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전자회로 문제풀이Ⅰ
백주기 교수
단국대학교 대학원 통신공학 석사과정
단국대학교 대학원 통신공학 박사졸업
단국대학교 대학원 통신공학 석사과정
단국대학교 대학원 통신공학 박사졸업
인천대학교
현) 유니와이즈 전임교수
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총 6개 챕터, 55강으로 구성되어 있습니다.
| 제목 | 강의시간 | 상세내용 |
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[1강] 전자회로 문제풀이 오리엔테이션
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전자회로 문제풀이 오리엔테이션 및 학습 전략
• 전자회로 문제풀이: 문제 파악, 회로 이론 및 능동 소자 이해 기반 물리적 개념 적용을 통한 응용 능력 강화 • 회로 해석 전략: 전공 수학 활용, 다양한 문제 접근, 주파수/시간 영역 해석으로 분석 능력 및 자신감 배양 • 학습 커리큘럼: 장별 요약, 연습문제, 주요 응용문제 해결을 통한 문제 해결 역량 체계적 향상 |
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| 1장. 전자공학과 반도체 | ||
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[2강] 전자공학과 반도체 (1)
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전자공학과 반도체 기본 개념 및 증폭기 특성
• 전기 신호 전원 및 증폭기: 테브냉/노턴 등가 회로로 신호원을 표현하며, 증폭기는 신호 전력을 증가시키고 전압/전류/트랜스컨덕턴스/트랜스레지스턴스 유형을 가짐. • 주파수 응답 및 필터: 증폭기 주파수 응답은 전달 함수로 분석되며, 단일 시정수(STC) 회로망은 저역/고역 통과 필터 특성을 정의함. • 반도체 및 PN 접합: 실리콘 기반 도핑으로 N/P형 반도체를 형성하고, PN 접합은 확산/드리프트 전류 원리를 통해 다이오드 기본 동작을 구현함. |
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[3강] 전자공학과 반도체 (2)
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전자회로 문제풀이: 테브냉 등가, 구형파 전력, 증폭기 효율 분석
• 테브냉 등가회로: 미지 회로망을 전압원과 등가 저항으로 모델링하여 전압 분배 법칙 기반 부하 전압 및 출력 전압을 분석. • 구형파 신호 전력: 푸리에 급수 고조파 성분과 시간 영역 계산을 통해 총 전력 및 고조파별 에너지 기여도를 분석. • 증폭기 효율: 직류 입력 전력과 교류 출력 전력의 비율 계산으로 증폭기 성능 지표와 동작 원리를 파악. |
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[4강] 전자공학과 반도체 (3)
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전자회로 증폭기 모델링 및 이득 계산
• 다양한 증폭기 모델: 트랜스듀서, 완충, 다단 전압, 전류, 전달 컨덕턴스, 전달 레지스턴스 등 등가회로 분석 원리 학습 • 증폭기 이득 계산: 전압/전류 분배, 중간 단 로딩 효과를 고려한 전압, 전류, 전력 이득 및 데시벨(dB) 변환 방법 습득 • 시스템 이득 분석: 신호원 및 부하 연결 시 증폭기 특성 변화와 전체 시스템 이득 도출 |
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[5강] 전자공학과 반도체 (4)
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전자공학과 반도체 문제풀이 4강
• 증폭기 주파수 응답: 입력저항, 저역통과·고역통과 STC 필터 전달함수 및 3dB 주파수 분석 • 종속 전원 회로 입력저항: 테스트 전압/전류 방법을 통한 계산 원리 이해 • 트랜스컨덕턴스 증폭기 성능: 직류 이득 및 대역폭(3dB) 기반 부하 R/C 최적화 기법 적용 |
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[6강] 전자공학과 반도체 (5)
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반도체 전하 이동 및 농도 문제풀이
* 반도체 도핑 농도: 진성 캐리어 농도와 질량 작용 법칙 기반 도핑된 반도체 캐리어 및 억셉터/도너 농도 계산. * 전하 드리프트 현상: 전기장, 이동도를 활용한 전자 드리프트 속도, 통과 시간, 드리프트 전류 밀도 및 전류 분석. * 전하 확산 메커니즘: 농도 기울기 및 확산 계수를 이용한 확산 전류 밀도 계산과 소자 단면적 결정. |
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[7강] 전자공학과 반도체 (6)
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전자회로 문제풀이 6강 (전압/전류 분배, 브리지, LC 공진, 스펙트럼)
