BJT 증폭기 BJT Amplifiers

(1)

1

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 1/110

CHAPTER 02

BJT 증폭기

BJT Amplifiers

신경욱 교수 금오공과대학교

2017. 3.

참사람

글로벌 마인드와 갖춘 사람리더십을

난사람

참된 인성과 봉사정신을 갖춘 사람

전문지식과 실천적 능력을

갖춘 사람

도전정신과 창의적 사고를 갖춘 사람

큰사람

Kit

든사람

인재상

(2)

2장 BJT 증폭기

2.1 기초 다지기

2.1.1 바이폴라 접합 트랜지스터란?

2.1.2 BJT의 동작모드

2.1.3 순방향 활성모드의 전류성분

(3)

3



N형과 P형으로 도우핑된 3개의 반도체 영역과 2개의 PN 접합을 가짐

 이미터(Emitter), 베이스(Base), 컬렉터(Collector) 세 개의 단자를 가짐

 NPN형 BJT와 PNP형 BJT로 구분됨

 이미터의 화살표는 BJT에 흐르는 전류의 방향을 나타냄

Bipolar Junction Transistor(BJT)

2.1.1 기초 다지기



이미터: 전류운반 캐리어(전자 또는 정공)를 제공

 베이스, 컬렉터 영역에 비해 불순물 농도가 가장 높게 도우핑됨(N

⁺

, P

⁺

로 표시)



컬렉터: 베이스 영역을 지나온 캐리어가 모이는 영역

 이미터, 베이스 영역에 비해 불순물 농도가 가장 낮게 도우핑됨



베이스: 이미터와 컬렉터 사이의 중간 영역

 중간 정도의 도우핑 농도를 가지며, 매우 얇게 만들어 짐

BJT 소자의 실제 구조

2.1.1 바이폴라 접합 트랜지스터란?

(4)

디지털 멀티미터(DMM)를 이용한 BJT 구별 방법



NPN형 BJT

 베이스와 컬렉터 단자로 들어간 전류가 이미터 단자로 나가는 동작



PNP형 BJT

 이미터 단자로 들어간 전류가 베이스와 컬렉터 단자로 나가는 동작

BJT의 단자 전류와 전압 표시

(5)

5



베이스-이미터 접합과 베이스-컬렉터 접합의 바이어스 조건에 따라 4가지 동작모드를 가짐

바이어스에 따른 BJT의 동작모드

2.1.2 BJT의 동작모드

 BJT의 세 단자가 모두 개방된 상태

 이미터, 베이스, 컬렉터 영역의 다수 캐리어가 접합의 전위장벽에 갇혀서 이동하지 못함

 BJT의 세 단자에 전류가 흐르지 않음

열적 평형상태

– 전자의 흐름이 없는 상태

(6)

 B-E 접합; 순방향 바이어스(𝑽

_𝑩𝑬

> 𝟎)

• 순방향 바이어스에 의해 전위장벽이 낮아지게 되어, 이미터와 베이스 영역의 다수 캐리어가 상대 영역으로 이동  B-E 접합에 전류가 흐르게 됨

 B-C 접합; 역방향 바이어스(𝑽

_𝑩𝑪

< 𝟎)

• 이미터에서 넘어온 전자는 일부가 베이스 영역에서 정공과 재결합되어 소멸되고, 나머지는 B-C 접합의 전위장벽 아래로 끌려 내려가서 컬렉터 영역으로 이동

 B-C 접합에 전류가 흐르게 됨

순방향 활성모드

전류흐름 방향

 베이스 전류는 컬렉터 및 이미터 전류에 비해 매우 작음

 작은 베이스 전류 𝑰

_𝑩

에 의해 큰 컬렉터 전류 𝑰

_𝑪

가 제어되는 트랜지스터 작용 이 일어남

 컬렉터 전류가 베이스 전류에 비례하므로 증폭기로 사용되는 동작모드

순방향 활성모드

(7)

