Cours Circuits Intégrés Analogiques - 2009/2010 Basic

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Cours Circuits Intégrés Analogiques - 2009/2010
Basic OpAmp Design
26/02/2010
2
Introduction
Polytech’Montpellier – ERII 4
M2 EEA – Systèmes Microélectroniques
• Amplification de tensions différentielles
– Caractéristiques de la tension d’entrée :
• tension et plage de mode commun,
• offset,
– Gain différentiel, gain de mode commun
– Réjection du bruit d’alimentation
Circuits Intégrés Analogiques
Chapitre III
Amplificateur Opérationnel CMOS élémentaire
• Fonctionnement en boucle fermée
Pascal Nouet – Janvier 2010
– Système rebouclé : Stabilité, Gain élevé
[email protected]
• Fonctionnement en boucle ouverte (≠OPAMP)
– Gain fini, Gain de mode commun, offset
3
Introduction
vin
2
vin
V− = Vmc −
2
vin = V+ − V−
• Introduction
Ccmp
V+ = Vmc +
+
AV1
-
Etage
différentiel
d’entrée
Av2
2ème étage
de gain
Vdd
Vout = Av ⋅ vin
1
• Etage différentiel d’entrée
–
–
–
–
–
–
Etage de
sortie
Vdd
Vdd
Ibias3
Vout
V-
V+
Ibias1
4
Plan
Paire différentielle CMOS
Charge active
Gain en tension
Polarisation et mode commun
Choix de la source de courant
Dimensionnement
• Amplificateur à deux étages
• Etage de sortie
Ibias2
5
Paire différentielle CMOS
6
Charge active par miroir de courant
Vdd
Id1
V+
Id2
T1
T2
id1
V-
gm4.vgs4
T4
T3
id2
Id4
Modèle petit-signal
gm1.v+
Modèle petit-signal
gm2.vId1
Id2
vgs4
1/gm3
id4
id1
Vout
id2
Ibias
Rout(Ibias)
I bias
2
v
V+ = Vmc + in
2
vin
V− = Vmc −
2
vin = V+ − V−
I d1 = I d 2 =
id 1 = g m1 ⋅ v+ = g m1 ⋅
vin
2
v
id 2 = g m 2 ⋅ v− = − g m 2 ⋅ in
2
g m1 = g m 2
V+
T1
Ibias
T2
V-
v gs 4 =
vin
= −id 2
2
Vout
gm2.v-
gm1.v+
id 1 = g m1 ⋅ v+ = g m1 ⋅
rout
Rout(Ibias)
id 1
g ⋅i
⇒ id 4 = g m 4 ⋅ v gs 4 = m 4 d 1 ≅ −id 2
g m3
g m3
vout = rout ⋅ (id 4 − id 2 ) = g m1 ⋅ rout ⋅ vin
1
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7
Gain en tension : calcul de rout
Vdd
gm4.vgs4
T4
T3
Id4
Id1
V+
1/gm3
Vgs4
ix3
ix1
Vout
gm2.v-
gm1.v+
rds1
1
I
gds2 =
≅ λn I ds2 = λn bias
rds2
2
Vx
rds2
v
vx
i x = ix1 + i x 2 + ix 3 = x +
− g m 4 ⋅ v gs 4
rds 4 rds1 + rds 2 + 1 / g m 3
Ibias
⇒
ix 2
avec g m 3 = g m 4 ⇒ i x 3 = − g m 4 ⋅ v gs 4 = ix 2
g m3
v
vx
v
v
i x = ix1 + i x 2 + ix 3 = x + 2 ⋅
≅ x + x
rds 4
rds1 + rds 2 + 1 / g m 3 rds 4 rds 2
v gs 4 = −
Gain en tension : prise en compte du
2nd étage de gain
Veff 2 =
Vdd
Id4
V+
Av2
rout =
1
Id2
T1
V+
T1
VA
2 µ n Cox
2 I ds 2 L2
v
⇒ out =
µ nCox W2
vin (λn + λ p ) ⋅ I ds 2
T2
V-
Ze =
1
Cin p
Z out = rout // Z e =
VB − V A > Veff 1, 2
10
Vdd
vout
g m1
= g m1 ⋅ Z out =
⋅
vin
g ds 2 + g ds4 1 +
⇒ Av1 ( dc) =
T1
VA
T2
V-
