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실험 13. B급 전력 증폭기
1. 실험목적 B급 상보 대칭형 전력 증폭기를 구성하여 그 동작을 이해한다. 2. 실험 이론 1) 증폭기의 종류 증폭기는 크게 전압 증폭기 및 전력 증폭기로 나뉜다. 본 실험에서는 외부 장치에 증폭된 전력을 공급하기 위한 전력 증폭기를 살펴본다. 전력 증폭기는 전압이득은 거의 1에 가까우며, 매우 큰 전류이득을 갖는다. 즉, 매우 작은 소신호 전류를 통해 큰 전류 출력을 얻을 수 있다. 이러한 전력 증폭기는 A, B, AB, C급 등으로 여러 가지 등급으로 나뉘며, 트랜지스터의 바이어스 조건에 의해 이 급이 결정된다. 2) B급 상보 대칭형 전력 증폭기 본 실험에서 살펴보는 B급 증폭기는 트랜지스터의 베이스-에미터 부분은 입력신호의 반주기 동안 순방향 바이어스되며, 나머지 반주기 동안에 역방향 바이어스된다. 따라서, B급 증폭기에서 전류는 아래의 그림 1과 같이 반 주기 동안은 흐르나, 나머지 반 주기동안은 흐르지 않는다.
그림 1 B급 증폭기의 전류파형 이러한 B급 전력 증폭기는 변압기 없이, 동일한 특성을 가진 PNP 및 NPN 트랜지스터 각 1개를 아래의 그림 2와 같이 사용하여 구성한다.
그림 2 B급 전력 증폭기 및 전류파형 각 트랜지스터는 콜렉터 공통(Collector common)으로 사용되어 있고, 2개의 에미터는 서로 연결되어 있다. 에미터 단의 부하저항 은 트랜지스터 와 공용으로 사용된다. 두 트랜지스터의 베이스는 에미터와 마찬가지로 서로 연결되어 있으며, 이 베이스 단을 통해 입력신호가 인가된다. 초기상태에서
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입력신호가 0에서 증가하면 에서 (베이스-에미터)가 양의 값을 갖게 되어, 베이스-에미터가 순방향으로 도통한다. 이때 는 베이스-에미터가 역바이어스되어 차단된다. 반대로, 입력신호가 0을 기준으로 감소하는 경우, 는 차단되고, 가 도통하게 된다. 따라서, 그림 2의 (b)와 같이 와 의 전류 파형을 관찰할 수 있다. 입력신호의 한 주기동안 와 에 의해 각 반주기의 전류가 부하저항 에 흐르게 되며, 이로인해 부하저항 에는 정현파 출력전압이 나타난다. 이때, 와 는 서로 대칭적이며 기능을 서로 보완해주므로 ‘상보 대칭형’ 전력 증폭기라고 한다. 3) 크로스오버 왜곡 현상 단, 실제 회로 동작에서는 BJT 베이스-에미터 단에 존재하는 다이오드는 일정값 이상의 전압이 인가되면 도통한다. 따라서, 이상적인 다이오드의…(생략)
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