Source Follower Design

< 설계 조건 >
* VDD=1.8V, Power budget = 1.8mW    * Voltage gain = 0.9
* Min. allowable output = 0.3V(VDS2≥0.3V 일 때 M2는 saturation)
* λ = 0.1 V-1   * L = 0.5 um   * VTH = 0.4 V   *μnCox=200 uA/V2

< 설계 과정 >
① 전류 결정(I): 소비전력을 1.8mW이내로 하기 위해서 전류는 1.8mW/1.8 = 1 mA 이내의 값을 가져야 한다.
                      I = 1mA로 결정 -> Ro = 1/(λ*I) = 10 / 1 = 10㏀

② 이득에 의한 gm1, Vov1 계산
       전압이득(Av)=gmro / (2+gmro) = 0.9 -> gmro = 18 -> gm = 1.8mA/V
       Vov1 = 2I / gm1 = 2 / 1.8 = 1.111V

③ 출력 전압 결정
       MOSFET의 saturation 동작을 위해 M2의 Vds2는 Vov2(0.3V)보다 커야하고,
       M1의 Vds1은 1.111V보다 커야 한다. 따라서 Vout은 0.3V 이상 0.698V 이하의 값을 가져야 한다.
       Vout는 최대의 swing을 위해 0.5V로 지정.

④ W1, W2 계산: (계산과정 생략-MOSFET의 Early effect를 고려한 전류식에 대입) W1= 3.5848㎛, W2 = 52.91㎛

⑤ Bias 전압 Vin과 Vb 결정
       Vb는 Vov2 = 0.3V, Vth=0.4V에 의해 0.7V로 결정.
       Vin도 마찬가지로 Vov는 1.111V와 Vout(Vs1)은 0.5V, Vth=0.4V에 의해 2.041V.

< Simulation 결과 >
사용자 삽입 이미지

< DC Bias Simulation Result >

사용자 삽입 이미지< Time Domain – 1mV Sin Input >

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