예비_전력증폭기회로

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예비_전력증폭기회로에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1 Pre-Lab(예비실험): 기본 이론 조사
2 Pre-Lab(예비실험): Multisim 사용한 모의 실험(시뮬레이션)
3 Pre-Lab(예비실험): 실험 절차
4 Pre-Lab(예비실험): 검토 및 느낀점(2줄)

본문내용

은 이다.
전력 증폭기의 효율은 Q점이 중앙에 있을 때 직류입력전력 : , 증폭기 효율 이다.
(3) NPN BJT B급 전력 증폭기 회로를 그려서 설명하시오.
입력 주기의 180°에서 직선영역, 나머지 180°에서 차단되도록 바이어스된 증폭기이며,
트랜지스터의 차단점(즉, ICQ=0 이 되는 지점)에 동작점이 설정됨 양의 반주기 동안만 동작한다.
전 주기에 대해 동작이 가능하도록 하려면, 상보적으로 구성된 B급 Push-pull 증폭기 사용이 필요하고, 입력 전류의 양(+)의 반 주기만 증폭되어 컬렉터 전류로 나오며, 음(-)의 반 주기는 컬렉터 전류가 흐르지 않아 출력파형의 왜곡이 심하다. 바이어스 전류 ICQ가 0 이므로 DC 전력소비가 이론적으로 0 이 되어 A급 증폭기 보다 증폭기 전력효율이 높다. B급 푸쉬-풀 증폭기(class-B Push-pull Amplifier)는 차단되는 반 주기의 신호를 얻기 위해 쌍으로 연결하여 쓰는 push-pull 구성되고, 서로 반대 위상의 증폭기 두 개를 병렬로 연결해 사용한다. 트랜지스터 증폭기에서,두 개의 에미터-플로워(emitter-follower)를 사용한 푸시풀 증폭기 형태이다. 상보 증폭기(complementary amplifier) 라고도 한다. 차단 영역에서의 Q점은 차단점 에 바이어스 된다.
(4) NPN BJT AB급 전력 증폭기 회로를 그려서 설명하시오
180°이상의 영역에서 동작되도록 바이어스된 증폭기이고 동작점을 A급 바이어스 쪽으로 약간 이동시킨 증폭기이다. B급 푸시풀 증폭기의 VBE 전아 ㅂ강하에 의한 출력파형 왜곡을 없애기 위해 만들어졌고, 증폭기 전력효율이 B급 증폭기보다는 작고, A급 증폭기보다는 크다.
전류미러 (current mirror)
다이오드 와 Tr의 B-E 전류특성이 같다.
다이오드 바이어스 (열적 안정화)
D1 전압강하: VBE1
D2 전압강하: VBE2
입력 및 출력 결합 커패시터가 없다.
R1, R2는 A점의 직류전압이
0V가 되도록 조정
출력단의 직류전압= 0V
교차 일그러짐 극복
Q1 : 베이스 입력이 없어도
VBE=0.7V 유지
Q2 : 베이스 입력이 없어도
VBE=-0.7V 유지
교류동작
AB급 증폭기에서 Q1 의 동작점은 차단영역보다 다소 높게 위치한다.
(5) NPN BJT C급 전력 증폭기 회로를 그려서 설명하시오.
입력 신호 주기의 180°미만에서도 도통이 될 수 있도록 한 증폭기이고, 트랜지스터의 차단점 이하에 직류 동작점이 설정된다. 출력파형의 왜곡이 가장 심하고, 입력신호의 반 주기 이하의 일부만 출력으로 나오고, 나머지 반 주기 이상이 차단되므로, 출력파형이 심하게 일그러지므로 고주파 동조 증폭기에서 한정적으로 응용된다. 왜곡을 갖는 정현파는 고조파(harmonics) 성분을 포함하고 있으므로, 증폭기 출력에 LC 동조회로를 이용하면 고조파 성분이 제거된 기본파 성분을 얻을 수 있다. 증폭기 전력효율이 가장 크다. 컬렉터 전류의 평균치가 가장 작으므로, 증폭기 전력효율이 가장 크고 전력효율이 다른 증폭기에 비해 훨씬 높은데 이는 더 큰 출력 전류의 획득이 가능하다.
