[전자공학응용실험] 차동증폭기 기초 실험-예비레포트

문서 내 토픽

1. 차동 증폭기 기초 실험

이 실험에서는 MOSFET을 사용한 차동 쌍의 동작을 위한 기본 조건을 살펴보고 기본적인 측정을 통하여 검증하고자 한다. 이를 토대로 부하 저항을 연결한 MOSFET 차동 증폭 회로를 구성하여 확인하고 특성을 분석한다.
2. 능동 부하와 전류 거울

집적회로를 설계할 때 일정한 전류원이 가장 기본적인 요소가 되는데, 전류원이 필요한 곳마다 저항을 사용하여 회로를 설계하면 신뢰성이 저항의 정확도에 따라 결정된다. 따라서 수동 부하 저항을 사용하여 집적회로를 설계하기보다는 능동 부하 회로를 이용하는 것이 좋다. 이러한 방법의 장점은 값이 정확한 저항 한 개를 회로 외부에 위치시키고, 이 저항에 흐르는 전류를 능동 회로로 사용하여 조정할 수 있다는 점이다.
3. 차동 쌍의 기본 특성

두 개의 동일한 규격의 MOSFET에 대하여 각 MOSFET의 두 소오스를 서로 연결하여 정전류원으로 바이어스한다. 각 MOSFET의 드레인은 저항을 통하여 정전압원으로 연결된다. 이러한 구성이 기본적인 MOSFET 차동 쌍 구조이다.
4. 차동 쌍의 대신호 동작

MOSFET M1,M2의 드레인 전류의 합은 정전류원이 제공하는 전류 I와 같다는 사실을 알고, MOSFET의 전류식을 사용하여 vid, I, VOV 등의 파라미터들로 전류를 나타낼 수 있다.
5. 차동 쌍의 소신호 동작

MOSFET 차동 증폭 회로의 입력 전압은 공통 모드 전압 성분 VCM과 차동 모드 전압 성분 vid의 합으로 나타낼 수 있다. 이를 바탕으로 MOSFET 차동 증폭 회로의 전압 이득을 구할 수 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 차동 증폭기 기초 실험

차동 증폭기는 전자 회로에서 매우 중요한 역할을 하는 회로 블록입니다. 이 실험을 통해 차동 증폭기의 기본 동작 원리와 특성을 이해할 수 있습니다. 입력 신호에 대한 출력 신호의 변화를 관찰하고, 이를 통해 차동 증폭기의 이득, 공통 모드 제거비, 입력 임피던스 등의 특성을 파악할 수 있습니다. 또한 차동 증폭기의 실제 구현 방법과 설계 고려 사항을 학습할 수 있습니다. 이러한 기초 실험은 차동 증폭기를 포함한 다양한 아날로그 회로 설계 및 분석 능력을 향상시키는 데 도움이 될 것입니다.
2. 능동 부하와 전류 거울

능동 부하와 전류 거울은 아날로그 회로 설계에서 매우 중요한 기술입니다. 능동 부하는 부하 저항을 대체하여 높은 출력 임피던스와 큰 전압 이득을 제공할 수 있습니다. 전류 거울은 기준 전류를 복제하여 다른 회로 부분에 전류를 공급할 수 있습니다. 이러한 기술들은 차동 증폭기, 연산 증폭기, 전류 출력 회로 등 다양한 아날로그 회로에 활용됩니다. 이 주제에서는 능동 부하와 전류 거울의 동작 원리, 설계 고려 사항, 그리고 실제 회로 구현 방법을 학습할 수 있습니다. 이를 통해 아날로그 회로 설계 능력을 크게 향상시킬 수 있을 것입니다.
3. 차동 쌍의 기본 특성

차동 쌍은 아날로그 회로 설계의 핵심 구성 요소입니다. 이 주제에서는 차동 쌍의 기본적인 동작 원리와 특성을 학습할 수 있습니다. 차동 쌍의 입력-출력 특성, 공통 모드 제거비, 차동 모드 이득, 입력 오프셋 전압 등의 중요한 특성을 이해하고 분석할 수 있습니다. 또한 차동 쌍의 바이어스 회로 설계, 부하 구현, 공통 모드 피드백 등 실제 회로 구현 방법도 다룰 것입니다. 이를 통해 차동 증폭기, 연산 증폭기, 차동 입력 회로 등 다양한 아날로그 회로 설계 능력을 향상시킬 수 있을 것입니다.
4. 차동 쌍의 대신호 동작

차동 쌍의 대신호 동작 특성을 이해하는 것은 아날로그 회로 설계에서 매우 중요합니다. 이 주제에서는 차동 쌍이 대신호 입력 신호에 대해 어떻게 동작하는지 학습할 수 있습니다. 차동 쌍의 선형 동작 범위, 전압 스윙, 출력 임피던스 변화, 전류 제한 등의 특성을 분석할 것입니다. 또한 대신호 동작 시 발생할 수 있는 비선형 왜곡 현상과 이를 최소화하기 위한 설계 기법도 다룰 것입니다. 이를 통해 차동 증폭기, 연산 증폭기 등 다양한 아날로그 회로의 대신호 동작 특성을 이해하고 설계할 수 있는 능력을 기를 수 있습니다.
5. 차동 쌍의 소신호 동작

차동 쌍의 소신호 동작 특성을 이해하는 것은 아날로그 회로 설계에서 매우 중요합니다. 이 주제에서는 차동 쌍이 소신호 입력 신호에 대해 어떻게 동작하는지 학습할 수 있습니다. 차동 쌍의 소신호 모델, 입력 임피던스, 출력 임피던스, 전압 이득 등의 특성을 분석할 것입니다. 또한 소신호 동작 시 발생할 수 있는 잡음, 오프셋 전압, 드리프트 등의 문제와 이를 해결하기 위한 설계 기법도 다룰 것입니다. 이를 통해 연산 증폭기, 차동 입력 회로 등 다양한 아날로그 회로의 소신호 동작 특성을 이해하고 설계할 수 있는 능력을 기를 수 있습니다.

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