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공학 과학기술 계산/전기 계산41

dBm, Volts, Watts 계산 dBm은 1밀리와트(mW)를 기준으로 하는 데시벨(dB) 단위의 전력 비율로 표시한 값이다. 아래 계산식으로부터, 주어진 임피던스에 대해 dBm 또는 W 단위의 신호 전력 [P(dBm) & P(W)]과 RMS 전압 (Vrms) 및 피크 대 피크 전압(Vp-p)을 계산할 수 있다. (식 1) P(W) = 1W × 10 P(dBm)/10​​ / 1000 (식 2) P(dBm) = 10 x log10 (P(W)/1W) +30 (식 3) Vrms = SQRT(Z/1000) * 10 P(dBm)/20 (식 4) P(dBm) = 10 x log10 ( (Vrms 2 * 1000) / Z ) (식 5) Vp-p = 2 * SQRT(2) * Vrms HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 2024. 3. 30.
열잡음 (Thermal Noise) 전력 및 전압 계산 열잡음 (Thermal Noise)은 전기 전도체 내 전하 운반체의 진동으로 인해 발생하며 인가전압에 관계없이 온도에 정비례한다. 열잡음을 제거하는 것은 불가능하나, 작동 온도를 낮추거나 전기 회로의 저항 값을 줄여 낮출 수 있다. 열잡음은 모든 전송 매체와 모든 통신 장비에서 발생하므로, 무선 통신 시스템에서 수신기와 통신 채널을 설계하려면 열잡음 전력을 아는 것이 필수적이다. 열 잡음 전력은 주변의 대역폭과 온도에 따라 달라지며, 구하는 식은 아래와 같다. (식 1) P (W) = k*T*B dBm 단위로 열잡음 전력을 표시할 수 있다. (식 2) P (dBm) = 10*log10 (1000*k*T*B) P : 열잡음 전력 (W or dBm) T : 온도 (K) B : 대역폭 (Hz) k : 볼츠만 .. 2024. 3. 28.
연선 케이블 임피던스 (Twisted Pair Cable Impedance) 계산 두 개의 도체를 사용하여 만든 전기 신호 라인인 연선(TP, Twisted Pair) 케이블은 가장 효과적인 신호 전송선으로, 방사 EMI(Radiated EMI, 전자기 간섭)를 줄이고 수신 EMI (Received EMI)의 영향을 완화하기 위해 함께 꼬인 두 개의 전선이다. 연선 케이블의 균형 잡힌 신호는 반대 극성의 EMI를 생성하므로 EMI가 크게 상쇄되며, 이러한 EMI 제거 효과는 도체가 가까이 있을 때 더욱 효과적이다. 연선 케이블의 가장 일반적인 형태는 UTP(Unshielded Twisted Pair)이다. UTP 케이블은 서로 꼬인 절연 보호층이 있는 두 개의 구리선으로 구성되며, 주로 일반 전화 케이블 및 데이터 통신 케이블에 사용된다. 이 때 주어진 연선 케이블의 특성 임피던스를 .. 2024. 3. 21.
동축 임피던스 (Coaxial Cable Impedance) 계산 동축 케이블 (Coaxial Cable)은 평형 2선과 함께 RF 통신에 사용되는 가장 일반적인 유형의 전송선이다. 대부분의 RF 동축 케이블의 임피던스 (Impedance) 는 50 Ohm 또는 75 Ohm이다. 이는 쉽게 사용할 수 있는 케이블의 표준화된 임피던스 값이나, 어떤 경우에는 사용자가 맞춤형 임피던스 값을 요구할 수 있다. 이는 유전체 (Dielectric)와 함께 동축 케이블의 내부 및 외부 직경을 조절하여 달성할 수 있다. 또한, 최대 전력 전달을 위해서 케이블이 부착된 위치 (송신기, 안테나 등)에 케이블의 임피던스를 일치시켜야 하기 때문에 동축 케이블의 특성 임피던스를 알아야 한다. 아래 식으로 동축 케이블의 임피던스, 시간 지연, 인덕턴스 (Inductance) 및 커패시턴스 (정.. 2024. 3. 20.
