EMLAB 1 Chapter 11. Operational- Amplifier Circuits

EMLAB 2 1.Introduction 2.The Two-Stage CMOS Op Amp 3.The Folded-Cascode CMOS Op Amp 4.The 741 Op-Amp Circuit 5.DC Analysis of the Small-Signal Analysis of the Gain, Frequency Response, and Slew Rate of the Modern Techniques for the Design of BJT Op Amps Contents

EMLAB 3 Introduction 1.CMOS 및 bipolar op-amp 에 대해 알아봄. 2.CMOS op-amp 는 독립적인 용도 외에 IC 의 구성 block 으로 사용됨. 3.CMOS op-amp 가 sub-system 인 경우 chip-terminal 에 연결할 필요가 없어서 output stage 가 필요 없는 경 우 많음. 정전기로부터 보호할 필요가 없어서 단자에 clamping diode 붙일 필요가 없음. 4. 범용 용도로는 bipolar op-amp 가 흔히 쓰임

EMLAB 4 1. The Two-Stage CMOS Op Amp Figure 11.1 The basic two-stage CMOS op-amp configuration. Frequency compensation Output DC offset = 0

EMLAB 5 Figure 11.2 Small-signal equivalent circuit for the op amp in Fig Voltage Gain Mid band gain

EMLAB Common-Mode Rejection Ratio (CMRR) The CMRR of the two-stage op amp of Fig is determined by the first stage.

EMLAB D2D2 D6D6 D 2 node : D 6 node : Frequency Response

EMLAB 8 Miller’s effect

EMLAB 9 Simplified equivalent circuit 안정도를 위해 f t 가 f P2, f Z 보다 작아야 함. Gain bandwidth product

EMLAB Slew rate (SR) 입력 전압이 큰 경우 differential pair 중 트랜지스터 1 개는 완전히 꺼지 고 전류는 나머지 한쪽으로만 흐르게 됨. Q 4 는 saturation 되어 0 V 에 가깝고 current source 와 등가가 됨. 이 경우 op-amp 는 이상적인 적분기로 모델링 가능 안정도를 위해 붙인 C C 로 인해 출력 전압이 증가하는 속도가 제한됨.

EMLAB 11 Relationship Between SR and f t

EMLAB The Folded-cascode CMOS Op Amp 전압 이득을 더욱 올리고, 주파수 대역폭을 늘리기 위해 cascode 증폭기 형태로 만듦. 증가된 cascode 증폭기의 출력 임피던스에 병렬로 연결되는 current mirror 의 출력 임피던스도 증가시켜야 함.

EMLAB 13 Figure 10.9 A more complete circuit for the folded-cascode CMOS amplifier of Fig

EMLAB Increasing the Input Common-Mode Range: Rail-to-Rail Input Operation Q 1, Q 2, Q 3, Q 4 모두 on 일 때

EMLAB The 741 Op-Amp Circuit Short circuit protection circuit Class AB output stage DC bias circuit

EMLAB DC Analysis of the Reference bias current 4.2 Input stage bias Widlar current source

EMLAB 17

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EMLAB Second-Stage Bias

EMLAB Output-Stage Bias

EMLAB Small-Signal Analysis of the The Input Stage

EMLAB 22 Output resistance Output resistance formula for Common base amp. : Figure Small-signal equivalent circuit for the input stage of the 741 op amp.

EMLAB The Second Stage

EMLAB 24 Figure Cascading the small-signal equivalent circuits of the individual stages for the evaluation of the overall voltage gain. 6.1 Small-Signal Gain of 741