1. 개요
회로 해석을 처음 배우는 학습자라면 반드시 이해해야 하는 개념 중 하나가 바로 전원(source) 입니다. 전원은 회로에 에너지를 공급하며, 이에 따라 회로가 동작하게 됩니다. 전원은 크게 독립 전원(Independent Source) 과 종속 전원(Dependent Source) 으로 구분됩니다.
이 포스팅에서는 각각의 전원에 대해 직관적이고도 수식 기반으로 설명하고, 실제 회로 해석에 어떻게 적용되는지를 예제 문제와 함께 설명하겠습니다.
2. 독립 전원 (Independent Source)
정의: 독립 전원은 회로 내의 다른 어떤 변수에도 영향을 받지 않고, 항상 일정한 전압 또는 전류를 공급하는 전원입니다.
- 독립 전압원: 일정한 전압
를 공급 - 독립 전류원: 일정한 전류
를 공급
기호:
- 전압원: ⎍
- 전류원: → 또는 ⟶
예시:
- 건전지 (1.5V)
- 전원 공급기 (5V 또는 12V 등)
회로 기호 예시:
3. 종속 전원 (Dependent Source)
정의: 종속 전원은 회로 내의 다른 전압이나 전류에 따라 그 크기가 결정되는 전원입니다. 회로 해석에서 매우 중요한 요소로, 연산 증폭기(op-amp) 모델이나 트랜지스터 모델에서 자주 사용됩니다.
종류는 총 4가지:
- 전압 제어 전압원 (VCVS)
전류 제어 전압원 (CCVS)
전압 제어 전류원 (VCCS)
전류 제어 전류원 (CCCS)
여기서 
또는 
는 기준이 되는 전압 혹은 전류입니다. 그리고 
는 상수 계수입니다.
4. 독립 전원과 종속 전원의 차이점
| 항목 | 독립 전원 | 종속 전원 |
|---|---|---|
| 제어 요소 | 없음 | 다른 전압 또는 전류 |
| 기호 | 동그라미 안에 값 | 동그라미 안에 제어변수 |
| 분석 난이도 | 상대적으로 쉬움 | 다소 복잡함 |
| 대표 예시 | 배터리 | 연산 증폭기 내부 |
5. 종속 전원 사용 예시
아래 회로에서 종속 전원이 어떻게 동작하는지 예시를 봅시다.
예시 회로:
즉, 회로 내 특정 지점의 전압이 종속 전원의 출력 전류를 결정하는 역할을 합니다.
6. 실제 적용 분야
- 트랜지스터 회로 모델
- 연산 증폭기 등 고급 회로 해석
- 시그널 증폭, 필터링 설계
- 자동 제어 시스템
7. 예제 문제 (총 6문제, 초급/중급/고급 각 2문제씩)
✅ 초급 문제
문제 1. 10V의 독립 전압원이 있는 회로에서 저항 
를 연결했다. 흐르는 전류는?
정답: 2A
문제 2. 3A의 독립 전류원이 회로에 연결되어 있다. 이 전류원은 외부 회로 조건에 따라 전류가 바뀔 수 있는가?
정답: ❌. 독립 전류원은 외부 조건과 무관하게 항상 3A를 유지합니다.
✅ 중급 문제
문제 3. 아래의 종속 전압원은 
입니다. 만약 
라면, 종속 전원 출력 전압은?
정답: 8V
문제 4. 전압 제어 전류원이 
이고, 
라면 출력 전류는?
정답: 6A
✅ 고급 문제
문제 5. 아래 회로는 VCVS이며 
입니다. 
일 때 출력 전압은?
정답: 7.5V
문제 6. CCCS인 회로에서 
이고, 
이면 종속 전류는?
정답: 1.5A
8. 마무리
독립 전원은 회로 해석의 가장 기초적인 요소이며, 종속 전원은 복잡한 회로 설계에서 핵심 역할을 합니다. 특히 트랜지스터, 증폭기 해석을 위해 종속 전원은 반드시 이해하고 있어야 할 개념입니다.
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