전자회로

Common Source High Frequency Response(공통 소스 고주파 응답) / Common Emitter(공통 에미터)

Korean 마스크맨 2014. 11. 15. 15:16



제일 왼쪽에 있는 것은  Vsig 입니다. 이 회로를 분석하는 방법은 3가지가 있습니다.


i) Miller's Theorem을 사용

이 경우 Cgd 에 (1 + gm*RL')을 곱한 축전기를 Cgs와 병렬로 연결해서 합성 축전기 용량과 Rsig을 곱해서 3dB frequency를 구할 수 있습니다.




ii)  개방 시정수로 구하는 방법

이 경우는 관심 있는 축전기만 두고 나머지 축전기는 모두 open(개방) 시켜서 각각의 축전기 주파수에 미치는 영향을 모두 더 한다 . (시정수를 모두 더해서 역수를 취해주면 된다.)


(첫 번쨰 사진에서)

Cgs는 Rsig가 보이고 CL은 RL'이 보인다. 여기서 Cgd를 구하는 방법이 직관적이지 않다. Cgd을 테스트 전류원으로 대체 시켜서 알아보면 다음 그림과 같다. 


 

iii) Exact Analysis(회로를 직접 분석해서...)

키르히호프의 전류 법칙을 적용해서 회로를 정석적인 방법으로 분석해서 Vo/Vsig의 전달 특성 함수를 통해 주파수를 알아내는 방법이다. 



그래서 이 회로를 분석하고 나면 다음과 같은 전달 특성을 얻을 수 있다.






굉장히 복잡한데 내 나름대로 분자의 계수들을 외우는 방법을 생각해 봤다. 우선 분모는 외우시면 좋을 것 같아요. 그리고 생각이 안 나더라도 유도해보면 S에 대한 일차식은 금방 나오니까 알기 쉬울거에요.  문제는 분모인데 우선 s 계수의 첫 번째 부분은 Miller's theorem에서 나온 부분인고 두 번째 부분은 RL'을 기준으로 봤을 Cgd가 CL이 병렬로 연결된 게 보인다고 생각하면 될 것 같다. 그리고 S^2 항에는 축전기 3개 중에서 2개를 각각 곱한 것을 더해서 Rsig , RL'을 곱한 값이다. 이렇게 외우는 게 도움이 되셨나요?...  


우선 제로가 되는 부분은 분자에서 생긴다. S = (gm) / (Cgd) 이다. 그런데 zero를 만드는 주파수는 너무 크기 때문에 3dB frequency에 별 영향을 미치지 않는다. 


분자를 다음과 같이 표현하고 wp2 >> wp1이란 조건을 고려해서 위의 전달 특성식에 분자에 있는 2차식의 계수와 비교하면 wp1, wp2를 구할 수 있다. 






<참고로 BJT는 small-signal equivalent circuit을 아래 그림과 같이 바꾸어 MOSFET과 같은 형태로 만들면 된다. >



위 그림에서 Thevenin  등가회로를 이용하여 위의 회로에서 아래 회로로 됐다.




<참고로 공통 소스에서 signal 전압의 입력 저항(signal resistance)이 낮으면 다음 그림처럼 그냥 분석하면 된다. 단, 이 경우에는 DC 전압 이득과 fz (zero frequency)는 바뀌지 않는다.