MOS Common Source Amplifier with Active Load

소개글

전자회로2 실험의 MOS Common Source Amplifier with Active Load 예비레포트입니다

PSpice 시뮬레이션 포함

목차

§ 실험목적

§ 실험부품 및 사용기기

§ 이론 요약

§ PSPICE Simulation
전류거울로 된 전류원 부하 공통 소스 증폭기 (입력 신호의 크기 = 200mVP-P)
전류거울로 된 전류원 부하 공통 소스 증폭기 (입력 신호의 크기 = 0VP-P ~ 20VP-P )

본문내용

§ 이론 요약

<그림 2-1> Active-loaded common-source amplifier

그림 2-1은 가장 기본적인 IC MOS amplifier이다. 회로도를 보면 알 수 있듯이 Source측은 Ground와 접지되어 있고 Drain resistor, 는 Constant-current source, 로 대체되어 있다.
은 로 Bias되어 Saturation상태가 되었을 때, Small signal analysis를 위해 그림 2-1의 회로를 다음과 같이 표현 할 수 있다.

<그림 2-2> Small-signal analysis of the amplifier
그림 2-2의 는 Transistor의 내부저항을 표시한 것이며 이로 인해 보다 회로 해석이 용이한 그림 2-3과 같은 회로로 다시 표현할 수 있다.

<그림 2-3> Small-signal analysis on the amplifier on small-signal model

그림에서 알 수 있듯이 이며 는 다음과 같다.
............................<식 2-1>

<그림 2-4> The CMOS common-source amplifier circuit

그림 2-4는 CMOS common-source amplifier로써 그림 2-1의 회로와 유사하며 차이점은 PMOS전류거울로 된 전류 원을 부하로 사용한다는 점이다.
와 가 동일하다는 가정 하에 Load device의 characteristic은 다음과 같다.

<그림 2-5> characteristic of the active-load
그림 2-5에서 확인할 수 있듯이 Constant source-gate voltage, 에 의한 간단한 characteristic curve를 볼 수 있다.
를 통과하는 에 의해 값이 결정되고 가 Saturation일 때

.............................................<식 2-2>

는 위와 같다. 단, 는 의 Early voltage이다.
Small-signal gain 은 의 Small-signal model과 의 Output resistance, 에 의해 결정된다. 이를 통해 식 2-1로부터 다음 두 식을 얻을 수 있다.

...............................<식 2-3>

참고 자료

Microelectronic Circuits By Sedra Smith 5Th Edition