12

Click here to load reader

Class AB AMP Design

  • Upload
    nivia25

  • View
    53

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Design of Class AB output stages for Opamps

Citation preview

Page 1: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� �����!����

�������������������� �������������������������������������������������"������ �� �#��� �"�$$%�&�

Page 2: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� �����!����

�����������������

'�(����!� ������� ))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) �������*�+���� )))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) ,����'���� -)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) ,�.�����/�� �))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) �� ��������������/�� �))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) �����0��� ))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) %�

���������))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) %��!!���� ��+�������� ))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) 1������������))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) �����!����+��2 ))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) ����

Page 3: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� ��,��!����

������ ������

� '�������������*��+��(������ ����!����+�������+����+����������(���!���*��3�� ��*�������!!�

+���+��+����+��)� �'���� ��� ��� �����(���!���*��3�� �4 #������)� ������� ��� �� �� �� ��3����*����!� ����

�����*���5�����*)�

�����������*����3�����!������*����*)�

��+���������+��+����+���(�����*����*��3��4 #�"���������!�����������(���������������������(���������(���

�!!�+����������!� ����(�����-� ��� �� ����(������+�����)�'����������� (��*��� ��*� �����*�� ����!������� �

��+�!�+���������*��������*����3���!-��*�6�����+��+������������)�

�� ������ ���������7�8�9��:7�8�9; ��+��������-�3���� �<�

�� ������/��-�=�,),����8>�

�� 4����!!����=�?�>�:�@<�

�� /������ �����:�A��!�!�����3����<�=��8����

�� /���������=��8�>�9��: 4�=����."��/�=�8��B<�

�� �������������������

�� �������������������:�+�����-�?���>�!�����-�����<�

����������������

'���!������� �������+�����+�*�� ����!�����������������+������+��*2�

Page 4: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� �����!����

������� ��/���!��*�����+�����+�

�����������

� '���!�������� ���!�������������!��*�*�+��+�*���������*����������-�!�������*)��'���!��*�*�+��+�*��

���+��!� ���*������������������*��*�!��*�*�+��+�*����������C�/�����"��D+��� ����������������D����

EC�/��������������� �+������������!�+�������������C�����*�C��)��'����������!��������� ���������*�����

�!�����C���*�3�+����*�����*������!�C�)� �C�����*�C�����3�*����!��+�����!���������������� ����������(��

*��+��(�*������)��'���������*�3�+���!�����������*��+������!�������*������!�C������C�)��'�������������

��*��+������(�+��������+���+����*���C���F�C������+���� �������!�������*������������*��+��

:�)�)���*��+�����G�� ��������������+�<��!���+����+��!� ������������� )�

� ��*�����*���!����� ���+����+��!� �������������������� ��!������������� ���������+������������� ��

����������� ���� �)��'��������+��+����-�+���(���������*������������*�!!������������� ���� ��)��; ���������

+�����*����� ��������������������+�����"�(����*�!!�������������������+��3����*������!!�+��3�� ��!�����

����� ��� �� ��� ���H� �)� ��!����� �����+�����*��3���� ��*����(�����>0/�E�H��I>�E�E"� ����EC�/�

*�!!�����������������!!���*����-������C�/��������������+��3����*���������������� ��6����� �)��/������-"�

�����C�/�*�!!��������������������!!�������� ��+�����*��3���� �����*����� ���+��� ����*��������(����

���!��!���5���D���3�����:������ �����EC�/���*��C�/�*�3�+������������*������3���������� <)��'���

������(��������3����������!� �+�����������������+����3����������-� ����!��6���+-������*���*�������G���

���*�!!�+�������������-�+��������������)�������������+�����"����������������-���+�������� �+��+����

(�+����� ���� ���*� ����� +����� *�!!�+������� ��� +�������� � ���� ��� ���+�� ��� ����� ���3�� ������ ��� ����

