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[전자회로실험2]보고서9주차(고주파)-고주파효과

"[전자회로실험2]보고서9주차(고주파)-고주파효과"에 대한 내용입니다.
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한컴오피스
최초등록일 2023.12.26 최종저작일 2022.11
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[전자회로실험2]보고서9주차(고주파)-고주파효과
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    목차

    1. 실험이론
    2. 실험방법
    3. 결과에 대한 고찰
    4. 출처

    본문내용

    [실험이론]
    ★Common Source Amplifier 회로

    Rsi

    Coupling Capacitor C1과 By-pass Capacitor C3는 리액턴스 성분이다.
    이는 주파수에 따라 임피던스가 변하는 성질을 가지고 있다.
    따라서 저주파에서의 회로 동작과 고주파에서의 회로 동작을 할 때 임피던스가 달라짐으로써 어떠한 현상이 발생한다.
    그러나, 고주파에서의 회로 동작에서는 이러한 Capacitor들은 임피던스가 충분히 작아져서 단락되었다고 가정한다.
    또한, 고주파에서의 효과는 트랜지스터 내부에 있는 Capacitor에 의한 효과에 대해서 살펴본다.

    ★Common Source Amplifier AC로 등가한 회로

    Rsi
    ( 값이 커서 무시한다고 가정. f가 너무 커서 C1, C3 단락되었다고 가정 한다.)

    -> 출력은 반전 증폭이 되는 Common Source Amplifier이다.
    Cgd는 gate와 drain 사이에 존재하는 Capacitor이다. 입력 쪽에서 바라보는 Capacitor 값이 본래 값보다 크게 보인다. 그 이유는 이 회로가 Common Source Amplifier이기 때문이다. 이러한 효과를 Miller Effect 효과라고 한다.

    입력 임피던스를 Zm일 때, 이다,
    이때 이라고 가정한다. (이때 A는 Common Source Amplifier의 이득이다.)

    참고자료

    · 없음
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    • 1. 밀러 효과(Miller Effect)
      밀러 효과는 증폭기 회로에서 입력과 출력 사이의 피드백 용량으로 인해 발생하는 중요한 현상입니다. 특히 게이트-드레인 간 용량(Cgd)이 증폭기의 입력 임피던스에 미치는 영향을 설명하는 핵심 개념으로, 실제 회로 설계에서 고주파 특성을 결정하는 주요 요소입니다. 밀러 효과로 인해 입력 용량이 증가하면 입력 임피던스가 감소하고 대역폭이 제한되므로, 고속 회로 설계 시 반드시 고려해야 합니다. 이를 이해하면 회로의 주파수 응답을 예측하고 최적화할 수 있어 매우 실용적입니다.
    • 2. Common Source Amplifier 회로 설계
      Common Source Amplifier는 FET 기반 증폭기의 가장 기본적이면서도 중요한 구성입니다. 높은 입력 임피던스, 낮은 출력 임피던스, 그리고 우수한 이득 특성으로 인해 광범위한 응용 분야에서 사용됩니다. 회로 설계 시 바이어싱, 부하 저항, 소스 저항 등을 적절히 선택하여 원하는 이득과 대역폭을 달성할 수 있습니다. 특히 고임피던스 신호원을 다루는 응용에서 탁월한 성능을 제공하며, 집적회로 설계에서도 기본 구성 요소로 널리 활용됩니다.
    • 3. 상한 차단 주파수(Upper Cutoff Frequency)
      상한 차단 주파수는 증폭기의 고주파 특성을 결정하는 중요한 파라미터로, 이 주파수 이상에서 이득이 급격히 감소합니다. 밀러 효과와 기생 용량의 영향으로 인해 결정되며, 회로의 실제 동작 대역폭을 제한합니다. 상한 차단 주파수를 높이기 위해서는 기생 용량을 최소화하고 트랜지스터의 특성을 최적화해야 합니다. 이는 고속 신호 처리, RF 회로, 통신 시스템 등에서 매우 중요한 설계 고려사항이며, 정확한 계산과 측정이 필수적입니다.
    • 4. 주파수 응답 특성 및 Mid-Band
      주파수 응답 특성은 증폭기의 전체 성능을 평가하는 핵심 지표로, Mid-Band 영역에서의 이득은 회로의 기본 증폭 능력을 나타냅니다. Mid-Band에서는 결합 용량과 바이패스 용량의 영향이 무시할 수 있으므로 순수한 증폭 이득을 얻을 수 있습니다. 저주파와 고주파 영역에서의 이득 감소는 각각 다른 메커니즘으로 발생하며, 이를 분석하면 회로의 대역폭과 성능 한계를 파악할 수 있습니다. 실제 응용에서는 필요한 주파수 범위에서 충분한 이득을 유지하도록 회로를 설계해야 합니다.
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