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아날로그 회로설계

by 배고픈 대학원생 2021. 8. 25.
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아날로그 회로설계 파트는 아래와 같으며 전자회로과정과 유사하지만 조금 더 어려운 내용이 추가 되었다.

 

전자회로 1&2 과정에 대해서는 아래에 포스팅을 해두겠다.

(비슷한 만큼 겹치는 글들이 많음을 유의하라)

 


Chapter 1

소개와 회로해석의 기초


개요에서는 선수과목들을 간단하게 소개하며, 회로 해석에 관한 링크를 걸어두려 한다.

(전자회로 1, 2 과정과 밀러 이론, 소신호등가모델, 입출력 임피던스를 구하는 방법 등)

 

2021.09.01 - [전공(Major)/아날로그 회로설계] - 아날로그 회로설계 개요

 

아날로그 회로설계 개요

사전 지식 1. 회로이론 회로이론을 통한 테브난, 노턴, KCL, KVL 등 중요한 회로 해석법을 배움으로써 복잡한 회로를 해석할 때 유용하게 도움이 된다. 2. 전자회로과정 본 과목은 전자회로과정보다

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Chapter 제목 간략한 설명
2 MOSFET Physics(MOS 물리) MOSFET의 동작원리 및 물리적 구조를 알아본다.
3 Single Amplifier(단일 증폭기) 공통 소스, 공통 게이트, 소스 폴로워, 캐스코드 구조를 알아본다
4 Differential Amplifier(차동 증폭기) 차동 증폭기에 대해 알아보도록 한다.
5 Current Mirror(전류 거울) MOSFET 전류거울과 캐스코드 전류거울을 알아본다
6 Freq. Response(주파수 응답) 기존에 낮은 주파수 회로들의 주파수를 올려보면서 회로에 미치는 영향을 알아본다.
7 Noise(잡음) 회로의 잡음을 해석해본다.
8 Feedback(귀환, 궤환, 피드백) 조금 더 어려운 내용의 피드백을 알아본다.
9 Stability and Frequency Compensation(안정성 및 주파수 보상) 피드백 회로를 가짐으로써 불안정성에 대해 이야기해본다.

Chapter 2

MOSFET 물리


위 내용은 전자회로과정과 동일하다.(ro와 같은 해석은 추후 업데이트 될 예정)

2021.09.28 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - MOSFET 물리를 통해 동작을 알아보자

 

MOSFET 물리를 통해 동작을 알아보자

현재 1차 작성(21년 9월) 물리에 대해 자세히 설명하고 싶지만 주제가 전자회로 파트이니 동작 중심으로 어떻게 돌아가나 위주로 이 글을 적게 되었습니다. 정성적인 해석을 위주로 이에 대한 결

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Chapter 3

단일 증폭기와 캐스코드


2021.10.13 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 공통 소스 증폭기 개념과 응용 회로들을 알아보자

 

공통 소스 증폭기 개념과 응용 회로들을 알아보자

시간이 많으면 좋을텐데... 식 증명과정에 대해서는 어느정도 생략을 했어요 2차 개정때는 증명과정들을 집어 넣어서 확실하게 이해할 수 있게끔 수정해볼게요 1차 작성은 대신호, 소신호해석에

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2021.10.23 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 소스 폴로워(Source Follower)의 대신호와 소신호 해석

 

소스 폴로워(Source Follower)의 대신호와 소신호 해석

이번 포스팅은 증명과 회로의 구성을 설명하는데 수기로 작성이 되었다. 시간적 여유가 남을 때 이쁘게 작성토록 한다. 소스 폴로워(Source Follower, SF, 공통 드레인) 뭐하는 녀석일까? 소스폴로워

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2021.10.23 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 공통 게이트(Common Gate)의 대신호와 소신호 해석

 

공통 게이트(Common Gate)의 대신호와 소신호 해석

이 글은 수기로 작성된 글이다. 시간이 남으면 가독성을 높이기 위해 글을 수정할 것이다. 공통 게이트는 입력을 소스 단자(Source Terminal)에서 받고, 출력을 드레인 단자(Drain Terminal)에서 나오게

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2021.10.25 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - Common Source Amplifier Design(공통 소스 증폭기 설계)

 

Common Source Amplifier Design(공통 소스 증폭기 설계)

1. 토폴로지 선택(저항, 캐스코드, 축퇴형) 1) 토폴로지 선택 : 소스 폴로워, 공통 게이트, 공통 소스(축퇴형 포함), 캐스코드 2) 부하 선택 : 저항, Deep Triode MOS Resistor, PMOS 등등.. 2. Length를 선택  -..