Vout
Ibias
V+ = V− = Vmc ⇒ vin = V+ − V− = 0
V A = Vmc − Vtn − Veff 1, 2 > VA,min
1
Cin
p
g ds 2 + g ds 4
⇒ Vmc > VA,min + Vtn + Veff 1, 2
VB − V A > Veff 1, 2 ⇒ VB > Vmc − Vtn
2
g + g ds4
⇒ f c = ds2
(λn + λ p ) ⋅ Veff 2
2π ⋅ Cin
⇒ Vmc < Vdd − Veff 3, 4 − Vtp + Vtn
11
Choix de la source de courant
• La qualité de l’amplificateur
dépend de la qualité de la source
de courant
V+
• Absence de signal
Ibias
Av1 =
T4
T3
VB
V A > V A,min
rout
≤ rout
1 + rout Cin p
Vout
W2
L2
Polarisation et Mode commun
VB = Vdd − Veff 3, 4 − Vtp
1
g ds 2 + g ds4
V-
T2
vout
g m1
2
=
=
vin g ds 2 + g ds4 (λn + λ p ) ⋅ Veff 2
• Tous les transistors sont saturés
T4
T3
Id1
VB
Ibias
*
9
T4
T3
I
1
gds4 =
≅ λp I ds4 = λp bias
rds4
2
I
I
gm1,2 = 2 ⋅ ds1, 2 = bias
Veff 1, 2 Veff 2
V-
T2
8
Vdd
vout
g m1
= g m1 ⋅ rout =
vin
g ds 2 + g ds4
rout = rds 2 // rds 4
ix2
Id2
T1
rds4
Gain en tension : influence des
dimensions
Vdd
Effet du courant de polarisation sur
le gain
Vout (V )
12
Vdd
Vout
Vout
V-
V+
– Courant indépendant de Vdd (influence
VA
sur le gain en tension)
I
– Le courant doit être constant sur
toute la plage de MC
Grande résistance de sortie
2µ nCox
vout
W2
=
– Source de courant saturée pour
vin (λn + λ p ) ⋅ I ds 2 L2
une faible tension de sortie
(valeur minimale du Mode Commun)
V = V −V −V
V-
V+
bias1
A
Vmc > V A, min + Vtn + Veff 1, 2
mc
tn
Ibias1
I bias1 ↑
eff 1, 2
vin = V+ − V− (V )
2
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Effet du courant de polarisation sur
le gain
vout
vin
13
Effet de la résistance interne de la
source de courant sur le gain
300
Vdd
Vdd
Vout (V )
14
Rout ↑
250
Vout
Vout
VA
Rout
Ibias1
Ibias1
150
V-
V+
V-
V+
200
100
50
I bias1 ( A)
vin = V+ − V− (V )
0
0,00E+00
2,00E-05
4,00E-05
6,00E-05
8,00E-05
1,00E-04
1,20E-04
Effet de la résistance interne de la
source de courant sur le gain
vout
vin
15
250
16
Choix de la source de courant
• Rappel
Sensibilité à
Vdd
Résistance de
sortie
Plage de
fonctionnement
Miroir simple
±12%
673kΩ
> 0,5V
indépendante de Vdd
±1,5%
533kΩ
> 0,35V
indépendante de Vdd +
Cascode
±0,4%
250MΩ
> 0,8V
indépendante de Vdd +
Cascode large excursion
±2,9%
16,5MΩ
> 0,35V
200
Vdd
150
Vout
V-
V+
100
VA
Rout
Ibias1
50
Rout (Ω)
0
1,00E+03
1,00E+04
1,00E+05
1,00E+06
1,00E+07
17
Choix de la source de courant
• Exemple avec Ibias7 et Av1(dc)
Vdd
T6
T4
T3
R
T5
Ibias/10
V+
T1
T2
Av1 (dc) = −
V-
Vout
Ibias
Ibias
T7
T9
18
Dimensionnement
T8
g m1
2
=−
g ds 2 + g ds 4
(λn + λ p ) ⋅ Veff 2
λn
W
2.I ds
1
⇒ Veff 1, 2 ⇒ 1, 2 =
⋅
λp
L1, 2 µ n .Cox Veff2 1, 2
Vdd
T4
T3
V+
T1
Ibias
Vbias
T2
V-
Vout
Ibias7
T7
• Dimensionnement de T3 et T4
Dimensionnement ?