* 전압/전류 분배기: 특정 출력 전압 및 전류 확보를 위한 저항값 설계 및 조정; 불평형 브리지 회로: 테브냉 등가 회로를 활용한 전류/전압 해석. * 병렬 LC 공진: 복소 임피던스($Z = \frac{j\omega L}{1 - \omega^2 LC}$) 분석, 공진 주파수($\omega_0 = 1/\sqrt{LC}$) 도출 및 무한대 임피던스 특성 이해. * 사각파 스펙트럼 분석: 푸리에 급수 기반 고조파 성분 파악, 기본 주파수, 피크 전압, RMS 값, 주기 등 파형 파라미터 도출. |
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[8강] 전자공학과 반도체 (7)
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전자회로 문제풀이: DAC/ADC, 증폭기 이득 및 주파수 응답
* N비트 DAC/ADC: 해상도 및 양자화 오류 계산, 최소 비트 수 결정 원리 * 증폭기 이득 분석: 전압/전류/전력 이득 dB 변환 및 부하 연결 시 이득/최대 출력 특성 분석 * 증폭기 주파수 응답: 보드선도 작성으로 3dB 차단 주파수 및 대역폭 분석 |
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[9강] 전자공학과 반도체 (8)
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전자공학과 반도체: 전달함수, Bode선도, 고유 캐리어 농도, 도핑 농도
• RC 2단 회로 전달함수와 Bode 선도: 입력 1차 로우패스·출력 1차 하이패스 필터 곱으로 대역통과 특성, 컷오프 주파수·최대 이득·대역폭을 주파수 영역에서 Bode 선도로 해석 • 실리콘 고유 캐리어 농도: \(n_i = BT^{3/2}\exp(-E_g/2kT)\) 온도 의존식으로 진성 캐리어 농도와 이온화 원자 비율을 계산하고, 온도 상승에 따른 지수적 증가 특성 정량화 • 도핑된 Si 농도 관계: 열평형에서 \(n_i^2 = np\) 진성 관계를 유지하며, n형 도핑 시 다수·소수 캐리어 농도와 도너 농도를 조건(예: 홀 농도 감소 비율)으로부터 역산해 캐리어 분포를 구함 |
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[10강] 전자공학과 반도체 (9)
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PN 접합 소자 분석 및 전류 계산
• 전자와 정공의 드리프트 속도: 이동도와 전계 관계로 캐리어 이동 특성 및 비율 분석 • PN 접합 내장 전압 및 공핍 영역: 도핑 농도, 진성 반도체 특성 활용한 전압·폭·저장 전하 산출 • 순방향 바이어스 PN 접합 전류: 확산 계수, 확산 길이, 도핑 농도 활용한 홀/전자 전류 비율 및 개별 전류 계산 |
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[11강] 전자공학과 반도체 (10)
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전자공학 문제풀이: 증폭기 설계 및 다이오드 분석
• 가중 합계 증폭기 설계: 트랜스컨덕턴스 증폭기 병렬 연결 및 저항 조절을 통한 가중 합계 출력 구현 원리. • 쇼트-베이스 다이오드: 소수 반송파 확산 길이 대비 짧은 폭으로 선형적 캐리어 분포를 가지는 소자 특성 분석. • 다이오드 확산 커패시턴스: 전류-전하 관계 및 확산 커패시턴스($C_d$) 유도, N 영역 폭($W_n$) 계산 절차. |
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| 2장. 연산증폭기 | ||
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[12강] 연산증폭기 (1)
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전자회로 연산증폭기 개념 정리 및 응용
• 연산 증폭기 기본 개념: 이상적 특성, 부귀환 원리, 가상 단락 및 접지 기반 회로 해석. • 주요 증폭기 구성: 반전/비반전 폐쇄 루프 이득, 단위 이득 폴로어의 완충 증폭기 기능, 차동 및 계측 증폭기의 차동 신호 처리. • 밀러 적분기: 아날로그 신호 처리 및 적분 기능; 입력 오프셋 전압: 발생 원인, 출력 영향, 커패시터 결합 제어. |
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[13강] 연산증폭기 (2)
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연산증폭기 주요 특성 및 주파수 응답
• 연산증폭기 입력 특성: 입력 바이어스/옵셋 전류 정의, 옵셋 전압 보상 및 적분기 포화 방지 기법 학습. • 주파수 응답 분석: 개방 루프 이득 특성, 단위 이득 대역폭($f_t$), 폐쇄 루프 3dB 주파수($f_{3dB}$) 관계 정의. • 동적 성능 및 한계: 슬루율(SR) 정의, 비선형 왜곡 발생 원리 및 전전력 대역폭($f_M$) 계산. |
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[14강] 연산증폭기 (3)
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연산증폭기(3) 문제풀이: 개방루프 이득, 반전/비반전 증폭기 해석
