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Common Emitter Amplifier의 주파수 특성 분석
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7. Common Emitter Amplifier의 주파수 특성 예비보고서
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2025.07.23
문서 내 토픽
  • 1. Common Emitter Amplifier 주파수 특성
    Common Emitter 증폭기의 주파수 특성을 PSPICE 시뮬레이션으로 분석하는 실험이다. 10Hz에서 10MHz까지의 주파수 범위에서 전체 전압 이득(overall voltage gain)을 로그 스케일로 측정하고, 3dB 대역폭과 unity gain 주파수를 구한다. 실험 결과 최대 이득은 약 8.6V/V, 3dB 대역폭은 18Hz, Unity gain 주파수는 151MHz로 측정되었다.
  • 2. 커패시터 값 변화에 따른 영향
    CE 증폭기의 커패시터 값을 ±10% 변경하거나 특정 커패시터를 0.1μF로 변경하여 주파수 응답 특성의 변화를 분석한다. 커패시터 값 증가 시 3dB 대역폭은 19.1Hz, 감소 시 16.5Hz로 변화하며, gain-bandwidth product에 의해 이득과 대역폭 사이의 trade-off 관계가 존재함을 확인한다.
  • 3. Bypass 커패시터의 역할
    CE 증폭기에서 사용되는 커패시터는 bypass 커패시터로 작용한다. 특정 커패시터를 0.1μF로 변경했을 때 차단주파수가 60.8kHz로 측정되어 기본 설계와 다른 특성을 보인다. 이는 bypass 커패시터의 차단주파수가 전체 회로의 주파수 응답에 영향을 미치기 때문이다.
  • 4. PSPICE 시뮬레이션 및 측정 방법
    회로 설계 및 분석을 위해 PSPICE 시뮬레이션을 사용하여 모든 노드의 전압과 브랜치의 전류를 측정한다. 10kHz, 20mVpp 사인파 입력 시 출력파형을 분석하고, 최댓값과 최솟값의 비율을 백분율로 계산한다. 함수 발생기의 출력 전압 설정 시 내부 임피던스를 고려하여 실제 부하에 걸리는 전압의 2배를 설정해야 한다.
Easy AI와 토픽 톺아보기
  • 1. Common Emitter Amplifier 주파수 특성
    Common Emitter 증폭기의 주파수 특성은 증폭기 설계에서 매우 중요한 요소입니다. 저주파 영역에서는 입출력 커패시터와 바이패스 커패시터의 임피던스가 높아 신호 감쇠가 발생하며, 고주파 영역에서는 트랜지스터의 기생 커패시턴스와 접합 커패시턴스로 인해 이득이 감소합니다. 대역폭은 이러한 주파수 특성을 결정하는 핵심 파라미터이며, 설계자는 응용 분야에 맞게 최적화해야 합니다. 특히 -3dB 대역폭을 정확히 파악하는 것이 증폭기 성능 평가에 필수적입니다.
  • 2. 커패시터 값 변화에 따른 영향
    입출력 커패시터와 바이패스 커패시터의 값 변화는 증폭기의 주파수 응답에 직접적인 영향을 미칩니다. 커패시터 값이 작아지면 차단 주파수가 높아져 저주파 이득이 감소하고, 커패시터 값이 커지면 저주파 응답이 개선되지만 회로 크기와 비용이 증가합니다. 따라서 설계 시 필요한 대역폭과 실제 구현 가능성 사이의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 각 커패시터의 역할을 정확히 이해하고 체계적으로 최적화하면 효율적인 증폭기 설계가 가능합니다.
  • 3. Bypass 커패시터의 역할
    바이패스 커패시터는 에미터 저항을 교류 신호에 대해 단락시켜 증폭기의 이득을 증가시키는 중요한 소자입니다. 바이패스 커패시터가 없으면 에미터 저항이 음의 피드백을 제공하여 이득이 크게 감소합니다. 바이패스 커패시터의 값이 작으면 저주파에서 충분한 단락 효과를 제공하지 못하고, 값이 크면 저주파 응답이 개선되지만 회로 복잡도가 증가합니다. 바이패스 커패시터의 최적 설계는 원하는 주파수 범위에서 최대 이득을 얻으면서도 안정성을 유지하는 데 필수적입니다.
  • 4. PSPICE 시뮬레이션 및 측정 방법
    PSPICE 시뮬레이션은 Common Emitter 증폭기의 주파수 특성을 정확하게 분석하는 강력한 도구입니다. AC 해석을 통해 주파수 응답을 얻을 수 있으며, 과도 응답 해석으로 시간 영역 특성을 확인할 수 있습니다. 실제 측정과 시뮬레이션 결과를 비교하면 모델의 정확성을 검증할 수 있습니다. 다양한 커패시터 값에 대한 파라미터 스윕 해석을 수행하면 최적 설계 조건을 효율적으로 찾을 수 있으며, 이는 시행착오를 줄이고 설계 시간을 단축하는 데 매우 유용합니다.
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