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2021.10.25 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 캐스코드 단(Cascode Stage)의 기본

 

캐스코드 단(Cascode Stage)의 기본

캐스코드.. 너는 어떤 녀석이냐 BJT 회로에서는 공통 이미터(CE) 다음에 공통 베이스(CB)를 연결한 형태, MOSFET 회로에서는 공통 소스(CS), 공통 게이트(CG) 증폭기를 연결한 형태를 캐스코드 증폭기라

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Chapter 4

차동증폭기


2021.10.13 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 단일 증폭기와 차동 증폭기의 차이점과 장단점 정리

 

 

 

단일 증폭기와 차동 증폭기의 차이점과 장단점 정리

이번 포스팅은 차동증폭기를 제대로 이해하는데에 앞서 에피타이져의 식으로 장단점과 단일 증폭기에 대한 차이점을 이해하도록 하기 위함과 차동증폭기 본문의 분량이 많아질 것을 우려해 해

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2021.10.15 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 차동증폭기의 대신호와 소신호해석

 

차동증폭기의 대신호와 소신호해석

본 포스팅을 하기에 앞서 저항의 값, 트랜지스터의 사이즈(W/L)이 모두 동일하다고 가정하여 풀이를 시작합니다. 이전 진도에 대한 복습 단일 출력과 차동 출력에 대해 생기는 이점과 단점에 대

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2021.10.18 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 차동 증폭기의 공통모드 응답

 

차동 증폭기의 공통모드 응답

차동 증폭기에 대한 포스팅은 여러 차례에 걸쳐 작성이 되고 있습니다. 이해를 하기 어렵다면 아래의 링크를 참조해주세요 제일 먼저 쓴 글 2021.10.13 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계]

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2021.10.27 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 축퇴 저항 및 캐스코드 차동 증폭기

 

축퇴 저항 및 캐스코드 차동 증폭기

캐스코드 차동 증폭기 이전에 캐스코드에서 무한대의 출력 저항을 가진 전류원은 실제로 구현할 수 없고, PMOS로 구성된 부하의 값이 작으면 전압이득이 PMOS의 출력 저항을 따라가기 때문에(NMOS

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2021.10.27 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 차동 증폭기 설계(Differential amplifier design)

 

차동 증폭기 설계(Differential amplifier design)

2021.10.25 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - Common Source Amplifier Design(공통 소스 증폭기 설계) Common Source Amplifier Design(공통 소스 증폭기 설계) 회로의 구성은 위와 같다. 공통 소..

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Chapter 5

전류 거울과 바이어싱 기법


2021.10.28 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 전류 거울(Current Mirror)의 원리를 알아보자

 

전류 거울(Current Mirror)의 원리를 알아보자

전류 거울은 집적회로를 설계할 때 아주 유용한 기법 중 하나이다. 왜 이런 기법이 유용한지에 대해서 알아보고, 하나하나 알아가 보면서 완벽히 이해해보도록 하기 전에 공정 변화(또는 변이, P

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2021.11.04 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 캐스코드 전류 거울(Cascode Current Mirror)

 

캐스코드 전류 거울(Cascode Current Mirror)

이 글은 학부 4학년 또는 대학원 진도임으로 다소 어려울 수 있음 기존에 전자회로에서는 채널 길이 변조(Channel Length Modulation)을 고려하지 않고 설계를 하였으나 드레인 전류는 Vgs와 Vds의 함수이

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Chapter 6

증폭기의 주파수 응답


2021.10.22 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - MOSFET의 커패시턴스 성분을 알아보자

 

