회로공부하는 디자이너

여기서 다룰 MOSFET의 구조와 동작 원리는 회로 해석에 도움이 될 간단한 수준의 얘기만 진행한다. 소자의 Doping 농도 결정, Fermi level과 같은 물리적 특성에 대해서는 논의하지 않는다. MOSFET의 구조 우리가 사용하는 MOSFET의 일반적인 구조(Planar mosfet structure)는 다음과 같다. Oxide 위에 너비 W, 길이 L을 가지는 Polysilicon을 얹고 Polysilicon에 전압(VG)을 인가해 p-substrate의 전자를 모아 Source(S)와 Drain(D)를 연결해 Drain에서 Source로 전류가 흐를 수 있는 Channel을 만들어 줄 수 있는 구조이다. Mosfet 구조에서 실제 채널이 형성될 부분인 Effecitve length 인 Lef..

능동 필터 회로 앞 장에서 본 필터 회로들(LPF, HPF, 대역 통과 필터, 대역 차단 필터)은 수동 소자인 저항, 인덕터, 커패시터로 이루어진 회로이다. 이를 수동 필터 회로라고 하며 연산 증폭기(OP amp)를 사용하여 필터 회로들을 만들 수 있는데 이 필터 회로들은 능동 필터 회로라고 한다. 능동 필터 회로는 수동 필터 회로에 비해 가지는 장점은 인덕터의 유무이다. 인덕터는 보통 크고, 무겁고, 비싸며, 원하는 주파수 응답 특성을 상쇄시킬 수도 있는 전자장 효과를 발생시킨다. 수동 필터 회로의 경우에는 회로 구성을 위해 이런 인덕터가 필요하지만, 능동 필터 회로의 경우 회로 구성에 인덕터를 사용하지 않고 필터 회로를 구성할 수 있다. 연산 증폭기(OP amp)로 구성된 능동 필터를 살펴보자. 대역..

능동 필터 회로 앞 장에서 본 필터 회로들(LPF, HPF, 대역 통과 필터, 대역 차단 필터)은 수동 소자인 저항, 인덕터, 커패시터로 이루어진 회로이다. 이를 수동 필터 회로라고 하며 연산 증폭기(OP amp)를 사용하여 필터 회로들을 만들 수 있는데 이 필터 회로들은 능동 필터 회로라고 한다. 능동 필터 회로는 수동 필터 회로에 비해 가지는 장점은 인덕터의 유무이다. 인덕터는 보통 크고, 무겁고, 비싸며, 원하는 주파수 응답 특성을 상쇄시킬 수도 있는 전자장 효과를 발생시킨다. 수동 필터 회로의 경우에는 회로 구성을 위해 이런 인덕터가 필요하지만, 능동 필터 회로의 경우 회로 구성에 인덕터를 사용하지 않고 필터 회로를 구성할 수 있다. 연산 증폭기(OP amp)로 구성된 능동 필터를 살펴보자. 대역..

능동 필터 회로 앞 장에서 본 필터 회로들(LPF, HPF, 대역 통과 필터, 대역 차단 필터)은 수동 소자인 저항, 인덕터, 커패시터로 이루어진 회로이다. 이를 수동 필터 회로라고 하며 연산 증폭기(OP amp)를 사용하여 필터 회로들을 만들 수 있는데 이 필터 회로들은 능동 필터 회로라고 한다. 능동 필터 회로는 수동 필터 회로에 비해 가지는 장점은 인덕터의 유무이다. 인덕터는 보통 크고, 무겁고, 비싸며, 원하는 주파수 응답 특성을 상쇄시킬 수도 있는 전자장 효과를 발생시킨다. 수동 필터 회로의 경우에는 회로 구성을 위해 이런 인덕터가 필요하지만, 능동 필터 회로의 경우 회로 구성에 인덕터를 사용하지 않고 필터 회로를 구성할 수 있다. 연산 증폭기(OP amp)로 구성된 능동 필터를 살펴보자. 1차..

능동 필터 회로 앞 장에서 본 필터 회로들(LPF, HPF, 대역 통과 필터, 대역 차단 필터)은 수동 소자인 저항, 인덕터, 커패시터로 이루어진 회로이다. 이를 수동 필터 회로라고 하며 연산 증폭기(OP amp)를 사용하여 필터 회로들을 만들 수 있는데 이 필터 회로들은 능동 필터 회로라고 한다. 능동 필터 회로는 수동 필터 회로에 비해 가지는 장점은 인덕터의 유무이다. 인덕터는 보통 크고, 무겁고, 비싸며, 원하는 주파수 응답 특성을 상쇄시킬 수도 있는 전자장 효과를 발생시킨다. 수동 필터 회로의 경우에는 회로 구성을 위해 이런 인덕터가 필요하지만, 능동 필터 회로의 경우 회로 구성에 인덕터를 사용하지 않고 필터 회로를 구성할 수 있다. 연산 증폭기(OP amp)로 구성된 능동 필터를 살펴보자. 1차..

