PA   Power Amplifier, Large-signal Amplifier   전력 증폭기, 대신호 증폭기

(2022-03-16)

전력 이득


1. `전력 증폭기` 또는 `대신호 증폭기`

  ㅇ 높은 출력 전력을 생성할 수 있는 증폭기
     - 큰 전류 이득은 제공하나, 
     - 전압 이득은 거의 제공 안함

  ㅇ 소신호 증폭기 보다 훨씬 넓은 부하선 영역이 이용됨
     - 최대 스윙 출력을 얻기 위해,
     - 주로, 부하선 중앙에 동작점(Q 점)을 위치시켜, (이 경우에는 주로 A급 증폭기 사용)
     - 스윙 범위 대부분을 이용하게됨 


2. 전력 증폭기 구분 및 종류별 특징

  ㅇ 종류별 바이어스 동작점 위치에 따라 구분함
     - (5가지 구분) 
        . A급 증폭기, B급 증폭기, AB급 증폭기, C급 증폭기, D급 증폭기
     - 한편, 이중에 D급 증폭기는,
        . A ~ C급 증폭기와 달리 선형 동작을 위한 바이어스를 하는 대신에 스위치로 동작시킴
        . 즉, 증폭 보다는 출력 신호를 On 또는 Off로 스위치 시키는 역할 위주

  ㅇ 종류별 부하선 상의 Q점 위치
       

  ㅇ 종류별 도통각(Conduction Angle,Operating Cycle)
       

  ㅇ 종류별 전력 효율
     - A급 증폭기 : 25% 또는 50%
     - AB급 증폭기 : 25% ~ 78.5%
     - B급 증폭기 : 78.5%
     - C급 증폭기 : 거의 100%에 근접
     - D급 : 90% 이상 (가장 많이 사용)

  ㅇ 종류별 파형 재현성
     - A급 증폭기 : 입력 파형을 충실하게 재현 가능함
     - AB급 증폭기,B급 증폭기 : 입력 파형의 충실한 재현이 어려움
     - C급 증폭기 : 입력 파형에 비해 비선형적 출력 파형을 만듬
        . 입력에 비선형적 파형을 만드므로, 
        . 단순히 일정 진폭 만을 요구하는 협대역 동조 회로 등 제한적으로 사용됨


3. 전력 증폭기의 특성

  ㅇ 출력단 수치 범위 
     - 출력 전류 범위 : 수 A 정도 (소신호 증폭기는 mA 정도)
     - 출력 전압 스윙 : 수~수십 V 정도 (입력단 전압은 수 V 정도)
     - 출력 전력 범위 : 수~수십 Watt 정도 (최소 1 W 이상)
        . 휴대용 무선송신기는 1 W 미만
        . 기지국 송신기는 10~100 W 정도
        . 통상적인 스피커는 10 W 정도
     - 출력 저항(임피던스) 범위 : 수백~수천 오옴 정도 (매우 낮은 값 : 마치 정전압원 처럼)

  ㅇ 주요 특성 지수
     - 전력 효율 (Power Efficiency)
        .   η = (부하에 전달된 ac 전력) / (전원에서 공급받는 dc 전력) 
               = (Load Power) / (Supply Power) 
           .. 여기서, 전원 측 공급 전력은 대부분 dc 전력 임
     - 전력 이득 (Power Gain)
        .   G전력이득 = (부하에 전달된 ac 전력) / (신호원에서 취하는 ac 전력)
     * 위의 전력들은 평균 전력 관점 임
     - 왜곡 특성 (Distortion) 
        . 비선형성의 척도                                   ☞ 왜형률, 이득 억압 등 참조
     - 전압 정격 (Voltage Rating)
     - 회로가 취할 수 있는 최대 전력 용량
     - 출력 장치와의 임피던스 정합4. 전력 증폭기의 주요 용도

  ㅇ 일반적으로, 스피커,안테나 등에 고출력 신호 전력을 공급하기 위해 사용 
     - 통신기기의 수신기 또는 송신기의 최종단에 위치

  ㅇ 주요 고려 요소
     - 고출력, 전력효율, 선형성, 임피던스 정합 등이 중요함



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