Si-Metrix 를 이용한 Fast Comparator IC circuit(빠른 비교기) 설계

소개

아날로그 IC 회로 설계 툴인 Si-metrix를 이용하여 Fast Comparator를 설계하였습니다.
설계 조건에 충분히 만족하여 설계 하였으며,
설계 점수 만점 받은 자료입니다.
각 회로 단계마다 동작원리라 회로에 미치는 영향을 세밀하게 분석하고 전압/전류/동작특성 그래프를 함께 첨부하여 비교기 설계를 하였습니다.

목차

1. Sketch

2. Introduction
2-1. Basic Background Knowledge for Design
2-2. Basic MOSFET Application Citcuit

3. Process of Design
- Designed for 7 steps
1) Change some parameters subsistent coefficient
2) Add some applied elements.

4. Result of Design
- About 3 Results
>> `Propagation Delay Time` , `Out voltage Gain` `Total current in curcuit`

5. Analysis Result & Consideration

본문내용

2. 서론
2-1. 배경지식

1) OPamp

OP Amp 회로는 저항과 트랜지스터만으로 되어 있기 때문에 둘 다 반도체 소자로 만들 수 있다. 그래서 이회로 전체를 반도체에 집적(集積) 시키고 OPAmp I.C (an Integrated Circuit)라고 한다. I.C 하나에 OP Amp 1개, 2개, 4개를 넣은 제품들이 생산되고 있다. OP Amp는 각종 연산을 하므로 연산증폭기라고도 한다. 아래 그림은 4개의 OPAMP 가 들어있는 IC인 LM324 이다.

<중 략>

1) 2번 MOSFET의 크기 조절
- 2번 MOSFET은 6번과 4번 MOSFET에 Current Mirror로 연결되어 있어 이 MOSFET의 크기를 조절 할 경우 기본적으로 회로에 전체적으로 흐르는 전류의 크기를 조절 할 수 있었다. 하지만 현실적으로 저항의 사이즈 조절을 통해 기본적으로 이 MOSFET에 흐르는 전류의 크기를 조절 해 놓은 상태였고, 또한 이 MOSFET의 M값 조절을 통해 커패시터의 크기를 축소시켜서 빠르게 하는 방법도 생각해 보았지만, 결과적으로 2번 단에 있는 MOSFET의 크기 조절은 우리가 측정하는 입력단과 출력단의 반응 속도와는 무관하다고 판단하여 다른 부분의 MOSFET 의 크기 조절을 시도하였습니다. -> ‘M값 = 1 설정’

3) 4번 MOSFET의 크기 조절
- 4번 MOSFET은 위에 붙어있는 Differential Amplifier에 흐르는 전체전류를 조절함으로써 Differential Amplifier 전류 조절을 통해 전체적인 비교기 동작을 빠르게 하는 결과를 나오게 하였습니다. 하지만 상대적으로 이 MOSFET의 크기를 조절 할 경우, 마찬가지로 회로에 전체적으로 흐르는 전류의 크기를 커지게 하기 때문에, 이 MOSFET 하나의 크기 변경으로 인해 다른 MOSFET의 크기를 전체적으로 다시 변경해야 되는 안 좋은 결과를 초래하게 되어, 너무 크지 않은 "M=3,4“ 정도에 고정을 하고 회로를 다시 변경해 보기로 하였습니다. -> ‘M값 = 3 설정’

4) 6번 MOSFET의 크기 조절
- 6 MOSFET은 마지막 출력단 밑에서 전류의 조절을 통해 출력단의 전압 측정을 좀더 빠르게, 혹은 좀더 느리게도 하는 역할을 하였습니다. 결과적으로 이 MOSFET의 크기를 변경을 통해 흐르는 전류의 양을 변경 했을 경우, 크기를 위에 달린 5번 MOSFET을 통해 키우면 위에 흐르는 전류보다 아래 흐르는 전류가 많아 출력 전압이 떨어지는 결과가 나왔습니다. 따라서 이를 통해 비교기의 반응속도를 빠르게 한다는 것은 상대적으로 어렵다고 판단되어, 출력단의 Gain이 줄어들지 않는 범위내에서 M값 변경을 시도하였습니다.

참고자료

· 없음