공통-이미터 증폭기의 입력 저항, 전압 이득, 그리고 출력 저항을 실험

최초 생성일 2026.11.01

1. 목적
2. 이론

2.1. 공통-이미터 증폭기 구성
2.2. 직류 해석
3. 기기 및 부품
4. 준비
5. 실험

5.1. 기기
5.2. 실험 회로도
5.3. 브레드보드/실험대표 사진
6. PSPICE 실험 결과

6.1. 실험 5.1에서 제시되었던 회로를 PSPICE로 시뮬레이션한 결과는, 실험 9의 시뮬레이션 결과를 참고하기 바란다.
6.2. 입력 전압 파형과 출력 전압 파형
6.3. 입력 저항 측정
6.4. 출력 저항 측정
7. 결과 비교
8. 고찰

8.1. 준비에서 계산한 값들과 브레드보드 실험 또는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 얻은 값들이 같은지 확인하고, 다르다면 그 원인에 대하여 고찰하라.
8.2. 공통-이미터 증폭기의 출력 신호와 입력 신호 사이의 위상차를 확인하라.

내용

1. 목적
BJT를 이용한 공통-이미터 증폭기를 브레드보드에 직접 구성하고, 증폭기의 세 가지 기본 특성인 입력 저항, 전압 이득, 출력 저항을 측정하는 것이 이 실험의 목적이다. 증폭기의 특성은 회로도의 소자 값만 보아서는 정확히 알기 어렵고, 신호원 저항과 부하 저항이 연결된 실제 조건에서 측정해야 의미가 있다. 이 실험에서는 이론으로 계산한 값과 측정값, 시뮬레이션 값을 서로 비교하여 오차의 원인을 분석하고, 공통-이미터 증폭기가 입력 신호의 위상을 반전시키는 이유도 확인한다.
2. 이론
2.1. 공통-이미터 증폭기 구성
공통-이미터 증폭기는 입력 신호를 베이스에 인가하고 출력을 컬렉터에서 취하는 구조이며, 이미터 단자가 입력과 출력에 공통으로 쓰여 이런 이름이 붙었다. 베이스 쪽에는 전원 전압을 두 저항으로 나누는 전압 분배 바이어스 회로를 두어 동작점을 정한다. 이미터에는 저항을 달아 온도나 트랜지스터 특성의 편차에 따른 동작점 변화를 줄이고, 이 저항과 병렬로 바이패스 커패시터를 연결하여 교류 신호에 대해서는 이미터를 사실상 접지시킨다. 입력단과 출력단에는 결합 커패시터를 두어 직류 바이어스는 막고 교류 신호만 통과시킨다.
교류 해석에서는 트랜지스터를 소신호 등가회로로 바꾸어 생각한다. 컬렉터 전류 I_C에서 트랜스컨덕턴스는 g_m = I_C/V_T이다. V_T는 열전압으로 상온에서 약 25 mV이다. 베이스에서 본 소신호 입력 저항은 r_π = β/g_m이다. 바이패스 커패시터가 이미터를 교류적으로 접지시킨 상태에서 증폭기의 무부하 전압 이득은 -g_m R_C이고, 부하 저항 R_L이 연결되면 컬렉터 저항과 부하 저항의 병렬 합성 값이 유효 부하가 되므로 -g_m(R_C‖R_L)로 줄어든다. 음의 부호는 출력이 입력과 180도 위상차를 가진다는 뜻이다.
증폭기 전체의 입력 저항은 바이어스 저항 R_1, R_2와 r_π의 병렬 합성 값으로 결정되고, 신호원 저항 R_S가 있으면 신호원 전압이 입력 저항과 R_S의 분압으로 나뉘어 실제 증폭기에 걸리는 전압이 줄어든다. 출력 저항은 컬렉터 쪽에서 본 저항으로...

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