밀러 효과 (Miller Effect)

한 줄 정의: 반전 증폭기의 입력과 출력 사이에 있는 궤환 커패시턴스가 입력 쪽에서 약 (1+이득)배로 커 보이는 현상입니다.

쉽게 풀면

증폭기의 입력과 출력을 잇는 작은 커패시터가 있으면, 출력이 입력과 반대 방향으로 크게 흔들리면서 그 커패시터 양단 전압이 크게 변합니다. 그 결과 입력 쪽에서 보면 커패시터가 실제보다 훨씬 크게 느껴집니다. 이 큰 입력 커패시턴스가 증폭기의 속도를 떨어뜨립니다.

왜 중요한가

트랜지스터 증폭기의 고주파 대역폭이 왜 기대보다 좁은지를 설명하는 핵심 원리입니다. 반대로 이 효과를 이용해 작은 커패시터로 큰 보상 커패시턴스를 만드는 밀러 보상도 연산증폭기 설계에 쓰입니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"공통 이미터 단의 베이스-컬렉터 커패시턴스가 밀러 효과로 증폭되어 입력 극점이 낮아지므로, 캐스코드 구조를 적용해 대역폭을 확보하였다."

밀러 효과의 영향과 대책을 함께 설명한 문장입니다.

조금 더 깊게 보면

전압 이득이 -A인 증폭기의 입출력 사이 커패시턴스 C는 입력 측에서 C(1+A), 출력 측에서 약 C(1+1/A)로 등가 변환됩니다(밀러 정리). 1920년 존 M. 밀러가 진공관 증폭기에서 처음 보고했습니다. 캐스코드 구조는 입력 트랜지스터의 전압 이득을 낮춰 이 효과를 줄입니다. 연산증폭기의 밀러 보상은 이 현상으로 주극점을 낮은 주파수로 옮겨 안정성을 확보합니다.

주의할 점

밀러 플래토는 전력 MOSFET 스위칭 시 게이트 전압이 평탄해지는 특정 현상이고, 밀러 효과는 그 원인이 되는 일반 원리입니다. 밀러 정리를 이용한 등가 변환은 이득이 주파수에 따라 변하는 영역에서는 근사일 뿐입니다.