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전자 회로 1 Lecture 10 (BJT-II)

전자 회로 1 Lecture 10 (BJT-II). 2009. 06. 임한조 아주대학교 전자공학부 hanjolim@ajou.ac.kr. 이 강의 노트는 전자공학부 곽노준 교수께서 08.03 에 작성한 것으로 노트제공에 감사드림. 전류 방향 Ebers-Moll model. Large signal equivalent circuit. BJT Summary. Example 1. Beta = 100, i c = 1mA @ V BE = 0.7V Objective: i c = 2mA, Vc = 5V.

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전자 회로 1 Lecture 10 (BJT-II)

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Presentation Transcript

  1. 전자 회로 1Lecture 10 (BJT-II) 2009. 06. 임한조 아주대학교 전자공학부 hanjolim@ajou.ac.kr 이 강의 노트는 전자공학부 곽노준 교수께서 08.03에 작성한 것으로 노트제공에 감사드림.

  2. 전류 방향 Ebers-Moll model Large signal equivalent circuit BJT Summary Nojun Kwak

  3. Example 1 • Beta = 100, ic = 1mA @ VBE = 0.7V • Objective: ic = 2mA, Vc = 5V Nojun Kwak

  4. Large signal operation Nojun Kwak

  5. Graphical analysis Operating point (Q) & small signal swing Nojun Kwak

  6. Head room & leg room • A: Rc가 작을 때 • VCE가 Vcc에 가깝다. • Positive swing을 Vcc까지밖에 못한다. •  Small head room • B: Rc가 클 때 • VCE가 Vsat (0.1V~0.2V)에 가깝다. • Negative swing이 제한받는다. •  Small leg room • Rc를 적절히 조절하여 적절한 Q point를 만든다. Nojun Kwak

  7. 스위치로서의 동작 • Cutoff (전류 = 0; Vc = Vcc)와 Saturation mode (전압 = Vsat)를 사용 Edge of saturation: In saturation mode: Nojun Kwak

  8. BJT at DC – Examples 1.동작 모드를 가정 2. 맨 마지막에 verification Nojun Kwak

  9. More examples Beta = 30 Nojun Kwak

  10. Still more examples Nojun Kwak

  11. Another example (Buffer) Nojun Kwak

  12. Biasing • Biasing: BJT amp의 (DC) 동작점을 결정해 준다.  not a good idea! a: 작은 VBE변화  큰 IC변화 b: 소자마다 beta가 크게 다름 IE가 VBE와 β의 변화에 영향을 덜 받도록 Nojun Kwak

  13. Other biasing techniques Two power supply C-to-B feedback resistor Constant current source - Current mirror (b)로 만들 수 있음 VBE가 Q1,Q2에 대해 같기 때문 Nojun Kwak

  14. Small signal operation & models • Common emitter (CE) configuration 소신호 vbe 추가 전체 모델 소신호 vbe 제거 – bias을 잡기 위해서 Nojun Kwak

  15. Transconductance (gm) : transconductance Nojun Kwak

  16. Input resistances (seen at Base & Emitter) Small signal input resistance seen at the base Small signal input resistance seen at the emitter 참고 Small signal output resistance seen at the collector Nojun Kwak

  17. Voltage gain (common emitter) Small signal model (소신호 모델)에서는 Voltage/current source (DC 성분)을 0으로 놓고 해석하라. Nojun Kwak

  18. Transistor models π모델 T모델 Nojun Kwak

  19. Early effect를 고려한 모델 Example 14,15,16 반드시 풀어볼 것!!! Nojun Kwak

  20. Input resistance with no load Input resistance Output resistance of amp proper Output resistance Amp. 특성 정의 (Chap.1/2의 확장) Nojun Kwak

  21. Open-circuit voltage gain Voltage gain Short-circuit current gain Current gain Short-circuit transconductance Open-circuit overall voltage gain Overall voltage gain AMP. 고유의 특성 Amp. 특성 정의 (Continued) Nojun Kwak

