공통 에미터 트랜지스터 증폭기 실험

본 내용은 " 울산대학교 예비레포트 전자9장 공통 에미터 트랜지스터 증폭기 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.11.14

문서 내 토픽

• 1. 공통 에미터 증폭기 회로

  공통 에미터 증폭기는 높은 전압 이득을 제공하는 회로로, 입력 임피던스는 공통 베이스보다 크고 공통 콜렉터보다 작으며, 출력 임피던스는 공통 콜렉터보다 크고 공통 베이스보다 작다. 따라서 다른 증폭기들에 비해 중간 특성을 가지고 있으며, 일반적으로 10~100의 전압 이득을 제공한다.

• 2. 전압 이득 및 임피던스 계산

  직류 바이어스에서 임피던스는 re = 26(mV)/IEQ(mA)로 구하고, 교류 전압 이득은 Av = -RC/(RE+re)로 계산된다. 주파수가 높을 경우 리액턴스가 0이 되어 RE=0이 되고 증폭률이 커진다. 입력 임피던스는 Zi = R1||R2||βre이고 출력 임피던스는 Zo = RC이다.

• 3. 트랜지스터 바이어스 특성

  2N3904 트랜지스터의 직류 바이어스 조건에서 IB는 23.5μA, IC는 4.00mA, IE는 4.02mA, re는 6.468Ω이다. KVL과 KCL을 이용하여 ib = RE/(RE+βre)×I(A)와 ie = βre/(RE+βre)×I(A) 값을 얻을 수 있다.

• 4. 주파수 특성 및 위상 응답

  100Hz에서 1MHz 범위의 주파수에서 전압 이득과 위상이 측정된다. 100Hz에서 Av는 160이고 위상은 -119.1°이며, 주파수가 증가함에 따라 이득은 약 200에 수렴하고 위상은 -177°에 수렴한다. 입력 임피던스는 900Ω, 출력 임피던스는 1987.46Ω이다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 공통 에미터 증폭기 회로

  공통 에미터 증폭기는 아날로그 전자회로에서 가장 기본적이고 중요한 증폭 구조입니다. 이 회로는 베이스 입력에 대해 컬렉터 출력이 180도 위상 반전되는 특성을 가지며, 적절한 바이어싱과 부하 저항 설계를 통해 우수한 전압 이득을 얻을 수 있습니다. 실무에서는 에미터 저항을 통한 안정화, 바이패스 커패시터를 통한 이득 향상 등 다양한 설계 기법이 활용됩니다. 이 회로의 동작 원리를 정확히 이해하는 것은 더 복잡한 증폭기 설계의 기초가 되므로 매우 중요합니다.

• 2. 전압 이득 및 임피던스 계산

  전압 이득과 임피던스 계산은 증폭기 설계의 핵심 요소입니다. 공통 에미터 증폭기의 전압 이득은 주로 컬렉터 저항과 트랜지스터의 상호컨덕턴스에 의해 결정되며, 정확한 계산을 위해서는 소신호 모델을 활용해야 합니다. 입력 임피던스와 출력 임피던스는 회로의 임피던스 매칭과 신호 전달 효율에 직접적인 영향을 미치므로, 설계 단계에서 신중하게 고려해야 합니다. 이론적 계산과 실제 측정값 간의 차이를 이해하고 보정하는 능력도 필수적입니다.

• 3. 트랜지스터 바이어스 특성

  트랜지스터의 바이어스 설정은 증폭기의 선형성과 안정성을 결정하는 가장 중요한 요소입니다. 적절한 바이어스 포인트 선택은 트랜지스터를 활성 영역에 유지하여 최대 신호 처리 능력을 확보하게 합니다. 온도 변화, 소자 편차 등의 환경 요인에 의한 바이어스 드리프트를 최소화하기 위해 안정화 기법들이 필수적입니다. 고정 바이어스, 분압 바이어스, 에미터 바이어스 등 다양한 방식의 장단점을 이해하고 상황에 맞게 선택하는 것이 효과적인 회로 설계의 기초입니다.

• 4. 주파수 특성 및 위상 응답

  주파수 특성과 위상 응답은 증폭기의 동작 범위와 신호 충실도를 결정합니다. 저주파에서는 결합 커패시터와 바이패스 커패시터에 의한 감쇠가 발생하고, 고주파에서는 트랜지스터의 기생 용량에 의한 감쇠가 나타납니다. 이러한 특성을 정확히 분석하기 위해서는 보드 선도와 나이퀴스트 선도 같은 주파수 응답 분석 도구가 필수적입니다. 대역폭, 이득-대역폭 곱, 위상 여유 등의 개념을 이해하면 안정적이고 신뢰성 높은 증폭기 설계가 가능합니다.