실험 21_차동 증폭기 심화 실험 결과보고서

본 내용은 " 실험 21_차동 증폭기 심화 실험 결과보고서 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.02.02

문서 내 토픽

• 1. 차동 증폭기

  이 실험에서는 능동 부하를 사용한 차동 증폭기(differential amplifier)를 구성하여, 전압 이득과 CMRR을 측정하였다. 차동 증폭기의 공통 모드 및 차동 모드 전압 이득을 이론적으로 구하고, 이를 바탕으로 CMRR을 구한 후에 실험을 통하여 이 값들을 직접 구해보고, 이론치와 차이가 발생하는 이유를 분석하였다. 또한 차동 모드 입력 주파수를 바꾸면서 출력 전압의 크기를 측정하여 보드 선도를 그린 뒤, 차동 모드 증폭기의 주파수 특성을 파악하였다.

• 2. 능동 부하

  트랜지스터를 이용한 능동 부하의 경우 저항 부하에 비해서 공정에 대한 변화량이 적고, 정확한 저항을 위한 추가 비용이 들지 않는다는 장점이 있다. 이 실험에서는 능동 부하를 사용한 차동 증폭기를 구성하여 실험을 진행하였다.

• 3. 공통 모드 제거비(CMRR)

  실험을 통해 차동 증폭기의 공통 모드 전압 이득과 차동 모드 전압 이득을 측정하고, 이를 바탕으로 공통 모드 제거비(CMRR)를 구하였다. 이론치와 실험 결과의 차이가 발생하는 원인을 분석하고, CMRR을 향상시킬 수 있는 방안을 제시하였다.

• 4. 주파수 특성

  차동 모드 입력 주파수를 바꾸면서 출력 전압의 크기를 측정하여 보드 선도를 그린 뒤, 차동 모드 증폭기의 주파수 특성을 파악하였다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 차동 증폭기

  차동 증폭기는 두 개의 입력 신호 간의 차이를 증폭하는 회로입니다. 이는 공통 모드 신호를 제거하고 원하는 차동 신호만을 증폭할 수 있어 널리 사용됩니다. 차동 증폭기는 연산 증폭기, 계측 증폭기, 차동 수신기 등 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. 차동 증폭기의 주요 특성으로는 높은 입력 임피던스, 낮은 출력 임피던스, 높은 공통 모드 제거비(CMRR) 등이 있습니다. 이러한 특성을 통해 잡음 제거, 신호 증폭, 신호 처리 등 다양한 전자 회로 설계에 활용될 수 있습니다.

• 2. 능동 부하

  능동 부하는 전자 회로에서 부하 저항 대신 사용되는 능동 소자 기반의 회로입니다. 능동 부하는 수동 부하에 비해 높은 입력 임피던스, 낮은 출력 임피던스, 높은 전압 이득 등의 장점을 가지고 있습니다. 이를 통해 증폭기의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 대표적인 능동 부하 회로로는 전류 거울, 차동 쌍, 차동 증폭기 등이 있습니다. 이러한 능동 부하 회로는 연산 증폭기, 차동 증폭기, 전압 제어 발진기 등 다양한 전자 회로에 활용됩니다.

• 3. 공통 모드 제거비(CMRR)

  공통 모드 제거비(CMRR)는 차동 증폭기의 중요한 성능 지표 중 하나입니다. CMRR은 차동 증폭기가 공통 모드 신호를 얼마나 잘 제거할 수 있는지를 나타내는 지표입니다. 높은 CMRR은 차동 증폭기의 성능을 향상시키고 잡음 제거 능력을 높일 수 있습니다. CMRR은 차동 증폭기의 설계 시 중요하게 고려되어야 하며, 이를 위해 차동 쌍의 정밀한 매칭, 피드백 회로 설계, 전원 공급 회로 설계 등이 필요합니다. 높은 CMRR을 가진 차동 증폭기는 계측 기기, 통신 시스템, 의료 장비 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.

• 4. 주파수 특성

  주파수 특성은 전자 회로의 주파수 응답을 나타내는 중요한 지표입니다. 주파수 특성은 회로의 대역폭, 게인 대역폭 곱, 위상 특성 등을 포함합니다. 이러한 주파수 특성은 회로의 설계와 성능에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 증폭기의 경우 주파수 특성에 따라 신호 증폭 범위와 왜곡 특성이 달라집니다. 또한 필터 회로의 경우 주파수 특성에 따라 통과 대역과 차단 대역이 결정됩니다. 따라서 전자 회로 설계 시 주파수 특성을 면밀히 분석하고 이를 고려하여 회로를 설계하는 것이 중요합니다.