설계 실습 1. Common-Source(CS) 증폭기와 Cascode 증폭기의 동작 특성 및 비교

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설계 실습 1. Common-Source(CS) 증폭기와 Cascode 증폭기의 동작 특성 및 비교

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1. 목적 : CS 증폭기와 Cascode 증폭기를 설계하고 이를 측정하여 동작 특성, 이득 및 위상 관계에 관해 알아두고, 두 증폭기의 차이점에 대하여 비교한다.
2. 실험 계획서 [Pspice를 이용한 사전 설계]
3 dB BW
Gain(V/V)
Common Source
10 kHz ~ 20kHz
65 dB
Cascode
10 kHz ~ 200kHz
65 dB
(1) Pspice를 이용하여 NMOS Transistor(IRF540), R, C를 연결하여 위의 성능을 만족하는 CS 증폭기를 설계하시오. 단, 전원 전압 VDD=10V, Rsig = 0KΩ, RL = 100KΩ, Cc=10μF로 설계하시오.
(2) 입력 전압의 직류 바이어스 전압(Vg)값을 0V~ 10V 까지 변화시켰을 때 (DC Sweep 기능 이용), 출력전압(Vdrain)과 바이어스 전류(Idrain)의 변화를 그래프로 나타내어라.
- 바이어스 회로
-바이어스 전압(Vdrain) 그래프
-바이어스 전류(Idrain) 그래프
(3) (2)의 결과를 토대로 증폭기가 표 1에 기술된 성능을 만족할 수 있도록 동작점(Operating Point)을 설정하고, 이때의 Vgate, Vdrain, Idrain 을 기록하시오.
- 증폭을 위해서 triode 영역을 동작점으로 잡아야 하기 때문에 R9와 R10의 비를 결정하여 동작점은 6V로 설정하였다.
- Vgate = 6V, Vdrain = 9.874V, Idrain = 126.4uA가 나온다.
(4) 1mVp-p 크기의 정현파를 1Hz에서 10 MHz까지 주파수를 바꾸어가며 증폭기에 입력한 후 (AC Sweep 기능 이용), 주파수에 따른 출력전압(Vdrain)의 변화를 그래프로 나타내라. 이때 증폭기의 3dB BW(Bandwidth)와 이득(Gain)을 기록하시오. 표 1의 성능을 만족하는지 확인하고, 만약 만족하지 않으면 그 이유를 설명하시오. 또한 Rsig의 값을 바꾸면서 BW가 어떻게 바뀌는지 관찰하고 그 이유를 설명하시오.

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