PART7증폭회로(Transistor AMP)
실험 2 :Common Emitter Amp
이론
입력 임피던스
증폭기의 입력 임피던스 Zin혹은 Rin은 출력 왜곡이 없는 입력 신호 전압 Vv과 입력 신호 전류 iin의 비로 결정된다.
그러므로 Rin은 실험에서 Vin과 iin을 측정하여 위식에 대입하면 얻을 수 있다. 교류 마이크로 암미터나 밀리 암미터로 증폭기의 입력(베이스)전류를 측정할 수도 있고 전압계-저항계 방법으로 iin을 결정하기 위해 그림 7-4을 변형할 수도 있다. 전위차계 RX가 그림 7-4에서처럼 점 A와 B사이에 연결되어 있다. RX는 RX양단의 전압 VX가 B와 C사이에서 측정된 신호 전압 Vin과 같아질 때까지 변화시킨다. RX를 회로에서 분리하여 측정한 값은 Rin과 같다. 이미터 공통 증폭기의 입력 임피던스는 입력회로에 축퇴 귀환을 시킴으로써 증가될 수 있다. 같은 Vin값에서 베이스 대 이미터의 입력 신호 전류는 R3로 인해서 줄어든다. 그러나 회로에서와 같이 C3이 있으면 AC 적으로는 바이패스가 가능해진다. 그런 까닭에 이미터 회로에서 축퇴가 있을 때 Rin의 값은 더욱 커진다.
즉,
출력 임피던스
증폭기의 출력 임피던스 Zout은 회로의 출력에 가변저항기 Rout을 첨가함으로써 실험적으로 얻을 수 있으며, 그 과정은 다음과 같다. 먼저 부하를 걸지 않고 출력신호 Vout을 측정한다. 다음에 부하를 연결하고 새로운 출력 신호 Vout이 앞에서 측정된 값 Vout의 반이 될 때까지 부하(Rout)를 조정한 다음 Rout을 회로에서 분리하여 그 값을 측정한다. 측정된 저항값이 출력 임피던스 Zout이다. 입․출력 임피던스 측정시 입․출력 신호에 왜곡이 없도록 해야 한다는 점을 주의하라.
전압 이득
이미터 접지 증폭기는 전류, 전압 및 전력 증폭기이다. 실험적으로 입력에 측정된 신호전압을 넣어 증폭기의 전압이득을 결정할 수 있다. 출력-신호 전압은 측정되어지며(오실로스코우프 혹은 교류 전압계) 입력신호 대 출력신호의 비는 전압 이득이 된다.
중요한 것은 이 과정동안 증폭기는 선형영역에서 동작되어야 한다는 것이다. 실험적으로 이 증폭기의 선형 동작 범위를 결정할 수 있다. 오디오 신호의 100Hz 정현파를 입력에 넣고 오실로스코우프로 콜렉터에서 출력을 살펴본다. 신호 발생기의 출력을 초기에는 최소치에 둔다. 이때 발생기의 출력이 점점 증가되어지면 그 파형을 오실로스코우프로 관측한다. 그리고 오실로스코프의 화면에 이 측정값이 왜곡이 일어나지 않는 점까지 입력하였다면 이것이 바로 신호 입력의 범위이다.
