실험(3) 결과 3-11,12,13 전압분배 바이어스 공통 에미터,콜렉터,베이스 증폭기

목차

결과 3-11 전압분배 바이어스 공통 에미터 증폭기

실험 목적
․ NPN 전압분배 바이어스 공통 에미터 증폭기의 직류 및 교류 파라미터를 조사한다.

▣ 결과 값 및 종합 검토/논의
검토사항 ⓵, ⓶, ⓸
연습문제⓵




결과 3-12 전압분배 바이어스 공통 콜렉터 증폭기

실험 목적
․ NPN 전압분배 바이어스 공통 콜렉터 증폭기의 직류 및 교류 파라미터를 조사한다.

▣ 결과 값 및 종합 검토/논의

검토사항 ⓶, ⓷, ⓺

※ 종합 검토 및 논의




결과 3-13 전압분배 바이어스 공통 베이스 증폭기

실험 목적
․ NPN 전압분배 바이어스 공통 베이스 증폭회로의 직류 및 교류 파라미터를 조사한다.

▣ 결과 값 및 종합 검토/논의
실험순서

검토사항⓷, ⓹, ⓺

※ 종합 검토 및 논의

본문내용

정하여 다음 식으로 출력 임피던스를 계산하여라.
Z0 = (V0(무부하 경우) - V0(부하 경우)/V0(부하 경우))×RL (단, V0(무부하 경우) = 5VP-P)
조교님 지시로 생략.
계산값 및 측정값을 표 13-2에 기입하여라.
조교님 지시로 생략.
부하상태에서 저역차단 주파수 및 고역차단 주파수를 측정하여 그림 13-5에 기입하여라.
검토사항, ,
그림 13-6에서 입력 임피던스 을 구하는 경우 과 는 왜 에미터 단자에 영향을 주지 않는가?
입력 임피던스를 수식으로 표현하면 와 같이 나타낼 수 있는데 이 식을 살펴보면 항이 없음을 알 수 있다. 여기서 저항 사이에 캐패시터가 그라운드랑 연결되어 있음을 유의하자. 직류 해석이 아닌 소신호 모드에서는 캐패시터는 단락회로가 된다. 그리고 도 그라운드로 연결해 주어야 한다. 그렇기 때문에 두 저항 사이에 전위차이가 없게 되어 전류가 흐르지 않음을 알 수 있다. 즉 저항이 있어도 전혀 영향을 주지 못한다는 뜻이다.
공통 에미터 회로보다 공통 베이스 회로의 출력 임피던스가 더 높은가?
공통 에미터 회로와 공통 베이스 회로의 출력 임피던스를 표현하는 수식은 근사적으로 비슷하다. 그렇기 때문에 어떤 회로가 출력 임피던스가 더 높은가는 콜렉터 저항에 매우 의존적이다. 즉 콜렉터 저항값이 큰 쪽이 출력 임피던스가 더 크다.
10㏀의 콜렉터 저항은 공통 베이스 공통 에미터 회로의 를 동일하게 하는가? 그 이유는?
그렇다. 콜렉터 저항이 10㏀정도로 어느정도 큰 값이 되면, 공통 베이스의 출력 임피던스와 공통 에미터 회로의 출력임피던스는 근사적으로 콜렉터 저항과 같아지기 때문이다. 즉, 가 된다. 그렇기 때문에 출력저항은 근사적으로 동일하다. (같은 값으로 수렴한다.)
※ 종합 검토 및 논의
이번 실험은 NPN 전압분배 바이어스 공통 베이스 증폭 회로의 직류 및 교류 파라미터를 조사하는 것이었다. 실험에 주어진 회로는 공통 콜렉터와 공통 에미터 실험 때와 비슷한 회로 였는데 단지 저항과 커패시터의 위치만 조금 바뀐 정도였다. 물론 이러한 위치 변동이 회로 내에서 많은 부분을 변화 시킬 수 있고 또한 이러한 변화들로 이 회로의 특성이 나오는 것이다. 우선 회로를 결선한 후 각각의 저항의 양단의 전압, 베이스 콜렉터 에미터의 전위 등을 직접 측정한 후 계산을 통해 구해진 이론적인 값들과 비교를 하였다. 대체적으로 비슷해 보였으나 조금씩 차이를 보였는데 주된 이유는 저항에 있었다. 값이 과 으로 나와 있지만 실제 저항값은 그것과는 차이가 났고 그것으로 인해 양단의 전압도 바뀐것이다. 