아주대학교 A+전자회로실험 실험7 결과보고서

문서 내 토픽

1. Class-A 증폭기

Class-A 증폭기는 적당한 바이어스가 걸릴 때 신호의 최대 진폭에서 항상 모든 트랜지스터가 작동한다. 신호 파형의 distortion이 가장 작지만, 입력신호에 상관없이 항상 전류가 흐르기에 전력 효율이 낮다. 실험 결과를 토대로 이를 확인할 수 있다. DC bias의 측정값들이 실험 2, 3과 비교하면 큰 것을 알 수 있다. 이는 class-A 증폭기는 항상 bias 전류가 걸려 있기 때문이다. 따라서 전력 효율이 좋지 않다. 출력파형은 입력과 마찬가지로 삼각파인데, (+), (-) 신호의 반전이 생길 때 noise가 발생하지 않고 매끄럽게 나타난다. 정리하면 전력효율이 좋지 않고, 매끄러운 부호반전이 class-A의 특징이다.
2. Class-B 증폭기

Class-B 증폭기는 신호 진폭의 절반 동안만 트랜지스터가 작동한다. 흐르는 current가 0이 되는 점으로 biasing point를 옮겼기에 전력효율이 좋다. 그러나 일정 전압 이상보다 낮은 입력일 때는 트랜지스터가 모두 off된다. 따라서 출력 전압이 0이 되는 dead band가 생겨 출력파형에 심한 distortion이 생긴다. 실험 결과를 토대로 이를 확인할 수 있다. DC bias의 측정값들이 실험 1과 비교했을 때 비교적 매우 작은 값이 나왔다. 이는 입력 전압이 한 쪽의 트랜지스터를 동작시킬 만큼 커져야지 bias 전류가 흐르기 때문이다. 그리고 입력 전압이 (+), (-) 방향 모두 트랜지스터를 동작시킬 만큼 크지 않으면, 모든 트랜지스터는 차단되므로 dead band에 들어간다. 따라서 DC bias 실험 결과와 같이 매우 작은 전류 및 전압이 나온다. 바로 이 점이 전력 효율을 좋게 만든다. 그러나 출력 파형에서 (+), (-) 신호의 반전이 생길 때는, 동작하던 트랜지스터가 멈추고 다른 트랜지스터가 작동하도록 상태가 바뀌므로 왜곡이 발생한다. 정리하면 class B는 전력 효율이 좋지만 왜곡이 발생하는 것이 특징이다.
3. Class-AB 증폭기

Class-AB 증폭단의 경우는 신호 진폭의 절반 이상 동안 트랜지스터가 모두 켜진다. Class-A와 Class-B를 합친 것이다. 입력에 약한 biasing을 걸어 입력단의 전압이 낮은 경우에도 전류가 흐를 수 있다. 이를 통해 Class-B의 문제였던 출력 파형의 distortion을 해결한다. 실험 결과를 토대로 이를 확인할 수 있다. DC bias의 측정값들이 실험 1과 비교하여 비교적 작은 값을 나타냈다. 이를 통해 class-AB 증폭기가 class-B의 장점인, 전력 효율이 좋다는 특성을 갖는다는 점을 알 수 있다. 또한 실험 결과 출력 전압의 파형이 입력 전압과 같이 삼각파로 나왔다. 신호 반전이 생길 때 왜곡 없이 매끄럽게 파형이 나타나고 선형적인 입출력 관계를 가진다. 이는 바로 class-A의 특징이고, class-AB가 이 특징을 가지는 것을 알 수 있다. 정리하면, class AB 증폭기는 전력 효율이 좋고 매끄러운 부호 반전이 특징이다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. Class-A 증폭기

Class-A 증폭기는 가장 단순한 증폭기 회로 중 하나입니다. 이 증폭기는 입력 신호의 전체 주기 동안 트랜지스터가 도통 상태를 유지하므로 왜곡이 매우 낮습니다. 이로 인해 고음질 오디오 재생에 널리 사용됩니다. 하지만 전력 효율이 낮아 발열이 크고 배터리 수명이 짧다는 단점이 있습니다. 따라서 주로 고정 전원 공급 장치가 있는 고정형 오디오 시스템에 사용됩니다.
2. Class-B 증폭기

Class-B 증폭기는 Class-A 증폭기에 비해 전력 효율이 높습니다. 이 증폭기는 입력 신호의 양의 반주기와 음의 반주기를 각각 다른 트랜지스터로 증폭하여 출력합니다. 이로 인해 전력 소모가 줄어들지만, 신호 왜곡이 증가하는 단점이 있습니다. 따라서 Class-B 증폭기는 주로 전력 효율이 중요한 휴대용 기기나 대출력 오디오 시스템에 사용됩니다. 하지만 신호 왜곡을 줄이기 위해 추가적인 보정 회로가 필요합니다.
3. Class-AB 증폭기

Class-AB 증폭기는 Class-A와 Class-B 증폭기의 장점을 결합한 것입니다. 이 증폭기는 입력 신호의 양의 반주기와 음의 반주기를 각각 다른 트랜지스터로 증폭하지만, 두 트랜지스터가 약간의 중첩 구간을 가지고 있어 신호 왜곡을 줄일 수 있습니다. 이로 인해 Class-A 증폭기에 비해 전력 효율이 높고, Class-B 증폭기에 비해 신호 왜곡이 낮습니다. 따라서 Class-AB 증폭기는 고음질과 전력 효율이 모두 중요한 오디오 시스템에 널리 사용됩니다.

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