• 연산증폭기 기초: 가상 단락/접지 원리 기반 반전/비반전 증폭기 회로 전압, 전류, 전력 이득 분석. • 개방루프 이득 및 모델링: 유한 이득 Op-Amp의 단자 전압, 차동/공통 모드 입력 계산, 내부 모델링을 통한 출력 및 이득 산출. • 가산 증폭기 설계 및 중첩의 원리: 특정 출력 조건 가중 가산 증폭기 저항값 결정 및 중첩의 원리를 이용한 다중 입력 회로 출력 전압 계산. |
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[15강] 연산증폭기 (4)
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연산증폭기(4) 문제풀이
• 차동증폭기 분석: 이득, 저항, 공통모드 제거비(CMRR) 계산 절차 및 저항 허용오차가 성능에 미치는 영향 분석 • 계측 증폭기 전압 해석: 직류 및 교류 입력 조건에서 노드별 전압 변화와 최종 출력 신호 분석 • 미분기 설계 및 주파수 응답: 시정수 기반 회로 설계, 주파수별 이득/위상 특성 분석 및 고주파 이득 제한 방안 구현 |
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[16강] 연산증폭기 (5)
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연산증폭기 특성 및 오프셋 문제풀이
• 연산증폭기 비이상적 특성: 오프셋 전압, 전류, 포화 레벨이 전달 특성 및 선형 동작 영역을 결정하며 출력 스윙에 영향. • 직류 오프셋 보상: 입력 바이어스 및 오프셋 전류에 의한 직류 오프셋을 보상 저항($R_3$)으로 최소화하는 설계 원리. • 동적 회로 설계: 밀러 적분기에서 오프셋 전압으로 인한 포화 시간 분석 및 출력 스윙 유지를 위한 귀환 저항($R_F$)과 코너 주파수 산정. |
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[17강] 연산증폭기 (6)
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전자회로 연산증폭기 주파수 응답 및 슬루율 문제풀이
• 연산증폭기 주파수 응답: 개방 루프 이득, 단위이득 대역폭, 3dB 주파수, 이득-대역폭 곱을 이용한 이득 감쇠 특성 분석 • 슬루율 및 전전력 대역폭: 연산증폭기의 최대 신호 변화율($SR$) 및 전전력 대역폭($f_M$)을 통한 고주파 왜곡 방지 조건 설정 • 유한 이득 연산증폭기 분석: $V_O = A \times (V_2 - V_1)$ 관계식을 활용한 실험 데이터 기반 실제 이득 도출 및 미지 값 예측 |
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[18강] 연산증폭기 (7)
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연산증폭기 문제풀이: 비이상적 특성, 반전 증폭기 회로 분석 및 설계
• 연산증폭기 비이상적 특성: CMRR, 차동 및 공통 모드 이득 분석으로 OP-AMP 성능 및 불일치 영향 이해 • 이상적 연산증폭기 회로 해석: 가상 단락·접지 개념 기반 반전 증폭기 출력 파형, 전류 및 전압 계산 원리 학습 • 가변 이득 증폭기 설계: 특정 이득 범위와 입력 저항 조건을 만족하는 반전 증폭기 회로 구현 및 부품 값 결정 과정 숙지 |
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[19강] 연산증폭기 (8)
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전자회로 연산증폭기 비이상적 특성 및 설계 문제풀이
* 이상 연산증폭기 기본 특성: 반전/비반전 증폭기 전압 이득 및 입력 저항 계산 원리 * 유한 개방 루프 이득: 비이상적 특성 분석, 폐쇄 루프 이득 영향 및 보상 저항 설계 * 차동 증폭기 설계 원리: 양의 피드백 활용 고이득, 고입력 저항 회로 구성 및 저항값 결정 |
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[20강] 연산증폭기 (9)
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연산증폭기 회로 분석: 적분기, 증폭기, 슬루율
• Miller 적분기: RC 시간 상수 및 입력 신호에 따른 출력 파형 변화를 분석하는 반전 증폭기 회로. • 비반전 증폭기: 입력 오프셋 전압, 출력 포화 수준, 용량성 결합을 고려한 최대 입력 진폭 결정 기능. • OP-AMP 특성: 이득-대역폭 곱(GBW)으로 이득과 대역폭의 관계를 파악하고, 슬루율(SR)로 출력 전압의 최대 변화 속도를 측정하는 동적 파라미터. |
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[21강] 연산증폭기 (10)
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전자회로 문제풀이: 연산증폭기 회로 응용
• 연산증폭기 기본 원리: 가상 접지, 가상 단락을 이용한 전류/전압 루프 분석으로 회로 해석 능력 함양. • 다양한 연산증폭기 응용 회로: 계단형 증폭기, 전위차계 조정 차동 증폭기, 전압-전류 변환기의 동작 원리 및 특성 파악. • 복합 회로 해석 심화: 중첩의 원리, 태브난 등가 회로를 활용한 연산증폭기 회로의 출력 전압 및 이득 유도. |
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[22강] 연산증폭기 (11)
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전자회로 연산증폭기 응용 문제풀이 (21강)
