[전자회로]콜피츠회로

소개

우리는 콜핏츠 회로에서 컬렉터와 베이스 사이에 병렬 LC회로가 접속되어 있고, 동조회로의 전압 일부가 이미터로 귀환되고 있다는 것을 관찰할 수 있었다. 그리고 콜핏츠에서는 발진이 용량성 분배기를 통해 이루어지고, 저항 R이 인덕터들의 손실과 발진기의 부하저항, 그리고 트랜지스터의 출력 저항을 나타냄을 알수 있었다. 만약 동작주파수가 트랜지스터 캐패시턴스를 무시할수 있을 정도로 작다면, 발진 주파수는 병렬-동조회로의 공진주파수에 의하여 결정될 것이다.

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본문내용

우리는 콜핏츠 회로에서 컬렉터와 베이스 사이에 병렬 LC회로가 접속되어 있고, 동조회로의 전압 일부가 이미터로 귀환되고 있다는 것을 관찰할 수 있었다. 그리고 콜핏츠에서는 발진이 용량성 분배기를 통해 이루어지고, 저항 R이 인덕터들의 손실과 발진기의 부하저항, 그리고 트랜지스터의 출력 저항을 나타냄을 알수 있었다. 만약 동작주파수가 트랜지스터 캐패시턴스를 무시할수 있을 정도로 작다면, 발진 주파수는 병렬-동조회로의 공진주파수에 의하여 결정될 것이다.
콜핏츠 발진기의 공진주파수는

이고, 이 공진주파수는 탱크회로의 공진주파수와 일치하는데 실수부를 영으로 놓은 다음 식1을 이용하여 C2/C1=gmR이 얻어짐을 알 수 있다. 즉 지속적인 발진을 위해서는 베이스로부터 컬렉터로 전달되는 이득의 크기가 용량성 분배기에 의해 제공되는 전압비의 역수와 같게 하여야 한다. 콜핏츠 회로의 귀환율을 결정하는 것은 L1/L2 이고. 따라서 회로를 발진시키기 위해서는 트랜지스터와 함께 공진주파수를 잘 조정해주어야 한다. PSPICE의 시뮬레이션에서는 상수 0으로 수렴됨을 알 수 있는데, 이것은 PSPICE의 회로가 안정적인 시스템으로 동작되기 때문에 처음에 발진을 하다가 시간이 지남에 따라 조금씩 파형의 발진이 상수로 수렴됨을 알수 있다. 실험에 계산한 발진주파수와 측정한 발진주파수는 17Hz 정도 차이가 난다. 이 차이는 소자의 내부적인 오차로 인해 발생한 것으로 간주된다. 실험의(2)번과 (7)번 실험에서 캐패시터를 접속한후 회로의 베이스로는 콜렉터측에서의 귀환전류가 흘러들어온다. 베이스와 접지 사이에 접속한 콘덴서는 bypass 콘덴서로 이 귀환전류의 교류신호를 접지로 pass 시키고 직류신호만을 base로 흘려준다. 결과적으로 회로의 bias가 안정적이 되고 이로 인해 ripple 등의 잡음이 제게된다. 실험 회로도에 나온것과 다르게 우리는 C1과 C2를 0.22mF으로 사용했다. 이 C1과 C2의 역학은 용량성 소자로서 전압분할기 역할을 한다. C1과 C2 의 비율은 귀환의 크기를 조절하며 귀환전압이 베이스를 구동하고 탱크회로 양단에 발진을 지속시켜주며 발진주파수에서 충분한 전압이득을 제공하므로 C1과 C2 의 비율이 조정되어 귀환율이 변화하면 전압이득이 약간 변화한다.

참고자료

· 없음