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1. 교류증폭기의 주파수 응답특성
1.1. 실험 목적
캐패시터 결합 교류증폭기의 전압이득과 위상지연이 저주파 영역 및 고주파 영역에서 어떤 영향을 받는지 실험을 통해 고찰하는 것이 이 실험의 목적이다. 저주파 영역에서는 결합 및 바이패스 캐패시터들의 영향으로 인해 증폭기의 주파수 응답이 변화하고, 고주파 영역에서는 트랜지스터의 내부 기생 캐패시턴스가 주파수 응답에 영향을 미치기 때문이다. 따라서 이 실험을 통해 교류증폭기의 전체 주파수 응답 특성을 파악할 수 있을 것이다.
1.2. 이론
1.2.1. 교류증폭기의 주파수 응답
1.2.1.1. 바이폴라 교류증폭기의 저주파 응답
바이폴라 교류증폭기의 저주파 응답은 신호 주파수가 충분히 낮은 경우, 결합 및 바이패스 캐패시터의 리액턴스가 무시할 수 없을 만큼 크기 때문에 이를 고려해야 한다.
그림 17-1에 나타낸 전형적인 캐패시터 결합 에미터 공통 교류증폭기에서는 신호 주파수가 충분히 낮다면, 입력 결합 캐패시터 C1, 출력 결합 캐패시터 C3, 그리고 에미터 바이패스 캐패시터 C2의 리액턴스가 무시할 수 없게 된다. 따라서 이러한 캐패시터들에 대한 영향을 고려해야 한다.
그림 17-2에 나타낸 것처럼 교류증폭기의 저주파 등가회로에는 각 캐패시터들에 대한 RC 회로가 형성된다. 첫 번째 RC 회로는 입력 결합 캐패시터 C1과 증폭기의 입력 저항 Rin으로 구성된다. 두 번째 RC 회로는 출력 결합 캐패시터 C3, 컬렉터에서 바라본 저항 Rout, 그리고 부하 저항으로 구성된다. 세 번째 RC 회로는 에미터 바이패스 캐패시터 C2와 에미터에서 바라본 저항 Rin(emitter)로 구성된다.
이러한 RC 회로들은 저주파 영역에서 증폭기의 주파수 응답에 영향을 미치게 된다. 특히 입력 RC 회로와 출력 RC 회로는 중간 주파수 범위에서만 캐패시터를 단락회로로 무시할 수 있게 된다.
1.2.1.2. 바이폴라 증폭기의 고주파 응답
바이폴라 증폭기의 고주파 응답은 트랜지스터 내부의 기생 커패시턴스 때문에 발생한다. 그림 17-8(a)에 나타낸 전형적인 캐패시터 결합 교류증폭기에서 고주파 영역이므로 결합 및 바이패스 커패시터 등은 실효적으로 단락되고, 오직 고주파일 때만 트랜지스터 내부 커패시터 Cbe와 Cbc가 중요하게 다뤄진다. 이때 Cbe는 입력 부유 커패시턴스, Cbc는 출력 부유 커패시턴스라고 정의한다.
고주파 영역에서 Cbc는 입력단과 출력단에 연결되어 있으므로 피드백 커패시터로 작용한다. 이를 밀러 정리를 이용하여 밀러 입력 커패시턴스 Cin(M)과 밀러 출력 커패시턴스 Cout(M)으로 분리할 수 있다. 밀러 입력 커패시턴스는 Cin(M) = Cbc(Av+1)로, 밀러 출력 커패시턴스는 Cout(M) = Cbc((Av+1)/Av)로 계산된다.
이와 같이 밀러 정리를 적용하면 고주파 입력 RC회로와 고주파 출력 RC회로...
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