• 연산증폭기 다단 연결 설계: 목표 이득 및 주파수 달성을 위한 GBW, $f_T$ 기반 최적 단수 및 각 단의 이득, 3dB 주파수 산정. • 연산증폭기 제한 사항 분석: 유한 대역폭, 슬루율(SR), 출력 포화 전압($V_{omax}$)이 폐루프 증폭기 동작 주파수 및 전압 범위에 미치는 영향 이해. • 선형 동작 범위 결정: 슬루율 왜곡 한계, 대역폭 이득 저하 한계, 출력 포화 전압을 종합적으로 고려하여 유효 입력/출력 신호 범위 파악. |
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| 3장. 다이오드 | ||
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[23강] 다이오드(1)
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다이오드 기본 특성 및 회로 응용
* 다이오드 특성: 이상/실제 모델(순방향 지수, 역방향 항복) 및 제너 다이오드(전압 조정)의 동작 원리 파악. * 다이오드 응용 회로: 정류기(평활화), 전압 리미터, 클램핑 회로(직류 복원)의 구성과 신호 처리 기능 분석. * 다이오드 회로 분석: 열전압($V_T$), 포화전류($I_s$) 정의 및 온도 의존성을 고려한 모델 기반 해석 기법 적용. |
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[24강] 다이오드(2)
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다이오드 회로 해석 및 설계 문제풀이
* **다이오드 모델**: 지수 모델 및 소신호 모델을 활용하여 다이오드의 비선형/선형 동작을 분석하고 저항 값, 전류 변화, 역방향 포화 전류($I_S$)를 계산. * **다이오드 응용 회로 설계**: 제너 다이오드 전압 조정기 설계에서 R 값 결정 및 최대 전력 손실을 분석하여 전압 안정화 원리를 이해. * **정류기 회로 특성 분석**: 반파 정류기 회로의 도통각, 평균 출력 전압, 피크 전류, PIV(최대 역방향 전압)를 계산하여 동작 원리를 분석. |
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[25강] 다이오드(3)
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전자회로 문제풀이 24강. 다이오드 정류기 분석
* **다이오드 정류기 개념**: AC-DC 변환을 위한 중간탭 전파 정류기 및 브리지 정류기 회로의 기본 구조와 동작 원리 이해. * **정류기 특성 분석**: 출력 평균 전압, 피크 역전압(PIV), 다이오드 피크 전류 계산을 통해 각 정류기 유형의 전기적 성능을 평가. * **커패시터 필터 최적화**: 리플 전압 감소, 도통각, 다이오드 평균 전류 계산 및 정격 설정을 통한 브리지 정류기 출력 안정화 및 설계. |
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[26강] 다이오드(4)
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전자회로 다이오드 문제풀이 및 회로 분석
• 이상적인 다이오드 모델: 순방향 전압강하 및 역방향 전류 특성, 반파정류·전압체배기·LED 회로 적용 원리 학습 • 다이오드 회로 파형 분석: 입력 신호에 따른 클리핑·클램핑 및 DC 오프셋 이해, 논리 게이트 구현과 진리표 작성 • 테브닌 등가 회로: 복잡한 다이오드 회로 단순화 및 등가 전압·저항 도출을 통한 전압·전류 계산 방법론 습득 |
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[27강] 다이오드(5)
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전자회로 다이오드 응용 회로 분석
* 다이오드 기본 동작: 입력 전압에 따른 ON/OFF 제어 및 접합 면적, 온도 변화가 전류-전압 특성에 미치는 영향 분석. * 제너 다이오드 모델: 등가 회로를 이용한 역전압 및 미지 파라미터 계산 원리 학습. * 다이오드 소신호 모델: AC 등가 회로 및 동저항을 활용한 신호 감쇠기 회로 분석 및 설계. |
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[28강] 다이오드(6)
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14:
07
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전자회로 다이오드 응용 문제풀이
• 다이오드 응용 회로: 소신호 등가 모델을 활용한 감쇠기 이득 제어 및 특성 분석 원리 • 제너 레귤레이터: 제너 다이오드 전압 안정화 설계 및 입력·부하 변동에 따른 출력 분석 • 정류 회로: 반파 정류기 피크·평균 전압 및 도통각 계산, Op-Amp 정밀 정류기 가상 단락 동작 분석 |
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[29강] 다이오드(7)
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10:
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다이오드 응용 회로 분석 및 문제풀이
