[전자회로]전자회로 앰프설계 연세대학교 프로젝트

소개

연세대학교 전자회로(1) 앰프설계 프로젝트.
Term project. 최우영/한건희/윤일구 교수님 전자회로(1) 수업.

BJT 소자를를 이용한 gain 100, bandwidth ~100Mhz의 광대역 고이득 앰프설계.
2단 cascade 구성. 회로도 그림/자세한 설명포함/25pages
A학점 및 프로젝트 최고점수 획득.

본 레포트는 High-gain 의 다단계 트랜지스터 앰프를 구성하는 방법에 대한 레포트입니다. 원하는 gain과 주파수 특성을 갖는 앰프를 설계하기 위해 문제를 풀어가는 과정을 서술하듯이 회로도와 함께 설명하였으니 공부하시는 분들에게 많은 도움이 될 것이라 확신합니다.

목차

1부: Introduction
1. Amp spec (100gain 100mhz band)
2. 기본적인 이론설명
2-1. Midband Gain Issue
2-2. Bandwidth Issue
2-3. Output voltage swing Issue
2부: 2stage BJT CE Amplifier
3. 2stage BJT Common Emitter를 이용한 구성
3-1. Schematic of Basic concept.
3-2. Midband Gain issue
3-3. Cut-off Frequency issue
4. output voltage swing issue
4-1. Vcc, Vee Issue
4-2. Vce, Vbe Issue
3부: 결론
5. 결론
6. 참고사항/레퍼런스/다른 방법

본문내용

우선 100정도의 게인이 어느 정도인지 파악이 쉽게 되지 않았는데, 우선 수업시간에 주로 공부했던, 1stage의 CE, CB, CC앰프의 경우 교과서의 문제를 풀다보면 CE앰프를 제외하고는 전압이득이 매우 미미하고, 교과서 예제 중에 CE 1단 AMP의 게인은 50이 넘는 경우가 별로 없었다. 또한, Vcc와 Vee의 값이 +2.7V, -2.7V로써 교과서 예제들에 비해서 약간 작은 값이다. 이 작은 Vcc와 Vee에 의해서 결정되는 DC bias값(Ic, Vc등) 은 게인에 직접적인 영향을 주는 gm (trans-conductance)을 제한시킨다.
또한, 주파수 대역이 약 50Mhz로, 역시 책에 나온 1단 AMP의 예제에서 구할 수 있는 Bandwidth 에 비해서 매우 크다. GB product = Gain x Bandwidth = 5Giga 로써 작은 입력DC 전압에서 높은 증폭도와 고대역폭을 갖는 앰프의 제작이 필요하다.
그러므로, 여기서는 이러한 점(high gain, wide bandwidth)을 해결하기 위해 여러 가지 방법을 고찰하고, 적절한 방법을 택하여 시뮬레이션을 해 볼 것이다.

무엇보다 가장 앰프의 설계를 어렵게 하는 점은, Output Voltage Swing = 5V이다.
이 경우 위의 그림1에서 표시된 Amp. ckt.에서 bias할 수 있는 전압의 범위는 최소 -2.7V에서 최대 2.7V이다. 어떤 설계를 갖든지 output은 결국에는 Amp ckt의 아웃풋 단에서 5V 상당의 swing을 가지므로, 다른 저항에 Drop 될 수 있는 여유 분으로 가질 수 있는 전압이 불과 0.4V에 불과하다. 이러한 점은 컬렉터(혹은 이미터일지라도) 에서 Output을 가지는 CE AMP에서는, 더욱 더 어려운 문제점으로 다가온다. Rc 양단에 걸리는 전압은 실질적으로 Output Gain에 매우 큰 영향을 주는 전압인데, 이 전압이 클수록(최종단에서의 Gain이 클수록) 최종단의 Vc의 전압이 낮아진다. (Vc = Vcc - RcVRC). 이 낮아진 바이어스 포인트는 역시 Vee에 의해서 제한을 받는 이미터와의 전위차를 더욱 좁게 제한시킨다. 즉, 대신호의 증폭이 이루어질 때, Vce의 스윙이 BJT를 Saturation 모드로 가게 하여 선형적인 특성을 방해하고, output 단의 파형의 distortion혹은 전압의 Limitaion을 보여준다.

참고자료

· 없음