<증폭회로> 를 사용한 증폭회로에 대해 학습한다. 1.트랜지스터의 특성 (1)온도특성

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1 <증폭회로> 를 사용한 증폭회로에 대해 학습한다. 1.트랜지스터의 특성 (1)온도특성
*단원의 개요:증폭회로는 전자회로의 기본이 되며, 이 단원에서는 트랜지스터 를 사용한 증폭회로에 대해 학습한다. 1.트랜지스터의 특성 (1)온도특성 *증폭회로는 트랜지스터가 직류 바이어스로 활성화된 상태에서 미약한 음성 또는 영상 신호가 회로에 입력되어 큰 신호로 출력할 수 있도록 구성한 회로 *트랜지스터는 전류를 증폭하는 소자로, 트랜지스터의 전류 이득은 컬렉터 전 류, 온도 및 제조할 때 생기는 오차임 *전류 이득에 영향을 미치는 대표적인 요소는 컬렉터 전류와 접합부 온도 이다. (2)입출력 특성과 동작 영역 ①베이스 입력 특성 *베이스와 이미터 사이 전압이 0.7[V]이상이면 베이스 전류가 급격히 흐름 ②컬렉터 출력 특성 *VCE가 0[V]와 1[V] 사이에 있을때 컬렉터 전류 IC는 갑자기 증가하고, 그 이 후부터 일정상태가 유지됨 ③동작 영역 *첫째번 영역:트랜지스터가 정상적으로 증폭동작을 하는 영역,활성영역 임 *둘째번 영역:활성영역과 다른 동작을 함. 항복영역 이며 동작하면 안됨 *셋째번 영역:포화영역이며, 스위치가 닫힌(ON) 기능을 하게 됨 *넷째번 영역:차단영역이며, 스위차가 열린(OFF) 기능을 함

2 6. 전압 비교기 (1)전압 비교기의 기초 *입력 신호를 기준 전압과 비교하여, 그 차의 대소에 따라 두 가지 출력 상태 중 어느 한 상태로 결정되는 회로 (2)슈미트 트리거 *비교기의 입력 전압이 기준 전압 근처일 때 잡음이 가해지면 비교기의 출력에 급격한 변동이 불규칙하게 반복되는 잡음을 제거하는 회로

3 2. 증폭 회로의 특성 (1)바이어스 *트랜지스터가 증폭 기능 또는 스위칭 기능을 하려면 활성영역, 포화영역에서 동작되어야 하는데, 이런 목적으로 설계된 회로를 “바이어스회로”라 함 (2)바이어스 종류 *베이스 바이어스:회롹 단순하고 입력된 신호의 전류 및 전압 성분 모두를 효율적으로 증폭함 *이미터 바이어스:베이스 바이어스 방식이 가지고 있는 주위 온도나 트랜지 스터 자체 온도변화에 따라 바이어스가 변화되는 단점을 해결한 방식 *음되먹임 바이어스:이미터 저항의 전압 강하를 통해 베이스 입력회로에 되돌 리는 방법으로 바이어스를 안정화시키는 방식 *혼합 바이어스:위의 방식을 혼합한 방식 (3)부하선과 동작점 *트랜지스터를 제외한 베이스 입력 회로와 컬렉터 출력 회로에서 컬렉터 전류 IC와 컬렉터-이미터 사이 전압 VCE를 정할 수 있는데, IC와 VCE점들을 연결 한 선을 부하선이라 함 *트랜지스터에 공급되는 컬렉터 직류 전류 IC와 컬렉터-이미터 사이 직류전압 VCE인 점이 트랜지스터의 동작점이 됨

