포화 영역에서 정상적으로 동작하는 MOSFET 증폭기에 대한 설명으로 옳은 것은?
2021년 국가직 9급 전자공학개론 12번
2021년도 시행 • 12번 문항
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정답: 3번
■ 1단계: MOSFET 단일 증폭기 기본 특성 비교
• 공통 소스(CS, Common Source) 증폭기:
- 입력: 게이트($G$), 출력: 드레인($D$)
- 입력 저항이 매우 크고($R_{in} \to \infty$), 큰 전압 이득을 얻을 수 있어 전압 증폭기로 가장 널리 사용됩니다. (①번 옳지 않음)
• 공통 드레인(CD, Common Drain / 소스 팔로워) 증폭기:
- 입력: 게이트($G$), 출력: 소스($S$)
- 전압 이득이 $1$에 가깝고($A_v \approx 1$), 입력 저항이 매우 크며 출력 저항은 매우 작아 주로 '전압 버퍼(완충기)'로 사용됩니다. (②번 옳지 않음)
• 공통 게이트(CG, Common Gate) 증폭기:
- 입력: 소스($S$), 출력: 드레인($D$)
- 입력 저항이 매우 작고($R_{in} \approx \frac{1}{g_m}$), 전압 이득이 큽니다.
■ 2단계: 소신호 입력 저항 비교 (보기 ③ 판별)
• 공통 드레인(CD)은 게이트로 입력받으므로 입력 저항이 매우 큽니다 ($R_{in, \text{CD}} \to \infty$).
• 공통 게이트(CG)는 소스로 입력받으므로 입력 저항이 매우 작습니다 ($R_{in, \text{CG}} \approx \frac{1}{g_m}$).
• 따라서 동일한 바이어스 조건에서 공통 드레인 증폭기의 입력 저항이 공통 게이트 증폭기보다 큽니다. (③번 옳은 설명)
■ 3단계: 소신호 출력 저항 비교 (보기 ④ 판별)
• 공통 소스(CS)의 출력 저항: $R_{out, \text{CS}} \approx r_o$ (상대적으로 큼)
• 공통 드레인(CD)의 출력 저항: $R_{out, \text{CD}} \approx \frac{1}{g_m} \parallel r_o \approx \frac{1}{g_m}$ (상대적으로 매우 작음)
• 따라서 공통 소스 증폭기의 출력 저항이 공통 드레인 증폭기보다 큽니다. (④번 옳지 않음)
■ 최종 결과:
• 옳은 설명은 ③번
• 공통 소스(CS, Common Source) 증폭기:
- 입력: 게이트($G$), 출력: 드레인($D$)
- 입력 저항이 매우 크고($R_{in} \to \infty$), 큰 전압 이득을 얻을 수 있어 전압 증폭기로 가장 널리 사용됩니다. (①번 옳지 않음)
• 공통 드레인(CD, Common Drain / 소스 팔로워) 증폭기:
- 입력: 게이트($G$), 출력: 소스($S$)
- 전압 이득이 $1$에 가깝고($A_v \approx 1$), 입력 저항이 매우 크며 출력 저항은 매우 작아 주로 '전압 버퍼(완충기)'로 사용됩니다. (②번 옳지 않음)
• 공통 게이트(CG, Common Gate) 증폭기:
- 입력: 소스($S$), 출력: 드레인($D$)
- 입력 저항이 매우 작고($R_{in} \approx \frac{1}{g_m}$), 전압 이득이 큽니다.
■ 2단계: 소신호 입력 저항 비교 (보기 ③ 판별)
• 공통 드레인(CD)은 게이트로 입력받으므로 입력 저항이 매우 큽니다 ($R_{in, \text{CD}} \to \infty$).
• 공통 게이트(CG)는 소스로 입력받으므로 입력 저항이 매우 작습니다 ($R_{in, \text{CG}} \approx \frac{1}{g_m}$).
• 따라서 동일한 바이어스 조건에서 공통 드레인 증폭기의 입력 저항이 공통 게이트 증폭기보다 큽니다. (③번 옳은 설명)
■ 3단계: 소신호 출력 저항 비교 (보기 ④ 판별)
• 공통 소스(CS)의 출력 저항: $R_{out, \text{CS}} \approx r_o$ (상대적으로 큼)
• 공통 드레인(CD)의 출력 저항: $R_{out, \text{CD}} \approx \frac{1}{g_m} \parallel r_o \approx \frac{1}{g_m}$ (상대적으로 매우 작음)
• 따라서 공통 소스 증폭기의 출력 저항이 공통 드레인 증폭기보다 큽니다. (④번 옳지 않음)
■ 최종 결과:
• 옳은 설명은 ③번