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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 Vc..

윤. 전기전자/Bipolar Differential Amplifier 2021. 7. 8. 16:54

-Problem of Noise Coupling 그림은 너무 그리기 어려워서 책에 있는 것을 갖고 왔다. 여기서 말하는 바는 Vcc를 만드는 과정에서 ripple이 발생한다는 것이다. 이는 우리가 기존에 생각했던 Voltage supply에 일정한 값이 아닌 ripple이 발생한다는 것이고 이는 (c)에서 볼 수 있듯이 signal에 영향을 미치게 된다. 그래서 우리는 differential signal을 이용하려고 한다. -Differential Signal (a) They vary by equal and oppsoite amounts. 같은 값만큼 변동이 발생한다. (b) They have the same average(DC) Value DC의 값을 공유하고 있다. Not differential si..

윤. 전기전자/Bipolar Differential Amplifier 2021. 7. 8. 15:21

EX) A circuit include two source followers biased at 100uA and 200uA we have a reference current of 50uA. 위와 같은 상황에서 우리는 이 전 글에서 본 공식을 이용하면 쉽게 M1과 M2의 관계와 M1과 M3의 관계를 파악할 수 있다. 이 처럼 공식을 바로 이용해도 되고 한편으로는 아래와 같이 생각해 줄 수 있다. 위와 같이 Vgs의 값을 공유하고 있으므로 M1과 M2의 각각의 전류의 식에서 Vgs의 값이 같아진다. 이때 I1이 Iref이고 이를 I2와 연관되게 식을 세우면 아래와 같다. EX) 위의 current mirror 회로에서 Iout을 W/L의 꼴로 구하면 아래와 같다. Quiz) 이번에는 M2에 Iref의 절반에..

윤. 전기전자/Current Mirror 2021. 7. 8. 14:57

-Problem of Biasing Current Source MOSFET을 current source로 이용하면 위의 식을 따르게 된다. 하지만 여기서 문제는 current가 Vgs뿐만 아니라 온도라는 외부 요인에 의해 영향을 받는다는 점이다. 그리고 Vb를 위와 같이 voltage divider로 bias를 맞춰주어도 supply 전압이 바뀌게 되면 bias가 바뀌게 된다. 그래서 이를 해결하기 위해 사용하는 것이 current mirror이다. -Current Mirror basic concept First, build one "golden" Current Source using a "band gap" circuit. 첫번째, 이상적인 current source를 만든다. Next, we "copy..

윤. 전기전자/Current Mirror 2021. 7. 8. 10:31

EX1) 위의 회로의 gain의 경우 위와 같이 구해줄 수 있다. 해당 회로에서 두 가지 경우에 대해 생각해보자. 1) Bias Current is halved 1/2*Id 전류가 1/2가 되면 gm의 공식에 따라 루트 2배만큼 감소하게 된다. 그에 비해 ro는 2배가 늘어나게 되면서 결과적으로 기존의 gain보다 2배가 증가하게 된다. 2) width of M1, M2 is doubled/ Id constant W의 값이 2배가 되면 gm은 루트 2배 증가하게 된다. 전류의 값은 일정함으로 ro에는 변함없다. EX2) 위의 회로에서 앞서 한것과 같이 두 가지 case를 생각해보자. 1) half current 전류가 반이 되면 gm의 값이 루트 2배만큼 줄어들고 ro는 두배 증가한다. 이를 바탕으로 아..

윤. 전기전자/Cascode 2021. 7. 8. 01:24

-Cascode Amp 우선 저번 글에서 배운 것에 대해 복습을 해보자. 이전 글에서 배웠듯이 Gm의 값을 구하면 gm임을 알 수 있다. 그리고 Rout의 경우 ideal current source가 drain에 연결되어 있으므로 ro만 고려하면 되어 위와 같은 결과를 얻게 된다. 그럼 이번에는 cascode된 경우를 살펴보자. Vout을 AC GND로 만들고 Iout을 흐르게 하여 Gm을 구해보면 아래와 같다. M1에 흐르는 전류의 값과 M2에 흐르는 전류의 값은 같다. 하지만 엄밀히 따지자면 ro2가 M2에 존재하고 현재 source가 GND 임으로 ro2가 M2와 병렬적으로 연결되어 있어서 전류가 온전히 같다고 말할 수는 없다. 그래도 나중에 설명하겠지만 거의 같은 값이 흐르기 때문에 Iout을 g..

윤. 전기전자/Cascode 2021. 7. 8. 00:07

-Bipolar Cascode Current Source 이번에는 bipolar transistor의 경우를 살펴보자. 이전에서 봤듯이 Rout의 값을 높일수록 current source의 기능을 improve 할 수 있다. 그래서 degeneration을 연결시키게 되면 해당 저항의 값이 증폭되어 Rout으로 나타나게 되어 improve 된다. 하지만 MOS에서 와 같이 emitter에 전압이 형성이 되면서 base의 전압이 높아지게 된다. Vce>Vbe라는 BJT의 active 조건을 맞추기 위해서 Vbe>0이 우선 돼야 하고 이를 만족시키기 위해서는 base 전압이 높아진다. 하지만 그렇게 되면 collector의 전압이 더욱 높아질 수밖에 없다. 이를 방지하기 위해서 cascode를 이용하게 된다..

윤. 전기전자/Cascode 2021. 7. 7. 01:10

-Ideal Current Source Cascode에 대해 이야기하기 전에 current source에 대해서 알아보자. ideal한 경우 아래와 같다. 위와 같이 전류의 값이 일정한 값을 갖는 것이 목표이다. 하지만 알다시피 channel length modulation 혹은 early effect로 인해 현실에서는 위와 같이 일정한 전류의 값을 갖기 어렵다. -Let's Build a current source M1에서 channel length modulation을 고려한다고 가정하면 위와 같이 일정한 전류의 값이 나오지 않게 된다. 그럼 이상적인 전류의 값을 얻기 위해서는 lambda의 값이 0이 돼야 한다. 이에 대해 생각해보기 위해서 Rout을 구하면 아래와 같다. 위의 small signa..

윤. 전기전자/Cascode 2021. 7. 7. 00:11