전자공학응용실험 7주차 5차 실험 공통 소오스 증폭기 결과 레포트

문서 내 토픽

1. 다단 증폭기의 입력단과 출력단 조건

다단 증폭기의 입력단에서는 입력 임피던스가 커야 입력 전압이 많이 걸려 신호가 다음 단으로 잘 넘어간다. 출력단에서는 출력 임피던스가 부하 저항보다 매우 작아야 부하에 전압이 많이 걸리면서 출력 전압이 커지게 된다.
2. 다단 증폭기의 전압 이득 감소 이유

각 단의 출력 전압은 다음 증폭기에 연결될 때 다음 단의 저항에 의해 전압 분배가 일어나게 되어 최종 단의 전압 이득이 각 단마다 전압 분배가 된만큼 감소하여 나타나게 된다.
3. 실험 회로 변경 이유

처음 50kΩ 저항으로 진행하였을 때 VD의 전압이 VG 전압보다 낮게 나오고 Vth를 넘기면서 triode 영역에서 동작하였다. 따라서 30kΩ으로 바꿔서 VDS > VGS - Vth를 만족하도록 하여 saturation 영역에서 동작하도록 하였다.
4. 커패시터 유무에 따른 전압 이득 변화

커패시터가 있을 때와 없을 때 6V 전압을 인가하였을 때 MOSFET이 cut-off 영역이므로 전압 이득을 구할 수 없는 상황이 나왔다.
5. 부하 저항 변경에 따른 전압 이득 변화

RL을 10kΩ으로 바꿨을 때 1단 증폭기에서는 같은 값을 가졌지만, 2단 증폭기에서는 RL이 전압 이득에 직접적인 영향을 주므로 RL이 100kΩ일 때보다 전압 이득이 크게 감소하는 것을 볼 수 있었다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 다단 증폭기의 입력단과 출력단 조건

다단 증폭기의 입력단과 출력단 조건은 증폭기의 성능과 안정성을 결정하는 중요한 요소입니다. 입력단에서는 입력 임피던스가 충분히 높아야 하고, 출력단에서는 출력 임피던스가 낮아야 합니다. 이를 통해 증폭기의 이득과 대역폭, 그리고 부하 변화에 대한 안정성을 확보할 수 있습니다. 또한 입력단과 출력단의 정합이 잘 이루어져야 신호 전달 효율이 높아집니다. 이러한 조건들을 만족시키기 위해서는 적절한 임피던스 정합 회로와 바이어스 회로 설계가 필요합니다.
2. 다단 증폭기의 전압 이득 감소 이유

다단 증폭기의 전압 이득이 감소하는 이유는 주로 다음과 같습니다. 첫째, 각 증폭 단계에서 발생하는 입력 임피던스와 출력 임피던스의 부정합으로 인한 신호 전달 손실이 누적됩니다. 둘째, 각 단계에서 발생하는 바이어스 전압 강하와 부하 변동으로 인한 전압 강하가 누적됩니다. 셋째, 고주파 영역에서 발생하는 기생 성분들의 영향으로 주파수 응답 특성이 저하됩니다. 넷째, 트랜지스터의 비선형성으로 인한 왜곡이 증폭됩니다. 이러한 요인들이 복합적으로 작용하여 다단 증폭기의 전압 이득이 감소하게 됩니다. 따라서 이득 감소를 최소화하기 위해서는 각 단계의 설계 최적화와 주파수 보상 회로 등이 필요합니다.
3. 실험 회로 변경 이유

실험 회로를 변경하는 이유는 다음과 같습니다. 첫째, 실험 목적에 따라 회로 구성을 변경하여 특정 특성을 관찰하거나 성능을 개선하기 위해서입니다. 예를 들어 입력 임피던스나 출력 임피던스, 전압 이득 등의 특성을 변화시키기 위해 회로를 변경할 수 있습니다. 둘째, 실험 과정에서 발생한 문제점을 해결하기 위해 회로를 변경할 수 있습니다. 예를 들어 불안정성, 발진, 왜곡 등의 문제를 해결하기 위해 회로를 수정할 수 있습니다. 셋째, 새로운 회로 구조나 설계 기법을 적용해보기 위해 실험 회로를 변경할 수 있습니다. 이를 통해 기존 회로의 성능을 개선하거나 새로운 기능을 구현할 수 있습니다. 결과적으로 실험 회로 변경은 실험 목적 달성, 문제 해결, 새로운 기술 적용 등을 위해 필요한 과정이라고 할 수 있습니다.
4. 커패시터 유무에 따른 전압 이득 변화

커패시터의 유무에 따라 전압 이득이 변화하는 이유는 다음과 같습니다. 커패시터가 있는 경우, 저주파 영역에서 커패시터의 임피던스가 높아져 전압 분배 효과가 발생합니다. 이로 인해 증폭기의 전압 이득이 감소하게 됩니다. 반면에 커패시터가 없는 경우, 저주파 영역에서 전압 분배 효과가 발생하지 않아 전압 이득이 높게 유지됩니다. 하지만 고주파 영역에서는 커패시터가 있는 경우 기생 성분의 영향을 줄일 수 있어 전압 이득이 증가할 수 있습니다. 따라서 커패시터의 유무에 따라 전압 이득 특성이 주파수 대역에 따라 달라지게 됩니다. 이러한 특성을 고려하여 증폭기 설계 시 적절한 커패시터 사용 여부와 값을 선택해야 합니다.
5. 부하 저항 변경에 따른 전압 이득 변화

부하 저항 변경에 따른 전압 이득 변화는 다음과 같은 이유로 발생합니다. 증폭기의 전압 이득은 부하 임피던스와 밀접한 관련이 있습니다. 부하 저항이 감소하면 부하 임피던스도 감소하게 됩니다. 이에 따라 출력단의 전압 강하가 증가하게 되어 전압 이득이 감소하게 됩니다. 반대로 부하 저항이 증가하면 부하 임피던스가 증가하여 출력단의 전압 강하가 감소하므로 전압 이득이 증가하게 됩니다. 이러한 관계는 증폭기의 출력 임피던스와 부하 임피던스의 정합 정도에 따라 달라질 수 있습니다. 따라서 증폭기 설계 시 부하 변동에 따른 전압 이득 변화를 고려하여 적절한 출력 임피던스와 부하 임피던스를 선택해야 합니다.