게이지 팩터 (Gauge Factor) 계산 스트레인 게이지(Strain Gauge)는 적용된 힘에 따라 저항이 달라지는 센서로, 외부 힘이 물체에 미치는 영향을 측정하기 위한 계측용 장치이다. 변형률을 직접 측정하여 응력, 토크, 압력, 편향 및 기타 여러 측정값을 간접적으로 결정하는 데 사용할 수 있다. 스트레인에 대한 게이지의 민감도를 정량화하는 스트레인 게이지의 속성이 게이지 팩터 (Gauge Factor)이다. 재료에 힘을 가하면 원래 길이 (L)로부터 길이 변화(ΔL)가 발생하여 원래 저항(R)에서 게이지 저항 변화(ΔR)가 발생한다. 이 때 게이지 팩터는 아래 식과 같이, 기계적 변형률 (Strain)에 대한 전기 저항의 상대적 변화 비율로 정의한다. 저항의 상대적 변화는 원래 저항(R)에 대해 변형으로 인해 발생한 저항 변화(ΔR)의.. 2024. 3. 18.
공명 (Resonance)과 공진 주파수 (Resonant Frequency) 계산 물리학에서 공명 (Resonance)은 기계적 공명, 음향 공명, 전기적 공명 등이 있으며, 외부 힘이나 진동 시스템이 주변의 다른 시스템을 강제로 특정 작동 주파수에서 더 큰 진폭으로 진동시키는 현상이다. 이 주파수를 공진 주파수 (Resonant Frequency) 또는 고유 주파수 라고 부른다. 전기 회로에서 인덕터 (L, inductor) 또는 커패시터 (C, capacitor) 를 직렬 또는 병렬로 배치하는 경우, 아래 식에 의해 결정되는 공진 주파수를 갖게 된다. 공진 회로라고도 불리는 LC 회로는 노치 필터, 대역 통과 필터, 또는 발진기 회로(notch filters, band pass filter or oscillator circuits)에서 사용한다. 아래 식으로 공진 주파수를 계산할 .. 2024. 3. 12.
연산 증폭기 게인 (Op Amp Gain) 계산 연산 증폭기의 폐쇄 루프 게인 (Gain)을 계산하기 위한 식을 아래에 나타내었다. 반전 (Inverting Op Amp) 및 비반전 (Non-Inverting Op Amp) 구성에 대한 두 가지 다이어그램은 아래 그림을 참조하기 바란다. 반전 연산 증폭기 게인 계산기는 입력 저항 Rin 및 피드백 저항 Rf 에 따라 반전 연산 증폭기의 게인을 계산한다. 게인은 출력 전압이 증폭되는 요소를 나타낸다. 즉, 출력 전압이 입력 전압보다 몇 배나 커지는지 알려준다. (식 1) Gain = Vout / Vin = Rf / Rin 비반전 연산 증폭기 게인 계산기는 아래 방정식에 따라 비반전 연산 증폭기의 게인을 계산한다. 여기서 Rin 은 입력 저항이고 Rf 는 피드백 저항이다. 반전 연산 증폭기 회로보다 더 높.. 2024. 3. 3.
병렬 LED 저항 (Parallel LED Resistor) 계산 LED가 병렬로 연결되면 모든 LED는 동일한 전압을 받는다. 따라서 각 LED에는 자체 전압이 필요하지 않다. 전압은 모든 LED에 공통이다. 그러나 병렬회로에서는 전류가 분배되기 때문에 직렬회로보다 더 많은 전류가 소모된다. 따라서 더 많은 LED를 병렬로 배치할수록 전원에서 더 많은 전류를 끌어오고 소비하게 된다. 여러 개의 동일한 색상의 LED가 병렬로 연결된 경우 LED 저항 계산기 방정식은 아래 식과 같이 구할 수 있다. 직렬 LED 연결 회로의 저항과 LED 색상별 정격은 이 문서를 참조하기 바란다. (식 1) Rs = (Vs – Vf) / (N x If) 여기서, Rs : 직렬 저항의 값 (Ω) Vs : 공급 전압 (V) Vf : LED 순방향 전압 또는 전압 강하 (V), 일반적으로 2 .. 2024. 3. 2.
