'transistor'에 해당되는 글 2건
- 2012.03.29 BJT의 동작원리와 특징 및 활용 - ③ 6
- 2012.03.20 BJT의 동작원리와 특징 및 활용 - ① 2
2012. 3. 29. 13:41
TRANSISTOR는 크게 BJT와 FET로 나눌 수 있다.
하지만 우리가 업무중에 'transistor'라고 하면 거의 BJT를 지칭하며 'FET'라고 하면 MOSFET이나
JFET등을 지칭한다.
이전 포스트에선 BJT를 한 개 선정하여 특성을 살펴보고 선정된 BJT로 어떻게 회로를 설계해야 하는지
알아보았다.
이번 포스트에선 BJT로 설계된 회로에 적절한 부품값을 넣어서 프로젝트를 마무리 하도록 한다.
☞ BJT의 동작원리와 특징 및 활용 - ①
☞ BJT의 동작원리와 특징 및 활용 - ②
참고로 MOSFET에 대한 내용은 이전 포스트를 참고하자.
☞ MOSFET의 동작원리와 특징 및 활용 - ①
☞ MOSFET의 동작원리와 특징 및 활용 - ②
1. 설계를 위해 필요한 값들
VC(아래 그림의 초록색 화살표 점선)는 증폭된 마이크 신호로써 우리가 최종적으로 얻고자 하는
마이크의 출력 신호인 Vout이다.
이 VC는 12V에서 VRC를 빼면 얻을 수 있다.
VRC는 저항 RC에 걸리는 전압이며 RC에 흐르는 전류인 IC(아래 그림의 초록 화살표)를 이용해서
Ic*Rc로 얻는다.
- 2N3904의 base에 걸리는 전압인 VB
- 2N3904의 base와 emitter간의 포화 전압인 0.7V
즉 VB-0.7V로 얻는다.
STEP1.
Vin으로 10mVpk-pk의 마이크 신호가 입력
STEP2.
마이크 신호가 C1을 거치면서 GND를 기준으로 10mVpk-pk의 AC성분만 남음
STEP3.
C1을 통과한 전압은 최소 -5mV, 최대 5mV의 전압 범위를 가지며 이 전압은 전압 분배법칙에 의해
0mV가 입력되면 : R2/(R1+R2) * 12 = 0.8V로
+5mV가 입력되면 : +5mV + R2/(R1+R2) * 12 = 0.805V로
-5mV가 입력되면 : -5mV + R2/(R1+R2) * 12 = 0.795V로 전압 범위가 변동됨
즉 ±5mV의 마이크 신호가 0.795V~0.805V범위의 신호로 변경되어 2N3904에 bias됨
이 범위의 신호는 2N3904의 on characteristics중 VBE(SAT)값인 0.65V 보다 크므로 2N3904가 적절히
bias되어 2N3904가 turn on될 수 있음
STEP4.
VRE = VB-0.7 이므로
VRE = 0.795 - 0.7 = 0.095V
VRE = 0.805 - 0.7 = 0.105V
STEP5.
Ie = VRE/Re 이므로
Ie = 0.095 / 100 = 0.95mA
Ie = 0.105 / 100 = 1.05mA
STEP6.
Ie = IC 이므로
IC = 0.95mA
IC = 1.05mA
STEP7.
VRC = IC*RC 이므로
VRC = 0.95 * 10K = 9.5V
VRC = 1.05 * 10K = 10.5V
STEP8.
VC = 12V-VRC 이므로
VC = 12 - 9.5 = 2.5V
VC = 12 - 10.5 = 1.5V
FINISH.
BJT인 2N3904를 (common-emitter 증폭회로의 단점을 보완한) emitter degeneration으로 설계하여
voltage amp를 구현했고 그 결과 10mVpk-pk의 마이크 신호를 입력하여 1.5V~2.5V범위의 1Vpk-pk를
얻을 수 있는 100배 증폭이 가능한 회로를 만들었다.
이렇게 해서 첫번째 포스트에선 BJT를 한 개 선정하여 선정된 부품의 특성을 살펴보았고
두번째 포스트에선 BJT 회로들의 종류를 살펴보고 그 중 가상의 프로젝트를 위한 회로를 선정했으며
세번째 포스트에선 회로의 동작에 대해 설명하였다.
