第十章穩(wěn)定性與頻率補償-revised

第十章

穩(wěn)定性與頻率補償董剛Email:gdong@2013年6月西電微電子：模擬集成電路設(shè)計1本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點系統(tǒng)相位裕度頻率補償兩級運放的補償其它補償技術(shù)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計2負(fù)反饋系統(tǒng)的振蕩條件西電微電子：模擬集成電路設(shè)計3不穩(wěn)定系統(tǒng)VS穩(wěn)定系統(tǒng)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計4復(fù)平面中的極點位置與穩(wěn)定性西電微電子：模擬集成電路設(shè)計5單極點系統(tǒng)的穩(wěn)定性西電微電子：模擬集成電路設(shè)計6單極點系統(tǒng)的波特圖西電微電子：模擬集成電路設(shè)計7本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點系統(tǒng)相位裕度頻率補償兩級運放的補償其它補償技術(shù)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計8二極點系統(tǒng)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計9二極點系統(tǒng)：開環(huán)VS閉環(huán)（1）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計10二極點系統(tǒng)：開環(huán)VS閉環(huán)（2）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計11三極點系統(tǒng)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計12本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點系統(tǒng)相位裕度頻率補償兩級運放的補償其它補償技術(shù)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計13相位裕度西電微電子：模擬集成電路設(shè)計14相位裕度（GX=

p2）-180PhaseMargin,

m=45

西電微電子：模擬集成電路設(shè)計15相位裕度（PM=60o，是個合適的值）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計16大信號應(yīng)用：時域的Simulation小信號仿真時，PM=65

但是對于大信號階躍信號，仍有較大的抖動對于大信號，時域的Simulation更真實有效西電微電子：模擬集成電路設(shè)計17本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點系統(tǒng)相位裕度頻率補償兩級運放的補償其它補償技術(shù)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計18頻率補償?shù)脑碓恚盒薷?/p>

H的傳輸函數(shù)，使GX<<PX（a）PX移向更高的頻率（b）GX移向更低的頻率西電微電子：模擬集成電路設(shè)計19極點的位置西電微電子：模擬集成電路設(shè)計20補償?shù)姆椒ㄎ麟娢㈦娮樱耗M集成電路設(shè)計21補償：降低GX西電微電子：模擬集成電路設(shè)計22補償前與補償后西電微電子：模擬集成電路設(shè)計23補償：GX=

p,A西電微電子：模擬集成電路設(shè)計24GBW與fp2的關(guān)系西電微電子：模擬集成電路設(shè)計25極點位置與相位裕度（1）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計26極點位置與相位裕度（2）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計27補償?shù)睦游麟娢㈦娮樱耗M集成電路設(shè)計28單端輸出vs全差分輸出西電微電子：模擬集成電路設(shè)計29共源共柵電流源的阻抗西電微電子：模擬集成電路設(shè)計30本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點系統(tǒng)相位裕度頻率補償兩級運放的補償其它補償技術(shù)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計31兩極運放的密勒補償（1）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計32兩極運放的密勒補償（2）一種兩級運放的簡化電路西電微電子：模擬集成電路設(shè)計33密勒補償?shù)臉O點分裂現(xiàn)象（1）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計34密勒補償?shù)臉O點分裂現(xiàn)象（2）假定CC=CGD當(dāng)CC>>CE時:西電微電子：模擬集成電路設(shè)計35密勒補償?shù)臉O點分裂現(xiàn)象（3）補償后，在關(guān)心的頻率內(nèi)CC近似于短路，輸出電阻約為1/gm9//RL

1/gm9。第二主極點提高了約gm9RL倍。西電微電子：模擬集成電路設(shè)計36放大器零點的產(chǎn)生西電微電子：模擬集成電路設(shè)計37負(fù)零點與正零點（RHP）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計38零點與相位裕度的關(guān)系西電微電子：模擬集成電路設(shè)計39RHP零點的消除方法（1）VE當(dāng)gm9-1＝RZ，fZ＝，零點在無窮遠(yuǎn)處，即零點被消除了！西電微電子：模擬集成電路設(shè)計40RHP零點的消除方法（2）當(dāng)gm9-1>RZ，零點移到左半平面，若滿足下面條件，則以前的第二個極點就和該零點對消了，即以前的第二個極點消除了！該零、極點對消技術(shù)的缺點是RZ是負(fù)載電容CL的函數(shù)，當(dāng)負(fù)載電容未知或變化時，該技術(shù)很難實現(xiàn)。西電微電子：模擬集成電路設(shè)計41RHP零點的消除方法（3）跟蹤溫度和工藝而生成Vb的電路西電微電子：模擬集成電路設(shè)計42RHP零點的消除方法（4）RZ與RS的適當(dāng)比率可保證RZ=(1+CL/CC)/gm9成立西電微電子：模擬集成電路設(shè)計43負(fù)載電容對階躍響應(yīng)的影響增大負(fù)載電容對單級運放與兩級運放階躍響應(yīng)的影響西電微電子：模擬集成電路設(shè)計44兩極運放中的轉(zhuǎn)換（1）簡單兩級運放西電微電子：模擬集成電路設(shè)計45兩極運放中的轉(zhuǎn)換（2）正轉(zhuǎn)換期間的簡化電路負(fù)轉(zhuǎn)換期間的簡化電路西電微電子：模擬集成電路設(shè)計46運放的其它補償技術(shù)（1）Voutmin＝VGS2+VI2,源跟隨器M2減小了輸出電壓擺幅。西電微電子：模擬集成電路設(shè)計47運放的其它補償技術(shù)（2）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計48運放的其它補償技術(shù)（3）前面補償技術(shù)中的源跟隨器限制了輸出電壓擺幅，本電路中Vomin＝Von1，從后面的分析中還可看見，其帶寬比前種補償技術(shù)更寬，但所需靜態(tài)功耗比前種補償技術(shù)更大。西電微電子：模擬集成電路設(shè)計49運放的其它補償技術(shù)（4）fp2增加了gm2RS倍,電路可提供更大帶寬。西電微電子：模擬集成電路設(shè)計50前述補償技術(shù)兩極運放中的轉(zhuǎn)換正轉(zhuǎn)換簡化電路負(fù)轉(zhuǎn)換簡化電路西電微電子：模擬集成電路設(shè)計51本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點系統(tǒng)相位裕度頻率補償兩級運放的補償其它補償技術(shù)兩級運放的設(shè)計西電微電子：模擬集成電路設(shè)計52兩級運放的轉(zhuǎn)換速率（SR）BasicTwo-StageOpAmp西電微電子：模擬集成電路設(shè)計53兩級運放的正向SR與負(fù)向SR西電微電子：模擬集成電路設(shè)計54兩級運放的設(shè)計實例（1）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計55兩級運放的設(shè)計實例（2）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計56轉(zhuǎn)換速率與小信號建立西電微電子：模擬集成電路設(shè)計57兩級運放的設(shè)計實例（3）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計58兩級運放的設(shè)計實例（4）西