컨텐츠 메뉴
>> 주요 특성
● 운영 원리
>> 1. DC 분석
>> 2. AC 분석
● 설계 고려 사항
>> 편견 기술
● 운영 지역
>> 특정 사용 사례
● 도전과 한계
● 미래의 트렌드
● 결론
● FAQ
>> 1. 작은 신호 증폭기와 전력 증폭기의 차이점은 무엇입니까?
>> 2. 바이어스는 작은 신호 증폭기에 어떤 영향을 미칩니 까?
>> 3. 작은 신호 증폭기에서 일반적으로 어떤 유형의 트랜지스터가 사용됩니까?
>> 4. 소규모 신호 증폭기가 고주파 응용 분야에서 사용할 수 있습니까?
>> 5. 소규모 신호 앰프에서 피드백은 어떤 역할을합니까?
● 인용 :
작은 신호 증폭기는 전자 회로의 기본 구성 요소이며, 일반적으로 진폭이 작은 약한 신호를 증폭시키기 위해 조작되었습니다. 이 증폭기는 오디오 장치에서 무선 주파수 통신에 이르기까지 다양한 애플리케이션에서 중추적입니다. 이 기사는 개념을 탐구합니다 작은 신호 증폭기 , 운영, 설계 고려 사항 및 응용 프로그램으로, 현대 전자 제품에서의 중요성에 대한 포괄적 인 이해를 제공합니다.
작은 신호 증폭기는 DC 바이어스 포인트에 비해 작은 신호를 증폭시키는 데 사용됩니다. 'Small Signal '라는 용어는 입력 AC 신호가 선형 근사치를 사용하여 증폭기를 분석 할 수있을 정도로 미미하다는 것을 나타냅니다. 이 특성은 신호의 무결성을 유지하면서 진폭을 향상시키는 데 중요합니다.
- 선형 작동 : 작은 신호 증폭기는 출력이 입력에 직접 비례하는 선형 영역 내에서 작동합니다.
- 낮은 입력 신호 레벨 : 일반적으로 Microvolt 범위에서 입력 신호를 처리하도록 설계되었으므로 센서 출력 및 오디오 신호와 같은 응용 프로그램에 이상적입니다.
- 바이어싱 : 앰프가 선형 작동 영역에 남아 있어야하는 데 적절한 바이어스가 필수적이며 왜곡을 방지하고 안정적인 증폭을 보장합니다.
작은 신호 증폭기는 구성 및 응용 프로그램에 따라 분류 할 수 있습니다.
- 공통 이미 터 앰프 :이 구성은 전압 증폭에 널리 사용되며, 높은 게인을 제공하며 오디오 애플리케이션에서 일반적으로 발견됩니다.
- 공통 수집기 앰프 (Emitter Follower) : 주로 임피던스 매칭에 사용되는이 구성은 낮은 출력 임피던스를 제공합니다.
- 공통 기본 증폭기 : 덜 일반적이지만이 유형은 고주파 성능을 제공하며 특정 RF 응용 프로그램에 사용됩니다.
작은 신호 증폭기의 작동은 DC 분석 및 AC 분석의 두 가지 주요 분석 기술을 통해 이해할 수 있습니다.
DC 분석에서 회로는 모든 AC 소스가 꺼져있는 상태에서 분석됩니다 (내부 저항으로 대체). 이 프로세스는 작은 신호가 변동하는 정지 지점 (Q-Point)을 설정합니다. Q- 포인트는 앰프의 작동 상태를 결정하므로 중요합니다.
Q- 포인트가 설정되면 AC 분석을 수행 할 수 있습니다. 여기에는 작은 AC 신호를 적용하고 회로의 동작에 어떤 영향을 미치는지 분석하는 것이 포함됩니다. 이 분석 중에 평가 된 주요 매개 변수는 다음과 같습니다.
- 전압 게인 ($ a_v $) : 출력 전압 대 입력 전압의 비율.
- 입력 및 출력 임피던스 : 앰프가 다른 회로 구성 요소와 얼마나 잘 인터페이스하는지 결정하는 데 중요합니다.
작은 신호 증폭기를 설계 할 때는 몇 가지 요소를 고려해야합니다.
- 구성 요소 선택 : 트랜지스터 (BJT 또는 FET)는 일반적으로 증폭에 사용됩니다. 선택은 게인 및 대역폭과 같은 필요한 특성에 따라 다릅니다.
- 바이어싱 네트워크 : 적절한 바이어싱 네트워크를 통해 트랜지스터가 활성 영역에서 작동하여 안정적인 증폭을 제공합니다.
- 피드백 메커니즘 : 왜곡을 줄이면 선형성과 대역폭을 향상시키기 위해 부정적인 피드백을 사용할 수 있습니다.
바이어싱 기술은 트랜지스터가 원하는 범위 내에서 효율적으로 작동하도록하는 데 중요한 역할을합니다. 일반적인 방법은 다음과 같습니다.
- 전압 분배기 바이어싱 : 저항을 사용하여 FET의 BJT 또는 게이트의 안정적인 전압을 설정합니다.
- 이미 터 바이어싱 : 온도 또는 트랜지스터 매개 변수의 변화에 대해 작동 지점을 안정화시키기 위해 이미 터와 직렬로 저항을 배치하는 것이 포함됩니다.
소형 신호 증폭기는 주로 3 개의 영역에서 작동합니다.
1. 활성 영역 : 트랜지스터는 정상적으로 작동하여 증폭을 허용합니다.
2. 컷오프 영역 : 트랜지스터는 비전 도성입니다. 증폭이 발생하지 않습니다.
