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1. 공통 베이스 증폭기
1.1. 실험 목적
공통 베이스 증폭기 실험의 목적은 두 가지이다. 첫째, 공통베이스 소신호 증폭회로의 동작을 이해하는 것이다. 둘째, 공통베이스 소신호 증폭기의 부하저항의 변화에 따른 출력전압, 즉 전압이득의 변화를 관찰하는 것이다.
공통베이스 증폭기는 공통 이미터 증폭기에 비해 입력 임피던스가 매우 작다는 특성을 가지고 있다. 따라서 이 특성을 활용하여 작은 임피던스를 갖는 소자 또는 회로와의 임피던스 매칭이 쉽게 이루어질 수 있다. 이러한 특성은 고주파 신호 전송 시스템에서 중요한 역할을 한다. 이번 실험을 통해 학생들은 공통 베이스 증폭기의 기본 특성과 동작 원리를 이해할 수 있을 것이다.
1.2. 실험 방법
실험 방법은 다음과 같다.
첫째, 주어진 회로를 브레드보드에 구성한다. 둘째, 회로의 입력측에 오실로스코프의 CH1을 연결하고 출력단에 CH2를 연결한 후 값을 비교하여 스코프 파형을 그린다. 셋째, 부하저항을 R_L=470Ω으로 바꾸어 실험을 반복한다. 넷째, 부하저항을 제거한 후 실험을 반복한다. 다섯째, 회로를 다시 원래대로 되돌린 후 V_B, V_E, V_C의 직류전압값을 측정한다.
1.3. 공통 베이스 증폭기의 직류 바이어스 해석
공통 베이스 증폭기의 직류 바이어스 해석은 다음과 같다.
먼저 베이스 전압 V_B를 구한다. 입력 저항 R_IN(BIAS)가 R_2의 10배 이상이라면 V_B는 (R_2 / (R_1 + R_2)) * V_CC로 계산할 수 있다. 반대로 R_IN(BIAS)가 R_2의 1/5 이하라면 V_B는 (R_2 / (R_1 + R_2)) * V_CC와 (R_IN(BIAS) / (R_1 + R_2)) * V_CC의 평균이 된다.
다음으로 에미터 전압 V_E는 V_B에서 베이스-에미터 접합의 전압강하 V_BE를 뺀 값이 된다. 일반적으로 V_BE는 BJT의 특성에 따라 약 0.7V 정도이다.
마지막으로 콜렉터 전압 V_C는 전원 전압 V_CC에서 콜렉터-에미터 간 전압강하 I_C * R_C를 뺀 값이 된다. 이때 I_C는 베이스 전류 I_B와 전류 증폭률 β의 관계 I_C = β * I_B에 의해 계산할 수 있다.
종합하면, 공통 베이스 증폭기의 직류 바이어스 해석은 입력 저항 R_IN(BIAS)의 크기에 따라 약간의 차이가 있지만, 기본적으로 V_B, V_E, V_C를 순차적으로 계산하여 구할 수 있다.
1.4. 공통 베이스 증폭기에서의 부하 저항이 이득에 미치는 영향
공통 베이스 증폭기에서의 부하 저항이 이득에 미치는 영향은 전압 이득 공식을 통해 잘 설명될 수 있다. 전압 이득은 (R_C||R_L) / (r'_e)의 비율로 표현되는데, 여기서 R_L이 증가할수록 (R_C||R_L)의 값이 증가하게 된다. 따라서 부하 저항 R_L이 커질수록 전압 이득 A_V도 증가하게...
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