바이폴라 트랜지스터의 바이어스 해석_예비(전자회로실험)

소개글

바이폴라 트랜지스터의 바이어스 해석_예비(전자회로실험)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

6장. 바이폴라 트랜지스터의
바이어스 해석
1. 실험 목적
2. 이론
3. 사용 장비 및 부품
4. 실험 방법
5. 예비 보고 사항

본문내용

크기 이내의 전류값인 경우 정격 전류증폭률만큼 증폭되어 출력인 컬렉터전류가 흐르는 경우를 능동 영역이라한다. 마지막으로 베이스전류가 너무 커서 컬렉터전류가 정격 전류증폭률만큼 증폭시키지 못하고 정격 전류증폭률보다 낮은 전류 증폭률을 가질 때 이 경우를 포화 영역이라고 한다.
2.2 바이어스 회로
트랜지스터가 능동 영역에서 동작하려면 컬렉터에 적절한 전류가 흘러야 하는데 컬렉터에 적절한 전류를 흐르게 하기 위한 회로를 바이어스 회로라고 한다. 바이어스의 가장 기본적인 회로에는 고정 바이어스, 자기 바이어스, 저항 분할 바이어스 등이 있다.
2.3 자기 바이어스 회로
자기 바이어스 회로는 베이스저항 가 에 직접 연결되지 않고, 컬렉터에 연결되어 있으며, 컬렉터 전압이 베이스-이미터 접합에 바이어스를 걸기 위한 것이다. 이러한 부귀환 접속은 에 영향을 줄임으로서 매우 안정된 동작점을 얻을 수 있다.
위 그림의 회로를 해석하면 다음과 같다.
위 식에서 이면 는 에 무관하게 된다. 일반적으로 개별 소자 회로에서 이다.
2.4 저항 분할 바이어스 회로
위 좌측 그림에서 우측 그림으로 테브난 등가 회로로 고치면
, 이고,
, ,
위 식에서 이면 는 에 무관하게 된다.
3. 사용 장비 및 부품
직류 전원 공급 장치
디지털 멀티 미터
바이폴라 트랜지스터 : 2SC1815 (1개)
4. 실험 방법
4.1 트랜지스터 동작 영역
1) 실험 회로 6-1의 회로를 구성하라.
2) 를 0V에서 8V까지 0.5V 간격으로 변화시키면서 와 를 측정하고 이로부터 와 를 계산하라. 아울러 에 따른 의 그래프를 그려라.
3) 위의 결과로부터 트랜지스터가 능동 영역에서 동작하기 위한 의 범위를 구하라. 아울러 능동 영역에서 동작할 때 값을 구하라.
4) 트랜지스터가 포화 영역에서 동작할 때 를 구하고 트랜지스터의 데이터 시트 값과 비교하라.
4.2 고정 바이어스 회로
1) 실험 회로 6-2의 회로를 구성하고 , 를 측정하여 , , 를 계산하라.
2) 위에서 얻은 값으로부터 , , 를 구하라.
3) 계산한 값을 예비 보고 사항에서 구한 값과 비교하라.
4) 트랜지스터를 바꾸어 실험 방법 1) ~ 3)을 반복하고 결과를 비교 설명하라.
4.3 자기 바이어스 회로
1) 실험 회로 6-3의 회로를 구성하고 , 를 측정하여 , , 를 계산하라.
2) 위에서 얻은 값으로부터 , , 를 구하라.
3) 계산한 값을 예비 보고 사항에서 구한 값과 비교하라.
4) 트랜지스터를 바꾸어 실험 방법 1) ~ 3)을 반복하고 결과를 비교 설명하라.
4.4 저항 분할 바이어스 회로
1) 실험 회로 6-4의 회로를 구성하고 , 를 측정하여 , , 를 계산하라.
2) 위에서 얻은 값으로부터 , , 를 구하라.
3) 계산한 값을 예비 보고 사항에서 구한 값과 비교하라.
4) 트랜지스터를 바꾸어 실험 방법 1) ~ 3)을 반복하고 결과를 비교 설명하라.
4.5 바이어스 회로의 비교
