본문내용
1. 공통 소오스 증폭기
1.1. 실험 절차
실험 절차는 다음과 같다.
실험회로 1에서 값을 12V, 값을 0V, 값을 4V로 두고 저항 값이 2kΩ인 경우 의 DC 값이 6V가 되는 의 값을 결정해야 한다. 이 경우 MOSFET 각각에 흐르는 전류와 전압을 구하고 어떤 영역에서 동작하는지 확인해야 한다. 값을 0V, 값을 0V부터 12V까지 2V 간격으로 변화시키면서 의 DC 전압을 측정하여 표에 기록하고, 입력-출력() 전달 특성 곡선을 그려야 한다. 포화 영역에서 회로가 동작하는 경우 MOSFET의 트랜스 컨덕턴스 값, 출력 저항 를 구하여 표에 기록해야 한다. 이를 이용하여 소신호 등가회로를 그리고, 실험회로 1의 공통 소오스 증폭기의 이론적인 전압 이득을 구해야 한다. 전압 이득이 최소 10V/V 이상 나오는지 실험하기 위해서 입력에 10kHz의 0.01 정현파의 입력 전압을 인가한다. 이때 공통 소오스 증폭기의 입력- 출력 전압의 크기를 표에 기록하여 전압 이득을 구하고, 크기와 위상을 고려하여 , 입력 전압(MOSFET 게이트 전형), 출력 전압(MOSFET의 드레인 전압 )의 파형을 캡처하여 결과 보고서에 기록해야 한다. 실험회로 1의 입력 저항과 출력 저항을 직접 측정하여 표에 기록해야 한다. 실험회로 1과 실험 10의 실험회로 1를 결합한 실험회로 2를 구성하고, 입력에 10kHz의 0.01 정현파의 입력 전압을 인가한다. 이때 공통 소오스 증폭기의 입력-출력 전압의 크기를 표에 기록하여 전압 이득을 구하고, 크기와 위상을 고려하여 , 입력 전압(MOSFET 게이트 전압 ), 출력 전압(MOSFET의 드레인 전압 )의 파형을 캡처하여 결과 보고서에 기록해야 한다. 실험회로 2의 입력 저항과 출력 저항을 직접 측정하여 표에 기록해야 한다.
1.2. 실험에 대한 이론
1.2.1. NMOS의 소신호 등가회로
NMOS의 소신호 등가회로는 MOSFET 내부 동작 특성을 전류원, 저항 등으로 모델화한 등가회로이다. MOSFET에서는 하이브리드 모델과 T모델이 주로 사용된다.
하이브리드 모델은 MOSFET의 특성을 전압 제어 전류원과 저항으로 나타낸 모델이다. 이 모델에서 드레인-소스 전압 VDS와 게이트-소스 전압 VGS에 의해 결정되는 드레인 전류 id는 전압 제어 전류원으로 표현된다. 또한 MOSFET의 내부 저항 요소인 게이트-소스 저항 rgs, 드레인-소스 저항 rds 등이 포함되어 있다. 이 모델을 사용하면 MOSFET의 동작 상태에 따른 특성을 쉽게 분석할 수 있다.
T모델은 MOSFET의 내부 구조를 단순화하여 트랜스콘덕턴스 gm, 드레인-소스 저항 rds, 게이트-소스 커패시터 Cgs, 게이트-드레인 커패시터 Cgd 등으로 표현한 모델이다. T모델은 하이브리드 모델에 비해 좀 더 정확한 분석이 가능하지만 구조가 복잡하다는 단점이 있다.
소신호 등가회로는 대부분 정해진 바이어스 조건에서 동작하는 간단한 회로로 구현된다. 소신호 분석은 DC 전압원과 소신호 AC 전압원이 동시에 인가된 경우, 소신호 전압에 의해 작동하는 회로...
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