● 이미터 공통 트랜지스터 증폭기● 원리(이론적 배경)이미터 공통(Common-emiter) 트랜지스터 구성은 가장 일반적인 것이다. 이것은 우수한 저압 및 전류특성을 나타내며 중간 정도(높지도 낮지도 않은)의 입력 및 출력 임피던스를 가진다. 이번 실험의 각 회로구성에 대해서 그림16.1에 보이는 전지적인 양드이 측정 될 것이 다. 전압이득은 AV=VO/V1 에 의하여 결정되며 여기서 VO 와 V1둘 다 peak-to-peak,peak 또는 rms치 일수 있으나 본 실험에서는 peak-to-peak 가 가장 편리 할 것이다.입력 임피던스는 먼저I1=(VS-VI)/R 식으로부터 입력전류 Ii를 결정한 다음, Zi=Vi/Ii 로부터 Zi를 구할 수 있다. 이과정을 p-p 치를 사용하여 이루어질 것이다. β 값은 커브 트레이서나 다른 계측기를 사용하여 결정할 수 있으나. 만약 이런 계측기가 준비되지 않으면 트랜지스터 사양서(specification sheet)상에 주어진 범위의 평균치를 사용한다. re 값은 이미터나 컬렉터 저항기 양단의 dc 전압을 측정하는 Ic~IE 값을 계산한 다음 ,re=26mV/IE[mA]식에서 간단히 결정할 수 있다.이번 실험에 해석될 세가지 구성이 전압이득 및 입력 임피던스에 대한 근사식과 함께 그림 16.2에 나타나 있다.● 필요 기자재 및 부품계측기:1.오실로스코프1-DMM(또는 VOM)부품2-2.2KΩ,3.3KΩ,10KΩ,560KΩ커패시터3-20㎌트랜지스터1=NPN 2N3904(또는 그 등가품)전원:1.DC 전원장치1-함수 발생기저항기2.2KΩ2.22KΩ2.2KΩ2.23KΩ3.3KΩ3.317KΩ10KΩ9.88KΩ560KΩ565.6KΩ● 실습회로 및 결과1.이미터 공토(Common-Emiter) 증폭기(a)본 실험에 사용되는 트랜지스터의 대한 사양서를 참조하여 hfe의 범위 및 그것이 결정된 조건 즉,Ic와 주파수를 기록하여라.hfe의 범위= 100~400Ic= 1.0mAf= 1.0KHz(b)(a)단계와 동일한 조건데 대한 hfe 의 범위를 기록하여라.hfe의 범위를 기록하여라.hfe의 범위= 1.0~10KΩ(c)커브 트레이서나 다른 계측기를 사용하여 βac=hfe를 결정하여라.만약 이러한 계측기가 없다면(a)단계에서 hfe의 평균치를 사용하여라.βac=hfe= 250(d)그림의 회로망을 구성하여라. 회로가 적적하게 구성되면 dc 전원전압을 12V 로 설정하고, 오실로스코프로 관찰하면서 Vo에서 찌그러짐이 나타나기 직전까지 함수발생기(정현파,f=1kHz)의 출력을 Vs를 증가시켜라.(e)DMM을 사용하여 Rc 및 RB 양단의 dc전압을 측정하여라.R저항값이 V파형이 찌그러짐으로써 2.2KΩ으로대체 했다VRc= 8.84VVRB= 11.33VRB 와 RC 의 측정치를 사용하여 IB와 IC를 계산하여라.I== 20.31uAIC== 3.55mA(f)그림의 회로에서 전원을 RM고 회로망의 dc 레벨을 계산하여라.(βdc=βac와 0.7V를 사용하여라.V=V-VVRB= 11.3VI=IB= 20.18uAV=I*RVRC= 8.822Vβ=I=βIIC= 4.01mA(e)(e)와(f)단계의 결과를 비교하여라.