NPN형 BJT 공통이미터 증폭기 실험 결과보고서

본 내용은 " 홍익대 실험3 5주차결과보고서 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2025.04.01

문서 내 토픽

• 1. NPN형 BJT 공통이미터 증폭기

  NPN형 BJT를 이용한 공통이미터 증폭기 회로의 동작 특성을 측정하고 분석한 실험이다. 동작점 전류 IBQ는 78.955mA, VBEq는 720mV, ICQ는 18.64mA, VCEq는 1.26V로 측정되었다. 소신호 파라미터로는 rπ=0.3293kΩ, gm=716.92mA/V, βo=236.08이 계산되었다. 입력신호 vs의 첨두-첨두값은 84mV이며, vs와 vo는 반전위상 관계를 나타낸다.

• 2. 전압이득 특성 분석

  부하저항 RL에 따른 전압이득을 시뮬레이션, 이론식, 실제 측정값으로 비교 분석했다. 세 방법 모두 RL이 증가할수록 전압이득이 음의 방향으로 증가하는 경향을 보였다. 시뮬레이션 결과와 식(7.1)에 의한 계산값은 유사하나, 실제 측정값은 약 2배 이상 차이가 났다. 이는 입력신호 진폭 차이(50mV vs 10mV)와 저항 오차, RS 생략 등이 원인으로 분석되었다.

• 3. 저항 측정 및 오차 분석

  실험에 사용된 저항들의 실제 측정값을 기록했다. 120kΩ은 119.5kΩ, 0.51kΩ은 0.504kΩ, 18kΩ은 17.75kΩ 등으로 측정되어 공칭값과 약간의 오차를 보였다. 시뮬레이션값과 실제값의 차이는 저항의 실제값 오차, 오실로스코프의 내부저항, 회로 구성 시 RS 생략 등 여러 요인에 기인한 것으로 고찰되었다.

• 4. 신호 파형 측정 및 노이즈

  오실로스코프를 이용하여 입력신호 vs와 출력신호 vo의 파형을 측정했다. 측정된 파형에서 ch1의 위아래에 약 80mV 정도의 작은 오차값이 나타났으며, 이는 매우 작은 크기이므로 노이즈로 판단되었다. 입력과 출력 신호는 명확한 반전위상 관계를 보여주었다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. NPN형 BJT 공통이미터 증폭기

  NPN형 BJT 공통이미터 증폭기는 아날로그 전자회로에서 가장 기본적이고 중요한 증폭 구조입니다. 이 구성은 입력 신호를 베이스에 인가하고 출력을 컬렉터에서 얻는 방식으로, 높은 전압이득과 전류이득을 동시에 제공합니다. 실무에서 널리 사용되는 이유는 간단한 회로 구성, 우수한 성능, 그리고 비용 효율성 때문입니다. 다만 입출력 임피던스 특성을 고려한 설계가 필요하며, 온도 변화에 따른 바이어스 안정성 문제를 해결하기 위해 적절한 바이어스 회로 설계가 필수적입니다. 현대의 집적회로 기술에도 불구하고 이 기본 원리는 여전히 중요한 학습 주제입니다.

• 2. 전압이득 특성 분석

  전압이득 특성 분석은 증폭기 설계의 핵심 요소로, 주파수에 따른 이득 변화를 이해하는 것이 매우 중요합니다. 저주파 영역에서는 커플링 커패시터의 영향으로 이득이 감소하고, 고주파 영역에서는 트랜지스터의 기생 커패시턴스로 인해 이득이 저하됩니다. 대역폭, 이득-대역폭 곱(GBW) 등의 개념을 통해 증폭기의 성능을 정량적으로 평가할 수 있습니다. 실제 측정 시 신호 발생기와 오실로스코프를 이용한 정확한 측정이 필수이며, 부하 임피던스 변화에 따른 이득 변화도 고려해야 합니다.

• 3. 저항 측정 및 오차 분석

  저항 측정은 전자회로 실험의 기초이지만, 정확한 측정을 위해서는 다양한 오차 요인을 이해해야 합니다. 멀티미터의 내부 임피던스, 측정 환경의 온도 변화, 그리고 저항체 자체의 온도계수 등이 측정 오차에 영향을 미칩니다. 특히 저항값이 매우 작거나 클 때는 측정 방법을 달리해야 하며, 정밀한 측정이 필요한 경우 4선식 측정법을 사용합니다. 오차 분석을 통해 측정 불확도를 정량화하고, 이를 바탕으로 회로 설계의 신뢰성을 평가할 수 있습니다.

• 4. 신호 파형 측정 및 노이즈

  신호 파형 측정은 오실로스코프를 이용한 정성적, 정량적 분석을 포함하며, 노이즈 특성 이해는 고품질 신호 처리의 필수 요소입니다. 열잡음, 샷잡음, 1/f 잡음 등 다양한 노이즈 원인을 파악하고 측정해야 합니다. 신호대잡음비(SNR)는 증폭기 성능을 평가하는 중요한 지표이며, 필터링, 차폐, 그라운드 설계 등을 통해 노이즈를 최소화할 수 있습니다. 실제 측정 시 프로브 선택, 대역폭 설정, 트리거 조건 등이 정확한 파형 관찰에 영향을 미치므로 신중한 설정이 필요합니다.