다음 MOSFET 증폭기 회로의 전압이득 은? (단, MOSFET의 전달컨덕턴스 , , 교류 출력저항 이다)
2026년 국가직 9급 전자공학개론 17번
2026년도 시행 • 17번 문항
💡 정답 및 상세 해설 확인하기
정답: 3번
■ 1단계: 소신호 교류 등가회로 조건 분석
• 소스($S$) 단자가 접지되어 있으므로 게이트-소스 사이의 전압은 $v_{gs} = v_{in}$ 입니다.
• 직류 전원 $V_{DD}$는 교류 해석 관점에서 전위 변화가 없는 교류 접지(AC Ground)로 간주합니다.
■ 2단계: 출력 전압 $v_{out}$ 식 유도
• 소신호 드레인 전류는 $i_d = g_m \cdot v_{gs}$ 이며 드레인에서 소스 방향으로 흐릅니다.
• 출력 단자에서 바라본 전류는 접지에서 저항 $R_D$를 통해 드레인으로 들어가므로 음(-)의 방향이 됩니다.
$v_{out} = -i_d \cdot R_D = -(g_m \cdot v_{gs}) \cdot R_D = -g_m \cdot R_D \cdot v_{in}$
■ 3단계: 전압 이득 크기 계산
• $\left|\frac{v_{out}}{v_{in}}\right| = |-g_m \cdot R_D| = g_m \cdot R_D$
• 주어진 값 대입 ($g_m = 1\text{ mA/V},\ R_D = 5\text{ k}\Omega$):
$\left|\frac{v_{out}}{v_{in}}\right| = (1\text{ mA/V}) \times (5\text{ k}\Omega) = 5$
■ 최종 결과:
• 전압이득의 절댓값은 5 (③번)
• 소스($S$) 단자가 접지되어 있으므로 게이트-소스 사이의 전압은 $v_{gs} = v_{in}$ 입니다.
• 직류 전원 $V_{DD}$는 교류 해석 관점에서 전위 변화가 없는 교류 접지(AC Ground)로 간주합니다.
■ 2단계: 출력 전압 $v_{out}$ 식 유도
• 소신호 드레인 전류는 $i_d = g_m \cdot v_{gs}$ 이며 드레인에서 소스 방향으로 흐릅니다.
• 출력 단자에서 바라본 전류는 접지에서 저항 $R_D$를 통해 드레인으로 들어가므로 음(-)의 방향이 됩니다.
$v_{out} = -i_d \cdot R_D = -(g_m \cdot v_{gs}) \cdot R_D = -g_m \cdot R_D \cdot v_{in}$
■ 3단계: 전압 이득 크기 계산
• $\left|\frac{v_{out}}{v_{in}}\right| = |-g_m \cdot R_D| = g_m \cdot R_D$
• 주어진 값 대입 ($g_m = 1\text{ mA/V},\ R_D = 5\text{ k}\Omega$):
$\left|\frac{v_{out}}{v_{in}}\right| = (1\text{ mA/V}) \times (5\text{ k}\Omega) = 5$
■ 최종 결과:
• 전압이득의 절댓값은 5 (③번)