(h)Rc 와 VRC 의 측정치를 사용하여 Ic를 계산한 다음 rc=26mV/IE[mA] 로부터 IE 및 re를 결정하여라.I=IC=3.98mAI=I+ IIE=4.0mAre=6.5Ω(i)(h)단계에서 결정된 re 값을 사용하여 ac 이득 Vo.Vi 와 입력 임피던스 Zi=hie=β?re를 계산하여라.A=-Av=Vo/VI= -338.46Zi=he=β?re= 1.29kΩ(j)그림의 전원을 켜고 오실로스코프를 사용하여 Vo.Vi 그리고 Vs를 측정하여라.1V/Div Vo(p,p)= 5.8V20mV/Div Vi(p.p)= 22mV0.1V/Div Vs(p.p)= 0.16V(k)이득 Av =Vo/Vi를 계산하고 (i)단계의 결과치와 비교하여라.Av= -263.64(l) Ii-(Vs-Vi)/R 로부터 Ii를 그리고 Zi=Vi/Ii 로부터 Zi를 게산하여라.(peak to peak 치가 사용될 수 있다)Ii= 13.8uAZi= 1.59KΩ(m)Zi측정치를 (i)단계에서의 계산치와 비교하여라.(n)만약 그림의 출력단자에 2.2kΩ 부하가 연결되어있다면 새로운 이득 Av=Vo/Vi를 계산하여라R//R= 1.1KΩ A=-Av= -169.23(o)(n)단계에서와 같이 2.2kΩ 부하를 연결하고 오실로스코프를 사용하여 새로운 이득을 결정하여라. 이결과를 (n)단계와 비교할 때 어떠한가?1V/Div V= 3V20mV/Div V= 22mV Av =Vo/Vi Av= -136.36● 검토 및 결론주어진 회로의 R저항값을 사용하면 출력파형이 왜곡되게 나왔다. 이 출력파형은 R저항을 줄임으로써 왜곡을 줄일 수 있었다.R저항값이 줄어들어도 입력 임피던스의 값은 거의 차이가 없음을 측정치와 계산치의 비교로 알 수 있었다.전압이득은 측정사으이 오차로 인해 값의 차이는 조금 났지만 그렇게 큰변화는 없었다.출력 단자에 부하를 연결함으로써 R저항과의 합성에 의해서 출력임피던스가 줄어들었다. 이로 인해서 전압이득은 부하저항이 없을 때 보다 차이가 많이 났다. 즉 전압이득이 줄어들었다.여기서 부호가 - 인 이유는 오실로스코프의 입력파형과 출력파형의 결과를 통해서 위상이 180˚ 차이가 남을 확인 할 수 있었다. 그리고 이회로의 β값과 입력 임피던스 값은 2N3904의 Data Sheet에나온 값의 범위 안에 있었다.
● 반파 및 전파 정류● 원 리반파 및 전파 정류의 주요 기능은 평균(dc)레벨인 0인 정현파 입력 신호를 사용하여 dc 레벨을 가지게 하는 것이다. 반파 신호는 정상적으로 단일 다이오드 회로망으로 얻을 수 있으며 피크(peak) 전압 Vm의 31.8% 인평균 또는 dc 레벨을 가진다.전파 정류된 신호는 반파정류 신호의 평균 도는 dc 레벨의 두배이며 피크전압Vm의 63.6%이다. 대신호 정현 파 입력에 대하뎌 다이오드의 순방향 강하 전압은 무시될 수 있다. 그러나, 정현파 신호의 피크치가 V는V에 상당한 영향을 줄 수 있다.정류 회로에서 최대 역전압(Peak inverse voltage, PIV) 또는 항복전압(breakdown voltage)파라미터는 주의 깊게 고려되어야 한다.단일 다이오드 반파정류회로에서 요구되는 PIV 레벨은 정현파 입력 신호의 피크치와 동일하다. 