공통 베이스 증폭기 실험 결과보고서

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문서 내 토픽

• 1. 공통 베이스 증폭기(Common Base Amplifier)

  공통 베이스 증폭기는 베이스 단자가 접지되고 에미터에서 입력을 받으며 컬렉터에서 출력을 얻는 BJT 증폭기 구성이다. 실험에서는 VCC=12V, VE=6V, VC=4V로 설정하여 BJT가 능동 영역에서 동작하도록 하였다. RC 저항값을 8.77kΩ으로 결정하여 DC 동작점을 설정하고, 각 단자의 전압과 전류를 측정하여 능동 영역 동작을 확인하였다.

• 2. 입력-출력 전달 특성(Transfer Characteristic)

  입력 전압(VBB)을 0V에서 12V까지 변화시키면서 출력 전압(VO)을 측정하였다. VBB가 0~5.5V 범위에서는 능동 영역에서 동작하여 출력 전압이 5.35V에서 11.96V로 변화하였고, VBB가 6V 이상에서는 컷오프 영역으로 진입하여 출력 전압이 12V로 포화되었다.

• 3. 소신호 파라미터(Small Signal Parameters)

  BJT의 트랜스컨덕턴스(gm), 입력 저항(rπ), 이미터 저항(re), 전류 증폭도(β)를 측정하였다. VBB=0V일 때 gm=0.030S, rπ=0.398Ω, re=0.285Ω, β=13.09이고, VBB=4.5V일 때 gm=0.018S, rπ=110.5Ω, re=0.991Ω, β=625.0으로 측정되었다. 이론적으로 IE=2.65mA, β=100일 때 gm=0.105S로 계산되었다.

• 4. 전압 이득 측정(Voltage Gain Measurement)

  10kHz 정현파 입력 신호(10mV)를 인가하여 출력 신호(130mV)를 측정하였다. 전압 이득은 13V/V(22.28dB)로 측정되어 최소 10V/V 이상의 요구 조건을 만족하였다. 입력과 출력 신호의 위상 관계를 파형으로 확인하였으며, RC=14kΩ으로 설정하여 VC가 6V 근처에서 동작하도록 조정하였다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 공통 베이스 증폭기(Common Base Amplifier)

  공통 베이스 증폭기는 베이스 단자가 접지되어 있는 구조로, 입력이 이미터에서 이루어지고 출력이 컬렉터에서 나오는 특징을 가집니다. 이 구성은 매우 낮은 입력 임피던스와 높은 출력 임피던스를 제공하여 특정 응용에 유용합니다. 특히 고주파 응용에서 우수한 성능을 보이며, 입력과 출력 사이의 위상 변화가 거의 없다는 장점이 있습니다. 다만 전압 이득이 상대적으로 낮고 입력 임피던스 매칭이 어려울 수 있다는 단점이 있습니다. 실제 회로 설계에서는 임피던스 변환이 필요한 경우가 많아 추가 회로 구성이 필요할 수 있습니다.

• 2. 입력-출력 전달 특성(Transfer Characteristic)

  입력-출력 전달 특성은 증폭기의 동작을 이해하는 핵심 요소로, 입력 신호에 대한 출력 신호의 관계를 나타냅니다. 선형 영역에서는 입력과 출력이 비례 관계를 유지하여 신호 증폭에 적합하며, 포화 및 차단 영역에서는 비선형 특성을 보입니다. 이 특성을 정확히 파악하면 증폭기의 동작 범위와 왜곡 특성을 예측할 수 있습니다. 실제 설계에서는 전달 특성 곡선을 통해 최적의 바이어스 포인트를 결정하고, 신호 처리 요구사항에 맞는 동작 영역을 선택할 수 있습니다.

• 3. 소신호 파라미터(Small Signal Parameters)

  소신호 파라미터는 트랜지스터의 선형 동작 영역에서 증폭기 성능을 분석하기 위한 필수 요소입니다. gm(상호 컨덕턴스), rπ(베이스-이미터 저항), ro(출력 저항) 등의 파라미터들은 증폭기의 이득, 입출력 임피던스, 주파수 응답을 결정합니다. 이들 파라미터는 바이어스 조건과 온도에 따라 변하므로 설계 시 이를 고려해야 합니다. 소신호 모델을 통해 복잡한 비선형 회로를 선형 회로로 근사하여 분석할 수 있으며, 이는 회로 설계의 효율성을 크게 향상시킵니다.

• 4. 전압 이득 측정(Voltage Gain Measurement)

  전압 이득 측정은 증폭기 성능 평가의 가장 기본적인 항목으로, 출력 전압과 입력 전압의 비율을 나타냅니다. 측정 시 부하 임피던스, 신호 주파수, 바이어스 조건 등 여러 요소가 영향을 미치므로 정확한 측정 환경 설정이 중요합니다. 공통 베이스 증폭기의 경우 전압 이득은 상대적으로 낮지만 안정적이며, 주파수에 따른 변화가 적은 특징이 있습니다. 실제 측정에서는 신호 발생기, 오실로스코프 등의 계측기를 사용하여 정확한 데이터를 수집하고, 이론값과 비교하여 회로의 동작을 검증할 수 있습니다.