Maskman_study

차동 증폭기는 아날로그 집적 회로에서 제일 광범위하게 쓰인다. 예들 들면, 모든 OP AMP의 입력단은 차동 증폭기이다. 애초에는 진공관에 쓸려고 만들어졌다. 그래서 차동 증폭기는 BJT로 많이 만들어졌다. 하지만 집적 회로가 탄생하면서 BJT와 MOS 모두를 사용해서 차동 증폭기를 만들수 있게 되었다. 차동 증폭기가 집적 회로에 있어 적합한 이유는 회로 양 쪽에 있는 두 개의 소자가 얼마나 Matching 되는 지에 따라 Performance가 결정되기 때문이다. 두 번째 이유는 차동 증폭기가 단일 증폭기보다 더 많은 소자를 사용하기 때문이다. (소자가 더 많이 박을 수 있다는 뜻이겠지?.....) 집적 회로 때문에 많은 수의 트랜지스터를 상대적으로 낮은 가격으로 살 수 있기 때문이다. 그래도 왜 차동..

전류원은 IC amplifier에 있어서 굉장히 중요한 역할을 한다. 1) Cascode MOS mirror 위 그림에서 Q4가 회로에 바이어스를 걸어주는 역할을 한다. Q1과 Q2는 가장 기본적인 전류 거울을 형성하고 있다. Q1과 Q4는 1/gm 의 저항으로 출력 저항에 큰 영향을 미치지 않는다. 그래서 Q1과 Q4는 그라운드로 둬도 별 상관 없다. 그래서 출력 저항은 공통 게이트의 출력 저항을 구하는 방법과 같아 지게 된다. 2) Bipolar mirror with Base-current Compensation 3) Wilson Current Mirror 4) Wilson Mos Mirror 여기서는 ro1이 있는 Q1 트랜지스터의 드레인 단에 gm*v만큼의 전류가 흐르는 것을 알면 됩니다. 그래서..

위의 사진에서 (a)는 Emitter Follower의 모습을 나타낸 것이고 (b)는 small-signal 등가회로를 나타낸 것이다. 그리고 (c)는 (b)의 회로를 단순화한 회로이다. (그래도 (b)와 (c)는 같으 회로이다.) 입력 저항, 출력 저항, 전압 이득(저주파에서)은 그냥 기본적인 Emitter Follower와 같은 방법으로 하면 된다. 여기서는 고주파 영역에서 분석하는 방법을 알아본다. 우선 Sz(zero)를 구해 보면.. zero는 출력 저항이 0이 되게 하는 주파수이다. 그래서 출력단에 있는 RL'에서 흘러 들어가는 전류가 0이면 된다. 그 식을 세우면 다음과 같다. 그리고 각 축전기가 바라본 저항을 계산해 보면 Ru를 계산할 때 RL'에 (B+1)이 곱해져 있는 이유는 Base 단..

Source Follower의 가장 큰 장점은 고주파 응답이 매우 좋다는 것이다. 내부 축전기가 Miller's effect 영향을 받지 않는다. 회로의 모습은 다음과 같다. 그림 (b) 주목 하시면 됩니다. (** 잘 이해는 안 가지만 이런 말이 교과서에 있다. 회로에 축전기가 3개 있지만 transfer function은 이차식으로 나온다. 그 이유는 위의 축전기 세 개가 연속적인 LOOP를 형성하기 때문이다. 출력 전압은 다음의 경우에 0이 된다. 주파수가 무한대로 가게 되면 CL의 저항이 0으로 되어 short-circuit처럼 된다. 그 경우 0이 된다. 그리고 RL'과 CL이 병렬로 연결이 되어 있는 데 이 둘의 합성 저항으로 들어가는 전류가 0일 경우 출력 전압이 0이 된다. 그 전류는 (g..

Source Follower는 일정한 전류원에 의해서 바이어스가 된다. 전류원은 NMOS current mirror를 이용해서 구현할 수 있다. 게이트 단에 입력 전압이 인가가 되고 RL은 Load 저항과 전류원의 출력 저항의 합성으로 나타낼 수 있다. 사진에서 오른쪽에 (b)의 오른쪽 부분에 바로 위의 등가회로를 그렸습니다. ro는 source 단에서 그라운드로 연결이 되어있기 때문에 저렇게 된다는 것을 바로 알 수 있습니다. 그렇다면 (1/gmb)는 어떻게 된 걸까요? 그건 gmb * vbs가 전류원으로 있는 데, vb는 항상 0입니다. 그래서 위의 식은 gmb*(-vs)가 됩니다. 여기서 (-) 부호를 떼어내면 gmb * vs는 source에서 그라운드 쪽으로 흘러가는 전류입니다. 그리고 옴의 법칙..