Gain statique
Courant Ibias
Performances dynamiques
Gain du 2nd étage
– Influence sur le niveau haut du mode commun et sur
le gain du second étage compromis avec surface
⇒ Veff 3, 4 ⇒
W3, 4
L3, 4
=
2.I ds
⋅
1
µ p .Cox Veff2 3, 4
3
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19
Plan
Amplificateur à deux étages :
principe
• Introduction
Vdd
• Etage différentiel d’entrée
T6
Principe
Dimensionnement
Gain en basse fréquence
Calcul du premier pôle
Simulations
Analyse de la réponse en fréquence
T4
T3
R
• Amplificateur à deux étages
–
–
–
–
–
–
20
T5
Ibias/10
T12
VV+
T1
T2
VV+
Ibias
Ibias
Ibias
T7
T9
Vout
Vout
T13
T8
• Etage de sortie
Amplificateur à deux étages :
principe
Vdd
T6
T5
Ibias/10
Av1 = −
T4
T3
R
g m1
⋅
g ds 2 + g ds 4 1 +
T12
V-
T1
T2
V+
1
Cin 2
p
g ds2 + g ds4
Ibias
Ibias
Vout
Ibias
T13
T8
Av 2 = −
g m12
g ds12 + g ds13 + g out 2
Dimensionnement & polarisation statique
Simulation (op, dc) et étude petit signal Gain BF
Amplificateur à deux étages :
dimensionnement
23
T12
V-
I ds 4 (W L )13
⋅
2 (W L )7
T1
T2
V+
Principe
Dimensionnement
Gain en basse fréquence
Calcul du premier pôle
Simulations
Pôle dominant et slew-rate
Analyse de la réponse en fréquence
Ibias
24
Plan
• Amplificateur à deux étages
Vout
Vout
Vbias
I ds12 =
–
–
–
–
–
–
–
• Etage différentiel d’entrée
T4
T3
W13 W7
=
L13 L7
Veff 12 = Veff 3 = Veff 4
• Etage différentiel d’entrée
• Introduction
Vdd
• Dimensionnement de T12 et T13
– T12 Veff et Ids imposés
• Introduction
• Etage de sortie
Simulation (ac) stabilité
– T13 réglage du courant
de polarisation
identique T7 (Slew-Rate)
22
Plan
• Amplificateur à deux étages
Vout
T7
T9
21
Ibias7
T7
Ibias13
T13
(W L )13
W12
= 2⋅
⋅ (W L )4
L12
(W L )7
–
–
–
–
–
–
–
Principe
Dimensionnement
Gain en basse fréquence
Calcul du premier pôle
Simulations
Pôle dominant et slew-rate
Analyse de la réponse en fréquence
• Etage de sortie
– gm12 est imposé par le dimensionnement du 1er étage
4
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Amplificateur à deux étages : gain
basse fréquence
25
• Calcul du gain basse fréquence de l’amplificateur
à deux étages
gm2 = 2µnCox ⋅
W Ibias
⋅
L 2
gm12 = 2µ pCox ⋅
Av1 = −
• Introduction
• Etage différentiel d’entrée
• Amplificateur à deux étages
W
⋅ Ibias
L
–
–
–
–
–
–
–
gds12 ≅ λp Ibias
Ibias
2
Ibias
gds4 ≅ λp
2
gds2 ≅ λn
gds13 ≅ λn I bias
gm2
g ds 2 + g ds4
Av 2 = −
g m12
g ds12 + g ds13
Amplificateur à deux étages :
calcul du 1er pôle
26
Plan
Principe
Dimensionnement
Gain en basse fréquence
Calcul du premier pôle
Simulations
Pôle dominant et slew-rate
Analyse de la réponse en fréquence
• Etage de sortie
27