* 다이오드 회로 동작 분석: OP-AMP 결합 회로의 입력 전압별 다이오드 상태 파악, 바랙터 다이오드의 전압 제어 커패시턴스 특성 이해. * 배터리 충전 회로 설계: 이상적인 다이오드를 활용한 평균 전류, 도통각, 피크 전압 등 핵심 파라미터 계산. * 다이오드 동작점 그래픽 분석: 다이오드 특성 곡선과 부하선을 이용한 회로 Q-point 추정 및 분석적 계산과 비교. |
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[30강] 다이오드(8)
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01:
16
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다이오드 소신호 모델 및 전압 조절기 회로 분석
* 다이오드 소신호 모델: DC 바이어스 전류에 따른 소신호 저항 $r_d$, 전압 이득 계산 및 신호 전류 제한 조건 분석. * 다이오드 전압 조절기: 안정적인 출력 전압 제공을 위한 회로 구조 및 동작 특성 이해. * 라인 조절: 입력 전압 변동에 대한 출력 안정성 지표, 직렬 다이오드 개수에 따른 조절 특성 및 값 분석. |
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[31강] 다이오드(9)
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32:
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다이오드 응용 회로 설계 및 분석 문제풀이
* 제너 션트 조절기: Zener 다이오드의 $V_{Z0}$, 직렬 저항 $R$ 설계 및 라인/부하 규정, 최대 전력 소모 분석. * 피크 정류기 DC 전원 공급기: RMS 전압, 필터 커패시터 $C$, PIV 계산 및 다이오드 평균/피크 전류 분석. * 다이오드 클램퍼 회로: CR 시정수와 DC 바이어스에 따른 출력 파형 및 충방전 특성 변화 이해. |
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| 4장. 바이폴라 접합트랜지스터 | ||
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[32강] 바이폴라 접합트랜지스터(1)
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09
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바이폴라 접합 트랜지스터(BJT) 동작 및 직류 해석
• 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT) 동작 모드: 바이어스 조건에 따라 차단·활성·포화로 구분, 증폭 및 스위칭 응용에 활용. • 활성 모드 전류 증폭: $V_{BE}$에 따른 $I_C$ 지수함수 관계 및 $\alpha, \beta$ 전류 증폭률로 BJT 전류 특성 정의. • BJT 직류 해석: 활성 모드 유지 조건, 얼리 효과($r_o$) 모델링, $V_{BE}$ 가정 기반 동작 모드 판별 절차 제시. |
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[33강] 바이폴라 접합트랜지스터(2)
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바이폴라 접합 트랜지스터 문제풀이 및 설계
• BJT 회로 해석: pnp/npn 트랜지스터의 활성/포화 모드 전압-전류 ($I_E, I_B, I_C, V_E, V_B, V_C$) 계산 및 동작 모드 판별. • BJT 회로 설계: 특정 동작점(역바이어스, 활성 모드) 유지를 위한 $R_C, R_E$ 값 결정 및 $\beta$ 변화 고려 안정성 확보. • BJT 특성 분석: 온도 변화, 얼리 전압($V_A$)에 따른 전압-전류 변화 및 출력 저항($r_o$) 계산과 안정성 영향 평가. |
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[34강] 바이폴라 접합트랜지스터(3)
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바이폴라 접합 트랜지스터 문제풀이 및 동작 모드 분석
• 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT) 동작 모드: 활성·포화·차단 조건 및 단자 전압/전류 관계 분석. • BJT 회로 분석: 파라미터 변화(Q3 연결, 베이스 전압)에 따른 동작 예측 및 항복 전압($BV_{CBO}$)을 통한 소자 안전 범위 정의. • BJT 대신호 모델 및 전류 예측: $I_S, \beta$ 등 내부 파라미터 기반 $I_C, I_B, I_E$ 범위 계산 절차 이해. |
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[35강] 바이폴라 접합트랜지스터(4)
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11:
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• 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT) 회로 분석: $\beta$ 값, $V_{BE}$ 전압 강하, 동작 영역을 고려한 전압·전류 계산 원리 파악.
