마이크로전자회로 HW4 전자공학과㈜ 2700916 조원우. Chong-Gun Yu Chapter 4 Homework 실습과제 1 1. 소스 degeneration 저항을 포함하는 Common-Source 구조에서 다음을 구하고 PSPICE 로 검증하시오. 2. 인 경우에.

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1 마이크로전자회로 HW4 전자공학과㈜ 2700916 조원우

2 Chong-Gun Yu Chapter 4 Homework 실습과제 1 1. 소스 degeneration 저항을 포함하는 Common-Source 구조에서 다음을 구하고 PSPICE 로 검증하시오. 2. 인 경우에 대해 반복

3 1.(1) 다음의 값 구하기  입력저항 Rin=Rg=4.7Mg 옴  출력저항 Rout=Rd=15k 옴  Avo=Vo/Vi=- gm*Rd/1+gm*Rs=- 1m*15k/1+1m*2k= -5V/V  Gv=Vo/Vsig=Av*Rg/Rg+ Rsig=- {gm(Rd!!RL)/1+Gm*Rs}* Rg/Rg+sig={- 4.7M/4.7M+100k}*{1M*( 15!!15)/1+(1m*200k)}=- 2.45V/V

4 1.(1) 설계도 / 소자설정

5 위에서 구한 값과 일치한 다. 입력 전압 1mV 출력 전압 5mV

6 1.(1)AC Sweep 회로 / 설정

7 1.(1) AC Sweep 시뮬레이션 저 주파에서 는 DC 게인이 0 이었지만 점 점 고주파로 갈수록 Avo 가 -5V/V 인 것을 확인할 수있었다

8 1.(1) Gv 측정을 위한 설계

9 1.(1) Gv 시뮬레이션 Gv=-Vo/Vsig=-2.4479m/1m= 약 - 2.45V/V 가 나온다

10 1.(1) AC Sweep 시뮬레이션

11 1.(1) 이론치와 결과치 비교 이론값결과값오차 Rin 4.7M 옴 0 Rout 15K 옴 0 Avo-5(V/V) 0 Gv-2.45(V/V) 0

12  입력저항 Rin=Rg=4.7Mg 옴  ro=1/λID=VA/ID=50V/0.5mA=100K 옴  출력저항 Rout=roIIRd=13K 옴  gm=βn*Vov=1*1.05=1.05(mA/V)  I=(βn/2)Vov² (1+λVDS)=0.55(mA/V) Vov=1.05V  Avo=-gm*(roIIRd)=-13.7(V/V)  Gv=-(Rg/Rg+Rsig)* gm(roIIRdIIRL)=- 7.196(V/V) 1.(2) 다음의 경우에 대하여 반복

13 1.(2) 설계 및 소자설정

14 앞에서 구한 값과 일치한다. 입력 전압 1mV 출력 전압 13.8mV

15 1.(2) AC Sweep 회로도 및 설정

16 1.(2) AC Sweep 시뮬레이션 저 주파에서 는 DC 게 인이 0 이 었지만 점 점 고주파 로 갈수록 Avo 가 - 13.837 인 것을 확인 할수있었 다

17 1.(2)Gv 측정을 위한 설계

18 1.(2)Gv 시뮬레이션 Gv=-Vo/Vsig=- 7.2056m/1m= 약 - 7.2V/V 가 반전되 어 나온다

19 1.(2)AC Sweep 시뮬레이션

20 1.(2) 이론치와 결과치 비교 이론값결과값오차 Rin 4.7M 옴 0 Rout 13K 옴 15K 옴 2K 옴 Avo-13.7(V/V)-13.8(V/V)0.1(V/V) Gv -7.196(V/V) -7.2(V/V)4m(V/V)

21 1. 결과 및 고찰  이번에는 입력저항이 크게 되면 높은 게인 을 얻을 수 있고. 그 이득은 또한 반전 되어 나타난다는 것을 확인했다. 또한 Channel Length Modulation Effect 를 고려 했을 경 우에는 그렇지  않은 경우보다 이득의 절대값이 더 컸다.

22 Chong-Gun Yu 실습과제 2 1. Common-Gate 구조에서 다음을 구하고 PSPICE 로 검증하시오. 2. 인 경우에 대해 반복

23 2.(1) 다음의 값 구하기 입력저항 Rin=1/gm=1K 옴, gm=1m 출력저항 Rout=Rd=15k 옴 Avo=Vo/Vi=gm*Rd=15(V/V) Gv=Vo/Vsig=Av*(1/gm)/(1/Rg +Rsig)={gm(RdIIRL)/1+Gm*R sig}=1m*(15KII15K/1+1m*1k) =3.75V/V

24 2.(1) 설계도 / 소자설정

25 위에서 구한값과 일치한다. 입력 전압 1mV 출력 전압 15mV

26 2.(1) AC Sweep 회로 / 설정

27 2.(1) AC Sweep 시뮬레이션 저 주파에 서는 DC 게 인이 0 이었 지만 점점 고주파로 갈수록 Avo 가 15V/V 인 것을 확인 할수있었 다