MOSFET의 커패시턴스 성분을 알아보자

낮은 주파수에서 MOSFET 회로 해석을 할 때는 MOSFET 내부에 있는 기생 커패시턴스값이 매우 작기 때문에 무시하고 넘어갔다. 주파수가 점점 올라가면서 기생 커패시턴스(Parasitic capacitance)가 mosfet

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2021.10.22 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 트랜지스터의 과도 주파수(Transit Frequency) 차단 주파수? 이게 뭔데

 

트랜지스터의 과도 주파수(Transit Frequency) 차단 주파수? 이게 뭔데

새로운 기술로 나날이 발전하느 반도체 소자 분야에서 소자들을 포함한 회로(여러가지 트랜지스터로 짬뽕해서 만든 회로)의 성능을 예견하는데도 유용하고 심지어 다른 소자들과 비교할 수 있

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2021.11.23 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 공통 소스, 소스 폴로워, 공통 게이트의 주파수 응답(Frequency response of Common Source, Gate and Source Follower)

 

공통 소스, 소스 폴로워, 공통 게이트의 주파수 응답(Frequency response of Common Source, Gate and Source Follo

이번 Chapter 6의 내용은 밀러 근사를 이용하지 않고 KCL을 통해 극점과 영점을 전부 보는 연습을 하도록 한다. 밀러 근사를 이용하는 건 Stability를 다루는 챕터에서 많이 다루도록 한다. 이번 포스

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2021.11.30 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 주파수 응답을 고려한 차동 증폭기(Design of Differential Amplifier considering frequency response)

 

주파수 응답을 고려한 차동 증폭기(Design of Differential Amplifier considering frequency response)

이 글은 차동 증폭기 설계에서 주파수 응답이 포함된 글입니다. 2021.10.27 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 차동 증폭기 설계(Differential amplifier design) 차동 증폭기 설계(Differential am..

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Chapter 7

잡음


2021.12.06 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 회로 잡음 (Noise)과 전력 스펙트럼 밀도(power spectral density)의 이해

 

회로 잡음 (Noise)과 전력 스펙트럼 밀도(power spectral density)의 이해

개인적으로 글을 쓴 나는 잡음 파트에 정말 약했기 때문에 여러 서적들을 참고하여 적었기 때문에 나의 자습장처럼 적어놓은 느낌이 있을 것이다. 이 단원을 이해하기 위해서는 1. 확률과 통계[

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2021.12.07 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 잡음 전력 계산

 

잡음 전력 계산

앞으로의 예제들을 풀면서 잡음에 대해 조금 더 알아가는 방향으로 진행하는 것이 이번 포스팅의 목적이다. 이전 글은 아래에 링크를 걸어둘 것이다. 반드시 이전 포스팅을 읽어야 한다. 2021.12.0

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2021.12.07 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 잡음 입력과 무잡음 증폭기 해석(Analysis of noise input and noiseless amplifier)

 

잡음 입력과 무잡음 증폭기 해석(Analysis of noise input and noiseless amplifier)

이 글은 세번째 진도이다. 첫번째 포스팅에서는 잡음의 종류를 알고, 잡음 전압 또는 전류의 값을 명확하게 알 수 없으니 통계적 특징으로 잡음 전력을 주파수 영역에서 표현하는 방법과 구하는

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2021.12.09 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 신호 대 잡음 비(Signal to Noise Ratio)를 알아보자

 

신호 대 잡음 비(Signal to Noise Ratio)를 알아보자

이 글은 Noise Chapter의 네번째 진도이다. 신호 대 잡음 비(Signal to Noise Ratio, SNR) 아래 그림 1과 같이 증폭기가 정현파 신호를 받는다고 가정하게 되면 증폭기의 출력은 증폭퇸 신호와 함께 회로에서

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2021.12.09 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 저항과 MOSFET의 잡음해석(Noise Analysis of the Resistor and MOSFET) - 무잡음 신호와 잡음 회로 해석(Noiseless signal + Noise Circuit)

 

저항과 MOSFET의 잡음해석(Noise Analysis of the Resistor and MOSFET) - 무잡음 신호와 잡음 회로 해석(Noiseless

이 글은 Noise Chapter의 다섯번째 진도입니다. 앞에서 우리는 전체적인 잡음에 관한 기본적인 해석을 배웠으며 이제 회로의 잡음을 알아볼 것이다. 저항의 잡음부터 시작해서 MOSFET의 잡음까지 알

