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1. 서론
공통 이미터(common-emitter, CE) 트랜지스터 증폭기 회로는 널리 이용되며, 일반적으로 10에서 수백에 이르는 큰 전압 이득을 얻을 수 있고, 적절한 입력과 출력 임피던스를 제공한다. 이 실험에서는 공통 이미터 증폭기의 교류와 직류 전압을 측정하고, 부하 동작과 무부하 동작 조건에서 전압 이득(Av), 입력 임피던스(Zi), 출력 임피던스(Zo)의 측정값을 구할 것이다. 이를 통해 공통 이미터 증폭기의 특성을 이해할 수 있다. []
2. 실험 목적
공통 이미터 증폭기의 교류와 직류 전압 특성 분석
공통 이미터 증폭기 회로의 직류 바이어스 특성을 분석하고, 교류 신호에 대한 전압 이득, 입력 임피던스, 출력 임피던스 등의 특성을 측정한다. 또한 오실로스코프를 이용하여 회로 내부의 신호 파형을 관찰한다.
공통 이미터 증폭기는 트랜지스터를 사용하는 대표적인 증폭기 회로이다. 이 회로는 일반적으로 10에서 수백에 이르는 큰 전압 이득을 제공하고, 적절한 입력과 출력 임피던스 특성을 갖는다. 따라서 이 실험을 통해 트랜지스터를 이용한 증폭기 회로의 동작 원리와 특성을 이해할 수 있다.[1]
그림 17-1의 전압 분배기 직류 바이어스 회로에서 모든 직류 바이어스 전압은 트랜지스터의 β값을 정확히 모르더라도 근사적으로 결정할 수 있다. 저항 R1과 R2로 이루어진 전압 분배기를 통해 베이스 전압 VB를 계산할 수 있고, 이로부터 이미터 전압 VE와 콜렉터 전압 VC, 이미터 전류 IE를 순차적으로 계산할 수 있다. 트랜지스터의 교류 동적 저항 re는 식 (17.1)을 이용하여 계산할 수 있다.[1]
실험 결과, VB = 1.96V, VE = 1.31V, VC = 6.24V로 측정되었고, IE = 1.31mA, re = 20Ω로 계산되었다. 이는 이론적으로 계산한 값들과 근사하게 일치한다.[1]
이미터가 완전히 바이패스되는 증폭기의 교류 전압 이득은 식 (17.2)에 따라 계산할 수 있다. 실험에서 RC = 3kΩ, re = 20Ω이므로, 전압 이득 Av는 약 -150이 된다.
주파수 1kHz, 실효값 20mV의 교류 입력 신호를 인가했을 때 출력 전압 Vo는 2.62V로 측정되었고, 입력 신호를 10mV로 줄였을 때는 1.26V로 측정되었다. 이를 통해 실측한 전압 이득 Av는 약 -125로 계산되었다. 이는 이론 값과 잘 일치한다.[1]
교류 입력 임피던스 Zi
식 (17.3)을 이용하여 교류 입력 임피던스 Zi를 계산할 수 있다. 여기서 β = 150, re = 20Ω으로 가정하면 Zi는 약 1.86kΩ이 된다.
실험에서는 1kΩ의 입력 측정 저항 Rx를 연결하고, 10mV의 실효값 입력 신호를 인가하여 Vi = 7.74mV를 측정하였다. 이를 통해 계산한 Zi는 약 2.92kΩ이었다. 이론 값과 실측 값이 비슷한 수준으로 나타났다.[1]
출력 임피던스 Zo
식 (17.4)에 따라 출력 임피던스 Zo는 RC와 같은 3kΩ이 된다.
실험에서는 Rx를 제거하고, 10mV의 실효값 입력 신호에 대해 무부하 상태의 출력 전압 Vo를 ...
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