BJT 바이어스 회로 설계 - 실험 10. BJT의 이미터 바이어스 및 콜렉터 궤환 바이어스, 실험 11. BJT 바이어스 회로 설계

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BJT 바이어스 회로 설계 - 실험 10. BJT의 이미터 바이어스 및 콜렉터 궤환 바이어스, 실험 11. BJT 바이어스 회로 설계 에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험 10. BJT의 이미터 바이어스 및 콜렉터 궤환 바이어스
실험 11. BJT 바이어스 회로 설계

(1) 목적

(2) 실험장비

(3) 이론

(4) PSPICE를 이용한 시뮬레이션

본문내용

VCE = VCC - VEE - (RC+RE)IC
◇ 이미터 바이어스의 Q점 안정도
IE =
where VBE, βDC : 온도와 전류에 따라 변화.
i) if RE ≫ , RE + RE
∴ IE ; IE가 βDC에 무관.
ii) if VEE ≫ VBE, -VEE - VBE -VEE
∴ IE - ; IE가 VBE에 무관
⇒ i), ii)로부터, IE ( IC)가 βDC 및 VBE에 무관하게 되면,
Q점은 이들 변수의 변화에 영향을 받지 않으므로 → Q점 안정.
◇ PNP 트랜지스터의 이미터 바이어스
* 그림 ; 이미터 바이어스된 pnp 트랜지스터.
npn형에 대해 공급전압의 극성이 반대.
즉, 컬렉터 전압 : (-)전압원
이미터 전압 : (+)전압원
◇ 컬렉터 귀환 바이어스
* 컬렉터에서 베이스로 부(-)귀환 (negative feedback) 연결.
i) βDC의 변화에 대한 영향을 축소시켜 Q점을 안정화.
ii) 구성소자의 수가 적다.
* 그림; 컬렉터 귀환 바이어스
컬렉터 전압이 BE junction에 바이어스 공급.
부귀환에 의한 Q점 안정화 과정.
i) IC가 증가 (by 어떤 요인. ex.온도 등).
→ ii) RC에 흐르는 전류가 증가하므로, RC 양단의 전압강하(VRC) 증가.
→ iii) VC = VCC - VRC에 의해 감소.
→ iv) RB 양단의 전압 감소.
→ v) IB 감소.
→ vi) IC 감소 (IC 증가분이 복구).
→ vii) RC 양단의 전압 감소.
→ ∴ VC 감소분이 복구
→ Q점 안정화.
◇ 컬렉터 귀환 바이어스 회로의 해석
by Ohm\'s Law, IB =
if IC ≫ IB, VC = VCC - RC(IC+IB)
VCC - RCIC
또, IB = 이므로, 위 IB 식에 대입하면,
=
IC + RCIC = VCC - VBE
(RC +)IC = VCC - VBE
∴ IC =
또, 이미터는 접지 → ∴ VE = 0
∴ VCE = VC - VE = VC
VCE = VCC - RCIC
◇ 온도에 대한 Q점의 안정도
식 IC = ; IC는 βDC와 VBE에 종속
βDC : 온도에 비례,
VBE : 온도에 반비례.
→ RC ≫ , VCC ≫ VBE가 되게 하면, 종속성 최소화.
컬렉터 귀환 바이어스의 주요특징은 이러한 조건이 만족되지 않아도
βDC와 VBE의 종속성 제거.
그림 ; 온도 변화에 따른 Q점의 안정화 현상
i) 그림 (a) : 초기온도 T1에서 IB, IC, VC는 초기값.
ii) 그림 (b) : 온도 ↑ ⇒ βDC ↑ → IC ↑,
⇒ VBE ↓ → IB ↑ → IC ↑
→ IC가 증가하는 만큼 RC 양단의 전압강하(VRC)도 증가.
→ VC = VCC - RCIC 에 의해 VC↓
VRC
→ RB 양단의 전압 (VRB) ↓
→ IB ↓ → IC ↓ (∴ 증가하려는 IC를 도로 끌어내림)
⇒ ∴ Q점 안정화.
그림 (d),(e) : 온도가 감소할 때 안정화 과정.
◇ 전압 분배 바이어스
가장 널리 사용되는 바이어스 방식.
단일 전원을 저항 전압분배기를 사용하여 Tr을 바이어스.
* 그림 ; 전압 분배 바이어스
베이스에 가해지는 DC 바이어스 전압은
R1과 R2로 구성된 저항 전압분배기에 의해 인가.
점 A에서 전류는 R2로 흐르는 전류와 BE junction으로 흐르는 전류의
2개의 전류 경로로 나누어 짐.
무부하 ;if I2 ≫ IB
부하; if IB가 I2 보다 충분히 적지 않다면, Tr의 베이스에서 접지로 본
베이스 입력 저항 RIN(base) (R2와 병렬) 고려
◇ 전압 분배 바이어스 회로의 해석

