전자공학실험 7장 이미터 팔로워 A+ 결과보고서

문서 내 토픽

1. 이미터 팔로워 회로

이미터 팔로워는 출력 임피던스가 작기 때문에 작은 부하 저항을 구동하는 데 많이 사용된다. 이 실험에서는 이미터 팔로워의 동작 원리를 살펴보고, 증폭기의 전압 이득 및 특성을 실험을 통하여 확인하고자 한다.
2. BJT 증폭기 구조

BJT를 이용한 기본적인 세 가지 증폭기 중에서 공통 이미터 증폭기를 [실험 06]에서 실험하였고, 이번 실험은 나머지 두 가지 증폭기 구조 중 이미터 팔로워에 대한 실험이다.
3. 이미터 팔로워 회로의 동작 특성

실험회로 1에서 주어진 바이어스 조건은 능동 영역으로 동작함을 알 수 있다. 입력이 9~12V 사이에서 능동영역이 포화영역으로 바뀌는 변곡점이 존재함을 알 수 있고, 입력이 12V일 때는 포화 영역에서 동작함을 알 수 있다.
4. 이미터 팔로워 회로의 소신호 파라미터

실험회로 1에서 [표 7-1]의 바이어스 지점에서의 gm, β, rπ, re를 계산하였고, 이를 이용하여 실험회로 1의 소신호 등가회로를 그리고, 이미터 팔로워 회로의 이론적인 전압 이득을 구하였다.
5. 이미터 팔로워 증폭기의 전압 이득

실험회로 1에서 입력에 10kHz의 0.1VP-P~0.55VP-P 까지의 정현파의 입력 전압을 인가하였을 때 측정한 입력 파형과 출력 파형에서 소신호 값을 읽어 전압이득을 구하였다. 이 때의 전압이득은 이론적으로 구한 전압이득과 유사한 값을 지님을 알 수 있다.
6. 이미터 팔로워 증폭기의 용도

이미터 팔로워는 출력 임피던스≈1/gm으로 작은 값이기 때문에 작은 부하 저항을 구동하는 데 유리하고, 전압 버퍼로 많이 사용된다. 또한 입력 임피던스가 작은 회로에서 바로 CE(공통 이미터 증폭기)회로를 구동하면 전압 이득이 많이 감소하기 때문에, 그 사이에 버퍼를 추가하여 전압 이득이 급격히 감소하는 것을 막을 수 있게 한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 이미터 팔로워 회로

이미터 팔로워 회로는 BJT 증폭기의 한 종류로, 입력 신호를 증폭하지 않고 그대로 출력하는 특성을 가지고 있습니다. 이 회로는 입력 임피던스가 높고 출력 임피던스가 낮아 부하 변화에 강한 특성을 보입니다. 따라서 버퍼 증폭기나 임피던스 정합 회로 등에 널리 사용됩니다. 이미터 팔로워 회로는 간단한 구조와 안정적인 동작 특성으로 인해 아날로그 회로 설계에서 매우 유용한 회로 구조라고 할 수 있습니다.
2. BJT 증폭기 구조

BJT(Bipolar Junction Transistor) 증폭기는 바이폴라 접합 트랜지스터를 이용한 증폭 회로입니다. BJT 증폭기는 크게 공통 이미터, 공통 베이스, 공통 콜렉터 구조로 나뉩니다. 각 구조에 따라 입력 임피던스, 출력 임피던스, 전압 이득 등의 특성이 달라집니다. 공통 이미터 증폭기는 중간 정도의 입력 임피던스와 출력 임피던스, 높은 전압 이득을 가지며, 공통 베이스 증폭기는 낮은 입력 임피던스와 높은 출력 임피던스, 중간 정도의 전압 이득을 가집니다. 공통 콜렉터 증폭기인 이미터 팔로워 회로는 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스, 낮은 전압 이득을 가집니다. 이처럼 BJT 증폭기의 구조에 따라 각각의 특성이 다르므로, 회로 설계 시 이를 고려해야 합니다.
3. 이미터 팔로워 회로의 동작 특성

