[1호]왕초보 전자회로 강좌특집 1부 – 1

왕초보 전자회로 강좌특집 1부 – 1

글 |스네일앤 스네이크

※ 상기 내용은 디바이스마트와 스네일앤 스네이크의 협의를
통하여 사용을 득한 내용입니다.

왕초보 전자회로 강의를 시작하며.

어디서나 마찬가지겠지만, 처음 시간에는 강의의 전체적인 방향과 목적을 설명하게 됩니다.

이강의는 “전자회로를 만든다”라는 주제에 대한 것입니다.
그렇다면 무엇이 목표일까요? 회로도를 보고 실물을 만들 수 있는 방법을 설명하는 것입니다. 그래요? 왜 그렇게 하지요? 굳이 내 손으로 전자회로를 만들 필요가 있을까요? 그렇습니다. 누가 강요하는 것은 아닙니다. 그러나 회로도를 이해할 수 있고, 이해를 바탕으로 만들 수 있고, 내가 직접 만든 회로를 동작시킬 수 있으면 많은 재미있는 경험을 할 수 있습니다. 물론 얻는 것에 비해 엄청 저렴한 비용으로요.
더욱 중요한 것은, 이 회로를 제작하는 방법이 아니고는 가까이 할 수 없는 과학이론의 중심 아이디어를 이해할 수 있다는 것 입니다.
아시다시피 전자회로는 과학의 모든 실험분야에서 필수 불가결한 도구이기 때문이지요. 사실 구구한 이야기를 할 필요도 없이, 어떤 분들은 이미 필요성을 알고 있을 것입니다. 그렇기 때문에 지금 이 글을 읽고 있는 것이지요. 오히려 중요한 점은 “어떻게 하면 전자회로를 제작해 본 경험이 없는 사람에게 필요한 정보와 기술을 효과적으로 전달할 수 있을까?”라는 질문에 대답하는 일입니다. 많은 분들이 전자회로를 공부하기 어려워합니다.
그 이유 중의 하나는 범위가 넓고 배워야 할 것이 다양하기 때문이겠지요.
이 문제를 고려하여, 진행되는 강의의 특징을 주제의 범위는 좁히는 대신 (범위내에서) 체계적이고 명확한 설명에 주안점을 두는 것에 두려고 합니다. 서두에서 언급했듯이 우리 강의는 회로도와 밀접한 관계가 있습니다.
회로도는 그림으로 설계된 작은 언어입니다. 그렇기 때문에 회로도 세계에서 통용되는 약속이 있습니다. → 기호, 심볼
처음에는 어색하지만 일단 익숙해지면 회로도를 훑어보는 것만으로 회로의 동작을 짐작할 수 있을 정도로 강력한 기능을 가지고 있습니다.
바르게 설계된 회로도와 부품만 입수할 수 있으면, 내 손안에 완성품이 있는 것과 다름이 없습니다. 이렇게 회로도는 전자세계의 설계도면입니다.
회로도에 대한 첫번째 단계는 회로도를 읽을 수 있게되는 것입니다.
이 이야기는 회로도로 부터 제작이 가능한 단계라는 의미입니다.
두번째는 회로도로 회로동작을 해석하는 단계입니다. 마지막은 원하는 기능이 나오도록 회로도를 설계하는 단계입니다.

이 강의의 목표는, 전자회로에 전혀 경험이 없는 초보자에게 첫번째 단계의 전부와 두번째 단계의 입구까지 인도하려는 것입니다. 다시 말해서 초보자가 회로도를 읽고 이해할 수 있으며, 동작이 설명된 회로도 약간 이해할 수 있게되는 수준, 즉 중급자의 수준으로 성장하는 것입니다.
약간이나마 회로해석에 대한 설명을 이해할 필요가 있는 이유는, 혹시 만든 회로가 잘 동작하지 않을때 (원인을 찾아내서) 문제를 해결할 수 있도록 하기 위해서 입니다.

부품이란 무엇인가? (일반적 정의)

이번 시간에는 회로제작에서 사용되는 “부품”의 의미에 대해 생각해 보겠습니다.
조금 어렵더라도 설명을 차분히 따라와 주십시요.

회로를 제작한다는 것은, 본질적으로 부품들을 회로도에 그려진 대로 연결하는 것입니다. 연결은 다음시간의 주제이므로 잠깐 미루어 두겠습니다.
전자회로에 사용되는 부품을 설명하면, 일반적인 모양은 아래 그림과 같습니다.

