(강 민 찬)
트랜지스터를 푸시풀 증폭기로 사용하기 위해 B급 증폭으로 동작시켰을 때, 입력이 작은 부분에서 트랜지스터의 비직선성 때문에 출력이 일그러지는 것. 이것을 방지하기 위해서 는 베이스에 0.1~0.2V의 베이스 전압을 가해 무신호 시에도 컬렉터 전류 IC가 약간 흐 르도록 해 둔다. B급 푸시풀 증폭 회로의 특성 트랜지스터 특성의 전 범위에서 증폭이 이루어지므로 이상적인 최대 출력이 되는데 B급 푸시풀 전력 증폭기에서 최대 출력의 전원 효율은 78.5[%]로 되고 크로스오버 일그러짐이 나타나는데 출력파형의 일그러짐 원인은 트랜지스터의 입력 특성(VBE-IB 특성)에 따라 입력 전압이 작을 때는 베이스 전류와 컬렉터 전류가 거의 흐르지 않기 때문이다. 이러한 일그러짐을 푸시풀 동작에서 트랜지스터가 교대로 동작할 때 생기므로 크로스오버(crossover)일그러짐이라 한다. 크 로스오버 일그러짐을 제거하려면 다이오드에 강하된 전압을 바이어스로 사용한다. 1개의 다이오드 전압 VD는 1개의 트랜지스터에 필요한 VBED와 같으며, 또한 온도 변화에 따 라 트랜지스터에 필요한 VBED가 변화해도 다이오드의 양단 전압 VD도 함께 변화하므 로 안정된 바이어스 회로로 된다.
컬렉터-이미터간의 전압 VCEm : VCEm>2E1트랜지스터의 컬렉터 손실은
Pcm>0.203Pom이면 좋은 것이다.
이 때 출력 전력은 m≒0.637이므로, Po=m2Pom≒0.406Pom 결국, 최대 출력의
40.6[%]의 출력 일 때이다
5. Cross-over distortion 이란? (간 주 인)
증폭기의 결합중 양의 반주기와 음의 반주기의 출력을 각각 제공하는 증폭기를 푸시-풀 (push-pull)이라고 한다. 이번 실험에서 B급 증폭기를 사용했기 때문에 우리는 푸시-풀 동작을 확인 할 수 있었다. B급 증폭기는 동작이 입력의 복원이 출력의 반주기에만 해당 되기때문에 왜곡된 출력 신호를 나타내게 된다. B급 증폭기는 A급 증폭기에 비해 효율 면에서 월등하지만 효율이 월등한 만큼 왜곡이 크다는 단점이 있다. 이때에 발생하는 왜 곡 현상을 Crossover Distortion 이라고 한다.
6. 실험 과정
1) stabistor 다이오드 2개 없는 실험
<그림 1-1 다이오드 2개 없는 파형> <그림 1-2 다이오드 2개 없는 회로도>
2) stabistor 다이오드 1개 없는 실험
<그림 2-1 다이오드 1개 없는 파형> <그림 2-1 다이오드 1개 없는 경우>
3) 다이오드 2개 있는 경우
<그림 3-1 다이오드 2개 있는 파형> <그림 3-2 다이오드 2개 있는 회로도>
6-1. 실험 과정 ( 16p 회로도 Amp 연결하였을 때)
<그림 4-1 Amp 연결 하였을 때 파형> <그림 4-2 실습보드에 꾸민 회로도>
7. 소감 및 고찰
- 교차 왜곡이라는 것은 트랜지스터를 사용한 B급 Push-Pull 전력 증폭회로에서
출력 파형의 (+), (-)반주기의 연결부분이 원활하지 않을 때 생기는 일그러짐이
다. 트랜지스터의 베이스-이미터간 전압 Vbe와 컬렉터 전류 Ic의 관계는 Vbe
가 어느 정도 이상이 되지 않으면 Ic가 흐르지 않는다. 또 Vbe가 어느 정도 이
상으로 되어도 Vbe가 낮은 곳에서는 Ic가 직선적으로 되지 않음으로써 따라서 출력 전류에 일그러짐이 생기는 것을 알 수 있었다.
그리고 두 트랜지스터를 순방향 바이어스 하기 위해 필요한 전압이 전압 강하에
의해 공급되는데 이것이 작았기 때문에 왜곡이 생겼다가 다이오드를 직렬로
연결함으로써 전압 강하가 더 생겨 트랜지스터에 순방향 바이어스 하기 위해 필
요한 전압을 공급해줌으로써 왜곡이 줄어드는 것도 알 수 있었다.
교차 왜곡 현상을 줄이기 위해서는 입력이 트랜지스터를 구동하지 않을 때에도
2개의 트랜지스터가 차단영역을 약간 벗어난 상태로 바이어스 되어야 하므로
이러한 동작을 AB급 푸시풀 전력 증폭기라고 한다.
결론적으로 Cross-over distortion은 트랜지스터를 사용한 B급 Push-Pull
상보전력증폭기에서 출력 파형의 +, - 반주기의 연결부분이 원활하지 않을 때
생기는 일그러짐이라는 것을 알 수 있게 되었다.
- B급증폭기는 A급중폭기에 비해 탁월한 효율을 가지고 있는데 비해 심각한 결 점으로 작은신호에서 큰 왜곡이 일어나는데 이 왜곡은 큰 신호에서도 무시할 수 없다. 이 왜곡을 CROSS-OVER DISTORTION(교차 왜곡)이라 한다는 것을 알 수 있었으며 또한 푸시풀 방식을 이용해 회로를 구성하는 이유는 B급증폭 기의 특성 때문이다. B급은 반쪽만 증폭할 수 있기 때문에 반쪽의 두 개로 하 나의 기능을 담당하여야 한다. 따라서 효율은 높고 소비전력은 A급증폭기에 비해 낮지만 음질은 A급증폭기에 비해 CROSS-OVER DISTORTION (교차 왜 곡)으로 인해 좋지 않다는 것을 알 수 있었다.
- B급 푸시풀 증폭회로에서 출력부분의 연결부분이 원활하지 않을 때 일그러짐이 나타난다. 트랜지스터의 베이스 에미터간 전압과 컬렉터 전류의 관계에서는 전 압이 어느정도 이상이면 전류가 흐르지 않는다. 전압이 거의 없는거 에서는 전 류가 직선적으로 흐르지 않음으로써 출력 전류에 일그러짐이 생긴다. B급 푸시 풀 증폭기에서 출력 부분의 연결이 원활하지 않을때 생기는 일그러짐이 cross-over-distortion 이라고 알수 있었고, B급증폭기는 A급증폭기에 비해 효율이 높지만 심각한 문제가 작은신호에서 큰 일그러짐이 일어나는데 이 신호 는 무시할수 없다. 따라서 소비전력은 A급증폭기에 비해 낮지만 사운드는 A급 증폭기에 비해 cross-over distortion으로 인해 좋지 앉다는 것을 알 수 있었 다.
- 이번 실험에서 다룬 B급 증폭기에선 출력의 연결이 원활하지 못하면 왜곡이 발 생하였다. 이 왜곡은 Crossover Distortion이라고 한다. 이 왜곡이 일어난 이유 는 B급 증폭기의 특징인 출력신호가 반주기에 해당하는 부분만 나타내기 때문 이다. 이는 Push-Pull 방식을 이용하여 회로를 구성하기 때문이다. 하지만 이런 왜곡이 있는 반면에 B급 증폭기는 효율이 좋다는 장점이 있다.