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CHAPTER 04 증폭기의 주파수 응답특성 Frequency Response of Amplifiers

CHAPTER 04 증폭기의 주파수 응답특성 Frequency Response of Amplifiers. 목 차. 4 장 증폭기의 주파수 응답특성. 4.1 기초 다지기. 4.1.1 주파수 응답특성이란 ? 4.1.2 보드 선도 4.1.3 BJT 의 고주파 소신호 등가모델 4.1.4 MOSFET 의 고주파 소신호 등가모델. 4.1.1 주파수 응답특성이란 ?. 주파수 응답특성. 2 장과 3 장에서 신호의 주파수와 무관하게 증폭기의 이득이 일정한 값을 갖는다고 가정하였음

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CHAPTER 04 증폭기의 주파수 응답특성 Frequency Response of Amplifiers

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Presentation Transcript

  1. CHAPTER 04증폭기의 주파수 응답특성Frequency Response of Amplifiers

  2. 목차 4장증폭기의 주파수 응답특성

  3. 4.1 기초 다지기 4.1.1 주파수 응답특성이란?4.1.2 보드 선도4.1.3 BJT의 고주파 소신호 등가모델 4.1.4 MOSFET의 고주파 소신호 등가모델

  4. 4.1.1 주파수 응답특성이란? 주파수 응답특성 • 2장과 3장에서 신호의 주파수와 무관하게 증폭기의 이득이 일정한 값을 갖는다고 가정하였음 • 실제의 증폭기는 결합 커패시터, 부하 커패시터, 트랜지스터 내부의 기생 정전용량 성분들에 의해 영향을 받음 → 신호의 주파수에 따라 출력이 달라지는 주파수 응답특성을 가짐 예) 가청 주파수(30 Hz~30 kHz) 범위의 신호를 증폭하는 오디오 증폭기는 수 GHz 범위의 RF 신호를 증폭할 수 없음

  5. 4.1.1 주파수 응답특성이란? 주파수 응답특성 • 보드 선도(bode plot) • 주파수에 따른 증폭기 이득의 변화를 나타낸 그래프

  6. 4.1.1 주파수 응답특성이란? 주파수 응답특성

  7. 4.1.1 주파수 응답특성이란? 주파수 응답특성 • 중대역(mid-band frequency) 응답특성 • 주파수에 무관하게 일정한 이득 을 갖는 영역 • 증폭기 회로를 구성하는 결합 및 바이패스 커패시터와 트랜지스터 내부의 기생 커패시턴스의 영향이 무시될 수 있을 정도로 작음 • 저주파(low frequency) 응답특성 • 주파수가 작아질수록 증폭기 이득이 감소하는 특성을 나타냄 • 하측 차단주파수(lower cut-off frequency) ; 중대역 이득보다 3dB 감소 하는 임계 주파수 • 결합 커패시터와 바이패스(bypass) 커패시터에 의해 이 결정됨 • 트랜지스터 내부의 기생 커패시턴스의 영향은 무시할 수 있을 정도로 작음

  8. 4.1.1 주파수 응답특성이란? 주파수 응답특성 • 고주파(high frequency) 응답특성 • 주파수가 커질수록 증폭기 이득이 감소하는 특성을 나타냄 • 상측 차단주파수(upper cut-off frequency) ; 중대역 이득보다 3dB 감소 하는 임계 주파수 • 트랜지스터 내부의 기생 커패시턴스에 의해 가 결정됨 • 결합 및 바이패스 커패시턴스의 영향은 무시할 수 있을 정도로 작음 • 대역폭(bandwidth) • 증폭기 이득이 주파수에 무관하게 일정한 값을 갖는 ~ 사이의 영역 • 이득-대역폭 곱(gain-bandwidth product) • 중대역 이득의 크기와 대역폭의 곱

  9. 4.1.1 주파수 응답특성이란? 주파수 응답특성

  10. 4.1.2 보드 선도 점근보드 선도(asymptotic bode plot) • 증폭기 전달함수 • 전달함수의 크기에 대한 점근 보드 선도

  11. 4.1.2 보드 선도 전달함수 크기의 점근 보드 선도

  12. 4.1.2 보드 선도 [예제 4-1]

  13. 4.1.2 보드 선도 [예제 4-2]

  14. 4.1.2 보드 선도 [예제 4-2]

  15. 데시벨(Decibel)의 정의

  16. 4.1.3 BJT의 고주파 소신호 등가모델 BJT의 고주파 소신호 등가모델 • BJT의 구조적인 요인에 의해 내부적으로 기생 커패시턴스성분이 존재함 • 증폭기의 상측 차단주파수 에 영향을 미침 • 증폭기의 고주파 응답특성을 해석하기 위해서는 BJT 소자 내부의 기생 커패시턴스 성분이 고려된 고주파 등가모델을 사용해야 함

  17. 4.1.3 BJT의 고주파 소신호 등가모델 BJT의 고주파 소신호 등가모델 • 순방향 바이어스된 이미터-베이스 접합 • 확산 커패시턴스성분 가 존재함(수~수 십 pF 범위의 값) • 순방향 전압변화 에 의해 베이스 영역으로 주입되는 소수 캐리어의 변화 를 나타냄 • 역방향 바이어스된 베이스-컬렉터 접합 • 공핍영역에의한 접합 커패시턴스 가 존재(수 십 분의 1~수 pF 범위의 값)

  18. 4.1.3 BJT의 고주파 소신호 등가모델 BJT의 고주파 소신호 등가모델 • 베타(β) 차단주파수 • BJT의 컬렉터가 단락된 상태에서 순방향 단락(short-circuit) 전류이득의 상측 차단주파수 • 단위이득(unity-gain) 주파수 • BJT의 순방향 단락 전류이득의 크기가 1이 되는 주파수 • 단위이득 대역폭(unity-gain bandwidth)이라고도 함 • BJT가 전류를 증폭할 수 있는 최대 임계 주파수를 나타냄()

  19. 4.1.4 MOSFET의 고주파 소신호 등가모델 [예제 4-3]

  20. 4.1.4 MOSFET의 고주파 소신호 등가모델 MOSFET의 고주파 소신호 등가모델 • MOSFET의 구조적인 요인에 의해 내부적으로 기생 커패시턴스성분이 존재함 • 증폭기의 상측 차단주파수 에 영향을 미침 • 증폭기의 고주파 응답특성을 해석하기 위해서는 MOSFET 소자 내부의 기생 커패시턴스 성분이 고려된 고주파 등가모델을 사용해야 함

  21. 4.1.4 MOSFET의 고주파 소신호 등가모델 MOSFET의 고주파 소신호 등가모델 • 게이트-소오스 커패시턴스; • 게이트-드레인 커패시턴스; • 드레인-기판의 접합 커패시턴스; • MOSFET의 단위이득(unity-gain) 주파수

  22. 4.1.4 MOSFET의 고주파 소신호 등가모델 [예제 4-4]

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