(3)Frequency Response of MOS Common Source Amplifier with Active Load? 실험 목적? 능동부하를 사용한 MOS 공통소스 증폭기 회로의 증폭 이득 실험을 복습한다.? 증폭기의 고주파 응답을 확인한다.? 실험 부품 및 사용기기1 0~15V 직류 전원공급장치1 브레드 보드1 신호 발생기1 오실로스코프2 저항 10MΩ, 10kΩ2 캐패시터 0.1uF1 MOS CD4007? 이론 요약(1) 주파수 응답1. AC 해석을 통한 주파수 응답은 주파수에 따른 출력의 크기를 나타내는 크기 응답과 주파수에 대한 위상 변화를 나타내는 위상 응답으로 나누어 살펴볼 수 있으며 이를 실제로 구하는 것은 상당한 계산이 요구되나 Bode plot 을 이용하여 대략적인 주파수 응답을 간단히 구할 수 있다. Bode plot 을 사용하기 위해서는 먼저 회로의 입력에 대한 출력의 비율 즉 전답 함수를 구하고 전달 함수의 분모를 0으로 하는 근인 pole, 분자의 근인 zero를 구하여 다음과 같은 방법으로 주파수 응답을 구할 수 있다. 그림 3-1은 Bode plot 의 방법을 사용하는 예를 보여준다.? 크기 응답- pole이 1개 존재할 때마다 -6dB/octave(-20dB/decade)로 감소- zero가 1개 존재할 때마다 6dB/octave(20dB/decade)로 증가? 위상 응답- pole 또는 positive zero가 1개 있을 때마다 pole, zero를 중심으로 -90° 감소- negative zero가 1개 있을 때마다 zero를 중심으로 90° 증가(2) GB와 unity gain frequency1. GB(gain bandwidth product)는 회로의 3dB 차단(cut-off) 주파수와 DC 이득의 곱으로 다음과 같이 정의된다.여기에서 A0는 DC이득, f3dB는 3dB 차단 주파수를 나타낸다.2. 이득이 1(0dB)이 되는 주파수를 unit-gain frequency, fT라 한다. 그림 3-2와 같이 fT보다 낮은 주파수에 pole이 1개만 존재하는 시스템의 경우에는 GB와 fT가 같음을 알 수 있다. 또한 주파수에 따른 크기 감소율이 -20dB/decade로 log-log scale에서 선형적으로 나타난다.? 실험 순서1. 그림 3-3처럼 회로를 구성한다.< 그림 3-3 > 전류거울로 된 전류원 부하 고통 소스 증폭기2. 입력 신호에 10kHz, 200mVp-p, 정현파 신호발생기를 연결한다. 입력 및 출력의 Vp-p와 위상 변화를 측정하고 midband gain을 계산하여 표 3-1에 기록한다.3. 주파수를 변화시켜 가면서 gain이 3dB 떨어지는 주파수 (midband gain의이 되는 주파수)를 구하고 그때의 Vp-p, 위상 변화, 주파수를 표 3-2에 기록한다.4. 주파수를 변화시켜 가면서 gain이 0dB인 주파수 (gain이 1인 주파수)를 구하고, 그때의 Vp-p, 위상 변화, 주파수를 표 3-3에 기록한다.5. 위의 측정값을 이용하여 Bode plot을 그린다.? Simulation 결과- 실험 순서 2 (입력이 10KHz, 200mVp-p 일 때, 입출력과 위상변화)-실험 순서 3 (주파수 변경 후, 3dB 떨어지는 지점과 그때의 전압 위상변화)
2. Diode Rectifier Circuit§이론요약실험에 앞서서 우선 알아야 할 것이 정류의 정의이다.정류란 교류전원(AC전원)을 직류전원으로 바꿔주는 것을 말한다. 정류를 하기위해서는 변압기, 정류기, 필터, 전압레귤레이터(Voltage Regulator)가 필요한데, 각각의 역할은 변압기는전원의 volt를 조절 해주는 역할, 정류기는 정류 해주는 역할, 필터는 정류기출력의 변동을 줄이는 역할, 전압레귤레이터는 출력전압의 파형을 유지하는데 사용한다.AV전원→ 변압기 → 정류기 → 필 터 → 전압레귤레이터 → DC전원정류의 종류는 3가지가 있는데,1.반파 정류반파정류는 한 선로에 정류기를 접속하여 정류하는 방법으로 단상 출력선 2 선중 한선에 다이오드를 접속하면 다이오드 극성에 순방향일 때 출력이 나오므로 해당 극성만 출력됩니다. 그러므로 60Hz의 주파수 전원을 정류하였다면 출력파형도 60개의 굴곡(파형)이 나온다. 반파정류는 양의 반주기동안 다이오드에는 순방향 바이어스 되므로 단락된 상태로 입력신호와 같은 출력신호가 나온다. 음의 반주기동안은 다이오드에는 역방향 바이어스이므로 다이오드는 개방상태가 되고 출력전압은 0이 된다. 교류전류의 절반만을 사용하므로 효율이 떨어진다.2. 전파정류변압기의 2차 권선의 중간 탭을 이용하는 장치로 교류의 전 사이클을 이용하며 음의 반주기동안은 입력 교류 위상을 180도 바꾸어 양의 값으로 출력된다. 양의 반주기동안은 D1 은 단락, D2 는 개방상태이므로 경로 1처럼 전류가 흐르고 음의 반주기동안은 D1 은 개방, D2 는 단락상태이므로 경로 2처럼 전류가 흐른다. 즉, 출력단자에는 항상 같은 위상의 전류가 흐른다. 전파정류는 양주기 외에도 음주기 때에도 전류가 흐르므로 반파정류보다 효율이 높다.3.브릿지 정류2차 권선의 중간 탭을 사용하지 않고 4개의 다이오드를 이용하여 전파 정류를 한다. 양의 반주기 동안은 D1 ,D4가 순방향 바이어스이므로 도통 상태이고, 음의 반주기동안은 D3, D2 가 순방향 바이어스이므로 도통 상태가 된다. 즉, 모든 주기 동안 출력 단에는 같은 위상의 전류가 흐르게 된다. 그러므로 이것은 반파정류와 같은 전원인가상태에서도 전파정류와 같은 출력을 얻을 수 있다.