이미터 팔로워 회로는 입력 신호를 그대로 출력하는 버퍼 증폭기의 역할을 합니다. 이 회로의 가장 큰 특징은 입력 임피던스가 매우 높고 출력 임피던스가 매우 낮다는 것입니다. 이로 인해 부하 변화에 강한 특성을 보이며, 입력 신호를 왜곡 없이 출력할 수 있습니다. 또한 전압 이득이 1에 가깝기 때문에 신호 증폭이 필요 없는 경우에 유용하게 사용됩니다. 이미터 팔로워 회로는 버퍼 증폭기, 임피던스 정합 회로, 전원 공급 회로 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 이러한 동작 특성으로 인해 이미터 팔로워 회로는 아날로그 회로 설계에서 매우 중요한 역할을 합니다.
4. 이미터 팔로워 회로의 소신호 파라미터

이미터 팔로워 회로의 소신호 파라미터는 다음과 같습니다. 입력 임피던스 Zi는 매우 높은 값을 가지며, 이는 트랜지스터의 베이스-이미터 접합 임피던스에 의해 결정됩니다. 출력 임피던스 Zo는 매우 낮은 값을 가지며, 이는 트랜지스터의 이미터 저항에 의해 결정됩니다. 전압 이득 Av는 1에 가까운 값을 가지며, 이는 입력 신호가 그대로 출력되는 특성을 나타냅니다. 전류 이득 Ai는 1보다 작은 값을 가지며, 이는 입력 전류가 출력 전류보다 크다는 것을 의미합니다. 이러한 소신호 파라미터는 이미터 팔로워 회로의 동작 특성을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다.
5. 이미터 팔로워 증폭기의 전압 이득

이미터 팔로워 증폭기의 전압 이득은 1에 가깝습니다. 이는 입력 신호가 그대로 출력되는 특성 때문입니다. 이미터 팔로워 회로는 공통 콜렉터 증폭기 구조를 가지고 있어, 입력 신호가 베이스-이미터 접합을 통과하면서 약간의 전압 강하가 발생합니다. 하지만 이 전압 강하는 매우 작기 때문에 전압 이득은 1에 가깝습니다. 이러한 특성으로 인해 이미터 팔로워 증폭기는 신호 증폭이 필요 없는 경우에 유용하게 사용됩니다. 예를 들어 버퍼 증폭기, 임피던스 정합 회로, 전원 공급 회로 등에서 이미터 팔로워 증폭기가 활용됩니다. 따라서 이미터 팔로워 증폭기의 전압 이득은 회로 설계 시 중요한 고려 사항이 됩니다.
6. 이미터 팔로워 증폭기의 용도

이미터 팔로워 증폭기는 다음과 같은 용도로 널리 사용됩니다: 1. 버퍼 증폭기: 입력 신호를 왜곡 없이 출력하는 역할을 합니다. 부하 변화에 강한 특성으로 인해 센서 회로, 증폭기 출력 등에 활용됩니다. 2. 임피던스 정합 회로: 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스 특성을 이용하여 서로 다른 임피던스 간의 정합을 이루는 데 사용됩니다. 3. 전원 공급 회로: 전원 공급 회로의 출력 임피던스를 낮추어 부하 변화에 강한 특성을 제공합니다. 4. 차동 증폭기 입력 단: 차동 증폭기의 입력 단에 이미터 팔로워 회로를 사용하여 높은 입력 임피던스를 확보할 수 있습니다. 5. 아날로그 스위치 구동 회로: 아날로그 스위치의 구동 회로에 이미터 팔로워 회로를 사용하여 스위치 동작을 안정화시킬 수 있습니다. 이처럼 이미터 팔로워 증폭기는 다양한 아날로그 회로 설계에서 매우 유용하게 활용될 수 있습니다.