소개글
"전자공학실험 차동 증폭기 심화 예비보고서"에 대한 내용입니다.
목차
1. 차동 증폭기
1.1. 차동 증폭기의 기본 구조와 설계
1.1.1. 능동 부하와 전류 거울
1.1.2. 차동 입력 증폭기의 공통 모드 전압 범위
1.1.3. 차동 증폭기의 대신호 및 소신호 동작
1.2. 차동 증폭기의 특성 측정
1.2.1. 공통 모드 전압 이득 측정
1.2.2. 차동 모드 전압 이득 측정
1.2.3. 공통 모드 제거비(CMRR) 측정
본문내용
1. 차동 증폭기
1.1. 차동 증폭기의 기본 구조와 설계
1.1.1. 능동 부하와 전류 거울
능동 부하와 전류 거울은 집적회로를 설계할 때 필수적인 요소이다. 수동 부하 저항을 사용하여 회로를 설계하는 것보다 능동 부하 회로를 이용하는 것이 더 유리하다.
능동 부하는 일정한 전류원(constant DC current source 또는 reference current)을 기반으로 한다. 전류원이 필요한 곳마다 저항을 사용하면 저항의 정확도에 따라 회로의 신뢰성이 결정된다. 하지만 능동 부하 회로를 이용하면 값이 정확한 저항 한 개를 외부에 두고, 이 저항에 흐르는 전류를 능동 회로로 조정할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 능동 부하 중 전류 거울은 대표적인 예이다. [그림 20-1]과 같이 MOSFET 2개로 이루어진 회로에서 저항 R에 흐르는 전류 I_REF가 최초로 생성된 일정한 전류원이 된다. 이 전류 I_REF는 M_1에 흐르는 전류 I_D1과 동일하다. 두 MOSFET의 V_GS가 서로 같고 포화 영역에서 동작하면, 다음 식이 성립한다.
I_D1 = (1/2)k'_n ((W/L)_1) (V_GS - V_thn)^2
I_REF = (V_DD - V_GS) / R
I_O = I_D2 = (1/2)k'_n ((W/L)_2) (V_GS - V_thn)^2
I_O / I_REF = ((W/L)_2) / ((W/L)_1)
이를 통해 하나의 전류원이 결정되면 MOSFET의 크기 비(aspect ratio)에 따라 M_2에 흐르는 전류 I_O가 결정된다는 것을 알 수 있다. 예를 들어 M_1, M_2의 크기가 동일하다면 I_O = I_REF가 된다.
채널 길이 변조(channel length modulation) 효과를 고려하면 전류 거울의 출력 전류에 영향을 미친다. [그림 20-2]와 같이 M_2의 드레인-소스 전압 V_O가 증가하면 채널 길이 변조로 인해 전류가 증가하게 된다. 이를 보완하기 위해 얼리 전압(early voltage) V_A...
참고 자료
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