실습: 부하가 연결된 분압 회로 예측과 시뮬레이션

실행 전에 예측하기

5 V 전원과 10 kΩ/10 kΩ 분압 회로를 만들고, out에서 접지로 추가 10 kΩ 부하를 연결합니다. 아래쪽 두 저항은 병렬이므로 합성 저항은 5 kΩ입니다. 전원에서 보는 전체 저항은 15 kΩ, 전원 전류는 0.333333 mA, 출력은 1.666667 V입니다. 아래쪽 각 가지에는 0.166667 mA가 흐릅니다. 이 네 가지 예측을 작은 결과 표에 기록하세요.

위쪽 저항을 통과하는 전류가 out에서 두 가지로 갈라지므로 전원 전류와 부하 전류는 다릅니다. 두 아래쪽 저항이 같기 때문에 두 가지 전류가 같을 뿐입니다. 부하 저항을 바꾸면 전류 분배도 바뀌므로 전체 전류를 무조건 반으로 나누는 규칙을 적용하지 마세요.

재현 가능한 입력

다음 내용을 loaded-divider.cir로 저장하고, 사용 가능한 독립 실행형 ngspice 실행 파일로 ngspice -b loaded-divider.cir를 실행합니다. 외부 소자 모델이 필요 없는 표준 SPICE 소자만 사용합니다. 강좌는 입력을 제공하며 명령을 실제로 실행할 수 있는지는 각자의 환경에 달려 있습니다.

Loaded divider: nominal resistors
V1 supply 0 DC 5
Rtop supply out 10k
Rbottom out 0 10k
Rload out 0 10k
.op
.end

노드 0은 기준 노드입니다. 첫 줄은 제목이고 마지막 .end가 입력 덱을 끝냅니다. 이 전원의 단자 순서에서 i(V1)은 전원이 전류를 공급할 때 음수이며, 약 −0.333333 mA가 예상됩니다. Rload 전류는 out에서 접지로 흐를 때 양수입니다. 부호 불일치가 곧 크기 불일치라는 뜻은 아니므로 시뮬레이터의 전류 기준 방향과 직접 그린 화살표를 먼저 비교하세요.

한 번에 조건 하나만 바꾸기

Rload를 제거하고 다시 실행하면 out은 2.5 V, 전원 전류 크기는 0.25 mA가 되어야 합니다. Rload를 복원한 뒤 값만 100k로 바꾸면 예상 출력은 2.380952 V입니다. 공칭값과 이상적인 저항을 사용하는 이번 연습에서는 전압 비교 허용 오차를 1 mV로 정합니다. 이 허용 오차는 계산과 시뮬레이션의 일치를 검사하며 실제 부품의 정확도를 뜻하지 않습니다.

시뮬레이터 버전, 정확한 입력 덱, 결과, 각 기대값의 통과 여부를 기록하세요. 출력 숫자를 받아들이기 전에 오류 메시지와 종료 상태를 확인합니다. 이 회로에는 연결되지 않은 노드나 비선형 수렴 문제가 없으므로 예상 밖 결과가 나오면 노드 이름, 단위, 복사한 값을 우선 점검합니다.

부하를 바꾼 실행에서 예상 전압은 맞지만 전원 전류가 다르다면 어떤 전류를 비교했는지 확인하세요. 배치 동작점 출력에서 읽는 i(V1)은 전원 가지의 전류입니다. 부하 전류는 v(out)을 Rload로 나누어 따로 계산하고, 아래쪽 저항 전류와 더해 전원 전류의 크기를 검산할 수 있습니다. 원래 입력과 변경한 입력의 차이를 남기면 결과가 어느 조건에 해당하는지 추적하기 쉽습니다.

회로도 편집기에서도 그린다면 비슷한 그림이라는 이유로 전기적으로 같다고 가정하지 말고, 내보낸 연결 목록을 이 덱과 비교하세요. 독립 실행형 명령을 실행했다고 해서 ALcad에서 실행되거나 백엔드 호환성이 확인된 것은 아닙니다. 구문과 해석 동작은 ngspice 문서에 설명되어 있습니다.