Uitgewerkt voorbeeld van een klasse AB met MOS transistors

In [3] wordt de klasse AB werking getoond aan de hand van het schema in Fig. 78. We bestuderen dit schema in meer detail. Eerst bekijken we de voorinsteltak. De 2 weerstanden R, samen met de 2 diodes zorgen ervoor dat zonder aangelegd signaal de spanning \(V_i\) gelegen is midden de 2 voedingsspanningen. De 2 weerstanden R zijn dan zo gekozen dat de \(I_B\) een DC stroomcomponenten heeft die mooi kan ingesteld worden door R.

Wanneer we vervolgens een AC signaal aanleggen, krijgen we de volgende signalen:

• \(V_I+V_D\) aan de ingang van de nMOS transistor \(M_N\)

• \(V_I-V_D\) aan de ingang van de pMOS transistor \(M_P\)

Onder zo goed als alle omstandigheden zullen zowel de nMOS als de pMOS in saturatie zijn. Dit wil zeggen dat de stromen door deze transistors voldoen aan de vergelijkingen:

\[ I_n=\mu_n C_{ox} \frac{W_n}{2L_n} (V_{GSn} -V_{Tn})^2\]

als \(V_{GSn} >V_{Tn}\)

\[ I_p=\mu_p C_{ox} \frac{W_p}{2L_p} (V_{GSp} -V_{Tp})^2\]

als \(V_{GSp} <V_{Tp}\)

Fig. 78 Klasse AB versterker met MOS transistors [1].

Wanneer we de spanning aan de gate en de source invullen krijgen we:

• \( I_n=\mu_n C_{ox} \frac{W_n}{2L_n} (V_I+V_D- V_{out} -V_{Tn})^2\) als \(V_I+V_D- V_{out} >V_{Tn}\)

• \( I_p=\mu_p C_{ox} \frac{W_p}{2L_p} (V_I-V_D -V_{out}-V_{Tp})^2\) als \(V_I-V_D -V_{out} <V_{Tp}\)

• \( V_{out}= (I_n -I_p)R_L\)

In Fig. 79 berekenen we deze stromen. We veronderstellen hierbij dat: \(\mu_n C_{ox} \frac{W_n}{2L_n}=\mu_p C_{ox} \frac{W_p}{2L_p}=0.02 A/V^2\),\(V_D=0.7V\), \(V_{Tn}=0.3V\) \(V_{Tp}=-0.3V\) en \(R_L=80 \Omega\).

In Fig. 80 zoemen we in op een detail rond de oorsprong.

Fig. 79 Transfer curve en stroom van de beide transistors.

Fig. 80 Detail van de zone rond de oorsprong. We zien dat hier beide transistors in geleiding zijn.