전회1(CH5)_AMP의 3가지 타입과 해석(2): CS 해석

 

1) CS amp 해석을 진행해보자

-> DC 해석을 통해 gm, ro를 알게 되었다는 가정하에 출발하겠다.

 

2) 우선 Gain은 너무 유명하게도 Av=-gm*(ro//RD)이다.

-> 간단하니깐, 왜 그런지는 위에 과정을 따라가면 된다.

-> 단지, Vsig 게이트에 넣을 때 Rin 무한대니깐 온전하게 Vsig 들어가고

-> Vsig 땜에 id 생기고 id가 ro//RD 만나서 전압으로 변환되는 구나? 그리고 전류 방향은 반대로 들어가니깐 위상도 반전이겠다. 

-> 정도를 판단했으면 좋겠다.

 

 

3) Rout은 입력단 저항을 포함하며 Vsig는 gnd로 Short 한 채 해석한다.

-> 때문에 Vg 전압은 0V가 되고, 전류는 발생하지 않는다.

-> 그러면 그냥 mos 쪽 path는 open과 마찬가지이므로 Rout=ro//RD로 보인다.

 

4) Ro의 경우 입력단 저항을 포함하지 않고 Amp의 입력만 gnd로 Short한 채 해석한다.

-> 이 역시 Vg가 0V가 되고, 전류는 발생하지 않는다.

-> 그러면 이 또한 Ro=Rout=ro//RD로 해석할 수 있게된다.

 

아 그러면 우리는 CS 해석할 때 입력단에 저항이 어떻게 연결되든 알빠 없이 그냥 gm*Rout으로 해석하면 된다는 거다.

 

 

CS 실제 구성과 AC coupled Cap의 역할

 

5) 앞에는 너무 요약된? 회로를 통해 알아봤는데, 이번에는 실제 Function Gen + Coupled cap 이런 것들이 부수적으로 달려있는 채로 해석해보자.

-> DC 해석을 했다 치고 우리는 gm, ro를 알고 있다

-> AC 해석을 진행할 때는 AC couple Cap을 Shorth한 채 해석한다.

 

**여기서 잠깐! 왜 AC coupled Cap은 함수발생기와 직렬로 붙어야할까? 없으면 안되나?**

-> 무조건 있어야한다. Vsig는 AC 신호이므로 DC는 0V라 할 수 있다.

-> 그런데, 우리가 동작점으로 잡은 VG의 전압이 3V라면 전류는 RG 혹은 Rsig로 흐르게 된다.

-> 이때, 보통의 장비의 저항은 50ohm 매칭이 되어있으므로 50ohm이고 RG가 이거보다 훨씬 크다면 장비로 전류가 들어가게된다.

-> 위의 예시를 보면 장비로 전류가 60mA 흐르는 건데 장비 터질 수도 있다.

 

 

6) 다시 본론으로 돌아와서 AC 해석을 해보자

 

6-1) Rin= (R1//R2) //Gate단의 저항은 무한대로 가정

 

6-2) Av는 Amp의 입력부터 출력까지의 전달함수
-> Av=-gm*(ro//RD//RL)

 

6-3) Gv는 Vsig부터 출력까지의 전달함수

->Vsig=Vi * (R1//R2)/[(R1//R2)+Rsig]

-> 따라서, Gv=[ Rin / (Rin+Rsig) ] *Av

 

6-4) CS Rout은 뭐다? Ro랑 같다. 그리고, Load단의 붙어있는 저항은 제외한다.

-> Rout= ro//RD 이다.

 

**근데 사실 증폭기의 게인은 load까지 포함해서 해석을 하니깐 보통은 그냥 다 포함해서 고려함**

**단지 설계할 때 우리의 Amp가 출력 저항을 얼마나 갖는가? 관심이 있을 때는 이제 뒷단 로드를 제외하고 해석을 하란거**