Oscillator 설계 예비보고서
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2023.01.25
문서 내 토픽
  • 1. Push-pull 증폭기 동작 이해
    R_L=100 ohm, R_bias=1k ohm, V_CC=12V인 경우, Push-pull 증폭기의 동작을 이해하고 Dead zone과 Crossover distortion 현상을 파악하며 이를 제거하는 방법에 대해 실험한다.
  • 2. Classic Push-Pull Amplifier 특성
    그림 1(a) 회로를 시뮬레이션하여 입출력 transfer characteristic curve를 확인하고, Dead zone 현상이 발생하는 이유를 설명한다. 그림 1(b) 회로를 시뮬레이션하여 입출력 파형을 확인하고 Crossover distortion 현상을 관찰한다.
  • 3. Feedback loop OP-amp를 이용한 Push-Pull Amplifier 특성
    그림 2(a) 회로를 시뮬레이션하여 Dead zone이 제거된 입출력 transfer characteristic curve를 확인한다. 그림 2(b) 회로를 시뮬레이션하여 Crossover distortion이 개선된 입출력 전압 파형을 확인한다.
  • 4. Push-Pull Amplifier Power dissipation
    그림 1(a)와 그림 2(a) 회로에서 입력에 전력 소모가 최대가 되는 지점의 V_i = (2/π) V_cc를 인가하여 부하저항 양단의 출력 전압을 측정하고, 식 1을 이용하여 전력 손실을 계산한다.
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  • 1. Push-pull 증폭기 동작 이해
    Push-pull 증폭기는 두 개의 증폭 소자를 사용하여 입력 신호를 증폭하는 회로입니다. 이 회로는 입력 신호의 양의 반주기와 음의 반주기를 각각 다른 증폭 소자로 증폭하여 출력 단에서 합성함으로써 효율적인 증폭이 가능합니다. 이를 통해 단일 증폭 소자를 사용하는 경우보다 더 큰 출력 전력을 얻을 수 있습니다. 또한 두 증폭 소자의 상보적인 동작으로 인해 왜곡이 감소하고 신호 품질이 향상됩니다. Push-pull 증폭기는 오디오 증폭기, 전력 증폭기, 스위칭 전원 공급 장치 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.
  • 2. Classic Push-Pull Amplifier 특성
    Classic Push-Pull Amplifier는 두 개의 트랜지스터를 사용하여 구현되며, 각 트랜지스터는 입력 신호의 양의 반주기와 음의 반주기를 증폭합니다. 이 회로는 높은 효율과 낮은 왜곡 특성을 가지고 있습니다. 또한 출력 단에 변압기를 사용하여 임피던스 정합과 DC 절연을 수행합니다. 이를 통해 출력 전력을 효과적으로 전달할 수 있습니다. 하지만 변압기의 사용으로 인해 회로가 복잡해지고 비용이 증가하는 단점이 있습니다. 따라서 최근에는 변압기 없이 구현할 수 있는 피드백 루프 기반의 Push-Pull Amplifier 회로가 많이 사용되고 있습니다.
  • 3. Feedback loop OP-amp를 이용한 Push-Pull Amplifier 특성
    피드백 루프를 이용한 Push-Pull Amplifier는 변압기 없이 구현할 수 있는 장점이 있습니다. 이 회로는 OP-amp를 사용하여 입력 신호를 증폭하고, 두 개의 출력 트랜지스터를 통해 출력 신호를 생성합니다. 피드백 루프를 통해 출력 신호를 입력 신호와 비교하여 왜곡을 줄일 수 있습니다. 또한 OP-amp의 높은 이득과 안정성으로 인해 전체 회로의 성능이 향상됩니다. 하지만 OP-amp의 대역폭 제한으로 인해 고주파 응용에는 적합하지 않을 수 있습니다. 따라서 응용 분야에 따라 Classic Push-Pull Amplifier와 Feedback loop OP-amp 기반 Push-Pull Amplifier 중 적절한 회로를 선택해야 합니다.
  • 4. Push-Pull Amplifier Power dissipation
    Push-Pull Amplifier의 전력 소모는 출력 단 트랜지스터의 동작 특성에 크게 의존합니다. 이상적인 경우, 두 트랜지스터는 서로 보완적으로 동작하여 출력 신호를 생성하므로 전력 소모가 낮습니다. 하지만 실제 회로에서는 트랜지스터의 비선형성, 스위칭 손실, 바이어스 전류 등으로 인해 전력 소모가 증가할 수 있습니다. 이를 최소화하기 위해서는 트랜지스터의 선택, 바이어스 회로 설계, 열 관리 등 다양한 설계 기법이 필요합니다. 또한 피드백 루프를 이용하면 전력 소모를 더욱 줄일 수 있습니다. 따라서 Push-Pull Amplifier 설계 시 전력 효율을 고려하여 회로를 최적화해야 합니다.
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