설계실습 14. Limiting회로와 Clamping회로의 설계1. 목적Limiting 회로와 Clamping 회로를 설계하고, 구현, 측정, 평가한다.2. 실습준비물Analog Lab Unit(ALU) 1개함수발생기 1개직류전원 1개Oscilloscope(OSC) 1개Diode: 1N914 또는 KDS160 1개저항: 100㏀ 1개 5㏀ 1개Capacitor: 1㎌ 1개3. 설계실습 계획서3.1 Cut-in전압 아래로 파형이 나오는 Limiting Circuit을 설계하여 제출하여라.(R=5㏀, Vi=5sinwt(V), f=1kHz)[Cut-in전압 아래로 파형이 나오는 Limiting Circuit]3.2 그림 14.1의 각가의 회로에서 3V 위로, 아래로 파형이 나오도록 V1의 값을 설계하여 제출하여라.(cut-in 전압을 0.7v로 가정하여 설계하라)[3V위로 나도오록 하는 파형의 회로도][3V위로 나도오록 하는 파형의 회로도 출력파형][3V아래로 나오도록 하는 파형의 회로도][3V아래로 나오도록 하는 파형의 회로도 출력파형]3.3 Clamping Circuit의 동작과 그 응용에 대해 설명하라.교류 전원(Vi=Vmsinωt(V)로 가정)에서 0V이하의 값이 출력될 때 다이오드가 단락되고 R에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서 커패시터로 직접흘러 Vi의 최대치의 직류값(Vm)이 C에 충전된다. 교류 전원(Vi)에서 0V이상의 값이 출력되면 다이오드는 개방되어 전류를 통과시키지 않고 R을 따라 전류가 흐르는데 RC의 값이 크면 커패시터가 매우 천천히 방전되므로 출력파형은 Vi에 C에 저장되었던 직류값(Vm)이 더해져서 DC+AC(Vmsinωt(V)+Vm)의 파형을 보여준다. 즉 클램핑 회로는 입력파형의 형태는 변화시키지 않고, 입력파형에 직류성분을 더해주는 회로이다. 이것을 응용하여 직류레벨을 전기신호로 복원하기 위해 사용할 수 있다.3.4 Clamping Circuit의 회로에서 RC가 커야 하는 이유를 설명하여라.RC(시정수)는 커패시터가 충전되고 방전 되는 속도를 결정시킨다. 충전 시에는 R에는 전류가 흐르지 않으므로 합성저항이 0이 되어 급속도로 충전이 이루어진다. 방전 시에는 전류가 R을 통과하게 된다. 따라서 RC의 값이 클수록 커패시터 방전 시정수가 커지므로 방전은 서서히 이루어진다. 방전이 천천히 이루어지면 커패시터 양단에 걸리는 전압이 빨리 감소되지 않고 아주 천천히 감소되므로 Vm에 근사한 값이 지속적으로 Clamping 된다.
설계실습 11. CMOS Inverter, Tri-state 설계1. 목적digital 회로 설계에 있어서 가장 기본적인 회로인 Inverter에 대해서 설계하여, 그에 대한 동작 특성을 분석한다. Inverter는 MOSFET뿐만 아니라 BJT소자로도 구현이 가능하나 여기서는 NMOS와 PMOS를 함께 사용한 CMOS Inverter에 대해 다루어 본다. 또 Tri-State Inverter의 동작을 이해하고 직접 설계하여 본다.2. 실험준비물Analog Lab Unit(ALU) 1개함수발생기 1개직류전원(power supply) 1개DMM 1개Oscilloscope(OSC) 1개MC14007UB 2개capacitor : 0.1㎌ 1개저항 : 1㏀ 1개3. 실험실습 계획서3.1 이론부의‘MC14007UB'의 Data Sheet를 참고하여, 핀 배열, CMOS gate로 회로를 구성할 때의 유의점등을 설명하여라.① Maximum ratings are those values beyond which damage to the device may occur.