본문내용
1. 서론
1.1. 실험 목적
MOSFET을 이용한 기본적인 증폭기 중에서 소스 팔로워와 공통 게이트 증폭기에 대해 실험한다. 소스 팔로워, 공통 게이트의 동작 원리를 살펴보고, 증폭기의 전압 이득 및 특성을 실험을 통해 확인하고자 한다.
본 실험에서는 소스 팔로워 회로의 동작 원리와 특성을 알아보고자 한다. 소스 팔로워 회로는 전압 버퍼로도 불리며, 입력 신호를 증폭하지 않고 동일한 위상의 신호를 출력하지만, 출력 저항을 낮추고 전류를 증폭하는 역할을 한다.
실험에 필요한 기자재로는 DC 파워 서플라이, 디지털 멀티미터, 오실로스코프, 함수 발생기, M2N7000(NMOS) 트랜지스터, 저항, 커패시터 등이 사용된다.
소스 팔로워 회로의 동작 원리를 살펴보면, 입력 신호는 게이트 단자에 인가되고 출력 신호는 소스 단자에서 감지된다. 드레인 단자가 공통이므로 공통 드레인 증폭기라고도 한다. 출력 신호가 입력 신호를 따라가기 때문에 소스 팔로워라고 불린다. 출력 신호의 DC 레벨은 입력 신호의 DC 레벨에서 Vgs만큼 떨어진 전압이 나오기 때문에, 레벨 시프터로도 활용할 수 있다.
소스 팔로워의 전압 이득은 값이 양수이고 1에 가까운데, 이는 다음과 같이 계산된다. A_v = (r_o'||R_L) / (1/g_m + r_o'||R_L) 여기서 r_o'는 소스 저항과 MOSFET의 출력 저항의 병렬 합성 저항이다. 전압 이득이 1에 가까운 이유는 입력 신호를 증폭하지 않고 그대로 전달하기 때문이다.
소스 팔로워의 또 다른 중요한 특성은 출력 저항이 낮다는 점이다. 이는 소스 저항 R_S와 MOSFET의 출력 저항 r_o에 의해 결정된다. 출력 저항이 낮으면 다음 단계의 회로로 신호를 안정적으로 전달할 수 있다.
또한 소스 팔로워는 전압 이득은 크지 않지만 전류 이득은 크다. 즉, 입력 신호의 전류는 작지만 출력에서 큰 전류를 공급할 수 있어 부하를 구동하는 데 유리하다.
종합적으로 소스 팔로워 회로는 입력 신호를 거의 변형 없이 전달하면서도 출력 저항을 낮추고 전류를 증폭하여 부하를 안정적으로 구동할 수 있는 특징을 가진다. 이를 통해 신호 전달의 효율성과 안정성을 확보할 수 있다.
1.2. 실험 기자재 및 부품
DC 파워 서플라이, 디지털 멀티미터, 오실로스코프, 함수 발생기, M2N7000(NMOS), 저항, 커패시터이다. 이러한 실험 기자재와 부품들은 소스 팔로워 회로의 구성과 분석에 필요한 장비 및 소자들이다. DC 파워 서플라이로 회로에 전원을 공급하고, 디지털 멀티미터와 오실로스코프로 회로의 전압, 전류, 파형 등을 측정할 수 있다. 함수 발생기를 통해 입력 신호를 생성하며, NMOS 트랜지스터와 저항, 커패시터 등의 수동 소자로 회로를 구성할 수 있다. 이와 같은 실험 기자재와 부품들은 소스 팔로워 회로의 동작 원리와 특성을 분석하는 데 필수적이다.
1.3. 배경이론
1.3.1. 소스 팔로워 회로
소스 팔로워 회로는 MOSFET을 이용한 기본적인 세 가지 증폭기 중 하나이다. 입력은 ...
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