공통 수집기 앰프의 전압 게인은 얼마입니까?
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전자 회로의 영역에서, 이미 터로 알려진 공통 - 수집기 앰프는 고유 한 특성을 가진 기본 빌딩 블록입니다. 신뢰할 수있는 트랜지스터 공급 업체로서, 나는 종종 공통 수집기 앰프의 전압 게인에 대해 질문을받습니다. 이 블로그에서는이 주제에 대해 깊이 파고 들어 전압 게인이 무엇인지, 공통 수집기 앰프에 대해 계산되는 방법 및 실제 응용 분야에서의 중요성을 탐구합니다.
전압 게인 이해
공통 - 수집기 앰프의 전압 게인에 대해 구체적으로 논의하기 전에 먼저 어떤 전압 게인이 일반적으로 어떤 의미인지 이해합시다. 전압 게인은 증폭기가 입력 전압 신호의 진폭을 증가시킬 수있는 양의 척도입니다. 입력 전압 ($ v_ {out} $)의 입력 전압 ($ v_ {in} $)의 비율로 정의되며 일반적으로 $ a_v $ 기호로 표시됩니다. 수학적으로, 그것은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
[a_v = \ frac {v_ {out}} {v_ {in}}]
1보다 큰 전압 게인은 증폭기가 입력 신호의 전압 진폭을 증가시키는 반면, 1 미만의 게인은 출력 전압이 입력 전압보다 작다는 것을 의미합니다. 1의 이득은 출력 전압이 입력 전압과 동일하다는 것을 의미합니다.
공통 - 수집기 앰프 구성
공통 - 수집기 증폭기는 BJT (Bipolar Junction Transistor) 앰프 회로 유형입니다. 이 구성에서 트랜지스터의 수집기 터미널은 공통 기준점, 일반적으로 접지 또는 고정 전원 공급 장치 전압에 연결됩니다. 입력 신호는베이스 터미널에 적용되며 출력은 이미 터 단자에서 가져옵니다.
공통 - 수집기 앰프의 주요 장점은 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스입니다. 이를 통해 전자 회로의 여러 단계 간의 임피던스 매칭뿐만 아니라 높은 임피던스 소스가 낮은 임피던스로드를 구동 해야하는 버퍼링 응용 프로그램에 유용합니다.
공통 - 수집기 앰프의 전압 게인 계산
공통 - 수집기 앰프의 전압 게인을 계산하려면 기본 트랜지스터 원리를 사용하여 회로를 분석해야합니다. BJT가있는 간단한 공통 수집기 앰프 회로를 고려해 봅시다. 공통 - 수집기 앰프의 소형 신호 등가 회로를이 분석에 사용할 수 있습니다.
입력 전압 $ v_ {in} $는 기본 - 이미 터 전압 $ v_ {be} $ 및 다음 관계에 의해 출력 전압 $ v_ {out} $ (이미 터 전압)와 관련이 있습니다. 기본 현재 $ i_b $ 및 이미 터 현재 $ i_e $는 $ i_e = (1 + \ beta) i_b $와 관련이 있으며 여기서 $ \ beta $는 트랜지스터의 현재 이득입니다.
출력 전압 $ v_ {out} = i_er_e $, 여기서 $ r_e $는 이미 터 저항입니다. 입력 전압 $ v_ {in} = v_ {be}+v_ {out} $.
소규모 신호 분석의 경우베이스 - 이미 터 전압 $ V_ {be} $가 대략 일정하다고 가정합니다 (활성 영역의 실리콘 BJT의 경우 약 0.7V). 작은 신호 전압 게인 $ a_v $는 다음과 같이 파생 될 수 있습니다.
우리는 $ v_ {in} = v_ {be}+v_ {out} $를 알고 있으며, $ v_ {be} $는 소규모 신호 체제에서 $ v_ {out} $에 비해 상대적으로 작기 때문에 다음과 같은 전압 게인을 근사화 할 수 있습니다.
[a_v = \ frac {v_ {out}} {v_ {in}} \ 대략 \ frac {v_ {out}} {v_ {out}+v_ {be}} \ 대략 1]
보다 자세한 분석에서 트랜지스터의 입력 저항이있는 소형 신호 등가 회로를 고려하여 $ r _ {\ pi} = \ frac {\ beta v_t} {i_c} $, 여기서 $ v_t = kt/q \ ouvert26 \ mv $는 실온에서 $ i_c $입니다.
소형 신호 전압 게인 $ a_v $는 다음과 같습니다.
[a_v = \ frac {(1 + \ beta) r_e} {r _ {\ pi} + (1 + \ beta) r_e}]
$ \ beta $는 일반적으로 크기 때문에 (예 : 공통 BJT의 경우 100-300), $ (1+ \ beta) r_e \ gg r _ {\ pi} $이기 때문에 전압 게인 $ a_v $는 1에 매우 가깝습니다. 사실, 실제로는 가장 실용적인 목적으로, 컬렉터의 전압이 대략 1 1이라고 말할 수 있습니다.
실제 응용 분야에서 전압 게인의 중요성
공통 - 수집기 증폭기의 전압 게인이 대략 1이라는 사실은 언뜻보기에 인상적인 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 그 가치는 다른 측면에 있습니다.
임피던스 매칭
앞에서 언급했듯이 Common -Collector Amplifier는 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 갖습니다. 이것은 임피던스 매칭에 이상적입니다. 예를 들어, 무선 수신기에서 안테나는 높은 임피던스를 가지며 수신기의 후속 단계는 낮은 임피던스를 가질 수 있습니다. 안테나와 수신기 단계 사이의 버퍼로 공통 수집기 앰프를 사용하면 임피던스 불일치로 인해 상당한 손실없이 신호를 효율적으로 전송할 수 있습니다.
버퍼링
멀티 스테이지 증폭기 시스템에서 공통 - 수집기 앰프를 버퍼 스테이지로 사용할 수 있습니다. 버퍼 단계는 한 단계를 다른 단계로부터 분리하여 이전 단계에서 후속 단계의 하중 효과를 방지합니다. 전압 게인은 1에 가깝기 때문에 신호 진폭은 거의 동일하게 유지되지만 임피던스 특성은 적절한 신호 전달을 보장하기 위해 조정됩니다.
공통 수집기 앰프 응용 프로그램을위한 트랜지스터
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결론
결론적으로, 공통 - 수집기 증폭기의 전압 게인은 대략 1이며, 이는 전압 증폭 측면에서 작은 값처럼 보일 수 있습니다. 그러나 실제 가치는 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스에 있으며 임피던스 매칭 및 버퍼링 응용 프로그램에 매우 유용합니다.
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참조
- Sedra, Adel S. 및 Kenneth C. Smith. "미세 전자 회로." 옥스포드 대학 출판부, 2015.
- Boylestad, Robert L. 및 Louis Nashelsky. "전자 장치 및 회로 이론." 피어슨, 2018.