② All unused inputs connected to ground③ The maximum current rating is 10mA per pin④ Unused inputs must always be tied to an appropriate logic voltage level. Unused outputs must be left open.3.2 그림 11.1의 .회로에서를 구하는 방법을 설명하여라.[그림 11.1]NMOS의 Gate의 전압과 Drain의 전압이 common이므로 전압 조건()에 의해 saturation 영역에 있게 된다. 그리고 저항을이라 하면,,이므로,PMOS의 Gate의 전압과 Drain의 전압이 common이므로 전압 조건()에 의해 saturation 영역에 있게 된다. 그리고 저항을이라 하면,,이므로,3.3를 구하는 식을 증명하여라.inverter의 idea voltage 특성곡선에서(switching threshold voltage)는 입력전압과 출력전압이 일치하는 전압이다.이 구간에서는 PMOS, NMOS 둘 다 saturation영역에 있다.,,,,라 두고 증명을 시작하면,[PMOS, NMOS가 symmetric 하다면]PMOS, NMOS가 symmetric 하다면이 된다.는 입력 쪽에서 “Low"로 받아들일 수 있는 최대 전압이며,는 입력 쪽에서 ”High"로 받아들일 수 있는 최소전압이며, 일반적으로 Voltage gain이이 되는 전압으로 정의 되고,는 B영역에는 D영역에 있으므로,―①,대입하면,―②,를 식 ①에 대입inverter가 symmetry 관계에 있다면이 성립이므로는 PMOS의 동작으로 이루어지므로대신값 대입3.4 CMOS Inverter의 Spice simulation을 하여라.[Load capacitor를 고려하지 않은 inverter][Load capacitor를 고려한 inverter]3.5 그림 11.6(b)의 Improved Tristate Inverter에서
설계실습 9. MOSFET Current Source 와 Source Follower 설계1. 목적NMOS의 특성을 이용하여 전류원을 설계, 구현, 측정, 평가한다.2. 실습준비물함수발생기 1대Oscilloscope 1대DC Power Supply 1대 (동시에 2개의 전압 출력 필요)N-channel enhancement MOSFET : 2N7000 TO-92(Fairchild) 2개DMM: 1대저항: 가변저항(1㏁) 4개, 가변저항 10㏀ 2개, 10㏀ 1개, 5㏀ 2개커패시터: 1μF 2개, 10μF 2개3. 설계실습 계획서3.1 Current Source(전류원) 설계3.1.1 과 같은 회로를 이용하여 약 10mA의 전류(Io)를 출력하는 전류원을 설계하고자 한다. 단, power supply로는 Vcc = VDD = 10V, Vss = 0V를 사용하며 MOSFET M2 , M3 로는 2N7000을 사용한다.데이터시트를 보면 VDS=10V 일때 1D=200mA 일때,Vov는 gm=2ID/Vov 이므로 gm=320mS에서 Vov를 구하면 Vov 는 400/320=1.25V 이다.또한 gm = kn'(W/L)×VOV이다. Vov 이용하여 k'W/L을 구하면 256mA/V2가 된다. 그러므로 (1/2)kn'(W/L)=128mA/V2가 된다.(b) 10mA의 전류(Io)를 출력할 때 VGS를 구하라.