이것은 또 의 값도 오차를 불러 일으키고 이 값이 에미터에 흐르는 전류값을 결정하기 때문에 이 전류값을 통해 구할 수 있는 양단의 전압도 같이 오차를 나게 한것이다. 분명 회로구성이 비슷하긴 했지만 다른회로 였는데 이런 결과가 나온것은 공통 에미터 증폭기의 회로와 공통 베이스 회로가 직류특성을 결정하는 부분의 저항값과 그 위치가 모두 같았고 단지 차이점은 좌측과 우측에 있는 커패시터의 위치와 커패시터 뒤쪽에 달려있는 저항이 틀리다는 것이다. 이것들은 직류특성을 결정 하는데 영향을 주지 않기 때문에 이런 결과가 나온 것이다. 결국 이러한 직류특성 만으로는 이런 회로의 특성을 알기엔 무리가 있다는 뜻이 된다. 결국 교류를 통해 이 회로의 특성에 대해 알아야 하는데 그래서 우선 전압이득을 측정하였다. 측정 할 때는 부하저항의 양단의 전압을 측정하여 입력전압과의 비를 통해 구하였고 이론적으로는 에미터쪽과 콜렉터쪽의 저항의 비를 통해 구할 수 있었다. 부하저항 양단의 전압이 조금 작게 나와서 오차가 발생했는데 아마도 커패시터나 그 주변의 도선도 저항이 존재하기 때문에 그 만큼 부하저항에 걸리는 전압이 감소한 것 같다. 입력 임피던스 측정은 이론적으로 커패시터 앞까지의 저항의 합 이므로 콜렉터쪽 저항의 병렬합과 에미터쪽 저항 의 합을 더하고 그 값을 병렬로 연결되어 있는 와의 합을 더하면 된다. 이것을 실험을 통해서도 구할 수 있는데 커패시터쪽에 저항을 달고 교류전압을 입력해서 전류를 구하면 그 전류가 입력 임피던스 쪽에도 흐르고 있으므로 최초 직류전압과 전류값을 이용해서 입력 임피던스 값을 구할 수 있는 것이다. 오차는 생각보다 작게 나왔는데 교류전압을 통해 측정할 때 커패시터 때문에 전압계나 전류계가 계속해서 값이 줄어드는 현상 때 때문에 제일 처음값을 쓴 것이 그나마 오차를 줄인 것 같다. 최대 출력전압의 peak-to-peak 값은 2와 값 중 적은것을 이론값으로 쓰는데 이 거의 2배나 가까이 작은 값이 나왔고 실제 부하저항 양단전압을 이용한 오실로스코프 측정에서도 유사한 값이 나왔다. 오실로스코프 파형이 찌그러지기 시작하는 시점이 최대 출력전압의 peak-to-peak 값인데 그 시작점을 세밀하게 표현하기 어렵기 때문에 대략적인 값이므로 오차가 발생하였다. 전력이득은 주어진 식에 앞에서 구한 값을 넣어서 어렵지 않게 구하였고 출력 임피던스는 무부하 일때의 peak-to-peak 전압값을 정해놓고 부하가 있을 때의 peak-to-peak 전압을 측정해 그 두 가지 값과 부하저항값을 이용해 측정하였다. 이것도 역시 오실로스코프를 이용한 측정이었기 때문에 값이 약간 대략적이라서 이론과 차이가 난 것이라 생각된다.
이번 실험을 통해 알게 된 공통 베이스 증폭기의 특성은 우선 전압이득이 양수가 나와서 입력신호와 출력신호가 위상이 같다는 것이고 이 회로에서의 특성만은 아니지만 입력 임피던스 측정 때 좌측에 있는 는 전혀 영향을 끼치지 않았는데 그것은 직류특성에서 커패시터는 short 된것이나 마찬가지이고 도 그라운드가 되기 때문에 둘 사이의 전위차가 없어지게 돼서 전류가 흐르지 않으므로 전혀 영향을 끼치지 않게 되는 것이다. 또한 출력임피던스 값은 회로의 특성 보다는 콜렉터 저항의 크기에 큰 영향을 받는다는 것을 회로를 통해 알 수 있었다.
이 실험을 끝으로 트랜지스터 바이어스에 대한 실험을 거의 다 마쳤는데 너무 수식에만 의존했던 탓인지 개념을 확실히 하는데에는 많이 부족했던것 같다. 실험값의 오차를 구하면서 내용을 이해하는 쪽에 더 신경을 써야겠다.

키워드

전압분배 바이어스 공통 에미터,   콜렉터,   베이스 증폭기