전자회로에서 표현하는 증폭기란?

 

대표 ㅎ_ㅎ

 

이번 포스팅에서는 증폭기란 개념에 대해 알아보도록 하겠습니다.

목차는 아래와 같습니다.

목차

1. 증폭기는 왜 필요할까?

2. 증폭기의 심볼과 수식

3. 데시벨(decibel) 표현

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증폭기는 왜 필요할까?

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증폭기는 작은 신호를 증폭시켜주기 위해 사용하고 있습니다. 

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이해를 돕기 위해서 흔한 예

독자님과 글쓴이인 배고픈 노예와 통화를 한다고 가정해봅시다.

제가 말하는 목소리가(신호가) 핸드폰 마이크에 입력이 되고, 독자님에게 저의 목소리 신호를 보내게 됩니다.

 

그 신호가 독자님께 가면서 신호는 여러 저항 요소들로 인해 신호의 세기는 많이 약해졌을 겁니다(uV or mV) 이런 약해진 신호가 독자님의 수신기(receiver)에 약해진 배고픈 노예의 음성 신호가 들어가 독자님의 귀로 제대로 전달하기 위해 증폭을 해야합니다.

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증폭기의 심볼과 수식

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아래 증폭기 심볼일 보게 되면 입력에 전압원이 연결되어 있고 출력을 감지하기 위한 Vout이 있습니다. 여러분들이 회로를 해석하거나 그릴 때 상당히 번거로움이 있는데 오른쪽과 같이 간략하게 표현 할 수 있습니다.

 

증폭기 심볼

 

증폭기는 아래의 수식과 같은 관계를 가지게 됩니다.

 

$$V_{out}(t)=AV_{in}(t) ... Eq.(1)$$

 

$$A_V=\frac{V_{out}(t)}{V_{in}(t)}=A ... Eq.(2)$$

 

식 1을 보게 되면 출력 전압은 입력 전압과 일정한 값을 가지는 A의 곱으로 표현이 됩니다.

여기서 여러분들이 회로를 이해하는데 중요한 공식이 나오게 되는데

식 2는 "전압 이득"을 나타내는데 전압 이득은 입력 전압과 출력 전압의 비 즉 입력신호를 몇배 증폭시킨다 라고 이해하시면 되겠습니다.

 

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데시벨(decibel) 표현

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Log 스케일은 dB로 표현할 수 있습니다. 그러면 Log는 왜 쓰는걸가요? 큰수는 작게, 작은수는 크게 보여주기 위해서 사용하고 있습니다.

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이해를 돕기 위한 예시

위에 언급했듯이 증폭기는 작은 신호를 증폭해주는 녀석인데 들어오는 입력 신호가 아주 작기 때문이죠 예를 들어서 -70dB의 신호가 들어왔다고 가정해봅시다. 지수로 표현하게 되면 10^-7(0.0000001)의 신호가 들어오는 거죠 표현하기 너무 힘드니 -70dB 라 표현하게 되는 겁니다.

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전압이득과 전류이득 그리고 전력 이득에서의 데시벨 표현은 아래와 같습니다.

 

전압 이득 데시벨 표현

 

$$A_{v,dB}=20log|A_v|$$

전류 이득 데시벨 표현

 

$$A_{i,dB}=20log|A_i|$$

 

전력 이득 데시벨 표현

 

$$A_{p,dB}=10log|A_p|$$

$$P=\frac{V^2}{R}=I^2R$$

 

전력 이득을 10으로 곱하는 것 때문에 의아하시는 분들이 있을텐데요 전력은 전압의 곱 또는 전류의 곱에 비례하는 회로 이론의 개념입니다. 

 

 

이상 전자회로를 이해하기 위한 제일 기본적인 걸음인 증폭기에 대해서 알아보았습니다.

그럼 안녕~