데이터시트의 threshold voltage(typ 2.1V)값을 참고하여 MOSFET이 saturation region에 있다고 생각하고 ID식을 이용해서 VGS을 구한다.10mA = (1/2)kn'(W/L)(VGS - Vt)2 = 128mA/V2 × (VGS - 2.1V)2VGS의 값은 2.3795V, 약 2.38V로 계산 된다.(c) RREF의 값을 구하라.Current Mirror로 인해 RREF에 10mA의 전류가 흐른다. M3에서 Gate와 Drain이 같은 node로 연결되어있게 때문에 전압도 같게 된다. 그러므로 항상 saturation이다.IREF = (VDD - VGS) / RREF 이를 이용하여 10mA = (10 - 2.24)/RREF 방정식을 풀면, 776Ω 이 나온다.(d) VO의 최소값은 얼마인가?(b)에서 M2 saturation region 에 있다고 가정하였고, Vo값은 source 단에 아무런 저항이 연결되어있지 않기 때문에 VDS값과 같으므로 VDS의 구간을 알아보면 saturation 영역에 있을 조건이 VDS ≥ VGS - Vt 이므로 따라서 Vo의 최소값은 0.28V이 된다.(e) M2 , M3의 동작 영역은?M3의 동작 영역은 gate 전압과 drain 전압이 같기 때문에 VDS ≥ VGS - Vt 조건에 따라 VDS 가 VGS보다는 항상 크기 때문에 saturation region에 있게 된다. 또한 M2는 (b), (d)에서 saturation region에 있다고 가정하고 설계하였고, 그 조건을 만족하도록 설계하였기 때문에 saturation region에 있다고 생각되어진다. 그리고 simulation을 해보아도 saturation region에 있음을 확인 할 수 있었다.설계 사항과 비교해 볼때 전류가 10㎃보다 조금 적은 9.87㎃가 흐르고 이에 따라서 VGS의 값이 설계값보다 조금 작은 2.341V가 측정되어졌다. 이는 Datasheet에서 아주 정확한 (1/2)kn'(W/L)표기, 구해내지 못한 결과라고 생각되어진다.3.1.2 DMM의 전류측정모드를 사용하지 않고 IREF를 측정하는 방법을 고안하여 제출하라.3.1.1 (c)에서와 같이 RREF와 VG의 값을 알면 Vcc=VDD=10V, Vss=0V 로 power supply 값이 주어졌기 때문에 식 IREF = (VDD - VGS) / RREF 으로 전류를 구할 수 있다.3.1.3 전류원은 부하의 크기에 상관없이 일정한 전류를 출력한다. 과 같은 회로를 약간 변형하여 이를 확인할 수 있는 회로와 방법을 설계하여 제출한다.+Vo-output단(Drain)과 Vcc사이에 가변저항을 연결하고 가변저항을 변화시키면서 Oscilloscope로 그 가변저항에 걸리는 전압을 측정해서 저항에 비례하게 일정하게 증가하는지 측정해 보면 될 것이다. 또는 output단자의 전압을 측정하여 일정하게 줄어드는지 확인해보면 될 것이다.3.1.4 PSpice 시뮬레이션의 DC sweep을 이용하여 Io - Vo 특성곡선을 얻어 도시하라. 이때 sweep에 사용되는 변수(x축)는 VO이다.처음 saturation 되기 시작하는 전압은 0.2608V이고 VGS이전은 VOV값이 VDS보다 작은 linear로 전류가 증가하는 Triode region이다. 위 그래프에서 Vo의 최소값이 0.28V보다 작게 측정된 이유는 회로의 simulation 결과값에서 보듯이 설계 과정의 VGS값 2.38V보다 낮은 2.341V로 측정되었기 때문에 Vo의 최소값이 0.28V보다 약 0.033V 낮게 나타난 것이다.3.2 Source Follower 설계3.2.1 약 1mA의 전류(Io)를 출력하는 전류원을 설계하라.우선 위 3.1의 10㎃ 전류원설계의 과정을 되풀이해서 1㎃의 전류원을 설계한다. 3.1설계사항의 변동사항은 VDD = 15V, RREF값이 된다.