공통 이미 터 앰프의 전압 게인은 얼마입니까?

노련한 트랜지스터 공급 업체로서 트랜지스터의 기술적 측면, 특히 일반적인 이미 터 앰프의 전압 게인에 대한 수많은 문의를 받았습니다. 이 블로그에서는 공통 이미 터 앰프의 전압 게인 개념, 그 중요성, 계산 방법 및 영향을 미치는 요소를 탐구 할 것입니다.

공통 이미 터 앰프 이해

전압 게인으로 뛰어 들기 전에 일반적인 이미 터 앰프가 무엇인지 간단히 이해해 봅시다. 공통 이미 터 앰프는 가장 널리 사용되는 트랜지스터 증폭기 구성 중 하나입니다. 이 설정에서 트랜지스터의 이미 터 터미널은 입력 및 출력 회로 모두에 공통적입니다. 입력 신호는베이스와 이미 터 사이에 적용되는 반면 출력은 수집기와 이미 터에서 가져옵니다.

Common -Emitter 증폭기는 몇 가지 장점을 제공합니다. 전류 및 전압 게인을 모두 제공하므로 오디오 증폭기, 무선 주파수 증폭기 및 신호 처리 회로와 같은 다양한 응용 분야에 적합합니다. 입력과 출력 신호 사이의 위상 관계는 180도이므로 입력 신호가 증가하면 출력 신호가 감소하고 그 반대도 마찬가지입니다.

전압 게인은 무엇입니까?

전압 게인은 앰프 회로의 기본 매개 변수입니다. 입력 전압에 대한 출력 전압의 비율로 정의됩니다. 수학적으로, 그것은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
[a_v = \ frac {v_ {out}} {v_ {in}}]
여기서 (a_v)는 전압 게인, (v_ {out})는 출력 전압이고 (v_ {in})는 입력 전압입니다.

공통 - 이미 터 증폭기의 맥락에서, 전압 게인은 출력에서 ​​입력 전압 신호가 얼마나 증폭되는지를 나타냅니다. 예를 들어, 공통 이미 터 앰프의 전압 게인이 100 인 경우 출력 전압이 입력 전압의 100 배임을 의미합니다. 약한 입력 신호가 사용 가능한 수준으로 향상되어야하는 응용 분야에서 고전압 게인이 종종 바람직합니다.

공통 이미 터 앰프의 전압 게인 계산

공통 이미 터 증폭기의 전압 게인은 필요한 세부 수준과 필요한 정확도에 따라 다른 방법을 사용하여 계산할 수 있습니다.

단순화 된 모델

단순화 된 모델에서 트랜지스터의 선형 작동 및 일부 비 이상적인 점을 무시한다고 가정하면, 비대형 이미 터 저항 ((R_E))를 갖는 공통 이미 터 앰프의 전압 게인은 다음과 같이 근사화 될 수 있습니다.
[a_v = -\ frac {r_c} {r_e+r_e}]
여기서 (r_c)는 수집기 저항, (r_e)은 작은 신호 이미 터 저항이며 (r_e)은 이미 터 저항입니다. 음수 부호는 입력 및 출력 신호 사이의 180도 위상 이동을 나타냅니다.

소형 신호 이미 터 저항 (R_E)은 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
[r_e = \ frac {v_t} {i_e}]
여기서 (v_t)은 열 전압 (실온에서 약 26 mV)이고 (i_e)은 정지 이미 터 전류입니다.

이미 터 저항 (R_E)이 커패시터 (신호 주파수로 삭감)로 우회 된 경우 전압 게인은 다음과 단순화됩니다.
[a_v = -\ frac {r_c} {r_e}]

하이브리드 -P 모델

보다 정확한 계산을 위해 트랜지스터의 하이브리드 - π 모델을 사용할 수 있습니다. 하이브리드 - π 모델은 트랜지스터의 내부 커패시턴스 및 저항을 고려합니다. 이 모델을 사용하여 전압 게인 공식은 더욱 복잡해지며 트랜지스터의 트랜스 컨덕턴스 ((G_M)), 입력 임피던스 및 하중 임피던스와 같은 매개 변수가 포함됩니다.

