NPN형 BJT 공통컬렉터 증폭기 특성 측정

본 내용은 " 홍익대 실험3 8주차결과보고서 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2025.04.01

문서 내 토픽

• 1. NPN형 BJT 공통컬렉터 증폭기

  NPN형 BJT를 이용한 공통컬렉터 증폭기의 회로 구성 및 동작 특성을 실험했다. 동작점 전류와 전압을 측정하여 IBQ 0.0233mA, VBEQ 0.49V, ICQ 5.238mA, VCEQ 9.65V를 얻었다. 시뮬레이션과 실제 측정값의 오차는 오실로스코프 내부저항, 실제 저항값 오차, 소자 오차 등으로 인해 발생했다.

• 2. 소신호 파라미터 계산

  BJT의 소신호 파라미터를 계산했다. rπ = 1.116kΩ, gm = 201.462mA/V, βo = 224.831을 구했다. 이들 파라미터는 증폭기의 주파수 특성과 이득을 결정하는 중요한 값들이다.

• 3. 전압이득 측정 및 분석

  공통컬렉터 증폭기의 전압이득을 측정했다. 시뮬레이션 결과 Av,sim = 0.9803V/V, 계산 결과 Av,cal = 0.9803V/V, 측정 결과 Av,meas = 1V/V를 얻었다. 측정값과 시뮬레이션 값의 차이는 Pspice 그래프 커서 조정 과정에서 발생한 오차로 분석된다.

• 4. 입출력 신호 위상 관계

  공통컬렉터 증폭기의 입력신호 vs와 출력신호 vo의 위상 관계를 측정했다. 두 신호가 동일위상을 나타냈으며, vs의 첨두-첨두값 2.08V에 대해 vo의 첨두-첨두값도 2.08V로 측정되었다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. NPN형 BJT 공통컬렉터 증폭기

  NPN형 BJT 공통컬렉터 증폭기는 에미터 팔로워 구조로서 매우 실용적인 회로입니다. 이 구성은 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 제공하여 임피던스 매칭에 탁월합니다. 전압이득이 1에 가까워 신호 증폭보다는 버퍼 역할에 적합하며, 출력이 입력을 따라가는 특성으로 인해 안정적인 동작이 가능합니다. 특히 전류 구동 능력이 우수하여 부하 회로에 충분한 전류를 공급할 수 있습니다. 실제 응용에서 신호 소스와 부하 사이의 임피던스 변환이 필요할 때 매우 유용한 회로 구성입니다.

• 2. 소신호 파라미터 계산

  소신호 파라미터 계산은 BJT 증폭기 설계의 핵심 기초입니다. gm(상호컨덕턴스), rπ(베이스-에미터 저항), ro(얼리 효과 저항) 등의 파라미터를 정확히 계산하면 회로의 동작을 예측할 수 있습니다. 이러한 파라미터들은 바이어스 조건과 온도에 따라 변하므로 다양한 조건에서의 계산이 중요합니다. 소신호 모델을 통한 계산은 복잡한 비선형 특성을 선형화하여 분석을 단순화하므로, 회로 설계자가 빠르고 효율적으로 성능을 예측하고 최적화할 수 있게 합니다.

• 3. 전압이득 측정 및 분석

  전압이득 측정은 증폭기 성능 평가의 가장 중요한 지표입니다. 공통컬렉터 구성에서는 이론적 이득이 1에 가까우므로 정밀한 측정이 필수적입니다. 주파수에 따른 이득 변화, 부하 임피던스의 영향, 바이어스 조건의 변화 등을 체계적으로 분석해야 합니다. 실제 측정값과 이론값의 차이를 분석하면 회로의 문제점을 파악하고 개선할 수 있습니다. 또한 대역폭, 입출력 임피던스 등 다른 특성과의 상관관계를 이해하면 전체적인 회로 성능을 최적화할 수 있습니다.

• 4. 입출력 신호 위상 관계

  공통컬렉터 증폭기에서 입출력 신호는 동위상(in-phase) 관계를 유지합니다. 이는 공통이미터 구성의 180도 위상 반전과 대조되는 특징입니다. 이러한 위상 특성은 피드백 회로 설계, 발진기 구성, 위상 감지 회로 등에서 중요한 역할을 합니다. 주파수 변화에 따른 위상 변화도 분석해야 하는데, 특히 고주파에서 기생 용량의 영향으로 위상이 변할 수 있습니다. 입출력 위상 관계를 정확히 이해하면 다단 증폭기 설계 시 전체 시스템의 안정성과 성능을 보장할 수 있습니다.