실험 20_차동 증폭기 기초 실험 예비보고서

문서 내 토픽

1. 차동 증폭기 기초 실험

이 실험에서는 MOSFET을 사용한 차동 쌍의 동작을 위한 기본 조건을 살펴보고 기본적인 측정을 통하여 검증하고자 한다. 이를 토대로 부하 저항을 연결한 MOSFET 차동 증폭 회로를 구성하여 확인하고, 특성을 분석한다.
2. 전류 거울

능동 부하와 전류 거울은 집적회로를 설계할 때 일정한 전류원이 가장 기본적인 요소가 되는데, 전류원이 필요한 곳마다 저항을 사용하여 회로를 설계하면 신뢰성이 저항의 정확도에 따라 결정된다. 따라서 수동 부하 저항을 사용하여 집적회로를 설계하기보다는 능동 부하 회로를 이용하는 것이 좋다.
3. MOSFET 차동 쌍

두 개의 동일한 규격의 MOSFET에 대하여 각 MOSFET의 두 소오스를 서로 연결하여 정전류원으로 바이어스한다. 각 MOSFET의 드레인은 저항을 통하여 정전압원으로 연결된다. 이러한 구성이 기본적인 MOSFET 차동 쌍 구조이다.
4. 공통 모드 입력 전압

MOSFET 차동 증폭 회로를 구성하기 위해 우선 필요한 것은 각각의 MOSFET이 허용할 수 있는 공통 모드 입력 전압의 범위를 구하는 일이다. 공통 모드 입력 전압의 최댓값과 최솟값을 계산할 수 있다.
5. 차동 입력 전압

차동 입력 증폭 회로를 설계하기 위해 알아야 할 것은 허용할 수 있는 MOSFET M1, M2의 게이트 최대 전압차를 구하는 것이다. 이 값의 범위는 식 (20.4)와 같다.
6. 차동 쌍의 대신호 동작

MOSFET M1, M2의 드레인 전류의 합은 정전류원이 제공하는 전류 I와 같다는 사실을 알고, MOSFET의 전류식을 사용하여 vid, I, VOV 등의 파라미터들로 전류를 나타낼 수 있다.
7. 차동 쌍의 소신호 동작

MOSFET 차동 증폭 회로의 입력 전압은 공통 모드 전압 성분 VCM과 차동 모드 전압 성분 vid의 합으로 나타낼 수 있다. 이를 바탕으로 MOSFET 차동 증폭 회로의 전압 이득을 구할 수 있다.
8. 정전류원 회로

R과 M4로 구성된 전류원과 M3를 통해서 전류를 복사하는 전류 거울로 구성된 정전류원 회로를 구성할 수 있다.
9. 차동 증폭기 회로

M1과 M2가 입력 트랜지스터의 역할을 하고, RD 저항이 부하 저항으로 동작하는 차동 증폭기 회로를 구성할 수 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 차동 증폭기 기초 실험

차동 증폭기는 전자 회로에서 매우 중요한 역할을 하는 회로 중 하나입니다. 이 실험을 통해 차동 증폭기의 기본적인 동작 원리와 특성을 이해할 수 있습니다. 차동 증폭기는 공통 모드 신호를 제거하고 차동 모드 신호를 증폭할 수 있는 능력이 있어 노이즈 제거와 정밀한 신호 증폭에 유용하게 사용됩니다. 이 실험을 통해 차동 증폭기의 기본적인 동작 원리와 특성을 이해하고, 이를 바탕으로 더 복잡한 회로 설계에 활용할 수 있을 것입니다.
2. 전류 거울

전류 거울은 전자 회로에서 매우 중요한 회로 블록 중 하나입니다. 이 회로는 기준 전류를 복사하여 다른 회로에 공급할 수 있는 능력이 있어 전류 구동 회로, 전류 소스, 전류 제한기 등 다양한 응용 분야에 활용됩니다. 전류 거울의 동작 원리와 특성을 이해하는 것은 전자 회로 설계에 있어 매우 중요합니다. 이 실험을 통해 전류 거울의 기본적인 동작 원리와 특성을 이해하고, 이를 바탕으로 더 복잡한 회로 설계에 활용할 수 있을 것입니다.
3. MOSFET 차동 쌍

