2-stage OP amp 구조 관련 질문드립니다.

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안녕하세요, 답변 남겨드립니다.

질문하신 내용을 보면 회로를 정확하게 해석하고 계십니다. 첨부해 주신 회로에서 M5는 Common Source(CS) 증폭기가 아니라 Source Follower(SF), 즉 Common Drain 구조로 해석하는 것이 맞습니다.

회로를 조금 더 자세히 살펴보면 M1과 M2는 NMOS 차동 입력쌍이고, M3와 M4는 PMOS Current Mirror Load로 구성되어 있습니다. 이 부분이 일반적인 5-Transistor OTA 구조입니다.

M5를 보면 Gate는 첫 번째 OTA의 출력 노드에 연결되어 있고, Drain은 VDD에, Source는 Vout에 연결되어 있습니다. 또한 Source 쪽에는 0.3mA의 전류원이 GND 방향으로 연결되어 있네요.

이러한 연결은 전형적인 NMOS Source Follower 구조입니다. M5의 Gate 전압이 증가하면 Source 전압인 Vout도 함께 증가하며, 출력 전압은 대략 Vout = Vg - Vgs 관계를 갖습니다. 소신호 전압 이득은 일반적으로 1보다 작지만 1에 가까운 값을 가지며, 출력 임피던스를 낮추어 부하를 구동하는 역할을 합니다.

반면 Common Source 증폭기는 일반적으로 Source가 GND 또는 전류원 쪽에 연결되고, Drain에서 출력을 가져오는 구조입니다. 입력 전압이 증가하면 출력 전압이 감소하는 반전 증폭 특성을 갖는다는 차이가 있습니다.

따라서 첨부된 회로는 5-Transistor OTA와 NMOS Source Follower가 결합된 구조로 보는 것이 정확합니다. 엄밀히 말하면 첫 번째 단은 전압 이득을 형성하는 OTA이고, 두 번째 단은 전압 이득보다는 출력 구동 능력을 확보하는 버퍼 역할을 합니다.

이 차이는 Stability를 해석할 때도 중요합니다. Common Source를 두 번째 단으로 사용하면 높은 전압 이득과 추가적인 Pole이 형성되므로 위상 여유 확보를 위한 보상 설계가 중요해집니다. 반면 Source Follower는 전압 이득이 1에 가깝지만 출력 노드의 Pole과 내부 기생 커패시턴스에 의한 주파수 응답은 여전히 고려해야 합니다.

강의에서 M5를 CS 증폭기라고 설명했다면 해당 부분은 제가 잘못 설명한 것입니다. 그림에 표시된 M5는 NMOS Source Follower가 맞으며, PMOS Common Source로 해석할 필요는 없습니다.

회로의 Gate, Drain, Source 연결을 기준으로 직접 판단하신 내용이 정확합니다. 강의 설명에서 혼동을 드린 점 죄송하며, 해당 부분은 정정하도록 하겠습니다.

감사합니다.