1) 실험 방법 4.1 ~ 4.3의 결과를 바탕으로 고정 바이어스, 자기 바이어스, 저항 분할 바이어스 회로를 비교 설명하라.
5. 예비 보고 사항
1) 실험 회로 6-1의 회로에서 =0.7V, =150 이라 가정하고 , , 를 구하라.
실험 회로 6-1에서 이고 =, 식을 이용하여 각 값을 구할 수 있다.
2) 실험 방법 4.1의 1) ~ 4)를 PSPICE로 시뮬레이션하고 1)의 결과와 비교하라. (DC Sweep를 이용하라.)
가 약 0.6~5.8V인 구간에서 의 크기가 감소하고 의 크기가 증가하는 것을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었다. 따라서 이 구간이 능동 영역임을 확일할 수 있다. 가 2V라 가정하고 PSPICE 시뮬레이션에서 가 2V인 지점에서 를 측정해보니 약 7.5V가 측정되었는데 예비 보고 사항 1)에서의 식을 통해 를 계산한 결과 값은 약 7.66V가 나왔다.
3) 실험 회로 6-2의 회로에서 =0.7V, =150 이라 가정하고 , , , , , , 를 구하라.
테브난 등가 회로로 간단히 구성한 뒤 계산하면 =0.74V 이다. 이므로 =36μA, 에서 =5.4mA, 에서 = 5.44mA이다. 에서 =-15.4V, 에서 =0.208, 에서 =0.72kΩ이고
4) 실험 방법 4.2의 1) ~ 3)을 PSPICE로 시뮬레이션하고 3)의 결과와 비교하라.
전압
PSPICE 측정값
전류
PSPICE 측정값
0.686V
2.10mA
48.58μA
0.118V
2.15mA
위의 PSPICE 시뮬레이션 결과 값과 예비 보고 사항 5)에서 이론으로 계산한 값과 비교해 보았더니 오차가 많이 나는 것을 알 수 있었다.
5) 실험 회로 6-3의 회로에서 =0.7V, =150 이라 가정하고 , , , , , , 를 구하라.
에서 를 구하면 =1mA가 나오고 에서 =6.7μA가 나온다. 에서 =1mA이다. 에서 =5.3V 이고 에서 =26mV이므로 =0.038, 에서 =3.95kΩ이 나온다.
6) 실험 방법 4.3의 1) ~ 3)을 PSPICE로 시뮬레이션하고 5)의 결과와 비교하라.
전압
PSPICE 측정값
전류
PSPICE 측정값
0.66V
972μA
7μA
5.40V
979μA
위의 PSPICE 시뮬레이션 결과 값과 예비 보고 사항 5)에서 이론으로 계산한 값과 비교해 보았더니 값이 거의 비슷함을 확인할 수 있었다.
7) 실험 회로 6-4의 회로에서 =0.7V, =150 이라 가정하고 , , , , , , 를 구하라.
저항 분할 바이어스 회로에서 과 부분을 테브난 등가회로로 고친 뒤 계산하면 =2.1V, =14kΩ이 된다. 식과 다음식 , , 식을 이용하여 를 구하면 =1.28mA, =8.5μA, =1.27mA가 나오고 에서 =1.98V, 에서 =4.03V 가 나오고 =0.049, =3.19kΩ이다.
8) 실험 방법 4.4의 1) ~ 3)을 PSPICE로 시뮬레이션하고 7)의 결과와 비교하라.
전압
PSPICE 측정값
전류
PSPICE 측정값
1.96V
1.28mA
9.14μA
3.97V
1.29mA
위의 PSPICE 시뮬레이션 결과 값과 예비 보고 사항 7)에서 이론으로 계산한 값과 비교해 보았더니 값이 거의 비슷함을 확인할 수 있었다.

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