증폭기 입력 및 출력 임피던스 분석

트랜지스터 증폭기의 입력 임피던스는 회로 토폴로지와 바이어싱에 따라 현저히 달라집니다. 실제 임피던스는 복소수이고 주파수 의존적이지만, 실용적 근사치로 세 가지 기본 구성에 대한 명확한 지침을 얻을 수 있습니다.

공통 컬렉터(이미터 폴로워)의 경우 입력 저항은 단순히 이미터 저항에 전류 이득을 곱한 값입니다:

Rin = \beta RE

공통 에미터 스테이지에서는 내부 이미터 저항 r_ee을 고려해야 하므로 약간 더 복잡합니다:

내부 이미터 저항은:

ree = \dfrac{KT}{IE}\quad \text{where}\quad K = 1.38\times10^{-23}\,\text{W·s/K},\;T \approx 300\,\text{K}

실리콘 트랜지스터의 경우 상수가 약 26mV/밀리암페어로 단순화됩니다:

ree \approx \dfrac{26\,\text{mV}}{IE\,(\text{A})}

따라서 공통 에미터 스테이지의 입력 저항은:

Rin = \beta\,ree

예: β=100, 이미터 바이어스 1mA일 때,

ree = \dfrac{26\,\text{mV}}{1\,\text{mA}} = 0.26\,\Omega
Rin = 100 \times 0.26\,\Omega = 26\,\Omega

외부 이미터 저항 R_E이 포함된 공통 컬렉터 스테이지의 더 정확한 추정에서는 입력 저항이:

Rin = \beta\,(RE + ree)

이 식은 이미터 저항을 포함하는 공통 에미터 구성에도 동일하게 적용됩니다.

공통 베이스 구성은 현저히 낮은 입력 임피던스를 가지며, 본질적으로 내부 이미터 저항과 같습니다:

Rin = ree

높은 입력 임피던스로 공통 컬렉터는 크리스탈 또는 세라믹 마이크 같은 고임피던스 소스 구동에 이상적입니다. 공통 베이스의 낮은 입력 임피던스는 50Ω 동축 피드를 매칭해야 하는 RF 애플리케이션에 유용합니다. 공통 에미터 스테이지는 중간 입력 임피던스로 다이내믹 마이크 같은 중급 소스에 적합합니다.

세 가지 기본 구성의 출력 임피던스는 아래 그림에 요약되어 있습니다. 공통 에미터 스테이지의 중간 출력 임피던스는 범용 증폭 작업에서의 인기를 설명합니다. 공통 컬렉터 스테이지의 매우 낮은 출력 임피던스는 임피던스 매칭에 활용되며, 예를 들어 4Ω 스피커에 트랜스포머 없이 연결할 때 쓰입니다. 출력 저항의 닫힌 형태 표현식은 더 복잡하며, R. Victor Jones의 유도 참고(참조 [RVJ]).

증폭기 특성은 GE 트랜지스터 매뉴얼 Figure 1.21에서 발췌.

복습

• 위 그림을 참조하여 입력 및 출력 임피던스의 시각적 비교 확인.

관련 워크시트

• Class A BJT 증폭기