PART7증폭회로(Transistor AMP)
실험 4 :Complementary Amp
이론
상보 대칭(2대의 전원 공급기)
상보 대칭 회로는 같은 특징을 가진 트랜지스터를 2개 사용한다. 그러나 하나는 PNP이고 다른 하나는 NPN이다. 그림 7-11은 이상적인 상보 대칭 푸쉬-풀 증폭기이다. Q2는 NPN이고 Q3은 PNP 트랜지스터이며, 각각은 에미터가 서로 연결된 에미터 폴로워이다. 에미터 회로의 부하 RL은 Q2와 Q3에 공통이며 Q2의 콜렉터는 정극성전원 +VCC로 가고 Q3의 콜렉터는 부극성 전원 -VCC로부터 직류 전압을 받는다.
Q2와 Q3은 차단상태가 되도록 직류 바이어스 된다고 가정한다. 정극성 변화 (1)동안 Q2의 베이스는 에미터에 비해 양으로 구동되고, NPN 트랜지스터 Q2는 턴-온 된다. 이 정극성 변화 (1)동안 Q2는 ON이 되며 Q2의 전류 파형은 그림 7-11 (b)와 같다. 양의 변화 동안 PNP트랜지스터 Q3은 역방향 바이어스이고 차단 상태이며, 음의 변화 동안 (2)에는 Q2가 차단일 때 Q3은 순방향 바이어스가 되어 턴-온 된다. 그림 7-11 (b)는 Q3의 전류방향이 Q2전류의 반대임을 보여준다. 이것은 Q2는 NPN, Q3은 PNP 트랜지스터이기 때문이다. 그림 7-11 (a)의 화살표는 Q2, Q3 및 부하 RL의 전자 전류방향을 나타낸다. 결국 RL양단의 전압은 입력과 같이 정현파이다. Q2와 Q3의 동작은 각각 수행되고 대칭이기 때문에 그림 7-11 (a)는 상보 대칭이라 부른다. 상보 대칭회로는 콜렉터 공통과 마찬가지로 에미터 공통으로 할 수도 있다.
상보 대칭 증폭기는 열 폭주나 전력 트랜지스터의 파괴를 방지하기 위해 주의해서 설계되어져야 한다. 전력 트랜지스터의 불균형이나 누설은 오차를 배가시킬 수도 있다. 대개는 다이오드에 의한 안정화 열 보상법을 이용한다. 이러한 조건은 주로 구동단과 출력단을 연결하여 사용한다.
상보 대칭(1대의 전원 공급기)
그림 7-12의 푸쉬-풀 상보 대칭증폭기에서는 1대의 전원만 사용한다. 회로의 대칭은 2개의 같은 전압 분배기 R1과 R2에 의해 유지된다. 위쪽 구동단은 Q2에 순방향 바이어스를 아래쪽 구동단은 Q3에 순방향 바이어스를 제공하며, 각 트랜지스터의 크로스오버 왜곡을 제거하기 위해 낮은 유휴전류가 흐르게 한다.
그림 7-12의 화살표는 Q2와 Q3의 외부회로에서 이러한 유휴전류의 경로를 나타낸 것이다. 유휴전류의 경로는 Q3, Q2 및 전원공급기까지 포함된다. Q2와 Q3이 동일한 특성을 가진 것으로 가정하기 때문에 D점은 회로의 직류전압 중간 점 즉 VAD=VDG=Vcc/2이다. 마찬가지로 R1들의 저항값은 같고 R2의 저항값도 같으며 Q2와 Q3이 동일한 특성을 가진다면 C점은 점 A와 G사이의 전압 분배기 중간점이 될 것이다. 그러므로 점 C와 D에 연결된 직류 전압계는 C와 D가 접지에 대해 같은 직류 전위에 있기 때문에 0V가 될 것이다. 위쪽 R1 및 R2의 전압 분배작용에 의해 점 B1은 점 C와 점 D보다 양의 값이다. 그렇기 때문에 Q2의 베이스(B1)는 에미터(D)에 비해 양이고 Q2(NPN)에 낮은 유휴전류가 흐르도록 순방향 바이어스를 제공한다.
R1과 R2의 비는 Q2와 Q3에 낮은 유효전류가 흐르도록 순방향 바이어스를 설정하는 데 중요한 요소이다. 입력신호는 Q2와 Q3의 베이스에 C1로 연결되고 각 베이스에 같은 신호를 제공한다. 캐패시터 C2는 RL에 출력신호를 연결하며 RL에 직류전류가 흐르는 것을 막아준다. Q2는 신호의 정극성 변화에 의해 순방향 바이어스되며 이때 전류 흐름은 RL 양단에 정극성으로 나타난다. Q3는 신호의 부극성에 의해 순방향 바이어스되며 양단에 부극성이 나타난다. 그림 7-12에서 다른 부품의 동작은 두개의 전원 공급기를 사용하는 경우와 같다.
