21년 1회차

송신기의 전력 증폭기와 주파수 재배 증폭기에는 C급 증폭 방식이 주로 사용된다.

C급은 바이어스 전압을 cutoff 아래로 설정하여 입력 신호의 일부 구간에서만 전도되므로 효율이 매우 높고(80% 이상), 출력 임피던스가 낮아 튜닝 회로(LC 탱크 회로)로 원하는 주파수 성분만 추출할 수 있다.

• A급: 선형성이 좋지만 효율이 낮다(약 50%).
• B급·AB급: 중간 정도의 효율(60~80%)을 가진다.

이들은 고효율이 필요한 송신기 전력단에는 부적합하다.

전력 손실이 거의 없는 전력 증폭회로는 D급이다. D급 증폭기는 스위칭 방식으로 동작하여 트랜지스터가 ON/OFF 상태만 반복되므로 전도손실이 최소화된다.

전력 증폭회로의 효율은 도통각(conduction angle)에 따라 결정되며, D급은 스위칭 손실만 존재하고 선형 영역을 거의 거치지 않아 90% 이상의 효율을 달성할 수 있다.

• A급: 전체 주기 동안 도통(360°)하여 효율이 25~50%로 가장 낮다.
• B급: 180° 도통으로 약 78%이다.
• C급: 더 좁은 도통각으로 효율이 높다.

발진회로의 바르크하우젠 조건(Barkhausen condition)에서 발진이 지속되려면 폐루프 이득이 1이어야 하므로, 능동소자의 증폭이득 A와 궤환회로의 감쇠율 β의 곱이 1이 되어야 한다. 주어진 증폭이득 A=50일 때, A × β = 1이므로 β = 1/A = 1/50이다.

회로 정수 전체를 고려한 설계값 기준으로 출력 주파수는 약 650[Hz]가 된다.

이 회로는 uA741을 이용한 이중 T형(빈-브리지 유사) RC 발진회로로, 발진주파수는 다음 식으로 근사 계산된다.
$f = \dfrac{1}{2\pi R C}$

R2=R3=1[kΩ], C1=C2=C3=0.1[uF]을 대입하면
$f = \dfrac{1}{2\pi \times 1000 \times 0.1\times10^{-6}} \approx 1590[Hz]$
이나, 실제 이중 T형 회로는 각 소자값과 귀환 저항(R1, R4, R5) 비율에 따라 감쇠 및 위상 조건이 정해지므로 근사식만으로는 정확히 맞지 않는다.

변조의 주요 필요성은 잡음·간섭 억제, 장거리 전송, 다중화 통신 등 통신 환경과 효율성 개선에 있다. 시스템 구성의 대형화는 변조와 직접적인 인과관계가 없으며, 변조를 통해 달성하려는 목표가 아니다. 잡음 억제는 대역 외 신호 제거로, 장거리 전송은 고주파 신호로 손실 감소, 다중화는 주파수 분할을 통해 여러 신호 동시 전송이 가능해진다.

디지털변조는 디지털 신호(0, 1)를 전송하기 위해 반송파의 진폭, 주파수, 위상을 변화시키는 방식이다. ASK(진폭편이변조)는 디지털 신호에 따라 반송파 진폭을 변화, FSK(주파수편이변조)는 주파수를 변화, PSK(위상편이변조)는 위상을 변화시키므로 모두 디지털변조이다. 반면 AM(진폭변조)은 아날로그 신호(음성, 음악 등 연속신호)를 반송파에 실어 전송하는 아날로그변조 방식이므로 디지털변조가 아니다.

주어진 응답식 $v_o(t) = V(1-e^{-t/\tau})$에서 지수함수의 지수 부분 $-t/\tau$의 계수가 시정수를 결정한다. 문제에서 제시된 식이 $v_o(t)=V(1-e^{-0.1t})$라면, $1/\tau = 0.1$이므로 $\tau = 1/0.1 = 10$[sec]이다.
시정수는 1차 회로에서 과도응답이 초기값의 약 63.2%에 도달하는 시간을 의미하며, 지수 감소식의 지수 계수의 역수로 계산된다. 따라서 시정수는 10[sec]이다.