3. 포화 영역 : 트랜지스터가 완전히 전도됩니다. 증폭시킬 수 있지만 올바르게 관리하지 않으면 왜곡이 발생할 수도 있습니다.
소형 신호 앰프는 다양한 필드에서 응용 프로그램을 찾습니다.
- 오디오 장비 : 마이크 및 프리 앰프에 사용되어 추가 처리 전에 약한 오디오 신호를 높이기 위해.
- 통신 시스템 : 안테나에서 수신 된 약한 신호를 향상시키기위한 RF 앰프의 필수.
- 계측 : 정확한 판독 값을 위해 센서 및 측정 장치에 사용됩니다.
1. 마이크 및 오디오 장치 :
- 작은 신호 증폭기는 마이크에서 필수적인 사운드 파를 사용 가능한 전기 신호로 증폭시킵니다.
- 또한 오디오 믹싱 콘솔에 사용되어 최종 출력 단계 전에 명확성과 볼륨을 보장합니다.
2. RF 커뮤니케이션 :
- 무선 수신기에서 작은 신호 증폭기는 안테나로 캡처 한 약한 들어오는 신호를 향상시킵니다.
- 추가 처리 또는 변조 단계 전에 약한 신호를 늘려 장거리에 대한 신호 무결성을 유지하는 데 도움이됩니다.
3. 의료기구 :
- 의료 진단에서 소형 신호 증폭기는 생리 학적 변화를 감지하는 센서의 판독 값을 향상시킵니다 (예 : ECG 기계).
- 더 나은 분석을 위해 저수준 생물학적 신호를 증폭시켜 정확한 모니터링을 보장합니다.
작은 신호 증폭기는 매우 효과적이지만 특정 문제에 직면합니다.
- 노이즈 간섭 : 약한 신호를 증폭 시키면 시스템에 존재하는 노이즈를 증폭시켜 출력이 왜곡 될 수 있습니다.
- 온도 변화 : 온도의 변화는 트랜지스터 특성에 영향을 미쳐 게인 및 안정성의 변화를 초래할 수 있습니다.
- 전원 공급 장치 변동성 : 전원 공급 장치의 변동은 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 조절 된 전원 공급 장치가 종종 사용됩니다.
기술이 발전함에 따라 소형 신호 앰프는 다음과 같은 트렌드로 계속 발전하고 있습니다.
- 디지털 시스템과의 통합 : 아날로그 프론트 엔드와 디지털 처리 장치의 통합은 성능과 기능을 향상시킵니다.
- 소형화 : 소규모 구성 요소는 성능을 손상시키지 않으면 서보다 컴팩트 한 디자인을 허용합니다.
- 대역폭 증가 : 더 높은 데이터 속도에 대한 수요는 더 넓은 주파수 범위를 효율적으로 처리 할 수있는 앰프가 필요합니다.
작은 신호 증폭기는 특성을 크게 변경하지 않고 약한 신호의 증폭을 가능하게함으로써 현대 전자 제품에서 중요한 역할을합니다. 그들의 운영, 설계 고려 사항 및 응용 프로그램을 이해하면 엔지니어는 여러 산업에서 다양한 작업을 처리 할 수있는 효율적인 전자 시스템을 만들 수 있도록 도와줍니다. 기술이 진행됨에 따라 이러한 앰프는 계속해서 적응하고 개선하여 향후 전자 설계와의 관련성을 보장합니다.
작은 신호 증폭기는 특성에 크게 영향을 미치지 않고 저수준 신호를 증폭 시키도록 설계되었으며, 전력 증폭기는 스피커 나 모터와 같은 하중을 구동하기 위해 신호의 전력 레벨을 증가시킵니다.
바이어싱은 앰프의 Q- 포인트를 설정하여 선형 영역 내에서 작동하도록합니다. 적절한 바이어싱은 왜곡을 방지하고 입력 신호의 최적 증폭을 허용합니다.
바이폴라 정션 트랜지스터 (BJT) 및 필드 효과 트랜지스터 (FET)는 선형성을 유지하면서 충분한 게인을 제공하는 능력으로 인해 일반적으로 사용됩니다.
예, 일반적인베이스 앰프와 같은 특정 구성은 고주파 응용 프로그램을 위해 특별히 설계되어 RF 범위에서 우수한 성능을 제공합니다.
피드백은 입력 신호에 대한 출력 조건에 따라 조정을 허용하여 안정성을 향상시키고, 왜곡을 줄이며 대역폭을 향상시킬 수 있습니다.
[1] https://www.raypcb.com/small-signal-mplifier/
[2] https://electronics.stackexchange.com/questions/598748/small-signals-and-large-signals-terminology-models-and-amplifiers
[3] https://www.edaboard.com/threads/small-signals-and-large-signals-minology-models-and-mplifiers.400578/
[4] https://vtechworks.lib.vt.edu/server/api/core/bitstreams/b08b0374-fc5f-4114-b744-fa71385a6f1f/content
[5] https://www.everythingrf.com/community/what-is-small-signal-gain
[6] https://www.youtube.com/watch?v=wgokpf8lka8
[7] https://www.aigtek.cn/solution/list_16.html
[8] https://www.nxp.com/docs/en/application-note/an215a.pdf
[9] https://www.electronics-tutorials.com/amplifiers/small-signal-mplifiers.htm
[10] https://eng.libretexts.org/bookshelves/electrical_engineering/electronics/semiconductor_devices_-_theory_and_application_(fiore)/07:_bjt_small_signal_amplifiers
