3. 증폭 회로의 특성

3. 증폭 회로의 특성

(1) 트랜지스터의 등가 회로

[1] h상수에 의한 등가 회로

① 입력측의 동작을 전기 회로로 표시 : h_ie=v_be/i_b, V_be=h_ieI_b

트랜지스터의 베이스-이미터 사이에는 교류분에 대해 h_ie의 저항이 존재하는 것이다.

② 출력측의 동작을 전기 회로로 표시 : h_fe=i_c/i_b, V_ce=R'_Lh_feI_b

③ 트랜지스터 전체의 등가 회로

[2] 등가 회로를 이용할 때의 주의

① h상수를 고려한 등가 회로 :

② 등가 회로 선택시 유의할 기타 사항:
- 등가 회로는 트랜지스터의 동작 전부를 나타낸 것은 아인고 교류분에 대한 것이다.
- v_be, i_b, v_ce, i_c의 작은 변화에 대해서만 이용할 수 있다.
- h상수는 동작점에 따라 변화하므로, 그 점을 고려한 상수를 사용해야 한다.

(2) 등가 회로를 이용하여 특성을 구하는 방법

[1] 증폭도

① 전압 증폭도 : A_v=V_o/V_i=V_ce/V_be, V_o=R_L'I_c=R_L'h_feI_b, V_i=h_ieI_b
∴Av=R'L×hfe/hie

② 전류 증폭도 : A_I=I_c/I_b=h_fe
③ 전력 증폭도 : A_P=P_OT/P_iT=V_eI_c/(V_bcI_b)=A_VA_I(여기서, P_iT는 입력전력, P_OT는 출력전력이다.)

[2] 증폭도의 데시벨[dB] 표시

① 전압 증폭도 : G_V=20log₁₀A_V[dB]
② 전류 증폭도 : G_I=20log₁₀A_I[dB]
③ 전력 증폭도 : G_P=10log₁₀A_P[dB]
④ 증폭도를 [dB]로 나타내는 이유 : 인간의 귀가 받는 감각의 세기는 "주어진 에너지의 대수(log)에 비례한다"라는 성질이 있기 때문이다. 예를 들어 증폭기의 출력이 10[W], 100[W]일 때의 출력은 10배지만 인간의 귀로 느끼는 세기는 대수에 비례하여 2배의 세기로 밖에 느끼지 못한다.

[3] 입·출력 임피던스

① 입력 임피던스 : 증폭 회로에서 트랜지스터의 베이스-이미터 사이가 입력측에서 보면 부하가 접속되어 있는 것과 같은 Z_i를 말한다.(Z_i=h_ie)
② 출력 임피던스 : 증폭 회로에서 컬렉터-이미터 사이는 부하 R'_L에서 보면 교류 전원과 같으며, 이 교류 전원이 가지는 내부 임피던스 Z_o를 말한다.(Z_o=∞)

③ Z_i0=Z_iR₁/(Z_i+R₁), Z_o0=Z_oR₂/(Z_o+R₂)

[4] h_oe, h_re를 고려한 경우의 증폭도와 입·출력 임피던스

교류회로
등가 회로의 종류	간이 등가 회로	h_oe를 고려한 등가회로	h_oe, h_re를 고려한 등가회로
등가 회로의 종류
전압 증폭도 A_v		(R''_L : R_L과 1/h_oe의 병렬 합성 저항)
전류 증폭도 A_I	h_fe
입력 임피던스 Z_i	h_ie	h_ie	h_ie- h_reh_feR''_L
출력 임피던스 Z_o	∞	1/h_oe

(3) 입·출력 특성과 주파수 특성

[1] 입·출력 특성

① 입·출력 특성은 일반적으로 직선 범위(정비례)내에서만 증폭하므로 직선 특성이라고도 한다.

[2] 주파수 특성

① 주파수 특성 : 증폭 회로에서 입력 전압 V_i를 일정하게 유지하고, 주파수를 변화시켜 가면서 증폭도 A_v를 측정하여 주파수에 대해 증폭도를 그래프로 나타낸 것.

② 저역 및 고역 차단 주파수 : 중역 주파수에서의 증폭도 G[dB]보다 3[dB] 낮아지는 저역 및 고역의 주파수 f_L, f_H가 있는데, f_L을 저역 차단 주파수, f_H를 고역 차단 주파수라 한다.
③ 주파수 대역폭 : 저역 차단 주파수 f_L과 고역 차단 주파수 f_H 사이에서 증폭되는 주파수 범위.
④ 이득과 대역폭의 곱은 항상 일정하다. G·BW=K(G[dB]:이득, BW[㎐]:주파수 대역폭, K:상수)

(4) 바이어스의 안정화

① 고정 바이어스는 온도 변호에 의한 컬렉터 전류 Ic의 변화가 큰 바이어스다.
② 바이어스는 트랜지스터의 온도 변화, 전원 전압의 변화, 트랜지스터의 상수의 변동에 대해 안정해야 한다.

[1] 자체 바이어스 회로

: 자체 바이어스 회로는 I_C가 어떤 원인으로 증가해도 자동으로 I_C를 조절하여 바이어스가 안정을 유지할 수 있게 됨.

[2] 전류 되먹임 바이어스 회로

① 전류 되먹임 바이어스 회로

② 바이패스 콘덴서(C_E) : C_E는 일반적으로 C₁, C₂보다 충분히 큰 값으로 해야 함. C_E에 의한 저역에서의 증폭도 낮아짐.

[3] 바이어스 회로의 안정도

① 온도에 대한 안정도 : 이 안정도 S는 작을수록 바람직하며, 회로 형식이나 회로 상수에 따라 변동한다.
SI_CBO=ΔI_C/ΔI_CBO, SV_BE=-ΔI_C/ΔV_BE,
② 전원 전압에 대한 안정도 : S_E=ΔI_C/Δ_E
③ h_FE에 대한 안정도 : Sh_FE=ΔI_C/Δh_FE

SI_CBO

SV_BE

S_E

Sh_FE

h_FE

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