상보 대칭 푸쉬-풀 증폭기는 고출력 오디오증폭기의 출력단에 사용된다. 이러한 시스템에서 스피커 음성코일은 부하로 작용하며 RL의 위치에 둔다. 회로에서 캐패시터 C2를 제거하고 부하가 바로 에미터와 접지 사이에 연결되도록 설계할 수도 있다. 이것은 에미터 폴로워 설계의 출력 임피던스가 낮기 때문에 가능하다.
실험 과정
1. M-07의 회로-2에서 입력은 1000Hz의 주파수에서 출력이 왜곡되지 않는 최대 입력 전압을 인가한다.
2. 위의 입력 전압에서 주파수를 100Hz로 하여 무부하일 때의 출력(Vp-p)을 측정하여 표 7-8에 기록한다. 그리고 부하가 50Ω(R7)일 대 출력을 측정하여 표 7-8에 기록한다.
3. 출력이 찌그러질 경우 표 7-8의 해당란에 표시한다.
4. 입력 주파수를 300, 1000, 3000, 10000Hz로 하여 과정 2~3을 반복한다.
5. 위 실험과정을 표 7-8에 기록한다.
6. DC 전압계를 사용하여 C-E 전압 바란스(2h-2f, 2h-2b간 전압)와 B-E Bias 바란스(2g-2h, 2h-2b간 전압)를 측정하여 해당란에 기록한다.
tab1실험 7-4.1 Complementary Amp 측정 (M-07의 Circuit-2에서 구성한다.)
1.결선방법(M-07의 Circuit-2)
1.전원 결선
내부적으로 연결되어 있다.
2.계측기 결선
전면 패널 Signal Output 단자에 BNC 케이블을 꼽고 적색선은 Circuit-2의 AC Input의 2a 단자에, 흑색선은 2b 단자에 연결한다.
Input 전압 측정 : Circuit-2의 2a 단자와 전면패널 Signal Input CH A의 A+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 2b 단자와 A- 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
Output 전압 측정 : Circuit-2의 2j 단자와 전면패널 Signal Input CH B의 B+단자 간을 적색선으로 연결하고 2k 단자와 B- 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
2.결선도
flash
3.측정 방법
- 1R1을 최대로 설정한 후, Touch LCD 패널에서 analog output 을 선택하고 Function Generator를 클릭한 다음 Amplitude Range를 , Amplitude를 amplitude 40%, Frequency를 , Signal을 으로 설정하고 을 클릭하여 1kHz 0.8Vpp를 출력한다.
- 2전면 패널에서 analog input 를 클릭하고 Oscilloscope 화면에서 입출력 파형이 나오도록 설정한다.
- 3화면의 좌측 하단에 quick launch 를 클릭하고 Analog Output를 선택한 다음, 40% 의 를 클릭하여 출력전압을 증가시킨다. CH B의 신호 파형이 일그러짐이 없을 때까지 증가시킨 후 Oscilloscope의 파형을 작도하고 CH B의 무왜 출력전압을 산출하여 표 7-8 해당란에 기록한다.
- 4주파수를 100Hz로 하여 무부하일 때의 출력(VPP)을 측정하여 표 7-8 해당란에 기록한다.
- 5Circuit-2의 2j 단자와 2l 단자 간을 황색선으로 연결하여, 부하가 50Ω(R6)일 때 출력을 측정하여 표 7-8에 기록한다. 출력이 찌그러질 경우 표 7-8의 해당란에 표시한다.
- 6결선도
flash
- 7입력 주파수를 300, 1000, 3000, 10000Hz로 변화하여 과정 4), 5)를 반복하여 표 7-8에 기록하여라.
- 8별도의 Digital Multimeter의 전압 측정 기능을 이용하여, Q2, Q3의 C-E 전압을 측정하고 B-E Bias도 측정하여 표 7-8 해당란에 기록한다.
Circuit-2의 2f 단자에 디지털 멀티미터의 적색 리드선을 연결하고 2h 단자에 흑색 리드선을 연결하여 Q1의 C-E간 전압을 측정한다.
Circuit-2의 2h 단자에 디지털 멀티미터의 적색 리드선을 연결하고 2m 단자에 흑색 리드선을 연결하여 Q2의 C-E간 전압을 측정한다.
Circuit-2의 2g 단자에 디지털 멀티미터의 적색 리드선을 연결하고 2h 단자에 흑색 리드선을 연결하여 Q1의 B-E Bias전압을 측정한다.
Circuit-2의 2i 단자에 디지털 멀티미터의 적색 리드선을 연결하고 2m 단자에 흑색 리드선을 연결하여 Q2의 B-E Bias 전압을 측정한다.
실험 결과 보고서
1. 실험 결과표
1) 1KHz 무왜 최대 출력일 때 입출력 파형
2. 검토 및 정리
1) 표 7-8의 주파수 별 무부하 출력전압과 부하 출력전압을 이용하여 다음 그래프에 주파수 특성 곡선을 그린다.
