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1. 소신호 소스 공통 FET 교류증폭기
1.1. 실험 개요
소신호 소스 공통 FET 교류증폭기 실험의 목적은 소신호 소스 공통 FET 교류증폭기의 동작원리를 이해하고, 직류 및 교류 파라미터를 측정하여 실제 이론값과 비교 고찰하며, 증폭기의 전압이득에 영향을 미치는 파라미터들에 대해 분석하는 것이다. 이를 통해 소신호 소스 공통 FET 교류증폭기의 동작 특성과 증폭기 설계 시 고려해야 할 요소들을 파악할 수 있다.
특히 이번 실험에서는 JFET 대신 MOSFET에 대한 원리와 이론 내용을 중점적으로 다루고자 한다. MOSFET은 JFET보다 더 높은 입력 임피던스를 갖는 장점이 있어 현재 대부분의 기술에 MOSFET이 많이 사용되고 있기 때문이다.
1.2. 실험 원리
1.2.1. 소신호 소스 공통 교류 증폭기
1.2.1.1. JFET 소스 공통 교류 증폭기
JFET 소스 공통 교류 증폭기는 커패시터 결합에 의해 게이트에 연결된 교류 신호원을 가지는 자기 바이어스된 n채널 JFET 증폭기이다. 이 회로에서 신호전압은 게이트-소스 간의 전압이 Q점을 중심으로 상하로 변하게 하고, 그로 인해 드레인 전류가 변화한다. 드레인 전류가 증가하면 드레인 저항 RD 양단의 전압강하 역시 증가하여 드레인 전압이 감소한다.
Q점의 상하로 변하는 드레인 전류는 게이트-소스 전압과 동상이며, Q점의 상하로 변하는 드레인-소스 전압은 게이트-소스 전압과 180도의 위상차를 가진다. 이는 입력과 출력 간의 위상 관계를 보여준다.
JFET 소스 공통 교류 증폭기의 동작 원리는 다음과 같다. 신호전압이 게이트-소스 간 전압을 변동시키면 그에 따라 드레인 전류가 변화한다. 드레인 전류의 변화는 드레인 저항 RD 양단의 전압 강하를 변화시키고, 그 결과 드레인-소스 간 전압이 변동된다. 이렇게 발생한 출력 전압은 입력 전압과 180도의 위상차를 가진다.
이와 같은 JFET 소스 공통 교류 증폭기의 동작 원리는 MOSFET 증폭기에도 동일하게 적용된다. 다만 바이어스 회로의 구성이 JFET과 다를 뿐이다.
1.2.1.2. 공핍형 MOSFET 소스 공통 교류 증폭기
공핍형 MOSFET 소스 공통 교류 증폭기는 게이트 직류전압이 거의 0V이고 소스 단자는 접지되어 있는 VGS=0V 상태에서 동작한다. 신호전압이 인가되면 게이트-소스 간 교류전압 Vgs가 0V를 중심으로 상하로 변동하게 되고, 이로 인해 드레인 전류 Id가 변화하게 된다.
Vgs의 음의 증가는 공핍 모드를 만들어 Id를 감소시키며, Vgs의 양의...