+������������+����)�

� .���+���������"�������������������!!�+��3������*�!���+����+��� ������ �3��������)��'�����������

����*�������(���������+����������� �������+��3��*�!!�������������:���������������*�!!�����������������!!<)��'��

*��(������� ��!�������� �*�!!������������"�������*����6��*��������������+����������+�� ������������������

�� )��;��+���*�������(-���J�+��� �����**��������,I����������������+��3�����)��'���������������������������

�������������"��!������������������������ ������(��������*�:���G���3������<��� ���������3������"���������-�

�D��D���������+����������*�����(����J�+��*�(�+�������� ������*���!���������"� ��������������5�� � ���*���+��-�

����������������5��*�����+������)�

���������������������

� '����� (���+�+���+��� ���� �3����(���!��� ������ ��� ��� K�+����� �"�+����� �� ��*�+����� ��)� � ����� ��

��������� �������������-����*����+�����+�L%�����������5����)� �'�������(����������� ���-������������

��*����������������������������-����+)��/����� ��������*���+��������*����(-�����������*�3�+��:������-���

+��������+��*�3�+�<"�(��������� ��������������*���+����������!���*�(-�����+��3�����*����+�����J������

Page 5: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� ��8��!����

+�����������+�)��'���+�����������+��*�3�+�5�� ����������*������+��������(����3���� �"��������+��������������!�

����*�3�+����������*)��'�����+��*�+���+�������+���������������� �����+�����(���+���-�����+��������+��

��������� �������������������!�������� ��!��+������ ���������*�!���������������*�3�+��3����)��'��� ������!�

����������*�3�+�������*��3���(-�����!�������� ���!�������)��'�����(�����������������+�����������C�/�

��*�EC�/�*�3�+�����6�������*�!!������# �(����3���� ��������� ���)����+������!�����"�+���������������� ���

��6���������G��*��!�!��*(�+G�����3��*���������++���(���+�����3���*���������)�

� '��� ����*� ������ ��� ��� ���-� �� +����� ��� ������ ��� ��M�"� )� �8�N)� � �� *�� ��� (����� *�������

��������)�

�������!��/���!��*�3�����!�+����������������� �)�

� >���� ������+��>�� ���������� ����!������ �3���� ������+�����+�� ��� ��6����*� ��������-�(���� ����

������*�3�+��)��'�����+�������+����*�+��������(�+�������������+������!�+���������*��)��'���������*�3�+���

����(����*��������+������"�J������G��+������"�(���������������!�������*��������G��������+������� ���������!�

+������"����+���*��3������ �����!�����EC�/�����C�/��������������������3��*��3������EC�/�����C�/�*�3�+�)��

��+������!�����!������ �3���� ������+�"��3������������*�3�+���!�(��� ��3��*��3��"�����������*�3�+������������

��5��6����+����+�������!����� ������ ����)��'����*3���� ���!����������������������*�3�+�����+������-������*�

