전자공학실험 6장 공통 이미터 증폭기 A+ 예비보고서

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문서 내 토픽

• 1. BJT 소신호 등가회로

  BJT 소신호 등가회로는 트랜지스터의 선형적인 증폭을 얻기 위해 소신호 AC 전압을 입력 전압으로 하는 등가 회로 모델이다. 컬렉터 전류 i_c는 g_m에 비례하며, 소신호 출력 전압 v_o의 크기는 r_o에 비례한다. 따라서 r_o는 컬렉터 전류에 반비례한다.

• 2. 공통 이미터 증폭기의 동작 원리

  공통 이미터 증폭기에서 입력 v_I는 베이스-이미터 전압 v_BE이고, 출력 v_0는 컬렉터-이미터 전압 v_CE이다. 베이스-이미터 사이의 소신호 입력 전압에 비례하는 전류가 컬렉터에 흐르고, 이 전류가 출력 쪽의 저항 R_C에 의해서 전압으로 변환되면서 전압이 증폭된다.

• 3. 공통 이미터 증폭기의 특성 분석

  공통 이미터 증폭기의 소신호 분석을 위해서는 DC 전압원 등은 접지시키고, 커플링 커패시터와 바이어스 커패시터 등은 저항을 0으로 간주하고 연결한다. 입력 저항 R_in은 R_B와 r_pi의 병렬 저항으로 근사화할 수 있다. 전압 이득 A_v는 -(r_pi/(r_pi+R_sig))×g_m(r_o∥R_C∥R_L)로 나타낼 수 있다.

• 4. 실험회로 1 분석

  실험회로 1에서 R_B를 10kΩ으로 고정하고, V_sig에 6V의 DC 전압을 인가하면 R_C를 약 50Ω으로 설정하면 v_o가 6V가 된다. 또한 소신호 분석을 통해 전압 이득 A_v는 약 10[V/V], 입력 임피던스 R_i는 약 1.5kΩ, 출력 임피던스 R_o는 약 1.7kΩ으로 계산된다.

• 5. 실험회로 2 분석

  실험회로 2에서 V_sig에 DC offset 1V, amplitude 0.005V, 주파수 10kHz를 인가하면 BJT의 i_B, i_C, i_E 파형과 v_B, v_C, v_E 파형을 구할 수 있다. 이를 통해 전압 이득 A_v는 약 31[V/V]로 계산된다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. BJT 소신호 등가회로

  BJT 소신호 등가회로는 BJT의 동작을 이해하고 분석하는 데 매우 중요한 개념입니다. 이 등가회로를 통해 BJT의 입력 임피던스, 출력 임피던스, 전압 이득 등의 특성을 쉽게 파악할 수 있습니다. 특히 BJT의 동작 모드에 따른 등가회로의 변화를 이해하는 것이 중요합니다. 포화 모드, 활성 모드, 차단 모드 등 각 동작 모드에서 BJT의 등가회로가 어떻게 달라지는지 파악하고, 이를 바탕으로 BJT 증폭기의 동작을 분석할 수 있습니다. 또한 등가회로를 통해 BJT의 입출력 특성을 수학적으로 모델링할 수 있어, BJT 회로 설계 및 분석에 활용할 수 있습니다.

• 2. 공통 이미터 증폭기의 동작 원리

  공통 이미터 증폭기는 가장 기본적인 BJT 증폭기 회로 중 하나로, 그 동작 원리를 이해하는 것이 매우 중요합니다. 공통 이미터 증폭기는 BJT의 베이스-이미터 접합을 통해 입력 신호를 받아 증폭하고, 콜렉터-이미터 접합을 통해 증폭된 신호를 출력합니다. 이 과정에서 BJT의 전류 증폭 특성을 활용하여 전압 이득을 얻을 수 있습니다. 또한 바이어스 회로를 통해 BJT를 적절한 동작 영역에 위치시킴으로써 선형성을 확보할 수 있습니다. 공통 이미터 증폭기의 동작 원리를 깊이 있게 이해하면 다른 BJT 증폭기 회로의 동작을 이해하는 데에도 도움이 될 것입니다.

• 3. 공통 이미터 증폭기의 특성 분석

  공통 이미터 증폭기의 특성 분석은 이 회로의 성능을 평가하고 설계에 활용하는 데 매우 중요합니다. 주요 특성으로는 전압 이득, 입력 임피던스, 출력 임피던스, 대역폭 등이 있습니다. 이러한 특성들은 BJT의 소신호 등가회로와 회로 분석 기법을 통해 수학적으로 모델링할 수 있습니다. 예를 들어 전압 이득은 BJT의 전류 증폭 특성과 부하 임피던스에 의해 결정되며, 입력 임피던스는 베이스-이미터 접합의 임피던스에 의해 결정됩니다. 이와 같이 공통 이미터 증폭기의 특성을 깊이 있게 분석하면 회로 설계 시 성능 최적화를 위한 설계 지침을 얻을 수 있습니다.

• 4. 실험회로 1 분석

  실험회로 1의 분석은 공통 이미터 증폭기의 동작 원리와 특성을 실제로 확인할 수 있는 중요한 기회입니다. 이 회로에서는 BJT의 바이어스 조건, 입력 신호, 출력 신호 등을 측정하고 분석할 수 있습니다. 특히 BJT의 동작 모드 변화에 따른 회로 특성의 변화를 관찰할 수 있어, 이론적인 이해를 실험적으로 검증할 수 있습니다. 또한 회로 파라미터 변화에 따른 영향을 분석함으로써 공통 이미터 증폭기의 설계 및 최적화 방법을 학습할 수 있습니다. 이러한 실험 분석 과정을 통해 공통 이미터 증폭기에 대한 깊이 있는 이해를 얻을 수 있을 것입니다.

• 5. 실험회로 2 분석

  실험회로 2의 분석은 공통 이미터 증폭기의 응용 회로를 다루는 중요한 기회입니다. 이 회로에서는 공통 이미터 증폭기에 부하 저항과 결합 커패시터를 추가하여 실제 증폭기 회로를 구현하고 있습니다. 이를 통해 공통 이미터 증폭기의 입출력 특성, 주파수 응답, 부하 효과 등을 실험적으로 확인할 수 있습니다. 또한 회로 파라미터 변화에 따른 영향을 분석함으로써 증폭기 설계 시 고려해야 할 사항들을 학습할 수 있습니다. 이러한 실험 분석 과정은 공통 이미터 증폭기의 동작 원리와 특성을 보다 깊이 있게 이해하는 데 도움이 될 것입니다.