달링턴 및 캐스코드 증폭기 회로 실험

본 내용은 " 전자회로실험2_23장_달링턴 및 캐스코드 증폭기 회로 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.12.01

문서 내 토픽

• 1. 달링턴 회로

  2개 이상의 트랜지스터를 직결하여 사용하는 복합 회로로, pnp 또는 npn형 트랜지스터 2개를 조합시켜 1개의 등가 트랜지스터로 만드는 접속 방법이다. 전류 증폭률은 2개 트랜지스터의 곱으로 되어 매우 커진다. 직결형 컬렉터 접지 회로로도 불리며, 특성이 개선되어 고감도의 직류 증폭기, 고입력 저항 증폭기, 전력 증폭기 등에 사용된다.

• 2. 캐스코드 회로

  초단에 이미터 접지 증폭 회로, 다음 단에 베이스 접지 증폭 회로를 종속으로 접속한 증폭 회로이다. 출력 임피던스가 커질 뿐만 아니라 높은 이득을 갖는 증폭기로 동작할 수 있다. 베이스 접지 회로의 낮은 입력 임피던스가 이미터 접지 증폭 회로의 부하로 되므로 주파수 특성은 광대역이 되고 증폭 동작이 안정하다. 텔레비전 수상기의 고주파 증폭회로 등 초고주파의 초단 증폭에 사용된다.

• 3. 달링턴 이미터 폴로어 회로 특성

  직류 바이어스 전압 측정: VB=9.998V, VE=8.88V. 입력 임피던스 측정값 57.3kΩ, 계산값 49.99kΩ. 출력 임피던스 측정값 170.68Ω, 계산값 154.19Ω. 주파수 10kHz에서 피크값 1V의 교류 입력신호 인가 시 출력 전압파형이 왜곡되지 않음을 확인했다.

• 4. 캐스코드 증폭기 성능 분석

  직류 바이어스: VB1=5.4971V, VE1=4.7971V, VC1=11.3469V, VB2=12.0469V, VE2=11.3469V, VC2=11.5354V. 이미터 전류: IE1=4.7971mA, IE2=4.7496mA. 동적 저항: re1=5.4199Ω, re2=5.4741Ω. 주파수 10kHz에서 피크값 10mV 입력신호 인가 시 전압 이득: Av1=1570.01, Av2=0.13, Av=210.38. 입력신호와 첫 번째 단 출력은 180도 위상차, 두 번째 단 출력과 첫 번째 단 출력은 위상차 없음.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 달링턴 회로

  달링턴 회로는 두 개의 바이폴라 트랜지스터를 직렬로 연결한 구조로, 매우 높은 전류 증폭도를 제공합니다. 이 회로의 가장 큰 장점은 베이스 전류가 매우 작아도 큰 컬렉터 전류를 제어할 수 있다는 점입니다. 따라서 약한 신호 소스로부터 큰 부하를 구동해야 하는 응용에 매우 유용합니다. 다만 포화 전압이 일반 트랜지스터보다 크고, 스위칭 속도가 느린 단점이 있습니다. 전력 증폭, 모터 제어, 릴레이 구동 등 다양한 산업 응용에서 널리 사용되고 있으며, 집적회로 형태로도 제공되어 설계 편의성을 높입니다.

• 2. 캐스코드 회로

  캐스코드 회로는 공통 이미터 단계와 공통 베이스 단계를 직렬로 연결한 구조로, 우수한 고주파 특성과 높은 이득을 제공합니다. 이 회로는 밀러 효과를 감소시켜 입력 임피던스를 개선하고, 대역폭을 확장합니다. 또한 출력 임피던스가 높아 전류 소스로서의 특성이 우수합니다. 저잡음 증폭기, RF 회로, 광대역 증폭기 등에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 다만 회로 복잡도가 증가하고 전원 공급 전압이 더 필요한 단점이 있습니다.

• 3. 달링턴 이미터 폴로어 회로 특성

  달링턴 이미터 폴로어 회로는 달링턴 구조의 높은 전류 증폭도와 이미터 폴로어의 낮은 출력 임피던스를 결합한 회로입니다. 매우 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 동시에 제공하여 임피던스 변환에 탁월합니다. 전압 이득은 1에 가까우며, 입력 신호를 손상 없이 전달합니다. 큰 부하 전류를 공급할 수 있어 버퍼 증폭기, 전력 드라이버로 자주 사용됩니다. 다만 베이스-이미터 전압 강하가 크고 고주파 특성이 제한적인 단점이 있습니다.

• 4. 캐스코드 증폭기 성능 분석

  캐스코드 증폭기는 전압 이득, 입력 임피던스, 출력 임피던스, 대역폭 등 여러 성능 지표에서 우수한 특성을 보입니다. 전압 이득은 공통 이미터 증폭기보다 높으며, 밀러 효과 감소로 인해 대역폭이 크게 확장됩니다. 입력 임피던스는 적절한 수준이고, 출력 임피던스는 높아 전류 소스 특성이 우수합니다. 잡음 지수도 양호하여 저잡음 응용에 적합합니다. 다만 회로 설계가 복잡하고 바이어싱 조건이 까다로우며, 전원 공급 전압이 충분해야 한다는 제약이 있습니다.