중첩의 원리: 전원을 하나씩 나눠 풀기
전원이 여러 개인 선형 회로는 하나씩만 남기고 풀어서 더하면 됩니다. 오프셋이 있는 센서 회로를 이해하는 도구.
선형 회로에서는 각 전원이 만드는 영향을 따로 계산해서 더할 수 있습니다.
방법
- 전원 하나만 남기고 나머지 전압원은 단락, 전류원은 개방
- 원하는 지점의 전압이나 전류를 계산
- 모든 전원에 대해 반복하고 결과를 더함
예: 양방향 전류 센서 입력
전류 센서 출력이 ±1V로 움직이는데 ADC는 0~3.3V만 읽을 수 있다면, 저항 두 개로 신호와 1.65V 기준 전압을 섞습니다.
- 신호만 있을 때: 출력 = 신호 × 1/2
- 기준 전압만 있을 때: 출력 = 1.65V × 1/2... 처럼 각각 구해서 더하면 "신호의 절반 + 오프셋"이 됩니다.
이렇게 나눠 보면 저항 비율을 바꿨을 때 이득과 오프셋이 각각 어떻게 변하는지 바로 보입니다.
한계
중첩은 선형 소자(저항, 커패시터, 인덕터, 선형 영역의 OP 앰프)에만 맞습니다. 다이오드나 포화된 트랜지스터가 끼면 쓸 수 없습니다. 또 전력은 전류의 제곱이라 중첩으로 더하면 안 됩니다. 전류나 전압을 먼저 더한 뒤 전력을 계산합니다.