Two-Stage Operational Transconductance Amplifier with Controllable Reference Voltage

Abstract

본 논문에서는 reference voltage 를 control 하여 output common-mode voltage 를 조절하는 two-stage operational transconductance amplifier (OTA)를 설계하고 측정한 데이터에 대해 설명한다. Two-stage OTA 는 2 개의 증폭과정을 통해 높은 gain 을 얻을수 있으나, 더 많은 transistor 들이 요구되고 symmetrisity 등의 민감한 signal integrity 에 있어 공정상의 ismatch 로 인해 common-mode offset error 가 발생하며, 이는 output 의 distortion 을 증가시킨다 [1]. 이를 on-chip 수준에서 해결하기 위해 common-mode feedback 회로를 구현하여 offset 를 보정한다 [2]. Common-mode feedback 회로는 reference voltage 에 따라 common-mode voltage 를 조절한다. 삼성 28nm CMOS 공정으로 제작되었고, Fig 1 과 Fig 2 는 각각 chip layout 과 packaged 된 chip 을 보여준다. 제작된 chip 을 실제 실험한 결과, reference voltage 가 600mV 일 때 0mV 의 output-common mode 가 출력되었으며, reference voltage 를 347mV 로 조절해 output common-mode voltage 를 500mV 로 고정할 수 있었다. Fig 3 는 각각 reference voltage 가 347mV, 600mV 일 때 측정된 각각의 output common-mode voltage 를 나타낸다.