4 (4)직류 등가 회로와 교류 등가 회로 *직류 등가 회로:교류 신호원을 제거하고 직류 전원만 남기는 회로 *교류 등가 회로:직류 전원을 제거하고 교류 신호원만 남기는 회로 (5)증폭 이득과 임피던스 ①전류 이득:베이스 전류에 대한 컬렉터 전류비 ②임피던스:저항과 리액턴스 2개의 독립적인 스칼라 현상 ③전압 이득:교류 입력 전압에 대한 교류 출력 전압비 3. 전압 및 전류 증폭 회로 (1)전압 증폭기 *저주파이고 작은 크기의 전압을 증폭하여, 주파수는 입력과 같고 크기만 커진 전압 신호를 얻는 소신호 저주파 전압 증폭기를 말함 (2)전류 증폭기 *전류 증폭기는 입력 전류를 큰 출력 전류로 만들며,주파수는 입력 신호와 같고 크기만 커진 전류 신호를 출력함 *전류 증폭기인 이미터 폴로어는 입력 임피던스가 크고 출력 임피던스가 작아서 과부하를 방지하고 전류 증폭도 할 수 있음

5 4. 전력 증폭 회로 *전력 효율과 출력 파형에 따라서 A급, B급, C급 전력 증폭기 등으로 나눔 (1)A급 전력 증폭기 *A급 전력 증폭기는 주로 대신호를 입력 받아 증폭을 하며, 입력이 없어도 트랜 지스터는 항상 동작하여 전력 효율이 다른 증폭기에 비해 좋지 않음 (2)B급 전력 증폭기 *교류 입력 신호의 한 주기를 트랜지스터 2개가 반 주기씩 나누어 번갈아 증폭 시켜 직류 공급 전력을 줄여 전력 효율이 좋아지도록 한 증폭기 (3)C급 전력 증폭기 *여러 주파수 신호에서 특정 주파수 신호만을 선택하고 이를 증폭하며, 방송 신호를 증폭하는데 이용

6 5. 다단 증폭 회로 *여러 전압 증폭기가 연결된 증폭기를 말하며, 오디오 증폭기를 제작할 수 있음 (1)2단 종속 접속 증폭기 *다단 증폭기에서 전체 증폭도를 키운다고 반드시 좋은 것은 아니다 *증폭 이득이 커지면 주파수 대역폭이 좁아지고, 잡음이 증가함 *3단 이상 종속 접속은 거의 사용하지 않음 (2)오디오 증폭기 *음성 또는 음악 신호를 증폭하려면, 저주파 소신호 전압 증폭기, 전류 증폭기, 대신호 전력 증폭기 등의 여러 증폭기로 이루어진 오디오 증폭기를 사용함 6. 증폭 회로의 주파수 특성 *증폭기는 음성 또는 음악 신호를 증폭하는 오디오 증폭기, 영상 신호를 다루는 영상 증폭기 등으로 나눔 *신호의 주파수로 구분하면 고주파 증폭기, 중간 주파 증폭기, 저주파 증폭기

7 7. FET 증폭 회로 (1)전계 효과 트랜지스터 특성 *증폭기의 집적화를 좀 더 쉽게 하기 위해, BJT보다 우수하고 반도체 공정상 집적화가 쉬운 FET를 사용함 *게이트 전압을 사용하여 드레인 전류를 제어 하여 증폭함 (2)접합형 전계 효과 트랜지스터 증폭기 *전계효과 트랜지스터 동작 영역 가)차단영역:반송자가 통과하는 채널 유효 폭이 완전히 0이 되어 드레인 전류 가 없는 영역 나)저항성영역:드레인 전류는 원점에서 시작하여 거의 직선적으로 증가함 다)핀치 오프영역:드레인 특성 곡선에서 저항성 영역을 넘어 드레인 전류가 감소하여 0이 되는 영역

