홍익대학교 전자회로(2) H-SPICE 시뮬레이션 보고서

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본문내용

1. 위에 주어진 PMOS input stage를 가지는 CS Amp에 대하여
A) Voltage transfer curve(VTC : Vin을 0~Vdd까지 0.1V step으로 변화시킬 때 Vout의 특성 graph를 Hspice를 사용하여그리는데, VTC상에 Vout/Vin slope으로 볼 수 있는 voltage gain Av=20정도가 되게 .dc simulation을 이용하여 설계하시오. (가능한 Power 소모가 최소화되게 MOS W/L size를 설정할 것. M2가 Current source로 동작할 수 있게 적당한 W/L size와Vb bias 전압을 결정하는데, 설정함 Current source의 전류 값을 얻기 위해 Vb 값과 W/L size를 어떻게 결정하였는지 과정을설명하시오.)

단일 CS Stage에서 큰 전압이득이 필요한 경우 저항 값 RD를 증가시켜야 하지만, 이 경우 부하 양단에 큰 전압강하가 일어나Headroom이 제한되는 문제가 있다. 따라서 옴의 법칙을 따르지 않는 Current-Source를 부하에 배치함으로써 이러한 문제를해결할 수 있다. M2 NMOS TR의 gate에 적절한 bias를 인가하고, Drain전압이 Overdrive voltage 이상이 되면(이하 Vov) M2는Current-Source처럼 사용 가능하다.
M2 NMOS TR을 Current-Source처럼 사용할 때 전류를 I2라고 하고, M1 PMOS TR에 흐르는 전류를 ID1이라 하면 ID1=I2가되어야 한다.
실제 동작에서 Channel Length modulation을 고려하면 Vin이 증가해도 ID1이 증가하지 않는다. 따라서 M2의 W size를정하고 Gate bias를 찾아 I2를 정해준다.
2.5V Vdd를 인가받는 CS AMP는 MOSFET의 대략 Vov를 0.2V로 설정한다는 이야기를 들었다. 따라서 아래와 같은 방법으로본 HW를 수행하였다.

참고 자료

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