실험 과정
1. M-07의 회로-3을 이용하여 그림 7-5와 같이 회로를 구성한다. 그리고 입력 주파수는 1000Hz 정현파로 한다.
2. R1은 최대, R6는 최도(0Ω)가 되게 조정한 후 입력 주파수의 전압을 가변하여 출력 전압이 8VP-P가 되도록 한다. 단, 출력 파형은 왜곡이 없어야 한다.
3. R6를 가변하여 출력 전압이 8VP-P가 되도록 한 후 입력 전압 VR6, VR3을 측정하여 표 7-4에 기록한다.
4. R6를 회로에서 분리한 후 저항값을 측정하여 표 7-4의 입력 저항란에 기록한다. 단, R6를 회로에서 분리시 저항값이 변하지 않도록 조심한다.
5. C2를 연결(3i-3j 단락) 한 후 과정 2~4를 반복하여 측정값은 표 7-4의 By Pass란에 기록한다.
6. M-07의 회로-3를 이용하여 그림 7-6과 같이 회로를 구성한다. 그리고 입력 주파수는 1000Hz 정현파로 하고 R6는 연결하지 않는다.(여기서는 C2를 연결하지 말 것)
7. R1과 입력 신호의 전압을 가변하여 출력전압이 왜곡이 없는 최대 값이 되도록 하고 무부하시 패를 측정하여 표 7-5에 기록하여라.
8. R6를 회로에 연결한 후 가변하여 무부하시 Vo의 1/2이 되도록 정확히 조정하고 이때의 Vi와 1/2부하시 Vo를 측정하여 표 7-5에 기록하여라.
9. R6를 회로에서 분리한 후 저항값을 측정하여 표 7-5의 출력 저항란에 기록한다. 단, R6를 회로에서 분리시 저항값이 변하지 않도록 조심하다.
10. C2를 연결(3i-3j 연결)한 후 과정 7~9를 반복하여 측정값은 표 7-5의 By-Pass란에 기록한다.
11. 그림 7-6에서 C2를 연결하고 입력 신호를 표 7-6과 같이 무부하, 정격부하시 무의 최대출력, 무의 최대 입력을 측정한 후 표 7-6에 기록한다. 단, 정격부하는 표 7-5의 By-Pass시의 출력 저항값을 사용한다.
12. 각각에 대하여 증폭도 (Vo/Vi)를 계산하여 표 7-6에 기록한다.
tab1실험 7-2.1 Common Emitter Amp 측정 (M-07의 Circuit-3에서 그림 7-5와 같이 회로를 구성한다.)
입력 임피던스 측정 Non By Pass 회로
1.결선방법(M-07의 Circuit-3)
1.회로 결선
R6를 회로에 연결하기 위해 Circuit-3의 3d 단자와 3l 단자 간, 3n 단자와 3m 단자 간을 황색선으로 연결한다.
2.전원 결선
내부적으로 연결되어 있다.
3.계측기 결선
Intput 전압 측정 : Circuit-3의 3a 단자와 전면패널 Signal Input CH A의 A+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 3b 단자와 A- 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
Output 전압 측정 : Circuit-3의 3g 단자와 전면패널 Signal Input CH B의 B+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 3h 단자와 B- 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
2.결선도
flash
3.측정 방법
- 1R1은 최대, R6는 최소(0Ω)가 되게 조정한 후
- 2Touch LCD 패널 좌측에 analog output 을 선택하고, Function Generator를 클릭한 다음 Amplitude Range를 , Amplitude를 amplitude 20, Frequency를 , Signal을 으로 설정하고 을 클릭하여 1kHz 40mVpp를 출력한다.
전면 패널에서 analog input 를 클릭하고 Volt & Ampere Meter 선택하여 CH A의 출력전압을 확인한다. 이때 Volt & Ampere Meter 화면에서 CH A, CH B의 를 선택하고 Function 에서는 , 를 선택한다.
화면의 좌측 하단에 quick launch를 클릭하고 Analog Output를 선택한 다음, 10% 의 를 클릭하여 출력전압을 증가시키면서 CH B의 측정전압이 8Vpp가 되도록 한다. Oscilloscope 탭을 선택하여 출력파형에 찌그러짐이 있는지 확인한다.
CH A의 측정값을 표 7-4 해당란에 기록한다.
- 3R6를 가변하여 출력 전압 CH B가 4VPP가 되도록 한다.
- 4입력전압 VR6, VR3을 측정하여 표 7-4에 기록한다.
VR6전압 측정을 위해서 input 전압 측정을 위해 연결된 Circuit-3의 3a 단자를 3l 단자로, 3b 단자를 3m 단자로 바꿔 연결한다.
VR3전압 측정을 위해서 Output 전압 측정을 위해 연결된 Circuit-3의 3g 단자를 3n 단자로, 3h 단자를 3k 단자로 바꿔 연결한다.