Amplificateur à deux étages :
calcul du 1er pôle
Vdd
28
T4
T3
T12
• Calcul du pôle lié au premier
étage
prise en compte des capacités…
Cd 4 , Cd 2
Vdd
T12
V-
T1
T2
V+
Vout
2
Cgs12 = ⋅ Cin12
3
Av1 = −
29
Principe
Dimensionnement
Gain en basse fréquence
Calcul du premier pôle
Simulations
Pôle dominant et slew-rate
Analyse de la réponse en fréquence
• Etage de sortie
Ibias
Vbias
Ibias7
Ibias13
T7
T13
Av 2
Cin12
1
⇒ f c1 =
10 g ds 2 + g ds 4
2πτ
30
Montage étudié
Vdd
• Etage différentiel d’entrée
–
–
–
–
–
–
–
Vout
g m2
g m2
1
=−
⋅
g ds2 + g ds4 + g out 1
g ds2 + g ds4 1 + τp
• Introduction
• Amplificateur à deux étages
V+
T2
Cin12 = Coxp ⋅W12 ⋅ L12
τ≅
Plan
T1
Vout
– Calcul de la capacité qui charge
le 1er étage prise en compte
de l’effet Miller
C
⇒ gout1 ≅ Av2 in12 p
10
Cgd12 = 10 %⋅ Cin12
T4
T3
V-
R
T11
T5
V-
T1
V+
Vout
Cf
Ibias13
Ibias7
Ibias/10
Av1 ≅ −
T2
T16
T6
T9
T12
Vout1
T10
T4
T3
Vref
T7
T13
T8
g m1
g ds 2 + g ds4
Av 2 ≅ −
g m12
g ds12 + g ds13
5
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Réponse statique31
Amplificateur à deux étages : Effet
d’une résistance en sortie
32
• Rout = 10MΩ, 1MΩ et 100kΩ
Av ' = Av ⋅
Gain du 1er étage
g ds12 + g ds13 + g out
g ds12 + g ds13 + g out '
Gain total
59000
70500
57600
réponse en fréquence33
Amplificateur à deux étages :
réponse en fréquence
34
-20 dB/décade
• Diagramme de phase (AOP non compensé)
– 1er pôle : 23900 Hz
– 2ème pôle : 19,2 MHz
– Déphasage de 180° : 67,6 MHz
-40 dB/décade
1er pôle
2ème pôle
Amplificateur à deux étages :
réponse en fréquence
35
• Extraction des capacités pour vérification du 1er
pôle
0:m2
– cdtot 178.5f
– cgs
– cgd
0:m4
188.1f
0:m12
Amplificateur à deux étages :
réponse en fréquence
36
• Diagramme de gain (AOP non compensé)
– Gain statique : 59566 (95,5 dB )
– Gain unitaire : 153 MHz
– Gain pour un déphasage de 180° > 0 dB
655.3f
83.27f
Av 2 = −227 ⇒ Av 2 ⋅ C gd 12 = 18,9 pF
Ctotal = 19,92 pF
Ctotal
1
τ=
= 6,51µs ⇒ f c1 =
≅ 24,4kHz
g ds 2 + g ds 4
2πτ
6
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Amplificateur à deux étages : Effet
d’une capacité en sortie
Amplificateur à deux étages : Effet
d’une capacité en sortie
• Effet sur le gain déplacement du 2nd pôle
τ2 ≅
Cout
C
4.10 −6
= out−6 ⇒ f c 2 =
g ds12 + g ds13 4.10
2π ⋅ Cout
Cout = 1fF, 100fF, 10pF et 1nF
Cout = 1fF, 100fF, 10pF et 1nF
39
Plan
• Introduction
• Amplificateur à deux étages
1
2πτ
Ctotal
1
⇒τ=
=
2 π. f c1 g ds2 + g ds4
f c1 =
Vout1
V-
Vbias
T2
T1
T12
V+
Vout
Cf
Ibias13
Ibias7
T7
T13
C f >> C gd 12 ⇒ Ctotal = Av 2 ⋅ C f
Cf =
• Etage de sortie
g ds2 + g ds4
Av 2 .2 π. f c1
f c1 = 500Hz ⇒ C f =
a.n.