7

 이미터 전류 𝑰

_𝑬

; ①의 전자에 의한 전류 성분과 ②의 정공에 의한 성분

 베이스 전류 𝑰

_𝑩

; ②와 ④의 정공에 의한 전류 성분

 컬렉터 전류 𝑰

_𝑪

; ⑤의 전자에 의한 전류 성분

 작은 베이스 전류 𝑰

_𝑩

에 의해 큰 컬렉터 전류 𝑰

_𝑪

가 제어되는 트랜지스터 작용

순방향 활성모드의 NPN형 BJT에 흐르는 전류 성분

 B-E 접합; 순방향 바이어스(𝑽

_𝑩𝑬

> 𝟎)

• 순방향 바이어스에 의해 전위장벽이 낮아지게 되어, 이미터와 베이스 영역의 다수 캐리어가 상대 영역으로 이동  B-E 접합에 전류가 흐르게 됨

 B-C 접합; 순방향 바이어스(𝑽

_𝑩𝑪

> 𝟎)

• 순방향 바이어스에 의해 전위장벽이 낮아지게 되어, 베이스의 다수 캐리어가 컬렉터 영역으로 이동, 이미터에서 넘어온 전자가 컬렉터 영역으로 이동

 B-C 접합에 전류가 흐르게 됨

포화모드

(8)

 베이스 전류가 증가해도 컬렉터 전류가 거의 증가하지 않으므로 포화(saturation)라는 표현을 사용함

 BJT가 포화모드에 있으면 컬렉터와 이미터 사이의 전압이 대략 0.7V 미만 이므로 BJT가 닫힌(closed) 스위치로 동작함

포화모드

 B-E 접합; 역방향 바이어스(𝑽

_𝑩𝑬

< 𝟎)

• 역방향 바이어스에 의해 전위장벽이 높아지게 되어, 이미터와 베이스 영역의 다수 캐리어가 상대 영역으로 이동하지 못함  B-E 접합에 전류가 흐르지 않게 됨

 B-C 접합; 역방향 바이어스(𝑽

_𝑩𝑪

< 𝟎)

• 역방향 바이어스에 의해 전위장벽이 높아지게 되어, 베이스와 컬렉터 영역의 다수 캐리어가 상대 영역으로 이동하지 못함  B-C 접합에 전류가 흐르지 않게 됨

 BJT는 개방된 스위치로 동작함

차단모드

(9)

9

BJT의 동작모드



순방향 활성모드

 베이스에 입력되는 작은 신호가 증폭되어 컬렉터에서 큰 신호가 얻어지는 증폭기로 동작

동작모드에 따른 BJT의 응용 예

(10)



포화 및 차단모드

 차단모드; 열린 스위치로 동작

 포화모드; 닫힌 스위치로 동작

동작모드에 따른 BJT의 응용 예

 베이스-이미터 전압(𝑽

_𝑩𝑬

)와 컬렉터 전류의 관계

 베이스 전류와 컬렉터 전류의 관계

• 𝜷

_𝑫𝑪

≡

^𝑰_𝑰^𝑪

𝑩

; 공통이미터 DC 전류이득, 베이스 전류가 컬렉터 전류로 증폭되는 증폭률

 이미터, 베이스, 컬렉터 전류의 관계

순방향 활성모드의 전류 성분

2.1.3 순방향 활성모드의 전류 성분

(11)

11



공통베이스(또는 베이스 접지) 전류이득

 이미터에서 베이스 영역으로 주입된 전자 중, 컬렉터에 도달하여 컬렉터 전류를 구성하는 비율

순방향 활성모드의 전류 성분

BJT의 컬렉터 전류-전압 특성곡선

𝑉

𝐵𝐶

> 0 𝑉

𝐵𝐶

< 0

선형모드: ▪ 𝑰

_𝑩

의 증가에 따른 𝑰

_𝑪

의 증가가 선형적임  증폭기에서 사용

▪ 𝑰

_𝑪

는 𝑽

_𝑪𝑬

에 무관, 𝑰

_𝑩

에만 영향을 받음(2차 효과 무시하는 경우) 포화모드: ▪ 𝑰

_𝑩

의 증가에 따른 𝑰

_𝑪

의 증가가 선형적이지 않음

▪ 𝑰

_𝑪

는 𝑰

_𝑩

와 𝑽

_𝑪𝑬

에 영향을 받음

(12)

