이미터 저항!이란 무얼까?! 두둥탁! emitter-resistance! 냥냥김치

 

이미터 저항

트랜지스터 증폭기의 이미터 단자에 연결된 이미터 저항을 사용하여 증폭기 바이어스 안정화를 높일 수 있습니다.

모든 증폭기의 목적은 DC 바이어스 입력 전압을 안정화하고 필요한 AC 신호만 증폭하는 것입니다. 트랜지스터의 이미터 단자에 연결된 이미터 저항은 증폭기 바이어스 안정화를 증가시켜 이를 달성합니다.

이러한 안정화는 공통 이미터 증폭기에 필요한 자동 바이어스 양을 제공하는 이미 터 저항을 사용하여 달성됩니다 . 이를 좀 더 설명하려면 아래의 기본 증폭기 회로를 고려하십시오.

기본 공통 이미터 증폭기 회로

 

표시된 공통 이미터 증폭기 회로는 전압 분배기 네트워크를 사용하여 트랜지스터 베이스를 바이어스하고 공통 이미터 구성은 바이폴라 트랜지스터 증폭기 회로를 설계하는 데 매우 널리 사용되는 방식입니다. 이 회로의 중요한 특징은 상당한 양의 전류가 트랜지스터 베이스로 흐른다는 것입니다.

두 개의 바이어스 저항 R1 과 R2 의 접합점 전압은 트랜지스터 기본 전압 V B를 일정한 전압으로 유지하고 공급 전압 V CC 에 비례합니다 . V B 는 베이스에서 접지까지 측정된 전압이며, 이는 R2 양단의 실제 전압 강하입니다 .

 

이 "클래스 A" 유형 증폭기 회로는 항상 베이스 전류( Ib )가 바이어싱 저항기 R2 를 통해 흐르는 전류의 10% 미만이 되도록 설계됩니다 . 예를 들어, 1mA의 대기 콜렉터 전류(베이스 전류)가 필요한 경우 IB 는 이의 약 100분의 1, 즉 10μA가 됩니다. 따라서 전위 분배기 네트워크의 저항기 R2를 통해 흐르는 전류는 이 양의 최소 10배, 즉 100μA 여야 합니다 .

전압 분배기를 사용할 때의 장점은 안정성에 있습니다. R1 과 R2 로 구성된 전압 분배기는 부하가 적기 때문에 그림과 같은 간단한 전압 분배기 공식을 사용하여 기본 전압 Vb를 쉽게 계산할 수 있습니다.

전압 분배기 방정식

 

그러나 이러한 유형의 바이어스 배열을 사용하면 전압 분배기 네트워크가 너무 작기 때문에 베이스 전류에 의해 로드되지 않습니다. 따라서 공급 전압 Vcc 에 변화가 있으면 베이스의 전압 레벨도 비례하여 변경됩니다. 양. 그런 다음 트랜지스터 베이스 바이어스 또는 Q 포인트의 전압 안정화 형태가 필요합니다.

이미터 저항 안정화

 

그림과 같이 트랜지스터 이미터 회로에 단일 저항을 배치하여 증폭기 바이어스 전압을 안정화할 수 있습니다. 이 저항은 이미 터 저항(Emitter Resistance) , R E 로 알려져 있습니다 . 이 이미터 저항을 추가한다는 것은 트랜지스터 이미터 단자가 더 이상 접지되지 않거나 0V 전위에 있지 않고 옴 법칙 방정식: VE  = I E x R E 에 의해 주어진 것보다 작은 전위에 위치한다는 것을 의미합니다 . 여기서: I E는 실제 이미터 전류입니다.

이제 공급 전압 Vcc가 증가하면 트랜지스터 콜렉터 전류 Ic 도 주어진 부하 저항에 대해 증가합니다. 컬렉터 전류가 증가하면 해당 이미터 전류도 증가하여 RE 양단의 전압 강하가 증가 해야 합니다 . 이 조치로 인해 V B  = V E  + V BE 때문에 기본 전압이 비례적으로 증가합니다.

베이스 전압은 분배 저항 R1 및 R2 에 의해 일정하게 유지되므로 이미 터 Vbe 에 대한 베이스의 DC 전압은 비례량만큼 낮아져 베이스 전류 구동을 줄이고 컬렉터 전류가 더 이상 증가하지 않도록 합니다. 공급 전압과 컬렉터 전류 값이 감소하려고 하면 유사한 동작이 발생합니다.

