[전자회로] 2. Cascode / Current Mirror

Cascode

• Emitter Degeneracy
  

  

  • $R_{out}=[1+g_m(R_E||r_{\pi })]r_o+R_E||r_{\pi }\simeq g_m{r}_o(R_E||r_{\pi })$
• Cascode
  

  

  • $V_{b2}$로 입력 신호 인가
  • 출력 임피던스 해석시 Q2는 B, E가 그라운드이고 Collector 방향으로 해석하므로 $r_o$로 해석
  • $R_{out}=[1+g_{m1}(r_{o2}||r_{\pi 1})]r_{o1}+(r_{o2}||r_{\pi 1})\simeq g_{m1}{r}_{o1}(r_{o2}||r_{\pi 1})$
  • 출력 임피던스를 증폭시켜 Gain이 증가
• False Cascode
  

  

  • B, C가 그라운드고 Emitter방향으로 해석되므로 Q2는 $1/g_{m2}||r_{o2}\simeq 1/g_{m2}$로 해석
  • Emitter단 저항이 매우 작은 값이 되어 출력 임피던스는 대략 $[1+\frac{g_{m1}}{g_{m2}}]r_{o1}$, 같은 트랜지스터일 경우 출력 임피던스는 약 2배 증가하여 증폭 효과가 거의 없음
• ex. Practical Cascode
  

  

  • Q1, Q2 : npn / Q3 : pnp
  • Q1, Q3은 Collector 방향으로 해석하게 되므로 $r_o$로 해석
  • Q1, Q2만 있을 때 $R\simeq g_{m2}{r}_{o2}(r_{o1}||r_{\pi 2})$
  • 출력 임피던스 $R_{out}\simeq r_{o3}||[g_{m2}{r}_{o2}(r_{o1}||r_{\pi 2})]$

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Current Mirror

• $I_C=I_{S}exp[\frac{V_{BE}}{V_T}]$
  • $I_S$ : saturation current
  • $V_T$ : Built-in Voltage
• $V_{BE}=V_{T}ln\frac{I_C}{I_S}$
• $V_{BE2}=V_{BE1}$
• $\therefore I_{C2}=I_{S}exp[\frac{V_{BE}}{V_T}]=I_{REF}$

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• current mirror 응용 : 전류 곱하기 / 나누기
  

  

  
  

  

• reference쪽 트랜지스터를 늘리면 전류가 나눠지고, copy쪽 트랜지스터를 늘려주면 전류가 곱해진다.