�!!���*��������!����+��������*�6��+G����������������"���*�+�� �+�����3���*���������)��'��������������������

(���������������������(����� ��+���2�

�������"���������+�������3������������*�3�+��+��������

'���!������� ����������*����3�����!����������������2�

Page 6: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� ��&��!����

�������#���O���*����3�����!�����+�������������������)�

C���F�C���+����������!������ �3���� ������+�)��'�����(����3���� �������+�����*�(-�����*��*�����+G�*�*�3�+���

C����(� F�C��(� ��*�C���(� F�C��(� ����+��3��-)� � '���� +��!� �������� !���� �� ������������ ���)� � '���

EC�/���*���!������������!���*�(-�*��*�����+G�*�*�3�+���+����+��� �������� �����!�C���*����������� ����

�!�C����)�����������!�6����+����(����� "����+�����������3���� �������6�����������(����2�

������������������ ���� ��� �� � :�<�

'�����������*�3���� �������+��+��������!������6���������*����������!������2�

������������������ ���� ��� �� � :�<�

���+����*�+�����2�

����

�����

��

��

����

�����

��

��

��

��

��

��

��

��

����

� �

:,<�

;������������6�������,�������������*�3�+���(�+���������������G��-���3����� ���+�����������������������������

����!��*�*�+��+�*��*�3�+��)��;��� ���������������������������(����+������������� ��C��(�F�C����()�

'����*������*���������P!������ �3���� ������+�Q�!��+������!������(����� ��+�������G�"���������

�D������������ ���� ����+����+�������+���!�������������� ��M�"�)��8�%N)�� ����*���C8��������+�����������+��

��*�C���������������)� ���������������� �����+��� �!�������*�!!�������������� ���������*�������!�C8�F�

C��������+�����������!������ �3���� ������+�)�� ����*�������+����������+�������R���������*)��C��5��+�������

��� ��+�����*�(-�R����������C��5��*�����+�������*�+�������(-��������������)� �'���������+��������� ����

3���� ��� �!� ���� ������*�3�+��� ����3��*���)� �'���� ��� (�+����� ���� ���� ��� ����+��3���� ���C���F�C���

��+������*������������+�����*�+������"�(��������� ����3���� ���������+�������)��'��������������������*�+������

+������������ ��C�������*���+����������+����������� ��C���"�+����� ���������������+��+������)��'����

Page 7: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� ��%��!����

����*������+�������������������!�����+�������!����� ����� ��C��)� ���� ���������� ���������+������������

!��������� ��C��������+�����������(-������������!�����*�3�+�������������������������)�

������������� ����������� ����!�+������� �������������� ����������+��������!�6����+���������

�����������-�3���� ��*���*���)��'�����������-�*����������!�+�����������������*�3�+���*��5����3����������

*����� ��� ����+��3���� ��� ��� ������ *��*��+����+��*� (���� +����������)� � '���� ����� ������� ��� +������� ��� ���

�*����������*�����+����D�+�������A�����+����������������������� �������+��+�����*)�

������$����

� '��� �����D�����������������3��-����-����!��*����+�����+���+����*�����+����� ���*�3�*����-)� �'���

�����!�����!�������� ��+���(��!���*����� ���������*��*�!��*�*�+��+�*�� �����D�������"��������-�*�!!����+��

(��� �����������3������������!������*�3�+��)��;��+���+�(���������!!�+����!�(����(-����� �������������

�������� ���2�

� � � �� � � � �������,&���",�"�� SSSS ��������� ���������� ��� � :�<�

� E�D�"����+���!��*����� �����!�������������� ������ ������������)���!����+����*���������������� ��

�������+��������+�����!�����:���� ���+��������������������*<"���������������-������������������� ������2�

� � � ��������������������� ����� ���� ��� SS� � :8<�

'�������������� ������2�

� �� � � �� � � � �� ������������������������������ �������������� ���� ���� SSSSSS ������,&���",�"�� � :&<�

�������������

� '���� ���!���� �G��� ���� �!� +��+�*�*� C������ +���������)� � '���� 3��������� �!� C������

+������������������������������������+����������+��+��������+���������*�+��+��������������3��-���� �)��

E�����C������+���������� �3�������������������!2�

����

� ��� �:%<�

'����+�����+�(����������������������+��+�*��C������+���������2�

�������%�� ��+�*��C������+�����������+�����+)�

Page 8: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� �����!����

�(�3�����+��� ���� ����+��������*�3�+���C���F�C��� ��*� ����+�������������C8��)� �'�����-�+��+�*��

C������+���������"�������G���������*��!�����+����������+��+��������������������*�������������*��!�

����+��+������������*������!�����+�������������*�3�+��C&)��'����������������*����!�����"����+��������������

����!��*�������� �����*����!����!��!�������������� �2�

�������&��/������ �����*����!���������� ��

��*� ���������� ���� ������ ��������+����� ����>�*��3�� ��*����*� ����� ���������� ���� ��������+����� ���������� ��*�)��

