공통이미터(CE : Common Emitter) 증폭기

소개글

공통이미터(CE : Common Emitter) 증폭기에 대한 보고서 자료입니다.

목차

I. 서론

II. 본론
A. 접지방식에 따른 증폭회로
B. 공통이미터(CE : Common Emitter) 증폭기
ⅰ. 입출력 특성
ⅱ. 직류 해석
ⅲ. 교류 등가회로
ⅳ. CE증폭기의 전압이득
ⅴ. 전압이득의 안정도
ⅵ. 공통이미터 증폭기의 위상반전

III. 결론

IV. 참고사항

본문내용

베이스간의 감쇠와 베이스에서 컬렉터까지의 이득을 곱한 것이 증폭기의 전체 이득이 된다. 신호전압은 10mV, 신호저항과 입력저항으로 인한 베이스전압은 5mV가 된다고 가정하자. 이 경우 감쇠는 이다. 만약 증폭기의 베이스에서 컬렉터까지의 전압이득을 20이라고 가정하면 출력전압은 이다. 따라서 전체 이득은 이 되며, 감쇠와 이득의 곱()과 같게 된다. 전체 이득은 <그림 4-2>에서 설명하고 있다.
<그림 4-2> 베이스 회로에서 감쇠와 전체 이득
Rs와 Rin(tot)가 전압분배기로 동작하는 베이스 회로에서의 감쇠는 다음과 같다.
전체 이득 Av'은 감쇠 그리고 베이스와 컬렉터간의 이득 Av의 곱이다.
a) 이미터 바이패스 커패시터에 따른 전압이득 효과
<그림 1-1>의 이미터 바이패스 커패시터 C2는 이미터저항을 단락(short)시켜, 실효적으로 이미터가 교류접지된다. 그러므로 바이패스 커패시터를 가진 증폭기의 전압이득은 최대값을 가지며, 과 같다.
여기서 바이패스 커패시터의 값은 충분히 크기 때문에 증폭기의 신호주파수 범위에서 RE와 비교하여 매우 작은 리액턴스값(이상적으로 0Ω)을 가진다. 바이패스 커패시터 Xc의 최적값은 증폭기의 최소 동작주파수에서 RE보다 10배 이하가 되도록 해야한다.
b) 바이패스 커패시터가 없는 경우의 전압이득
<그림 4-3> 바이패스 커패시터가 없는 경우의 전압이득
바이패스 커패시터가 교류 전압이득에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 <그림 4-3>의 회로에서 바이패스 커패시터를 제거하고 전압이득을 비교해 보자.
바이패스 커패시터가 없으므로 이미터는 이제 접지가 아니다. 따라서, 이미터와 접지 사이의 RE에 교류신호가 걸린다. 그리고 전압이득식에는 다음과 같이 re'이 추가된다.
RE의 영향으로 교류 전압이득은 감소할 것이다.
c) 전압이득에서 부하의 영향
부하 RL이 <그림 4-4 (a)>와 같이 결합 커패시터 C3를 통해 출력에 연결되었을 때, 신호주파수에서 컬렉터저항은 RC와 RL의 병렬저항이 된다. RC의 위쪽 끝은 교류접지가 된다는 것을 기억하라. 교류 등가회로는 <그림 4-4 (b)>와 같다. 전체 교류 컬렉터저항은 다음과 같다.
전압이득식에서 RC를 Rc로 대치하면 전압이득은 다음과 같다.
일 때 전압이득은 줄어든다. 만약 이면, 이고 부하는 이득에 거의 영향을 주지 않는다.
<그림 4-4> 교류(용량성으로) 결합된 부하를 가지는 공통이미터 증폭기
ⅴ. 전압이득의 안정도
비록 RE를 바이패스시켜 최대 전압이득을 얻지만 교류 전압이득이 에 의존하고, 은 IE에 의존하며 온도에 따라 변한다. 따라서 이 증가하면 이득은 감소하고, 이 감소하면 이득은 증가하게 된다. 이로 인해 온도에 따라 이득이 불안정하게 된다.
바이패스 커패시터가 없으면 RE가 교류회로에 존재하므로 이득은 감소한다(). 그러나 RE를 바이패스시키지 않는다면(존재한다면) 이득은 에 훨씬 적게 의존한다. 만일 이면, 이득은 실제적으로 에 독립적이다. 즉 다음과 같다.
a) 전압이득을 안정화하기 위한 스왐핑
스왐핑은 전압이득의 감소 없이 의 영향을 최소화시키는 데 이용하는 방법이다. 이 방법은 전압이득에서 의 영향을 제거한 것이다. 스왐핑은 바이패스 커패시터를 가진 RE와 그것을 갖지 않은 RE회로의 절충형이다.
스왐프된 증폭기에서 RE는 부분적으로 바이패스된다. 결과적으로 안정된 이득을 얻을 수 있으며, 이 회로의 이득은 의 영향을 크게 줄이거나 무시할 수 있다. 전체 외부 이미터저항 RE는 <그림 5>과 같이 두 개의 이미터저항 RE1, RE2로 구성된다. 여기서 RE2는 바이패스 되었으며, 다른 저항은 그렇지 않다.
직류 바이어스에는 두 저항()이 영향을 미치고, 교류 전압이득에는 RE1만이 영향을 미친다.
만약 RE1이 보다 수십 배 크다고 하면, 의 영향은 최소화된다. 근사 전압이득은 다음과 같이 된다.
<그림 5> 스왐핑 증폭회로
( 의 영향을 최소화하도록 이미터저항을 부분적으로 바이패스시켜 이득 안정을 시킨)
b) 증폭기 입력저항에서 스왐핑의 영향
RE가 완전히 바이패스된 공통이미터 증폭기의 베이스에서 본 교류 입력저항은 이다. 이미터저항이 부분적으로 바이패스 되었을 때는 바이패스되지 않은 저항이 교류신호에 의해 나타나고, 과 직렬로 입력저항으로 작용한다.
ⅵ. 공통이미터 증폭기의 위상반전
공통이미터 증폭기의 컬렉터 출력전압은 베이스 입력전압과 180° 위상차가 생긴다. 위상반전은 와 같이 전압이득 앞에 마이너스(-)를 붙여 표시한다.
a) 전류이득
베이스와 컬렉터 사이의 전류이득은 또는 이다. 그러나 증폭기의 전체 전류이득은 다음과 같다.
Is는 신호원으로부터 흐르는 전체 신호전류로서 <그림 6>에서 알 수 있듯이 베이스 전류와 바이어스 회로로 흐르는 신호전류의 합이다. 신호원으로부터 흐르는 전체 신호전류는 다음과 같다.
<그림 6> 전체 입력 신호전류(표시한 방향으로 Vs의 정(+)의 반주기 동안 흐른다).
b) 전력이득
전력이득은 전체 전압이득과 전류이득의 곱이다.
III. 결론
공통이미터 증폭기에 대해 간단히 요약하면 우선 입력은 베이스이며, 출력은 컬렉터이다. 입력과 출력사이에는 위상반전이 일어난다는 것을 알 수 있다. C1과 C3는 입출력 신호를 위한 결합 커패시터이고 C2는 이미터 바이패스 커패시터이다. 모든 커패시터는 동작주파수에서 무시할 수 있을 만큼 리액턴스를 가져야 하며 이미터는 바이패스 커패시터로 인해 교류 접지가 된다. 즉, 증폭기의 안정도를 좋게 하기 위해 직류에서는 개방으로 동작하고 교류에서는 단락으로 동작하는 커패시터가 안정도를 좋게 해준다. 이에 따라 공통이미터 증폭기는 입력 신호에 대한 출력 신호가 전압, 전류 모두 증폭이 되고, 특히 위상이 반전되는 것이 특징으로 다른 공통컬렉터 증폭기나 공통베이스 증폭기에 비해 각종 증폭용에 가장 많이 쓰인다는 것을 본 리포트를 작성 하면서 알 수 있었다.
IV. 참고사항
책 제목 출판사 저자 페이지
전자회로 (주)피어슨에듀케이션 코리아 손상희 외 7명 p305～321
알기쉬운전자회로 복두출판사 김영태 외 p216～219
고등학교산업전자 교육부 충남대공업교육연구소 p68～73

키워드

공통,   이미터,   CE,   Emitter,   증폭