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실험 14. 차동 증폭기 실험
1. 실험목적 차동 증폭기의 입력신호에 대한 출력신호의 파형 및 위상 등을 비교 및 측정한다. 2. 실험 이론 1) 차동 증폭기(differential amplifier) 구조 아래의 그림 1은 가장 기본적인 형태의 차동 증폭기이다. 두 개의 입력을 가진 두 개의 트랜지스터와 두 개의 출력을 가지고, 좌우 대칭이며, 과 는 동일한 특성을 갖는 소자를 사용한다. 또한, 에미터 저항 는 와 에 공통이며, 콜렉터 저항 과 는 같은 값을 갖는 저항을 사용한다. 아래의 회로에서 출력신호는 두 개의 입력신호 차이에 비례하며 아래의 관계식과 같다. - 식 1 위 식 1에서 A는 각 트랜지스터의 DC Gain이며, 과 는 각 트랜지스터에서 베이스와 접지 사이의 신호 전압을 나타낸다. 두 입력신호의 크기와 위상이 같을 때, 차동 증폭기는 공통 모드(common mode)로 동작하며, 입-출력 신호의 관계는 아래와 같다. , - 식 2 즉, 공통 모드에서 차동 증폭기의 출력은 0으로 차동 증폭기는 공통 모드 신호를 제거한다. 그러나, 실제로는 두 개의 입력이 완벽히 동일할 수는 없으므로, 공통 모드에서도 아주 작은 출력신호가 발생한다. 만약 두 입력신호의 크기는 같고, 위상이 의 차이를 갖는 경우, 증폭기는 차동 모드(differential mode)로 동작하며, 입-출력 신호의 관계는 아래와 같다. , - 식 3 즉, 차동 모드에서의 차동 증폭기는 두 입력신호의 차이를 A 만큼 증폭한다.
그림 1 기본적인 차동 증폭기 2) 단일 입력을 갖는 차동 증폭기 대부분의 차동 증폭기는 그림 2와 같이 단일 입력을 갖는다. 또한, 출력신호는 두 개의 콜렉터 신호의 차이값 또는 두 개의 개별적인 출력 , 를 취할 수 있다. 그림 2-(b)를 보면, 입력 정현파 신호 에 의해 증폭된 출력신호는 의 콜렉터에서 의 위상차를 갖고, 의 콜렉터에서는 동일한 위상으로 나타난다. 또한, 에미터 저항 양단의 전압은 입력신호 과 동일한 위상을 갖고, 의 베이스-에미터 전압 는 과 의 위상차를 갖고, 진폭은 과 같다. 이 가 의 입력신호로 동작하여, 의 콜렉터에서 출력 를 얻을 수 있다. 과 의 진폭이 같으므로, 과 의 크기는 같으나 위상은 차이를 갖는다. 만약 그림 2에서 으로 취하면, 출력신호가 입력신호 과 동일한 위상을 갖게 된다.
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반대로, 의 베이스가 접지로 연결되고…(생략)
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