�����������+��C&�������������*�(-�+�����������+���&���*�����+��+�*��*�3�+��C�����*��3���(-���5�� �������

����+��3���� �"�>+�)��;��+����*����&����(������������� ����+������)������"����+��>�������+����+������3��-�

������*��+����*�"����+���+����*���������(����3�������� � ����*)��'����!���"�������������������D��������

!���>���2�

� �

� � ���

���

��������������������

����

����

���

��

��������� �� �

:�<�

; ��+�����������!������2�

� � ���

�������������

����

��

������� ��

�:1<�

���!��*�����D��������!���>�*"����+�������������*���6������������*��>�2�

�<: �&� ������� ���� ������ � :��<�

���+������� �+������������ ��C�������������������������� ����*�F� �*"�

�<: �& ����� ����

���

��

���

:��<�

/��+��>����������3������� ����*"������(�3��(�+���2�

�& ���� ����

���

��

���

:��<�

��(�������� �!��������*����3�� �!���>+����� ��2�

� �����

�������

���

����

�����

�& �

:�,<�

Page 9: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� ��1��!����

��� �� �������D�������������:1<���*������-�� ������ ����� ��2�

� � � � ������� �����

���������������������������

�������������

���������

������

� ���

&

��

:��<�

E������������� ��������3��!������������!���!��+����2�

� �� � � � ������������������ �����

�������������

����������������

���

�������

��

& ��

:�8<�

������ ��������������!�������"��)�)���TT��"����+����������������M,"�)�&��N2�

� � ���������������������� ����� ��������������

��

��

����

���

� �:�&<�

� �� �

�����

��

�������

����������� �����

�����

���������� �� �

��

����

�� �:�%<�

'���������3��-������3��������)���������(�����+�����*�(-���!�+�����!� C� �*����+��������������������-� ����

!��6���+-��!����������*���+���������5����!����+�)������������-"������3����+����������+���������������

����"����+���*�+������ C���*���������������������������-� ����!��6���+-��������*� ��������+��3���������

C������+���������)� ���������3��-������3����������!� ���������-���� ��� ����� ����U������� ��������!��� �����

!����!�+���������V�

��������� ����������

� '����J����-��!������!!�����!� ��������!������������!���������+��������K� �����!!�����!���+��

*�!!�����������������"������!!�����!�����+�����������+��:C1����!� �����<���*�����+�������������:C8���!� �����<)��

'�������*��*�*�3�����������6������������6�����������!����������!�����3�����+����!�����+�������2�

����

�������������������� ���� ���� ����� �:��<�

'�������*��*�*�3���������!���������*�3���� �������������-��3����(���!�����+����+���"�����3��"����*��5��

��3���++�������������C���)8��*���)�����������G���� �����������������!�(�*����� ������G���G��(���*����������

���������+�����)� �'�������*�3���� ������������-������������ ���������3������!������6�����������!����� ����

�����M�N)��'���!������� �+���������������������+��+��)�

������'���/������+��� �*����

���������� ����� �����������

�������������

��

��

��

� ��� ��� �� ��� �� �� � �� �

�������� �����������

��������������������� �

Page 10: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� ������!����

.��������������������������������!���>�!���EC�/�*�3�+�����*���������!��8>�!����C�/�*�3�+��)�

� E�D����������+��+�����������������!����*��!!����3���� ����!�����+�����������+�)��4��5��*�!����R��=����

K�������+����� ����*�!!����+�����+�������!��������� ��!�����+�����������+��:��������<� ��� ���������)� ���� ����

+������������"�

��� �� ���� � :�1<�

�����!��*(�+G�+��!� �������"���������������-�����!!���������+�����������������+����*�������+����������

���!���������!��������������!����*��!!���)��'������������3������!!����3���� ��������������������+�������

