CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)ch穩(wěn)定性和頻率補(bǔ)償學(xué)習(xí)教案

1、CMOS模擬模擬(mn)集成電路設(shè)計(jì)集成電路設(shè)計(jì)穩(wěn)定性和頻率(pnl)補(bǔ)償?shù)?頁/共28頁第一頁，共29頁。2021-12-52提綱(tgng) 1、概述 2、多極點(diǎn)系統(tǒng)(xtng) 3、相位裕度 4、頻率補(bǔ)償 5、兩級運(yùn)放的補(bǔ)償?shù)?頁/共28頁第二頁，共29頁。2021-12-531、概述(i sh) 反饋系統(tǒng)存在潛在(qinzi)不穩(wěn)定性 振蕩條件（巴克豪森判據(jù)）1)(1jsH第3頁/共28頁第三頁，共29頁。2021-12-54 增益(zngy)交點(diǎn) 相位交點(diǎn)第4頁/共28頁第四頁，共29頁。2021-12-55 波特(b t)（Bode）圖第5頁/共28頁第五頁，共29頁。2021-1

2、2-56 極點(diǎn)位置(wi zhi)與穩(wěn)定性的關(guān)系具有(jyu)位于右半平面的極點(diǎn)的反饋放大器是不穩(wěn)定的；第6頁/共28頁第六頁，共29頁。2021-12-57 單極點(diǎn)(jdin)系統(tǒng)第7頁/共28頁第七頁，共29頁。2021-12-582、多極點(diǎn)(jdin)系統(tǒng) 兩極點(diǎn)(jdin)系統(tǒng)第8頁/共28頁第八頁，共29頁。2021-12-59 三極點(diǎn)(jdin)系統(tǒng)第9頁/共28頁第九頁，共29頁。2021-12-5103、相位(xingwi)裕度 穩(wěn)定的邊緣情況 例如(lr)，在GX處，相位=-175)(1)()(111jHjHjXY5 .11)(1jXY第10頁/共28頁第十頁，共29頁。20

3、21-12-511 相位(xingwi)裕度對反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響3 . 1)(1jXY1)(1jXY7 . 0)(1jXY第11頁/共28頁第十一頁，共29頁。2021-12-5124、頻率(pnl)補(bǔ)償 增大(zn d)PM的方法GX往里推第12頁/共28頁第十二頁，共29頁。2021-12-513 單級運(yùn)放(yn fn)的頻率補(bǔ)償?shù)?3頁/共28頁第十三頁，共29頁。2021-12-514 單級運(yùn)放(yn fn)的頻率補(bǔ)償（續(xù)）第14頁/共28頁第十四頁，共29頁。2021-12-515 單級運(yùn)放(yn fn)的頻率補(bǔ)償（續(xù)）第15頁/共28頁第十五頁，共29頁。2021-12-516

4、單級運(yùn)放的頻率(pnl)補(bǔ)償（續(xù)）第16頁/共28頁第十六頁，共29頁。2021-12-517 單級運(yùn)放的頻率(pnl)補(bǔ)償（續(xù)）第17頁/共28頁第十七頁，共29頁。2021-12-5185、兩級運(yùn)放(yn fn)的補(bǔ)償 極點(diǎn)(jdin)分析第18頁/共28頁第十八頁，共29頁。2021-12-519 密勒補(bǔ)償(bchng)CmIpvCgAGB| )0(1 CLmIIoutpCRgR)(1112mIIpLgC可以計(jì)算(j sun)得到（補(bǔ)償前(Cc=0)： ）E111CRoutpLL21CRpCmIpvCgAGB| )0(1第19頁/共28頁第十九頁，共29頁。2021-12-520 密勒補(bǔ)

5、償(bchng)（續(xù)）60180ccc21zppGBtgarGBtgarGBtgarCmIIzCgLCC22. 0C ，并由令601801 . 0cc902tgarGBtgarp2.210mIImIILCggCC第20頁/共28頁第二十頁，共29頁。2021-12-521 密勒補(bǔ)償(bchng)（續(xù)）CmCLzCgCCR9CmCzmCgCRg919)(1CLSmIIpCRRg11LmIIpCg2cmzCg2AV=1,Rout=1/gm2 CCAv=-gmIIR2第21頁/共28頁第二十一頁，共29頁。2021-12-522 帶補(bǔ)償?shù)膬杉夁\(yùn)放(yn fn)的轉(zhuǎn)換CssrCIS CssrCIS C

6、DrCIS3CDrCIS5第22頁/共28頁第二十二頁，共29頁。2021-12-523小結(jié)(xioji) 反饋系統(tǒng)存在(cnzi)潛在不穩(wěn)定性1)(1jsH 單極點(diǎn)系統(tǒng)是穩(wěn)定的 雙極點(diǎn)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，但相位裕度不大 三極點(diǎn)（以上(yshng)）系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，需要相位補(bǔ)償相位裕度PM60deg，可以兼顧穩(wěn)定性和瞬態(tài)反應(yīng)速度補(bǔ)償方法： 減少極點(diǎn)數(shù) 減小帶寬 密勒補(bǔ)償 ：需要考慮RHZLmIIpCg2CmIpvCgAGB| )0(1CmIIzCg第23頁/共28頁第二十三頁，共29頁。2021-12-524二級運(yùn)放設(shè)計(jì)(shj)實(shí)例（optional） 約束條件 電源電壓(diny) 工藝 溫度第

7、24頁/共28頁第二十四頁，共29頁。2021-12-525)(2|4251111 ,IgRgAmoutmstvcmCgGB/1THNGSDDinCMVVVV3max,11515min,THNODODSSGSODSSinCMVVVVVVVVcCISR/5totalSSDDdissIVVP)()(|7666262,IgRgAmoutmndvLmpCg/62cmzCg/61LWCLWKIVOXDOD,2第25頁/共28頁第二十五頁，共29頁。2021-12-526 設(shè)計(jì)步驟 0. 確定正確的電路偏置，保證所有(suyu)晶體管處于飽和區(qū)。第26頁/共28頁第二十六頁，共29頁。2021-12-52

8、7 設(shè)計(jì)步驟（續(xù)） 1.根據(jù)需要的PM60deg求Cc （假定z10GB） 2.由已知的Cc并根據(jù)轉(zhuǎn)換速率的要求（或功耗要求）選擇ISS（I5）的范圍； 3.由計(jì)算得到的電流偏置值(I5 /2),設(shè)計(jì)W3/L3（ W4/L4 ）滿足上ICMR（或輸出擺幅）要求，即飽和區(qū)條件； 4. 驗(yàn)證(ynzhng)M3處鏡像極點(diǎn)是否大于10GB 5.設(shè)計(jì)W1/L1（ W2/L2 ）滿足GB的要求 6. 設(shè)計(jì)W5/L5滿足下ICMR（或輸出擺幅）要求；LCC22. 0C GBCgCCggsmgsgsm102334333330.67gsoxCW L C1/mcGBgC253(4)1/ 2()2poxDDTHnTHpWIICVICMRVVL15112(/)ODGSTHnoxIVICMRVICMRVCWL第27頁/共28頁第二十七頁，共29頁。2021-12-528感謝您的觀看(gunkn)！第28頁/共28頁第二十八頁，共29頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)。第1頁/共28頁。1、在1下，圍繞環(huán)路的相移能大到使反饋?zhàn)優(yōu)檎答?。在一般反饋電路的處理中，小于或等?，且與頻率無關(guān)。因此，