트랜지스터 하나의 곡선에서 시작해 증폭기, 연산 증폭기, 기준 전압, 레귤레이터, ADC, PLL까지 올라간다. 모든 회로는 브라우저 안에서 도는 작은 SPICE로 실제로 풀리고, 독자는 바이어스를 끌고 커패시터를 바꾸며 이득이 꺼지고 회로가 발진하는 순간을 직접 본다.
이 책을 끝내면 아래 숫자가 어디서 나오는지, 왜 서로 발목을 잡는지 설명할 수 있게 됩니다. (가상의 교육용 공정 AB180 기준)
이 책은 소자에서 시스템으로 올라갑니다. 각 단계는 앞 단계의 부품으로 만들어집니다. 1장(개요)과 19장(실험실), 20장(용어집)은 전체를 가로지릅니다.
모든 장은 가상의 칩 하나를 조금씩 완성합니다. 압력 센서의 ±10 mV 신호를 키우고, 샘플링하고, 12비트로 읽는 칩입니다. 장 끝의 타깃 파일에서 그 장이 AB-1에 무엇을 더했는지 확인하세요.
글 없이 바로 들어가도 되는 대표 시뮬레이터입니다. 전체 목록은 시뮬레이터 갤러리에 있습니다.
2~6장은 소자와 기본 블록, 7~10장은 증폭기와 피드백, 11~12장은 정밀도, 13~14장은 기준·전원, 15~18장은 데이터 변환과 클록입니다. 각 장은 직관 → 시뮬레이터 → 수식 → 손 계산과 시뮬레이션 비교 → 타깃 파일 → 퀴즈 순서로 진행합니다.
세상은 아날로그다. 센서에서 ADC까지 신호 사슬, 디지털과 다른 설계 감각, 이득·대역폭·잡음·전력이 서로 발목을 잡는 트레이드오프 팔각형.
CHAPTER 02게이트 전압으로 채널 전하를 조절하는 스위치가 아니라 전압 제어 전류원으로서의 MOSFET. 차단·선형·포화, 채널 길이 변조, 약반전과 바디 효과.
CHAPTER 03동작점 근처에서 곡선을 직선으로 본다. gm, ro, 고유 이득 gm·ro, 기생 커패시턴스와 fT, 그리고 현대 설계의 나침반 gm/ID 방법론.
CHAPTER 04공통 소스, 공통 게이트, 소스 팔로워, 캐스코드. 부하선과 동작점, 전압 이득 −gm·Rout, 출력 스윙과 이득의 맞바꿈.
CHAPTER 05전류를 복사하는 회로. 단순 미러의 오차, 캐스코드와 광폭 스윙 미러, 출력 저항, 정전류 바이어스 생성기.
CHAPTER 06두 입력의 차이만 키운다. 차동 쌍의 대신호 특성, 공통 모드 제거비(CMRR), 능동 부하 5트랜지스터 OTA.
CHAPTER 07커패시터가 이득을 갉아먹는다. 극점과 영점, 보드 선도, 밀러 효과, 시정수 어림법, 단위 이득 주파수.
CHAPTER 08이득을 내주고 정확도를 산다. 루프 이득, 이득 둔감화, 대역폭 확장, 입출력 저항 변화, 네 가지 피드백 구조.
CHAPTER 092단 밀러 OTA와 폴디드 캐스코드를 손으로 설계한다. 이득·스윙·슬루율·전력 예산, 공통 모드 피드백(CMFB).
CHAPTER 10피드백은 발진할 수 있다. 위상 여유, 나이퀴스트, 밀러 보상과 극점 분리, 우반면 영점, 계단 응답의 울림.
CHAPTER 11열잡음과 1/f 잡음, kT/C, 입력 환산 잡음, 잡음 대역폭, 잡음과 전력의 교환 비율.
CHAPTER 12똑같이 그린 두 트랜지스터는 다르다. 펠그롬 법칙, 오프셋 전압, 몬테카를로, 공통 중심 배치와 더미, 코너 시뮬레이션.
CHAPTER 13온도에 따라 내려가는 전압과 올라가는 전압을 더한다. PTAT·CTAT, 브로카우 셀, 곡률, 스타트업.
CHAPTER 14흔들리는 전원을 깨끗하게. 패스 소자와 드롭아웃, 부하 과도 응답, 전원 잡음 제거비(PSRR), 출력 커패시터와 안정도.
CHAPTER 15스위치와 커패시터로 저항을 흉내 낸다. 샘플-앤-홀드, 전하 주입과 클록 피드스루, 부트스트랩 스위치, SC 적분기와 필터.
CHAPTER 16양자화 잡음과 SNR = 6.02N + 1.76 dB. DAC 구조, 비교기, 플래시·SAR·파이프라인 ADC, DNL·INL과 ENOB.
CHAPTER 171비트로 20비트를 얻는다. 오버샘플링, 잡음 성형, 루프 차수와 안정도, 데시메이션 필터.
CHAPTER 18링·LC 발진기, 위상 잡음과 지터, 위상 비교기와 전하 펌프, 루프 필터, 주파수 합성.
CHAPTER 19회로도를 직접 그리고 브라우저 안의 SPICE로 동작점, 주파수 응답, 과도 응답, 잡음을 돌려 보는 종합 실험실.
CHAPTER 20아날로그 회로 용어를 검색하고, 종합 퀴즈로 설계 감각을 점검하자.
목적에 따라 이렇게 읽어 보세요.
앞의 책들이 칩을 어떻게 만드는지 다뤘다면, 이 책은 만든 트랜지스터로 회로를 어떻게 설계하는지 다룹니다.