전자회로 설계 Home Work #2 2701048서태규. HW#2 CS & Cascode Homework Homework [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 [2] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기 [3] CL=0 일 때,

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1 전자회로 설계 Home Work #2 2701048서태규

2 HW#2 CS & Cascode Homework Homework [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 [2] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기 [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 VTO=1 KP=50U LAMBDA=0.02 TOX=10N CGSO=500P CGDO=500P VTO=-1 KP=50U LAMBDA=0.02 TOX=10N CGSO=0P CGDO=0P

3 HW#2 CS & Cascode Drain 과 Source 의 흐르는 전류를 나타내는 이론식 NMOS 의 gm 값이다. PMOS 의 gm 값이다. PMOS 와 NMOS 의 특성이 동일 하여 ro 의 값이 같다. Vo 측에서 바라본 이 회로의 저항 얻어지는 GAIN 값 [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 이론 값

4 HW#2 CS & Cascode MOS 의 특성 GATE 와 SOURCE 사이의 커패시턴스 GATE 와 DRAIN 사이의 커패시턴스 출력단의 3dB 주파수를 구하기 위한 것 출력단의 3dB 이 줄어들게 해주는 주파수 [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 이론 값

5 HW#2 CS & Cascode [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 pspice 값 측정

6 HW#2 CS & Cascode [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 MOS 특성 설정 NMOS 를 PSPICE 에서 값을 설정 이 설정값은 문제에 제시된 것과 동일하게 성정함 PMOS 를 PSPICE 에서 값을 설정 이 설정값은 문제에 제시된 것과 동일하게 성정함

7 HW#2 CS & Cascode [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 Time Domain PSPICE Simulation

8 HW#2 CS & Cascode [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 TIME DOMAIN PSPICE Simulation 을 이용한 GAIN 값 확인 보다 정확한 GAIN 값을 알기 위하여 AC Sweep PSPICE Simulation 을 통해 알아 보았다.

9 HW#2 CS & Cascode [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 AC Sweep PSPICE Simulation 을 이용한 GAIN 값 확인을 위한 setting

10 HW#2 CS & Cascode [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 AC sweep 으로 이용하여 GAIN 이 105 을 얻어지는 것을 볼수 있다.

11 HW#2 CS & Cascode [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 ID 와 GM 을 볼수 있다. 이것은 pspice 를 통해 얻어 지는 값이다. 이 값들을 통해 이론값과 실험값을 비교해 보겠습니다. 앞서 구한 gm 의 값이 1.05 로 시뮬레이션 값과 같음이 보이고 전류 역시 위의 이론 값 과 실험값과 같음을 알 수 있다. Bios Point Gain 확인 할수 있다.

12 HW#2 CS & Cascode [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 측정 값이 -1.050E+02 = -105 로 확인 할 수 있다. Bios Point Gain 확인 할수 있다.

13 HW#2 CS & Cascode [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 3db 대역폭 Simulation CL=40pF 에서는 출력 3db 주파수는 710.37 KHZ 이다. 이론값과 대략 60 KHZ 정도의 차이가 발생 하였다.

14 HW#2 CS & Cascode [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 고 찰 이론 값과 시뮬레이션 값의 차이는 크게 발생 하지 않았다. 그렇지만 3dB 주파수를 보면 시뮬레이션 값과 이론 값의 차이가 생겼다는 것을 알 수 있다. 이 결과로 어떻 게 해야 이 오차를 줄이고 보다 성능이 좋 은 소자의 구조를 만들 것 인가의 관점이 맞혀 진다.

15 HW#2 CS & Cascode Drain 과 Source 의 흐르는 전류를 나타내는 이론식 NMOS 의 gm 값이다. PMOS 의 gm 값이다. PMOS 와 NMOS 의 특성이 동일 하여 ro 의 값이 같다. Vo 측에서 바라본 이 회로의 저항 얻어지는 GAIN 값 [2] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기 이론 값 앞에서 구한 값과 모두 동일 하다는 것을 알 수 있었다. 그 이유로 CL 이 첨가 되어 도 저항과 이득의 영향을 주지 안음을 보인다.

16 HW#2 CS & Cascode Pole1 의 주파수 [2] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기 이론 값 Pole2 의 주파수 출력단의 3dB 주파수이다.

17 HW#2 CS & Cascode [2] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기

18 HW#2 CS & Cascode [1] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기 MOS 특성 설정 NMOS 를 PSPICE 에서 값을 설정 이 설정값은 문제에 제시된 것과 동일하게 성정함 PMOS 를 PSPICE 에서 값을 설정 이 설정값은 문제에 제시된 것과 동일하게 성정함 이 MOS 특성은 CL = 0 에서 설정한 MOS 특성을 사용하면 된다.

19 HW#2 CS & Cascode [2] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기 Time Domain PSPICE Simulation

20 HW#2 CS & Cascode [2] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기 보다 정확한 GAIN 값을 알기 위하여 AC Sweep PSPICE Simulation 을 통해 알아 보았다.

