오늘은 회로에서 아날로그 회로에서 가장 중요한 회로 중 하나이자, High-speed 회로가 필수인 요즘 꼭 알아야 하는 회로 중 하나인 VCO 에 대해 다뤄보겠습니다. 먼저 VCO 는 Voltage Controlled Oscillator 의 줄임말로, 전압제어 발진기라고 합니다. 간단히 말하면 어떤 전압을 주냐에 따라서 다른 frequency 로 발진하는 형태의 oscillator 입니다. 이 VCO 는 아이러니하게도 이 발진하는 성분 때문에 시스템에 필수적인 회로입니다. 여태까지 우리는 회로를 안정하게 만들기 위해 phase margin 을 분석하며 stability 를 분석하고 열심히 관리해왔기 때문이죠. 그럼 일부러 이렇게 회로를 발진해가며 VCO를 만드는 이유가 뭘까요?바로 회로에 너무나도 필요..

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..

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..

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 ..

오늘은 MOSFET의 설계에서 실제 반도체로 찍어졌을 때 고려해야하는 효과들에 대해 알아보겠습니다. 이러한 효과들은 회로 시뮬레이션 결과로는 나오지 않는 것들이기 때문에 꼭 알아내서 설계를 해야 미연에 문제들을 방지할 수 있습니다. 이러한 효과들을 무시하고 설계하고 레이아웃을 그리는 것은 지난 우리 선배들의 실수를 무시하고 똑같이 반복하겠다는(?) 매우 안 좋은 생각이지요 먼저 Well proximity effect 입니다. 실제로는 어떤 공정을 이용하는 지에 따라 well 과 oxide metal 을 만드는 순서가 다릅니다. Etch 와 Photo 의 순서는 실제로 어느 파운드리 공정을 이용하느냐에 따라 그 순서가 다르죠. 하지만 일반적으로 nwell 을 만들기 위해서는 nwell 을 만들기 위한 곳을..

Amplifier를 설계할 때 가장 많이 사용하는 방식은 바로 common source stage입니다. 어떤 application을 사용하냐에 따라 다르긴 하지만 큰 gain을 얻을 수 있고 input impedance와 output impedance 가 큰 Common source stage는 많은 곳에서 유용한 방법이죠. 이러한 common source stage에서는 source degeneration을 많이 활용하게 됩니다. Source degneration이라고 하면 많이 들어서 익숙하지만 과연 어떤 장점이 있기 때문에 사용하는 걸까요? 우선 common source stage with source degeneration 을 설명하기 위한 간단한 회로 입니다. Rs 라는 저항을 mosfet과 ..

회로 해석을 하는 데 있어서 한 개의 작은 블락은 대신호 모델에서 small signal parameter를 구하는 방법으로 해석할 수 있습니다. 하지만 Transmitter 나 Receiver 그리고 다른 여러 개의 블락이 합쳐진 회로에서는 일일이 하나의 소신호를 구할 수 없습니다. 각 블락의 gain 과 dynamic range 등을 파악하고 이를 제어공학에서 배운 방법을 통해 해석합니다. 하지만 이 제어공학의 전제에는 아주 중요한 전제가 깔려있는데요, 그것은 바로 각 블락이 linear하다는 전제입니다. 그렇다면 Linear하다는 것은 무슨 뜻일까요? 어떤 시스템이 linear 하다는 것은 input 에 따라 output 이 linear 하게 변하는 것을 의미합니다. (a) model 을 보면 in..

Current mirror는 amplifier 등의 회로에서 원하는 current를 흘려주기 위해서 필수적인 회로입니다. 회로를 설계하는 관점에 있어서 전류의 관점에서 혹은 전압의 관점에서 설계를 하게 되는데, 실제로는 기준을 잡아주기에 전류가 더 편하기 때문이죠. 예를 들어서 회로 안에서 0.5V의 전압을 만들어주는 경우를 생각해보겠습니다. 0.5V 의 전압을 만들기 위해서는 회로 밖에서 0.5V의 전압을 직접 걸어주어도 되고, 혹은 1V의 전압을 걸어 resistor를 사용해 voltage dividing 을 해도 됩니다. 반면에 current 같은 경우에는 current mirror를 사용하죠. 일반적으로 amplifier를 설계할 시에 branch에 흐르는 current 값을 정해 설계하는데 이를..