직렬 LED 저항 (Series LED Resistor) 계산 모든 LED에는 특정 범위의 작동 전류가 있으며, 정격 전류 수준을 초과하면 손상될 수 있다. 이 때, 전류를 제한하기 위해 간단히 저항을 직렬로 연결하여 회로를 구성한다. LED의 순방향 전압 또는 전압 강하는 아래 표를 참조하기 바란다. (정확한 값을 구하려면 LED 제조업체에서 제공하는 데이터시트를 반드시 확인하기 바란다.) 여러 개의 동일한 색상의 LED가 직렬로 연결된 경우 LED 저항 계산기 방정식은 아래 식과 같다. 이 직렬 LED 저항 계산기는 단일 LED 또는 여러 개의 동일한 색상의 LED가 직렬로 연결되어 있을 때, 어떤 저항을 사용해야 하는지 결정해야 하는 경우에 사용한다. (식 1) Rs = (Vs – Vf * N) / If 여기서, Rs : 직렬 저항의 값 (Ω) Vs : 공급 .. 2024. 2. 29.
전압 분배기 (Voltage Divider) 계산 주어진 저항 값과 공급 전압을 사용하여 저항 분배기 회로(두 개의 저항이 직렬로 연결된 회로)의 출력 전압을 계산할 수 있다. 전압 분배기의 출력 전압은 입력 전압보다 작거나 같은 전압을 생성한다. 전압 분배기 회로는 전압 측정, 신호 레벨 조정, 증폭기 바이어스 등에 구현되어 있다. 가장 일반적으로 사용되는 전압 분배기 회로는 가변 저항기인 전위차계 (potentiometer)와 관련된 회로이다. (식 1) Vout = (Vin x R2) / (R1 + R2) 여기서, Vin 은 입력 전압 (V) R1은 첫 번째 저항의 저항 (Ω) R2는 두 번째 저항의 저항 (Ω) Vout 은 출력 전압 (V) 이다. HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 2024. 2. 29.
델타 와이 변환 (Delta to Wye/Star Conversion) 계산 저항 회로는 일반적으로 병렬 또는 직렬로 연결하지만 루프 및 다중 분기 네트워크를 형성할 수 있으며, 가장 간단한 루프는 델타 네트워크 이며, 다중 분기 네트워크는 Wye (Star) 회로이다. Delta 및 Wye 회로는 3상 전력 시스템에 사용되며, 이 저항 회로를 사용하여 회로의 전류나 회로의 다른 구성요소로 흐르는 전압을 제한 할 수 있다. Delta 구성은 AC 전압을 안정적인 DC 전압으로 변환하는 브리지 정류기 회로에 주로 응용한다. 또한, Δ-Y (또는 “Delta-Star“) 변환으로 알려진 델타 와이 변환은 복잡한 저항 네트워크를 단순한 회로(병렬 및 직렬 연결된 저항만 사용)로 변환하는 데 많이 사용된다. 변환 공식은 아래와 같다. (식 1) Δ → Y 변환 (식 2) Y → Δ 변환.. 2024. 2. 19.
모터 Slip과 동기속도(RPM) 계산 AC 모터의 경우 극 수와 주파수에 따라 무부하 RPM(No-load RPM)이 결정된다. 4개의 극이 있는 60 Hz 시스템의 경우 RPM (Revolutions Per Minute)을 찾는 계산은 아래 식과 같다. (식 1) No-load RPM = (Hz x 60 x 2) / number of poles = (60x60x2) / 4 = 7,200 / 4 = 1,800 RPM 실제 모터 RPM은 항상 동기속도보다 낮다. 모터의 동기속도와 실제 속도의 차이를 Slip RPM 이라고 하며 아래 식으로 나타낸다. 이는 고정자 전원은 동기속도로 회전하는 회전 자기장을 생성하는데, 회전자가 주어진 동기속도에 도달하면 회전 자기장과의 상대 운동은 0이 된다. 따라서 기전력 (electromotive force,.. 2024. 2. 1.

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