네 개 다이오드 중간접점(center-tap)이 있는 전파 정류회로에서는 요구되는PIV 레벨이 입력신호의 피크치의 두 배이다.PIV 전압은 다이오드가 항복영역에 들어가기 전에 다룰 수 있는 최대 역바이어스 전압이다● 필요 기자재 및 부품계측기 : 오실로스코프, DMM부품 : 저항 3.3KΩ, 2.2KΩ다이오드 : Si 다이오드전원 : 함수 발생기● 실습회로 및 결과그림 4.3 반파 정류기R1(측정)=2.18KΩ계산값측정값V0.318(V-V) = 1.081V0.917V오실로스코프 출력파형PSpice 결과입력전압이+일때 다이오드는 순바이어스가 되어 출력에 입력과 같은 파형이 나타난다. -반주기일때는 다이오드는 역 바이어스가 되므로 개방회로가 된다. 따라서 부하저항에 걸리는 전압강하는 없다. 출력파형은 V에서V만큼 강하되어 나타난다. 그러므로 +주기일때만 반파되는 회로다 다이오드는 0.7V 가 되어서야 ON이 되므로 출력파형에 이 오프셋전압만큼의주기가 짧아진다.그림4.3의 회로에서 다이오드방향을 바꾼 회로R(측정)=2.18KΩ계산값측정값V-1.081V-0.932V오실로스코프 출력파형PSpice 결과입력이 -반주기 일때만 다이오드가 ON 되므로 부하저항에 전압강하가 나타난다. +반주기일때는 다이오드가역 바이어스가 되므로 출력에 전압강하는 나타나지 않는다. 즉 입력이-반주기 일때만 출력이 반파된다.여기서도 오프셋전압만큼 출력파형의 주기가 짧아진다. -반주기만 반파되므로 측정 V값도 -가된다.그림4.4R(측정)=2.18KΩ계산값측정값V1.081V0.92V오실로스코프 출력파형PSpice 결과입력이 +주기일때 다이오드는 역바이어스이므로 개방회로가 되어 출력에 그대로 나타난다.입력이-주기일때는다이오드가-0.7V 까지는 순방향이 되므로 출력에 나타난다. 실제 V이 0.7V가 아닌0.6V정도 이므로 기준보다 -0.6V 내려간 +반주기를 반파한 파형이 나타난다. 그림 4.3과 비슷한 출력파형이 나오지만 4.3의 회로에서는V에서 -V만큼 내려간 반파 파형이지만 이회로에서는 다이오드가 병렬로 연결되어 있으므로 입력V에는 영향을 미치지 못하고 기준에서 -V만큼 내려간 파형이 나타난다.그림4.5R1(측정)=2.18KΩ R2(측정)=2.22KΩ오실로스코프 출력파형PSpice 결과입력이 +일때 다이오드가 순바이어스가 되므로 +의 전압이 0V보다V만큼 높게 나타난다. 입력이 다이오드 전압 강하 V보다 높으면 일정한 전압이 유지되어 V가 출력에 나타나고 입력이 V이하로 내려가면 다이오는 역바이어스가 되어 개방회로가 되므로 출력에 입력과 같은 모양의 파형이 나온다.그림4.5의 회로에서 다이오드 방향을 바꾼 회로오실로스코프 출력파형PSpice 결과입력이 +일때 다이오드는 역바이어스가 되므로 출력에 입력과 같은 모양의 파형이 나타나고 입력이-일때 다이오드는 -V가 될 때까지 다이오드는 역바이어스 상태이므로 이 값에서 일정한 전압 -V값이 나타난다.즉 이회로는 +반주기를 반파하는 회로이므로 기준에서 -V만큼 내려간 +반파 파형이 나타난다. 즉 다이오드방향에 따라 +주기와-주기가 바뀌고 또 다이오드가 병렬일때는 V기준점보다+V가 되거나 -V가 된다.그림4.6전파 브리지 정류기계산값측정값V0.636(V-2V) = 1.65V1.45VVV = 17.82오실로스코프 출력파형PSpice 결과+반주기 일때는 D1,D4가ON되어 출력에 +반파가나오고-반주기일때도 D3,D2가 ON되므로 출력역시 +반파가 나온다. 따라서 이회로는 출력이 전파된다. 실제 오실로 스코프 파형에서는 완전히 전파된 파형을 얻지 못했다. 여기서도 오프셋전압이 출력파형의 시간축에 영향을 미치기 때문에 완전히 전파된 파형을 얻지 못했다.
