실험제목 : 직렬 궤환 증폭기관련원리 및 이론▷궤환의 특성궤환에는 부궤환(negative feedback)과 정궤환(positive feedback)이 있다. 부궤환은 동작상태를 안정화시키는 쪽으로 동작하는 반면, 정궤환은 동작상태를 불안정하게 하는 쪽으로 동작한다. 따라서 증폭기의 경우에는 부궤환을 채택하고, 발진기는 정궤환을채택한다.▷궤환의 장점1.소자의 파라미터가 변동할지라도 이에 따른 이득의 변동이 심하지 않다.이를 이득 둔감도(gain desensitivity)라고 한다.2.즉,소자가 가진 비선형에 기인된 왜곡을 감소시킨다.3.외부 간섭 신호에 대한 저항력을 가진다.4.대역폭이 확장된다.5.증폭기의 입력저항과 출력저항이 달라진다. 이는 응용분야에 따라서 장점이 될 수도 있 고 단점이 될 수도 있다.6.이득이 감소된다. 이는 단점이다. 그러나 상기에서 언급된 장점을 얻기 위하여 이득이 희생되었음을 주목하여야 한다. 즉 부궤환이 가진 장점들은 이득의 감소를 감수 하면서 얻어진 희생의 대가이다.▷동작 원리그림 1은 부궤환 블록도이다. 여기서 A는 주 증폭기의 증폭도이고, b는 궤환회로가 가진궤환량 또는 궤환지수이다. 그리고 가산기에서 합쳐지는 궤환신호에 표기된 기호(-)는 부궤환을 의미한다. 이 기호가 (+)가 되면 이는 정궤환을 의미한다그림1){궤환증폭기의 입력단에서 다음 식이 성립된다.{식 (1)의 의미를 보기 위하여 입력신호인 xs를 고정시킨다. 증폭기 내부의 어떤요인으로 인하여 출력신호인 xo가 증가한다고 가정하면, 출력신호에 비례하여궤환신호인 xf가 증가한다. 그 결과 식 (1)로부터 증폭기 입력에 인가되는 입력신호 xi가 감소되며 따라서 출력신호가 감소된다. 즉 출력을 일정하게 유지하고자 하는 복원력이 생김을 알게 된다. 그리고 반대로 어떤 요인에 의해서 출력이감소할 경우에도 역시 식 (1)에 의한 복원력이 발생됨을 알 수 있다. 즉 변동요인에 저항하여 출력을 일정하게 하고자 하는 복원력이 생긴 원인은 부궤환으로 기인된 것이다.그림 1로부터 궤환이득 Af는다음 식으로 주어진다{식 (2)에서 A b 를 루프이득(loop gain)이라고 부르며, 부궤환에 관한 이 값은 1보다 작은 양수이다. 이 값이 음수이면서 1보다 클 수 있지만, 이는 정궤환과 관련 된 것이기에 여기서는 취급하지 않는다. 따라서 식 (2)로부터 부궤환이 걸리고난 후의 이득은 주 증폭기자체의 이득인 A보다 작아짐을 볼 수 있다. 특히 루프이득이 1보다 매우 큰 경우 식 (2)는{가 된다. 궤환회로에서 저항비만에 의해서 궤환량 b를 정해주면, 이는 일정한 상수가 된다. 즉 주 증폭기의 증폭도 A가 변동할지라도 루프 이득을 매우 크게 해주면, 식 (3)에 의해 궤환증폭기의 증폭도를 일정하게 만들 수 있음을 알게 된다.▷궤환회로의 해석법궤환회로의 해석시 기존의 절점 방정식이나 루프방정식을 이용할 수 있다. 이러한 기존의 방법 대신 새로운 개념인 토폴로지(topology) 기법을 도입하면 매우 조직적인 해석이 가능하다. 토폴로지란, 다수 개의 요소로 구성된 한 집합체에서 서로 서로 공통된 특징을 가진 소규모 그룹으로 분류한다는 의미이다. 즉 분류된 소규모 그룹에 속한 요소 또는 원소들은 서로 공통된 특징을 가지게 된다. 이 의미를부궤환 전자회로에 적용하면 다음과 같다. 모든 부궤환 전자회로는 4개의 소규모그룹으로 분류 될 수 있고, 분류된 각각을 토폴로지라고 부른다. 즉 특정 토폴로지에 속한 모든 부궤환 회로는 해당 토폴로지의 속성을 따르게 된다. 그리고 하나의부궤환 전자회로는 단 한 개의 토폴로지만을 가진다. 즉 하나의 부궤환 전자회로가 동시에 다수 개의 토폴로지를 가질 수 없다. 따라서 토폴로지에 의한 전자회로해석법은 다음처럼 된다. 먼저 각각의 토폴로지에 대한 해석법을 마련해 둔다. 그다음 해석 대상인 전자회로가 어느 토폴로지에 속하는지를 찾으면 되는데, 이를식별(identification)이라고 한다. 즉 식별 과정을 통하여서 해석하고자 하는 전자회로가 가진 토폴로지를 찾고, 그 다음은 해당 토폴로지의 해석법을 따르기만 하면 해석이 종료된다. 부궤환 전자회로가 4개만의 토폴로지를 갖는 이유는 주 증폭기인 A와 궤환회로인 b를 연결하는 결선방법의 수가 4가지 뿐이기 때문이다. 즉A회로와 b회로의 연결방법은 절점-절점, 절점-루프, 루프-절점, 그리고 루프-루프이며, 각각의 결선법이 곧 토폴로지가 된다. 4개의 토폴로지는 각각 전압병렬(voltage shunt), 전류병렬(curren shunt), 전압직렬(voltage series), 그리고 전류직렬(current series)이다.▷voltage-sampling series-mixing topology{첫번째 그림은 직-병렬 궤환 증폭기의 이상적인 구조를 보이고 있으며,두번째 그림은 등가회로모델이다.
![[전자회로] 직렬 궤한 증폭기](https://image4.happycampus.com/Production/thumbnail/2001/11/26/data1057598-0001.jpg)