트랜스 컨덕턴스 (G_M)는 다음과 같이 주어집니다.
[g_m = \ frac {i_c} {v_t}]
여기서 (i_c)는 수집기 전류입니다.

하이브리드 - π 모델을 사용한 전압 게인은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
[a_v = -g_m (r_c || r_l)]
여기서 (r_l)은 증폭기의 출력에 연결된 하중 저항입니다.

전압 게인에 영향을 미치는 요인

몇 가지 요소가 일반 - 이미 터 앰프의 전압 게인에 영향을 줄 수 있습니다.

트랜지스터 매개 변수

• β (전류 게인): 트랜지스터 ((\ beta))의 전류 게인은 입력 임피던스 및 증폭기의 전반적인 성능에 영향을 미칩니다. 더 높은 (\ 베타)는 일반적으로 입력 임피던스가 높아져 전압 게인에 영향을 줄 수 있습니다.
• 초기 전압 ((V_A)): 초기 전압은 수집기 - 이미 터 전압과의 수집기 전류의 변화를 설명하는 매개 변수입니다. 초기 전압이 높을수록 일정한 수집기 전류가 발생하고 증폭기의 선형성 및 전압 게인을 향상시킬 수 있습니다.

회로 구성 요소

• 수집기 저항기 ((R_C)): 수집기 저항 (R_C)의 값을 높이면 일반적으로 게인 공식에서 볼 수있는 바와 같이 전압 게인이 증가합니다. 그러나 매우 큰 (R_C)는 트랜지스터의 포화로 이어질 수 있습니다.
• 이미 터 저항기 ((R_E)): 앞에서 언급 한 바와 같이, 비대증되지 않은 이미 터 저항 (R_E)의 존재는 전압 게인을 감소시킨다. 커패시터로 이미 터 저항을 우회하면 게인이 크게 증가 할 수 있습니다.
• 하중 저항 ((R_L)): 증폭기의 출력에 연결된 하중 저항은 전압 게인에 영향을 미칩니다. 하중 저항이 높을수록 일반적으로 더 높은 전압 게인이 발생합니다.

온도

온도는 일반 - 이미 터 증폭기의 전압 게인에 중대한 영향을 줄 수 있습니다. 열 전압 (V_T)은 온도에 따라 증가하여 작은 신호 이미 터 저항 (R_E)에 영향을 미칩니다. 또한 트랜지스터의 전류 게인 (\ 베타)은 온도에 따라 다를 수 있으며 전압 게인의 변화가 발생할 수 있습니다.

응용 프로그램의 중요성

공통 이미 터 앰프의 전압 게인은 다양한 응용 분야에서 중요합니다.

오디오 증폭

오디오 앰프에서는 마이크 또는 음악 플레이어와 같은 소스에서 스피커를 유도 할 수있는 레벨로 약한 오디오 신호를 증폭 시키려면 고전압 이득이 필요합니다. 일반 - 이미 터 앰프의 전압 및 전류 게인을 제공하는 능력은이 목적에 적합합니다.

무선 주파수 (RF) 증폭

RF 회로에서 공통 - 이미 터 증폭기는 무선 주파수 신호를 증폭시키는 데 사용됩니다. 전압 게인은 안테나로 수신 된 약한 RF 신호를 라디오 수신기의 후속 단계에서 처리 할 수있는 레벨로 향상시키는 데 도움이됩니다.

신호 처리

신호 처리 응용 분야에서, 공통 - 이미 터 증폭기의 전압 게인은 필터링, 변조 또는 철거와 같은 추가 처리를위한 작은 진폭 신호의 진폭을 향상시키는 데 사용될 수있다.

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참조

• Sedra, AS, & Smith, KC (2015). 미세 전자 회로. 옥스포드 대학 출판부.
• Boylestad, RL 및 Nashelsky, L. (2013). 전자 장치 및 회로 이론. 피어슨.