실험노트, 03주 - 소신호 증폭기, 이론
I. THEORY
1. 소신호 증폭기
1) 소신호
- 소신호(미약신호): 센서신호, 수신된 통신신호, 생체신호, 물리/화학현상 신호
- 소신호 크기: 거의 잡음 수준
2) 소신호 증폭
- 저잡음 소신호 증폭기
- 혼합기
- 중간주파(IF) 대역통과 필터
- 중간주파 증폭기
그림: 수신기(전파천문학, 통신) 블럭도
2. 실험회로 해석
그림: BJT CE 증폭기
vs = 1 kHz, zero offset, 100 mVpp with A-A' terminal open-circuited
Rs = 50 Ω, Ci =
0.1 μF, R1 = 200 kΩ, R2
= 33 kΩ, RC = 4.7
kΩ
RE = 750 Ω, CE
= 1 μF, CC = 0.1
μF, RL = 10 kΩ, Q1 = 2SC945, VCC = 12 VDC
2.1 CE(common emitter) amplifier (공통 이미터 증폭기)의 특징
- 용도: 저주파 전압증폭, RF 트랜시버, 저잡음증폭기
- 특징:
입력임피던스 = Low, 출력임피더스 = High, 전력/전압/전류이득 = High
주파수특성: 고주파에서 동작하지 않음.
전압이득: 불안정(온도변화)
2.2 CE 증폭기 동작원리
1) DC 바이어스:
- 베이스-이미터 접합 = 순방향 바이어스
- 베이스-컬렉터 접합 = 역방향 바이어스
- 컬렉터 정압: Vcc의 약 1/2. 선형성을 유지하면서 출력전압의 크기를 최대로 하기 위해
- R1, R2,
RE는 베이스 DC 바이어스 전류 결정
2) AC 증폭
- 커플링 커패시터(Ci,
Cc): 신호 주파수에서 매우 낮은 임피던스 (단락으로 취급)
- 신호전압 vs에 비례하여 베이스 전류 ib 변화가 크게(50-200배) 증폭되어 컬렉터 전류 ic 로 흐름.
- 컬렉터 전류의 일부가 RL에 흘러서 출력전압으로 나타난다.
- 이미터 커패시터 CE는 이미터 저항에 의한 이득저하를 감소시킴.
2.3 CE 증폭기 DC바이어스 해석
그림: CE 증폭기 바이어스 해석
- 베이스-이미터 접합: 순방향 바이어스. 전압제어 전류증폭
- 베이스-컬렉터 접합: 역방향 바이어스
- DC 회로: 전체 증폭기 회로에서 커패시터로 연결된 선로를 제거
- 회로이론 적용 IB공식 유도:
- 트랜지스터: DC 공식 적용
= 120-200 @ IC
= 0.02-2 mA (2SC945 데이터시트로부터)
Use = 200 @ IC
= 1 mA
2.4 BJT 증폭기 교류 해석
- 간략한 교류 등가회로 사용
그림: BJT의 간략한 교류 등가회로
1) 커패시터를 포함한 해석
그림: BJT CE 증폭기
full equivalent circuit
(for 2SC945 트랜지스터)
(input impedance)
(voltage gain)
(current gain)
Output impedance:
위 수식을 프로그래밍하여 계산:
2) 커패시터를 생략한 해석
그림: BJT CE 증폭기 simplified equivalent circuit
(전압이득)
(입력저항)
(전류이득)
Output impedance: