증폭기의 주파수 특성_예비(전자회로실험)

소개글

증폭기의 주파수 특성_예비(전자회로실험)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 이론
2.1 저주파 대역 주파수 특성
2.2 고주파 대역 주파수 특성
3. 사용 장비 및 부품
4. 실험 방법
5. 예비 보고 사항

본문내용

및 부품
직류 전원 공급 장치
함수 발생기
오실로스코프
디지털 멀티 미터
트랜지스터 : 2SC1815 (1개)
저항 1kΩ, 2Ω, 2.7kΩ, 3.9kΩ, 4.7kΩ, 5.6kΩ
커패시터 : 47μF (전해, 3개)
4. 실험 방법
4.1 이미터 접지 증폭 회로
1) 실험 회로 12-1의 회로를 구성하라.
2) 모든 노드의 직류 전압을 측정하여 동작점 를 구하고 소신호 파라미터 , , 도 구하라.
3) 입력에 피크값이 30mV이고 주파수가 1kHz인 정현파 신호를 인가하고 전압 이득 과 를 측정하라.
4) 실험 방법 2) ~ 3)을 PSPICE로 시뮬레이션하고 실험값과 비교하라.
4.2 이미터 접지 증폭기의 주파수 특성
1) 입력에 피크값이 30mV인 정현파 신호를 주파수를 10Hz~10MHz 동안 변화시켜 가면서 출력 파형을 관찰하고 전압 이득을 구하라.(출력 신호의 크기가 변하는 경우에는 촘촘히, 변하지 않는 경우에는 듬성듬성 주파수를 변화시켜라.)
2) 1)에서 구한 결과를 이용하여 MATLAB으로 주파수 특성 그림을 그리고 3-dB 하한 주파수와 3-dB 상한 주파수를 구하라.
3) 실험 방법 2)를 PSPICE로 시뮬레이션하고 3-dB 하한 주파수와 3dB 상한 주파수를 구하라.
4) 실험 회로로부터 이론적인 3-dB 하한 주파수와 3-dB 상한 주파수를 구하라.
5) 3-dB 하한 주파수와 3-dB 상한 주파수 값에 대해 실험 결과, PSPICE로 시뮬레이션 결과, 이론적인 결과를 비교하라.
5. 예비 보고 사항
1) =0.7V라 가정하고 동작점 를 구하고 소신호 파라미터 , , 도 구하라.
먼저 를 구하기 위해서 실험 회로 12-1의 회로에서 X인 지점의 전압이 베이스의 전압이므로 베이스 전압을 구하면 전압 분배로 인해 =3.253V가 나오고 =0.7V 라 가정하였으므로 =2.553V가 된다. 이를 통해 ==1.27mA이다. 여기서 =150로 가정하고 이므로 =8.39μA가 나오고 이므로 =1.27mA-8.39μA=1.261mA가 동작점 이다.
이므로 =0.0485가 나오고 =3092Ω가 나온다.
2) 1)에서 구한 값을 이용하여 전압 이득 과 를 구하라.
식을 이용하여 전압 이득을 계산하면 =7.22가 나오고 이미터 접지 증폭기의 경우 출력이 반대로 나오므로 =-7.22이다.
이미터 접지 증폭기에서 입력 저항을 측정하기 위해 을 이용하였는데 따라서 , 이다. 므로 =-7.225.103=-36.84가 나온다.
3) 실험 회로 12-1의 회로에서 커패시터 , , 에 대응하는 극점 주파수 , , 를 구하고 이로부터 3-dB 하한 주파수 을 구하라.
= 입력 결합 커패시터에 의한 차단 주파수는
=, 이므로 =20.62Ω, =164.2Hz
= 출력 결합 커패시터에 의한 차단 주파수는
=, 이므로 =4.9kΩ, =0.69Hz
= 이미터 바이패스 커패시터에 의한 차단 주파수는
=, =이므로 =32.15Ω, =105.3Hz
이 3개중 가장 큰 값이 회로의 차단 주파수가 되므로 3-dB 하한 주파수 =164.2Hz가 된다.
4) 실험에 사용한 트랜지스터 2SC1815의 커패시터는 대략 =13pF, =4pF 이다. 밀러 정리를 이용하여 입력 커패시터 과 출력 커패시터 을 구하고 두 커패시터에 대응하는 저항 과 을 구하라. 이로부터 극점 주파수 , 을 구하고 이로부터 3-dB 상한 주파수 을 구하라.
=1.584
=4.1
==20.39Ω
==796Ω
==12.7kHz
==48.8MHz
5) 실험 방법 4.1과 4.2를 PSPICE로 시뮬레이션하고 전압 이득, 3-dB 하한 주파수와 3-dB 상한 주파수를 구하라. 이 결과를 1) ~ 4)에서 구한 이론적인 값과 비교하라.
PSPICE 시뮬레이션을 통해 계산한 전압 이득 =-7.41 이고 예비보고사항 2)에서 계산한 전압 이득 =-7.22와 비교하면 약간 차이가 있지만 거의 비슷함을 알 수 있다.
PSPICE 시뮬레이션을 통해 계산한 =-36.86이고 예비보고사항 2)에서 계산한 =-36.84이다. 이론 값과 시뮬레이션 값이 거의 비슷함을 알 수 있다.
PSPICE 시뮬레이션을 통해 3dB 하한 주파수와 상한 주파수 측정결과 =117.7Hz =1.14MHz가 측정되었다. 앞의 예비보고사항 3)에서 계산한 하한 주파수 =164.2Hz과 PSPICE 시뮬레이션 결과와 비교해 보면 약 47Hz가 차이가 났다. 상한 주파수는 이론상으로 계산한 결과와 큰 차이를 보였는데 알고 있는 계산 이론이 잘못 된 듯 하다.

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