서강대학교 22년도 전자회로실험 5주차 결과레포트 (A+자료)

소개글

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목차

Ⅰ. 실험목적
Ⅱ. 이론
Ⅲ. 실험 결과 및 분석
Ⅳ. Discussion

본문내용

1. 실험 목적
- 바이폴라 트랜지스터 BJT의 전류-전압 특성과 바이어스 조건을 확인한다.
- BJT를 이용한 공통 이미터 증폭기의 동작을 확인해본다.

2. 이론
- 바이폴라 트랜지스터

바이폴라 트랜지스터는 두개의 pn 접합이 연결된 구조로, 세개의 단자 베이스, 이미터, 콜렉터가 있다.

바이폴라 트랜지스터의 전압-전류 특성의 위의 사진과 같다. IC와 IB의 비를 β라고 하고, 이는 보통 100~200의 큰 값이다. 하지만 IE와 IC의 비인 α는 1에 매우 가까운 수치가 된다.

BJT는 VCE, V¬BE에 따라 동작 영역이 바뀌게 되는데, 일반적으로 가장 많이 BJT를 활용할 수 있는 영역은 능동영역으로, VCE가 VCEsat (=0.4V) 이상이고, VBE는 다이오드의 턴온전압과 비슷한 0.7V 이상일 때 조건을 만족시킨다. 능동영역에서 IC는 VCE가 변한다 해도 큰 변화가 없이, current source처럼 동작하게 된다.

- 전압분배 바이어스 회로

위의 회로는 공통 전원으로부터, 저항을 이용해 전압분배를 함으로써, BJT의 능동영역 바이어스 조건을 충족시키는 회로이다. 회로의 분석을 위해, 점선 내부의 회로를 테브난 등가회로로 처리해버리면

이렇게 등가회로로 분석할 수 있게 된다. 이때 설계 기준은 R1과 R2에 흐르는 전류가, 베이스전류보다 10배 이상이 되어야 하는 것이다.

- 자기바이어스 회로

이 회로는 VC의 전압을 이용해, 베이스의 전압과 전류를 결정하는 자기 바이어스 회로이다.

- 다이오드 연결 BJT회로

NPN BJT를 이용해, 다이오드를 구현할 수 있다. 콜렉터와 베이스를 하나의 노드로 연결한다면, 콜렉터와 베이스 사이의 NP접합은 의미가 없어지고, 이미터와의 PN접합만 남게 된다. 따라서 이러한 BJT는 PN 다이오드로서 동작할 수 있게 된다.

- 공통 에미터 증폭회로

에미터를 gnd로 연결하고, 바이어스 조건을 만족시킨다면, BJT를 이용한 small signal 증폭회로를 설계할 수 있다. 위의 사진은 공통 에미터 증폭회로의 기본 회로이고, VCC와 VBE를 통해 능동영역의 바이어스 조건이 만족되고, biasing point가 결정된다면

위의 그래프와 같이, small signal인 vbe의 변화에 의해 ic가 기울기 gm에 따라 증폭되게 된다.

따라서 위와 같은 식이 성립하게 되고, gm은 iC와 vBE의 exponential 관계를 미분함으로써 IC / VT로 구할 수 있고, 이것이 small signal transconductance가 된다.

다이오드와 마찬가지로, BJT도 소신호 입력에 대해서는 위와 같은 등가회로로 생각할 수 있다.

이때 위와 같은 지표들은, large signal의 biasing을 측정함으로써 구할 수 있다.

위의 회로는 바이어스 조건을 만족시키기 위한 전원과 저항, DC차단을 위한 캐패시터 등이 포함된 증폭기의 전체 회로이다. 회로 분석을 위해서는 DC신호만을 고려하여, 바이어스 조건을 측정해서 등가회로를 위한 지표들을 계산해야 한다.

그 다음은 소신호 ac만을 고려하여, 위와 같은 등가회로를 만들어서 분석해야 한다. 이때 전압이득은

이렇게 계산할 수 있다.

참고 자료

없음