100fF 1pF 5pF 10pF
T4
T3
• Cf en parallèle sur Cgd12
Principe
Dimensionnement
Gain en basse fréquence
Calcul du premier pôle
Simulations
Pôle dominant et slew-rate
Analyse de la réponse en fréquence
40
Vdd
• Introduction d’un pôle
dominant par ajout
d’une capacité
• Etage différentiel d’entrée
–
–
–
–
–
–
–
Amplificateur à deux étages :
réponse en fréquence
41
3,6.10 −6
= 5 pF
227.2π.500
Amplificateur à deux étages :
réponse en fréquence
42
fc=519Hz
• Autres caractéristiques dynamiques
– Produit gain-bande
GBW = Av1 Av 2 f c1 =
a.n.
g m2
g + g ds4
g
Av 2 ds2
⇒ GBW = m 2
g ds2 + g ds4
Av 2 .2π.C f
2π.C f
g m2 = 1mA / V ⇒ GBW =
1mA / V
= 31,8MHz
2π.5 pF
– fréquence de gain unitaire
g
• Hypothèse 1er ordre f u = GBW = 2πm.C2
f
– Slew-rate
Rythme de variation maximum de tension en sortie
S .R . =
dV ( C f )
dt
=
max
I bias
Cf
7
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100fF 1pF 5pF 10pF
43
Amplificateur à deux étages :
Slew-Rate
44
fc=519Hz
Vdd
• Calculer le SR de cet
amplificateur avec
Cf=5pF
fu=33MHz
A=0dB
S .R . =
dV ( C f )
dt
max
Vout1
V-
I
= bias
Cf
100 µA
S .R . =
= 20V / µs
5 pF
T4
T3
Vbias
T1
T2
T12
V+
Vout
Cf
Ibias13
Ibias7
T7
T13
• Calculer de W/L de T1 et
T2 de façon à doubler le SR sans changer fu et
Ibias
⇒ Cf' =
Amplificateur à deux étages :
Slew-Rate
45
Cf
2
⇒ fu =
Veff 1'
g m2'
g
2.I
W
⇒ g m 2 ' = m 2 = bias ⇒ Veff 1 =
⇒
π.C f
2
Veff 1'
2
L
'
=
T1
Amplificateur à deux étages :
Slew-Rate
1W
4 L
T1
46
W1 W2 94
=
=
≅ 23,5 et C f = 2.5 pF
L1 L2
4
SR = 29,1 V/µs
SR = 57,2 V/µs
47
Plan
100fF 1pF 5pF 10pF
48
fc=519Hz
• Introduction
• Etage différentiel d’entrée
• Amplificateur à deux étages
–
–
–
–
–
–
–
Principe
Dimensionnement
Gain en basse fréquence
Calcul du premier pôle
Simulations
Pôle dominant et slew-rate
Analyse de la réponse en fréquence
• Etage de sortie
fu=33MHz
A=0dB
fu=33MHz
φ=-180°
8
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Amplificateur à deux étages :
