회로 내에는 무수히 많은 신호가 있습니다. 이러한 신호들은 metal layer 를 타고 이동하죠.따라서 회로 내에서는 수많은 metal layer 가 있고, 같은 layer 가 근처에 있게 된다면두 신호 간의 parasitic cap 이 커지게 됩니다.이러한 parasitic cap 때문에 바로 coupling 이 발생하고 이런 것들은 noise 로 보여 신호 품질을 저하시킵니다. 이러한 noise 는 중요한 signal 들 (ex. high frequency signal) 에 영향을 끼치고보통 ground 로 연결된 shielding line 으로 둘러싸 영향을 최소화합니다. 하지만 power 혹은 reference 전압 등의 중요한 dc 전압은 이러한 noise 보다 더 큰 장애물이 있습니다.바로 ..

오늘은 Transmission gate 에 대해 다뤄보겠습니다. Transmission gate 는 pass gate 라고도 불리며Digital circuit 설계에 가장 basic components 중 하나입니다.  0. MOSFET as a switch 일반적으로 MOSFET 은 digital 회로에서 switch 로 생각합니다.아래에서 NMOS 하나를 보도록 하죠NMOS 의 drain 을 IN, source 를 OUT 이라고 하고, Gate 에 가해지는 전압을 Vctrl 이라고 해봅시다.Vctrl 전압을 VDD 로 주면, OUT = VIN으로 VIN 전압을 따라가게 됩니다.반면에 Vctrl 전압을 VSS 로 주면, OUT node 는 floating 이 됩니다. (원래 전압을 유지하게 되죠.)이렇..

회로를 설계할 때 power 를 적게 소모하는 회로를 설계하는 것은 중요합니다.대부분의 FoM 에 power 가 들어가있고 실제 시스템에서 칩을 사용할 때도 power 를 너무 많이 쓰면온도가 높아져, 성능을 저하시키기 때문에 Low power 는 중요합니다. 오늘은 Low power 를 위한 technique 중 하나인 power gating 에 대해 다뤄보겠습니다.  Power gating 이란? 일반적으로 아날로그 블락들은 input 이 들어오는 앞단에만 동작하는데요.오랫동안 input 이 들어오지 않는 상황에서도 amp 들은 current 를 흘리게 됩니다.이 때문에 power 소모가 항상 있게 되고 이로 인해 power performance 가 저하됩니다.Power gating 이란 특정 blo..

Analog amplifier 를 만들 때 많이 사용하는 기술 중 하나가 바로 folded cascode 입니다.오늘은 folded cascode 의 개념과 장단점에 대해 다뤄보겠습니다.  일반적인 CS stage 와 CG stage Amplifier 를 설계할 때  용도에 따라서 gain 이나 output resistance 를 다르게 설계합니다.이에 따라 Common source stage 와 Common gate stage 등을 활용하게 됩니다.Folded cascode 는 위의 CS, CG stage 에 변형을 가하는 scheme 입니다.   Folded cascode 의 개념 Fold 의 뜻을 사전에 검색해보면 접다 라는 뜻으로 나오는데요.문자 그대로 CS, CG stage 를 접어서 사용하는 ..

NMOS 소자와 PMOS 소자의 특징과 간단한 비교를 해보겠습니다.NMOS 와 PMOS 각각은 간단한 개념이지만 실제 설계를 하다보면 각 특징을 잘 파악하고용도에 맞게 사용하는 것이 중요하죠.  먼저 NMOS 와 PMOS 의 symbol 입니다.NMOS 는 Drain 쪽에 더 높은 전압이PMOS 는 Source 쪽에 더 높은 전압이 걸리는 구조이죠.PMOS 와 NMOS 모두 Gate 와 Source 에 걸리는 전압이 Vth 보다 커야 turn on 되는 방식입니다.하지만 Vth 의 부호가 다르게 되어 서로 용도가 달라지게 됩니다. 일반적으로 NMOS 는 cap 에 저장되어 있는 전압을 빼내는데 유리합니다. (실제로는 전하)VDD 로 전압이 충전돼 있는 cap 에 NMOS 를 연결하고 source 에 VS..