CH A, CH B의 측정값을 표 7-4 해당란에 기록한다.
을 클릭하여 신호 출력을 차단한다.
- 5R6를 회로에서 분리한 후 저항값을 측정한다. 단, R6를 회로에서 분리시 저항값이 변하지 않도록 조심한다.
3l 단자와 3m 단자에 연결된 선을 제거한 다음 전면 패널의 Multimeter High 단자와 3l 단자 간을 적색선으로 연결하고, Low 단자와 3m 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
Touch LCD 패널 좌측에 dmm 을 클릭하고 Function에서 을 선택하고 표시된 측정값을 표 7-4 해당란에 기록한다.
- 6별도의 디지털 멀티미터로 표 7-4에 주어진 측정위치에 대한 트랜지스터의 각 단자의 직류전압을 측정하여 기록한다.
입력 임피던스 측정 By Pass 회로
1.결선방법(M-07의 Circuit-3)
1.결선방법(M-07의 Circuit-3)
R6를 회로에 연결하기 위해 Circuit-3의 3d 단자와 3l 단자 간, 3n 단자와 3m 단자 간을 황색선으로 연결한다.
C3를 회로에 연결하기 위해 Circuit-3의 3i 단자와 3j 단자 간을 황색선으로 연결한다.
2.전원 결선 : 내부적으로 연결되어 있다.
3.계측기 결선 : [입력 임피던스 Non By Pass 회로]의 계측기 결선과 동일하다.
2.결선도
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3.측정 방법
- 1R1은 최대, R6는 최소(0Ω)가 되게 조정한 후
- 2Touch LCD 패널 좌측에 analog output 을 선택하고, Function Generator를 클릭한 다음 Amplitude Range를 , Amplitude를 amplitude 20, Frequency를 , Signal을 으로 설정하고 을 클릭하여 1kHz 40mVpp를 출력한다.
R1을 조정하여 CH B의 츨력 전압이 8Vpp가 되도록 한다.
CH A의 측정값을 표 7-4 해당란에 기록한다.
- 3[입력 임피던스 측정 Non By Pass 회로]>3. 측정방법>3)과 동일하다.
- 4[입력 임피던스 측정 Non By Pass 회로]>3. 측정방법>4)와 동일하다.
- 5[Non By Pass 회로]>3. 측정방법>5)와 동일하다.
출력 임피던스 측정 Non By Pass 회로
1.결선방법(M-07의 Circuit-3)
1.회로 결선
Circuit-3의 3d 단자와 3n 단자 간을 황색선으로 연결한다.
2.전원 결선
내부적으로 연결되어 있다.
3.계측기 결선
전면 패널 Signal Output 단자에 BNC 케이블을 꼽고 적색선은 Circuit-3의 AC Input의 3a 단자에, 흑색선은 3b 단자에 연결한다.
Intput 전압 측정 : Circuit-3의 3a 단자와 전면패널 Signal Input CH A의 A+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 3b 단자와 A- 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
Output 전압 측정 : Circuit-3의 3g 단자와 전면패널 Signal Input CH B의 B+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 3h 단자와 B- 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
2.결선도
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3.측정 방법
- 1R1와 입력신호의 전압을 가변하여 출력전압이 왜곡이 없는 최대값이 되도록 하고 무부하시 V0를 측정한다.
Touch LCD 패널 좌측에 analog output 을 선택하고, Function Generator를 클릭한 다음 Amplitude Range를 , Amplitude를 amplitude 20, Frequency를 , Signal을 으로 설정하고 을 클릭하여 1kHz 4Vpp를 출력한다.
R1을 조정하여 출력 파형이 찌그러짐이 없이 최대가 되도록 한다.
CH B의 측정값(무부하시 V0)을 표 7-5 해당란에 기록한다.
- 2R6를 회로에 연결한 후 가변하여 무부하시의 V0의 1/2이 되도록 정확히 조정하고 이때 Vi(VR3)와 1/2부하시 V0를 측정한다.