위 3.1설계와 같이 1㎃ = (1/2)kn'(W/L)(VGS - Vt)2 = 128mA/V2 × (VGS - 2.1V)2, IREF = (VDD - VGS)/RREF 이를 이용하여 RREF를 구해보면[1㎃ = (15 - 2.188)/RREF] RREF값은 약12.8㏀이 된다.와 같은 회로를 이용하여 아래의 사양을 만족하는 source follower를 설계하고자 한다. 설계사양을 만족하도록 RG , Cc1 , Cc2 의 값을 정하라. RREF의 값은 과정 3.1.1에서 정한 값을 사용한다. Power supply로는 VDD = 15V, VSS = 0V를 사용하며 MOSFET M1 , M2 , M3 로는 2N7000을 사용한다. 입력전압으로는와 같은 정현파를 인가한다.[설계사양](1) Rs = 50Ω , RL = 5㏀ , 입력저항(Rin)이 1㏁ 이상(2) Midband overall voltage gain (GvM = vo/vs)이 0.95 이상(3) 1㎑가 midband에 속하며 overall voltage gain의 bandwidth(대역폭)가 10㎒이상그림 9.2[T-model 등가회로]Rg는 마진을 생각하여 4㏁ 으로 정하였다. 그리고 output 저항은 input단과 output단이 open 되어있기 때문에 Rout = ro∥1/gm 근사하면 1/gm이 된다. gm=√2k'W/L×ID 이기 때문에 계산해보면0.32m/Ω이 된다. 그리고 T-model 등가회로를 보고 필요한 식을 구해보면 다음과 같다., Rg ≫ Rs이면bandwidth를 구하기 위해서 π-model의 등가회로를 이용해 zero frequence와 3dB frequence를 구해 보면,이 된다.Rgs = (Rs+RL) / (1+gmRL) = 3.2Ω , Rout ? 1/gm = 31.2Ω , RCL = RL∥Rout ? RL∥1/gm = 5㏀∥31.2Ω ? 31ΩCc1 , Cc2 는 bypass capacitor로 사용되기 때문에 준비물에 있는 커패시터값을 고려해서 1㎌, 10㎌으로 두고 설계를 하였다.3.2.2 입력저항 Rin 과 출력저항 Rout 은 얼마인가? 설계사양 (1)을 만족하는가?입력저항은 4㏁, 출력저항은 0.22841822Ω 설계사양(1)을 만족한다.3.2.3 Midband voltage gain AvM = vo/vi 와 GvM = vo/vs의 값을 구하여라. 설계사양 (2)을 만족하는가?
심폐소생술 (Basic Cardio-pulmonary Resuscitation : CPR)1.개요현대 응급의학에서 가장 놀란 만한 아이디어중의 하나는 '갑작스러운 죽음'을 바꾸어 놓을 수 있는 심폐소생술이다. 이러한 갑작스러운 죽음은 심장질환과 출혈?외상 등은 물론 기도폐쇄나 익수?감전?약물중독 등에서도 나타나며, 환자가 발생하면 쉽게 사망하기 때문에 치료할 수 있는 시간이 매우 제한되어 의학계의 큰 고민거리가 되어왔다.1960년대 미국 벌티모어 연구단체(Baltimore researcher)에 의해 적절한 인공호흡과 흉부 압박은 심장정지 환자의 생명을 연장시킬 수 있다는 연구발표가 있은 이후 미국 심장협회(American Heart Association)에서 이를 더욱 보완하여 오늘날까지 발전시키게 되었다.현대적 개념의 심폐소생술이 도입되었을 당시에는 심장정지 환자를 회생시키기 위해 행하는 인공호흡과 흉부압박만을 뜻하였으나, 점차 치료방법이 발달하면서 전문인이 행하는 제세동(Defibrillation), 약물투여 등까지도 모두 합하게 되었다.