▶ 시뮬레이션 결과 분석첫번째 그래프를 통해 전압파형이 기대했던 모양과 동일한 것을 알 수 있다.두번째 그래프를 통해 처음에는 전압오차가 커서 10V로 Limiter시킨 IL의 지령치가 출력되며 동시에 overshoot가 발생함을 확인할 수 있다.마지막 그래프에서는 과도상태를 지나 정상상태에서 입력전압과 전류가 동상을 이루며 power factor가 1로 유지되는 것을 확인할 수 있다.
1.1. Project 개요Project는 다음과 같은 방식으로 진행하였다. 먼저 설계를 용이하게 만들기 위한 P, NMOS의 Width 비율을 결정하였다. 두번째로 D-Flip Flop의 구조를 선택하였다. Latch 두개가 연결된 D-Flip Flop과 TSPC DFF 구조를 비교하며 TSPC DFF를 사용한 이유를 밝히고 TSPC DFF의 동작 방식에 대해 설명하였다. 완성한 DFF의 Capacitance를 구해 CLK Node에 연결하고 Duty Cycle 50%를 맞추기 위해 시도한 방법에 대해 서술한 뒤 조 건을 바꿔 진행한 몇 가지 추가 실험 결과를 도출하고 Layout을 마무리하였다.1.2. P, NMOS Width 비율 설정1) 우선 P와 N Size를 3um:1um로 설정한 뒤 CMOS에 0~1.8V를 인가했다. Length는 0.2um로 고정했다.Slope의 중간 부분에서 약간 왼쪽으로 치우쳐 있는 것을 확인할 수 있었다.2) 이어서 P와 N Size를 3.5um:1um로 설정한 뒤 CMOS Inverter에 0~1.8V를 인가했다. (아래 그림)
1. 설계 목적한 학기동안 MCU/IoT실험에서 배운 LED, Switch, Interrupt, 7 Segment등의 기능을 다양하게 이용하여 구현할 수 있는 주제에 대해 고민해 보았다. 프로젝트 마감일이 크리스마스 이브인 것을 보며 어릴 적 크리스마스때마다 선물을 기대했던 추억이 떠 올랐다. 게임기를 받았던 추억 속에서 주제를 선정하게 되었고 ATmega128로 간단한 게임을 구현하고자 했다. 배웠던 내용을 이용해 홀짝 게임기를 설계하게 되었다2. 게임 방법과 기능이용한 부품은 1) 7 Segment, 2) 스위치, 3) LED(초록, 노랑)이다. 7 Segment의 첫번째 자리 이름은 ‘STAGE’, 세번째와 네번째 자리 이름은 ‘게임 화면’이라고 한다. S0 (0번 스위치)는 START, S2 (2번 스위치)는 STOP, S1 (1번 스위치)는 RESET 기능을 수행 한다. STAGE 성공 시 초록 LED, 실패 시 노랑 LED가 켜진다. ATmega128 홀짝 게임기의 게임 방법은 간단하다.
1. 위에 주어진 PMOS input stage를 가지는 CS Amp에 대하여A) Voltage transfer curve(VTC : Vin을 0~Vdd까지 0.1V step으로 변화시킬 때 Vout의 특성 graph를 Hspice를 사용하여그리는데, VTC상에 Vout/Vin slope으로 볼 수 있는 voltage gain Av=20정도가 되게 .dc simulation을 이용하여 설계하시오. (가능한 Power 소모가 최소화되게 MOS W/L size를 설정할 것. M2가 Current source로 동작할 수 있게 적당한 W/L size와Vb bias 전압을 결정하는데, 설정함 Current source의 전류 값을 얻기 위해 Vb 값과 W/L size를 어떻게 결정하였는지 과정을설명하시오.)단일 CS Stage에서 큰 전압이득이 필요한 경우 저항 값 RD를 증가시켜야 하지만, 이 경우 부하 양단에 큰 전압강하가 일어나Headroom이 제한되는 문제가 있다. 따라서 옴의 법칙을 따르지 않는 Current-Source를 부하에 배치함으로써 이러한 문제를해결할 수 있다. M2 NMOS TR의 gate에 적절한 bias를 인가하고, Drain전압이 Overdrive voltage 이상이 되면(이하 Vov) M2는Current-Source처럼 사용 가능하다. M2 NMOS TR을 Current-Source처럼 사용할 때 전류를 I2라고 하고, M1 PMOS TR에 흐르는 전류를 ID1이라 하면 ID1=I2가되어야 한다.실제 동작에서 Channel Length modulation을 고려하면 Vin이 증가해도 ID1이 증가하지 않는다. 따라서 M2의 W size를정하고 Gate bias를 찾아 I2를 정해준다.2.5V Vdd를 인가받는 CS AMP는 MOSFET의 대략 Vov를 0.2V로 설정한다는 이야기를 들었다. 따라서 아래와 같은 방법으로본 HW를 수행하였다.