BJT의 컬렉터 전류-전압 특성

(13)

13

2.2 BJT 증폭기의 바이어스

2.2.1 부하선과 동작점 2.2.2 고정 바이어스 회로 2.2.3 전압분배 바이어스 2.2.4 자기 바이어스 회로

 BJT를 증폭기로 사용하기 위해 선형영역에서 동작하도록 DC 바이어스를 인가

 DC 바이어스에 의해

직류 부하선

상에 트랜지스터의

동작점(Q점)이 설정됨

• 부하선: 부하전류의 변화에 따라 부하 양단에 나타나는 전압 변화의 궤적을 그린 직선

부하선(load line)

2.2.1 부하선과 동작점

(14)

[예제 2-1]

2.2.1 부하선과 동작점

𝐼

_𝐵𝑄

= 𝑉

_𝐵𝐵

− 𝑉

_{𝐵𝐸(𝑜𝑛)}

𝑅

_𝐵

𝐼

_𝐶𝑄

= 𝛽

_𝐷𝐶

× 𝐼

_𝐵𝑄

𝑉

_𝐶𝐸𝑄

= 𝑉

_𝐶𝐶

− 𝑅

_𝐶

× 𝐼

_𝐶𝑄



동작점이 차단점 근처로 치우친 경우

 베이스 전류의 음(-)의 반주기 중 일부에서 BJT가 차단모드로 동작하여 컬렉터 전류가 0이 되는 부분이 발생  출력파형에 왜곡이 발생

동작점에 따른 입출력 파형의 왜곡

2.2.1 부하선과 동작점

(15)

15



동작점이 포화점 근처로 치우친 경우

 베이스 전류의 양(+)의 반주기 중 일부에서 BJT가 포화모드로 동작하여 컬렉터 전류가 포화되는 부분이 발생  출력파형에 왜곡이 발생

2.2.1 부하선과 동작점



BJT 증폭기에서 선형으로 동작하는 신호범위를 최대로 하기 위해서는 선형영역의 중앙 근처에 동작점이 설정되어야 함

2.2.1 부하선과 동작점

(16)

고정 바이어스(fixed bias)

2.2.2 고정 바이어스 회로

𝑅

_𝐵

; 베이스 전류 결정 𝑅

_𝐶

; 컬렉터 전류 결정



직류부하선 방정식

 직류 부하선과 베이스 바이어스 전류 𝑰

_𝑩𝑸

의 교점에서 컬렉터 바이어스 전류 와 전압이 𝑰

_𝑪𝑸

와 𝑽

_𝑪𝑬𝑸

(동작점 Q)로 설정됨

고정 바이어스

(17)

17

[예제 2-2]

전압분배 바이어스(Voltage divider bias)

2.2.3 전압분배 바이어스

베이스 단자에서

Thevenin 등가회로

(18)

 BJT의 𝜷

_𝑫𝑪

와 𝑽

_{𝑩𝑬(𝒐𝒏)}

는 온도에 비교적 민감하게 영향을 받으며, 트랜지스터 에 따라 약간씩 차이가 있음

온도, 트랜지스터 특성변화 등에 영향을 받지 않도록 안정된 바이어스를 인가하는 것이 중요함

바이어스 안정도

2.2.3 전압분배 바이어스

자기 바이어스(Self bias)

2.2.4 자기 바이어스 회로

(19)

