전회1(CH5)_MOSFET DC 특성 및 기본 DC 회로(6): Diode Connected, CS with Degeneration

DC Biasing 관련된 몇 가지 회로가 존재한다.
아래 3가지 관련해서 다음을 고민하며 읽기를 바란다.

1) Diode Connected: 등가적으로 뭔가? 무슨역할인가?
2) CS with Degeneration : 바이어스 안정화
3) Current Mirror : 전류 복사, DC는 어떻게? 실제 회로 구성은 어떻게? (다음장에서 다루겠다)

Diode Connection(1)

 

1) Diode Connected는 MOS의 Gate와 Drain을 묶게 되면 무조건적으로 Saturation이 보장된다.
--> 수식으로 봐도 VDS > VGS-Vth인데, VG와 VD가 같으니 0>-Vth 이므로 당연하게 포화 상태이다.

 

2) 회로적으로 이런 회로가 존재한다면, 당연하게 전류를 흘려준다고 생각하면 된다.

 

3) 얼마나 전류가 흐를것인가?에 대해서는 위에 전류 소스가 있다면 혹은 ref 전류가 있다면 그 전류를 그대로 흘려보내준다.

 

Diode Connected (2)

 

4) 그렇다면 Gate-Drain 사이에 저항 RG가 있다면, 이것도 다이오드 역할을 할까?

--> 그렇다. 왜나면, Gate단으로는 Oxide가 있으므로 전류가 들어가지 않게 되고 DC 적으로 전류가 흐를 수 있는 Path가 여전히 D->S밖에 없으므로 동일하다.

 

5) 그럼 동일한 function인데 왜 이런 회로를 쓸까?
--> Input 입장에서 그냥 Short된 상태라고 치면, Rin은 RD//ro인데 통상적으로 그렇게 큰 값을 갖지 않는다.

--> 근데 RG라는 큰 값을 달게 되면 Rin이 크게 보여 전압 전달이 커지는 효과가 있다.

--> 즉 DC 적으로는 Diode 역할을 AC적으로는 증폭기 수행이 가능하다는 것이다.

 

 

CS Stage with Degeration

 

6) CS Amp의 source 쪽에 저항을 다는 회로를 종종 볼 수 있다.

--> 이후에 자세하게 해석을 하겠지만 갖는 의미만을 살펴보자.

--> 만약 DC 전류가 커지게 된다면, ID는 Rs 쪽으로 흐르게 되며 VS가 커지게 된다.

--> VS 가 커짐에 따라 VGS가 줄어들고, 다시 전류가 줄어드는 Negative Feedback 효과가 발생하게 된다.

--> 이를 통해 Degeneration의 역할이 바이어싱 안정화라는 것을 알 수 있다.