서강대 회로이론 2024-1 기말 기출문제 (정답 포함)

1. 다음의 그림에서의 회로에 대하여, NMOS와 PMOS의
parameter가 각각 k_n=800μA/V^2,k_p=200μA/V^2,∣V_tn∣=∣V_tp∣=0.5V일 때,
로드라인 트랜지스터의 전류를 구하라.

2. k_n=2mA/V^2,∣V_t∣=1V일 때, body 효과를 무시하고 문제를 풀어라. 

3. 다음의 회로에 대하여 k_n C_ox (W/L)=2mA/V^2,V_T=0.5V,V_DD=5V,R_D=4kΩ(λ=0 무시)
(1) B점 전압을 구하라.
(2) V_DS를 구하라.
(3) A_v(Vgs=1V일 때 gain)을 구하라.
(4) MOSFET이 saturation region에 있지 않거나 없는 최대 입력 전압 V_(in(max))은 얼마인가? (Vgs=1)

4. 다음 회로에 대하여, μ_n C_ox (W/L)=2mA/V^2,V_T=1V,g_m=2mA/V,r_o는 무시.
(1) V_OV=2V일을 보이라.
(2) Overall voltage gain G=v_out/v_in은 얼마인가?
(3) Threshold voltage가 V_T=1V에서 1.5V로 변할 때 I_D는 얼마나 되는가?

5. 다음 회로에 대하여, μ_n C_ox (W/L)=0.5mA/V^2,V_T=1V,r_o는 무시.
(1) V_OV=2V임을 보이라.
(2) Overall voltage gain G=v_out/v_in은 얼마인가?
(3) Threshold voltage가 1V에서 1.5V로 변할 때 I_D는 얼마나 되는가?

6. 다음 회로에 대하여, β = 100, V_BE=0.7V, β ≫ 1 ≈ 100을 가정하라.
(1) Emitter 전류가 1mA가 되도록 R_E를 결정하라.
(2) R_in은 얼마인가?
(3) R_out은 얼마인가?
(4) Overall voltage gain G_v=v_out/v_sig는 얼마인가?

7. 다음의 회로에 대하여, β=100, r_π는 무시. 그림에는 표시되지 않앗으나 Rsig, RL이 연결됨.
(1) 입력단에서 본 R_in을 r_π1,r_π2,β_1,β_2,R_B1,R_B2의 식으로 나타내라.
(2) 출력단에서 본 R_out을 r_π1,r_π2,β_1,β_2,R_B1,R_B2의 식으로 나타내라.

1. VDS + VSG = 2V,
 VGS = 1V, VSG = 1V,
 IDn = IDp = kn(VGS − Vtn)² = 800 μA/V² × (0.5)² = 200 μA

2. ID(sat) = ½ kn(VGS − Vt)² = 2 mA × (1)² = 2 mA
 ID(triode) = kn[(VGS − Vt)VDS − VDS²/2]

3. (1) VDS = 3 V
 (2) Av = −gm RD = −(2 mS × 4 kΩ) = −8 V/V
 (3) Rin = 1/gm = 500 Ω
 (4) Ro ≈ RD = 4 kΩ

4. (1) VOV = 2 V
 (2) Av = −gm RD = −10 V/V
 (3) VT = 1.5 V → ID = 0.25 mA

5. (1) VOV = 2 V
 (2) Av = −10 V/V
 (3) VT = 1.5 V → ID = 0.25 mA

6. (1) RE = 0.8 V / 1 mA = 800 Ω
 (2) Rin ≈ β(re + RE) = 100(25 mV/1 mA + 0.8 kΩ) ≈ 82.5 kΩ
 (3) Rout ≈ RC = 3.9 kΩ
 (4) Av ≈ −gm RC / (1 + gm RE) = −(40 × 3.9 k)/(1 + 40 × 0.8 k) ≈ −2.5 V/V

7. (1) Rin = rπ1 + (β1 + 1)(rπ2 ‖ RB2)
 (2) Rout = RC2 ‖ ro2