Circuit-3의 3l 단자와 3g 단자 간, 3m 단자와 3h 단자 간을 황색선으로 연결한다.
Vi(VR3)를 측정하기 위해서 Input 전압 측정을 위해 연결된 Circuit-3의 3a 단자를 3n단자로, 3b 단자를 3k 단자로 바꿔 연결한다.
R6를 조정하여 CH B의 측정값이 무부하시 V0의 1/2이 되도록 한다.
CH A, CH B의 측정값을 표 7-5 해당란에 기록한다.
을 클릭하여 신호 출력을 차단한다.
- 3R6를 회로에서 분리한 후 저항값을 측정한다. 단, R6를 회로에서 분리시 저항값이 변하지 않도록 조심한다.
3l 단자와 3m 단자에 연결된 선을 제거한 다음 전면 패널의 Multimeter High 단자와 3l 단자 간을 적색선으로 연결하고, Low 단자와 3m 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
Touch LCD 패널 좌측에 dmm 을 클릭하고 Function에서 을 선택하고 표시된 측정값을 표 7-5 해당란에 기록한다.
출력 임피던스 측정 By Pass 회로
1.결선방법(M-07의 Circuit-3)
1.회로 결선
Circuit-3의 3d 단자와 3n 단자 간을 황색선으로 연결한다.
To connect C3 to the circuit, connect between 3i terminal and 3j terminal with yellow line.
2.전원 결선
내부적으로 연결되어 있다.
3.계측기 결선
전면 패널 Signal Output 단자에 BNC 케이블을 꼽고 적색선은 Circuit-3의 AC Input의 3a 단자에, 흑색선은 3b 단자에 연결한다.
Intput 전압 측정 : Circuit-3의 3a 단자와 전면패널 Signal Input CH A의 A+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 3b 단자와 A- 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
Output 전압 측정 : Circuit-3의 3g 단자와 전면패널 Signal Input CH B의 B+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 3h 단자와 B- 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
2.결선도
flash
3.측정 방법
- 1R1와 입력신호의 전압을 가변하여 출력전압이 왜곡이 없는 최대값이 되도록 하고 무부하시 V0를 측정한다.
Touch LCD 패널 좌측에 analog output 을 선택하고, Function Generator를 클릭한 다음 Amplitude Range를 , Amplitude를 amplitude 10, Frequency를 , Signal을 으로 설정하고 을 클릭하여 1kHz 4Vpp를 출력한다.
R1을 조정하여 출력 파형이 찌그러짐이 없이 최대가 되도록 한다.
CH B의 측정값(무부하시 V0)을 표 7-5 해당란에 기록한다.
- 2[출력 임피던스 측정 Non By Pass 회로]>3. 측정방법>2)와 3)을 수행하여 측정하고 그 결과는 표 7-5 해당란에 기록한다.
- 3증폭기 주파수 특성 측정
그림 7-5에서 C2를 연결하고 입력 신호를 표 7-6과 같이 무부하, 정격부하시 무의 최대출력, 무의 최대 입력을 측정한다. 단, 정격부하는 표 7-5의 By-Pass시의 출력 저항값을 사용한다.
Touch LCD 패널 좌측에 analog output 을 선택하고, Function Generator를 클릭한 다음 Amplitude Range를 , Amplitude를 amplitude 10, Frequency를 , Signal을 으로 설정하고 을 클릭하여 1kHz 20mVpp를 출력한다.
4.계산
1. 각각에 대하여 증폭도 (V0/Vi) 를 계산하여 표 7-6에 기록한다.
실험 결과 보고서
1. 실험 결과표
1) 표 7-4에서 입력 임피던스는 얼마인가?
2) 트랜지스터의 각 단자전압을 계산하여 측정값과 비교하시오.
3) 표 7-5에서 입력 임피던스는 얼마인가?
4) 표 7-6에서 각각에 대하여 증폭도 (V0/Vi) 를 계산한다.
2. 검토 및 정리
1) 표 7-6을 이용하여 아래 그래프에 주파수특성 곡선을 작도하시오.
무부하시는 적색선, 부하시는 청색선
