[전자회로] 11. Emitter follower

1) Emitter follower 임피던스와 전압 gain

 Emitter follower란 BJT트랜지스터를 이용한 증폭기로 베이스로 입력을 받고 이미터로 출력을 내보내는 구조를 가집니다.

 small signal model로 변환할때 DC전압은 small signal에 영향을 주지 않기 떄문에 그라운드로 표시할 수 있습니다.

 베이스로부터 흘러 들어오는 전류를 I_in이라 하겠습니다.

 

I_in은 v_ π / r_ π와 같은 전류이기 떄문에 I_in = v_ π / r_ π가 성립합니다.

 

베이스로부터 들어오는 전류는 v_ π / r_ π이고 컬렉터에서 들어오는 전류는 gm v_ π입니다.

 

이미터로 나가는 전류는 (V_in - v_ π) / R_E 입니다.

 

v_ π / r_ π + gm v_ π =  (V_in - v_ π) / R_E 가 성립하게 됩니다.

 

이 식을 v_ π에 대한 식으로 풀어주면 input impedance가 (1+ β) R_E + r_ π임을 확인할 수 있습니다.

 output impedance는 R_E입니다.

 베이스에서 V_in의 전압이 공급되고 있고 r_ π에 걸리는 전압은 v_ π입니다.

 

따라서 V_out = V_in - v_π입니다.

 

베이스로부터 v_π / r_π 전류가 흘러 들어오고, 컬렉터로부터 gm v_π 전류가 흘러 들어옵니다.

 

흘러 나가는 전류는 V-out / R_E로 표현할 수 있습니다.

 

따라서 V_π / R_ π + gm v_ π = V_out / R_E가 성립합니다.

 

위 두식을 연립해 정리하면 전압 gain을 구할 수 있습니다.

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2) Base 저항

 가장 기본적인 Emitter follower 회로에서 베이스에 저항이 추가된 형태의 회로입니다.

 

input impedance는 R_B + r_x로 나타낼 수 있습니다. (r_x는 R_B 뒤의 저항 임피던스)

 

위에서 r_x = (1+ β) R_E + r_ π임을 구했습니다.

 

따라서 input impeance = R_B + (1+ β) R_E + r_ π 입니다.

 

output impedance는 R_E로 동일합니다.

 R_B 뒤의 노드 전압을 V_x라고 설정하겠습니다.

 

R_B 뒤의 임피던스가 (1+ β) R_E + r_ π이기 떄문에 V_x / V_in = { (1+ β) R_E + r_ π} / {R_B + (1+ β) R_E + r_ π} 입니다.

 

V_out / V_x는 위의 회로에서 구한 전압 gain으로  (1+ β) R_E / { (1+ β) R_E + r_ π} 입니다.

 

둘을 곱하면 전압 gain을 구할 수 있습니다.

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3) Early effect

 Early effect를 적용하면 컬렉터와 이미터 사이에 ro저항이 추가됩니다.

 

R_E 에서 R_E // ro로 저항 값이 바뀌었다고 생각할 수 있습니다.

 

따라서 위의 식에서 R_E를 R_E // ro로 바꾸어 주면 Earlt effect를 적용한 값을 구할 수 있습니다.