28 2.(1) Gv 측정을 위한 설계

29 2.(1) Gv 시뮬레이션 Gv=Vo/Vsig= 3.7493m/1m= 약 3.75V/V 가 나 온다

30 2.(1) AC Sweep 시뮬레이션

31 2.(1) 이론치와 결과치 비교 이론값결과값오차 Rin 1k 옴 1e20 옴 (1e20-1k) 옴 Rout 15K 옴 0 Avo15(V/V) 0 Gv 3.75(V/V) 0

32 2.(2) 다음의 경우에 대하여 반복  입력저항 Rin=1/gm=1K 옴, gm=1m 출력저 항 Rout=Rd=15k 옴  Avo=Vo/Vi=gm*Rd=15(V/V)  Gv=Vo/Vsig=Av*(1/gm)/(1/Rg+Rsig)={gm( RdIIRL)/1+Gm*Rsig}=1m*(15KII15K/1+1 m*10k)=0.682V/V

33 2.(2) 설계 및 소자설정

34 입력 전압 1mV 출력 전압 15mV 앞에서 구한 값과 일치한다. Avo=Vo/Vi=15m/1m=15(V/V)

35 2.(2) AC Sweep 회로도 및 설정

36 저 주파에서 는 DC 게인 이 0 이었지 만 점점 고 주파로 갈수 록 Avo 가 15v/v 인 것 을 확인할수 있었다

37 2.(2)Gv 측정을 위한 설계

38 2.(2)Gv 시뮬레이션 Gv=Vo/Vsig=0. 681802m/1m= 약 0.681V/V 가 나온다

39 2.(2)AC Sweep 시뮬레이션

40 2.(2) 이론치와 결과치 비교 이론값결과값오차 Rin 1k 옴 1e20 옴 (1e20-1k) 옴 Rout 15K 옴 0 Avo15(V/V) 0 Gv0.682(V/V)0.681(V/V)0.001(V/V) 거의 0

41 2 결과 및 고찰  이번 Common Gate 에서는 Common Source 보다  입력 저항이 작았다. 그리고 반전이 나타나 지 않았다.  모두같고 Rsig 만 값이 크게하였을때, 입력 저항과 출력저항  Avo 값이 같고, 전체 전압이득만 작아짐 을 확인 할 수 있었다.  결국 이론적인 값과 실험값이 모두 같았다.

42 Chong-Gun Yu 실습과제 3 1. Common-Drain 구조에서 다음을 구하고 PSPICE 로 검증하시오. 2. 인 경우에 대해 반복

43 3.(1) 다음의 값 구하기  입력저항 Rin=Rg=4.7Mg 옴  출력저항 Rout=Rd=1k 옴  gm=1m  Avo=Vo/Vi= 1/(1/gm)= 1(V/V)  Gv=Vo/Vsig=Rg/Rg+ Rsig*RL/(RL+1/gm)= (4.7/4.8)*(15k/15k+1 k)=0.918(V/V)

44 3.(1) 설계도 / 소자설정

45 입력 전압 1mV 출력 전압 1mV 위에서 구한값과 일치한다.

46 3.(1) AC Sweep 회로 / 설정

47 3.(1) AC Sweep 시뮬레이션 Avo 가 1(V/V) 인 것 을 확 인할 수있 다.

48 3.(1) Gv 측정을 위한 설계

49 3.(1) Gv 시뮬레이션 Gv=Vo/Vsig=0.91795m/1m= 약 0.918V/V 가 나온다

50 3.(1) AC Sweep 시뮬레이션

51 3.(1) 이론치와 결과치 비교 이론값결과값오차 Rin 4.7M 옴 1e20 옴 (1e20-4.7M) 옴 Rout 1K 옴 0 Avo1(V/V) 0 Gv0.918(V/V) 0

52 3.(2) 다음의 경우에 대하여 반복  입력저항 Rin=Rg=4.7Mg 옴  Ro=VA/ID=50V/50mA=100k 옴  I=(βn/2)Vov² (1+λVDS)=0.624mA [Vov=1.117V]  출력저항 Rout=roII1/gm=887.3 옴  Avo=ro/(ro+1/gm)=0.9911(V/V)  Gv=Vo/Vsig=Rg/Rg+Rsig*(RLIIro)/{(RLIIr o)+1/gm}=0.772(V/V)

53 3.(2) 설계 및 소자설정

54 입력 전압 1mV 출력 전압 1mV ㅡ > -2.3952~- 2.3942 의 차이 1mV

55 3.(2) AC Sweep 시뮬레이션 Avo 가 0.992872 인 것을 확인할수 있었다

56 3.(2)Gv 측정을 위한 설계

57 3.(2)Gv 시뮬레이션 Gv=Vo/Vsig= 0.772m/1m= 약 0.772(V/V)

58 3.(2) AC Sweep 시뮬레이션

59 3.(2) 이론치와 결과치 비교 이론값결과값오차 Rin 4.7M 옴 1e20 옴 (1e20-4.7M) 옴 Rout 887.3 옴 888.8 옴 1.5 옴 Avo0.9911(V/V)1(V/V)8.9m(V/V) Gv 0.772(V/V) 0

60 3. 결과 및 고찰 앞에 값과 비교할때 같이 이득이 1 보다 크지 않아서 사용하기 적당치 않다.  Channel Length Modulation Effect 를 생각 했을때 역시 AV0 는 거의 1 에  가깝고, Gv 도 또한 매우 작은 값이었다.  Rsig 값이 크면 Gv 값은 작아지는 형태를 띤다