viii
Contents
Bandwidth of the Common-Emitter Stage and Miller Effect . . . Differential Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Emitter Follower . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cascode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Current Mirror . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Current Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vbe Multiplier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Amplifier Design Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Basic Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Input Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . The VAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Open-Loop Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Miller Feedback Compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . The Output Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Output Stage Bias Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Performance Limitations of the Simple Amplifier . . . . . . . . . References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27 28 30 33 34 36 40 41 42 42 43 44 45 47 49 50 51
3 Power Amplifier Design Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 The Basic Power Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Adding Input Stage Degeneration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Adding a Darlington VAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Input Stage Current Mirror Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 The Output Triple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Cascoded VAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Paralleling Output Transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 Higher-Power Amplifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Crossover Distortion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.10 Performance Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.11 Completing an Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Input Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Feedback AC Decoupling Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Output Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Power Supply Decoupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.12 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53 53 55 59 62 64 68 69 72 73 75 75 75 76 77 77 77 77
4 Negative Feedback Compensation and Slew Rate . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 How Negative Feedback Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Input-Referred Feedback Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Feedback Compensation and Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Poles and Zeros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phase and Gain Margin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gain and Phase Variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Feedback Compensation Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dominant Pole Compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Excess Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79 79 80 81 81 82 84 84 84 84