멀티미터

한 줄 요약 — 가장 많이 쓰는 장비. 측정하는 행위가 회로를 바꾼다는 것만 기억하면 됩니다.

기본 측정

모드	내부 구성	회로 연결
전압 (V)	고임피던스(10 MΩ) 입력	병렬
전류 (A)	저저항 션트	직렬 (회로를 끊어야 함)
저항 (Ω)	정전류 주입 후 전압 측정	전원 차단(cutoff) 후
도통 (버저)	저저항 판정	전원 차단 후
다이오드(diode)	정전류 주입, $V_F$ 표시	전원 차단 후
커패시터(capacitor)	충방전 시간 측정	방전 후

★ 측정이 회로를 바꾼다

전압 측정 — 병렬 로딩

멀티미터(multimeter) 입력 임피던스(impedance)입력 임피던스 input impedance회로가 신호원에서 전류를 얼마나 적게 빼앗는지를 나타내는 값으로, 신호원 임피던스의 100배는 돼야 안전합니다.자세히 보기 → 10 MΩ이 회로에 병렬로 붙습니다.

회로 임피던스	오차
1 kΩ	0.01% ✅
100 kΩ	1%
1 MΩ	9% ⚠️
10 MΩ	50% ❌

⚠️ 고임피던스 노드는 멀티미터로 측정할 수 없습니다. 버퍼를 거쳐 측정하세요.

전류 측정 — 직렬 부담 전압

전류계의 션트 저항 때문에 전압 강하가 생깁니다 (burden voltage).

레인지	션트	1 mA에서 강하
µA	100 Ω~1 kΩ	0.1~1 V ⚠️
mA	1~10 Ω	1~10 mV
A	10~100 mΩ	0.01~0.1 mV

⚠️ µA 레인지에서 부담 전압(burden voltage)이 수백 mV에 달합니다. 3.3 V 회로의 소비 전류를 재려는데 회로가 동작을 멈추는 이유가 이것입니다.

대책: 션트 저항을 회로에 미리 넣고 그 양단 전압을 측정하거나, 부담 전압이 낮은 계측기(µCurrent 등)를 쓰세요.

저항 측정 — 병렬 경로

회로에 연결된 상태로 저항을 재면 주변 부품이 병렬로 붙어 실제보다 낮게 나옵니다.

반드시 한쪽 단자를 떼고 측정하세요.

True RMS vs 평균 정류

종류	원리	정확한 파형
평균 정류 (저가)	평균값 × 1.11	정현파만
True RMS실효값 RMS같은 저항에서 같은 열을 내는 직류로 환산한 크기로, 교류의 크기를 말할 때의 기본입니다. $V_{rms} = V_p/\sqrt2$ 자세히 보기 →	실제 제곱 평균	모든 파형

오차 예:

파형	평균 정류(rectification)정류 rectification교류를 한쪽 방향으로만 흐르게 걸러 직류로 만드는 일입니다.자세히 보기 → 오차
정현파	0%
사각파	−11%
삼각파	+4%
PWM (듀티 10%)	−70%
잡음	크게 부정확

스위칭 전원(SMPS)의 리플이나 잡음을 측정하려면 True RMS가 필수입니다.

파고율(crest factor) 한계

True RMS 제품도 파고율 한계가 있습니다(보통 3:1~5:1). 스파이크성 파형은 정확하지 않습니다.

정확도 읽는 법

\text{오차} = \pm(\text{읽음값의 } a\% + n\ \text{digits})

기호

n비트 수 또는 개수number of bits or count

예: ±(0.5% + 3 digits), 4자리 표시, 측정값 5.000 V

\text{오차} = 5.000\times0.005 + 3\times0.001 = 0.025+0.003 = 0.028\ \text{V}

4.972 ~ 5.028 V

💡 작은 값을 큰 레인지에서 재면 digits 오차가 지배적입니다. 가능한 한 낮은 레인지를 쓰세요.

★ 실전 활용

디버깅 순서

전원 전압 확인 (모든 레일)
접지 도통 확인
소자 방향 확인 (다이오드, 전해 커패시터)
저항값 확인 (오배치)
단락 확인 (전원-접지 간 저항)
각 노드 DC 전압을 예상값과 비교

💡 “전원-접지 간 저항” 을 먼저 재세요. 수 Ω 이하면 단락(short)입니다. 전원을 켜기 전에 확인하면 부품 파괴를 막을 수 있습니다.