19

자기 바이어스

2.2.4 자기 바이어스 회로

𝛽

_𝐷𝐶

≫ 1, (𝛽

_𝐷𝐶

+ 1)𝑅

_𝐸

≫ 𝑅

_𝑇𝐻

𝐼

_𝐶𝑄

= 𝛽

_𝐷𝐶

𝐼

_𝐵𝑄

 𝐼

_𝐶𝑄

: 𝛽

_𝐷𝐶

에 무관

𝛽

_𝐷𝐶

≫ 1  𝐼

_𝐸𝑄

≈ 𝐼

_𝐶𝑄

핵심 포인트

2.2 BJT 증폭기의 바이어스

(20)

[예제 2-3]

(21)

21

[예제 2-3] 시뮬레이션 결과

2.3 BJT의 저주파 소신호 등가모델

2.3.1 하이브리드-π 소신호 등가모델 2.2.2 소신호 T-등가모델

(22)



저주파(low frequency) 등가모델; 주파수 특성이 포함되지 않음

 BJT 내부의 기생 정전용량(parasitic capacitance)을 고려하지 않음



고주파(high frequency) 등가모델; 주파수 특성이 포함됨

 BJT 내부의 기생 정전용량을 고려함



하이브리드(hybrid)-𝝅 등가모델

 증폭기 회로 해석에 널리 사용되는 등가모델

BJT의 소신호 등가모델

2.3.1 하이브리드-π 소신호 등가모델

 순방향 활성영역에서 동작하는 BJT는 베이스-이미터 전압 𝒗

_𝑩𝑬

에 의해 제어되 는 전압제어 전류원(voltage-controlled current source)으로 동작함

 전달컨덕턴스(transconductance) 𝑔

_𝑚

으로 모델링

 𝑔

_𝑚

은 증폭기의 전압이득에 직접적으로 관련되는 중요한 파라미터임

전달컨덕턴스 𝑔_𝑚

(23)

23

전달컨덕턴스 g_m

 공통이미터 소신호 전류이득; 𝜷

_𝒐

 베이스-이미터 소신호 저항; 𝒓

_𝝅

𝜷

_𝒐

와 𝒓

_𝝅

∆𝑖_𝐶 = 𝛽₀∆𝑖_𝐵= 𝑔_𝑚∆𝑣_𝐵𝐸

𝐼_𝐶𝑄= 𝛽₀𝐼_𝐵𝑄 𝛽0= 𝑔𝑚𝑟𝜋=𝐼_𝐶𝑄

𝑉𝑇

𝑉_𝑇

𝐼𝐵𝑄=𝛽₀𝐼_𝐵𝑄 𝑉𝑇

𝑉_𝑇 𝐼𝐵𝑄= 𝛽0

(24)



베이스 폭 변조효과, 얼리(Early) 효과; 𝑽

_𝑪𝑬

가 증가할수록 B-C 접합의 공핍영역이 확대되어 유효 베이스 폭이 감소

 컬렉터 전류 증가

 BJT의 컬렉터 전압이 증가할수록 컬렉터 전류가 증가하는 현상

 소신호 컬렉터 저항 𝒓

_𝒐

로 나타남 (𝑽

_𝑨

; 얼리 전압)

소신호 컬렉터 저항 𝒓

_𝒐

문제 2-7



소신호 이미터 저항; 𝒓

_𝒆

소신호 T-등가모델

2.3.2 소신호 T-등가모델

(𝛼 ≈ 1)

𝑟_𝑒 =∆𝑣𝐵𝐸

∆𝑖_𝐸 = ∆𝑣𝐵𝐸

∆𝑖_𝐵(1 + 𝛽₀)= 𝑟𝜋

(1 + 𝛽₀)

1 1

(25)

25

BJT의 각 단자에서 본 소신호 등가저항

2.3.2 소신호 T-등가모델

𝑔

_𝑚

= 𝐼

_𝐶𝑄

𝑉

_𝑇

𝑟

_𝜋

= 𝑉

_𝑇

𝐼

_𝐵𝑄

𝑟

_𝑒

= 𝑉

_𝑇

𝐼

_𝐸𝑄

𝑟

_𝑜

= 𝑉

_𝐴

𝐼

_𝐶𝑄

2.4 BJT 증폭기 회로 해석

2.4.1 공통이미터 증폭기

2.4.2 이미터 저항을 갖는 공통이미터 증폭기 2.4.3 공통컬렉터 증폭기

2.4.4 공통베이스 증폭기

2.4.5 BJT 증폭기의 특성 비교

(26)

BJT 증폭기의 기본 구조

2.4 BJT 증폭기 회로 해석

 입력전압 𝒗

_𝑺

에 의해 생성되는 베이스 전류가 𝜷

_𝒐

배 만큼 증폭되어 컬렉터 전류로 나타남.

