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1[정보통신산업기사 필기] 19년 3회차

다음 그림과 같은 윈 브리지(Wien Bridge) 발진기에서 제너 다이오드의 역할은 무엇인가?

발진기의 출력전압을 제어하기 위한 것이다.

발진기의 초기시동을 위한 조건을 만든다.

페루프 이득이 1이 되도록 한다.

궤환신호의 위상이 입력위상과 동상이 되도록 한다.

해설

R₃에 병렬로 붙은 역직렬 제너 다이오드 D₁·D₂는 처음에 이득을 3보다 크게 만들어 발진이 스스로 시작(초기 시동)되게 하는 장치다.

그림에서 비반전 증폭기의 귀환 경로는 R₁과 R₃ 직렬이고 R₂가 접지로 간다. 출력이 작을 때는 제너가 도통하지 않아
$A_v = 1 + \dfrac{R_1 + R_3}{R_2} \gt 3$
이 되어 잡음에서 진폭이 자라난다.

출력이 제너 전압에 이르면 제너가 도통해 R₃를 단락하고, 이득이 $1 + R_1/R_2 = 3$ 으로 내려가 진폭이 유지된다. 즉 제너는 출력단에 걸린 정전압 소자가 아니라 이득을 바꾸는 스위치로 쓰였다.

출력전압을 제어하기 위한 것이다: 제너는 출력 단자에 병렬로 걸려 출력 전압을 일정 값으로 고정하는 정전압 용도가 아니라 귀환 저항 R₃ 양단에 붙어 있다. 진폭이 일정해지는 것은 이득이 3으로 내려간 결과일 뿐이고, 이 배치의 목적은 처음에 이득을 3보다 크게 두어 시동 조건을 만드는 데 있다.
폐루프 이득이 1이 되도록 한다: 제너 도통 뒤 비반전 증폭기의 폐루프 이득은 3이고, 1이 되는 것은 궤환 회로까지 포함한 루프 이득이다.
궤환신호의 위상을 입력과 동상으로 만든다: 위상 조건은 β 블록(RC 진상–지상 회로)이 정하며 제너와 무관하다.

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