[A+ 4.5 예비레포트,PSpice포함] 기초전자공학실험 - 차동 증폭기 회로

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[A+ 4.5 예비레포트,PSpice포함] 기초전자공학실험 - 차동 증폭기 회로에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제목
실험 목적
실험 장비
이론(PSpice 포함)
출처

본문내용

같은 입력신호를 두 입력 단자에 인가하는 방법으로 각 컬렉터에 크기는 같지만 반대의 극성으로 출력되어 상쇄되고 출력신호는 0이 된다. 하지만 실제 회로에서는 아주 작은 신호(off -set)가 출력된다.
1) 차동 입력
2) 공통 모드
이론
* 공통모드 제거비 : 공통모드 이득에 대한 차동 모드 이득의 비다.
위의 공식에서 Ac가 0에 가까워질수록 CMRR은 무한대로 증가한다. 만약 Ac=0이면, 완벽한 대칭성 을 가진 차동 증폭기로, 출력 전압은 이다. CMRR이 높을수록 성능이 좋은 차동증폭기라 할 수 있다. CMRR을 크게 하기 위해서는 큰 출력저항을 갖는 정전류원 회로를 사용해야 한다.
3. 차동증폭기의 DC 회로해석
이므로
- -
- -
이론
4. 차동증폭기의 AC 회로해석
1) 차동모드
① 단일 입력 ② 차동 입력
2) 공통모드
5. 정전류원을 이용한 차동 증폭기
공통 모드 전압 이득을 이상적인 크기인 0에 가깝도록 만드는 방법 중 하나가 정전류원을 이용하는 것이다. 정전류원을 연결함으로써 을 줄일 수 있는 이유는 정전류원 회로의 출력저항 이 매우 크므로 전류의 변화가 발생하지 않으면서 , 의 동작점을 일정하게 유지할 수 있으므로 증폭기가 올바르게 작동하기 때문이다.
이론
6. FET 차동 증폭기
JFET을 이용한 차동 증폭기 회로로 , 의 소스부분 는 가 0V이므로 라는 전류원이 된다. ,의 는 의 가 반으로 나누어지므로 이다. JFET 차동 증폭기에 대한 차동 전압 이득의 크기는 로 구할 수 있다.
이론
< PSpice 모의실험 27-1 >
아래에서 요구하는 데이터를 구하고, 질문에 답하기 위하여 DC 바이어스 모의실험부터 시작하라.
1. 전원 와 가 회로에 공급한 총 전력은 얼마인가?
답 : = 9.283
= 9.356
= 18.639
2. 두 전원이 공급한 전력의 크기가 같은가?
답 : 공급한 전력의 차이가 0.073으로, 거의 같다.
3. 과 의 콜렉터 전압과 이미터 전압을 구하여라.
답 : 에서 콜렉터 전압은 5.358V이고 이미터 전압은 643.9mV이다.
에서 콜렉터 전압은 5.358V이고 이미터 전압은 643.9mV이다.
4. 이들의 값이 같은가?
답 : 에서 콜렉터 전압과 이미터 전압은 각각 5.358V, -643.9mV
에서 콜렉터 전압과 이미터 전압은 각각 5.358V, -643.9mV로 값이 같다.
5. 과 의 콜렉터 전류를 구하라.
답 : 의 콜렉터 전류는 464.2
의 콜렉터 전류는 464.2
6. 이들의 값이 같은가?
답 : 의 콜렉터 전류는 464.2A, 의 콜렉터 전류는 464.2A으로 값이 같다.
7. 신호원 의 주파수와 전압을 각각 10kHz와 20mV로 설정하라.
8. 200동안 시간 영역(과도) 해석을 행하라.
이론
9. V(OUT1)과 V(OUT2)의 Probe 파형을 구하라.
10. 이들의 크기와 상태적인 위상차는 어떤가?
답 : 같은 크기를 갖고 위상차는 180°이다.
11. 단일출력 모드에서 증폭기의 이득은 얼마인가? RMS(V(VOUT1))/RMS(V(VIN1))의 비율은 이득의 정의로 사용하라. VOUT의 probe 파형을 구하고, 데이터로부터 전압이득을 계산하라.
*주의:VOUT=VOUT1-VOUT2
답 :
12. 신호원 를 추가하고, 두 신호원의 주파수와 전압을 각각 10kHz와 1V로 설정함으로써 회로를 위에 보인 것처럼 공통모드동작으로 변경하라.
13. 시간 영역(과도) 해석을 되풀이하라.
이론
14. V(OUT1)과 V(OUT2)의 Probe 파형을 구하라.
15. 이들의 크기와 상대적인 위상차는 어떤가?
답 : 같은 크기를 갖고 위상차는 0°이다.
16. 공통모드에서 증폭기의 이득은 얼마인가? 단계 11에서 정의한 것과 똑같은 전압비를 이득의 정의로 사용하라.
답 :
< PSpice 모의실험 27-2 >
아래에 그림 27-2과 같은 전류원을 가진 BJT 차동 증폭기를 보였다.
DC 바이어스 모의실험부터 시작하여 다음에 요구하는 데이터를 구하고, 질문에 답하라.
전압원 와 가 회로에 공급한 총 DC 전력은 얼마인가?
답 : = 9.853, = 14.97
= 24.823
2.. 과 의 콜렉터 전압은 얼마이며, 크기는 같은가?
☞ 의 콜렉터 전압은 5.074V, 의 콜렉터 전압은 5.074V로 전압의 크기는 같다.
3. , , 의 콜렉터 전류를 구하라.
답 : 의 콜렉터 전류는 492.6 μA
의 콜렉터 전류는 492.6 μA
의 콜렉터 전류는 993 μA
4. 이들의 상대적인 크기는 어떤가?
답 : , 의 콜렉터 전류는 동일하며, 는 , 의 콜렉터 전류의 약 2배이다.
이론
5. 신호원 의 주파수와 AC전압을 각각 10kHz와 10mV로 설정하라.
6. 200동안 시간 영역(과도) 해석을 수행하라.
7. V(OUT1)과 V(OUT2)의 Probe 파형을 구하라.
8. 이들의 크기와 상대적인 위상차는 어떤가?
답 : 같은 크기를 갖고 위상차는 180°이다.
9. 단일출력 모드(single-ended mode)에서 증폭기의 이득은 얼마인가?
pspice 모의실험 27-1, 단계 11에서와 같은 비율을 정의로 사용하라.
답 :
이론
10. 공통모드 동작을 위해 그림과 같이 회로를 변경하라.
11. 시간 영역(과도) 해석을 되풀이하라.
12. V(OUT1)과 V(OUT2)의 Probe 출력을 구하라. 매끈한 파형그림을 얻으려면 \'Maximum print step\'을 0.01로 설정하라.
13. 이들의 크기와 상대적인 위상차를 구하라.
답 : 같은 크기를 갖고 위상차는 0°이다.
14. 증폭기의 공통모드이득은 얼마인가? 단계 9에서 정의한 것과 똑같은 전압비율을 정의로 사용하라.
답 :
출처
전자회로 11판, Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky 지음, PEARSON
http://ko.wikipedia.org/wiki/차동증폭기
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=595958&mobile&categoryId=339
http://asic.postech.ac.kr/3.Class/1.Classes/05_332/exp10.pdf

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기초전자공학실험,   전자실험,   PSpice,   차동 증폭기,   증폭기