• BJT 파라미터 계산: $I_C, I_B, I_E$ 관계 및 옴의 법칙을 활용한 $\beta$ 측정 및 트랜지스터 특성 도출. • 다양한 BJT 회로 문제 해결: 전류원, 컬렉터 되먹임 등 복합 회로에서 키르히호프 법칙 적용 및 동작 분석. |
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[36강] 바이폴라 접합트랜지스터(5)
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1:
02:
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바이폴라 접합 트랜지스터 문제풀이
* BJT 모델 확장: $I_{CBO}$를 고려한 BJT 단자 전류 ($i_C, i_B, i_E$) 및 DC/AC $\beta$ 계산 원리 이해 * BJT 특성 분석: Early 효과 ($V_A$) 및 $r_0$를 활용한 컬렉터 전류 변화 분석 및 예측 * BJT 회로 해석: NPN/PNP 바이어스 회로의 노드 전압, 분기 전류 계산 및 동작 모드(활성, 포화) 판단 및 포화 전압 ($V_{CE(sat)}$) 적용 |
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[37강] 바이폴라 접합트랜지스터(6)
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1:
34:
13
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바이폴라 접합 트랜지스터 응용 문제풀이
* BJT 포화 전압 ($V_{CE,sat}$): 바이폴라 접합 트랜지스터의 포화 전압 계산 원리 및 강제 $\beta$에 따른 특성 변화 분석 * BJT 회로 설계 및 전력 분산: 강제 $\beta$ 및 총 전력 분산 식 유도를 통한 포화 회로 설계와 표준 저항기 선정 * BJT $\beta$ 변화 대응 설계: $\beta$ 변동에 강인한 BJT 회로 설계를 위한 이미터 전류 안정화 및 컬렉터 전압 예측 |
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[38강] 바이폴라 접합트랜지스터(7)
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전자회로 응용 문제풀이: 바이폴라 접합 트랜지스터 심화
• BJT 동작 모드 분석: 활성, 포화, 전도/포화 가장자리에서의 전압-전류 관계 및 DC 동작점 계산 원리. • 이상 및 실제 BJT 회로 설계: $\beta=\infty$ 가정 설계와 유한 $\beta$ 재분석을 통한 다단 회로 저항값 결정 및 전압 변화 예측. • 강제 $\beta$와 포화: BJT 포화 상태에서 강제 $\beta$에 따른 베이스 전압 결정 및 회로 동작 변화 분석. |
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| 5장. 전계효과 트랜지스터 | ||
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[39강] 전계효과 트랜지스터(1)
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MOSFET 개념 및 동작 원리
• MOSFET 개념: CMOS 기술 기반의 4단자 반도체 소자로, 채널 폭/길이를 통해 전류를 조절하는 기본 원리. • MOSFET 동작 원리: 과구동 전압($v_{OV}$)에 따라 차단, 트라이오드, 포화 영역으로 구분되며 각 영역별 고유 전류 특성 이해. • MOSFET 특성 및 응용: 채널 길이 변조는 얼리 전압으로 모델링되며, 크기 척도화를 통해 고성능 집적회로에 활용. |
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[40강] 전계효과 트랜지스터(2)
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MOS 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 문제풀이: n/p채널, 동작 영역, 파라미터 계산
• MOSFET 동작 원리: n/p채널, 차단, 트라이오드, 포화 영역 조건 및 전류-전압 관계식 분석. • MOSFET 핵심 파라미터: 과구동 전압($V_{OV}$), Early 전압($V_A$), 채널 길이 변조 계수($\lambda$), 출력 저항($r_o$) 계산. • MOSFET 회로 분석: 저항($R$) 값 결정 및 CMOS 인버터 동작점($i_D$, $v_O$) 계산 원리. |
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[41강] 전계효과 트랜지스터(3)
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전자회로 MOSFET 문제풀이 (3)
• MOSFET 파라미터 및 동작: $k'_{n}, K_n$ 등 주요 파라미터 정의와 트라이오드, 포화, 차단 영역별 드레인 전류($I_D$) 계산 및 임계 전압($V_T$) 결정. • MOSFET 응용 회로: 스위치 저항($r_{DS}$) 계산, P채널 장치 W/L 비율($W/L_P$) 결정, 다이오드 연결 트랜지스터 특성과 증분 저항($r$) 분석. • 트랜지스터 특성 분석: NMOS/PMOS의 과구동 전압($V_{OV}$), 핀치오프 조건에 따른 동작 영역($V_{SD}, V_{SG}$) 판단 및 소자별 전류-전압 관계 분석. |
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[42강] 전계효과 트랜지스터(4)
