전자회로의 이론을 쉽게 이해하고 다양한 설계 분야에 응용할 수 있도록 집필한 교재다. 전기의 원천인 원자 특성에서 시작하여 반도체 소자, 특수 목적용 다이오드, 다이오드 응용 회로, 리미터 회로, 클램핑 회로, 쌍극성 트랜지스터, 공통 이미터 증폭기, 달링톤 쌍과 같은 특수한 트랜지스터 회로, h 파라미터 해석법, 전력 증폭기 특성 등에 대해서 설명한다.
각 주제에 대해서는 옴의 법칙, 테브닌 정리, 노턴 정리, 중첩의 원리, 에버스-몰 모델, 부트스트래핑 전압, 키르히호프 법칙, 4단자망 회로, 2 port network, 스위칭 회로와 같은 기본적인 이론과 응용 분야 등을 설명하였고, 완전 학습 이론에 의해서 단계별로 내용을 이해할 수 있도록 기술하였다. 중요한 주제의 연습문제에서는 단계적인 해를 구할 수 있도록 구성하였고, 순간적인 순발력을 증진할 수 있도록 새로운 문제와 상황을 부여하였다.
01 반도체 물질의 특성
1-1 반도체 재료
1-2 보어의 원자 모형
1-3 공유 결합
1-4 N형 물질과 P형 물질
1-5 PN 접합
1-6 순방향 바이어스와 역방향 바이어스
기초문제
02 다이오드 회로의 동작 특성과 응용
2-1 pn 접합형 다이오드
2-2 다이오드 회로 해석 모델
2-3 완전한 다이오드 모델
2-4 다이오드 정전용량
2-5 다이오드의 일반적인 형태
2-6 제너 다이오드
2-7 제너 전압 조정기
2-8 발광 다이오드
2-9 포토 다이오드
기초문제
연습문제
03 다이오드 전원 공급장치와 응용회로
3-1 직류 전원 공급장치의 블록 다이어그램
3-2 변압기
3-3 정류기 회로
3-4 필터(여파기)
3-5 전압 조정기
3-7 다이오드 클리퍼 회로와 클램핑 회로
3-8 클램퍼(직류 재생기)
기초문제
연습문제
04 쌍극성 트랜지스터(BJT)
4-1 쌍극성 트랜지스터의 구조 및 동작특성
4-2 트랜지스터 전류 정격과 전압 정격
4-3 트랜지스터 컬렉터 특성 곡선
4-4 베이스 특성 곡선과 베타 특성 곡선
4-5 열 특성
4-6 직류 부하선
4-7 트랜지스터의 ON/OFF 스위칭 동작
4-8 트랜지스터 전류원
4-9 트랜지스터의 응용
4-10 쌍극성 트랜지스터 바이어스 회로
기초문제
...연습문제
05 일반적인 증폭기 회로 설계
5-1 증폭기의 전압 이득, 전류 이득, 전력 이득 특성
5-2 일반적인 증폭기 모형
5-3 전류 증폭기 모델
5-4 공통 이미터 증폭기
5-5 증폭기에 적용되는 중첩의 정리
5-6 이미터 접지 증폭기 회로 해석
5-7 공통 컬렉터 증폭기
5-8 공통 베이스 증폭기
기초문제
연습문제
06 특수한 트랜지스터 회로(전자회로)
6-1 달링톤 쌍
6-2 캐스코드 증폭기
6-3 전류 버퍼로 사용되는 이미터 폴로어
6-4 제너 전압 조정기와 전류 버퍼
6-5 완충 증폭기
기초문제
연습문제
07 하이브리드 파라미터
7-1 4가지 파라미터의 분류법
7-2 h 파라미터의 의미
7-3 해석 공식
7-4 공통 이미터 회로 해석
7-5 h 파라미터의 변화
7-6 공통 컬렉터 증폭기 해석
7-7 공통 베이스 증폭기 해석
기초문제
연습문제
08 전력 증폭기
8-1 서론
8-2 증폭기의 분류
8-3 데시벨 전력 이득과 전압 이득
8-4 교류 부하선
8-5 RC 결합 A급 증폭기 특성
8-6 B급 증폭기
8-7 AB급 증폭기(다이오드 바이어스)
기초문제
연습문제
09 접합형 전계 효과 트랜지스터
9-1 접합형 전계 효과 트랜지스터의 구조 및 동작
9-2 JFET의 바이어스
9-3 JFET의 자기 바이어스
9-4 JFET의 전압 분배기 바이어스
9-5 전류원 바이어스
9-6 전달 컨덕턴스
9-7 공통 소스, 공통 드레인, 공통 게이트 증폭기
9-8 JFET의 응용 분야
9-9 MOSFET(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터)
9-10 E-MOSFET
기초문제
연습문제
10 주파수 효과
10-1 위상 선행회로
10-2 위상 지연회로
10-3 밀러의 정리
10-4 FET의 고주파 해석
10-5 쌍극성 트랜지스터의 고주파 해석
10-6 데시벨 전력 이득
10-7 데시벨 전압 이득
10-8 인간 청력 응답
10-9 보드선도
기초문제
연습문제
11 연산증폭기
11-1 Op-Amp의 개관
11-2 차동 증폭기와 연산증폭기의 규격
11-3 일반적인 차동 증폭기
11-4 OP-Amp와 부귀환
11-5 비반전 증폭기의 루프 해석
11-6 반전 증폭기의 루프 해석
11-7 이상적인 Op-Amp
11-8 실제적인 Op-Amp
기초문제
연습문제
12 선형 연산증폭기 회로와 비선형 연산증폭기 회로
12-1 비반전 증폭기와 반전 증폭기
12-2 차동 증폭기