21 HW#2 CS & Cascode [1] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 ID 와 GM 을 볼수 있다. 이것은 pspice 를 통해 얻어 지는 값이다. 이 값들을 통해 이론 값과 실험 값을 비교해 보겠습니다. 전류와 이득이 CL 이 0 일 때와 같은 크기를 갖는 것을 알수 있다. Bios Point Gain 확인 할수 있다.

22 HW#2 CS & Cascode [2] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기 Bios Point Gain 확인 측정 값이 -1.050E+02 = -105 이므로 이론 값 -100 과 비슷하게 나온것을 확인할 수 있었다.

23 HW#2 CS & Cascode [2] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기 A/C Sweep PSPICE 설정 값

24 HW#2 CS & Cascode AC sweep 을 통해 GAIN 을 얻을수 있다. -105 의 GAIN 을 갖는다. 이론값과 유사함을 보인다. [2] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기 GAIN 확인 PSPICE Simulation

25 HW#2 CS & Cascode [2] CL=40pF 일 때, Common-Source 증폭기 3db 대역폭 Simulation CL=40pF 에서는 출력 3db 주파수는 37.92KHZ 이다. 이론값보다. 2KHz 정도 차이가 난다.

26 HW#2 CS & Cascode [2] CL=0 일 때, Common-Source 증폭기 고 찰 시뮬레이션의 결과 CL 이 있을 때와 없을 때의 차이는 3dB 주파수에 영향을 많이 준 다. 그래서 이론 값과 시뮬레이션을 통해 값의 차이는 대략 2kHz 정도 이다. CL 이 증가하면 3dB 주파수는 감소하는 것을 알 수 있었다.

27 HW#2 CS & Cascode Drain 과 Source 의 흐르는 전류를 나타내는 이론식 NMOS 의 gm 값이다. PMOS 의 gm 값이다. PMOS 와 NMOS 의 특성이 동일 하여 ro 의 값이 같다. Vo 측에서 바라본 이 회로의 저항 [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 이론 값 앞에서 구한 값과 모두 동일 하다는 것을 알 수 있었다. 그 이유로 CL 이 첨가 되어 도 저항과 이득의 영향을 주지 안음을 보인다. 얻어지는 GAIN 값

28 HW#2 CS & Cascode Pole1 의 주파수 [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 이론 값 Pole2 의 주파수 Pole3 의 주파수 출력단의 3dB 주파수이다.

29 HW#2 CS & Cascode [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기

30 HW#2 CS & Cascode [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 각 위치의 전류와 전압 값

31 HW#2 CS & Cascode [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 MOS 특성 설정 NMOS 를 PSPICE 에서 값을 설정 이 설정값은 문제에 제시된 것과 동일하게 성정함 PMOS 를 PSPICE 에서 값을 설정 이 설정값은 문제에 제시된 것과 동일하게 성정함 앞 문제의 COMMON SOURCE 의 사용한 MOS 의 특성값을 작성해 주었다.

32 HW#2 CS & Cascode [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 Time Domain PSPICE Simulation

33 HW#2 CS & Cascode [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 이론값이 Gain = -200 이지만 Time Domain 으로는 확인 할 수 없었다. 보다 정확한 GAIN 값을 알기 위하여 AC Sweep PSPICE Simulation 을 통해 알아 보았다.

34 HW#2 CS & Cascode [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 Bios Point Gain 확인 ID 와 GM 을 볼수 있다. 이것은 pspice 를 통해 얻어 지는 값이다. 이 값들을 통해 이론 값과 실험 값을 비 교해 보겠습니다.

35 HW#2 CS & Cascode [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 Bios Point Gain 확인 측정 값이 -2.041E+02 이다.

36 HW#2 CS & Cascode [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 A/C Sweep PSPICE 설정 값

37 HW#2 CS & Cascode [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 AC Sweep 으로 Gain 값이 204 로 나타남을 알수 있다. 이론의 이득값은 -198 인데 시물레이션을 통해 얻어진 Gain 값은 -204 이다. 약간의 차이가 보임을 알 수 있다. GAIN 확인 PSPICE Simulation

38 HW#2 CS & Cascode [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 3db 대역폭 Simulation CL=40pF 에서는 출력 3db 주파수는 8.65MHZ 이다. 이론값과 차이가 많이 나는 것을 볼 수 있다.

39 HW#2 CS & Cascode [3] CL=0 일 때, Cascode 증폭기 고 찰 Cascode 는 Common Source 보다 3dB 주 파수가 시뮬레이션 값과 이론 값의 차이가 크다는 것을 볼 수 있다. 그 이유를 생각해 보면 이상적인 MOS 가 아니기 때문이다. 이상적이지 않은 MOS 가 더 많이 달려 있 고 그것의 영향에 의해 더욱더 많은 오차 가 발생 하는 것이다.