흠~, 알고 계시는 모양과는 좀 다르지요.
부품은 크게 두 부분으로 구성됩니다. → 즉 본체 + 선 입니다.
본체는 절연물로 덮여서 보호되는 부분입니다. 절연물 안에 실제로 작동하는 부분이 있습니다. 편의상 이 작동부분을 “내용물”이라고 부릅시다.
아시다시피 절연물은 전기가 통할 수 없습니다. 전기가 없으면 내용물이 작동할 수도 없습니다.
그래서 전기가 흐를 수 있는 도체를 본체 안의 내용물에서 밖으로 연결해 놓았습니다. 이 연결부분을 선(Lead)이라고 하며, 선의 갯수는 내용물의 종류에 따라 달라집니다. 선의 갯수는 부품에 따라 하나부터 백 수십개까지 있습니다.
그러나 크게 분류하면 선의 숫자가 (1개), 2개, 3개, 3개 이상의 3 종류로 나누어 집니다. (선의 숫자가 1개인 부품은 테스트 핀(pin) 정도입니다. 무시해도 좋습니다.)
대부분의 부품은 선의 숫자가 2개나 3개이며 그 이상은 IC, LSI가 대부분 입니다. 여기까지 “부품”의 일반적인 구조에 대해서 설명했습니다. 간단히 정리하면 부품이란 본체에 선이 심어져 있는 모양이라는 것이죠. (여기서는 “아하! 부품이란 것이 대개 이런 형태로구나.”라고 감을 잡는 단계입니다.)

이제 실제 회로제작에 필요한 두가지 명제를 알아 보겠습니다.
1. (부품에서) 선은 도체이며, 도체는 저항이 없다.
2. 극성이 있는 부품이 있다.

첫번째 명제가 까다롭습니다. 잘 생각해봐야 합니다. 부품에서 선이 있는 목적은 두가지 입니다. 하나는 자신을 고정시키기 위한 것이고, 다른 하나는 다른 부품의 선과 연결하기 위한 것입니다. (하나의 부품은 많은 경우에 2개 이상의 다른 부품과 이어집니다.)
문제는 부품의 본체에서 나와있는 선의 어느 부분에서 다른 선과 연결해야 할까요? 해답은 의외로 간단한데, 아무데서나 O.K입니다.
이 말은 선을 잘라서 짧게 만들어도 되고, 필요하면 다른 선을 더 이어서 멀리 떨어진 부품까지 선을 이어가면서 연결해도 회로의 동작은 문제가 없다는 이야기입니다.
혹시 PCB라는 놈을 아십니까? → PCB (Printed Circuit Board)
전자제품의 속에 부품이 빽빽히 꼽혀져 있는 녹색이 감도는 판 말입니다. 컴퓨터의 메인보드도 이놈이죠. PCB 내부 한 부품의 납땜구멍에서 다른 부품으로 이어지는 선을 따라가다 보면, 정신없이 왔다갔다 하고 심지어는 멀리 돌아갔다가 다시오는 경우를 쉽게 볼 수 있습니다. 그래도 되는 이유도 첫번째 명제에서 찾을 수 있습니다. 즉 아무리 뱅뱅 돌아도 연결만 되면 O.K죠. 선에 저항이 없다는 조건은 의외로 사용하기에 편리한 점이 있다는 것을 알 수 있습니다. (혹시 싶어서 부언합니다. 실제의 선은 미소한 저항값을 가지고 있습니다. 또 C와 L값도.)

두번째 명제는 쉽습니다.
부품 중에는 극성(또는 방향)이 있는 부품이 있다는 거죠.
선을 뒤집어 연결하거나 순서를 바꾸면 동작이 안 된다는 겁니다. 극성은 회로도에 반드시 표시되어 있습니다. 선의 숫자가 3 개 이상인 부품인 경우는 반드시 순서가 정해져 있습니다. (기호로 표시되던지 번호가 매겨집니다) 회로제작을 완성하고 전원을 넣었을 때 동작이 안되는 가장 큰 이유가 부품연결을 잘못한 것입니다. 두번째 이유는 부품내 선의 극성이나 순번을 착각한 경우이며 세번째가 값이 다른 부품을 사용한 경우입니다.
→ 이 세가지 경우가 실패원인의 90%이상(대부분)을 차지한다 해도 무리가 없습니다.
이 경우에 실수를 바로잡으면 문제는 바로 해결됩니다.
부품의 결함때문에 동작하지 않는 경우는 거의 없다고 보아도 좋습니다.

다음편에서 계속 됩니다.