그러나 최근에는 인공호흡과 흉부압박의 단순한 처치술은「기본심폐소생술(Basic CPR)」로, 의료장비 약물 투여 등을 이용한 치료행위는「전문심폐소생술(Advanced Life Support)」이라는 의미로 지칭되고 있다. 따라서 기본 심폐소생술은 의료장비 없이도 시행이 가능한 일련의 응급처치활동으로써 전문인이 장비 등을 이용하여 치료하는 이전단계를 말한다.2. 심폐소생술의원리사람이 죽게되는 원인은 매우 다양하다. 그 원인중의 하나인 기도폐쇄나 심장정지의 환자도 발생 원인을 불문하고 임상적 사망이라는 과정을 거치며 부정맥의 형태를 나타낸다.심폐소생술은 이러한 임상적 사망으로부터 삶이라는 장으로 반전시킬 수 있는 새로운 치료술의 하나이나, 경우에 따라서는 뇌사사망, 생물학적 사망 또는 식물인간의 상태로 결론짓게 된다. 따라서 심폐소생술은 임상적 사망단계에서 시행해야만 호전될 수 있으며 그 결과는 빠른 시간내의 응급처치, 심장한다. "괜찮으세요?" 혹은 무슨 일이 세요? 하고 부드럽게 흔들며 묻는다. 이때 주의할 일은 목이나 머리에 외상을 받은 사람이라면 움직임으로 해서 치명적인 손상을 받을 수 있으므로 몹시 주의해야 한다.반응이 없으면 대부분이 의식이 없는 것으로 간주할 수 있다.2)도움의 요청혼자서 응급전화를 하고, 심폐소생술을 시행하는 등 모든 것을 다 할 수는 없으므로 큰 소리로 주위의 도움을 요청해야 한다.3)환자의 위치심폐소생술을 효과 있게 하기 위해서는 환자를 딱딱하고 평평한 표면 위에 바로 수평 되게 눕힌다.환자가 옆으로 눕게 되면 아무리 효과 있게 가슴을 압박해도 혈액이 뇌에까지 이르지 못한다. 또한 기도의 유지나 인공호흡도 바로 누운 자세에서 더 효과적이다.환자가 엎드려 있거나 옆으로 누워있을 때는 바로 천장을 보게 눕히는 일이 심폐소생술을 하기 위한 기본과정이다.돌려 눕힐 때는 머리부터 발끝까지 함께 돌려 몸이 틀어지는 일이 없도록 하는 것이 바람직하다. 몸이 틀어질 경우 목이나 척추손상이 있는 환자에게는 치명적인 손상을 더할 수 있다.효과 있게 몸을 돌려 눕히려면 환자의 몸 나비만큼 환자의 어깨 위치에서 떨어져 무릎 을 꿇고 앉아서 돌리면, 목을 충분히 지지하며 돌려 눕힐 수 있다.이때 도우려는 사람에 가깝게 위치한 환자의 팔은 머리위로 위치하게 하고 돌려 눕혀 야 한다. 또한 환자의 발도 쭉 뻗게 하여 차려 자세를 유지하고 돌리도록 한다.도우려 하는 이의 한 손은 환자의 머리와 목을 지지하고, 다른 한 손은 환자의 팔을 잡아 어깨 위치에서 천천히, 그리고 힘을 균등하게 주어 끌어당기며 돌린다.주의사항은 돌리면서 머리, 목, 몸체가 한 평면상에 위치한다고 생각하고, 이 평면을 바로 유지한다는 주의 아래 돌려야 무리가 없다. 일단 바로 눕히게 되면, 위로 올렸던 환자의 팔을 바르게 하여 다음 단계인 심폐소생술을 실시하게 된다.4)돕는 이의 위치심폐소생술을 효과적으로 시행하기 위해서는 환자의 어깨위치의 옆에서 무릎을 꿇고 앉아야 효과적으로 인공호흡과 심장마사지를 낮은 압력으로 충분한 시간(성인은 2초, 소아는 1.0~1.5초)동안 불어 넣는 것이 안전하다. 심폐소생술 중 구조호흡은 성인은 분당 10회~12회(4~5초에 1회), 영아 및 소아는 분당 20회의 인공호흡을 하여야 한다.1)구강 대 구강 호흡 소생술(Mouth to Mouth)①환자의 이마를 누르고 있는 손의 첫째, 둘째 손가락을 이용하여 환자의 코를 잡아 콧구 멍을 막는다.②시술자가 숨을 크게 들여 마시고, 시술자의 입을 환자의 입에 대고, 숨을 빠르게 불어 넣는다. 이 동작을 1분에 12번정도의 속도로 반복한다.