차동증폭기의 모든것

목차

차동증폭기란?...
차동모드, 공통모드?...
차동모드로 동작시키기 위해서는?...
공통모드로 동작시키기 위해서는?...
차동 증폭기에서 바이패스 안 된 이미터저항의 역할?...
공통 모드 제거비란?...
차동증폭기의 사용이유?...
차동증폭기의 한계점?...
차동증폭기의 응용?...

본문내용

차동증폭기란, 입력에 인가된 두 신호 사이의 차에 응답하고 두 입력에 공통인 신호들을 이상적으로 제거하는 증폭기이다.
차동증폭기를 입력의 개수에 따라서 두 개의 입력을 가진 차동증폭기와 단일입력 차동증폭기로 나눌 수 있다.
결과 값으로는 크게 두 가지 형태의 결과출력을 볼 수 있는데, 그 이유는 차동증폭기가 차동모드로 쓰였는지 공통모드로 쓰였는지에 따라서 달라지기 때문이다.

여기서 차동모드란 입력신호를 증폭하고 출력은 입력신호에 이득의 2배를 곱한값이 되는 증폭기를 말하는데, 이 차동모드의 조건은 위상차가 180도가 나며 같은 크기의 신호로 Q1과 Q2의 베이스로 입력신호가 입력되는 모드를 말한다.

공통모드란 동상신호를 제거하기 때문에 이상적으로 공통모드신호의 출력이 0이되는 증폭기를 말하는데, 공통모드의 조건은 위상이 같고 같은 크기의 신호로 Q1과 Q2의 베이스로 입력신로가 입력되는 모드를 말한다.
요약해 말하자면, 차동증폭기가 두 입력의 공통성분에 의해 구동되는 상태를 공통모드라 하고 차의 성분에 의해 구동되는 상태를 차동모드라 한다.
입력갯수가 하나인 단일입력 차동증폭기 역시 두 가지로 나눌 수 있는데, 두 트랜지스터의 컬렉터에 걸리는 전압차로 얻는 방법도 있고, 컬렉터 단자에서 출력을 분리하여 얻어 증폭기로 사용하는 경우가 있다.
여기에서 차동 모드로 동작시키기 위해서는 위상차가 있는 같은 크기의 신호를 Q1과 Q2의 베이스에 인가 하면 된다. 반면에, 위상이 같고 크기가 같은 신호를 Q1과 Q2의 베이스에 인가하면 공통 모드의 동작이 수행된다. 두 가지 형태의 신호가 동시에 Q1과 Q2의 베이스에 인가되면, 차동 증폭기는 동상 모드의 신호는 제거 하고, 차동모드의 신호를 증폭하게 된다.

차동 증폭기에서 바이패스 안 된 이미터저항의 역할은 감쇄적인 작용, 부귀환 동작을 한다. 따라서 이미터저항이 크면 클수록 공통모드에서의 부귀환 전압이 커져서 결국 차동 증폭기가 공통 모드신호를 제거하는 효과가 커지게 된다. 차동모드에서 이미터 저항은 완전히 바이패스 된 것으로 동작하기 때문에 차동 모드 신호에 대해서는 증폭기의 이득을 감쇄시키지 않는다.

그리고 공통 모드 제거비라는 것이 있는데, 차동 증폭기는 차동모드 입력신호에 대해서는 증폭이득이 크고, 공통 모드신호에 대해서는 증폭이득이 낮도록 동작되어야 한다. 차동모드 신호의 증폭이득과 공통모드신호의 증폭이득의 비를 공통모드 제거비, CMRR이라고 한다.

참고 자료

없음