 컬렉터 전류와 𝑹

_𝑪

의 곱에 의해 컬렉터에서 출력전압이 얻어짐

 베이스에 인가되는 작은 전압이 컬렉터에서 큰 전압으로 증폭작용이 일어남

 입력전압과 출력전압은 반대 위상

공통이미터 증폭기

2.4.1 공통이미터 증폭기

𝐶

_𝐶

: Coupling Capacitor(결합 커패시터) DC 성분 blocking,

하측 차단주파수에 영향을 미침

(27)

27

바이어스 저항

𝑅

₁

||𝑅

₂

≫ 𝑟

_𝜋

, 𝑟

_𝑜

≫ 𝑅

_𝐶

증폭기 해석: ▪ 전압, 전류이득 𝐴

_𝑣

, 𝐴

_𝑖

▪ 입력저항 𝑅

_𝑖

▪ 출력저항 𝑅

_𝑜

▪ 주파수 응답특성 𝑓

_𝑙

, 𝑓

_ℎ

증폭기 해석 절차

1. DC 해석  소신호 파라미터 계산 1. 교류 등가회로로 변환

2. BJT를 소신호 등가회로로 대체 3. KVL, KCL 적용



전압이득

 마이너스 부호는 입력전압과 출력전압의 반전위상 관계를 나타냄

(𝑅

_𝑆

≪ 𝑟

_𝜋

)

(28)



전류이득



입력저항



출력저항

(29)

29

[예제 2-4]

증폭기 해석 절차

1. DC 해석  소신호 파라미터 계산 1. 교류 등가회로로 변환

2. BJT를 소신호 등가회로로 대체 3. KVL, KCL 적용

[예제 2-4]

(1) DC 바이어스 해석

∴ 𝑉

_𝐵𝐸𝑄

= 𝑉

_𝐵𝑄

= 0.7 𝑉

𝑉

_𝐵𝐶𝑄

= 𝑉

_𝐵𝑄

− 𝑉

_𝐶𝑄

= 0.7 − 5.87 = −5.17 𝑉

(30)

[예제 2-4]

(2) AC 해석

동작점으로부터 소신호 파라미터 값 계산

입력저항 𝑅

_𝑖

= 𝑟

_𝜋

= 0.27 𝑘Ω

[예제 2-4] 시뮬레이션 결과

(31)

31

[예제 2-4] 시뮬레이션 결과

 시뮬레이션 결과; 𝑨

_𝒗

= −𝟏𝟏𝟒. 𝟐𝟒 V/V

 식 (2.35)의 계산값; 𝑨

_𝒗

= −𝟏𝟐𝟒. 𝟎𝟑 V/V



이미터 저항 𝑹

_𝑬

 전류증폭율 𝜷

_𝒐

의 변동 등 외부 요인들에 의한 컬렉터 바이어스 전류 𝑰

_𝑪𝑸

의 변동을 작게 만들어 동작점(Q점)이 안정화됨  부귀환(negative feedback)

이미터 저항을 갖는 공통이미터 증폭기

2.4.2 이미터 저항을 갖는 공통이미터 증폭기

6장 귀환증폭기 참조

(32)

