능동부하(Active Load), 전류거울(Current mirror)

안녕하세요

차동증폭기를 공부하시다보면 종종 보게 되는 능동부하!

오늘은 능동부하에 대해서 정리해보겠습니다

 

능동부하란?

트랜지스터와 같은 능동소자로 만들어진 저항성 부하(Resistive Load) 회로

즉 전자회로의 부하로 사용되는 트랜지스터를 능동 부하라고 합니다

 

IC회로에서 수동부하인 저항보다 능동부하인 트랜지스터를 더 선호하는데요

그 이유는 저항은 다소 큰 칩의 면적을 사용하지만 트랜지스터는 저항보다 실리콘 면적을 작게 차지하고

정확한 값을 맞추기 어렵기 때문에 트랜지스터를 사용합니다

 

정전류원 회로는 큰 출력저항을 가지므로 부하저항 대신에 능동부하로도 사용되어

작은 칩 면적으로 큰 전압이득을 얻을 수 있습니다

 

*정전류원 회로 : 전압변동에 무관하게 항상 일정한 전류를 공급(흡수)하는 회로

 

출처 : 정보통신기술용어해설

위 회로를 보시면 능동부하를 사용한 CMOS 차동증폭기입니다.

능동부하는 트랜지스터에서 니은 모양으로 나와 Current mirror(전류거울)로 구현되어

바이어스 전류를 공급하면서 부하 작용을 하게 됩니다

M5와 M6이 능동 부하이며 M3과 M4는 바이어스 전류원이며 저항 RB를 통해 바이어스 전류의 크기를 조절합니다

 

 

참고로 아날로그 신호에 의해 이득을 조절하는 경우 바이어스 전류나 전압에 의해서 이득이 변하게 되는데

이는 비선형 소자의 사용으로 인해 순간적으로 바이어스 포인트가 변하기 때문에 왜곡이 발생합니다

이러한 문제점을 해결하기 위해 전류거울(Current mirror)를 사용하게 되는 것이죠!

전류거울 능동부하를 갖는 공통 소스증폭기

일정한 전류가 흐르게 되면 높은 임피던스를 갖게 됩니다

위 회로에서 P채널 MOSFET Mp1과 Mp2는 전류거울 회로를 구성하고 있는데 (ID2=Ibias)

Mp2의 드레인 출력저항 rop2가 구동소자 Mn1의 부하저항으로 사용됩니다

또한 Mp1,Mp2의 게이트가 서로 연결되어 있고 소스도 서로 연결되어 있으므로

두 트랜지스터는 동일한 소스게이트 전압VSGp를 갖게 됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

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