GROB's basic electronics 회로 이론-6.전압분배기와 전류분배기(직렬전압분배기)

1. 직렬 전압 분배기

직렬회로에서는 모든 저항에서 동일한 전류가 흐른다 또한 전압강하는 I*R 값과 같기에 IR 전압은 직렬 저항 크기에 비례한다. 동일한 직렬회로에서는 저항값이 높으면 낮은 저항보다 전압강하가 크게 일어난다. 저항값이 같으면 전압강하도 같다.

R1이 R2의 두배면 V1도 V2의 두배가 될 것이다.

위와 같은 원리로 직렬 저항 열(string)을 전압 분배기로 생각할 수 있다. 인가전압은 그저 항의 비에 비례하여 나누어져 각저항에  전압강하를 가져온다.

여기서 R과 RT는 비례식에서 같은 단위다 그러므로 V는 VT와  같은 단위가 된다.

 

2. 일반적인 회로

아래 그림은 비례 전압 분배기에 대한 다른 예를 보여주고 있다. R3에 걸리는 전압을 구해보자. R3에 전압을 구하는 방법은 2가지다  I(T)*R3으로 계산하거나 전체 인가전압 V(T)의 비례량을 구해서 얻을 수 있다. 두 방법의 결과는 동일하다.

 

3. 비례 전압 방법

위 식을 적용하면 R3은 20kΩ이고 R(T)가 100kΩ이므로 V3은 200V인 인가전압 V(T)의 20/100과 같다  그러므로 V3은 40V가 된다.

 

한번 풀어보자

4. 전압강하 방법

위 그림에서 전류를 구하면 I=V(T)/R(T)이므로 200V/100kΩ=2mA가 된다 이 전류가 직렬로 연결된 R1 R2 R3를 통해 흐르게 되고

 각저항에 인가되는  전압강하는 다음과 같다

 

여기서 중요한 것은  직렬 전압강하가 저항값에 비례한다는 점이다 이를 통해  아주 큰 저항과 직렬로 연결된 아주 작은 저항의 전압강하는 무시될 수 있음을  의미한다

 

 

5. 직렬 전압 분배기의 전압 탭

아래 그림과 같이 전압 탭이 있는 직렬 전압 분배기를 생각해보자. 이 회로를 보면 A , B, C점의 탭으로부터 여러 전압을 사용할 수 있다는 사실을 알 수 있다 여기서 총 저항 R(T)는 20kΩ이다  각 탭에서의 전압은 접지를 기준으로 측정된다 탭 C지점에서 V(CG)로 표현되는  전압은 R4에 걸리는 전압과 같다 

 

 

 

 

V(CG)의 계산은 

이고  탭 B점에서의 전압 V(BG)는 R3와 R4에 걸리는 전압과 같다 고로

탭 A 점에서의 전압 V(AG)는 R2, R3 그리고 R4에 걸리는 전압을 더한 것이다. 그러므로 

 

6. 전압분배 법칙의 장점

위 식을 적용하면 전류 I의 크기를 알지 못해도 V(T)와 직렬 저항들로부터 비례 전압강하의 크기를 구할 수 있다 이로 인한 장점은

• 특정한 값을 갖는 저항들에 대해 전류 I를 계산하여 전압을 구하는 것은 직접 비례 전압으로 구하는 것은 비례 전압을 통해 구하는 것보다 더 복잡할지 모른다.
• 많은 경우에 있어 자세하게 계산할 필요 없이 대략적인 전압분배의 크기를 구할 수 있다.