12-3 브리지 증폭기
12-4 미분과 적분
12-5 개선된 전압 조정기
12-6 정류기로 동작하는 비선형 연산증폭기 회로
기초문제
연습문제
13 능동 필터
13-1 저역 통과 필터
13-2 저역 통과 능동 필터
13-3 2차 필터
13-4 고역 통과 능동 필터
13-5 대역 통과 능동 필터
13-6 고차 필터
13-7 능동 필터의 고장 진단
기초문제
연습문제
14 발진기 회로와 슈미트 트리거 회로
14-1 발진기의 기본개념
14-2 위상 시프트 발진기
14-3 빈-브리지 발진기
14-4 콜피츠 발진기
14-5 하틀리 발진기
14-6 클랩 발진기
14-7 암스트롱 발진기
14-8 수정 발진기 회로
14-9 슈미트 트리거 회로
14-10 멀티 바이브레이터
14-11 555 타이머
기초문제
연습문제
15 사이리스터
15-1 사이리스터의 동작 특성
15-2 실리콘 제어 정류기
15-3 다이악과 트라이악
15-4 단일 접합 트랜지스터
기초문제
연습문제
16 조정된 전력 공급
16-1 전압 조정기 회로
16-2 3단자 IC 조정기
16-3 함수 발생기 회로
16-4 PLL 회로
기초문제
연습문제
참고문헌
기초문제 정답
연습문제 해답
[아날로그 전자회로 설계 및 응용]은 전기공학과, 전자공학과, 반도체 설계 공학과, 전자 통신과, 제어계측과, 전자재료과, 소방안전과, 자동차과, 기계공학과, 전자 물리학과, 생명화학공학과, 나노바이오학과 등의 다양한 학과에서 전자회로의 원리와 응용 분야를 공부하는 학생들을 위해 집필되었다. 시중에 이미 다양한 형태의 전자회로 교재들이 출판되어 있지만, 대부분 물리학적인 접근법으로 집필된 경우가 많아 전자회로 이론을 해석하고 이해하는 데 많은 어려움이 있었으며, 내용 또한 물리전자공학, 반도체 공학 등의 교재 내용과 중복되는 경우가 많아서 학생들이 흥미를 잃어버리기 일쑤였다.
이에 본 교재는 저자가 수십 년간 전자회로를 강의한 경험을 바탕으로 학생들이 전자회로의 이론을 쉽게 이해하고 다양한 설계 분야에 응용할 수 있도록 집필한 것이다. 전기의 원천인 원자 특성에서 시작하여 반도체 소자, 특수 목적용 다이오드, 다이오드 응용 회로, 리미터 회로, 클램핑 회로, 쌍극성 트랜지스터, 공통 이미터 증폭기, 달링톤 쌍과 같은 특수한 트랜지스터 회로, h 파라미터 해석법, 전력 증폭기 특성, FET, MOS, CMOS, 인버터를 이용한 알람 시스템 설계, 주파수 효과, 차동 증폭기, 연산증폭기, 비선형 연산증폭기, 능동 필터, 발진기 회로 등에 대해서 설명한다.
각 주제에 대해서는 옴의 법칙, 테브닌 정리, 노턴 정리, 중첩의 원리, 에버스-몰 모델, 부트스트래핑 전압, 키르히호프 법칙, 4단자망 회로, 2 port network, 스위칭 회로와 같은 기본적인 이론과 응용 분야가 설명되며, 정격 설계, 안전 설계, 전류원 설계, 전압원 설계, 10:1 설계 규칙, 100:1 설계 규칙 등 설계 기법과 회로의 고장 진단 및 수리 등에 관해서도 다룬다. 이런 실제적인 접근 방법은 전자공학과 학생뿐 아니라 부전공이나 복수전공으로 전자공학을 학습하는 다양한 학과의 학생들에게까지도 전자회로에 대한 흥미를 유발하고, 쉽게 이해하는 데 효과적으로 도움을 줄 수 있을 것이다. 또한 전자회로를 학습하는 데는 수학이 필수적이지만 이 책에서는 편미분과 같은 고차 수학이 아닌 산술적이고 간단한 기초 수학 위주의 계산만 필요하도록 주제를 구성하였다.
각 장은 완전 학습 이론에 의해서 단계별로 내용을 이해할 수 있도록 기술하였다. 중요한 주제의 연습문제에서는 단계적인 해를 구할 수 있도록 구성하였고, 순간적인 순발력을 증진할 수 있도록 새로운 문제와 상황을 부여하였다. 예제 역시 이론을 쉽게 이해할 수 있도록 흥미로운 것들로 발췌하였다. 문제를 풀고 확인할 수 있도록 기초문제 및 홀수 번 연습문제의 해답은 책 뒤 부록에 실었으며, 강의하시는 교수님들께는 전체 연습문제 해답이 따로 제공되니 참고하시길 바란다.
방대한 분량 때문에 간혹 예기치 않은 오류가 발생했을 수 있다. 이 점은 양해를 구하며 오류가 발견되면 저자나 출판사에 언제든 알려주시길 부탁드린다. 추후 수정 보완할 내용이 있으면 자유아카데미 홈페이지(www.freeaca.com) 자료실을 통해 제공할 예정이니 참고하기를 바란다. 끝으로 이 책을 완성할 수 있도록 이해하고 내조를 아끼지 않은 아내와 아이들에게 고마움을 표한다. 또한 이 책을 출간하는 데 애써주신 자유아카데미 출판사 여러분께도 감사의 말씀을 전한다.
최성재 [저]
현 가천대학교 전자공학과 교수다.
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