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[추가질문]13강,14강 PSRR 시뮬레이션 질문
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1) 13,14강 강의를 보고 VIN에 DC, VDD에 AC를 주고, 삼코치님 회로에서 PSRR을 측정했는데 2dB가 나오지 않아 질문드립니다 ! 다른분들 과제보면, 입력에 AC를 줘서 DM으로 PSRR를 측정하던데 이건 잘못된 것이라 생각합니다 !
2) 또한 PSRR 시뮬레이션방법에 대해 검색결과, VDD에만 AC를 줘서 PSRR를 측정하지 않고, 회로 구조도 바꾸고 입력도 바꿔서 PSRR를 측정하던데, 혹시 저희가 진행하는 PSRR은 어떤 것인지 궁금합니다 !
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안녕하세요, 답변 남겨드립니다.
첫 번째 질문에서 언급하신 것처럼, VIN에 DC를 인가하고 VDD에 AC 소신호를 주어 PSRR을 측정했는데 결과가 2dB 정도로 낮게 나왔다는 점은 시뮬레이션이 잘못되었다기보다는 해당 회로의 PSRR 특성이 그렇게 설계되어 있기 때문입니다. 강의에서는 기본적인 구조의 PSRR 확인을 위해, 실제 증폭 회로를 그대로 두고 전원 노이즈에 대한 출력 반응을 AC 시뮬레이션으로 확인하는 방식을 소개하고 있습니다. 이 방식은 구조를 유지한 채 간단하게 PSRR의 상대적 크기를 정성적으로 확인하는 데 목적이 있습니다. 따라서 PSRR 수치가 낮게 나오더라도, 그것이 시뮬레이션 설정 오류가 아니라면 해당 회로가 해당 주파수에서 전원 노이즈에 취약하다는 것을 의미합니다. 일반적으로 PSRR은 출력 전압 대비 전원 노이즈에 의한 전달 함수이므로, dB 스케일로 표현됩니다. 예를 들어 −40dB 정도가 이상적인 수준으로 간주되며, 2dB라면 거의 전원 노이즈가 그대로 출력에 영향을 주는 상태라고 해석할 수 있습니다.
두 번째 질문에서 말씀하신 내용처럼, PSRR을 측정할 때 입력 단에 AC를 주는 방식은 잘못된 방법입니다. 이는 differential-mode 응답을 측정하는 것으로, PSRR의 개념과는 전혀 다른 결과를 유도하게 됩니다. PSRR은 입력의 영향이 아닌 전원(VDD 또는 공급 전압)의 변동이 출력에 얼마나 영향을 주는지를 보는 지표이므로, 반드시 전원 단에 AC 전압을 인가해야 합니다. 또한 회로 구조를 바꾸고 입력도 바꾸는 방식은 주로 testbench를 별도로 구성해 PSRR을 주파수별로 정량적으로 측정하는 경우에 해당합니다. 즉, 고급 시뮬레이션 환경에서는 VCVS(전압 제어 전압원)를 삽입하거나, 파워 서플라이 모델에 임피던스를 추가하여 보다 정밀한 PSRR 분석을 수행하기도 합니다.
https://m.blog.naver.com/narabaljeon/222184304030
해당 링크 참고해보니,
1) VIn- 와 Vout을 short시켜 FB형성
2) Vin+ GND로
3) VDD에 AC추가
그래프가 맞게 나오는 것 같습니다.
Vout --> -40dB : 노이즈가 0.01배로 출력됨
1/Vout = PSRR : Ripple을 100배 억제
다만 PSRR-를 구할떄는 input을 어떻게 줘야할지 모르겠네요 ㅠ
VIn- 와 Vout을 short시켜 FB형성시킨것은 Closed-loop으로 룹제어를 할때의 PSRR을 측정하는 것이 될텐데, 내가 의도한것이 Closed-loop이면 그렇게 확인하면 되고,
저는 Open loop에서 즉 DM Gain이 큰 모드이죠, 그럴때의 PSRR을 확인한것이라서 의도는 좀 다르긴 합니다. 그리고 Active load amp는 VDD에서 흔들면 PMOS가 amping역할을 하면서 Vout이 그대로 반응하는데, Two-stage의 경우는 반대로 한번 흔들어줘서 상쇄되어서 일반적으로 매우 작은 PSRR을 갖습니다. (노이즈 억제를 잘한다.)
이 관점만 정확히 이해하고 계시면 될것 같습니다. 위 시뮬레이션은 loop에서 피드백 제어를 통해 VDD가 흔들려도 억제하려는 룹이 있으니 작게 나온다고는 볼 수 있으나 오픈루프는 안좋게 나오는것이 맞긴 합니다.
답변감사합니다 !
다만 첫번째 질문에 오해가 있었습니다.
1) "PSRR 시뮬레이션 방법" 을 알고 싶어서 질문드렸습니다. 저는 삼코치님 방법대로 삼코치님 회로에서 진행했는데, 강의에서 처럼 2dB가 나와야하는데 2dB가 안나와서 질문 드렸습니다 !!
VDD에 3.3V + AC 1로 설정
VINp와 VINn을 AC 신호가 없는 동일한 DC
AC 시뮬레이션을 실행하고, 출력 노드(Vout)의 전압 크기를 플롯
이때 2dB가 나오질 않습니다 ..
(아래 사진 첨부했습니다)
새로운 질문
해당 사진 = 노이즈 이득
노이즈 이득 크다 --> PSRR Bad
노이즈 이득 작다 --> PSRR Good
그런데 왜 이득을 PSRR로 보는지 모르겠습니다 ㅠㅠ
즉, 해당 사진에서 -60dB가 나와야 PSRR이 60dB인게 아닌지 궁금합니다 !