如何确定这个class AB放大器的功率管的静态电流

小草 · 发表于 2010-3-5 16:14:18

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本帖最后由小草于 2010-3-5 22:58 编辑

大家来看看这个class AB功放的功率管的直流电位是如何确定的，有没有一个明确的表达式。
   最右边两个P10，N10是功率管，仿真结果显示功率管工作在亚阈值区。两个误差放大器的差分对管的宽长比不对称，但是电流基本相等。
   我对这个电路理解是：如果没有两路交叉的电流（i1，i2），那么两个误差放大器的输出电压位于1/2VDD处，这样的电压去偏置功率管，将产生很大的电流。两路交叉的电流（i1，i2）使误差放大器输出上下管电流失配，输出电压必须偏离1/2VDD很多才会使误差放大器上下管电流相等，用这个输出电压偏置功率管的就得到小得多的静态电流。但是如何定量分析呢？
   欢迎大家发表自己的看法，谢谢！
class AB.jpg

bluesmaster · 发表于 2010-3-5 19:15:24

尝试着分析一下，不一定对。
1。p7 p8 p9 n7 n8 n9组成的是个正反馈，所以这个回路肯定是断的，那就意味着n9或p9必然有一个在sub vth，也就是p10或n10有一个在sub vth
2。哪个在sub vth 有上下n 和p输入对的offset决定。假设上面的那个ota是个理想op，没有offset。它会把把输出i拉到vref。而对下面的ota来说，由于offset的存在，假设没有i1，那它肯定不会正常工作，因为它一定要尝试着克服p1 p2的offset，必然n10的gate会被拉到gnd或者vcc，下面这个ota就象个比较器工作在开环
3。由于i1的注入，克服了offset带来的影响。这个电流大概是GMP*offset，不会很大。同理，此时p10的静态电流大概是p10 p9 宽敞比*GMP*offset。
4。反过来分析，从下面ota分析也是一样的。所以上下管子必然有一个工作在sub vth处。优点是作为classab 静态电流小，缺点是由于下面管子sub vth带来的波形畸变肯定大，thd不会好。
抛砖引玉，楼下高手跟上。

小草 · 发表于 2010-3-5 23:39:25

非常感谢bluesmaster的分析!
有几个疑问:
1."p7 p8 p9 n7 n8 n9组成的是个正反馈，所以这个回路肯定是断的",正反馈没错,但是"回路是断的"怎么理解?还有这里p9,p10,n9,n10都是在压阈值区的.
2.你所说的"offset"指什么,是否是指差分对电流相等时输入电压之差.如果是这样,那么当差分对平衡的时候,即差分对宽长比相等,是否就没有offset,功率管静态电流就为0呢?这个应该不可能.

bluesmaster · 发表于 2010-3-6 10:56:26

1。通路断的就是指这一圈的管子不会全工作在放大状态，也就是说这个这个正反馈的其实是没有的。因为一旦正反馈建立，整个电路就纯非线性了
2。我说的offset是实际芯片做出来由于输入对的vth不等等引起的offset。如果上下ota的输入完全是理想的话，我觉得输出管应该p10 n10两个都是在subvth区。因为p9 n9没电流。相当于两个subvth的管子分压之后把i调在vref
3。这个电路是反向来的还是已经验证过的？反向来的，请确保电路正确
4。有hspice dc结果么，贴上来看看

小草 · 发表于 2010-3-7 20:13:06

谢谢！
1.这个电路有3个反馈：除了那个正反馈以外，整个运放是负反馈，使输出电压为Vref。两个误差放大器接成单位增益缓冲器，是负反馈。所以输出静态电流是这三个反馈综合后的结果。这里，应该是除了p9，p10，n9,n10,其他都工作在饱和区，这个明天再确认一下，应该没有错的。
2.p9，p10的栅极是同一个信号，所以p10有电流的时候，p9也是有电流的，同理n9也有电流。
3.这个电路是反向过来的，电路正确，因为仿真结果是合理的。
4.我用的是cadence的spectre，仿真结果我明天想办法发出来。

小草 · 发表于 2010-3-8 16:09:39

仿真结果：
仿真时我把前面的OTA去掉了，输入加2.5V，直流仿真。确认p9，p10，n9，n10在亚阈值区，其它管子都在饱和区。
p7 p8 p9 n7 n8 n9组成的是个正反馈。误差放大器与功率管是单位增益缓冲器，是负反馈。
还是那个问题，功率管的静态电流如何确定的？

pol_sky · 发表于 2010-3-8 17:19:04

这个是rail to rail 驱动的CLASS AB输出，理想的CLASS AB 输出静态电流应该是在1/2*vdd时，既然知道了两个OP的输入电压是1/2*vdd，再根据op尾电流的大小就能计算出Power Mos的Vgs电压，再根据相应的W/L值就能求的输出级的静态电流。

bluesmaster · 发表于 2010-3-8 17:35:22

本帖最后由 bluesmaster 于 2010-3-8 18:31 编辑

1。确认N1 n2 p1p2不是一样的管子，宽长比不一样？
2。p9 p10和 n9 n10的比例多少？
3。你 p10 n10为啥进了亚域值区还有那么大600ua的电流
4。这里p1 p2 n1 n2不对称，就产生了我说的offset。i1和i2的电流应该和这个两个输入对的不对称有关。你可以尝试的改变一下不对称性在仿仿看。

小草 · 发表于 2010-3-8 20:46:49

pol_sky：
我还是不明白。
"根据op尾电流的大小就能计算出Power Mos的Vgs电压"，能说详细一点吗？不胜感激

bluesmaster ：
1.确认
2.相比于p9，n9的宽长比也比较大，在压阈值区有5uA的电流。
3.功率管宽长比很大，所以电流比较大。
4.如果是对称的，这个电路也能工作，不知道到底要这样做。。。

bluesmaster · 发表于 2010-3-8 23:02:54

恩，如果完全对称，是不是p9 n9的电流比现在要小很多？。。。。。。。。

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