Lecture 8. Intuitive Study of Bipolar Differential Pair CM and Differential Characteristics

Differnetial pair는 기본적으로 위와 같은 구조를 갖고 아래의 Iee 부분은 tail current라고 부른다. 

 

EX)

위의 amp로 증폭된 Vout/Vin에 대한 결과를 살펴보면 아래와 같다. 

즉 기울기가 gain을 의미함을 알 수 있다. 

 

-Bipolar Differential Pair

 

case1)

양쪽의 Vin에 같은 값이 들어가는 경우 common mode에서 결과를 살펴보자. 현재 같은 값의 전압이 base에 적용되었으므로 같은 값의 전류가 흐르게 될 것임을 알 수 있다. KCL에 의하면 I1과 I2의 합이 tail current가 되어야 하므로 각각 1/2Iee임을 알 수 있다. 그래서 Vx와 Vy의 값을 구하면 아래와 같다. 

이를 통해 아래와 같은 결과를 얻을 수 있다. 

 

그럼 Vcm을 증가시키면 어떻게 될까?

기존의 2V를 2.1V로 증가 시킨 결과 어차피 전류의 값은 tail current로 인해 결정됨으로 이전과 같은 값의 전류가 흐르게 된다. 이를 differential pair가 reject 했다고 표현한다. 그리고 이러한 능력?을 common mode rejection이라고 표현하고 이에 대한 것은 나중에 다루려 한다. 

 

Quiz)

 

위의 회로에서 이번에는 저항이 다른 경우를 생각해보자. 우선 Vcm이 같으므로 전류가 같은 값이 흐를 것이다. 이를 바탕으로 Vx와 Vy를 구하면 아래와 같다. 

 

case2)

이번에는 Vin1에는 2.5V Vin2에는 1.5V가 들어간 상황이다. 그럼 Q1이 켜진 상태에서 Q2도 켜져 있을까??

일반적으로 Vbe가 800mV 정도임으로 이를 가정하면 Vp의 전압의 값은 KVL에 의해 1.7V가 된다. 그럼 Vbe2의 값이 -0.2V가 되게 되는데 이는 Q2가 off state임을 알려준다. 즉 Q1에 모든 전류가 흐르게 되고 Ic2=0이 된다. 그래서 아래와 같은 결과가 나오게 된다. 

Q2에서는 전류가 흐르지 않으므로 Y에는 Vcc가 나오고 Vx에서는 전류가 흐름으로 전압 강하가 발생한다. 

 

case3)

case2의 반대 경우로 결과도 반대로 나오게 된다. 이를 바탕으로 그래프를 그리면 아래와 같다. 

 

V/R

 

 

윤.