전자회로의 해석에는 다양한 방법이 있습니다. 우선 우리가 amplifier 나 current mirror 등의 블락을 설계하거나 해석할 때 사용하는 small-signal model 이 있죠. Mosfet 이 saturation region 에 있을 때 mosfet은 VCCS (Voltage Controlled Current Source)로 동작하게 되어 Vds에 관계없이 Vgs 에 의해 current 가 바뀌게 됩니다. 이때 output 저항이 일정하다면 결국 input voltage 에 의해 output voltage 가 특정한 gain 값을 갖고 나오게 되죠. 특정 DC 포인트를 잡아서 small-signal parameter를 구한 후, 이 회로의 small-signal model 을 그려서 정량..

ADC 뿐만 아니라 많은 circuit 에서 중요한 것 중 하나가 바로 이 comparator 입니다. Comparator 는 amplifier, pll, ldo 등과 더불어 가장 많이 설계되고 사용되는 block 중 하나이죠. 이 글은 comparator 를 많이 설계해보신 분들을 위한 글이 아니라, 이제 막 comparator 를 설계하려 하는 걸음마를 뗀 분들을 위한 글입니다. 별거 아닐 수도 있지만 처음에 접하면 많이 헷갈릴 수 있는 부분이기에 정리해두려 합니다. Comparator 에는 크게 2가지 type 이 있습니다. 일반적으로 이렇게 분류하는 책이 많지 않은 걸로 아는데, 그렇기에 초반에 잘못 생각하면 헷갈리기 쉽습니다. 1번째 type 으로는 Continuous-time comparato..

오늘은 hspice 에서 corner simulation 을 돌리는 법을 알아보겠습니다. Alter 구문을 이용해 corner 와 pvt 를 sweep 하는 방법입니다. Alter 를 사용하면 똑같은 조건을 그대로 복사한 채 한 가지 조건만을 바꾼 여러개의 simulation 파일을 만들 필요 없이 단 한 파일로 한 개의 변수를 sweep 해 시뮬레이션을 돌릴 수 있습니다. alter 구문을 이용해 변수를 바꾸는 방법 먼저 alter를 이용해 corner simulation 을 돌리는 방법을 알기 전에, alter 구문이 원래 쓰이는 방식을 알아보겠습니다. 위는 alter 를 이용한 간단한 hspice simulation 파일입니다. Load capacitor 의 크기에 따른 inverter 의 파형을 ..

Comparator 는 amplifier 와 함께 가장 PVT에 민감한 analog block 중 하나입니다. Process, Voltage, Temeprature 뿐만 아니라 Layout effect 등 여러 요인에 의해 offset 이 생기죠. 특히나 이 comparator는 일반적으로 analog signal을 digital signal 로 변환할 때 쓰이기 때문에 이 offset 이 더 critical 합니다. 일반적으로 먼 거리로 signal 을 전송할 때 우리는 noise에 더 immune 한 digital signal 로 변환하여 전송합니다. analog signal 은 약간의 noise 만 끼어도 그 영향을 무시할 수 있지만, digital signal 은 DSP 기술을 사용해서 일정 수준..

Amp 를 설계한다거나 혹은 Comparator 를 설계하게 되면 꼭 돌려야 하는 simulation 중 하나가 바로 monte carlo simulation 입니다. 일반적인 digital logic 설계 시에는 안 돌려도 문제가 발생하지 않을 가능성이 높지만, Amp 와 Comparator에서 monte-carlo simulation 을 돌리지 않겠다는 것은 설계한 회로에서 발생할 수 있는 offset voltage, mismatch 등을 고려하지 않고 운에 맡기겠다!! 라는 뜻이니까요. 먼저 Monte carlo simulation 에 대한 간단한 정의에 대해 알아보겠습니다. Monte-carlo simulation 은 불확실한 event 에 대해 나올 수 있는 결과를 알아보는 수학적인 테크닉입니다..