도통기간의 전력 손실 :
전체 주기에 대한 평균 전력손실 :
C급 증폭기의 동조동작 : C급 증폭기는 출력파형이 입력파형과 다르므로 선형성 응용에는 가치가 없다. 병렬 공진회로 (tank)를 갖는 C급 증폭기로 이용하여, 공진-주파수 선택적 특성을 갖는 현상 L,C값의 조절에 의해 특정 주파수 (공진주파수)에 대해 선택적 특성을 만들 수 있다
최대 출력 전력
증폭기에 공급되는 전체 전력 는
증폭기의 효율 은
이면 효율은 100% 근접한다.
2 Pre-Lab(예비실험): Multisim 사용한 모의 실험(시뮬레이션)
■ 모의실험회로 1 : BJT B급 전력증폭기 시뮬레이션
이론(계산)값
시뮬레이션 값
12V
12V
0A
0A
-12V
-12V
1.7uA
1.776uA
■ 모의실험회로 2 : BJT B급 전력증폭기 파형측정
전압이득(시뮬레이션)
전압이득(이론값)
39.994
6.861V
5.829
5.5
■ 모의실험회로 3 : BJT AB급 전력증폭기 시뮬레이션
이론(계산)값
시뮬레이션값
3.1mV
3.118mV
526.4mV
526.862mV
-520.8mV
-526.862mV
845.0uA
845.846uA
■ 모의실험회로 4 : BJT AB급 전력증폭기 파형측정
Amplitude의 최대값 : 4.1v
Amplitude가 10v일때는 Vout이 일그러지고, 5V일때도 Vout의 값이 일그러진다.
4.5V일때도 Vout의 값이 일그러지는데, 4.1V일 때 완만하게 꺾이는 그래프를 볼 수 있어 최대값으로 설정하였다.
측정값
계산값
효율
16.393V
7.745V
2.465mA
7.50W
7.30W
103%
3 Pre-Lab(예비실험): 실험 절차
1. NI ELVIS II 전원 켠다.
2. Bread Board에 실험회로를 구성한다.
3. PB 전원 켠다..
4. ELVIS Instrument Launcher를 켜고 DMM을 실행한다.
5. DMM에서 측정할 종류를 선택하고 실행한다.
6. 주파수분주기와 오실로스코프를 연결한다.
7. 오실로스코프를 선택하고 회로를 설계하여 측정한다.
8. 실험이 끝나면 구성한 회로를 분리 및 정리한다.
9. ELVIS II 전원 끈다.
4 Pre-Lab(예비실험): 검토 및 느낀점
이론조사를 통해 A급,B급,AB급,C급 증폭기의 특징과 여러 가지 값이 나오는 이유와 출력이득과 파형등을 알게 되었고, 멀티심을 통한 예비실험으로 B급 증폭기와 AB급의 작동 원리를 배우게 되었다.
위의 그림을 통해 작동점(Q)점에 따라 A,AB,B,C급 증폭기가 결정되고 그에 따라 파형도 다르게 나오는걸 배우게 되었고, 4가지의 증폭기가 서로 다른 효율을 가지고 있다는걸 알게되었다. 그리고 멀티심 실험 중에 아랫단의 전압값을 처음에는 12V로 했엇는데 제대로 된 값이 나오지않은 것 같아 다시 -12V로 변경하였더니 제대로 된 값이 나온 것 같았다. 윗단의 전압과 아랫단의 전압이 반대방향이며 전압이 반대로 주어지는것인데, 꼭 -부호를 붙여야 하는것에 대한 의문이 생겼다.

키워드

멀티심,   전자회로실험,   전자회로설계,   회로,   전력증폭기회로