8 <연산 증폭기> *단원의 개요:연산 증폭기는 수만 배 이상의 매우 높은 전압 증폭률을 갖는 증
폭기 이다. 이 단원에서는 연산 증폭기를 이용한 반전 및 비반전 증폭기를 비롯하여 가산기와 감산기, 적분기와 미분기, 능동 필터 회로, 전압 비교기 등의 동작 원리 및 기능에 대해 학습한다. 1. 연산 증폭기의 기초 (1)연산 증폭기 회로의 구성 *2개의 입력단자를 가지고 있으며, 출력 전압은 두 입력의 차에 비례함 *반전 입력, 비반전 입력 의 2개의 입력을 가지고 있음 (2)연산 증폭기의 특성 ①특성 파라미터 가)입력 오프셋 전압:무신호시에 출력 전압을 0[V]로 만들기 위하여, 두 입력 단자 사이에 인가해야할 직류 전압 나)입력 바이어스 전류:2개의 입력 단자를 통하여 연산 증폭기 내부로 흘러 들어가는 직류 전류의 평균값 다)입력 저항과 출력저항:입력 저항은 입력 단자에 인가된 전압과 입력 전류의 비, 출력 저항은 출력 단자 전압과 출력 전류의 비를 나타냄

9 ②동특성 파라미터 가)개방 전압 이득 *개방회로(open-loop)는 연산 증폭기와 같이 외부 되먹임 회로가 연결되지 않은 상태를 의미한다. 이때의 전압 이득을 말함 나)단위 이득(Unity-Open) 주파수 *개방 전압 이득이 1(또는 0dB)로 감소되는 주파수 다)슬루율(slew rate) *구형파 입력에 대한 연산 증폭기 출력 전압의 최대 변화율 라)동상 제거비(Common Mode Rejection Ratio) *연산 증폭기의 출력이 두 입력 단자에 동일하게 가해진 동상 신호에 영향 받지 않은 정도를 나타냄 (3)실제의 연산 증폭기 *가장 기본적인 연산 증폭기는 741 OP-AMP로서 외부 연결 단자는 배치 형태 가 2줄형이거나 원형이거나 관계 없이 단자의 연결 순서는 동일함

10 2. 반전 증폭기와 비반전 증폭기 *반전은 위상을 의미하며, 반전 증폭기는 입출력 위상이 180도 만큼 차이가 난다는 것을 의미함 (1)반전 증폭기 *입력 신호에 대해 위상이 180도 바뀐 출력 신호가 얻어지는 증폭기 *연산 증폭기에서 가상 가상 접지는 두 입력 단자 사이의 전압이 0[V]라는 가정을 말함 (2)비반전 증폭기 *입력과 출력의 위상이 동일한 증폭기 (3)완충 증폭기 *완충(buffer) 증폭기는 비반전 증폭기의 일종으로 저항이 무한대인 경우의 증폭기 3. 가산기와 감산기 (1)가산기 *2개의 입력 회로의 전류를 더하여 증폭된 출력 전압을 만들어 주는 회로 (2)감산기 *두 신호를 반전 입력 단자와 비반전 입력 단자에 각각 동시에 공급하는 차동 증폭기를 말함

11 4. 적분기와 미분기 (1)적분기 *수학적 적분 연산을 수행하는 회로로서 입력 전압의 시간에 따른 누적 합에 비례하는 출력 전압을 얻음 (2)미분기 *수학적 미분 연산을 수행하는 회로로서 입력 전압의 변화율에 비례하는 출력 전압을 얻음 5. 능동 필터 회로 *필터 회로는 구현하는 방법에 따라 수동형과 능동형으로 분류됨 *수동 필터 회로는 저항, 인덕터 및 커패시터 등의 수동소자로 구성되며, 이들이 연산 증폭기와 결합하면 능동 필터 회로가 됨 (1)저역 통과 필터 *신호 주파수가 높아질수록 필터의 출력 전압은 0[V]로 접근하게 되어, 결과 적으로 저주파 신호는 그대로 통과하고 고주파 신호는 감쇠시키는 회로 (2)고역 통과 필터 *낮은 주파수에서는 출력 전압이 작게되고, 높은 주파수 신호는 그대로 통과 시키는 회로 (3)대역 통과 필터와 대역 차단 필터 *통과 필터는 일정한 주파수 대역 안에 있는 주파수 성분을 통과시키며, 차단 필터는 특정 대역 안에 있는 주파수 성분만 차단 시킴