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Analog 회로) Folded-cascode 의 개념과 장단점

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 ..

소자 비교) NMOS vs PMOS

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..

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..

디지털 회로를 설계하다 보면 input driver 와 output driver 를 꼭 신경 써야 합니다. 아날로그 회로를 설계할 때는 대부분 엄청나게 공을 들여 설계를 하다가 간단한 digital 회로의 driver 사이징이 잘못 되어있어 회로가 동작을 안 할수도 있기 때문이죠. 그럼 우선 디지털 회로에서의 driver 에 대해 알아봅시다. 일반적으로 digital 회로에서 driver 라고 하면 인버터를 의미합니다. 다소 간단하죠? 대부분의 디지털 로직은 VDD to VSS 즉 peak to peak signaling 을 하기 때문에, driver 또한 가장 간단하면서도 효율적인 inverter 를 사용합니다. 물론 current 를 아끼기 위해 CML logic 을 사용하기도 하지만, 이는 다음에 ..

이번에는 Logic gate 로 회로를 구성할 때 로직을 쉽게 분석하는 방법에 대해 다뤄보겠습니다. 디지털 회로를 많이 설계하다 보면 자연스럽게 체화되는 것이지만 초보자들에게 좀 더 쉽게 설명할 수 있게 다뤄보겠습니다.  먼저 일반적으로 우리가 사용하는 로직 게이트는 크게 3가지가 있습니다. INVERTER / NAND / NOR 3가지죠. 실제로 디지털 회로에서 배울때는 and , or gate 표현을 더 자주 사용하지만, 실제 트랜지스터를 다루는 회로쟁이라면 and gate 가 NAND + Inverter 인 것을 알고 있을 겁니다. transistor 개수를 최소화하기 위해 NAND 와 NOR 를 기본 로직 구성 요소로 보는 게 더 효율적이죠. NAND 는 한쪽 input 이 1일 경우 invert..

High frequency, 즉 고속으로 MOSFET 을 동작시킬 때 중요하게 고려해야 하는 것이 있는데요. 바로 MOSFET 의 parasitic cap 입니다. MOSFET 은 p-substrate/n-substrate 위에 doping 해서 만드는 특성 상 불가피하게 pn junction 으로 인한 parasitic cap 이 생깁니다. 이는 MOSFET 의 length 와 width 에 dependent 하게 생기죠. 위는 MOSFET 의 단면도입니다. 단면도에서 보면 p-sub 과 n+ doping 간의 p-n junction 부분에서 parasitic cap 이 생기는 것을 볼 수 있습니다. 또한 n+ 와 p+ 채널이 생기게 되면 채널과 p-sub 간에도 parasitic cap 이 생기게 되..

오늘은 회로를 설계하는 데도 중요하고, 시스템 레벨에서는 필수적이라고 할 수 있는, 가장 강력한 회로 분석 기술인 Fast fourier transform 에 대해 다뤄보겠습니다. FFT 에 대해 엄밀하게 다루는 방법이나 수식 전개 방법 등은 예제들을 풀고 직접 시스템을 분석하면서 익힐 수 있으므로, 이번 글에서는 대략적인 개념에 대해 건드리는 방식으로 진행해보겠습니다.  Fast fourier transform 은 우리나라 말로 고속 푸리에 변환이라고 하며, 아주 간단하게 생각하면, 함수의 근삿값을 계산하는 알고리즘입니다. 함수의 근삿값이라고 하니 잘 와닿지 않습니다. 좀만 더 이해하기 쉽게 말하면 우리가 설계한 회로에 어떠한 input signal 이 들어올 때, 이 input signal 에 여러가..

회로를 공부하다 보면, dynamic range 의 개념이 종종 나오는 것을 볼 수 있습니다. 전공 지식만 배우고 시험만 보기 위해서는 dynamic range 를 고려 안 하는 경우가 많지만, 직접 회로를 설계하거나 특히 시스템을 설계할 때는 dynamic range 에 대한 이해가 필수적입니다. Dynamic range 를 고려하지 않고 회로를 설계하기는 매우매우 쉬우며, 이렇게 설계된 회로는 실제 동작에서 제대로 동작하지 않을 가능성이 매우 높습니다.  회로에서 Dynamic range 를 말하면 input dynammic range 가 될수돠, output dynamic range 가 될 수도 있지만, Input dynamic range 를 더 많이 사용하기 때문에 해당 의미에 국한해서 설명해보겠..

오늘은 MOS differential pair 를 3가지 관점의 분석을 통해 완벽하게 파헤쳐 보도록 하겠습니다. 대부분 common-mode noise 를 없애기 위해 그리고 input dynamic range 를 넓히기 위해 등 다양한 이유로 differential pair 를 사용하는 것은 알고 있지만 이를 정확하게 분석해본 경험은 잘 없을 겁니다. 실제 회로를 설계하는 데는 크게 의미가 없다고 생각하는 분들도 계시겠지만 탄탄하게 기초 지식을 쌓아두면 항상 큰 도움이 됩니다. 3 가지 관점은 Qualitive analysis, Large-signal analysis, Small-signal anlaysis 로 하겠습니다. 분석은 통일성을 위해 모두 위의 똑같은 회로를 가지고 분석하는 걸로 해보죠. 1..