③바로 전에 언급했듯이 환자에게 충분한 양의 공기를 주입하기 위해서는 매번 숨을 불어 넣기 전에 시술자가 숨을 크게 들여 마셔야 한다. 또한 공기가 나오는지, 환자의 호흡이 돌어왔는지를 확인해야 한다.④구강 대 구강 호흡법은 환자 자신이 완전히 정상적으로 숨을 쉴 때까지, 혹은 전문의료 진이 도착할 때까지 계속되어야 한다.②③①※주의사항1)숨을 불어 넣는 중에는 가슴이 오르락 내리락 하지 않으면 이는 숨구멍이 막혀 있다는 증거이다. 이때는 환자의 아래턱을 앞으로 당겨서 다시 시도하여야 한다.2)환자가 입을 다쳐서 입을 통한 인공호흡이 어려운 경우에는 환자의 목을 받치고 있던 손을 떼어서 환자의 입을 막고, 환자의 코를 통해서 숨을 불어 넣어 주며, 숨을 불어 넣은 후에는 입을 막은 손을 떼어서 공기가 밖으로 나오도록 한다. 이 동작을 1분에 12회 반복한다.3)유아나 영아인 경우에는 머리를 어른에서와 같이 심하게 젖히지 말아야 하며, 코와 입을 동시에 사용하여 1부에 20회정도의 속도로 공기를 불어넣어 준다.1)2)3)2)구강대 비강호흡 소생술(mouch to noise)구강대 비강법은 한손으로 환자의 턱을 잡고 엄지손가락으로 환자의 입이 열리지 않도록 막는다. 숨을 깊이 들이쉰 후 구조자의 입으로 환자의 코주위를 둘러싸고 구조자의 호기를 환자의 코로 불어넣는다. 인공호흡 후에는 환자의 입을 열어주어 호기가 될 수 있도록 한다.8)흉부압박에 의한 손 바닥 끝부위(손목 부분)로 흉골 위를 압박하며 1분당 80~100회 압박한다. 역시 1분간 압박후 맥박이 돌아왔는지 확인하고 계속한다.3)어느 정도 큰 어린이는 어른과 동일시한다.※ 주의사항소아에서는 구조요청보다 심폐소생술을먼저 시행한다.7.심폐소생술의 합병증심폐소생술이 시행된 환자의 약 25%에서는 심각한 합병증이 발생하며, 약 3%에서는 치명적인 손상이 발생한다.< 심폐소생술의 합병증 >흉부압박이 적절하여도 발생하는 합병증늑 골 골 절흉 골 골 절심 장 좌 상폐 좌 상부적절한 흉부압박으로 발생하는 합병증상부 늑골 또는 하부늑골의 골절기 흉간 또는 비장의 손상심 장 파 열심 장 압 전대동맥 손상식도 또는 위 점막의 파열인공호흡에 의하여 발생하는 합병증위 내용물의 역류구 토폐 흡 인8. 심폐소생술시에 사용하는약물들1) 에피네프린(Epinephrine, Adrena|in)이 심혈관 자극제는 아직도 다른 교감신경 자극 아민보다 심장정지나 소생술 환자에서 더 우수한데 그 이유는 이 약제가 알파-수용체와 베타-수용체 모두를 강력하게 자극하기 때문이다.에피네프린의 알파-수용체 자극효과는 전신혈관의 저항을 증가시키고(관상혈관과 뇌혈관을 수축시키지 않으면서), 심압박 중 수축기혈압과 이완기혈압을 증가시켜서 심혈류와 뇌혈류를 개선하므로 자발심장수축(spontaneous cardiac contraction)의 회복에 도움이 된다.에피네프린의 베타-수용체 자극효과(심장수축 증가)는 심압박 중에 매우 중요하지는 않지만, 일단 자발심장수축이 돌아온 후에는 큰 도움이 된다. 알파 및 베타-수용체 자극효과의 결합은 초기에 많은 심박출량을 초래하고 또한 자가순환 초기에 높은 동맥압을 초래한다.이러한 작용은 뇌와 다른 중요한 장기의 혈류에 도움을 준다. 무수축(asystole)기에 에피네프린은 심관류를 증가시키고 심장수축력을 증가시켜 자발 심근수축의 회복에 도움을 준다.전기 기계적 해리와 같은 이상한 심전도를 가진 무맥박에서는 에피네프린이 종종 자발 맥박을 회복시킨다. 비록 에피네프완제의 효과를 연장시킬 수 있다.베라파밀은 파라베린(paraverine) 유도체로서 간대사에 의하여 제거되며 혈장제거반감기는 3~l0시간이며 활성 대사산물로서 노베라파밀(Norverapamil)이 있다. 