Current Mirror

Current Mirror

이전에 다루었던 내용들은 current source biasing을 한 cascode amplifier의 형태들이었습니다.

아래 그림과 같이 전 포스팅때에는 bias voltage가 3개 달린(Vb1~b3) MOS cascode amplifier에 대해 알아보았었습니다.

이 amplifier에 대해 전자회로1에서 배웠던 biasing technique을 적용하게 되면

PVT(Process, Voltage, Temperature)에 대해 상당히 민감하게 되고

직접회로소자를 디자인 할때 실용성이 상당히 떨어지게 됩니다.

따라서, PVT에 민감하지 않은 current source ( IREF) 를 만들어 놓고 current를 복사하는 형태를 고안하게 됩니다.

밑에 그림처럼요.

이렇게 하면 어떤 점이 좋은지 나중에 결론으로 보고 이 Current Mirror부분에 어떤 회로가 구현되야 하는지 살펴봅시다.

우선, Current Mirror에 해당하는 물음표 부분에는 어떤 회로가 들어가야 할까요?

우리의 목적은 IREF 와 Icopy1이 최종적으로 같게끔 설정하는 것이 목표이니, 다른 요소에 대해 신경을 쓰기 싫습니다.

다시말해, 우리는 IREF의 값, 즉 전류의 값만 변화를 주면 그대로 Icopy가 수용하길 바랄 뿐입니다.

따라서 전류값(IREF)이 설정되면 전압값은 자동적으로 물음표안에서 처리하도록 하는게 좋겠죠? 

물음표안에 들어갈 회로는 다음과 같습니다. V1값은 QREF에 IREF가 흐르게끔 정해집니다. 

IREF<QREF에 흐르는 전류가 되면, V1과 QREF에 흐르는 전류가 낮아지며 'IREF=QREF에 흐르는 전류' 가 되고 V1은 고정되게 됩니다.

Base와 Collecter부분만 연결했을 뿐인데 V1이 자동적으로 고정되게 됩니다.

결과적으로 우리는 IREF의 값만 잘 고려해서 흘려주기만 하면 되게됩니다.

전압에 대해 걱정할 필요가 없어진 것이지요.

이렇게 Current Mirror를 완성시키고 나서 응용을 하게 되면 놀라운 결과를 볼 수 있습니다.

위에 그림처럼 우리는 transistor의 BJT의 크기(면적)을 변화시켜서 원하는 전류값을 만들어낼 수 있습니다.

여기서는 IREF의 3배에 해당하는 전류값을 만들어낼 수 있네요. (KCL에 의해서요)

그러면 왜 BJT의 크기(면적)만 변화시키면 되냐구요?

이 식에서 Is의 주된 부분은 AE, 즉, 면적이기 때문입니다.

반대로, IREF의 1/3에 해당하는 전류값을 만들고 싶으면,

이렇게 회로를 구성하면 됩니다.

종합해서, 회로를 구성한 것을 보면, Icopy1에는 IREF/4 만큼의 전류가 흐르게되고,

Icopy2에는 10*IREF/4 만큼의 전류가 흐르게 됩니다.

다음 포스팅에도 Current Mirror에 대해 이어서 보겠습니다.