트랜지스터 응용 회로 실험(2)(결과)

소개

o MOSFET Transistor를 사용한 증폭기 회로의 동작 원리에 대하여 이해한다.
o MOSFET의 Switch로서의 동작을 이해하고, 이를 이용하여 간단한 Digital Logic을 구현해 본다.
1. 증폭기와 스위치로서의 MOSFET
2. Common Source Amplifier(with Resistance)
3. Common Source Amplifier(with a source resistance)
4. High Frequency MOSFET Model

목차

Title
Name
Results & Simulation
Discussion

본문내용

<실험 1>
첫 번째 실험은 Single Stage Common Source MOSFET Amplifier 구성하고 MOSFET이 회로내에서 어떻게 증폭기로 동작하는지를 확인해보는 실험이었다. 우선 v_sig를 인가하지 않고 회로내의 DC적인 동작 특성을 관찰하였다. 그리고 v_sig의 크기 변화에 따라 회로가 어떠한 동작영역에서 어떻게 동작하는지를 관찰한 후 saturation영역에서 동작할 수 있는 최대 입력의 크기를 찾아보았다. 입력 swing이 saturation영역을 벗어나게 되면서 출력에 Clipping이 발생하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 회로의 small signal equivalent회로를 구성하고 이를 통한 소신호 분석을 통해 전압 이득을 예측해 보았으며, 실제 실험을 통하여 관찰한 전압 이득의 크기와 비교해 보았다. 그리고 입력의 크기가 saturaion영역에서의 최대 swing범위를 벗어날 때, 위아래 모두 Clipping된 출력 파형을 확인하였으며 이를 통해 입력의 크기 및 그에 따른 동작 영역에 따라 증폭회로에서의 출력 파형이 어떠한 영향을 받게 되는지 알 수 있었다. 증폭회로가 올바로 동작하기 위해서는 적절한 DC바이어스를 통한saturation영역에서의 적절한 동작점에서 동작 및 적절한 소신호를 인가해주어야 할 것이다. 마지막으로 입력 파형의 주파수 변화가 출력 파형에 미치는 영향을 관찰하고 이를 통해 gain이 3dB 떨어지는 주파수인 3dB Frequency를 찾아보았다. 주파수 변화에 따라 gain이 변화하는 것은 MOSFET의 커패시턴스가 주파수의 영향을 받기 때문이다. 위와 같이 MOSFET이 증폭기로 동작하기 위해서는 여러 가지 조건들을 만족시켜 주어야하며 이러한 조건들에 따른 동작 특성을 잘 이해하였을 때, 우리가 원하는 결과를 갖는 회로를 설계할 수 있을 것이다. 이번 실험의 결과와 경험 바탕으로 MOSFET의 증폭회로에서의 동작 특성을 확실히 숙지할 수 있도록 하겠다.

참고자료

· o Microelectronic Circuits (Sedra & Smith)
· o Semiconductor Device Fundamentals