정주 용량은 5~15 mg이며 30분 후에 반복해서 투여할 수 있다. 유지 용량은 최고 5 μg/kg/ min이며 소아의 정주 용량은 75~200 μg/kg이다.4) 도파민(Dopamine)교감신경 자극 아민인 도파민은 노르에피네프린의 생체전구물질이며 저농도에서 용량 의존성 심근수축 촉진작용(베타-수용체 촉진)을 갖고 있고 고농도에서는 혈관 수축 작용(알파-수용체 촉진)을 갖고 있다.반응은 환자마다 그리고 용량과 투여 속도에 따라서 다르며 혈관수축 역가는 노르에피네프린보다 더 적다. 도파민은 심박수나 혈압을 증가시키지 않는 용량(분당 1~2 μg/kg)에서 수축된 신장과 장관의 혈관을 더 잘 이완시킨다.이 약물은 주로 5% dextrose가 포함된 250 ml에 200 mg의 도파민을 섞어(800 μg/ mI) 용량을 조절하며 정주한다. 분당 2~10 μg/kg을 천천히 정주할 때는 심근수축과 신장이완 효과를 가지나 이러한 작은 용량에서도 심한 빈맥을 초래할 수 있다.빠른 정주나 고용량(분당 10 μg/lkg 이상의 용량)은 부가적인 혈관수축 효과를 보이며 분당 20 μg/kg 이상의 용량에서는 신장과 장관의 혈관도 수축될 수 있다.도파민은 분당 2~5 μg/kg의 정주용량으로 관류압의 유지와 심인성 쇽 또는 패혈성 쇽 환자에서 심박출량을 유지할 목적으로 주로 사용한다.정주 속도는 동맥압과 소변량이 반응을 보일 때까지 증가시킨다. 소생술 환자에서 도파민은 자기순환을 회복한 후, 더 강력한 노르에피네프린이 더 이상 필요하지 않을 때 동맥 관류량을 유지하는데 유용하다.어떤 승압제를 투여하든, 혈액량을 중등도 또는 약간 증가된 상태로 유지하는 것이 필요하다. 심인성 쇽 환자에서 핍뇨는 동맥압이 도파민에 의해서 유지되고 있을 때, furosemide에 더 잘 반응을 다.
설계실습10. Current-Steering 회로와 Differential Amplifier 설계1. 목적NMOS를 이용하여 Current-Steering 회로와 Differential Amplifier를 설계한다.2. 실험준비물함수발생기 1개 (혹은 2개) : 동시에 2개의 함수 발생 필요Oscilloscope 1개DC Power Supply 1개 (동시에 2개의 전압 출력 필요)N-channel enhancement MOSFET : 2N7000 TO-92 (Fairchild) 4개DMM : 1개저항 : 가변저항 (1MΩ) 4개3. 실험실습 계획서3.1 Current-Steering 회로 설계3.1.1일 때, 출력 전류(I)가 1mA가 되도록 과 같은 전류원을 설계하라. 이때 MOSFET로는 2N7000을 사용한다.데이터시트를 보면 VDS=10V 일때 1D=200mA 일때,Vov는 gm=2ID/Vov 이므로 gm=320mS에서 Vov를 구하면 Vov 는 400/320=1.25V 이다.또한 gm = kn'(W/L)×VOV이다. Vov 이용하여 k'W/L을 구하면 256mA/V2가 된다. 그러므로 (1/2)kn'(W/L)=128mA/V2가 된다.1mA = (1/2)kn'(W/L)(VGS - Vt)2 , Vt = 2.1V (데이타시트에 나온 값)계산하면 VGS는 약 2.188V이다. VGS = VDS 이므로, IREF = (VDD - VDS)/RREF 를 구하면1mA = (10 - 2.188)/RREF , 계산하면 RREF =7.812kΩ약 1.002mA의 전류가 흐르는 전류원이 설계 되었다.3.1.2각각의 drain current, gate-source voltage, drain-source voltage를 PSpice 시뮬레이션을 통해 구하라.