réponse en fréquence
49
Vdd
Vout1
V-
Vbias
T2
T1
C1 ⇒ Cd 2 + Cd 4 + C gs12
T12
V+
Vout
r2 ⇒ g ds12 // g ds13 // g load
Cf
Cc ⇒ C f + C gd 12
T13
T7
Cc
Vout1
gm2.vin
r1
C1
gm2.vin
r1
f p1 =

C p
g m 2 r1 ⋅ g m12 r2 ⋅  1 − c 
g m12 

=
1 + ap + bp 2
f p2




gm12.vout1
r2
C2
vout
+ C2 p.vout + Cc p.(vout − vout1 )
r2
⇒ vout1 = vout
1
+ (C2 + Cc ) p
r2
Cc p − g m12
Vout
− g m12
2 π ⋅ Cc
gm2.vin
53
Vdd
Vout1
Vbias
T7
gm12.vout1
r2
C2
Vout
52
C1
r1
Cc
gm12.vout1
r2
C2
Vout
Amplificateur à deux étages :
Placement du zéro
54
• 1ère étape :
T12
V+
Vout
Rs
Cf
Ibias13
Ibias7
Cc
• Solution 1
T4
T2
r1
Rs
Vout1
Amplificateur à deux étages :
réponse en fréquence
T1
 C p
g m 2 r1 ⋅ g m12 r2 ⋅ 1 − c 
 g m12 
1 + ap + bp 2
– Pôles 1 et 2 sensiblement identiques
– 3ème pôle à haute fréquence
−1
fz =
– Modification du zéro :
2π ⋅ Cc (1 g m12 − Rs )
Le zéro peut-être placé
Compensation du 2ème pôle : C1+C2=?
Juste après la fréquence de gain unitaire
• Augmentation de gm12 coût en silicium
V-
Vout
C2
• Solution : introduction d’une résistance série
1
2 π ⋅ r1 g m12 r2 C c
– Le zéro se déplace comme le pôle dominant
T3
r2
Amplificateur à deux étages :
réponse en fréquence
• Augmentation de Cc
• Amélioration de la
stabilité par ajout
d’un zéro
vout
=
vin
gm2.vin
g m12
=
2 π ⋅ (C1 + C 2 )
fz =
gm12.vout1
b = r1r2 (C1C2 + C2Cc + C1Cc )
51
C1
50
C1
a = r2 (C2 + Cc ) + rC11(C1 + Cc ) + g m12 r1r2Cc
Vout
C2
Cc
Vout1
Amplificateur à deux étages :
réponse en fréquence

p 
p
1 + ap + bp 2 =  1 +
1+

ω p1 
ω p2

r2
r1
− g m12 .vout1 =
Vout1
gm12.vout1
gm2.vin
vout1
+ C1 p.vout1 + Cc p.(vout1 − vout ) ⇒ vout1 = f (vin , vout )
r1
C2 ⇒ Cd 12 + Cd 13 + Cload
Ibias13
Ibias7
vout
vin
− g m 2 .vin =
r1 ⇒ g ds 2 // g ds 4
T4
T3
Cc
Vout1
Amplificateur à deux étages :
réponse en fréquence
T13
• Comment placer le zéro introduit par Rs+Cf pour
qu’il compense l’effet du 2nd pôle ?
