결과 MOSFET증폭기

소개

1. 목적

☞ MOSFET 증폭기의 특성을 이해한다.

목차

1. 목적
3. 실험
(1) 소스 접지 증폭기(Common Source Amplifier)
1) X를 입력, Y를 출력하는 Common Source 증폭기의 입력 저항 , 출력저항 및 전압이득(전압증폭률) 를 구하라. (전원의 내부저항은 , 출력단의 부하저항은 로 가정하라)
2) 입력 X에 0.1xcos(2πft)를 가하고 주파수(f)를 1 kHz에서 10 MHz까지 변화
시킬 때 출력 신호 Y의 신호 진폭은 어떻게 변화하는가?　
3) RG를 10 M Ω으로 변경하였을 때, 1)에서 Y의 신호 진폭은 어떻게 변화
하는가?
4) RG를 1 M Ω으로 유지하고 RD를 100 k Ω으로 바꾸면 1)에서의 Y의
변화는 어떠한가?　

(2) Cascode 증폭기
1) 입력 X를 0.1 V에서 0.5 V까지 변화시키면 출력 Y는 어떻게 변화할까?
2) 그림 6-4의 회로에 있는 입력 X에 위 1)과 같이 전압을 가할 때와 비교하라.
[그림6-7]과 같은 회로를 구성하라. Q1과 Q2는 그임 6-4의 NMOS와 같은
transistor들이다.
3) [그림6-7]의 회로에서 입력 X에 0.1x[cos(2πft)][V]를 function generator를
사용하여 가하고 f를 10 k Hz에서 10 M Hz까지 변화시키며 출력 Y를 구하라.
4) A와 B를 도선으로 연결하고 1)을 반복하라.
5) A와 B를 연결한 도선을 제거하고 B와 C를 도선으로 연결하라. 이 경우
1)을 반복하고 위 1)과 2)의 결과와 비교하라.

본문내용

주파수가 증가함에 따라 gain이 감소하는 이유로는 Gate와 source그리고 Gate와 drain은 하나의 작은 용량의 capacitor에 해당한다. 따라서 낮은 주파수에서는 임피던스가 무한대가 되어 open된 것으로 간주할 수 있지만 주파수가 높아짐에 따라 임피던스가 작아져 open된 것으로 볼 수 없게 된다. 따라서 부하 저항에 흐르는 전류인 가 이 capacitor로 나눠흐르게 되고 이는 부하 저항의 흐르는 전류의 감소를 뜻하고 따라서 출력 신호가 작아지게 되는 것이다.

3) RG를 10 M Ω으로 변경하였을 때, 1)에서 Y의 신호 진폭은 어떻게 변화하는가?
-> 측정결과 : 오른쪽 그림과 같이 gain은 거의 변화하지 않았다. (변경전의 그래프와 일치하였다.) 또한 3dB bandwidth를 측정한 결과 2)와 거의 동일하게 측정되었다.

[결과 분석] 이론적으로 는 gain에 전혀 영향을 미치지 않는다. 다만 를 바꿀 경우 frequency적인 측면에서 달라질 가능성이 있다. 일반적으로 common source에서 gate와 drain 사이의 Cgd는 miller effer로 인해 상당히 3dB frequency를 결정하는데 상당히 dorminant한 pole을 형성한다. 따라서 RG는 실질적인 gate단의 저항이기 때문에 이것을 10배로 키우는 것은 3dB frequency를 결정하는 가장 dorminant한 time constant를 10배로 키우는 것을 의미하고, 이것은 3dB frequency가 줄어드는 결과를 낳을 것이다. 하지만 실험 결과는 3dB frequency가 거의 동일하게 측정되었다. 이것은 gate단에 miller effect가 일어나더라도 그다지 dorminant한 pole이 형성이 되지 않는다는 것을 의미하기 때문에 Cgs, Cgd 등의 내부 capacitance가 다른 내부 capacitance에 비해 굉장히 작다는 것을 의미한다.

참고자료

· 없음