이익계획과 자금계획기업이란 이윤을 추구하기 위해 만들어진 조직체이다. 즉 이윤의 극대화가 대부분 기업들의 가장 큰 목적이며 기업의 성과는 이익으로 측정되는 것이 현실이다.기업을 경영하기 위해서는 여러 가지 계획과 함께 정책들이 필요하다. 이런 계획들은 치밀하게 짜여진 일정한 순서와 방법에 따라서 계획되고 활용되어야만 그 효과가 있게 된다.이렇게 중요한 여러 가지 계획중에서도 아마 이익계획과 자금계획이 가장 중요할것이다.그 이유는 ‘얼마의 자금으로 얼마의 이익을 얻을 수 있을것인가?’ 즉 투자한 비용에 비해 이익을 많이 창출하는 것이 기업이 추구하는 목적이기 때문이다.이익계획과 자금계획은 서로 상호연관 되어있는데 이익계획을 아무리 잘 세웠다하더라도 자금의 뒷받침이 없다면 아무런 의미가 없고 나중에 쓸려고 돈을 아끼느라 투자를 피했다가 부도가나서 회사가 일어나지 못하면 자금의 의미는 없어지기 때문이다. 그렇기때문에 자금계획은 이익계획에 포함되어있다는 것을 알 수 있다.기업 경영을 위해 여러 가지 계획들을 잘 세웠어도 현실적으로 기업을 이끄는 것은 아마도 돈일것이다. 바로 돈과 연관된 계획이 이익계획과 자금계획이다. 우선 이익계획에 대해 먼저 알아보자.이익계획이란 말 그대로 쉽게 풀이해 이익을 가장 크게 얻을 수 있도록 하는 계획이다.다시 말해 기업의 경영전략과 관련하여 목표 이익률을 설정하고 이를 달성할 수 있는 구체적인 방안을 마련하는 것, 즉 경영방침을 구체적으로 수행하기 위한 실행계획을 의미하며 이익계획 수립은 비용(cost). 매출액 또는 조업도(volume), 이익(profit)의 관계분석이 핵심이 된다. 이익계획은 장기이익계획과 단기이익계획으로 나눌 수 있는데 단기이익계획은 장기이익계획의 부분적인 이익계획으로서 5년이내의 상세한 계획을 말한다.장기이익계획은 장기간에 걸친 안정적 적정이익률을 확보해야하는데 이것은 항상 증가하는 자본에 대하여 목표이익률을 확보하는 것이 중요하기 때문이다. 이에 비해 단기이익계획은 장기목표를 감안하면서 눈앞의 제약조건들을 충분히 고려해 수립해야하는데 불황기에 목표이익률이 낮아질 때를 상쇄할 목적이며, 이런 고려가 없으면 장기에 걸친 평균적 이익률을 확보할수 없기 때문이다.이익이란 일정기간에 영업활동을 통해 실현할 수익과 비용을 대응시킨 것으로 즉 매출액에 출원가와 판매비, 관리비등을 뺀 것이다.사람들은 이익이라 하면 흔히들 결산상의 실적이익을 연상한다. 그러나 재무회계에서는 수익에서 비용을 차감해서 산출하는데 이 같은 실적수익에서 실적비용을 차감해서 실적이익을 산출한 것은 외부보고 목적에는 쓸 수 있겠지만 내부관리 목적에는 거의 도움이 안된다.즉 경영관리를 위해서는 ‘얻어진 이익이 아니라 획득해야 할 이익’이어야 한다는 것이다.이렇게 이익계획이 설정이 되면 수익은 당해 예정수익보다 높은 실적을, 또 비용은 당해 허용비용보다 낮게 실적을 올리도록 일상활동을 통제하면 자동적으로 목표이익이 실현된다.목표이익을 달성하기 위한 매출액과 비용의 구조는 매출액을 기준으로 할 때 비용은 고정비와 변동비 준변동비가 된다.고정비란 말 그대로 매출액 증감에 관계없이 일정기간의 총액이 변하지 않는 비용으로 생산능력을 갖추고 유지하는데 필요한 비용이므로 설비원가라고 하며 기간원가라고도 한다. 고정비의 가장 큰 특징은 총액이 변하지 않는것이다.