𝑅

₁

||𝑅

₂

≫ 𝑅

_𝑖

, 𝑟

_𝑜

→ ∞



전압이득

 𝑹

_𝑬

= 𝟎인 경우에 비해 전압이득이 감소함

 근사적으로 𝜷

_𝒐

의 변동에 무관하게 𝑹

_𝑪

와 𝑹

_𝑬

의 비(ratio)로 주어짐

𝑅

_𝑖

≫ 𝑅

_𝑆

, 𝛽

_𝑜

≫ 1, 𝛽

_𝑜

𝑅

_𝐸

≫ 𝑟

_𝜋

(33)

33



입력저항

 𝑹

_𝑬

= 𝟎인 경우에 비해 입력저항이 커짐

 바이어스 저항을 포함시키는 경우, 𝑹

_𝒊^′= 𝑹_𝟏| 𝑹_𝟐|𝑹_𝒊



출력저항

𝑣_𝑖= 𝑟_𝜋𝑖_𝑏+ 𝑅_𝐸(𝛽₀+ 1)𝑖_𝑏

 동작주파수 범위에서 임피던스가 매우 작아지도록 충분히 큰 값의 커패시터 를 사용하면 𝑪

_𝑬

를 단락회로로 취급할 수 있음

 교류신호에 대해서는 𝑹

_𝑬

가 단락된 것으로 취급되어 𝑹

_𝑬

에 의한 전압이득 감소가 발생하지 않음

바이패스 커패시터의 역할

(34)

[예제 2-5]

(1) DC 바이어스 해석

(35)

35

[예제 2-5]

(1) DC 바이어스 해석

∴ 𝑉

_𝐵𝐸𝑄

= 𝑉

_𝐵𝑄

− 𝑉

_𝐸𝑄

= 1.46 − 0.755 = 0.705 𝑉 𝑉

_𝐵𝐶𝑄

= 𝑉

_𝐵𝑄

− 𝑉

_𝐶𝑄

= 1.46 − 11.25 = −9.79 𝑉

[예제 2-5]

(2) AC 해석

동작점으로부터 소신호 파라미터 값 계산

 [예제 2-4]의 전압이득 𝐴

_𝑣

= −124.03 𝑉/𝑉에 비해 크게 감소

 [예제 2-4]의 입력저항 𝑅

_𝑖

= 𝑟

_𝜋

= 0.27 𝑘Ω에 비해 크게 증가

(36)

[예제 2-5] 시뮬레이션 결과

 시뮬레이션 결과; 𝑨

_𝒗

= −𝟒. 𝟓𝟏 V/V

 식 (2.44)의 계산값; 𝑨

_𝒗

= −𝟒. 𝟗𝟖 V/V

[예제 2-5] 시뮬레이션 결과

(37)

37

 𝜷

_𝒐

값의 변화가 증폭기의 전압이득에 거의 영향을 미치지 않아 안정된 전압 이득이 얻어짐

[예제 2-5] 고찰

 이미터 전압이 𝑽

_𝑩𝑬

≈ 𝟎. 𝟕 𝑽의 차를 유지하면서 베이스 전압을 따라감

 전압이득; 𝑨

_𝒗

≈ 𝟏 V/V

 이미터 팔로워(emitter follower)라고도 함

 입력전압과 출력전압은 동일 위상

공통컬렉터 증폭기

2.4.3 공통컬렉터 증폭기

(38)

𝑅₁||𝑅₂ ≫ 𝑅_𝑖, 𝑟_𝑜 → ∞



전압이득; 1에 가까운 값을 가짐

(39)

39



전류이득; 큰 값을 가짐



입력저항; 큰 값을 가짐(CE Amp. With 𝑹

_𝑬

와 동일)



출력저항; 매우 작은 값을 가짐

(𝑅_𝑆≪ 𝑟_𝜋, 𝛽₀≫ 1)



Impedance Matching용 Buffer로 사용됨

𝑖_𝑒= (𝛽₀+ 1)𝑖_𝑏 베이스단자 저항: 𝑅_𝑆+ 𝑟_𝜋

(40)

[예제 2-6]

(1) DC 바이어스 해석

(41)

41

[예제 2-6]

(2) AC 해석

[예제 2-6] 시뮬레이션 결과

(42)