즉, 이 이미터 단자 저항을 추가하면 네거티브 피드백을 사용하여 트랜지스터 베이스 바이어싱을 제어하는 ​​데 도움이 됩니다. 이는 베이스 바이어스 전압의 반대 변화와 함께 컬렉터 전류의 변화 시도를 무효화하므로 회로가 고정 레벨에서 안정화되는 경향이 있습니다. .

또한 전원의 일부가 R E 에 걸쳐 떨어지기 때문에 부하 저항 R L 과 그에 따른 출력 에 걸쳐 가능한 최대 전압이 전개될 수 있도록 그 값은 가능한 작아야 합니다 . 그러나 그 값은 너무 작을 수 없으며, 그렇지 않으면 회로가 다시 불안정해집니다.

그런 다음 이미 터 저항을 통해 흐르는 전류는 다음과 같이 계산됩니다.

이미터 저항 전류

 

일반적으로 이 이미터 저항의 전압 강하는 V B  – V BE 또는 공급 전압 값의 1/10(1/10)인 Vcc 로 간주됩니다 . 이미터 저항기 전압의 일반적인 수치는 1~2V 중 더 낮은 값입니다. 이제 AC 전압 이득은 R L  / R E 와 같으므로 이미 터 저항 값 RE 는 이득에서 찾을 수도 있습니다.

 

이미터 저항 예제 No1

공통 이미터 증폭기는 β = 100 , Vcc = 30V 및 R L  = 1kΩ 특성을 갖습니다 . 증폭기 회로가 안정성을 향상시키기 위해 이미터 저항을 사용하는 경우 저항을 계산하십시오.

증폭기 대기 전류 I CQ 는 다음과 같이 주어진다.

 

이미터 저항의 전압 강하는 일반적으로 1~2V이므로 전압 강하 V E 를 1.5V로 가정합니다.

 

그러면 증폭기 회로에 필요한 이미터 저항 값은 100Ω 으로 주어지고 최종 공통 이미터 회로는 다음과 같이 주어집니다.

최종 공통 이미터 증폭기

 

필요한 경우 증폭기 스테이지의 이득을 찾을 수도 있으며 다음과 같이 제공됩니다.

이미터 바이패스 커패시터

위의 기본 직렬 피드백 회로에서 이미터 저항 RE 는 두 가지 기능, 즉 안정적인 바이어싱을 위한 DC 네거티브 피드백과 신호 상호 컨덕턴스 및 전압 이득 사양을 위한 AC 네거티브 피드백을 수행합니다. 그러나 이미터 저항은 피드백 저항기이므로 AC 입력 신호로 인한 이미터 전류 I E 의 변동으로 인해 증폭기 이득도 감소합니다.

 

이 문제를 극복하기 위해 "이미터 바이패스 커패시터"라고 하는 커패시터 CE 가 그림과 같이 이미터 저항에 연결됩니다. 이 바이패스 커패시터는 지정된 차단 주파수( fc) 에서 증폭기의 주파수 응답을 차단하고 신호 전류를 접지로 바이패스합니다.

커패시터이기 때문에 DC 바이어스에 대한 개방 회로로 나타나므로 바이어스된 전류 및 전압은 바이패스 커패시터를 추가해도 영향을 받지 않습니다. 증폭기 작동 주파수 범위에 걸쳐 커패시터 리액턴스 XC 는 낮은 주파수에서 매우 높아서 네거티브 피드백 효과를 생성하여 증폭기 이득을 감소시킵니다.

이 바이패스 커패시터 CE 값은 일반적 으로 최저 차단 주파수 지점에서 이미 터 저항 RE 값의 최대 1/10(1/10)의 용량성 리액턴스를 제공하도록 선택됩니다 . 그런 다음 증폭할 가장 낮은 신호 주파수를 100Hz라고 가정합니다. 바이패스 커패시터 CE 값은 다음 과 같이 계산됩니다.