변동비는 매출액이 증감하면 일정기간의 총액이 변동하는 비용을 말하는데 변동비는 제품생산에 직접 소비된다는 점에서 제품원가 또는 직접원가라고 한다. 고정비가 총액이 변하지 않는 특징이 있다면 변동비는 총액이 변화하는 특징이 있다.준변동비는 매출액 증감에 따라 일정기간의 총액이 변동하지만 비례적으로 변동하지 않는 l비용으로 고정비와 변동비가 합성된 것이다.이렇게 이익이 어떻게 생기는지 알고 이익을 어떻게 많이 창출할것인가 하는 계획을 세웠다면 다음으로 이익과 가장 밀접한 관계가 있는 자금계획을 세워야할것이다.위에서 말했듯이 아무리 이익을 많이 얻을 수 있는 이익계획을 세웠더라도 자금이 없다면 계획을 실행에 옮길 수 없기 때문에 자금계획이 반드시 필요하다.그럼 여기에서 자금계획을 세우기전에 자금계획과 이익계획과의 차이점을 알아야하는데 이익계획은 채산을 좋게 하는 것이 목적이고, 자금계획은 지급능력을 높이는 것이 목적이다.또 이익계획에서는 일정기간의 매출액이 비용을 초과하면 충분하지만 자금계획에서는 일정시점의 수입이 지출보다 많아야한다.이익계획은 실패하여도 배당이 감소될 정도로 그 영향이 적지만 자금계획이 실패하여 부도가 발생하면 은행거래는 정지되고 회사는 파산해 버릴수도 있다는 것을 알아야한다.자금은 현금자금과 설비자금 운전자금 그리고 총자금으로 분류하는데 현금자금이란 현금과 예금의 형태로 소요하고 있는 것을 말하며 설비자금은 건물, 기계, 설비등의 고정자산에 투하한 자금이다. 재료, 재공품, 반제품, 제품, 외상 매출금, 받을 어음등 유동자산으로 전환된 자금을 운전자금, 이와 같이 여러 가지 자산에 할당된 자금을 총 자금이라고 한다.현금자금과 운전자금은 현금예산을 작성하여 관리하고 설비자금에 대해서는 별도로 설비자금계획표를 작성해서 관리해야 한다.자금관리는 경비예산과 예적금, 차입금, 어음현황을 관리하여 자금흐름을 파악하고, 회사의 자금실적 혹은 계획에 대한 근거자료로 활용한다. 수립된 예산계획에 의거한 경비예산, 예적금, 차입금 등의 관리가 원화 또는 외화를 구별하여 관리할 수 있다. 각종 어음에 대한 변동관리 및 자금에 대한 계획 및 실적정보를 관리한다.이렇듯 자금관리는 매우 중요하다.이익계획과 자금계획에 대해 알아본 결과 어느 한 가지 계획만 잘 세운다고 해서 기업이 좋은 결과를 얻을 수 있는 것이 아니라는 것을 알 수 있다.그 대표적인 예가 우리 나라에 있는 많은 기업들이 무너진 것이다. 그 중에서도 1997년 1월, 세계 5위의 철강회사를 만들겠다던 한보그룹과 1970년대 '무서운아이들'의 선두주자였던 율산그룹이 부도난 것을 들 수 있다.이 기업들을 살펴보면 우선 한보그룹은 매출기준 14위 여신규모로는 9위를 마크한 계열사도 26개나 되는 대기업이었다. 그러나 한보그룹이 부도가 난 것은 어쩌면 처음부터 예정된것인지도 모른다. 한보그룹 부도 사태는 무리한 기업소유욕이 불러온 대국이다. 그 이유는 자금은 없으면서 무리하게 계열사를 늘리고 큰 이익을 챙길 목적에 보장도 되지 않는 무리한 공사를 한것이다. 이것은 자금 계획을 완전히 무시한채 이익계획만 세워놓은 것이다. 그리고 한보 그룹 부도가 가져다준 파장은 매우 컸는데 이거 또한 이유가 있다.
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[전자공학] 이미터 공통 트랜지스터 증폭기
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