연세대학교 2011년 전자회로 최우영/한건희/윤일구 교수님 개인 프로젝트(주어진 MOSFET을 사용, 주어진 조건에서 GAIN*BANDWIDTH가 최대인 AMP설계)

소개

2011년 2학기 전자회로 개인 프로젝트
MOSFET 소자를 5개 사용하여, 자유로운 방식으로 AMP를 설계,
PSPICE를 사용하여 SIMULATE 하고, GAIN*BANDWIDTH값이 최대가 되도록 할것
CURRENT MIRROR 사용, 회로도 그림, 각 단계별 설명

목차

AMP구조 설명
이론적 분석
시뮬레이팅 과정-> DC ANALYSIS, AC ANALYSIS, TRANSIENT
결과 분석
참고문헌

본문내용

1. Amplifier 구조 설명
집적 회로에 biasing을 하는 데에는 전류전원(current mirror)을 사용하는 것이 R과 C를 가지고 biasing하는 것 보다 이해가 쉬울 것이라는 생각을 하게 되었다. Razabi 교재의 여러 문제들을 읽으면서 공부하다가 4개의 MOSFET이 다음 그림과 같이 연결되어 있는 형태의 AMP를 만들기로 하였다. current mirror를 사용하므로, 좌측의 MOSFET에 Iref를 연결해 주었다.

2. 이론적 분석
Vdd에 연결되어 있는 가장 좌측의 MOSFET에 4개의 MOSFET을 단 형태의 Amplifier이다. Vout에서 본 저항(rout)이 커져야, Gain이 커지므로 PMOS 두 개를 stac시켰다. PMOS가 하나만 있게 되면 저항이 굉장히 작아지게 되므로, Gain의 측면에서 좋지 않아 하나 더 달아 저항값을 크게 하였다. 만약 Vout 윗단의 MOSFET을 PMOS 대신 저항을 쓰게 되면, 전압강하가 일어나서 Voltage headroom을 감소시키게 되므로 효율적이지 못하다. 아랫단에는 두 개의 NMOS를 달았는데, 그 중 아래에 있는 MOSFET의 Vin에 연결되어 있는 CS stage는 증폭을 위한 것이고, 그 위의 MOSFET은 rout을 크게 하기 위함이다. 그리고 추가적으로 달려있는 capacitor는 전압의 안정화와 bandwidth를 늘리기 위하여 사용되었다. AC sweep시에, Vb에 연결된 capacitor는 Vout에 연결된 capcaitor와 병렬연결 되므로, 전체 capacitor 값이 커지게 되어 bandwidth가 늘어나게 된다.

참고자료

· Razavi, Fundamentals of Microelectronics 2e. Willey, 2008, Chap.9, Problem 32