  22. Single-Stage (1-BJT) Amplifiers Operating point (DC bias) Small signal models Nojun Kwak

  23. CE (Common-Emitter) Amplifier Small signal 해석법 CE: 큰 용량 (bypass capacitor)  short circuit으로 해석 CC1 , CC2 : coupling capacitor  DC blocking, AC coupling  short circuit으로 해석 DC source (voltage & current)  0으로 놓음 Nojun Kwak

  24. CE amp.의 특성 비교적 크다. 수 kohm 비교적 작다. 수 kohm • Rin : 비교적 작음 (나쁨) • Rout: 비교적 큼 (나쁨) • Av: 큰 gain (좋음) • High freq. 특성 안 좋음 • 주로 multi-stage amp의 중간단 (gain을 키우는 단)으로 사용 큰 gain. 수십~수백 Nojun Kwak

  25. CE Amp with an Emitter Resistance • π모델이나 T 모델 모두 사용해도 무방하나 • Emitter에 저항이 있다면 T모델 선호: re와 Re가 series로 연결되므로 Nojun Kwak

  26. CE + Emitter 저항의 특성 - Resistance reflection rule: Base에서 바라본 저항은 emitter 에서 바라본 저항의 1+β배 ex) rπ vs. re • Input 저항이 (1+gmRe)늘어나는 • 대신 gain이 (1+gmRe)만큼 줄어듦 Nojun Kwak

  27. CE + Emitter 저항의 특성 (Cont.) 비교적 큰 (small signal) input을 인가할 수 있음. • Rib : (1+gmRe) 만큼 증가 • Av: (1+gmRe) 만큼 감소 • vi: (1+gmRe) 만큼 증가시킬 수 • 있음 • Gv: less sensitive to β • High freq. response가 좋아짐 • (6장에서 다룰 예정) β에 덜 민감 Nojun Kwak

  28. CB (Common-Base) Amp. CC1 , CC2 : coupling capacitor  DC blocking, AC coupling  short circuit으로 해석 (소신호 모델에서) Input: emitter / output: collector Nojun Kwak

  29. CB amp.의 특성 매우 작음 β에 거의 상관 없음 • High freq. response가 매우 좋음 • (6장에서 다룰 예정)  high freq. amp를 만드는데 사용 • unity gain current buffer로 사용 • - Rin = 매우 작음, • - Rout = 큼 Nojun Kwak

  30. CC Amp. (Emitter follower) CC1 , CC2 : coupling capacitor  DC blocking, AC coupling  short circuit으로 해석 (소신호 모델에서) Not unilateral: - Rin 이 RL에 영향을 받음. - Rout이 Rsig에 영향을 받음. Nojun Kwak

  31. CC Amp.의 특성 : 크다 보통 굉장히 큰 RB를 사용 Emitter follower Nojun Kwak

  32. CC Amp.의 특성 (Cont.) Nojun Kwak

  33. CC Amp.의 특성 (Cont.) • Rin : 크다 • Rout: 작다 • Gv: ~1 (unity gain) • Ai: 크다 (~β+1) • Multistage amp.의 마지막 단으로 사용 :작다 Nojun Kwak

  34. Summary (CE) Nojun Kwak

  35. Summary (CE+R) Nojun Kwak

  36. Summary (CB) Nojun Kwak

  37. Summary (CC) Nojun Kwak

  38. Internal Capacitances High frequency hybrid-pi model • Low freq: 1/jwC  inf. (무시할 수 있음, open) • High freq: 더 이상 무시할 수 없음. (C를 고려해야 함) • ** 이 강의에서는 freq. response는 다루지 않음. • (전자회로 II에서 다룰 예정) • But, high freq 에서는 C를 short / low freq. 에서는 C를 open •  반드시 기억 Nojun Kwak

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