실험 12 . B급 전력 증폭기 회로실험

문서 내 토픽

1. B급 증폭기의 특성

B급 동작 트랜지스터의 특성은 컬렉터 전류가 오직 교류 사이클 중에서 180° 동안만 흐른다는 것을 의미한다. B급 동작의 이점은 트랜지스터의 전력소비를 낮추고, 전력유출을 감소시키는데 있다. 푸시-풀 회로를 사용하면 낮은 왜곡, 큰 부하전력, 높은 효율을 갖게 된다.
2. 교차왜곡(crossover distortion)

B급 푸시-풀 이미터 활로워에서 입력되는 교류전압이 전위장벽을 극복할 수 있는 0.7V까지 증가해야 하므로, 반주기동안에 클리핑이 생기게 되어 신호가 왜곡된다. 이러한 크로스오버 왜곡을 제거하기 위해서는 각 이미터 다이오드에 약하게 순방향 바이어스를 공급해야 한다.
3. 위상 분리기 회로

B급 푸시-풀 증폭기에서는 하나의 트랜지스터가 반주기 동안만 동작하고 나머지 반주기에는 다른 트랜지스터가 동작하는 것을 의미하며, 이를 위해 위상 분리기 회로가 사용된다.
4. 바이어스된 B급 증폭기

열폭주 현상을 방지하기 위해 전압분배 바이어스 회로 대신 다이오드 바이어스 회로를 사용한다. 다이오드의 특성곡선이 트랜지스터의 VBE 특성곡선과 일치하여 온도 증가 시 바이어스 전압이 감소되어 열폭주를 방지할 수 있다.
5. B급 증폭기의 전력 공식

B급 푸시-풀 증폭기의 교류 부하전력은 PL = (Vpp^2) / (8RL) 공식으로 계산할 수 있다. 또한 최대 부하전력은 PL(max) = (Vcc^2) / (2RL)로 계산할 수 있다.
6. 증폭단 효율

B급 증폭기의 증폭단 효율은 η = (PL) / (PL + 2Pc)로 계산할 수 있다. 여기서 PL은 교류 부하전력, Pc는 트랜지스터의 전력소비를 나타낸다.
7. 달링톤과 스지클라이쌍

달링톤 쌍은 두 개의 트랜지스터를 캐스케이드 구성으로 연결하여 높은 전류 이득을 제공하고 전체 증폭기의 입력 임피던스를 줄이는 구성이다. 스지클라이 쌍은 달링톤 쌍의 변형으로 열 안정성을 개선하고 열 폭주를 방지하기 위해 추가 이미터 저항이 추가된다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. B급 증폭기의 특성

B급 증폭기는 입력 신호의 양의 반주기와 음의 반주기에서 각각 다른 트랜지스터가 동작하는 증폭기 회로입니다. 이로 인해 B급 증폭기는 A급 증폭기에 비해 효율이 높지만 교차왜곡이 발생할 수 있습니다. B급 증폭기의 주요 특성은 높은 효율, 낮은 열 발생, 간단한 회로 구성 등입니다. 하지만 교차왜곡으로 인한 음질 저하가 단점으로 지적됩니다. 따라서 B급 증폭기는 효율이 중요한 응용 분야에서 주로 사용되며, 음질이 중요한 경우에는 A급 증폭기나 AB급 증폭기 등이 더 적합할 수 있습니다.
2. 교차왜곡(crossover distortion)

교차왜곡은 B급 증폭기에서 발생하는 주요 문제점 중 하나입니다. 교차왜곡은 입력 신호의 양의 반주기와 음의 반주기에서 동작하는 두 개의 트랜지스터 사이의 전환 과정에서 발생하는 왜곡을 말합니다. 이로 인해 출력 신호에 노치(notch)가 생기게 되어 음질이 저하됩니다. 교차왜곡을 줄이기 위해서는 바이어스 전압을 적절히 조절하거나 위상 분리기 회로를 사용하는 등의 방법이 있습니다. 또한 AB급 증폭기와 같이 A급과 B급의 장점을 결합한 증폭기 구조를 사용하면 교차왜곡을 효과적으로 억제할 수 있습니다.
3. 위상 분리기 회로

