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1. 소신호 소스 공통 FET 교류증폭기 실험
1.1. 실험 개요
1.1.1. 실험 목적
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.
구체적으로 이번 실험에서는 JFET이 아닌 MOSFET에 대한 원리와 이론 내용을 알아보도록 하겠다.
1.1.2. 실험 원리
1.1.2.1. 소신호 소스 공통 교류 증폭기
소신호 소스 공통 교류 증폭기는 공통 소스(CS) 방식으로 접속된 FET(Field Effect Transistor) 증폭기의 한 형태이다. FET 증폭기는 바이폴라 트랜지스터(BJT) 증폭기와 마찬가지로 신호를 증폭하는 역할을 하지만, FET의 입력 임피던스가 매우 높다는 특징으로 인해 특별한 응용 분야에서 사용된다.
소신호 소스 공통 교류 증폭기의 구성은 다음과 같다. 게이트에 교류 신호원이 커패시터로 결합되어 있고, 소스단은 접지되어 있다. 이 구조에서 신호전압은 게이트-소스 간의 전압 Vgs가 동작점 Vgsq를 기준으로 상하로 변동하게 하며, 이에 따라 드레인 전류 Id가 변화한다. 드레인 전류 Id가 증가하면 드레인 부하저항 RD에 걸리는 전압강하가 증가하여 드레인 전압 Vd가 감소한다. 이처럼 Vgs의 변동이 Id의 변동을 일으키고 이어서 Vd의 변동을 발생시키므로, 입력신호 Vgs와 출력신호 Vd는 180도의 위상차를 갖게 된다.""소신호 소스 공통 교류 증폭기의 동작을 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다. FET의 게이트-소스 전압 Vgs가 음의 방향으로 변동하면 FET는 공핍 모드에 들어가게 되어 드레인 전류 Id가 감소한다. 반대로 Vgs가 양의 방향으로 변동하면 FET는 증가 모드에 들어가게 되어 Id가 증가한다. 이와 같은 Id의 변동은 드레인 부하저항 RD에 걸리는 전압강하를 변화시키므로, 출력 Vd가 입력 Vgs에 비해 반대 방향으로 변동하게 된다. 즉, 입력 Vgs와 출력 Vd의 위상은 180도 차이가 난다.""
소신호 소스 공통 교류 증폭기의 전압 이득 Av는 다음과 같이 표현된다.
Av = -gm * Rd
여기서 gm은 FET의 트랜스컨덕턴스, Rd는 드레인 교류저항을 나타낸다. 드레인 교류저항 Rd는 드레인 저항 RD와 부하저항 RL의 병렬 합성저항으로 표현된다. 따라서 부하저항 RL이 변...
