전자공학 실험 - MOSFET 증폭회로

MOSFET 증폭회로

1. 실험 목적
- MOS 전계 효과 트랜지스터의 소신호 동작과 등가회로를 이해하고, 공통 소스 증폭기와 공통 드레인 증폭기를 구성하여 증폭현상을 관측하며, 증폭기의 중요한 특성을 측정한다. 그리고 동작점의 이동으로 인한 출력 신호 파형의 변화를 실험으로 관찰한다.

2. 실험 해설
A. 소신호 동작과 모델
- 활성 영역에서 동작하도록 바이어스된 MOS 트랜지스터는 신호를 증폭할 수 있다. 소신호 동작에 집중하기 위해 [그림 1]과 같이 직류전압 를 사용하여 동작점을 원리적으로 간단히 설정한다.

[그림 1] 소신호 동작을 설명하기 위한 회로

- 드레인 순시전류는 직류전류 , 선형 신호 전류 , 그리고 입력 신호의 제곱에 비례하는 이차 신호 전류의 합으로 표현되는 것을 알 숭 lT다. 마지막 항은 출력신호에 비선형 왜곡(nonlinear distortion)을 수반한다. 이 왜곡을 줄이기 위하여 신호 크기는 다음과 같은 소신호 조건을 만족하도록 충분히 작아야 한다.

- 동작점 Q에서 드레인 신호 전류 와 게이트 신호 전압 의 관계를 나타내는 MOS트랜지스터 트랜스컨덕턴스(transconductance) 은 다음식과 같다.

- 트랜서컨덕턴스를 통하여 게이트와 소스사이의 신호전압 는 드레인 전류 로 변환된다. 따라서 신호 관점에서 MOS트랜지스터는 전압 제어 전류 전원을 사용하여 [그림 2]와 같은 모델로 표현될 수 있다.

[그림 2] MOS트랜지스터의 소신호 등가모델

- 이 소신호 모델을 하이브리드 파이 모델이라고 하며 [그림 3]과 같은 T 모델로 변환할 수 있다. 게이트 신호 전류가 이므로 게이트에서 들여다본 게이트와 소스사이의 등가저항은 무한대이나, 소스에서 들여다본 소스와 게이트 사이의 등가저항은 이 된다.

[그림 3] T 등가회로 모델

B. 공통 소스 증폭기
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