회로를 분석할 때 유용한 스킬들이 있다. 회로가 복잡해지면 특히 필요한 스킬들이다.
1. Kirchoff Current Law
회로의 어떤 한 노드로 흘러 들어가는 전류의 합은 무조건 0이다.
위 그림에서 I1, I2, ... In 을 전부 합하면 0이 나와야한다.
2. Kirchoff Voltage Law
회로의 어떤 한 폐회로의 voltage drop의 합은 무조건 0이다.
위 그림에서 V1 + V2+ V3 + V4 = 0 이다.
위에서는 2가지 법칙을 쉬운 그림으로 설명했지만, 회로가 복잡해질수록 특정 component의 전류나 전압을 측정하기가 까다로워질 수 있다. 이때 키르히호프 법칙을 이용하면 여러 linear equation들을 만들 수 있고, 이를 연립하여 전류나 전압을 구할 수 있다.
3. Thevenin Equivalent
두 노드 사이에 복잡한 회로가 존재할 때, 이를 전압원과 임피던스를 갖는 소자가 직렬로 연결돼있는 간단한 회로로 치환할 수 있다.
이 때 테브닌 등가전압 V_thev는 회로의 port(두 node)를 open 시킨 후, 전압을 측정하면 구할 수 있다.
위 그림에서 V_j가 V_thev라고 볼 수 있다.
등가 임피던스 Z_thev는 회로의 port에 임의의 voltage source 를 인가했을 때, voltage source의 전압과 전류비로 구할 수 있다. 이때, 독립전압원은 short시키고, 독립전류원은 open 시켜야한다.
위 그림에서 V_x/i_x = Z_thev 이다.
4. Norton equivalent
두 노드 사이에 복잡한 회로가 존재할 때, 이를 전류원과 임피던스를 갖는 소자가 병렬로 연결돼있는 간단한 회로로 치환할 수 있다.
노튼 등가전류 i_nor 는 회로의 port를 short 시키고 전류를 측정하면 구할 수 있다.
노튼 등가 임피던스는 테브닌 임피던스와 똑같이 구하면 된다.
즉, Z_thv = Z_nor 이다.
테브닌 등가회로나 노튼 등가회는 특정 port에 존재하는 load가 달라질 때 유용하게 사용할 수 있다.
등가회로를 사용하지 않으면 load의 전압이나 전류를 다시 복잡한 과정을 거쳐 구해야하지만, 등가회로를 사용하면 훨씬 쉽게 구할 수 있다.