회로설계 엔지니어의 공간

이번에는 Differential amplifier(차등 증폭기)에서 tail current source 가 왜 꼭 필요한지에 대해 알아보겠습니다. 아래 회로도는 차등 증폭기의 가장 기본적인 모습이고, 처음 공부할 때 아래의 회로를 먼저 접했을 겁니다. 차등 증폭기를 처음 떠올렸을 때는 위의 그림 처럼 구성되지 않았고 아래의 그림처럼 전류원 없이 구상되었습니다. 위의 그림처럼 전류원이 없이 제안되었지요. 이렇게 해도 차등 증폭기 동작은 합니다. 또한 차등 증폭기의 장점인 supply 전압의 noise 상쇄의 기능도 합니다. 하지만 input CM level 에 너무 예민하게 반응한다는 치명적인 단점이 있습니다. 예를 들어, M1 , M2 의 gate 로 적당한 크기의 CM level 이 인가 된 상태로 차..

Single stage amp 는 3가지로 분류합니다. 이것들의 output / input 저항 값들은 암기하세요. 단순 값을 암기하라는 것이 아닌 어떤 원리로 어떤 값이 나올 것이다 라는 것을 한번에 말할 수 있을 때까지 반복해서 보셔야 합니다. 어느 부분보다 저항이 훨씬 크니 이 값은 생략되어 이러한 값이 나온다. 라는 식으로 이해하고 외우라는 얘기입니다. 그전에 확실히 알고 넘어가야 할 것이 있습니다. gm 과 ro 의 크기 비교입니다. MOSFET 의 trans conductance 인 gm 은 보통 1mA/V 라고 생각합니다. 즉 1/gm = 1k 옴입니다. 책에서도 나와있듯이 이 값은 작아서 생략하는 경우를 많이 보셨을 겁니다. ro = 수십 ~ 수백 k 옴 이라고 보시면 됩니다. 상당히 큰 ..

회로를 해석 할 때는 다음의 흐름을 가지고 해석하면 됩니다. 또한 각 해석 단계에서 설계자가 파악해야 할 점들에 대해 알아봅시다. 학부생분들이 시험 문제 풀 때도 다음과 같은 흐름을 생각하시면 유용할 것입니다. 1. Large signal analysis Large signal 에 대한 분석을 먼저 해야합니다. 이 말은 각 소자의 동작점을 파악한 다는 의미입니다. 예를 들어 AMP를 설계 할 때 MOSFET 의 동작점에 따라 갖는 gain 은 가지 각색입니다. 따라서 원하는 gain을 얻게끔 동작점을 잘 잡아줘야합니다. Large signal 은 시간에 따라 변하지 않는 신호라고 생각하시면 됩니다. 그리고 이 과정에서 파악할 것은 전류원에 흐를 전류의 크기, 각 MOSFET 단자의 전압 크기, MOSFE..

들어보면 이해는 가지만 정작 설명해보라 하면 못하는 MOSFET 의 중요 특성에 대해 글을 작성하려고 합니다. 이걸 이해하고 공부해야 장기적으로 전자 회로 이론을 기억 할 수 있습니다. MOSFET 을 공부하면서, AMP, PLL, ADC 등 복잡한 회로를 만들 떄 MOSFET 을 왜 사용하는지 모르는 것은 말이 안되겠죠. 즉, MOSFET 의 존재 이유에 대해 알아보겠습니다. 먼저, 옴의 법칙을 생각해봅시다. V = IR 이며 여기서 저항은 I 를 V 로 바꿔주는 소자라고 볼 수 있습니다. 즉, Current to voltage converter 라고 볼 수 있습니다. 같은 방식으로 MOSFET 은 Voltage to current converter 입니다. 따라서 gm 이라는 파라미터를 사용하는 이유..

오늘은 single-stage Amplifier 인 Common Source amp, Common Gate Amp, Common Drain Amp 에 대해 정리하는 시간을 가져보겠습니다. 각 Amp 의 특징에 대해 알아봅시다. 1. Common Source Amp - 큰 입력 임피던스 Mosfet의 gate가 입력이니 oxide로 막혀있기 때문에 큰 입력 임피던스를 갖습니다. (전류가 gate 방향으로 흘러들어가지 않는다는 뜻. 하지만, 실제로는 gate에도 Leakage Current(누설 전류)가 있긴 합니다. 이게 곧 전력 손실이라는 원하지 않는 결과를 야기하는데, 아직 회로에 익숙하지 않은 학부생 분들은 나중에 아셔도 되는 내용입니다.) - 위상 반전 A=-gm*R 의 전압 이득 식에서 부호가 음..

오늘은 회로 설계의 전체적인 flow 에 대해 말씀드리려 합니다. 전자회로 과목을 처음 공부할 때 다음과 같은 의문점들이 많으실 거라 생각합니다. 저 또한 당연히 그랬구요. common source 같은 증폭기의 width, length 를 설계하면 칩까지 어떻게 설계되는거지? 설계 tool 을 사용하여 설계하고 어떤 방법으로 검증을 하는거지? Layout 을 그리는 것은 어떤 의미이지? 제작이 완료된 chip 은 어떻게 측정하는지? 간략하게라도 회로 설계에 대한 전체적인 시스템을 아시고 전자회로 공부를 하신다면 훨씬 능률적으로 공부 하실 수 있습니다. 1. Tool 을 사용한 schematic 설계 위의 Comparator(비교기)를 사용한다고 생각해봅시다. 우선, Tool 을 사용하여 밑의 그림처럼 ..

여기서는 전자회로 공부를 막 시작하신 분들에게 도움을 주고자 합니다. 제가 석사 생활을 하면서 2년 동안 전자회로 과목의 조교를 맡았습니다. 이 때 터득한 공부 팁에 대해 공유하고자 합니다. 저희는 다음의 교재를 사용하였습니다. 대부분의 전자과 학생들이라면 모두 아실만한 교재일겁니다. 조교 활동을 하면서 학부생들에게 정말 많은 전자회로 관련 질문들을 받았었습니다. 이 때 받은 질문들 중, 많은 비율을 차지 했던 부분에 대한 이론을 공유할 예정입니다. 그리고 전자회로 공부를 시작하기 앞서 알고 있으면 도움이 될만한 것들에 대해 알려드리겠습니다. 그리고 수업 때 잘 다루지 않는 전체적인 회로 설계 flow 에 대해 말씀드리려 합니다. 디테일한 전자회로 이론에 대한 것은 책에 더 자세히 나와있고, 훨씬 정확하..