의 동작영역은?M1M2drain current1.002㎃drain current1.004㎃gate-source voltage2.17Vgate-source voltage2.17Vdrain-source voltage2.17Vdrain-source voltage10VVDS ≥ VGS - Vt 이므로모두 saturation region에 있게 된다.3.1.3 의 회로에 2개의 MOSFET(2N7000)과 스위치를 추가하여 출력전류로 1mA, 2mA, 3mA의 3가지 값을 얻을 수 있는 간단한 current-steering 회로를 구성하라. 이때의 값은 3.1.1에서 정한 값으로 유지한다.스위치가 모두 OFF일때 1㎃sw1 또는 sw2 ON일때 2㎃스위치가 모두 ON일때 3㎃3.2 Differential Amplifier 설계3.2.1 와 같은 회로를 이용하여 아래의 사양을 만족하는 Differential Amplifier를 설계하고자 한다. 이 때,이고 (즉) 출력 전압은로 정의한다. MOSFET로는 2N7000을 사용한다. 전류원으로는 3.1에서 설계한 것중 하나를 선택하여 사용한다.[설계사양](1) Differential-mode output resistance 약 4kΩ(2) Differential-mode voltage gain (midband gain) 50V/V 이상small-signal입장에서 바라보고 output resistance를 구해보면가 될 것이다. 설계사양에서 output resistance의 값을 약 4㏀이라고 주어줬으므로 RD = 2㏀,가 50(V/V)가 되어야 하므로 gm = 25mA/V 이다.gm = √2k'W/L×ID 이 식에 k'W/L = 256mA/V2(앞에서 구한값) 을 대입하고, gm값을 대입하여 ID를 구하면, ID = 1.22㎃ 가 나온다. 이득이 50(V/V)이상이라고 하였으므로 margin을 고려해서 1.5㎃로 잡고 설계 하였다. 따라서 전류원의 전류는 3㎃.3mA = (1/2)kn'(W/L)(VGS - Vt)2 , Vt = 2.1V 를 이용하여 VGS를 구하면 VGS=2.253V3mA = (20 - 2.253)/RREF , 그러므로 RREF=5.9156kΩ 이다.3.2.2 입력신호과의 dc 성분이 0일때, MOSFET각각의 drain current, gate-source voltage, drain-source voltage를 PSpice 시뮬레이션을 통해 구하라.의 동작영역은 무엇인가?M11.503㎃2.188V9.181V0.088VM21.503㎃2.188V9.181V0.088V모두 VDS ≥ VGS - Vt 이므로 saturation region에서 동작한다.3.2.3 Differential-mode voltage gain (midband gain)을 구하라. 이 때 differential voltage input은로 정의한다. 설계사양 (2)를 만족하는가?gain이 5.38/0.1=53.68 , 약53.68V/V로 설계사양(50(V/V))에 만족하는 값이 나타났다.3.2.4 Differential-mode 출력 저항을 구하라. 설계사양 (1)을 만족하는가?simulation 결과 테스트 전압에 걸리는 전류를 측정해보면 약259.7uA가 흘렀다.output resistance 는 약3.852kΩ 이 나온다. 이는 설계사양 4㏀에 거의 만족한다.3.2.5 Common-mode voltage gain (midband gain)과 common mode rejection ratio(CMRR)을 구하라.입력을 common-mode로 두고 출력전압을 측정해서