(22년) 중앙대학교 전자전기공학부 전자회로설계실습 결과보고서 8. MOSFET Current Mirror 설계

문서 내 토픽

• 1. 단일 Current Mirror 구현 및 측정

  10V의 Power Supply 전압을 인가하고 단일 MOS Current Mirror 회로를 구현해 transistor M1, M2의 VGS1, VGS2, VDS1, VDS2를 측정하고 IO와 IREF를 계산하였다. 측정 결과 VGS1, VGS2, VDS1, VDS2의 오차율은 각각 5.53%, 5.96%, 5.96%, 13.76%로 매우 낮아 PSPICE 시뮬레이션 결과와 거의 일치했고 IO, IREF 또한 오차율 9.75%, -2.24%로 PSPICE 시뮬레이션 결과와 거의 비슷한 값이 측정되어 잘된 실험이라고 할 수 있겠다.

• 2. Cascode Current Mirror 구현 및 측정

  10V의 Power Supply 전압을 인가하고 Cascode Current Mirror 회로를 구현해 transistor M2, M4의 VGS2, VG42, Vo를 측정하고 Io와 IREF를 계산하였다. 측정 결과 VGS2, VGS4, Vo의 오차율은 각각 5.71%, 5.31%, 16.2%로 매우 낮아 PSPICE 시뮬레이션 결과와 거의 일치했고 Io, IREF 또한 오차율 15.3%, 0.49%로 PSPICE 시뮬레이션 결과와 거의 비슷한 값이 측정되어 잘된 실험이라고 할 수 있겠다.

• 3. Current Mirror의 출력저항 비교

  실험 4.1에서의 출력저항은 753.97Ω, 4.2에서의 출력저항은 2.174kΩ로 4.1보다 4.2에서 출력저항이 증가하였다. Cascode Current Mirror를 활용한다면 출력 저항이 기하급수적으로 증가하여 current source load가 amplifier에 연결되었을 때 gain이 증가하도록 해준다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 단일 Current Mirror 구현 및 측정

  단일 Current Mirror는 가장 기본적인 전류 미러 회로로, 입력 전류를 복사하여 출력 전류를 생성하는 역할을 합니다. 이를 구현하고 측정하는 것은 아날로그 회로 설계에서 매우 중요한 기술입니다. 단일 Current Mirror의 구현 과정에서는 트랜지스터 매칭, 바이어스 전압 설정, 부하 변화에 따른 출력 전류 변화 등을 고려해야 합니다. 측정 시에는 입력 전류와 출력 전류의 비율, 출력 저항, 전압 변동률 등을 확인하여 회로의 성능을 평가할 수 있습니다. 이를 통해 단일 Current Mirror의 동작 원리와 특성을 이해하고, 실제 회로 설계에 활용할 수 있는 능력을 기를 수 있습니다.

• 2. Cascode Current Mirror 구현 및 측정

  Cascode Current Mirror는 단일 Current Mirror의 단점을 보완한 회로로, 출력 저항을 높여 전류 미러의 성능을 향상시킬 수 있습니다. Cascode 구조를 통해 출력 저항을 높이고, 전압 변동률을 낮출 수 있습니다. 이를 구현하고 측정하는 과정에서는 트랜지스터 사이즈 선택, 바이어스 전압 설정, 부하 변화에 따른 출력 전류 변화 등을 고려해야 합니다. 측정 시에는 단일 Current Mirror와 마찬가지로 입력 전류와 출력 전류의 비율, 출력 저항, 전압 변동률 등을 확인하여 회로의 성능을 평가할 수 있습니다. 이를 통해 Cascode Current Mirror의 동작 원리와 특성을 이해하고, 실제 회로 설계에 활용할 수 있는 능력을 기를 수 있습니다.

• 3. Current Mirror의 출력저항 비교

  Current Mirror의 출력 저항은 전류 미러 회로의 성능을 결정하는 중요한 요소입니다. 단일 Current Mirror와 Cascode Current Mirror의 출력 저항을 비교하면, Cascode 구조가 단일 구조에 비해 출력 저항이 훨씬 높다는 것을 확인할 수 있습니다. 이는 Cascode 구조의 추가적인 트랜지스터 스테이지로 인해 출력 저항이 증가하기 때문입니다. 높은 출력 저항은 전류 미러의 전압 변동률을 낮추고, 부하 변화에 대한 출력 전류 변화를 최소화할 수 있습니다. 따라서 Cascode Current Mirror는 단일 Current Mirror에 비해 더 우수한 성능을 발휘할 수 있습니다. 이러한 출력 저항 비교 분석을 통해 Current Mirror 회로의 특성을 깊이 있게 이해할 수 있습니다.