실험5예비보고서. BJT 동작 - 대신호소신호 동작 레포트 실험5예비보고서. BJT 동작 - 대신호소신호 동작실험5예비보고서. BJT 동작 - 대신호소신호 동작실험5. BJT 동작 - 대신호/소신호 동작(예비 보고서)[실험목적]1. BJT 회로에서 대신호/소신호 동작에 대해 공부한다. 2. 얼리 효과를 포함한 BJT 소자의 특성 곡선을 측정 및 계산하고, 실제 소신호 모델의 파 리미터 값들을 계산한다.3. 바이어스 점에 따른 소신호 동작 실험을 통해 소신호 모델을 사용한 해석과 비교한다. [기초이론]-BJT 증폭 회로의 대신호, 소신호 동작 다이오드 회로에서처럼 BJT를 이용한 통신, 신호처리, 멀티미디어등 대부분의 아날로그 전기/전자회로들은 고정된 상수값의 바이어스 신호에 작은 진폭의 시간에 따라 변화하는 신호를 실어서 증폭, 전달하는 역할을 수행한다. 또한 다이오드 증폭회로와 마찬가지로 BJT증폭회로의 분석에서도 바이어스 점에 비해 상대적으로 매우 작은 변동을 분석하기 위해, 미분을 사용한 근사를 이용하는 대신호/소신호 모델을 이용한다. 그림 5-1은 BJT 증폭기 회로의 대신호/소신호 ...실험5. BJT 동작 - 대신호/소신호 동작(예비 보고서)[실험목적]1. BJT 회로에서 대신호/소신호 동작에 대해 공부한다. 2. 얼리 효과를 포함한 BJT 소자의 특성 곡선을 측정 및 계산하고, 실제 소신호 모델의 파 리미터 값들을 계산한다.3. 바이어스 점에 따른 소신호 동작 실험을 통해 소신호 모델을 사용한 해석과 비교한다. [기초이론]-BJT 증폭 회로의 대신호, 소신호 동작 다이오드 회로에서처럼 BJT를 이용한 통신, 신호처리, 멀티미디어등 대부분의 아날로그 전기/전자회로들은 고정된 상수값의 바이어스 신호에 작은 진폭의 시간에 따라 변화하는 신호를 실어서 증폭, 전달하는 역할을 수행한다. 또한 다이오드 증폭회로와 마찬가지로 BJT증폭회로의 분석에서도 바이어스 점에 비해 상대적으로 매우 작은 변동을 분석하기 위해, 미분을 사용한 근사를 이용하는 대신호/소신호 모델을 이용한다. 그림 5-1은 BJT 증폭기 회로의 대신호/소신호 모델에 따른 소신호 증폭을 나타낸다. 증폭기의 입력 전압 대 출력 전압 특성곡선의 바이어스 점 A에서 미분을 사용한 근사를 통해, 증폭기 회로의 전달함수, 또는 증폭도 AV를 구할 수 있는데, 선형적인 증폭 동작을 위한 바이어스 점을 잡아주는 것 역시 중요하다. 입력 전압 Vin은 VIN의 DC 전압의 바이어스 전압 신호와 vin의 상대적으로 매우 작은 전압 신호가 더해진 신호인데, 근사를 통해 구해진 증폭도 AV를 곱하여 그림과 같은 출력 전압을 구할 수 있다. -트랜스 컨덕턴스 실험 4의 식 (4-1)에서와 같이 BJT는 수식과 같이 전압 입력 VBE에 의해 전류 IC가 변화하는 출력 특성을 갖는 전압 제어 전류원으로 동작한다. 그림 5-1 BJT 증폭기 회로에서의 대신호/소신호 모델 분석 그림 5-2 트랜스컨덕턴스 gm 측정을 위한 회로베이스-이미터간 전압 vBE를 소신호 분석을 위해 대신호 전압 VBE와 소신호 전압 vbe로 인가하여 식 (4-1)을 전개하면, 다음과 같은 대신호 컬렉터 전류 IC와 소신호 컬렉터 전류 ic로 나타낸다. = = = = (5-1) 트랜스컨덕턴스 gm은 컬렉터 전류 IC와 베이스-이미터간 전압 VBE의 미세 변화의 비로 정의되며, 식 (5-2)과 같이 컬렉터 전류 IC와 열전압 VT의 비로 나타나게 된다. = ==(5-2)-대신호/소신호 모델 그림 5-3은 npn형 BJT를 대신호/소신호 모델을 적용한 경우, 바이어스 점의 베이스-이미터 간 전압 VBE와 전압 제어 전류원을 포함하는 대신호 모델과 소신호 저항과 전압 제어 전류원을 포함하는 소신호 모델을 나타내었다. 다이오드 회로에서와 마찬가지로, BJT 회로에서 DC동작을 포함한 바이어스 동작을 분석하는 경우, 대신호 모델로, AC 신호를 포함하는 소신호에 대한 출력 특성 동작을 분석하는 경우, 소신호 모델로 대치하면 분석이 용이하다. 그림 5-3 npn형 BJT의 대신호/소신호 모델-얼리 효과 지금까지의 BJT의 동작 및 특징은 비선형적인 특성을 갖는 2차효과를 무시하였다. 실험 4에서 측정한 npn형 BJT의 컬렉터 특성 곡선군은 그림5-4와 같이 컬렉터 전압 VCE가 증가함에 따라, 컬렉터 전류 IC가 증가하게 된다. 이러한 2차 효과중 하나인, 얼리 효과는 컬렉터 전압 VCE가 증가함에 따라 베이스-컬렉터간 접합에 생기는 공핍층이 증가함으로ㅆ, 베이스 내부 전하 개요의 기울기가 증가하여 컬렉터 전류 IC를 증가한다는 물리적 설명으로 설명될 수 있다. (5-3) 그림 5-5는 그림 5-4의 npn형 BJT의 대신호/소신호 모델에, 얼리 효과를 포함한 경우의 대신호/소신호 모델이다. 얼리 효과가 포함된다면 ro가 추가된다. == 그림 5-4 얼리 효과를 포함하는 npn형 BJT의 특성 곡선군 그림 5-5 얼리 효과를 포함하는 npn형 BJT의 (a) 대신호 모델, (b) 소신호 모델[실험 부품 및 장비]1. 전원 : 오실로스코프, 가변 전류 정전압원, AF 정현파 신호 발생기2. 장비 : 다중 측정 범위를 갖는 마이크로 밀리 전류계, DVM3. 저항 : 4.7k ohm 1/2W, 100 ohm 2W4. 반도체 : 2N6004 또는 2N39045. 기타 : SPST 스위치 [Simulation(pspice)] 수식을 이용한 파라미터 산출표 5-1VCC전압과정 5 : Vin = VIN =2v과정 5 : Vin =VIN = 4V과정 6 : Vin = VIN = 6vVCE(V)IB(mA)IC(mA)VCE(V)IB(mA)IC(mA)VCE(V)IB(mA)IC(mA)00.0140.2890.1370.0180.7070.1810.0201.130.1961V0.1170.2708.8230.0930.6949.0740.0821.1199.1832V0.1690.26618.420.1260.69018.750.1121.11518.893V0.2000.26328.000.1520.68728.480.1371.11228.634V0.3560.26136.440.1770.68538.240.1591.11038.415V1.3060.26136.940.2010.68447.990.1801.10848.206V2.2580.26137.420.2280.68257.720.2001.10758.
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