1. Chapter 12. Power Amplifiers
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

2. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
12-1. Amplifier Terms
Classes of operation
① A 급
IC → 360° flows for the ac-cycle
Q point → Load line 의 중간점
(ICQ → 정지콜렉터 전류)
② B 급
IC → 180° flows for only half cycle
Q point → Cut-off 점
Tr 의 열소모를 적게 함
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

3. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Types of Coupling
① Capacitive coupling → ac coupling, dc blocks
② transformer coupling → ac coupling, dc blocks
③ direct coupling → both the dc and the ac coupled dc amplifier
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

4. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Ranges of frequency
Audio Amp. : 20 Hz ~ 20 kHz
RF Amp. : 20 kHz ~
Narrowband Amp. : 450 kHz ~ 460 kHz ( 약 10 kHz )
Wideband Amp. : 0 ~ 1 MHz → untuned
to next stage or
특정 주파수에 tune
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

5. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Signal levels
: ICQ 의 10% 내의 IC 가 중요점
( small signal operation → no distortion )
preamp
power
Amp.
수백 mW
수백 W
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

6. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
12-2. Two load lines
① DC load line
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

7. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)②
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

8. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Optimum Q point
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

9. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Maximum output
- Mp = ICQ·rc or VCEQ ( 이중에서 작은 값 )
( Maximum peak output )
- Mpp = 2Mp or
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

10. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
12-3. A급 Amp. (Class A Amp.)
- 활성영역에서 동작하도록
- 효율
12.5% ~ 최대 50%
부하시,
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

11. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
전력 이득
PL : 교류부하전력
상용 전압계 → 실효치 (rms)
VL : 부하전압의 실효값
oscilloscope → p.p 전압으로 표시
RL : 부하저항
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

12. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Transistor power Dissipation
Current Drain
- DC current → Biasing current + Collector current or
Efficiency
( 여기서 Pout = PL(max) )
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

13. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
ex 11-4 )
ex 11-5 )
ex 11-6 )
(← ex 11-5 )
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

14. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
12-4. Class B operation → ( chapter 12 )
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

15. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
12-5. CC Amplifiers
RC = 0 : 교류적으로 Collector
가 접지 → CC Amp.
Vout = Vin – VBE
: Emitter Follower
Vout 과 Vin 은 동상
VCE = VCC – Vout
(VCE 는 Vout 및 Vin 과 역위상)
높은 입력 Impedance
낮은 출력 Impedance
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

16. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

17. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Output Impedance
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

18. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
출력측 회로
stiff voltage source
maximum power transfer
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

19. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
12-6. Maximum peak-to-peak output
DC Load Line
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

20. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
AC Load Line or
(일반적으로 )
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

21. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
12-7. Class B push-pull Emitter Follower
* 고입력 / 저출력 Impedance
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

22. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
에미터 회로에 직류저항이 없으므로
직류 포화전류 ∞
교류부하선
여기서
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

23. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Cross over Distortion
출력 파형 -
- 보완 slight forward bias
- 또한 distortion 이 없는 signal level
은 IC 는 ICQ 의 10% 이내
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

24. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Class AB ° ~ 360° (slight forward bias)
→ class B push-pull Amplifier 라 부른다
Power Fomulas
(power gain)
(AC output power)
(Maximum ac output power)
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

25. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
12-8. Biasing Class B Amplifiers
Collector current 가 VBE 에 민감하게 의존
VBE 가 60mV 증가 → Collector current 10배 증가
Adjustable resistor 가 요구됨 (Q점 고정을 위해)
2mV/℃ 의 VBE 감소 → IC 증가
VDB에서는 Q point 가 unstable
궁극적으로 thermal runaway → Tr 파괴
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

26. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
thermal runaway 방지책 (Diode Bias)
* Current mirrior
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

27. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
12-9. Class B Driver
CE Driver
Direct coupled CE driver
Current source Q1
By adjusting R2 , Control dc emitter current through R4
Q1 에 흐르는 전류는 보상다이오드를 통해 흐르는 biasing current 를
공급한다
무시가능
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

28. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
ac signal drive Q1 (Swamped Amp.)
Q1 의 collector voltage 는 inverse voltage
- (+) 반주기 Q3 conduct , Q2 cuts off
- (-) 반주기 Q3 cuts off , Q2 conducts -
Tow – stage Negative Feedback
(Fig 12-25)
Q1 emitter resistor zero - grounded
∴CE 드라이버의A = 大 =>
귀환저항 R2 에는 의 dc 전압이 걸려 Q1 의 bias 역할
Negative feedback 이 R2 를 통해 걸리므로 Bias 와
Voltage gain 이 안정된다
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

29. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Class C operation
- 20 kHz 이상의 고주파에서.
- 효율이 높다. 고주파의 좁은 대역
- 동조회로
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

30. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)Rp RL
직류적으로 Emitter에 걸리는
전압이 0 volt
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

31. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
교류등가회로
( Collector current )
( Collector voltage waveform )
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

32. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
공진시 전류 감소
직류전류계
- 공진시는 콜렉터의 교류 부하
(大) : 공진점 부근
임피던스는 순저항으로 커져
(小) : 공진시
콜렉터 전류가 최소가 된다.
- 공진점 부근에서는 교류 부하
임피던스는 감소하고 콜렉터
전류는 증가한다.
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

33. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Class C Formulas
Universal Formulas
( Power Gain )
( AC output power )
( Maximum output power )
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

34. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
Bandwidth
power 로는 되는 곳
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

35. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
AC Collector Resistance
(a)
(b)
(if Q>10) jx jx
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

36. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
∴ 공진시 XC 와 XL 은 상쇄되어 콜렉터 측에서의 교류부하저항은
∴ 따라서 그림 (b) 에서 전체회로 Q는
실제 C급 증폭기에서의 코일의 QL = 50 이상
회로의 Q = 10 이상이다.
( worst case )
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)

37. Mobile Communication Lab. (http://mobile pknu.ac.kr)
1%가 되도록 (1%~5%)
cross over distortion
10% (worst case)
Mobile Communication Lab. ( pknu.ac.kr)