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Chapter 8 FET 증폭기

Chapter 8 FET 증폭기. 개 요. FET 증폭기는 동작면에서 BJT 증폭기와 유사 증폭기의 목적은 FET 증폭기와 BJT 증폭기와 동일 FET 증폭기는 높은 입력 임피던스와 여러 특성 때문에 BJT 증폭기보다 좋은 장점 BJT 는 높은 전압이득 특성 FET 증폭기의 세가지 접속은 공통 소스 ( 이미터 ), 공통 드레인 ( 컬렉터 ), 공통 게이트 ( 베이스 ) 은 BJT 의 접속과 유사. 8-1. FET 증폭.

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Chapter 8 FET 증폭기

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Presentation Transcript

  1. Chapter 8FET 증폭기

  2. 개 요 • FET 증폭기는 동작면에서 BJT 증폭기와 유사 • 증폭기의 목적은 FET 증폭기와 BJT 증폭기와 동일 • FET 증폭기는 높은 입력 임피던스와 여러 특성 때문에 BJT 증폭기보다 좋은 장점 • BJT는 높은 전압이득 특성 • FET 증폭기의 세가지 접속은공통 소스(이미터), 공통 드레인(컬렉터), 공통 게이트(베이스)은 BJT의 접속과 유사

  3. 8-1. FET 증폭 • gm=△ID/△VGS로 정의(교류로 표현하면 gm=Id /Vgs)하면 • Id = gmVgs • FET의 동작을 이해하기 위해 등가 FET 회로를 고찰하면 • - FET는 기본적으로 VGS에 의해조절되는 전류원(gmVgs) • 게이트-소스 내부저항 r’gs , 드레인-소스 내부저항 r’ds존재 • 저항 r’ds=∞라 가정하여 게이트와 소스 사이를 개방상태로 하고, • r’gs가 충분히 크다고 가정하여 근사화 등가 회로 FET 내부 등가 회로

  4. 전압 이득 • 증폭기의 전압이득(Av)은 • AV = Vout/Vin • FET 증폭기 : AV = Vds/Vgs • Vds=IdRd, Vgs=Id/gm • AV는 전달 컨덕턴스와 드레인 저항으로부터 정의하면 AV = gmRD 외부 드레인 저항을 가지는 FET 등가 회로 이득에 대한 r’ds의 영향 • r’ds가 드레인 저항 Rd과 병렬로 연결되어 있을 때, r’ds가 Rd보다 충분히 크지 않으면 이득은 감소 • Av = gm(RDr’ds /(Rd+r’ds)) r’ds를 포함한 FET 등가 회로

  5. 이득에 대한 r’ds의 영향 • RS 는 이득에 영향을 미치는데 Rs의 높은 값은 이득을 감소 • Vin = Vgs+IdRs , Vout = IdRd • Av = Vout/Vin = gmRD/1+gmRS

  6. 8-2. 공통 소스 증폭기 • 공통 소스 증폭기는 FET 동작의 선형영역 내의 입력을 바이어스 • 저항 RG의 용도 • - 게이트에 거의 0V의 직류전압을 유지 • - 큰 저항으로 인해 교류 신호 입력이 인가되는 것을 억제 • 바이패스 커패시터 C2는 FET 소스를 실제적으로 교류 접지 자기바이어스 공통 소스 증폭기

  7. 그래프 해석 입력신호(VGS)가 드레인 전류 ID 에 어떤 영향을 미치는지를 나타내는 부하선을 가진 전달 특성 곡선과 드레인 특성 곡선 JFET의 특성곡선

  8. 직류 해석 • 직류바이어스 값을 구하기 위해 모든 커패시터를 개방하여 등가회로 구성 → ID값 결정 • 부하선의 중간 점에 바이어스 되었다면 ID=IDSS/2를 이용 JFET 공통 소스 증폭기 증폭기의 직류 등가 회로

  9. 교류 등가 회로 • 교류 등가회로를 위해 커패시터를 단락(XC≡0라 가정) • 전압원의 내부저항을 0으로 놓고 직류 전압원을 접지 • 게이트의 입력 전압 Vgs=Vin • 전압이득 Av=gmRd • 출력 신호 전압Vout=Vds=AvVgs=gmRdVin 증폭기의 교류 등가 회로

  10. 교류 부하에 의한 전압 이득 영향 • RD와 RL과 병렬 연결 Rd=RDRL / (RD+RL) • RL이연결되면 무부하 전압이득이 감소 Av = gmRd JFET 증폭기와 교류 등가 회로

  11. D-MOSFET 증폭기 동작 • 제로 바이어스(VGS=0 V) D-MOSFET를 사용한 공통소스 증폭기 • 직류해석 : 신호전압에 의해 Vgs변화 →ID변동 • VGS=0일 때ID = IDSS이고 VD=VDD-IDRD • 교류해석 : JFET 증폭기와 동일 D-MOSFET 전달특성곡선 상의 공핍모드와 증가모드 제로 바이어스 D-MOSFET를 사용한 공통 소스 증폭기

  12. E-MOSFET 증폭기 동작 • 전압분배 공통소스 E-MOSFET 증폭기(VGS>VGS (th)일 때 동작) • 임계전압 이상의 게이트-소스전압을 인가하기 위해 전압분배 바이어스 사용 • 직류 해석 : ID는 E-MOSFET 특성방정식을 이용(7장) 전압분배 바이어스 E-MOSFET를 사용한 공통 소스 증폭기 전달특성곡선 상에서 E-MOSFET 동작

  13. 8-3. 공통 드레인 증폭기 • 공통 드레인 증폭기는 공통 소스 증폭기(BJT)와 유사 • 소스전압이 입력 게이트 전압과 같고 위상이 동일⇒ 소스폴로어 • 전압이득은 항상 1보다 적고, 출력전압이 소스에 있으므로 출력전압은 입력(게이트) 전압과 동상 JFET 공통 드레인 증폭기(소스 폴로어)

  14. 8-4. 공통 게이트 증폭기 • 공통 게이트 증폭기는 공통 베이스 증폭기(BJT)와 유사 • 낮은 입력저항 Rin(source) = 1/gm • 전압이득은 공통소스증폭기와 동일(Av = gmRd) JFET 공통 게이트 증폭기

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