예상 전압과 비교하기

시뮬레이션의 DC 동작점(operating point)동작점 operating point신호가 없을 때 트랜지스터가 앉아 있는 전압·전류 자리로, 여기가 어긋나면 증폭이 잘려 나갑니다.자세히 보기 → 결과를 인쇄해두고 실물과 하나씩 비교하는 것이 가장 효율적인 디버깅 방법입니다.

circuit sim my-circuit.yaml --analysis op

⚖️ 부품 트레이드오프 — 어떤 멀티미터를

등급	정확도	특징	용도
저가 (3.5자리)	±1%	평균 정류	도통(continuity)·대략 확인
중급 (4.5자리)	±0.05%	True RMS, µA 레인지	일반 개발 ✅
벤치 (6.5자리)	±0.005%	고분해능, 데이터 로깅	교정(calibration)·정밀 측정

중급에서 확인할 것:

🔌 실제 쓰임새

용도	모드	주의
전원 레일 확인	DC V
소비 전류 측정	DC A	부담 전압
배선(trace) 확인	도통	전원 OFF
부품 값 확인	Ω	한쪽 단자 분리
다이오드 방향	다이오드
바이어스 점 확인	DC V	고임피던스 노드 주의
리플(ripple)리플 ripple직류가 되다 만 나머지 교류분으로, 평활 커패시터가 얼마나 큰지로 정해집니다. $V_r = \frac{I}{f\,C}$ 자세히 보기 → 측정	AC V (True RMS)	대역폭(bandwidth) 확인(보통 kHz까지만)

⚠️ 멀티미터의 AC 대역폭은 보통 수 kHz입니다. 스위칭 리플(수백 kHz)은 제대로 측정되지 않습니다. 오실로스코프(oscilloscope)를 쓰세요.

⚠️ 이상과 실제의 차이

이상	실제
측정해도 회로 안 변함	입력 임피던스가 병렬 부하, 전류계는 부담 전압
AC 측정이 정확	평균 정류면 정현파만, 대역폭 제한
표시값이 정확	±(%+digits) 오차
빠른 신호도 측정	DC/저주파만 — 과도 현상은 못 봄
저항을 그대로 측정	회로에 연결된 상태면 병렬 경로

연습문제

문제 1. 입력 임피던스 10 MΩ 멀티미터로 1 MΩ/1 MΩ 분압기(입력 10 V) 출력을 재면?

연습 14-01-1 — 10 MΩ 멀티미터가 1 MΩ 분압기를 흔든다워크벤치에서 열기 →

풀이

무부하 출력: 5 V

멀티미터가 아래 저항과 병렬:

1\text{M}\parallel10\text{M} = 909\ \text{k}\Omega

V = 10\times\frac{909}{1000+909} = 4.76\ \text{V}

기호

V전압voltageV

4.76 V — 실제(5 V)보다 4.8% 낮게 측정됩니다.

해결: 버퍼를 거쳐 측정하거나, 오차를 계산해 보정합니다.

문제 2. 3.3 V 회로의 소비 전류가 500 µA인데, µA 레인지(션트 1 kΩ)로 측정하면?

exercises/14-01-burden-voltage.yaml

풀이

부담 전압: $500\ \mu\text{A}\times1\ \text{k}\Omega = 0.5\ \text{V}$

회로에 실제로 걸리는 전압: $3.3-0.5 = 2.8$ V

결과: 회로가 저전압으로 동작이 달라지거나(전류가 변함), 브라운아웃 리셋이 걸릴 수 있습니다. 측정값 자체가 신뢰할 수 없습니다.

해결:

mA 레인지 사용 (분해능(resolution)분해능 resolutionADC 가 구분할 수 있는 가장 작은 전압 차이로, 비트 수와 기준전압으로 정해집니다. $1\,\mathrm{LSB} = V_{ref}/2^n$ 자세히 보기 → 손실 감수)
회로에 션트 저항(1~10 Ω)을 미리 넣고 그 양단 전압을 측정
부담 전압이 낮은 전용 계측기 (µCurrent, Power Profiler)
전원 공급기의 전류 표시 사용

다음 → 02 오실로스코프