Common Emitter BJT Amplifier 설계

소개

종합이득특성이 20이 되는 BJT 증폭기를 설계한다.
전류거울 회로를 통해 입력 bias를 주입하는 회로를 설계하여 안정성을 높인다.
모든 설계 요소를 최대한 적용하여 설계한다.

위 조건들은 만족하는 BJT amplifier 설계하는 project 내용입니다. 직접 pspice를 이용하면서 설계한 것이라 설계하는 과정과 내용, 계산과정이 그대로 작성되어 있으며 공부하는데에도 어느정도 도움이 되리라 생각됩니다.

목차

1. brain storming 과정 및 결과 제시

2. 설계목표 설정

3. 설계
(1) 전체적인 틀
(2) current mirror circuit
(3) 직류 바이어스, Q point 찾기(characteristic curve)
(4) 교류 해석

4. 제작
(최종회로, input-output출력파형, frequency파형)

5. 분석

6. 시험 및 평가

본문내용

우선 큰 틀은 Common emitter Amplifier 회로의 안정성을 최대한 높이기 위해 emitter부분에 전류원을 장착한다. 여기서 전류원으로서 current mirror circuit을 부착한다. 절대적 증폭 회로의 안정을 위해서는 CE Amplifier의 안정성에 핵심역할을 하는 전류원으로서의 current mirror circuit의 전류부터 절대적으로 안정되어야 한다. 주변 온도, Vdd의 흔들림, device toleance의 영향을 받지 않으면서 안정된 전류를 공급하는 것이 이 역할이다. current mirror circuit에 Rs를 장착함으로 안정성을 극대화 시킨다. 전류원의 전류를 조절하여 소비전력 또한 최소한 할 수 있도록 tunnable한 factor를 결정한다. 또한 증폭할 때 손실을 최소한으로 할 것을 고려하면서 바이패스 커패시터와 인덕터를 적극 활용한다. 목표는 20Av를 얻는데에 두며 Av값이 20이외의 값을 원할 경우의 tunnable한 factor또한 결정한다. 부하저항은 10k옴의 경우의 증폭기로 설계한다. 직류바이어스에 있어서 class-A증폭기로의 선형성을 고려하며 Q point를 설정하도록 한다.


< 설계 >
기본적인 회로 틀은 다음과 같이 한다.
우선 회로를 디자인 할 때, 실제로 (-)전압을 만들기 힘들다하여 직류바이어스로서는 완전히 양의 전압만을 이용하는 것으로 디자인하였다.
Rc대신 실제와 같이 큰 값의 인덕터를 달았으며 이로 인해 직류 바이어스에서는 손실이 없고 교류해석 때에는 open효과를 내어 Rc로 인한 손실을 없애면서 Av효율을 올린다.
전류원 부분(current mirror circuit)은 이미터 접지부분에서 바이커패시터를 달아 직류 바이어스에서 전류를 만들어주는 역할만 하고 교류바이어스에는 관여하지 않도록 한다. 전류원을 달음으로 해서 이제 Q point를 찾아 올바른 전류를 공급해주도록 설계하면 되겠다. 전류원을 통해 회로가 보다 안정적이 될 것이고 또한 베이스 측의 저항에 상관없이 전류를 정하여 공급할 수 있어 보다 수월한 회로 설계가 될 것이다.

참고자료

· 없음