작은 전류로 큰 전류를 제어하는 트랜지스터 전시에서 착안한 가상 증폭 모형이에요. 기준 입력 전류 I₀는 0.01mA입니다. 내부 입력 Iᵦ와 출력 Iₒ는 같은 mA 단위이며, 장치의 증폭 계수 β는 양수예요.
피드백이 없다면 Iₒ=βI₀라 β를 두 배로 하면 출력도 두 배예요. 이제 출력의 1%를 기준 입력에서 빼서 내부 입력으로 쓰는 가상 음의 피드백을 넣어요.
두 식을 동시에 풀면 Iₒ(1+0.01β)=βI₀입니다. 따라서 실제 유효 증폭 계수는 다음과 같아요.
β=100이면 유효 계수는 50이고 출력은 0.5mA입니다. β=200이면 유효 계수는 200/3이며 출력은 약 0.6667mA입니다. 내부 계수는 두 배지만 실제 출력은 4/3배예요. 내부 입력도 각각 0.005mA와 약 0.003333mA로 달라져요.
β가 커질수록 유효 계수는 증가하지만 100보다 작고, 100에 가까워져요. 출력이 커지면 되돌려 빼는 양도 커져 입력 증가를 누르기 때문이에요. 실제 소자의 전압 한계나 시간 지연, 안정성을 평가한 계산은 아니에요. 출력이 입력을 바꾸는 구조에서는 내부 계수만으로 전체 비례를 정할 수 없어요.
참고한 수학 개념: Exploratorium · Transistor.
이 글의 생활 상황과 계산 예시는 수학 이야기에서 새로 구성했습니다.