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Question) X에서의 전압의 변화는 얼마일까? Ma는 diode connected 임으로 1/gm임을 이용하면 아래와 같이 계산할 수 있다. Quiz) Vout의 변화량을 구해보자. 우선 gain을 구해보면 rop와 ron을 고려하면 아래와 같다. 이제 Vin을 생각해보면 앞서 Vx의 값이 Mb 입장에서는 gate의 전압 변화임으로 이를 이용해 아래와 같이 식을 적을 수 있다. 여기서 알 수 있는 것은 Vx의 변화량은 Mb에 의해서 다시 한번 증폭이 됨으로 Vout의 변화량보다 작다는 것이다. -Small Signal Voltage Gain passive load를 이용한 경우 Vp의 전압의 변화가 없음을 이용해 AC GND를 사용하였다. 이를 통해 half circuit을 이용하였는데 이번에는 그..

윤. 전기전자/Differential Amplifier- Active Load 2021. 7. 14. 18:05

-D-Pair with current source 위의 회로를 구하는 방법은 Vp를 AC GND로 만들면 CS stage가 됨으로 이를 이용하면 아래와 같이 생각할 수 있다. 여기서 Gain을 더 얻기 위해서는 Gm 혹은 Rout을 증가시키면 된다. 이때 Rout을 증가시키는 경우를 생각해보면 앞서 배운 것처럼 cascode를 이용하면 된다. cascode를 하게 되면 1+gm*ro 만큼 기존의 Rout이 증폭됨으로 이를 이용한다. -Diff-Pair with Cascode 단순하게 위와 같이 cascode를 하는 경우를 생각해 보자. 이때 tail current의 전압을 AC GND로 해주고 이를 small signal model로 바꾸면 아래와 같다. 이때 Gm의 값을 생각해보면 앞서 cascode에..

윤. 전기전자/Differential Amplifier- Active Load 2021. 7. 14. 15:58

-Small Signal Behavior of MOS Differential Pair 우리가 알다시피 MOS의 small signal model은 위와 같다. 이번에는 tail current에서의 전압의 값에 대해서 알아보자. Bipolar differential pair를 보고 왔다면 어차피 같은 결과 임으로 넘어가도 좋다. 그래도 한번 보는 것도 나쁘지 않을 것 같기도 ㅎ 우선은 Vx-Vy를 앞서 구한 이전에 구한 gain(=slope)를 이용해서 구한다. Vx-Vy를 단순하게 생각하면 아래와 같이 식을 정리해 할 수 있다. Id1과 Id2에 대한 두개의 식을 연립하여 아래의 결과를 얻을 수 있다. 우변의 1/2 Iss는 bias current이고 그다음 값은 delta V에 대한 전류의 변화량임을 ..

윤. 전기전자/MOS Differential Amplifier 2021. 7. 11. 20:16

Summary of the Result 1) Vx와 Vy를 이용해 Vout을 구하면 아래와 같다. 현재 Common mode임으로 Vgs를 Id식을 이용해 구하면 아래와 같다. 여기서 이전에서 구했다시피 equilibrium over drive를 구하면 아래와 같다. 2) Vin1>Vin2의 경우 그리고 Vgs2=Vth로 M2가 on state인 경우 3)General Large Signal Id1-Id2를 Vin1-Vin2에 대해서 구하기 위해서 이전 글에서 구한식을 다시 이용하면 위의 식이 유효할라면 M1과 M2가 다 ON state or near turning off여야 한다. 그래서 M1만 켜져 있고 M2가 거의 꺼져있는 상태에 대해서 고려하면 Vx에는 전류가 흐르고 Vy는 전류가 흐르지 않음을 ..

윤. 전기전자/MOS Differential Amplifier 2021. 7. 11. 17:12

앞서 bipolar에서 했던 것과 약간의 차이는 있지만 근본적으로 차이는 크게 없다. M1과 M2를 saturation mode로 가정. 현재 Vin의 값이 같으므로 같은 값의 전류가 흐르게 된다. 왜냐하면 tail current의 값에 의해 총전류량은 정해져 있기 때문이다. 이때의 Vgs를 구하면 아래와 같다. 그리고 Vin1=Vin2이면 differential pair가 equilibrium 상태라고 하고 이때의 overdrive voltage(Vgs-Vth)는 아래오 ㅏ같다. Vcm,in의 값이 바뀌어도 앞서 Bipolar differential pair에서 처럼 변화가 없다. 그리고 여기서도 Vp의 값에는 변화가 없다. 엄밀히 말하면 변하기는 하는데 Vcm,in에 의한 변화는 크게 의미가 없다. ..

윤. 전기전자/MOS Differential Amplifier 2021. 7. 9. 19:18

EX) 위의 조건에서 a) Determine the Bias conditions of Q1 and Q2. Vin1=Vin2 일 때의 bias를 구하면 된다. 아래의 회로를 생각하면 여기서 Vin1=Vin2임으로 Ic1=Ic2임을 알 수 있다. 이를 바탕으로 아래와 같이 식을 세워서 Vbe에 대한 값을 알 수 있다. b) construct the I/O characteristics Vx-Vy가 output에 해당한다. 우리가 알다시피 I/O characteristic 그래프의 최대 최소 값은 Rc*Iee이다. 그리고 slope의 경우 -gm*Rc임을 알고 있다. 여기서 모르는 값은 gm임으로 이를 구하기 위해서는 bias current/Vt를 해주어야 한다. bias current의 경우 1/2 Iee 임..

윤. 전기전자/Bipolar Differential Amplifier 2021. 7. 9. 15:34

-Summary of Diff.pair properties 1) if |Vin1-Vin2| is large, all of the tail current is "steered" to one side. -> current steering circuit. Vin1과 Vin2 차이가 크면 한쪽에만 전류가 흐르게 된다. 2) if Vin1=Vin2 and Vcm,in goes up and down -> the current and voltages do not change which means circuits "rejects" to common mode changes 3) if |Vin1-Vin2|

윤. 전기전자/Bipolar Differential Amplifier 2021. 7. 9. 01:43

-Intuitive Study Large signal model로 그리면 위와 같이 non linear한 그래프가 나오게 된다. 이를 바탕으로 전류에 대한 그래프를 생각해보면 아래와 같다. Ic1이 커지면 커질수록 Vx의 값이 감소하게 되고 Ic2의 값이 감소하면 Vy의 값이 감소하여 맨 위의 그래프 형태가 나옴을 알 수 있다. objective: Derive equations for Ic1, Ic2, Vx, Vy and Vx-Vy as a function of Vin1-Vin2 KVL을 이용하면 Q1과 Q2가 emitter에서 노드를 공유함으로 아래와 같이 식을 쓸 수 있다. 이때 Vbe는 bipolar transistor의 전류 공식을 이용해 아래와 같이 쓸 수 있다. 이를 이용해 아래와 같이 식을 ..

윤. 전기전자/Bipolar Differential Amplifier 2021. 7. 8. 22:50