위상 분리기 회로는 B급 증폭기에서 교차왜곡을 줄이기 위해 사용되는 중요한 회로입니다. 이 회로는 입력 신호를 양의 반주기와 음의 반주기로 분리하여 각각 다른 트랜지스터에 인가함으로써 두 트랜지스터 사이의 전환 과정에서 발생하는 교차왜곡을 최소화할 수 있습니다. 위상 분리기 회로에는 변압기 방식, RC 방식, 다이오드 방식 등 다양한 구현 방식이 있으며, 각각의 장단점이 있습니다. 위상 분리기 회로를 적절히 설계하면 B급 증폭기의 교차왜곡을 크게 개선할 수 있어 음질 향상에 기여할 수 있습니다.
4. 바이어스된 B급 증폭기

바이어스된 B급 증폭기는 B급 증폭기의 교차왜곡을 줄이기 위해 도입된 회로 구조입니다. 이 회로에서는 입력 신호의 양의 반주기와 음의 반주기에서 각각 동작하는 두 개의 트랜지스터에 적절한 바이어스 전압을 인가하여 교차왜곡을 최소화합니다. 바이어스 전압을 조절함으로써 트랜지스터의 동작 영역을 최적화할 수 있어 교차왜곡을 효과적으로 억제할 수 있습니다. 또한 바이어스된 B급 증폭기는 A급 증폭기에 비해 효율이 높고 열 발생이 적다는 장점이 있어 실용적인 증폭기 회로로 활용되고 있습니다.
5. B급 증폭기의 전력 공식

B급 증폭기의 전력 공식은 B급 증폭기의 효율을 계산하는 데 사용되는 중요한 수식입니다. 이 공식에 따르면 B급 증폭기의 최대 효율은 78.5%입니다. 이는 A급 증폭기의 50% 효율에 비해 매우 높은 수치입니다. B급 증폭기의 높은 효율은 입력 신호의 양의 반주기와 음의 반주기에서 각각 다른 트랜지스터가 동작하는 특성 때문입니다. 이를 통해 전력 소모를 크게 줄일 수 있어 열 발생도 적습니다. 따라서 B급 증폭기는 전력 효율이 중요한 응용 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
6. 증폭단 효율

증폭단 효율은 증폭기의 중요한 성능 지표 중 하나입니다. 증폭단 효율은 입력 전력 대비 출력 전력의 비율로 정의되며, 이를 통해 증폭기의 전력 변환 능력을 평가할 수 있습니다. B급 증폭기는 A급 증폭기에 비해 증폭단 효율이 매우 높은 편입니다. 이는 B급 증폭기가 입력 신호의 양의 반주기와 음의 반주기에서 각각 다른 트랜지스터를 사용하여 동작하기 때문입니다. 따라서 B급 증폭기는 전력 효율이 중요한 응용 분야에서 널리 사용되며, 특히 오디오 증폭기, 전력 증폭기, 스위칭 모드 전원 공급기 등에 많이 활용됩니다.
7. 달링톤과 스지클라이쌍

달링톤과 스지클라이쌍은 B급 증폭기에서 사용되는 중요한 트랜지스터 회로 구조입니다. 달링톤 쌍은 두 개의 트랜지스터를 직렬로 연결하여 높은 전류 증폭률을 얻을 수 있는 회로이며, 스지클라이 쌍은 두 개의 트랜지스터를 병렬로 연결하여 높은 전력 증폭률을 얻을 수 있는 회로입니다. 이러한 트랜지스터 쌍 회로는 B급 증폭기의 출력 단에 사용되어 높은 전류 및 전력 증폭 능력을 제공합니다. 따라서 달링톤과 스지클라이 쌍은 B급 증폭기의 주요 구성 요소로, 증폭기의 성능 향상에 중요한 역할을 합니다.

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