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02:
02
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전자회로 MOSFET 문제풀이 (4)
* MOSFET 동작 원리: 드레인 전류($I_D$), Early 전압($V_A$), Body 효과, 채널 길이 변조 효과를 포함한 트랜지스터 핵심 특성 분석. * MOSFET 파라미터 계산: NMOS/PMOS 트랜지스터의 게이트 폭($W$), 저항($R$), 문턱 전압($V_t$) 변화, 드레인 전류($I_D$) 등 주요 설계 값 도출. * MOSFET 동작 영역 분석: NMOS/PMOS 트랜지스터의 차단, 트라이오드, 포화 영역 분류 기준 및 조건 판별. |
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[43강] 전계효과 트랜지스터(5)
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MOS 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 응용 문제풀이
• MOSFET 특성 분석: 채널 길이 변조($\lambda=0$)가 없는 NMOS/PMOS 트랜지스터의 $i_D-v_{DS}$ 및 $i_D-v_{GS}$ 특성 곡선 분석과 특정 지점 기울기 계산 원리. • MOSFET 파라미터 결정: 트랜스컨덕턴스 파라미터 $k$와 문턱 전압 $V_t$ 계산을 위한 NMOS/PMOS 동작 영역(포화/트라이오드)별 전류 방정식 적용 절차. • MOSFET 동작 영역 검증: 동작 영역이 불분명할 경우 가정 후 물리적 타당성 검토를 통해 올바른 파라미터 도출 및 혼합 영역 문제 해결 전략. |
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[44강] 전계효과 트랜지스터(6)
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전자회로 MOSFET 문제풀이: 전압 및 저항 계산
* MOSFET 포화 모드: 트랜지스터 전압 및 저항 계산을 위한 동작 조건과 핵심 파라미터 적용 * MOSFET 전압 계산: 드레인 전류($I_D$), 과구동 전압($V_{OV}$), 게이트-소스 전압($V_{GS}$), 문턱 전압($V_t$) 활용 전압($V_1$~$V_7$) 도출 * MOSFET 전류 소스 대체: 회로 내 전류 소스를 1% 표준 저항으로 교체하는 실무적 설계 방법론 제시 |
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[45강] 전계효과 트랜지스터(7)
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전자회로 MOSFET 응용 문제풀이
* MOSFET 회로 분석: NMOS/PMOS 트랜지스터의 포화 및 트라이오드 동작 영역별 노드 전압 및 전류 계산. * PMOS 포화 조건 ($IR \le |V_{tp}|$): 저항 변화에 따른 동작 영역 판별, 트라이오드 근사식 적용. * 회로 대칭성 및 물리적 해 해석: 복잡 회로의 계산 효율화와 이차 방정식 해의 유효성 검증. |
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[46강] 전계효과 트랜지스터(8)
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MOSFET 스케일링 및 공핍형 NMOS 특성 분석
* MOSFET 스케일링 법칙: 채널 길이, 산화층 두께, 전원 전압 등 핵심 파라미터 변화를 통한 IC 집적도 및 전력 효율 계산. * 공핍형 NMOS I-V 특성: 음수 문턱 전압 조건에서 트라이오드 및 포화 영역의 드레인 전류 응답 및 그래프 분석. * 반도체 소자 설계 이해: MOSFET 스케일링 및 공핍형 NMOS의 동작 특성 분석을 통한 소자 성능 향상 및 최적화 전략. |
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| 6장. 트랜지스터 증폭기 | ||
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[47강] 트랜지스터 증폭기(1)
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트랜지스터 증폭기 개념 정리 및 회로 해석
• 트랜지스터 증폭기 원리: MOSFET/BJT의 활성 영역 동작 및 트랜스컨덕턴스($g_m$) 기반 소신호 전류 제어 증폭 개념 이해. • 회로 해석 및 모델: DC 바이어스점 결정, 소신호 등가 모델(Pi, T), 저항 반사 규칙을 활용한 전압 이득 및 입출력 저항 분석. • 주요 증폭기 구성: CS/CE, CG/CB, Source/Emitter Follower 특성 비교 및 안정적인 바이어스 설계, 소자 선택 기준 확립. |
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[48강] 트랜지스터 증폭기(2)
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전자회로 트랜지스터 증폭기 문제풀이
• MOSFET/PMOS 증폭기 분석: VTC 포화영역, 직류/소신호 파라미터($I_D, V_{DS}, g_m, A_v, r_o$), 2차 고조파 왜곡 계산 절차 학습. • 공통 소스 증폭기 설계: 전압 이득, 입력 저항 기반 $V_{OV}, I_D, R_D, R_G$ 결정 및 최대 허용 입력 신호 분석. • BJT 전달 컨덕턴스 유도: 컬렉터 전류 식 $i_C = I_S e^{v_{BE}/V_T}$를 활용한 $g_m = I_C/V_T$ 공식의 이론적 도출 과정 정리. |