 시뮬레이션 결과; 𝑨

_𝒗

= 𝟎. 𝟗𝟕𝟕 V/V

 식 (2.50)의 계산값; 𝑨

_𝒗

= 𝟎. 𝟗𝟗 V/V

[예제 2-6] 시뮬레이션 결과

 이미터에 인가되는 입력전압에 의한 이미터 전류 𝒊

_𝑬

가 𝜶 (≈ 𝟏)배 되어 컬렉터 전류 𝒊

_𝑪

로 나타남  전류이득; 𝑨

_𝒊

= 𝜶 ≈ 𝟏 A/A

 입력전압과 출력전압은 동일 위상

공통베이스 증폭기

2.4.4 공통베이스 증폭기

(43)

43

바이어스 저항 𝑅

₁

, 𝑅

₂

는 교류 등가회로에 나타나지 않음(영향을 미치지 않음)

T-등가모델 적용



전압이득

(𝑟_𝑒 ≪ 𝑅_𝐸)

(𝑟_𝑒≪ 𝑅_𝑆)

≈𝑅_𝐶

𝑅_𝑆 (𝛼 ≈ 1)

(44)



전류이득; 근사적으로 1에 가까운 값을 가짐



입력저항; 매우 작은 값을 가짐



출력저항; 𝑹

_𝑪

를 제외한 출력저항 𝑟

_𝑜

는 매우 큰 값을 가짐

𝑅

_𝐶



Current Buffer(전류 버퍼)로 사용됨

(𝑟_𝑜→ ∞)

(≈_𝑔¹

𝑚)

(45)

45

[예제 2-7]

(1) DC 바이어스 해석

∴ 𝑉

_𝐵𝐸𝑄

= 𝑉

_𝐵𝑄

− 𝑉

_𝐸𝑄

= 2.33 − 1.67 = 0.66 𝑉 𝑉

_𝐵𝐶𝑄

= 𝑉

_𝐵𝑄

− 𝑉

_𝐶𝑄

= 2.33 − 6.7 = −4.37 𝑉

𝑉

_𝐵𝑄

= 𝑉

_𝑇𝐻

− 𝐼

_𝐵𝑄

𝑅

_𝑇𝐻

= 2.5 − 10.18 × 16.67 × 10

⁻³

= 2.33 𝑉

(46)

[예제 2-7]

(2) AC 해석

[예제 2-7] 시뮬레이션 결과

(47)

47

[예제 2-7] 시뮬레이션 결과

(48)

BJT 증폭기의 특성 비교

2.4.5 BJT 증폭기의 특성 비교

2.5 다단 증폭기

2.4.1 CE-CE 종속연결 증폭기

2.4.2 CE-CB 종속연결 증폭기

2.4.3 CC-CE 종속연결 증폭기

2.4.4 CE-CC 종속연결 증폭기

(49)

49

 단일 트랜지스터 증폭기들을 종속(cascade)으로 연결하여 구성

 단일 증폭단의 장점들이 결합된 우수한 성능의 증폭기를 구현할 수 있음

 부하효과(loading effect); 증폭단-2의 입력저항이 증폭단-1에 부하로 작용함

 증폭단-1에서 부하효과를 고려해야 함

 종속연결 증폭기 전체의 입력저항; 증폭단-1의 입력저항

 종속연결 증폭기 전체의 출력저항; 증폭단-2의 출력저항

 종속연결 증폭기 전체의 전압이득;

𝐴_𝑣

=𝐴

_𝑣1𝐴_𝑣2

다단(multi-stage) 증폭기

2.5 다단 증폭기

𝐴

_𝑣1

𝐴

_𝑣2

종속연결 2단 증폭기의 특징

2.5.1 CE-CE 종속연결 증폭기

(주파수 응답특성 개선)

(50)