하지만 우리가 업무중에 'transistor'라고 하면 거의 BJT를 지칭하며 'FET'라고 하면 MOSFET이나
JFET등을 지칭한다.
이전 포스트에선 BJT를 한 개 선정하여 특성을 살펴보고 선정된 BJT로 어떻게 회로를 설계해야 하는지
알아보았다.
이번 포스트에선 BJT로 설계된 회로에 적절한 부품값을 넣어서 프로젝트를 마무리 하도록 한다.
☞ BJT의 동작원리와 특징 및 활용 - ①
☞ BJT의 동작원리와 특징 및 활용 - ②
참고로 MOSFET에 대한 내용은 이전 포스트를 참고하자.
☞ MOSFET의 동작원리와 특징 및 활용 - ①
☞ MOSFET의 동작원리와 특징 및 활용 - ②
1. 설계를 위해 필요한 값들
VC(아래 그림의 초록색 화살표 점선)는 증폭된 마이크 신호로써 우리가 최종적으로 얻고자 하는
마이크의 출력 신호인 Vout이다.
이 VC는 12V에서 VRC를 빼면 얻을 수 있다.
VRC는 저항 RC에 걸리는 전압이며 RC에 흐르는 전류인 IC(아래 그림의 초록 화살표)를 이용해서
Ic*Rc로 얻는다.
VRC=IC*RC에서 Ic는 저항 Re에 흐르는 전류인 Ie와 같다.
Ie(아래 그림의 초록색 화살표)는 2N3904의 emitter에 흐르는 전류로써 2N3904의 emitter와 GND사이에
걸리는 전압인 VRE를 저항 Re로 나눈 VRE/Re에서 얻을 수 있다.
- 2N3904의 base에 걸리는 전압인 VB
- 2N3904의 base와 emitter간의 포화 전압인 0.7V
즉 VB-0.7V로 얻는다.
결론적으로 VB를 알면 VRE를 알 수 있고
VRE를 알면 Re를 선정해서 Ie를 알 수 있고
Ie를 알면 IC를 알 수 있고
IC를 알면 RC를 선정해서 VRC를 알 수 있고
VRC를 알면 12V에서 VRC를 빼서 우리가 원하는 VC=Vout을 알아낼 수 있게된다.
마치 도미노가 쓰러지는것 처럼 VB를 쓰러뜨리면 주루루루룩 2N3904를 통해 Vout이 얻어지게 된다.
2. 최종 회로도
RC를 10KΩ로, Re를 100Ω으로 선정하여 다음과 같이 회로를 설계 하였다.
STEP1.
Vin으로 10mVpk-pk의 마이크 신호가 입력
STEP2.
마이크 신호가 C1을 거치면서 GND를 기준으로 10mVpk-pk의 AC성분만 남음
STEP3.
C1을 통과한 전압은 최소 -5mV, 최대 5mV의 전압 범위를 가지며 이 전압은 전압 분배법칙에 의해
0mV가 입력되면 : R2/(R1+R2) * 12 = 0.8V로
+5mV가 입력되면 : +5mV + R2/(R1+R2) * 12 = 0.805V로
-5mV가 입력되면 : -5mV + R2/(R1+R2) * 12 = 0.795V로 전압 범위가 변동됨
즉 ±5mV의 마이크 신호가 0.795V~0.805V범위의 신호로 변경되어 2N3904에 bias됨
이 범위의 신호는 2N3904의 on characteristics중 VBE(SAT)값인 0.65V 보다 크므로 2N3904가 적절히
bias되어 2N3904가 turn on될 수 있음
STEP4.
VRE = VB-0.7 이므로
VRE = 0.795 - 0.7 = 0.095V
VRE = 0.805 - 0.7 = 0.105V
STEP5.
Ie = VRE/Re 이므로
Ie = 0.095 / 100 = 0.95mA
Ie = 0.105 / 100 = 1.05mA
STEP6.
Ie = IC 이므로
IC = 0.95mA
IC = 1.05mA
STEP7.
