먼저 알아둘 용어
비교기(comparator)·임계값 — 비교기는 두 입력 전압의 크기를 비교해 출력을 전환합니다. 임계값은 전환 기준 전압이며 커패시터(capacitor)가 그 값에 도달하는 시간이 실제 지연을 정합니다.
RC(Resistor-Capacitor)·누설·입력 저항 — RC 회로는 저항과 커패시터를 조합한 회로입니다. 저항 R과 정전용량 C의 곱은 단순 RC 회로에서 충전·방전 속도를 정하는 시정수입니다. 누설 전류는 부품·기판 등으로 흐르는 작은 추가 전류이며 측정기의 입력 저항도 방전 경로와 병렬로 연결될 수 있습니다.
단위·계산 기호 — MΩ은 10⁶ Ω, µF는 10⁻⁶ F, µA는 10⁻⁶ A입니다. ln은 자연로그이며 V시작과 V임계는 각각 방전 시작 전압과 전환 전압입니다.
빠른 ON과 느린 OFF의 경로를 나눕니다
설명용으로 버튼(button)을 누르면 10 µF가 1 kΩ 경로로 빠르게 충전되고, 해제하면 6.2 MΩ을 통해 GND(Ground)로 방전되는 구성을 생각합니다. 비교기 기준은 5 V에서 상단 620 kΩ, 하단 360 kΩ으로 분압합니다. 이 예에서는 커패시터 전압이 기준보다 높으면 ON, 방전돼 기준보다 낮아지면 OFF가 되는 것으로 설명합니다. 버튼 해제 후 지연되는 것이 켜짐인지 꺼짐인지 실제 출력 극성과 함께 명확히 정합니다.
작동 원리
충전과 방전 경로를 다르게 만들면 빠른 ON과 느린 OFF를 얻습니다. 기준은 5×360/(620+360)≈1.837 V입니다. 10 µF가 5 V에서 6.2 MΩ을 통해 이 값까지 떨어지는 이상 시간은 62×ln(5/1.837)≈62초입니다. 시간이 RC와 비슷한 것은 이 임계 비율 때문이며 모든 RC 타이머가 정확히 RC초인 것은 아닙니다.
적용 순서
- 버튼을 누른 상태·뗀 상태의 전류 경로를 따로 그립니다. 어느 저항이 방전 중에도 실제 연결되는지 확인합니다.
- 커패시터 시작 전압과 비교기의 전환 임계값으로 시간을 계산합니다. 포화·부하 때문에 시작 전압이 5 V에 못 미치면 결과도 바뀝니다.
- 누른 뒤 충분히 충전하고 해제해 출력과 커패시터 전압을 동시에 기록합니다. 지연 중 재입력하면 시간이 어떻게 다시 시작되는지도 확인합니다.
- 온도·습도·커패시터 공차·반복 동작에 따른 시간 분산을 측정합니다.
적용 조건과 한계
임계점에서 저항 방전 전류는 약 1.837 V/6.2 MΩ≈0.30 µA입니다. 커패시터 누설이나 기판 오염 전류가 이 크기에 가까우면 지연이 크게 달라집니다. 측정 프로브의 10 MΩ 입력도 6.2 MΩ과 병렬이 됩니다.
계산 예에서 병렬 저항은 6.2×10/(6.2+10)≈3.83 MΩ입니다. 다른 조건이 같다면 시정수는 약 38.3초로 줄고 임계값까지의 이상적인 시간도 약 38초가 됩니다. 프로브를 댄 상태의 짧은 시간을 원래 회로의 값으로 오인하지 않습니다. 실제 계측기 입력은 저항 외에 용량과 바이어스(bias) 영향도 확인합니다.
확인과 기록
프로브를 연결했을 때만 시간이 짧아지면 부하 효과를 의심합니다. 정밀 시간이 필요하면 더 낮은 임피던스(impedance)·적합한 커패시터·다른 타이밍(timing) 방식을 검토하고, 실제 오차 범위를 기록합니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
