[IDEC] Single-stage MOS Amplifier

Single Stage MOS Amplifier

• Common Source, Common Gate
  

  

• saturation 영역에서 Voltage Dependent Current Source(VDCS) :
  $V_{GS}$의 증가에 따라 Drain 전류 증가

• $V_{GS}$가 문턱 전압 $V_{TH}$ 이상이 되면 전류 $I_D$는 $V_{DS}$에 거의 무관하게 동작

• Common Source

  • $V_{out}=V_{DD}-I_DR_D$
    $\Delta V_D=-\Delta I_DR_R=-g_m\Delta V_{in}R_D$ ($V_{GS}$의 함수)
  • Voltage Gain $A_V=-g_mR_D$

• Common Gate

  • Source가 입력, Drain이 출력
  • 입력 증가 > $V_{GS}$ 감소 > $I_D$ 감소
  • 위 회로에서 $V{in}=-V_{GS}$, $\Delta I_{out}=-g_m\Delta V_{in}$
    • $\Delta V_{out}=-\Delta I_{out}R_D=g_mR_DV_{in}$
    • $A_V=g_mR_D$

• Early effect
  

  

  • Ideal Current Source로써의 MOS는 전압 입력에 완전히 독립적
  • 실제 동작은 Saturation 상태에서도 전압에 비례하여 약간씩 전류가 증가
    • 이는 Norton 등가회로로 해석했을때 전류원에 병렬한 저항이 추가된 것으로 해석 가능
    • 실제 MOS회로에서는 Drain-Source 사이에 내부저항 $r_o$가 추가된 것으로 표현

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• Source Follower
  

  

• Gate가 입력, Source가 출력
• Diode 특성 : 입력이 일정 값 이상일 때부터 전류 $I_D$가 통전
• $V_{out}=V_{in}-V_{GS}=I_DR_L$

  • $\Delta V_{IN}=\Delta V_{GS}+\Delta I_DR_L$, $\Delta V_{GS}=\frac{\Delta I_D}{g_m}$

  • $A_v=\frac{R_L}{1/g_m+R_L}$