CE amplifier에서 Emitter 단에 저항을 달면 CE amplifier에서 입력 저항을 증가시키는 역할을 한다. source에 저항이 달린 CS amplifier(MOSFET)는 제가 공식을 다 이해하지 못 해서 에 올렸습니다. 그 부분도 참조해 보세요. 먼저 Rin을 구하기 위해서 vo를 표현해 본다. 두 가지 방법으로 할 수 있다. 먼저 RL과 RL에 흐르는 전류를 곱해서 알 수 있고, ro에 흐르는 전류가 [(vi-ire) - vo] / ro 를 통해 구할 수 있다. 그래서 두 식을 equal로 두면.. 다음과 같은 식을 얻을 수 있다. 출력 저항을 구하는 방법은 vi를 0으로 두면 공통 베이스에서 출력 저항을 구하는 방법과 같아지게 된다.

BJT 캐스코드는 MOSFET과 거의 비슷하지만 MOSFET에서는 Gate 단의 저항이 무한대지만 BJT의 Base에는 저항이 존재한다. 그리고 공통 에미터 단을 Thevenin theorem을 사용하여 등가회로 바꾼 다음 Mosfet 적용한 분석을 그대로 하면 된다. (물론 Rout, Rin에 사용되는 식은 다르지만. ㅎㅎㅎ) 이런 내용을 숙지해서 분석을 하면 된다. Vsig' , Rsig ---> Rsig'로 바꾸어서 한다는 점을 잊지 말고 기억이 안 난다면 공통 에미터 분석법을 꼭 참조하시기를 ~

MOSFET 캐스코드 증폭기는 공통 소스와 공통 게이트를 붙여서 만든 증폭기이다. 아래 그림과 같다. 위의 그림에서 Rout, Rin 이 적혀있는 부분이 중요하다. 그런데 여기 적혀 있는 값들은 다 근사를 통해 적은 식들이다. 정확한 분석을 통해 적으면... 1로 subcript가 되어 있는 문자들은(Rd1을 제외하고) 공통 소스를 분석할 때 사용한 분석 방법이라서 간단한다. subscript가 2로 되어 있는 문자들은 공통 게이트를 분석할 때 사용한 분석 방법을 이용하면 된다. 그래서 이 캐스코드의 개방 전압 이득은 Avo = Avo1 * Avo2가 된다. 다시 말해 캐스코드 증폭기의 동작과정을 요약하면 CS에서 -gm1*vi만큼의 전류가 드레이 단에 흘러서 CG를 거쳐 RL로 전달된다. 위의 식들을 ..

MOSFET의 Common Gate에 대응되는 것이 BJT에서는 Common Base 입니다. 이제 Rin을 구할건데 회로에 표시된 전류를 잘 확인하시고 제가 '들어간만큼' 과 '나간다' 부분을 잘 확인하시기를 바랍니다. 다음은 Rin을 구하기 위한 과정입니다. Avo는 Common Gate와 마찬가지로 1+gm*ro 입니다. Rout은 다음 사진에서 Vx / Ix를 하시면 됩니다. 그럼 Rout은 '들어간 만큼' '나간다'에 주목하시면 임을 알 수 있고, ro에 흐르는 전류를 옴의 법칙을 이용해서 계산한 것이 ix + gm*v 와 같다는 것을 보이면 됩니다. ro에 흐르는 전류를 옴의 법칙을 이용해서 계사하시면 됩니다.

공통 게이트 증폭기는 게이트 단에 DC 바이어스 전압을 걸어주고 소스단 쪽에 신호 전압을 걸어주어 드레인 단에서 출력을 확인한다. 다음 그림은 공통 게이트 증폭기를 소신호 분석을 위한 등가회로이다. 이를 통해 입력 저항, 출력 저항, 부하단이 open 되었을 때의 vi/vo를 알아본다. 그리고 이를 통해 부하단을 고려했을 때 vi/vo를 계산해본다. 그 다음 부분은 주파수 특성이다. 회로 연결된거 보시고 분석해보시면 됩니다. 위 그림에서 RL과 병렬로 연결된 것이 Rout 입니다.