 트랜지스터의 전류 이득 177

6.5 트랜지스터의 동작 영역 181

연습문제 184


07 트랜지스터의 바이어스 회로

7.1 바이어스 회로의 개요 188

7.2 바이어스 회로의 종류와 방법 192

7.3 트랜지스터 동작점 안정 계수 203

7.4 바이어스 회로의 온도 보상 206

연습문제 211


08 트랜지스터 선형해석

8.1 트랜지스터의 등가회로 219

8.2 h-파라미터와 선형해석 223

8.3 r-파라미터와 선형해석 232

연습문제 236


09 트랜지스터 증폭기

9.1 트랜지스터 증폭기 종류 240

9.2 CE(Common Emitter) 증폭기 241

9.3 CC(Common Collector) 증폭기 247

9.4 CB(Common Base) 증폭기 250

9.5 부트스트랩(bootstrap) 회로 254

9.6 달링턴(Darlington) 회로 257

9.7 캐스코드(cascode) 증폭기 260

연습문제 262


10 다단 증폭기

10.1 다단 증폭기의 개요 267

10.2 다단 증폭기의 결합 형태 268

10.3 다단 증폭기의 특성 해석 274

10.4 증폭회로의 왜곡과 잡음 279

연습문제 285


11 트랜지스터의 고주파 해석과 주파수 특성

11.1 트랜지스터의 고주파 등가회로 287

11.2 단락된 CE 회로의 전류이득과 고주파 특성 293

11.3 트랜지스터의 고주파 특성 해석 296

11.4 트랜지스터 증폭기의 주파수 특성 299

11.5 트랜지스터 증폭기의 주파수 특성 보상회로 309

연습문제 312


12 전계 효과 트랜지스터

12.1 FET(Field Effect Transistor) 314

12.2 JFET 특성 곡선과 파라미터 322

12.3 JFET 바이어스 회로 325

12.4 MOSFET(종류, 구조, 동작원리) 330

12.5 MOSFET 바이어스 회로 336

연습문제 340


13 FET 증폭기

13.1 FET의 등가회로와 3정수 345

13.2 FET 증폭기의 소신호 해석 349

13.3 FET 증폭기 종류와 특성 350

연습문제 356


14 전력 증폭회로

14.1 전력 증폭 회로의 개요 359

14.2 전력 증폭 회로의 해석 370

14.3 푸시풀(push pull) 증폭회로 379

연습문제 393


15 차동 증폭기

15.1 차동증폭기의 개요 397

15.2 차동증폭기의 해석 401

15.3 동상모드 제거비(Common-Mode Rejection Ratio) 403

15.4 차동증폭기 성능 파라미터 406

연습문제 407


16 연산 증폭기

16.1 연산증폭기 구조와 특징 410

16.2 연산증폭기 파라미터 413

16.3 연산증폭기 오프셋 전압 보상 417

16.4 연산증폭기 등가회로와 전달 특성 420

16.5 개루프 응답과 폐루프 응답 424

연습문제 428


17 연산 증폭기 회로

17.1 반전, 비반전 증폭기 430

17.2 연산증폭기 응용회로 435

연습문제 454


18 궤환 회로

18.1 궤환의 개요 464

18.2 정궤환과 부궤환 466

18.3 궤환 증폭기 유형 및 특성 469

18.4 궤환 증폭회로의 해석과 회로 예 473

18.5 궤환 증폭회로의 유형별 특성 비교 482

연습문제 484


19 발진회로

19.1 발진회로의 종류 491

19.2 발진회로의 형태와 특징 494

19.3 기타 발진회로 513

연습문제 518


20 동조형 증폭회로

20.1 공진 회로 526

20.2 동조형 증폭회로의 개요 533

20.3 동조형 증폭회로의 종류 534

연습문제 540


21 변복조 회로

21.1 변조의 개념 및 방식 544

21.2 진폭 변조(AM) 및 복조회로 547

21.3 주파수 변조(FM) 및 복조회로 563

21.4 위상 변조(FM) 및 복조회로 582

21.5 디지털 변조 및 복조회로 585

연습문제 602


22 펄스 회로

22.1 펄스회로의 개요 607

22.2 펄스 발생회로 615

연습문제 624


부 록 632

찾아보기 636

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