CE-CE 종속연결 증폭기

𝑅

_𝐿2

=𝑅

_𝐶2

|| 𝑅

_𝐿

𝑅

_𝐿1

=𝑅

_𝐶1

||𝑅

_𝑖2

= 𝑅

_𝐶1

|| 𝑟

_𝜋2

CE-CE 종속연결 증폭기

(51)

51

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 101/106



CE-CB 종속연결 구조

캐스코드(Cascode) 증폭기

2.5.2 CE-CB 종속연결 증폭기(캐스코드 증폭기)

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 102/106

캐스코드(Cascode) 증폭기

2.5.2 CE-CB 종속연결 증폭기(캐스코드 증폭기)

𝑅

_𝐿2

=𝑅

_𝐶2

|| 𝑅

_𝐿

(52)

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 103/106

CC-CE 종속연결 증폭기

2.5.3 CC-CE 종속연결 증폭기

CC-CE 종속연결 증폭기

2.5.4 CE-CC 종속연결 증폭기

(53)

53

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 105/106

CE-CC 종속연결 증폭기

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 106/106

CE-CC 종속연결 증폭기

(54)

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 107/106

 CC-CC 종속연결 구조

 복합 트랜지스터(compound transistor)라고도 함

달링톤 쌍(Darlington Pair)

2.5.5 CC-CC 종속연결 증폭기(달링턴 쌍)

달링톤 쌍(Darlington Pair)

2.5.5 CC-CC 종속연결 증폭기(달링턴 쌍)

(55)

55

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 109/110

2.6 PSPICE 시뮬레이션 실습

실습 2-1 실습 2-2 실습 2-3 실습 2-4

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 110/106

[그림 2-53]의 회로를 PSPICE 시뮬레이션하여 BJT의 동작을 확인하라.

[실습 2-1]

2.6 PSPICE 시뮬레이션 실습

(56)

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 111/106

[실습 2-1] 시뮬레이션 결과

[그림 2-55]의 회로를 PSPICE 시뮬레이션하여 동작점 전압과 전류를 확인하라.

[실습 2-2]

(57)

57

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 113/106

[실습 2-2] 시뮬레이션 결과

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 114/106

[그림 2-57]의 CE-CE 2단 증폭기를 PSPICE 시뮬레이션하여 소신호 전압 이득을 구하라.

[실습 2-3]

(58)

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 115/106

[실습 2-3] 시뮬레이션 결과



전체 증폭기의 전압이득: 𝑨

_𝒗= 𝑨_𝒗𝟏𝑨_𝒗𝟐= 𝟏𝟎, 𝟏𝟓𝟔 𝑽/𝑽

 𝑨

_𝒗𝟏

= −𝟒𝟗. 𝟓 𝑽/𝑽, 𝑨

_𝒗𝟐

= −𝟐𝟎𝟓. 𝟏𝟕 𝑽/𝑽

(59)

59

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 117/106

[그림 2-59]의 CE-CC 종속연결 증폭기를 PSPICE 시뮬레이션하여 소신호 전압이득 을 구하라.

[실습 2-4]

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 118/106

[실습 2-4] 시뮬레이션 결과

(60)

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 119/106

[실습 2-4] 시뮬레이션 결과



전체 증폭기의 전압이득: 𝑨

_𝒗= 𝑨_𝒗𝟏𝑨_𝒗𝟐= −𝟏𝟑𝟎. 𝟕𝟒 𝑽/𝑽

 𝑨

_𝒗𝟏

= −𝟏𝟑𝟏. 𝟓𝟓 𝑽/𝑽, 𝑨

_𝒗𝟐

= 𝟎. 𝟗𝟒𝟒 𝑽/𝑽

두산 베어스 투수 유희관

- 2009년 대학 졸업 후, 연봉 2,000만원으로 프로 시작 - 연봉 5억(2016년), FA와 외국인 선수 제외 최고 연봉 - 웬만한 고교생 투수보다 못한 평균 구속 128km/h - 낮은 구속을 억지로 올리는 대신, 좋은 제구력을 더

살리려 했다.

(61)

61

한빛아카데미 2장 BJT 증폭기 121/110