�!!�����������������++�����!�����*������+���������!�������������-���� )��'����!���"�

�"�

������

�����

� �

� ���� � �:��<�

'���3�����+���!�����+��������������������!����*��!!����3���� �����!���*��������������-)�

� ��3��-� �������� �(���3������ ��� ����� ������5���!!���� ��� ����+�������� �3��� ���� �����+����

�*����� �)�������������+�����*�� ����*���"�����EC�/�*�!!������������������������!!���*���5���!!����

����� ��� ��� ���+�����(���� ��� ���� �����)� � ����"� ���� 5�� �!� ����+������� ����+�� ��*� ����+������� ������ �����

�3����������*�!!������3���������+��������*�3�+���������3��*�!!������+������)� �'���+��3������������������!���

�� �������+�����*�������������C�/�*�!!�����������������!!)�

��������������

� '���!����� ���� �����������(��*������� ���!��*������������!�+�������������*���� ����!��*�*�+��+�*��

��� ��������������������!�������+��*���� �)��;������������������������������� �����*������!�������� �������

�(�����)�8.��!�+��+����+�)��'����������������*�!���*�(-�����!������� ��D�������2�

��� � �

:��<�

��������������������(�* �������8���"���������������������+����������!��!�����(�* ���!������������������ )��

;�����-����*����������(����,>������-�*���+�����(�!��������������*�3�+������������*�������*"������!��������

���������������������+������*�(��,���8���=���>���)��0�3�������"��(�+�����������(��&��)�

� #�3�+�������� ��� ����!��*�*�+��+�*����������+����+��� ��� ����� ���+������ :��� ������!� ���<"����+���

�+G�*�3�+��������� ���������(���:(����G�� ������*�3�+����������������������3��������� ���<)��;�������������

>�E��!����>�����+G���� �������������*���+���������������� �!����*�(�)� �'���*�!!����������������*�����(��

�����(���!�����+��� )�

� '������������ �����*�����(������*����������������*�+��+����+�)��'������������ ��������������8>�

�����8��"� �����!���"� ���� ��6����*������ ����� ��� ��>���"� ��*� ���������� ��6�������+��������!���)� � �/��+�� ����

������*�3�+������������������*���� ���"�����*�3�+���+���(������*����� 2�

� � ������

����

��

W

�:��<�

X��� �������6�������:�����>0/=�>���*������>#/��6����������>"�����G����������+��������6��+G�-��+�����

����!������� �<"�:;�4<�����+�����������(��88)�'����� ������ �3�������&8�!��������C�/�*�3�+�)�

$6���������&�F��%��������������������������*���*����:���������+�������+�������"��)�)����-�(����

�3��(-� ���� ����������*��� ��� ��+��� �� ���(����+������<� �!� ����(����+������� ��� ���������� ��� �)� �'���

*�3�+�������������*�!�������!����-�����(����*���������+��3���� ���)�

Page 11: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� ������!����

������������������

Page 12: Class AB AMP Design

��������������������� �������������� ������������������������� �� ������!����

���� ����

�)� ���(�G�0�� �����"������������������������ ���� ������� � ����)� �Y����; ���-�F�/���"���+)"�E���Z��G"��111�

�)� U� ��3�����!�� "#"�P�� ��+���������!!�+�����,>� C�/���������������������������������������!����!���>/4�� ����4�(������"Q��$$$�%#���"��&�� �!�����#"�3��)��1"�)��8�8��8��"�#�+)��11�)�

,)� ������)�0��-� ��*���(����0)�C�-��"��� "'���� ����!����� �(��� "��� ���!�� �!����������)� �Y����; ���-�F�/���"���+)"�E���Z��G"�'���*�$*�����"��11,�

�)� C��+���Y)�C)���� ��"�PC��+��� ������������!�C�/�'����������"Q��$$$�%#���"��&�� �!�����#"�3��)���"�E�)�8"�)���,,�����"��+�)��11�)