A+ 2022 중앙대학교 전자회로설계실습 예비보고서 8 MOSFET Current Mirror 설계

문서 내 토픽

1. 단일 Current Mirror 설계

설계실습 8. MOSFET Current Mirror 설계에서는 그림 1의 Current Source 회로를 이용하여 IREF = 10 mA인 전류원을 설계하는 것이 목표입니다. 이를 위해 (A) 2N7000 MOSFET의 데이터시트를 활용하여 (1/2)kn'(W/L)을 구하고, (B) IREF = 10 mA인 전류원을 설계하기 위해 M2의 VGS와 R1 값을 계산합니다. (C) M1이 Saturation 영역에서 동작하기 위한 조건과 RL의 최대값을 구하고, (D) OrCAD로 IO = IREF = 10 mA인 전류원을 설계하여 회로도를 제출합니다. (E) PSPICE 시뮬레이션을 통해 주요 전압 및 전류 값을 확인합니다. (F) 전류원의 출력저항 RO를 구하는 방법을 설명합니다.
2. Cascode Current Mirror 설계

그림 2의 Cascode Current Mirror 회로를 이용하여 IREF = 10 mA인 Cascode 전류원을 설계합니다. (A) M2와 M4의 VGS를 구하고 VGS를 만족시키기 위한 R1 값을 계산합니다. (B) OrCAD로 IO = IREF = 10 mA인 Cascode 전류원을 설계하여 회로도를 제출합니다. (C) PSPICE 시뮬레이션을 통해 주요 전압 및 전류 값을 확인합니다.

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1. 단일 Current Mirror 설계

단일 Current Mirror 설계는 간단하고 효율적인 전류 복사 회로입니다. 이 회로는 입력 전류를 출력 전류로 복사하여 다양한 전자 회로에서 널리 사용됩니다. 단일 Current Mirror는 낮은 전압 강하와 높은 출력 저항 특성을 가지고 있어 전류 공급 및 부하 구동에 적합합니다. 또한 간단한 구조로 인해 집적도가 높고 제작 비용이 저렴한 장점이 있습니다. 하지만 입력 전류 변동에 따른 출력 전류 변동이 크고 온도 변화에 민감한 단점이 있습니다. 이러한 단점을 보완하기 위해 Cascode Current Mirror와 같은 개선된 회로가 개발되었습니다.
2. Cascode Current Mirror 설계

Cascode Current Mirror 설계는 단일 Current Mirror의 단점을 보완한 회로입니다. Cascode 구조를 통해 출력 저항을 높이고 입력 전류 변동에 따른 출력 전류 변동을 줄일 수 있습니다. 또한 온도 변화에 대한 안정성이 향상되어 보다 정밀한 전류 복사가 가능합니다. Cascode Current Mirror는 단일 Current Mirror에 비해 구조가 복잡하지만, 이를 통해 얻을 수 있는 성능 향상은 많은 응용 분야에서 중요한 요소가 됩니다. 특히 고정밀 아날로그 회로, 고속 디지털 회로, 전력 변환 회로 등에서 Cascode Current Mirror가 널리 사용됩니다. 이처럼 Cascode Current Mirror는 단일 Current Mirror의 단점을 보완하여 보다 우수한 성능을 제공하는 회로 설계 기법입니다.

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