중앙대학교 전자회로설계실습 피드백 증폭기(Feedback Amplifier)

문서 내 토픽

1. Series-Series 피드백 증폭기

이번 실험에서는 Series-Series 피드백 증폭기를 구현 및 측정하였다. 오직 입력전압의 변화로 출력 전류가 결정된다. 실험 4.2 (A)에서는 입력저항 1kΩ, (B)에서는 입력저항 10 kΩ으로 같은 입력전압을 가질 때, (A)와 (B)의 출력전압을 비교하였다. 이 같은 경우 둘의 출력전압이 같게 측정이 되었기 때문에 출력전류도 같음을 알 수 있다. 이론대로 실험 결과가 나왔음을 확인할 수 있다. 또한 LED전류가 Rf에 흐르는 전류와 같은데 입력전압을 늘릴수록 LED의 밝기가 더 커짐을 통해 출력전류가 입력전압에 의해 결정되는 것을 다시 확인할 수 있다.
2. 피드백 증폭기 설계

실험 (A)에서는 Opamp와 MOSFET을 이용하여 Series-Series 구조를 만들었고, 입력저항 Ri = 1 kΩ, Rf = 100Ω으로 설계하였다. 실험 (B)에서는 입력저항 Ri = 10 kΩ, Rf = 50Ω으로 설계하였다. 실험 (C)에서는 (A)와 (B)에서 같은 입력전압 값을 가질 때의 출력전압 값을 비교하였다. 같은 출력전압 값을 가졌지만 Rf 값이 작아졌기 때문에 출력전류는 (B)가 (A)비해 2배정도 커졌음을 알 수 있다.
3. 출력전류 측정

실험 (A)와 (B)에서 입력전압을 0 V에서 10 V까지 0.1 V씩 증가시키며 LED의 빛의 세기를 관찰하였다. LED의 빛의 세기가 입력전압이 커질수록 LED의 빛의 세기도 커짐을 확인할 수 있었다. 이를 통해 LED에 흐르는 출력전류 또한 커짐을 알 수 있다. 실험 (D)에서 함수발생기가 저주파수의 구형파로 입력전압을 넣었기 때문에 LED에서의 전류의 흐름을 LED가 깜빡거리는 것을 통해 눈으로 확인할 수 있었다.

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1. Series-Series 피드백 증폭기

Series-Series 피드백 증폭기는 입력 신호와 출력 신호 간의 피드백 루프를 통해 증폭기의 성능을 향상시키는 회로 구조입니다. 이 구조는 입력 신호와 출력 신호 간의 관계를 조절하여 증폭기의 이득, 대역폭, 안정성 등을 개선할 수 있습니다. 특히 고주파 증폭기 설계에 유용하게 사용되며, 전력 증폭기나 오디오 증폭기 등에 적용되고 있습니다. 이 구조의 장점은 간단한 구현, 안정적인 동작, 높은 이득 등이며, 단점으로는 입력 임피던스 감소, 출력 임피던스 증가 등이 있습니다. 따라서 설계 시 이러한 특성을 고려하여 적절한 피드백 저항 값을 선택해야 합니다.
2. 피드백 증폭기 설계

피드백 증폭기 설계 시 고려해야 할 주요 요소는 다음과 같습니다. 첫째, 증폭기의 이득과 대역폭을 결정하는 피드백 저항 값을 적절히 선택해야 합니다. 둘째, 피드백 루프의 안정성을 확보하기 위해 적절한 위상 여유를 확보해야 합니다. 셋째, 입력 임피던스와 출력 임피던스를 목표 사양에 맞게 설계해야 합니다. 넷째, 잡음 특성을 개선하기 위해 적절한 피드백 경로를 선택해야 합니다. 다섯째, 전력 증폭기의 경우 열 관리 및 전력 효율 등을 고려해야 합니다. 이러한 요소들을 종합적으로 고려하여 피드백 증폭기를 설계해야 하며, 시뮬레이션과 실험을 통해 검증하는 과정이 필요합니다.
3. 출력전류 측정

출력전류 측정은 전자 회로의 성능을 평가하는 데 매우 중요한 요소입니다. 출력전류를 정확히 측정하기 위해서는 다음과 같은 사항을 고려해야 합니다. 첫째, 전류 측정 방식을 선택해야 합니다. 직접 측정 방식(전류 센서 사용)과 간접 측정 방식(전압 강하 측정)이 있습니다. 둘째, 측정 회로의 부하 영향을 최소화해야 합니다. 셋째, 측정 대역폭을 고려해야 합니다. 넷째, 측정 정확도와 분해능을 높이기 위해 적절한 측정 장비를 선택해야 합니다. 다섯째, 측정 환경의 잡음 영향을 최소화해야 합니다. 이러한 요소들을 종합적으로 고려하여 출력전류를 정확히 측정할 수 있습니다. 이를 통해 회로의 성능을 정확히 평가하고 개선할 수 있습니다.

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