タグ: MOSFET

AB級アンプ、設計思想、MOSFETアンプ、UHC MOSFETアンプ、参考情報

LT1166によるUHC MOSFETアンプの試作

IPP129N10NF2S, TTC004B, TTA004Bを用いた、LT1166によるUHC MOSFETアンプのバイアス設定と位相補償をまとめておきます。

こちらの記事を参考にしています。

9.5.4 DC Biasing techniques with emitter/source degeneration

UHC MOSFETアンプの回路図

ドミナントポールを88kHz(ゲイン段（A)の補償容量：C1=5pFで設定)にしています。

LT1363の積分回路は1kΩ, 220pFとしています。

LT1166の外部補償容量は10pFとしています。

ダーリントンドライバ(TTC004B, TTA004B)のエミッタ抵抗およびコレクタ抵抗は220Ωとして静止電流を16mAとしています。また、エミッタ抵抗のバイパスコンデンサは100pFとしています。

ゲートストッパーは220Ωにしています。

出力電圧(D)のゲイン位相図

位相余裕とゲイン余裕は以下のようになりました。

D: PM@1.9MHz=78deg, GM@16MHz=-22dB

IPP129N UHC MOSFETアンプ

音は、IRF530N, IRF9530NのコンプリメンタリMOSFETアンプとの比較では、よりすっきりした感じです。

広告
AB級アンプ、設計思想、MOSFETアンプ、参考情報

LT1166による準コンプリメンタリMOSFETアンプのバイアス設定と位相補償

IRF530N, TTC004B, TTA004Bを用いた、LT1166によるMOSFETアンプのバイアス設定と位相補償をまとめておきます。

こちらの記事を参考にしています。

9.5.4 DC Biasing techniques with emitter/source degeneration

準コンプリメンタリMOSFETアンプの回路図

C3M0120090DによるAB級 SiC MOSFETアンプの回路設計の記事で、エミッタディジェネレーションによる準コンプリメンタリは、ゲイン20倍、電源レール+-48Vに対して、出力電圧の振幅が制限(+-20V程度)されていましたが、バイパスコンデンサ(100pF)をエミッタ抵抗(150Ω)につけると十分な出力電圧の振幅(+-30V程度)が確保できるようです。

また、電流源駆動段(C)の位相余裕を確保するために、ドミナントポールを30kHz(ゲイン段（A)の補償容量：C1=22pFで設定)にしています。

なお、ダーリントンドライバ(TTC004B, TTA004B)のエミッタ抵抗およびコレクタ抵抗は150Ωとして制止電流を30mA(1W)としています。

増幅段(A), フィードフォワード段(B), 電流源駆動段(C), 出力電圧(D)のゲイン位相図

いつか機会があれば、試作して音も確認したいと思います。

AB級アンプ、設計思想、MOSFETアンプ、参考情報

LT1166による電流源駆動MOSFETアンプの位相補償その2

IRF530N, IRF9530Nを用いた、LT1166によるMOSFETアンプの位相補償をまとめておきます。

こちらのリンクが参考になります。

良く使われる回路での高域特性限界: ４、フォロワ型アンプ出力段 （ﾀﾞｰﾘﾝﾄﾝの有無）

電流源駆動MOSFETアンプの回路図

出力オフセットを安定させるために定数を一部見直しました。

まずLT1166の補償容量を100pFから10pFに変更しています。

また、ゲートドレインゾーベルの抵抗値を100Ωから220Ωに変更しています。

出力電圧(D)のゲイン位相図

定数変更後の、出力電圧(D)の位相余裕とゲイン余裕は次のようになります。
PM=75deg@1.8MHz, GM=-21dB@26MHz

定電流源を変調するオペアンプ(LT1360)のゼロ周波数が15MHz付近にあるのと、ゲートドレインゾーベルのカットオフ周波数が3.3MHzなので、20-30MHzに変曲点が現れます。

AB級アンプ、設計思想、MOSFETアンプ、参考情報

LT1166による電流源駆動MOSFETアンプの位相補償

IRF530N, IRF9530Nを用いた、LT1166によるMOSFETアンプの位相補償をまとめておきます。

こちらのリンクが参考になります。

良く使われる回路での高域特性限界: ４、フォロワ型アンプ出力段 （ﾀﾞｰﾘﾝﾄﾝの有無）

電流源駆動MOSFETアンプの回路図

最終的な、LTSpiceによる回路図をしめします。

3段ダーリントンBJTアンプとほぼ同じですが、調整した箇所があります。

まず、電流源のエミッタ抵抗を68Ωにして、LT1166のItop/Ibottomを22mAに設定します。これで、矩形波の大信号入力時にもItop/Ibottom>4mAとなります。

1.5V, 10kHz矩形波信号入力時のItop/Ibottom

次にバイアス回路（LT1166)の補償容量を100pF, 出力段(MOSFET)のゲート抵抗を100Ω、ゲートドレインゾーベルを100Ω, 220pFにそれぞれ設定します。

出力電圧(D)のゲイン位相図

出力の位相余裕とゲイン余裕は次のようになります。
PM=69deg@1.9MHz, GM=-23dB@18MHz

なお、MOSFETの入力容量(Ciss)とフォワードトランスコンダクタンス(gfs)は以下の通りです。

IRF530: 920pF, 12S

IRF9530: 760pF, 3.2S

コンプリメンタリとはいってもかなり特性に違いがあります。

電流源駆動MOSFETアンプ

実際に試作してみましたが、音質としてはBJTアンプよりもやや太い感じです。

もちろん、ブートストラップ電源と出力段のバイパスコンデンサの違いによる影響もありますが。

部品数が3段ダーリントンBJTアンプよりも少ないので、こちらの方が手軽に製作できます。