– simulation ac avec Cf0 arbitraire (5pF) et Rs=0
– choix d’une marge de phase
fréquence de gain unitaire fu
mesure du gain Av(fu)
• 2ème étape :
– calcul de Cf= Cf0.Av(fu)
– positionnement du zéro à fu+20%
calcul de Rs
9
Cours Circuits Intégrés Analogiques - 2009/2010
Basic OpAmp Design
26/02/2010
CC=5pF et RS=0 55
fc=520Hz
CC=13pF et RS=0 56
fc=200Hz
fz =
−1
= 12 MHz
2π ⋅ C c (1 g m12 − Rs )
⇒ Rs =
fu=10,7MHz
fu=21MHz
AV=-0,46dB
1
1
+
≈ 1020Ω
2πf z ⋅ C c g m12
AV=2,6 (8,3dB)
fu=21MHz
φ=-180°
CC=13pF
fu=10,7MHz
φ=-125°
57
Stabilité de l’AOP Compensé
(13pF+1020Ω)
fc=200Hz
58
Marge de gain
20,2dB
fu = 10,3 MHz
Marge de phase
73°
Fréquence pour
déphasage de 180°
77,6 MHz
Amplificateur à deux étages :
Placement du zéro
59
60
Marge de gain
23,3dB @ 282MHz
• Autre solution :
– Choix de la position de la fréquence de gain unitaire :
• Ex : GBW=18MHz f u = 18 MHz
– Calcul de la capacité de
compensation :
Cf =
g m2
≈ 8,8 pF
2πf u
– Positionnement du zéro
• fu + 20% : 22MHz fz =
Stabilité de l’AOP Compensé
(8,8pF+1820Ω)
Marge de phase
100° @ 18,4MHz
−1
1
1
= 22 MHz ⇒ Rs =
+
≈ 1820Ω
2π ⋅ Cc (1 g m12 − Rs )
2πf z ⋅ Cc g m12
10
Cours Circuits Intégrés Analogiques - 2009/2010
Basic OpAmp Design
26/02/2010
Amplificateur à deux étages :
Placement du zéro
Stabilité de l’AOP Compensé
(13pF+T16)
61
Marge de gain
>24dB
Vdd
• Amélioration de la
stabilité par ajout
d’un zéro
T4
T3
Vout1
V-
62
T1
T2
T12
V+
Vout
13pF
T16
w=16µ
Ibias7
Vbias
Ibias13
L=1µ
Marge de phase
80°
T13
T7
• Le zéro introduit par T16+Cf compense le 2nd pôle
Stabilité de l’AOP Compensé
(5pF ; w=30u ; l=0,8u)
63
Marge de gain
5,68dB
Plan
64
• Introduction
fu = 25,8 MHz
• Etage différentiel d’entrée
• Amplificateur à deux étages
• Etage de sortie
Marge de phase
32°
Fréquence pour
déphasage de 180°
47,4 MHz
Amplificateur à deux étages:
ajout d’un étage de sortie
65
Vdd
R
T12
Vout1
T11
T5
T10
T6
Ibias/10
T9
Av1 ≅ −
V-
T1
T2
• Etage différentiel d’entrée
T14
V+
Vout
Vout
Cf
T16
Vbias
66
• Introduction
T4
T3
Plan
Ibias13
Ibias7
T7
T15
T13
• Amplificateur à deux étages
• Etage de sortie
• Autres montages amplificateurs
T8
g m1
g ds 2 + g ds 4 + C f Av 2 p
g m12
Av 2 ≅ −
g ds12 + g ds13
g m15 g m12
g ds14 + ggdsds1512++g g
+G
m15
ds13 +LGL
GL A⇒
v 3 ≅Av 2 ≅ −
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Basic OpAmp Design
26/02/2010
67
AOP 2 étages PMOS
Amplificateur de Transconductance
(OTA)
Vdd
Vdd=+3,3V
M10
M5
T8
M7
T4
T5
T1
T2
T6
Vout
M11
M12
M2
M1
Vin-
M8
Vin+
V2
CL
Vout
M9
M3
V1
CC
T8
M4
T9
Vp
M6
Amplificateur opérationnel
« Folded-cascode »
Ip
T7
Amplificateur opérationnel
« Folded-cascode »
Vdd
T3
T11
T12
Ib1
T4
T13
VB1
V-
T5
T1
T2
Ib2
V+
T6
Vout
VB2
T7
T8
T9
CL
T10
12
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