VRC = IC*RC 이므로
VRC = 0.95 * 10K = 9.5V
VRC = 1.05 * 10K = 10.5V
STEP8.
VC = 12V-VRC 이므로
VC = 12 - 9.5 = 2.5V
VC = 12 - 10.5 = 1.5V
FINISH.
BJT인 2N3904를 (common-emitter 증폭회로의 단점을 보완한) emitter degeneration으로 설계하여
voltage amp를 구현했고 그 결과 10mVpk-pk의 마이크 신호를 입력하여 1.5V~2.5V범위의 1Vpk-pk를
얻을 수 있는 100배 증폭이 가능한 회로를 만들었다.
이렇게 해서 첫번째 포스트에선 BJT를 한 개 선정하여 선정된 부품의 특성을 살펴보았고
두번째 포스트에선 BJT 회로들의 종류를 살펴보고 그 중 가상의 프로젝트를 위한 회로를 선정했으며
세번째 포스트에선 회로의 동작에 대해 설명하였다.
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2012. 3. 20. 19:22
Transistor는 크게 BJT와 FET로 나눌 수 있다.
하지만 우리가 업무중에 'transistor'라고 하면 거의 BJT를 지칭하며 'FET'라고 하면 MOSFET이나
JFET등을 지칭한다.
이번 포스트에선 BJT를 한 개 선정하여 특성을 살펴보고 다음 포스트에선 선정된 BJT로 어떻게 회로를
설계해야 하는지 알아볼 것이다.
참고로 MOSFET에 대한 내용은 이전 포스트를 참고하자.
☞ MOSFET의 동작원리와 특징 및 활용 - ①
1.TRANSISTOR의 종류
TRANSISTOR의 가계도를 보기 좋게 도식으로 표현 해 보면 다음과 같다.
진행할 것이다.
2. 2N3904의 개요
본 포스트의 진행을 위해 선정한 BJT는 FAIRCHILD社의 General purpose NPN BJT인 2N3904이다.
2N3904에 대해 알아보자.
다르게 붙어있다.
SOT-23 packag인 MMBT3904의 경우엔 매우 작기 때문에 부품에 MMBT3904라고 쓸 자리가 없어서
'1A'라고 marking을 했다고도 나와있다.
같은 부품을 여러 package로 출시하는 이유는 부품의 크기와 소비 전력을 차별화 하기 위함이다.
아래 표에서 볼 수 있듯이 덩치가 가장 큰 SOT-223 package인 PZT3904의 경우 소비전력이 가장 높음을
알 수 있다.
3. 2N3904의 특성
2N3904의 datasheet를 살펴보자.
이 부품이 어떤 특성을 가지고 있는지 파악해서 설계시 참고하기 위함이다.
3.1 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
VEBO는 6V까지므로 TTL level이상으로 bias하는것은 위험하다.
3.2 ON CHARACTERISTICS
2N3904가 ON이 되는지를 나타낸 것이다.
위의 표에서 보듯이 VBE가 최소 0.65V가 입력되어야 2N3904가 ON이 됨을 알 수 있다.
맨 위의 hFE는 collector의 전류와 base의 전류 비로서 전류 증폭률(β)이라고 한다.
전류 증폭률(β) = IC/IB 이며 IB에 흐르는 전류에 비해서 얼마나 증폭된 전류가 IC에 흐르는가를
의미한다.
위의 표에서 IC=10mA, VCE=1.0V 일 때 hFE는 최대 300 이라고 되어 있는데 이 의미는
Base에 33uA를 넣어주면 collector에서 emitter로 IB의 300배인 10mA가 흐른다는 의미이다.
hFE와 관련하여 2N3904의 typical characteristics를 살펴보면 위의 표와 VCE조건이 다르긴 하지만
즉 조건만 잘 맞추면 2N3904는 전류 증폭률을 몇 십에서 250 또는 300까지 만들수 있다는 뜻이된다.
이로써 BJT의 특성에 대한 검토를 마치며 다음 포스트에선 BJT를 이용하여 회로를 어떻게 설계 할
것인가에 대해 살펴보기로 한다.
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