실험 4 : Complementary Amp.

【 이론 】

상보 대칭(2대의 전원 공급기)

상보 대칭 회로는 같은 특징을 가진 트랜지스터를 2개 사용한다. 그러나 하나는 PNP이고 다른 하나는 NPN이다. 그림 6-10은 이상적인 상보 대칭 푸쉬-풀 증폭기이다.

$$ Q_2

는 NPN이고

$$ Q_3

은 PNP 트랜지스터이며, 각각은 에미터가 서로 연결된 에미터폴로워이다. 에미터회로의 부하

$$ R_L

은

$$ Q_2

와

$$ Q_3

에 공통이며

$$ Q_2

의 콜렉터는 정극성전원

$$ +V_cc

로 가고

$$ Q_3

의 콜렉터는 부극성 전원

$$ -V_cc

로 부터 직류 전압을 받는다.

 

$$ Q_2

와

$$ Q_3

은 차단상태가 되도록 직류 바이어스된다고 가정한다. 정극성 변화 (1)동안

$$ Q_2

의 베이스는 에미터에 비해 양으로 구동되고, NPN 트랜지스터

$$ Q_2

는 턴온된다. 이 정극성 변화 (1)동안

$$ Q_2

는 ON이 되며

$$ Q_2

의 전류 파형은 그림 6-10(b)와 같다. 양의 변화 동안 PNP트랜지스터

$$ Q_3

은 역방향 바이어스이고 차단 상태이며, 음의 변화 동안 (2)에는

$$ Q_2

가 차단일 때

$$ Q_3

은 순방향 바이어스가 되어 턴온된다. 그림 6-10(b)는

$$ Q_3

의 전류방향이

$$ Q_2

전류의 반대임을 보여준다. 이것은

$$ Q_2

는 NPN,

$$ Q_3

은 PNP 트랜지스터이기때문이다. 그림 6-10(a)의 화살표는

$$ Q_2 , ~Q_3

및 부하

$$ R_L

의 전자 전류방향을 나타낸다. 결국

$$ R_L

양단의 전압은 입력과 같이 정현파이다.

$$ Q_2

와

$$ Q_3

의 동작은 각각 수행되고 대칭이기 때문에 그림 6-10(a)는 상보 대칭이라 부른다. 상보 대칭회로는 콜렉터공통과 마찬가지로 에미터공통으로 할 수도 있다.

상보 대칭 증폭기는 열 폭주나 전력 트랜지스터의 파괴를 방지하기 위해 주의해서 설계되어져야 한다. 전력 트랜지스터의 불균형이나 누설은 오차를 배가시킬 수도 있다. 대개는 다이오드에 의한 안정화 열 보상법을 이용한다. 이러한 조건은 주로 구동단과 출력단을 연결하여 사용한다.

상보 대칭(1대의 전원 공급기)

그림 6-11의 푸쉬-풀 상보 대칭증폭기에서는 1대의 전원만 사용한다. 회로의 대칭은 2개의 같은 전압 분배기

$$ R_1

과

$$ R_2

에 의해 유지된다. 위쪽 구동단은

$$ Q_2

에 순방향 바이어스를 아래쪽 구동단은

$$ Q_3

에 순방향 바이어스를 제공하며, 각 트랜지스터의 크로스오버 왜곡을 제거하기 위해 낮은 유휴전류가 흐르게 한다.

그림 6-11의 화살표는

$$ Q_2

와

$$ Q_3

의 외부회로에서 이러한 유휴전류의 경로를 나타낸 것이다. 유휴전류의 경로는

$$ Q_3 ,~ Q_2

및 전원공급기까지 포함된다.

$$ Q_2

와

$$ Q_3

이 동일한 특성을 가진 것으로 가정하기 때문에

$$ D~

점은 회로의 직류전압 중간 점 즉

$$ V_AD = V_DG = V_cc / 2

이다. 마찬가지로

$$ R_1

들의 저항값은 같고

$$ R_2

의 저항값도 같으며

$$ Q_2

와

$$ Q_3

이 동일한 특성을 가진다면

$$ C

점은 점

$$ A

와

$$ G

사이의 전압 분배기 중간점이 될 것이다. 그러므로 점

$$ C

와

$$ D~

에 연결된 직류 전압계는

$$ C

와

$$ D~

가 접지에 대해 같은 직류 전위에 있기 때문에 0V가 될 것이다. 윗쪽

$$ R_1

및

$$ R_2

의 전압 분배작용에 의해 점

$$ B_1

은 점

$$ C

와 점

$$ D~

보다 양의 값이다. 그렇기 때문에

$$ Q_2

의 베이스

$$ (B_1 )

는 에미터

$$ (D)

에 비해 양이고

$$ Q_2

(NPN)에 낮은 유휴전류가 흐르도록 순방향 바이어스를 제공한다.

 

$$ R_1

과

$$ R_2

의 비는

$$ Q_2

와

$$ Q_3

에 낮은 유효전류가 흐르도록 순방향 바이어스를 설정하는 데 중요한 요소이다. 입력신호는

$$ Q_2

와

$$ Q_3

의 베이스에

$$ C_1

로 연결되고 각 베이스에 같은 신호를 제공한다. 캐패시터

$$ C_2

는

$$ R_L

에 출력신호를 연결하며

$$ R_L

에 직류전류가 흐르는 것을 막아준다.

$$ Q_2

는 신호의 정극성 변화에 의해 순방향 바이어스되며 이때 전류 흐름은

$$ R_L

양단에 정극성으로 나타난다.

$$ Q_3

는 신호의 부극성에 의해 순방향 바이어스되며 양단에 부극성이 나타난다. 그림 6-11에서 다른 부품의 동작은 두개의 전원 공급기를 사용하는 경우와 같다.

상보 대칭 푸쉬-풀 증폭기는 고출력 오디오증폭기의 출력단에 사용된다. 이러한 시스템에서 스피커 음성코일은 부하로 작용하며

$$ R_L

의 위치에 둔다. 회로에서 캐패시터

$$ C_2

를 제거하고 부하가 바로 에미터와 접지 사이에 연결되도록 설계할 수도 있다. 이것은 에미터 폴로워 설계의 출력 임피던스가 낮기 때문에 가능하다.