MOSFET 차동 쌍은 차동 증폭기의 핵심 회로 중 하나입니다. 이 회로는 두 개의 MOSFET으로 구성되어 있으며, 입력 신호의 차이를 증폭할 수 있는 능력이 있습니다. MOSFET 차동 쌍의 동작 원리와 특성을 이해하는 것은 차동 증폭기 설계에 있어 매우 중요합니다. 이 실험을 통해 MOSFET 차동 쌍의 기본적인 동작 원리와 특성을 이해하고, 이를 바탕으로 더 복잡한 차동 증폭기 회로 설계에 활용할 수 있을 것입니다.
4. 공통 모드 입력 전압

공통 모드 입력 전압은 차동 증폭기 설계에 있어 매우 중요한 요소 중 하나입니다. 이는 차동 증폭기의 동작 범위와 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다. 공통 모드 입력 전압의 범위와 특성을 이해하는 것은 차동 증폭기 설계에 있어 필수적입니다. 이 실험을 통해 공통 모드 입력 전압의 개념과 특성을 이해하고, 이를 바탕으로 더 효과적인 차동 증폭기 회로 설계에 활용할 수 있을 것입니다.
5. 차동 입력 전압

차동 입력 전압은 차동 증폭기의 핵심 입력 신호입니다. 이 신호는 차동 증폭기의 동작 원리와 성능에 직접적인 영향을 미치므로 이해하는 것이 매우 중요합니다. 차동 입력 전압의 특성과 동작 원리를 이해하면 차동 증폭기 설계에 있어 더 효과적인 회로를 구현할 수 있습니다. 이 실험을 통해 차동 입력 전압의 개념과 특성을 이해하고, 이를 바탕으로 차동 증폭기 회로 설계에 활용할 수 있을 것입니다.
6. 차동 쌍의 대신호 동작

차동 쌍은 차동 증폭기의 핵심 회로 중 하나이며, 대신호 동작 특성은 차동 증폭기의 성능에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 차동 쌍의 대신호 동작 특성을 이해하면 차동 증폭기의 동작 범위와 선형성 등을 개선할 수 있습니다. 이 실험을 통해 차동 쌍의 대신호 동작 특성을 이해하고, 이를 바탕으로 더 효과적인 차동 증폭기 회로 설계에 활용할 수 있을 것입니다.
7. 차동 쌍의 소신호 동작

차동 쌍의 소신호 동작 특성은 차동 증폭기의 이득, 대역폭, 잡음 특성 등에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 차동 쌍의 소신호 동작 특성을 이해하는 것은 차동 증폭기 설계에 있어 매우 중요합니다. 이 실험을 통해 차동 쌍의 소신호 동작 특성을 이해하고, 이를 바탕으로 더 효과적인 차동 증폭기 회로 설계에 활용할 수 있을 것입니다.
8. 정전류원 회로

정전류원 회로는 전자 회로에서 매우 중요한 회로 블록 중 하나입니다. 이 회로는 일정한 전류를 공급할 수 있어 차동 증폭기, 전류 거울, 전류 소스 등 다양한 응용 분야에 활용됩니다. 정전류원 회로의 동작 원리와 특성을 이해하는 것은 전자 회로 설계에 있어 매우 중요합니다. 이 실험을 통해 정전류원 회로의 기본적인 동작 원리와 특성을 이해하고, 이를 바탕으로 더 복잡한 회로 설계에 활용할 수 있을 것입니다.
9. 차동 증폭기 회로

차동 증폭기 회로는 전자 회로에서 매우 중요한 역할을 하는 회로 중 하나입니다. 이 회로는 공통 모드 신호를 제거하고 차동 모드 신호를 증폭할 수 있는 능력이 있어 노이즈 제거와 정밀한 신호 증폭에 유용하게 사용됩니다. 차동 증폭기 회로의 동작 원리와 특성을 이해하는 것은 전자 회로 설계에 있어 매우 중요합니다. 이 실험을 통해 차동 증폭기 회로의 기본적인 동작 원리와 특성을 이해하고, 이를 바탕으로 더 복잡한 회로 설계에 활용할 수 있을 것입니다.

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