기록 일지

시간 영역 vs 주파수 영역 (Spectrum Analysis)

• 주파수란?
  • 정의 : 단위 시간당 반복되는 횟수 f [Hz]
    cos( 2πft ) → f, 주기 T = 1 / f
  • 시각화 : f = 1 Hz 면 1 초에 한 번 ‘구불 모양'
• AC / DC 관점

• 푸리에 변환
  • 명제: 모든 신호 = 무수한 사인, 코사인 합
    $ x(t) = \sum_k A_k \cos\left(2\pi f_k t + \phi_k\right) $
  • 실전 의미: 디지털 필터, EMI 분석, ADC 샘플링 범위 산정 때 ' 어떤 주파수 성분이 문제인가?' 를 바로 볼 수 있다.
  • 예시: rect (사각 파형) → 변환하면 sinc 함수 스펙트럼, 엣지가 가파를수록 고주파가 증가, PCB 배선에서 EMI가 원인

아날로그, 디지털 신호, 그리고 GND

• Bounce(린) : 스위칭 순간 과도(AC) 성분 때문에 전압이 튐 → 디지털 입력이 메타스테이블 or 잘못 인식
• GND Plane : 모든 전위의 기준. 회로는 ‘GND ↔ 신호’ 루프를 최소화해야 EMI·ground bounce 감소
• 바이패스(디커플링) 캐패시터 : AC 성분을 GND로 우회(return path) 시켜 Vcc 를 깨끗한 DC 로 유지

MCU 핀 바로 옆에 0.1 µF MLCC + 전원 인덕턴스 1 nH 미만 → 100 MHz 대역까지 효과.

R, L, C 핵심만 뽑기

• 저항 (Registor)
  • 수식 $ R = \rho \frac{L}{A}$ (선 길이·굵기 따라 변함)
  • 직렬: $ R_{\text{eq}} = \sum R_i $
  • 병렬 : $\frac{1}{R_{\text{eq}}} = \sum \frac{1}{R_i}$
  • 전력: $P = I^2 R = \frac{V^2}{R}$

• 캐피시터 (Capacitor)
  • 전압이 변할수록 전류가 흐른다 : $  I = C \frac{dv}{dt} $
  • 리액턴스 : $ X_C = \frac{1}{2\pi fC}$ (주파수 ↑ => 저항 ↓)
  • 용도 : 디커플링, AC 커플링, 필터 , 시정수 $\tau$ = $RC$
• 인덕터 (Inductor)
  • 전류 변화에 저항 : $V = L\frac{di}{dt}
  • 리액턴스 : $X_L = 2\pi fL$ (주파수 ↑ => 저항 ↑)
  • 용도 : 전원 비드, 스위칭, SMPC, LC 필터

비드와 인덕터 차이 : 구조는 유사하지만 비드는 고주파 손실이 큰 소재라 저주파는 통하고 노이즈 잡는거에 특화 되어있음

필터 설계의 첫걸음

Low-Pass Filter (RC 예시)

• 전달함수 $H(s) = \frac {1}{1+sRC}$ , 컷오프 $f_c = \frac{1}{2\pi RC}$
• 용도 : 전원 레일 리플 제거, 센서 노이즈 억제

High-Pass / Band-Pass 개념도

• HPF = CR 직렬 → 고주파만 꺼내서 오디오 톤 제어
• BPF = HPF + LPF 조합 → 무선 수신 대역 선택

트랜지스터

• BJT vs MOSFET : FET 는 게이트에 전류 거의 안들어감→ MCU 직결 용이, 고속 스위칭·저손실.
• Gate Charge/Qg : MOSFET 구동 시 고려해야 할 ‘충전해야 열림’. 드라이버 IC로 충·방전 속도 제어.

Pull up/down & Open Collector

기본 아이디어

• Default 상태를 명확하게
  • Low-active pin → 항상 1로 당겨두고, 동작 시 0
  • High-active pin → 항상 0에 내려두고, 동작 때 1

회로 패턴

• 여러 마스터가 버스를 공유 → wired-AND/OR (I2C , Alert 핀 등)
• 풀업 저항 계산 : $ R= \frac{V_{OH(min)}-V_{OL(max)}}{I_{sink(max)}} $