RIN(base) βDCRE 이므로,
Base에서 접지까지의 전체 저항 = R2∥βDCRE
∴ by 전압분배 법칙.
VB = VCC
if βDCRE ≫ R2, VB VCC
한편, VB = VBE + VE 이므로, VE = VB - VBE
이때 IE =
IE를 알면, 다른 모든 회로 변수값을 구할 수 있다.
∴ IC IE
VC = VCC - RCIC
VCE = VC - VE
by KVL for C-E 회로,
VCC - RCIC - VCE - REIE = 0
∴ VCE VCC - RCIC - REIE
이때 IC IE 이므로.
VCE VCC - (RC +RE)IC
◇ 전압분배 바이어스의 안정도
회로의 안정성 평가를 위한 또 다른 해석방법 by Thevenin의 정리.
그림; 테브난 등가 바이어스 회로
(a)에서 점A의 왼쪽회로를 테브난 등가회로로 변환하면,
RTH = , VTH = VCC
⇒ 그림 (a) 회로는 테브난 등가회로를 적용하여 (b)로 나타낼 수 있다.
by KVL for 등가 B-E loop,
VTH = RTHIB + VBE + REIE
IB = 이므로,
VTH = RTH() + VBE + REIE = (RE + ) IE +VBE
∴ IE =
if RE ≫ (ex. RE > 10), IE IC
; βDC 와 무관
∴ 단일 전압원으로 좋은 안정도 달성 → 널리 사용
◇ 전압 분배기에 의해 바이어스된 PNP 트랜지스터
pnp Tr은 npn Tr과 반대 바이어스 극성.
⇒ 그림 (a) : 컬렉터 전압을 부(-) 전압원으로 바이어스.
⇒ 그림 (b) : 이미터 전압을 정(+) 전압원으로 바이어스.
그림(c). 공급전압을 위쪽으로, 접지를 아래쪽으로 그린 그림.
그림 (c)
From 그림 (c),
RIN(base) βDCRE
베이스에서 바라본 전체저항 = R2∥βDCRE
∴ VB = VEE
또, VE = VB + VEB,
IE = ,
VC = RCIC
VEC = VE - VC
▒자료출처: 기초전자회로실험 (인터비젼) 교재 외
Micro electronic Circuits SedraSmith (OXFORD), NAVER
(4) PSPICE를 이용한 시뮬레이션
실험 10. BJT의 이미터 바이어스 및 콜렉터 궤환 바이어스
(1) 결정
(2) 이미터 바이어스회로
(3) 콜렉터 궤환회로(=0)
(4) 콜렉터 궤환회로(가 존재)
실험 11. BJT 바이어스 회로 설계
(1) 콜렉터 궤환회로
(2) 이미터 바이어스회로
(3) 전압분배기 회로

키워드

BJT 바이어스,   회로 설계,   콜렉터 궤환 바이어스,   BJT 바이어스 회로 설계,   실험,   회로,   설계