[전자회로] 13. BJT 트랜지스터 회로 분석 (2)

1) 다음 회로의 input impedance를 구하시오

 BJT 트랜지스터의 베이스에서 본 임피던스는 r_ π입니다.

 

 R1 뒤에 R2와 r_ π가 병렬로 연결되어 있는 형태로 볼 수 있습니다.

 

따라서 input impedance는 R1 + R2 // r_ π입니다.

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2) 다음 회로의 input / output impedance 그리고 전압 gain을 구하시오

 위 회로는 input이 베이스에 있고 output이 컬렉터에 있습니다.

 

따라서 CE stage임을 알 수 있습니다.

 Q1의 이미터 밑에 부분을 나타낸 회로입니다.

 

해당부분의 임피던스를 구하면 r_ π2 // (1 / gm2) 입니다.

 

따라서 해당 부분은 r_ π2 // (1 / gm2)의 저항으로 바꿔줄 수 있습니다.

 이제 완전히 CE stage로 바뀌었기 때문에 CE stage의 식을 통해 임피던스와 전압 gain 을 구해주면 됩니다.

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3) 다음 회로의 input / output impedance 그리고 전압 gain을 구하시오

 위 회로는 input이 베이스에 있고 output이 컬렉터에 있습니다.

 

따라서 CE stage임을 알 수 있습니다.

 트랜지스터 Q2의 베이스에서 본 임피던스는 r_ π2입니다.

 

따라서 이미터에 R_c와 r_ π가 병렬로 연결되어 있다고 볼 수 있습니다.

 

두 저항을 합쳐 R_c // r_ π2로 표현할 수 있습니다.

 이제 완전히 CE stage로 바뀌었기 때문에 CE stage의 식을 통해 임피던스와 전압 gain 을 구해주면 됩니다.

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4) 다음 회로의 전압 gain을 구하시오

 위 회로는 input이 이미터에 있고 output이 컬렉터에 있습니다.

 

따라서 CB stage임을 알 수 있습니다.

 

Q1은 npn 트랜지스터이지만 Q3는 pnp 트랜지스터임에 유의합니다.

 R_c 위쪽 부분의 임피던스를 구해주면 r_ π // (1 / gm) 입니다.

 

따라서 Q3은 r_ π // (1 / gm)의 크기를 가지는 저항으로 바꾸어 줄 수 있습니다.

 회로를 변환하였지만 아직 이 회로는 gain 공식을 적용할 수 있는 CB stage의 형태를 갖추고 있지 않습니다.

(R_E의 존재로 인해)

 

따라서 Q1 아래의 전압을 V_A라고 놓고 V_A / V_in x V_out / V_A 로 gain을 구하겠습니다.

 이미터에서 바라본 임피던스는 1/ gm 입니다.

 

따라서 회로를 위와 같이 바꿔 줄 수 있습니다.

 

V_in을 통해 들어오는 전류가 1/ gm1 과 R_E를 통해 빠져나간다고 볼 수 있습니다.

 V_A / V_in은 위와 같이 나타낼 수 있습니다.

 V_out / V_A는 CB stage의 gain 공식을 통해 구할 수 있습니다.

 

V_A / V_in 와 V_out / V_A를 곱하여 전압 gain을 구할 수 있습니다.

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5) 다음 회로의 전압 gain을 구하시오 ( V_BE = 0.7V, I_s = 7 x 10^(-16)A )

 V_in이 베이스에 있고 V_out이 이미터에 있기 때문에 Emitter follower임을 알 수 있습니다.

 

회로를 분석하기 위해 변환합니다.

 이미터 밑의 두 저항은 병렬로 연결되어 있는 형태입니다.

 

따라서 두 저항을 합쳐줄 수 있습니다.

 10k옴 저항과 관게없이 공급되는 전압은 V_in으로 동일하기 떄문에 10k옴 저항은 고려하지 않아도 됩니다.

 BJT 트랜지스터의 소신호 모델 계산식과 Emitter follower 전압 gain식을 이용해 계산합니다.