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[49강] 트랜지스터 증폭기(3)
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트랜지스터 증폭기 문제풀이 및 모델 분석
• BJT 및 MOSFET 증폭기 소신호 파라미터: $g_m, r_e, r_\pi$ 계산과 CE/CS 증폭기 기본 동작 원리 분석 • BJT $\pi$ 및 T 모델 관계: 소신호 파라미터 기반 모델 간 등가성 증명 및 회로 해석 적용 • CE 및 CS 증폭기 특성 분석: 전압 이득, 입출력 저항 계산 및 선형성 유지를 위한 외부 저항 영향 파악 |
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[50강] 트랜지스터 증폭기(4)
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전자회로 증폭기 문제풀이
• 트랜지스터 증폭기: 공통 이미터, 게이트, 베이스, 소스 폴로어, 달링턴 등 다양한 구성의 입력/출력 저항 및 전압 이득 분석 • 증폭기 회로 분석: 등가회로 모델(T-모델, Pi-모델)을 활용한 바이어스 전류 및 핵심 파라미터 계산 절차 학습 • 특정 증폭기 활용: 커먼 게이트 임피던스 정합, 소스/달링턴 폴로어 전압 버퍼 기능(고입력·저출력 저항, 1 이득) 이해 |
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[51강] 트랜지스터 증폭기(5)
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트랜지스터 증폭기 바이어스 회로 설계 및 소신호 파라미터 분석
• 트랜지스터 바이어스 설계: MOSFET 및 BJT 증폭기의 안정적 직류 동작점(Q-point) 설정을 위한 저항값 결정 및 활성/포화 영역 조건 분석. • MOSFET/BJT 바이어스 회로: 드레인-게이트 귀환, 전압 분배기, 콜렉터-베이스 귀환 등 회로 유형별 직류 전류/전압 계산 및 표준 저항값 적용. • 증폭기 소신호 파라미터: 동작점에서 트랜스컨덕턴스($g_m$), 입력 저항($r_\pi$), 출력 저항($r_o$) 계산을 통한 성능 예측. |
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[52강] 트랜지스터 증폭기(6)
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트랜지스터 증폭기 설계 및 분석 문제풀이
* **트랜지스터 증폭기 설계 및 분석**: CB, 이미터 폴로어, MOS, BJT 증폭기의 DC 바이어스 및 AC 소신호 파라미터(입력/출력 저항, 전압 이득) 계산 방법론 제시 * **CB/이미터 폴로어 증폭기 특성**: 입력 저항 정합, $R_E, R_B, r_e, R_0$ 등 핵심 소자값 산출 및 전압 이득($G_v$) 계산 절차 요약 * **MOS/BJT 증폭기 심화 분석**: VTC 활성 영역 좌표 결정, 인계 전압($V_T$), 폭-길이 비($W/L$) 도출 및 출력 전압 변화의 선형/지수 특성 비교 분석 |
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[53강] 트랜지스터 증폭기(7)
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트랜지스터 증폭기 문제풀이
* 트랜지스터 증폭기 핵심 파라미터: MOSFET, BJT의 DC 바이어스, $g_m$, $r_o$, 전압 이득 및 입출력 저항 계산. * 증폭기 구성 및 효과: Common-Gate, Common-Base 회로 분석·Early 효과·피드백 바이어스 적용. * 증폭기 회로 설계: 출력 스윙 및 왜곡 없는 신호 구현을 위한 최소 공급 전압($V_{CC}$)·부품 값($R_D, R_G$) 결정. |
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[54강] 트랜지스터 증폭기(8)
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전자회로 트랜지스터 증폭기 문제풀이 (8)
• 트랜지스터 Q점 분석: Early 효과 및 부하선을 활용하여 $i_C - v_{CE}$ 특성 곡선상 Q점을 결정하고 AC 신호의 비대칭 응답을 해석. • 공통 베이스 증폭기 설계: 입력 임피던스 매칭을 통한 $R_E$, $R_C$ 등의 파라미터를 도출하고, $g_m$ 기반으로 전체 전압 이득을 계산. • 공통 이미터 증폭기 이득 안정화: 트랜지스터 $\beta$ 가변성에 따른 이득 변화를 분석하고, 안정적인 이득 유지를 위한 바이어스 전류($I_C$) 조정 방안을 탐구. |
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[55강] 트랜지스터 증폭기(9)
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트랜지스터 증폭기 문제풀이: 전류미러, 캐스케이드, 부트스트랩 해석
• 전류 미러 회로: 출력 전류 도출 및 설계 원리 이해 • 캐스케이드 공통 이미터 증폭기: DC/AC 특성 분석 및 전체 전압 이득 계산 • 부트스트랩 폴로어 회로 및 효과: T 모델 활용 입력 저항, 전압 이득 계산 및 성능 변화 비교 |
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백주기 교수님
전자회로 문제풀이Ⅰ