이미터 바이패스 커패시터

그런 다음 간단한 공통 이미터 증폭기의 경우 이미터 저항과 병렬로 연결된 이미터 바이패스 커패시터의 값은 다음과 같습니다. 160μF

분할 이미터 증폭기

바이패스 커패시터 CE 를 추가하면 베타( β ) 의 불확실성 효과를 상쇄하여 증폭기 이득을 제어하는 ​​데 도움이 되지만 , 주요 단점 중 하나는 고주파수에서 커패시터 리액턴스가 너무 낮아져 효과적으로 단락된다는 점입니다. 이미터 저항 RE는 주파수 가 증가함에 따라 출력됩니다.

결과적으로 고주파수에서는 RE 가 단락되기 때문에 커패시터의 리액턴스가 AC 피드백 제어를 거의 허용하지 않으며 이는 또한 트랜지스터의 AC 전압 이득이 크게 증가하여 증폭기를 포화 상태로 유도한다는 것을 의미합니다.

전체 작동 주파수 범위에 걸쳐 증폭기 이득을 제어하는 ​​한 가지 쉬운 방법은 그림과 같이 이미터 저항을 두 부분으로 분할하는 것입니다.

분할 이미터 저항기

 

이미터 레그의 저항은 두 부분으로 분할되었습니다. R E1 및 R E2는 이미터 레그 내에 전압 분배기 네트워크를 형성하며 바이패스 커패시터는 하단 저항에 병렬로 연결됩니다.

상위 저항 R E1 은 이전과 동일한 값이지만 커패시터에 의해 바이패스되지 않으므로 신호 매개변수를 계산할 때 고려해야 합니다. 하부 저항 RE2 는 커패시터와 병렬로 연결되며 고주파수에서 단락되므로 신호 매개변수를 계산할 때 0옴으로 간주됩니다.

여기서의 장점은 입력 주파수의 전체 범위에 걸쳐 증폭기의 AC 이득을 제어할 수 있다는 것입니다. DC에서 이미터 저항의 총 값은 R E1  + R E2 와 같지만 더 높은 AC 주파수에서 이미터 저항은 R E1 이며 위의 원래 바이패스되지 않은 회로에서와 동일합니다.

그러면 저항 R E2 는 어떤 값인가요 ? 이는 더 낮은 주파수 차단 지점에 필요한 DC 전압 이득에 따라 달라집니다. 앞서 위 회로의 이득은 다음과 같다고 말했습니다. R L  / R E 이는 위의 공통 이미터 회로에 대해 10(1kΩ/100Ω)으로 계산되었습니다. 그러나 이제 DC에서 이득은 다음과 같습니다. R L  / (R E1  + R E2 )

따라서 이미터 저항 값 1(1)의 DC 이득을 선택하면 R E2 는 다음과 같이 제공됩니다.

분할 이미터 저항기, R E2

 

그런 다음 1(1)의 DC 이득에 대해 R E1  = 100Ω 및 R E2  = 900Ω입니다 . AC 이득은 10에서 동일합니다.

그런 다음 분할 이미터 증폭기는 작동 주파수에 따라 완전히 바이패스된 이미터 증폭기와 우회되지 않은 이미터 증폭기 사이의 전압 이득 및 입력 임피던스 값을 갖습니다.

이미터 저항 요약

요약하자면, 트랜지스터의 전류 증폭 매개변수인 β는 제조 공차와 공급 전압 및 작동 온도의 변화로 인해 동일한 유형 및 부품 번호의 장치마다 상당히 다를 수 있습니다.

그런 다음 공통 이미터 클래스 A 증폭기 회로의 경우 작동 Q점을 안정화하여 DC 콜렉터 전류 IC 를 베타 와 독립적으로 만드는 바이어스 회로를 사용해야 합니다 . 이미터 전류 값에 대한 β 의 영향은 안정화 를 제공하기 위해 이미터 레그에 이미 터 저항 RE 를 추가하여 줄일 수 있습니다.

이 이미터 저항의 전압 강하는 일반적으로 1~2V 사이로 제공됩니다. 이미터 저항은 더 높은 AC 이득을 달성하기 위해 이미터 저항과 병렬로 연결된 적절한 바이패스 커패시터 C E 에 의해 완전히 바이패스될 수 있거나 DC 이득 및 왜곡을 줄이는 분할 이미터 전압 분배기 네트워크를 사용하여 부분적으로 바이패스될 수 있습니다. 이 커패시터의 값은 가장 낮은 신호 주파수에서의 용량성 리액턴스( XC ) 값으로 결정됩니다.