[전자회로 실험#8] 트랜지스터(BJT)의 동작점 Q 구하기_2

 

앞서 알아본 고정바이어스 회로와 같은 방법으로 이번엔 전압분배 바이어스 회로의 동작점을 알아본다.

먼저 고정바이어스 회로의 구성은 베이스 측에 두 개의 저항이 존재하고 $V_{CC}$의 전압을 두 저항의 비에 따라 베이스 측에 분배한다. 회로를 해석하기 위해서 베이스 측을 테브난 등가회로로 변환하여 해석해야 한다. 위 회로를 아래와 같이 등가회로로 변한한다.

 

$V_{th} =  \frac{R_{2}}{R_{1}+R_{2}}\times V_{CC}$

$= \frac{6k}{24k+6k}\times 20$

$= 4[V]$가 되고

 

$R_{th} =  \frac{R_{1}\times R_{2}}{R_{1}+R_{2}}$

$= \frac{24k\times 6k}{24k+6k}$

$= 4.8k[ Ω ]$가 된다.

 

이후 베이스 전류를 구하기 위해 다음의 망해석 방법을 사용한다.

 

(1) $V_{th} = I_{B}R_{tn} + V_{BE} + I_{E}R_{E}$

 

(2) $I_{E} = I_{C} + I_{B} = \beta I_{B} + I_{B} = (1+\beta)I_{B}$

 

(1)과 (2)의 식을 이용하여 $I_{E}$를 (1)의 식에 대입하면

 

$ V_{th} = I_{B}R_{tn} + V_{BE} + (1+\beta )I_{B}R_{E} $가 된다.

 

$I_{B}$에 관하여 정리하면

 

$I_{B} = \frac{V_{th} - V_{BE}}{R_{th} +(1+\beta )R_{E}}$가 되고

$\beta = 149$를 대입하면

 

$I_{B} = \frac{4 - 0.7}{4.8k + (1+149)0.408k}$

$= \frac{3.3}{66k} = 50[\mu A]$가 된다.

직류 부하선을 구하기 위해 차단점과 포화점을 찾는다.

먼저 차단점에서

$V_{CE} = V_{CC} = 20[V]$

$I_{C} = 0[A]$가 된다.

 
포화점에서는

$V_{CE} = 0[V]$

$I_{C} = \frac{V_{CC}}{R_{C} + R_{E}}$

$= \frac{20}{0.592k + 0.408k}$

$= 20[mA]$가 된다.

 

그래프에서 차단점과 포화점을 연결한 선과 만나는 점이 동작점이 된다.

베이스 전류$I_{B} = 50[\mu A]$일 때, 동작점을 표시하면 다음과 같다.

동작점에서 $I_{C} \approx 8.xx[mA], V_{CE} \approx 12.xx[V]$가 된다.

 

구한 값이 맞는지 계산을 통해 확인해본다.

 

$I_{C} = \beta I_{B}$

$= 149\times 50\cdot 10^{-6}$

$= 7.45[mA]$

 

$I_{E} = (1+\beta )I_{B}$

$= 150\times 50\cdot 10^{-6}$

$= 7.5[mA]$

 

$V_{CE} = V_{C} - V_{E}$

$= V_{CC} - I_{C}R_{C} - I_{E}R_{E}$

=$20 - 7.45m\cdot 0.592k - 7.5m\cdot 0.408k$

$= 20 - 4.41 - 3.06 = 12.53[V]$

 

구한 값과 그래프에서 유추한 값이 거의 일치함을 확인할 수 있고 마지막으로 시뮬레이션을 통해 구한 값과도 거의 일치함을 확인할 수 있다.

 

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