회로 설계할 때 power 를 줄이는 것은 매우 중요합니다.아날로그 회로이든 디지털 회로이든 대부분 clock signal 이 존재하는데요.오늘은 power 줄이는 방법 중 clock gating 에 대해 알아보겠습니다.  시스템 Clock Tree 회로는 외부에서 CLK 을 공급받아 이를 amplify 시킨 후 chip 내부에서 사용하게 됩니다.대부분 synchronized system 을 사용하기 때문에 이 clk 을 여러개 block 으로 보내서 사용하는데요.이러한 모양이 마치 뻗어나온 가지 같다고 하여 Clock tree 라고 표현합니다.  각기 다른 timing 에 동작하는 Block 이러한 clock tree 는 chip 이 크면 클수록 더 멀리 뻗어져 나가고 커지게 되는데요.High-spee..

제 블로그에서 이전에도 Current mirror 에 대해 다루긴 했었지만, 오늘은 Current mirror 가 실제로 어떻게 사용되는지에 대해 다뤄보겠습니다. 기존 글을 보고 Current mirror 의 원리와 설계 방법 Cascode 등에 대해 다뤘으나 해당 글만 보고는 왜 Current mirror 를 사용해야 하는 지에 대한 궁금증은 풀리지 않을 수 있습니다.  Current Mirror 원리 먼저 Current mirror 의 원리에 대해 다시 한 번 다뤄보죠. Current mirror 는 MOSFET 이 특정 고정된 전압의 Vgs 에서 고정된 current 를 흐르게 하는 원리입니다. Ideal 한 mosfet 에서는 Vgs 와 Vth 가 정해진 순간, MOSFET 의 parameter ..

오늘은 회로 해석 방법 중에 Distributed model 과 Lumped model 에 대해 알아보겠습니다. 각각은 회로에서 Resistor 와 Cap, Inductor 를 해석하는데 주로 갈리는 model 입니다. 먼저 각각의 model 을 비교해보기 위해 간단한 case를 예로 들어보겠습니다. 위와 같이 Vin 의 node 와 Vout 의 node 2개가 있습니다. 두 node 는 Metal-routing 으로 이어져있다고 해봅시다. 이 Metal routing 은 ideal 하지 않기 때문에 parasitic resistance 와 parasitic capacitacne 가 있는데요. 이 metal routing 을 각각 distributed model 과 lumped model 로 해석해보겠습..

오늘은 디지털 회로의 가장 중요한 회로 중 하나인 MUX 와 DEMUX 에 대해 다뤄보겠습니다. MUX 는 multiplexer, DEMUX 는 demultiplexer 의 줄임말입니다. 각각 신호를 더 작은 수의 신호로 압축시켜 보내거나 혹은 더 많은 수의 신호로 풀어서 보내는 역할을 하죠. 그럼 먼저 MUX 에 대해 보겠습니다.  MUX 구조 간단한 MUX 의 block diagram 을 보죠. 위와 같이 input 신호는 a,b,c,d 로 총 4 개 그리고 output 신호는 q 로 1개입니다. 4개의 신호를 1개의 신호로 압축시켜 보냈으니 MUX 구조입니다. (4-to-1 mux 구조라고도 하죠) 이 때 이 MUX 는 총 2개의 select 신호를 통해 어떤 input 을 output 으로 내보낼..

오늘은 디지털 회로 중 하나인 LFSR, Linear Feedback Shift Register 에 대해 다뤄보겠습니다. LFSR 은 flip-flop 들을 이용해 random number 를 생성하는 데 쓰이는 디지털 논리 회로입니다. 즉 난수 생성을 위한 회로이죠. 간단한 회로 예부터 아래에서 살펴보도록 하죠.  위는 xor 과 4개의 flip-flop 을 이용해 만든 간단한 4bit 의 LFSR 입니다. 이전 값이 어떤 값이었는지에 따라 다음 값이 결정되는 구조를 볼 수 있습니다. 예를 들어, 초깃값이 1000 값이면 논리 조합에 의해 그 다음 값은 0100 이 나오게 되는 일종의 deterministic 한 구조이죠. 결국 LFSR 은 진정한 의미의 random number gernerator 는..