공통 이미터 증폭기 예비레포트

문서 내 토픽

1. BJT 소신호 등가회로

npn형 BJT의 소신호 등가회로는 BJT의 동작을 선형적으로 근사한 모델로, pi 모델과 T모델이 있다. 트랜스 컨덕턴스(gm)는 베이스-에미터 전압 변화에 대한 컬렉터 전류의 변화율을 나타내며, gm = IC/VT로 표현된다. 소신호 등가회로는 DC신호를 무시하고 소신호만 고려하여 회로분석을 단순화한다. 출력 저항 ro는 VA/IC로 근사되며, 컬렉터 전류와 반비례 관계를 가진다.
2. 공통 이미터 증폭기 동작원리

공통 이미터 증폭기는 베이스가 입력 단자, 컬렉터가 출력 단자, 이미터가 공통 단자인 증폭기이다. 입력은 베이스-이미터 전압이고 출력은 컬렉터-이미터 전압이다. 베이스-이미터 사이 전압에 비례하는 전류가 컬렉터 전류가 되어 컬렉터 쪽 저항에 흐르며 출력전압으로 변환된다. 높은 전압 이득을 얻을 수 있어 널리 사용된다.
3. BJT 동작영역

BJT는 세 가지 동작영역을 가진다. 차단영역에서는 컬렉터 전류가 흐르지 않는다. 능동영역에서는 BJT가 증폭되며, 컬렉터 전류는 ic = IS·e^(VI/VT)이고 출력전압은 VO = VCC - IS·e^(VI/VT)·RC이다. 포화영역에서는 출력전압이 VCEsat이 된다.
4. 전압 이득 및 임피던스 특성

공통 이미터 증폭기의 전압 이득은 AV = -gm·RC로 계산된다. 입력 저항은 Ri = RB ∥ rπ로 표현되며, 출력 저항은 Rout = RC ∥ ro로 근사된다. 실험 결과 전압 이득은 약 -15.7V/V, 입력 임피던스는 2kΩ, 출력 임피던스는 156Ω으로 측정되었다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. BJT 소신호 등가회로

BJT 소신호 등가회로는 트랜지스터의 비선형 특성을 선형화하여 교류 신호 분석을 가능하게 하는 중요한 도구입니다. 하이브리드-π 모델과 T 모델은 각각의 장점이 있으며, 주파수 범위와 분석 목적에 따라 적절히 선택되어야 합니다. 특히 기저-이미터 접합의 동적 저항 rbe와 상호 컨덕턴스 gm의 정확한 계산은 증폭기 성능 예측의 핵심입니다. 소신호 등가회로를 통해 복잡한 비선형 회로를 간단한 선형 회로로 모델링할 수 있어, 회로 설계 및 해석이 매우 효율적이 됩니다. 이는 아날로그 회로 설계의 기초가 되는 필수적인 개념입니다.
2. 공통 이미터 증폭기 동작원리

공통 이미터 증폭기는 가장 널리 사용되는 BJT 증폭 구성으로, 높은 전압 이득과 전류 이득을 동시에 제공합니다. 입력 신호가 기저에 인가되면 베이스 전류의 변화가 컬렉터 전류를 제어하고, 이는 컬렉터 저항을 통해 출력 전압으로 변환됩니다. 이 구조는 입력과 출력이 180도 위상차를 가지며, 적절한 바이어싱으로 선형 증폭 영역에서 동작합니다. 공통 이미터 구성은 중간 정도의 입출력 임피던스를 가져 많은 실용적 응용에 적합하며, 회로 설계의 유연성이 우수합니다.
3. BJT 동작영역

BJT의 동작영역은 크게 포화, 활성, 차단 영역으로 구분되며, 각 영역에서의 특성을 이해하는 것이 회로 설계에 필수적입니다. 활성 영역에서는 베이스-이미터 접합이 순방향, 베이스-컬렉터 접합이 역방향 바이어싱되어 선형 증폭이 가능합니다. 포화 영역에서는 두 접합 모두 순방향 바이어싱되어 컬렉터 전류가 최대값에 도달하며, 차단 영역에서는 베이스 전류가 거의 흐르지 않아 컬렉터 전류도 최소화됩니다. 각 영역의 경계는 베이스 전류와 컬렉터-이미터 전압의 관계로 결정되며, 정확한 동작점 설정이 회로 성능을 좌우합니다.
4. 전압 이득 및 임피던스 특성

공통 이미터 증폭기의 전압 이득은 상호 컨덕턴스 gm과 출력 임피던스의 곱으로 결정되며, 일반적으로 수십에서 수백의 값을 가집니다. 입력 임피던스는 베이스 저항과 동적 저항 rbe에 의해 결정되어 수백 오옴에서 수킬로옴 범위이고, 출력 임피던스는 컬렉터 저항과 트랜지스터의 출력 저항으로 구성됩니다. 이러한 임피던스 특성은 회로의 주파수 응답과 신호 전달 특성에 직접적인 영향을 미칩니다. 임피던스 매칭을 통해 최대 전력 전달을 달성할 수 있으며, 이는 다단 증폭기 설계에서 매우 중요한 고려사항입니다.

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