FND(Flexible Numeric Display)에서 ASR은 Anode type으로 숫자 표현을 위한 data 입력이 GND값을 가지며, VCC를 공통으로 사용한다. 반대로 CSR은 Cathode type으로 data 입력에 VCC값이 들어가며, GND가 공통이다.
위에서 5163과 5263은 각 digit에 대해서 별도의 data 입력을 가지고 있지만 4401의 경우 data 입력을 4개의 digit가 공유해서 사용하고 있다. 따라서 주파수를 이용하여 COM1~4를 순차적으로 ON시켜서 점멸하도록 구성하면 동시에 켜진 것 처럼 보일 수 있다.
< 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.
Inductor와 Capacitor의 경우 Resister와 달리 전장이나 에너지를 충전하거나 방전하게 되는데, 따라서 simulation을 할 경우 조건에 따라 초기값을 지정해주는 것이 중요하다. 추가로, 직류 신호에 대해서 C는 개방, L은 단락 상태로 동작함을 생각하면 이해하기 쉽다.
먼저 라이브러리를 analog에서 "C", "L"을 이용해야 "IC(Initial condition)"을 설정할 수 있다. C의 경우 IC 값을 설정하지 않은 경우와, 0V로 설정한 경우, 1V로 설정한 경우는 아래와 같다.
C에서와 마찬가지로 L에서도 IC 값을 설정할 수 있다. 아래는 값이 없을 때와, 0일 때, 1A일 때를 나타낸다. 초기값은 노드의 1번을 기준으로 2번을 향해 정해지는 것을 참고해야 한다. 만약 자기가 원하는 초기값의 반대 부호가 나올 경우 소자이 방향을 반대로 바꾸거나 값을 반대로 적으면 된다.
먼저 Step fulse로 동작하는 전압원, 전류원을 만들기에 앞서 전압과 전류의 특징을 살펴보는 것이 중요하다. 전압원의 경우 일정한 전압차를 만드는 역할을 하는데, 회로가 끊어지게 되면 그 전압차를 만들지 못하게 된다. 따라서 아래와 같이 회로를 개방 또는 단락을 통해 step fulse를 만들 수 있다.
반면, 전류원의 경우 일정한 전류를 공급하는 역할을 하는데, 회로가 끊어지더라도 동작을 한다. 회로의 한 방향이 끊어져 있더라도 반대쪽으로 전류가 들어오거나 나가는 형태로 동작을 하게 된다. 따라서 전압원과 같은 방법으로 하게 되면 아래와 같은 결과가 나오게 된다. 분명 스위치에 의해 개방과 단락이 발생하였지만, 회로에는 계속해서 전류가 흐르고, 전압차가 있다.
전류원의 경우 전압원과 달리 전류원과 병렬로 sw_tOpen 스위치를 만들어서 회로에 전류를 흐르지 않게 하였다가 지정된 시간에 회로에 전류를 흐르는 식으로 해야 한다. 아래와 같이 하게 되면 step fulse 작동하는 것을 볼 수 있다.
위와 같은 회로에서 phase를 측정하려면 Simulation Settigs에서 Analysis type를 AC Sweep/Noise로 설정하고 주파수의 범위를 실제 회로의 주파수를 기준으로 적당한 범위로 지정한다. 그리고 Total Points는 시작 주파수부터 끝까지 범위 내에 포인트를 얼마나 추출하는지 정하는 것이다. 포인트를 크게 잡을 수록 시간이 오래 걸리고, 그래프는 부드러운 곡선을 그린다.
Simulation Settings이 끝나면 phase 측정을 위한 marker를 지정해주면 된다. PSpice -> Markers -> Advanced 항목에 보면 Phase of Voltage, Phase of Current가 있다. 측정하고자 하는 것이 전압의 phase인지 전류의 phase이냐에 따라 maker를 선택해서 측정하면 된다.
위 화면이 실제 시뮬레이션 결과이다, 9KHz에서부터 12KHz의 범위 내에서 전압의 phase의 변화를 보여준다. p.s. 처음에 advanced에 있는 marker를 몰랐는데, 이 사용방법을 알려준 "승찬"에게 감사의 말을 전합니다.
A resistive circuit is a circuit containing only resistors, ideal current sources, and ideal voltage sources. This means that relationships between current and voltage are linear. If the sources are constant (DC) sources, the result is a DC circuit. The analysis of a circuit refers to the process of solving for the voltages and currents present in the circuit. The solution principles outlined here also apply to phasor analysis of AC circuits.
Two electric circuits are said to be equivalent with respect to a pair of terminals if the voltages across the terminals and currents through the terminals are identical for both networks.
If V2 = V1 implies I2 = I1 for all (real) values of V1, then with respect to terminals ab and xy, circuit 1 and circuit 2 are equivalent.
Resistors in series and in parallel
Resistors in series:
Resistors in parallel:
The above simplified for only two resistors in parallel:
1. Label all nodes in the circuit. Arbitrarily select any node as reference. 2. Define a voltage variable from every remaining node to the reference. These voltage variables must be defined as voltage rises with respect to the reference node. 3. Write a KCL equation for every node except the reference. 4. Solve the resulting system of equations.
(Mesh — a loop that does not contain an inner loop.) 1. Count the number of “window panes” in the circuit. Assign a mesh current to each window pane. 2. Write a KVL equation for every mesh whose current is unknown. 3. Solve the resulting equations
Choice of method
Given the choice, which method should be used: nodal analysis or mesh analysis?
Nodal analysis: The number of voltage variables equals number of nodes minus one. Every voltage source connected to the reference node reduces the number of unknowns by one.
Mesh analysis: The number of current variables equals the number of meshes. Every current source in a mesh reduces the number of unknowns by one.
There is also another point to consider: mesh analysis only applies to planar circuits, i.e. circuits that can be drawn using only two dimensions. Intuitively, what this means is that the wires in the circuit diagram must not "jump over" one another if one is to apply mesh analysis. Nodal analysis, on the other hand, can be applied to both planar and non-planar circuits. Note that sometimes, a circuit that is drawn in a non-planar fashion (i.e. with wires jumping over each other) may be redrawn in planar form, although this is not always the case. Generally, most of the circuits one encounters in elementary resistive network analysis are planar in nature.
To summarize, for planar circuits, either nodal or mesh analysis may be used; generally, the method with the least unknowns to solve for is selected. For circuits that are non-planar, one can try to redraw the circuit in planar form; if this is not possible, one has no choice but to apply nodal analysis.
FND.OLB