Diode 는 회로에서 정류 작용을 합니다. 이 정류 작용 덕분에 다이오드는 현대 전자회로에서도 많은 부분에서 사용되고 있죠. 모두 다 알고 있는 사실이지만 간단하게 짚고 넘어가 봅시다. 다이오드는 일반적으로 pn-diode 혹은 np-diode로 이루어져 있습니다. 이러한 다이오드는 우리가 일반적으로 알 고 있는 수동소자인 저항과는 다르게 전압과 비례하는 전류를 흐르지 않습니다. 오히려 특정 전압 이하로는 Reverse bias 가 흘러 전류를 흘리지 않고, 특정 전압 이상에서는 Forward bias 가 걸려 전류를 흘리게 되죠. 이러한 다이오드의 특성은 일종의 switch 와 같죠. 이러한 특성을 이용해서 회로에서는 많은 유용한 circuit을 만들어 사용합니다. 1. Half-wave & Full..

Noise 란 회로에서 여러가지 이유로 발생하는 unwanted signal 입니다. 주변 signal 에 의한 interference, 이유 모를 white noise 등이 있을 수 있죠. 이러한 noise 때문에 회로에서는 minimum signal level 이 존재합니다. 만약 아무 noise 가 없다면 단 수 uV만으로 signal 을 보내 power 소모를 최소화할 수 있을 겁니다. 하지만 실제로 수 uV의 amplitude를 가진 signal 이 있다면 noise amplitude 와 구분이 되지 않아 유의미하게 전달하는 것이 불가능하죠. Amplifier로 signal 을 amplify 해서 보낼 수 있다고 생각할수도 있지만, amplifier는 signal 뿐만 아니라 noise 까지 a..

원하는 목적과 스펙에 맞게 회로 schematic 을 꾸미고 시뮬레이션을 하면 꽤나 어렵지 않게 스펙을 맞출 수 있습니다. 하지만 우리가 원하는 것은 컴퓨터나 리눅스 버츄어소 창에서의 시뮬레이션 결과가 아닌 실제 회로를 그리고 fab out 되어 나온 실물 칩에서 나온 전기적 신호입니다. 그렇기 때문에 단순 시뮬레이션 상에서 고려하기 힘든 여러가지 physical effect 를 고려해야합니다. 그 중 오늘은 Crosstalk 와 Ground bounce 에 대해 알아보겠습니다. Physical effect : Crosstalk 먼저 Crosstalk 에 대해 보죠. Crosstalk 는 사실 많은 분들이 익숙한 개념은 아닙니다. 이 용어가 익숙하신 분들은 High-speed 회로를 다룬다던가, Wire..

MOSFET 이나 amplifier, 회로 분석을 할 때 small-signal model을 그려 분석하는 경우가 많습니다. small-signal model은 회로 분석을 할 때 아주 강력한 도구죠. 사실 small-signal을 완벽히 이해하기 위해서는 linear 영역에 대해 이해를 하고 있어야 합니다. 먼저 small signal model에서 ac ground 에 대해 다뤄보겠습니다. Small signal model 에서 ground 표시가 된 부분은 모두 ac ground 입니다. 여기서 ac ground의 의미는 ac 적으로 어떠한 signal 도 움직이지 않는다는 의미로, 오직 dc 성분만 갖고있다고 가정하는 겁니다. ac 성분이 없기 때문에 ac 성분만 분석하는 small signal ..

어느 공정의 mosfet을 사용하든 공정이 갖는 한계가 존재합니다. 공정에 따른 한계가 존재하지 않는다면 지금처럼 수조원의 돈을 투자해서 나노 공정을 개발할 필요가 없겠죠. 공정에 정해진 한계 중 오늘 다뤄볼 것은 Mosfet의 스피드입니다. 먼저 왜 mosfet의 speed 에 한계가 생기는지 보겠습니다. MOSFET 에는 공정상의 이유로 Gate, drain, source 각각에 parasitic capacitance 가 존재하게 됩니다. DC 적으로 봤을 때는 이러한 parastic capacitance 는 어떠한 영향도 없습니다. 하지만 AC 적으로는 영향을 끼치게 되고 주파수가 높아질수록 그 영향이 더 치명적으로 변합니다. 높은 주파수에서 Cap은 일종의 저항 역할을 하여 우리가 원치 않은 cu..