CS Stage(5) - Triode Load [Razavi][Ch3]

반응형

출처: Behzad Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, Second Edition

Chapter 3 - Single-Stage Amplifiers (pg. 60~61)

---

3.3. Common Source Stage

3.3.5. CS Stage with Triode Load

CS Stage with Triode Load

Deep triode region에서 동작하는 MOSFET은 resistor처럼 동작하죠.

그래서 CS stage의 load로 쓰일 수 있습니다.

 

Fig. 3.22에서 보듯, M2가 모든 output voltage swing에 대해 deep triode region에서 동작하도록 Vb를 걸어주면 됩니다.

이때 Vb는 충분히 낮은 전압이어야 합니다.

그래야 M2의 triode 조건인 Vsd < Vsg – |Vth| (= (Vdd-Vout < (Vdd-Vb)-|Vth,p|) = (Vb < Vout – |Vth,p|))를 만족하기 때문입니다.

 

Deep triode region에서의 M2를 저항 Ron2라고 생각하면, Ron2의 식은 (3.51)과 같습니다.

이 CS stage의 gain은 gm1Ron2가 되겠습니다.

 

 

이 회로의 단점은, Ron2이 μpCox, Vthp, Vb에 의존하므로 정확한 Ron2 값을 맞추기 어렵다는 점입니다.

μpCox와 Vthp는 공정과 온도에 따라 변하고, Vb를 정확하게 조절하려면 회로가 복잡해지다 보니, triode load를 가진 CS stage는 사용이 어렵습니다.

그래도, triode load는 diode-connected device보다 voltage headroom이 적게 필요하다는 장점이 있습니다.

그 이유는, Fig. 3.22의 triode load 경우에는 Vout,max = VDD지만 Fig. 3.16의 diode-connected load의 경우에는 Vout,max = VDD-|Vthp|이기 때문입니다.