적분 증폭기 지금까지 본 연산 증폭기(OP amp)를 활용해 입력 전압의 적분에 비례하는 출력 전압을 만드는 적분 증폭기 회로에 대해 알아보자. 적분 증폭기의 회로는 다음과 같이 생겼다. 같이 회로를 보며 적분 증폭기의 동작에 대해 알아보자. 위의 적분 증폭기 회로를 보면 반전 증폭기 회로와 비슷하게 생김을 알 수 있다. 반전 증폭기 회로에서 Feedback 저항이 커패시터로 바뀌었다고 확인할 수 있다. 이번에도 마찬가지로 Ideal OP amp의 특성을 사용해 출력 전압 Vo를 입력 전압 Vi에 대해 표현해보자. 먼저 Ideal OP amp의 특성인 virtual short에 의해 반전 입력 단자의 전압은 비반전 입력 단자의 전압과 같고 이는 0이 된다. 위의 가상 단락(virtual short)을 적..

차동 증폭기 차동 증폭기란 OP amp의 두 입력 전압 사이의 차이에 비례하는 전압을 출력하는 회로이다. 차동 증폭기 회로의 구조는 다음과 같다. 아래의 회로를 보며 차동 증폭기 회로의 동작을 알아보자. 앞서 분석했던 것처럼 OP amp는 Ideal OP amp의 특성을 가진다는 가정으로 위의 회로를 해석해나간다. Ideal OP amp의 입력 저항 특성으로 반전 입력 단자에서의 KCL을 적용하면 다음과 같은 식을 만들 수 있다. 위의 식을 출력 전압 Vo에 대해서 다시 정리하면 다음과 같이 표현할 수 있다. 이제는 Ideal OP amp의 특성 중 하나인 virtual short를 사용해 비반전 입력 단자의 전압과 반전 입력 단자의 전압이 동일하다는 것을 사용하여 반전 입력 단자의 전압 Vn을 비반전 ..

비반전 증폭기 앞서 우리는 반전 증폭기에 대해 알아보았다. 반전 증폭기에서 출력의 신호는 입력의 신호와 반대로 출력됨을 확인했다. 비반전 증폭기는 이름에서 알 수 있듯이 반전 증폭기와는 달리 출력의 신호가 입력의 신호와 동일하게 출력되는 회로이다. 아래의 회로가 비반전 증폭기 회로이다. 아래 회로를 보며 비반전 증폭기에 대해 확인해보자. 반전 증폭기와는 달리 입력 전압이 비반전 입력 단자의 입력으로 들어간다. 이런 회로를 해석할 때 OP amp는 Ideal OP amp라고 가정하고 회로를 해석해보자. Ideal OP amp의 특성 중 하나인 가상 단락(virtual short)을 적용하면 Vp의 전압과 Vn의 전압이 같아야 한다. 또 Ideal OP amp의 특성 중 하나인 입력 단자의 저항이 무한대라는..

반전 증폭기 출력 전압이 입력에 비례한 값에 부호는 반전되어 나타나기 때문에 붙여진 회로 구조이다. 아래 회로가 반전 증폭기의 구조이다. 아래 회로를 보면서 반전 증폭기에 대해 알아보자. 앞으로 계속해서 OP amp가 그려진 회로에 대해서 다루겠지만, 따로 언급하지 않는다면, OP amp는 ideal op amp라는 전제로 회로를 해석하면 된다. 위의 회로의 OP amp도 ideal OP amp라고 생각하고 회로를 해석하자. 우리가 궁금한 부분은 입력 전압 Vi에 따른 출력 전압 Vo의 변화이다. 앞 장에서 ideal OP amp에 대해서 얘기할 때 가상 단락(Virtual short)에 대해 다루었다. 즉 Vp가 0V이고 Vp와 Virtual short인 Vn의 전압도 0V가 된다. Vn의 전압이 0일..

연산 증폭기(Operational amplifier) 연산 증폭기라고 알려진 전자 회로는 회로 구성시 많은 곳에 사용되는 회로의 전자 부품이다. 이 연산 증폭기를 처음 다룰 때 접근 방법은 블랙박스로 접근하는 방법을 취한다. 내가 처음 연산 증폭기를 공부할 때 이 부분에서 혼선이 많이 와서 어려움이 있었다. 이 어려움을 똑같이 겪고 있을 사람들을 위해 접근법에 대해서 공유해보았다. 블랙박스로 접근한다는 것은 연산 증폭기 내부에 대한 이해는 잠시 미뤄둔다는 뜻이다. 마치, 우리가 인덕터와 커패시터를 배웠을 때와 비슷하다고 생각하면 된다. 인덕터와 커패시터가 회로에서 동작하는 공식과 결과는 두 소자들의 동작 원리에 기반하여 발생하는 결과이다. 그러나, 동작 원리를 알고 있지 못하더라도 두 소자의 공식으로 해..