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2021.12.13 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 잡음을 고려한 차동증폭기 회로 설계(Design of the differential amplifier considering Noise)

 

잡음을 고려한 차동증폭기 회로 설계(Design of the differential amplifier considering Noise)

전체적인 설계 정리 1. 토폴로지 선택(저항, 캐스코드, 축퇴형) - 제일 간단한 저항성 부하를 먼저 선택하는 것이 좋다. 2. Length를 선택  - 해당 공정에서 제공하는 가장 낮은 L을 선택하는 것이 좋

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Chapter 8

피드백(Feedback, 귀환, 궤환)


 

전자회로2 과정에서 피드백에 대한 원리와 해당 토폴로지를 설명했지만 아날로그 회로설계 과정에서는 아래와 같은 심도 있는 내용들을 다뤄볼까 한다.

 

2021.12.11 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 피드백의 이점 및 단방향 피드백과 양방향 피드백을 알아보자

 

피드백의 이점 및 단방향 피드백과 양방향 피드백을 알아보자

피드백의 이점 1. 능동 소자 파라미터 변이들(Variations)에 대해 폐쇄-루프 이득(Closed-Loop Gain)을 둔감화(Desensitize)시킨다. 2. 낮은 왜곡(distortion)을 가지는데 이는 선형성을 향상하며, 넓은 대역폭을.

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(작성중 2월 중순내로 업로드 예정)

 


Chapter 9

안정성 및 주파수 보상


2022.01.19 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 보데의 법칙을 통해 회로의 전달함수H(s), 극점(pole), 영점(zero), 위상(Phase)을 알아보자

 

보데의 법칙을 통해 회로의 전달함수H(s), 극점(pole), 영점(zero), 위상(Phase)을 알아보자

해당 내용은 OP-amp 미분기 적분기, 회로의 주파수 응답, 피드백 단원 이후에 주파수 보상 및 안정성 내용을 읽기 전에 읽어야 하는 내용입니다. 크기(Magnitude)에 대해 읽으시려면 처음부터 읽으시

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2022.01.19 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 피드백 회로의 불안정성 문제와 바크하우젠 조건을 알아보자

 

피드백 회로의 불안정성 문제와 바크하우젠 조건을 알아보자

이 글은 피드백 챕터의 9번째 진도이면서 주파수 안정 및 보상의 첫번째 진도입니다. (위상에 대한 내용을 잘 모르시는 분들은 아래 링크를 통해 지식을 얻고 오시길 바랍니다) 2022.01.19 - [전공(Ma

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2022.01.24 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 피드백 회로의 안정조건(Stability Condition of Feedback circuit)

 

피드백 회로의 안정조건(Stability Condition of Feedback circuit)

이 글은 피드백 챕터의 10번째 진도이면서 주파수 안정 및 보상의 두번째 진도입니다. 이전 진도 2022.01.19 - [전공(Major)/전자회로와 아날로그 회로설계] - 피드백 회로의 불안정성 문제와 바크하우

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2022.01.26 - [회로 관련 전공/회로 과정 통합 글] - 피드백 회로의 위상 마진(Phase Margin)

 

피드백 회로의 위상 마진(Phase Margin)

피드백회로 단원의 11번째 진도이자 및 주파수 보상 챕터의 네번째 진도이다. (이 글은 상급 내용도 다루고 있다. 이 둘의 내용에 대해서 구분선을 놓을테니 어려우면 읽지 않아도 좋다) 내용이

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2022.01.27 - [회로 관련 전공/회로 과정 통합 글] - 피드백 회로의 주파수 보상과 밀러 보상(Frequency Compensation and Miller Compensation of Feedback Circuit)

 

피드백 회로의 주파수 보상과 밀러 보상(Frequency Compensation and Miller Compensation of Feedback Circuit)

이 글은 피드백 회로의 12번째 진도이자 안정성 및 주파수 보상의 5번째 진도이다. 이전 진도와 동일하게 조금 더 어려운 내용들이 포함되어 있습니다. (생략 가능) 이전 진도 2022.01.26 - [전공(Major

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