第十章穩(wěn)定性與頻率補(bǔ)償-revised

第十章

穩(wěn)定性與頻率補(bǔ)償董剛Email:gdong@2013年6月西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)1本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點(diǎn)系統(tǒng)相位裕度頻率補(bǔ)償兩級運(yùn)放的補(bǔ)償其它補(bǔ)償技術(shù)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)4復(fù)平面中的極點(diǎn)位置與穩(wěn)定性西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)5單極點(diǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)6單極點(diǎn)系統(tǒng)的波特圖西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)7本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點(diǎn)系統(tǒng)相位裕度頻率補(bǔ)償兩級運(yùn)放的補(bǔ)償其它補(bǔ)償技術(shù)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)8二極點(diǎn)系統(tǒng)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)9二極點(diǎn)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(jì)10二極點(diǎn)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(jì)11三極點(diǎn)系統(tǒng)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)12本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點(diǎn)系統(tǒng)相位裕度頻率補(bǔ)償兩級運(yùn)放的補(bǔ)償其它補(bǔ)償技術(shù)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)13相位裕度西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)14相位裕度（GX=

p2）-180PhaseMargin,

m=45

西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)有效西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)17本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點(diǎn)系統(tǒng)相位裕度頻率補(bǔ)償兩級運(yùn)放的補(bǔ)償其它補(bǔ)償技術(shù)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)18頻率補(bǔ)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(jì)19極點(diǎn)的位置西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)20補(bǔ)償?shù)姆椒ㄎ麟娢㈦娮樱耗M集成電路設(shè)計(jì)21補(bǔ)償：降低GX西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)22補(bǔ)償前與補(bǔ)償后西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)23補(bǔ)償：GX=

p,A西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)24GBW與fp2的關(guān)系西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)25極點(diǎn)位置與相位裕度（1）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)26極點(diǎn)位置與相位裕度（2）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)27補(bǔ)償?shù)睦游麟娢㈦娮樱耗M集成電路設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)30本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點(diǎn)系統(tǒng)相位裕度頻率補(bǔ)償兩級運(yùn)放的補(bǔ)償其它補(bǔ)償技術(shù)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)31兩極運(yùn)放的密勒補(bǔ)償（1）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)32兩極運(yùn)放的密勒補(bǔ)償（2）一種兩級運(yùn)放的簡化電路西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)33密勒補(bǔ)償?shù)臉O點(diǎn)分裂現(xiàn)象（1）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)34密勒補(bǔ)償?shù)臉O點(diǎn)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(jì)35密勒補(bǔ)償?shù)臉O點(diǎn)分裂現(xiàn)象（3）補(bǔ)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(diǎn)提高了約gm9RL倍。西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)36放大器零點(diǎn)的產(chǎn)生西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)37負(fù)零點(diǎn)與正零點(diǎn)（RHP）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)38零點(diǎn)與相位裕度的關(guān)系西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)39RHP零點(diǎn)的消除方法（1）VE當(dāng)gm9-1＝RZ，fZ＝，零點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)處，即零點(diǎn)被消除了！西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)40RHP零點(diǎn)的消除方法（2）當(dāng)gm9-1>RZ，零點(diǎn)移到左半平面，若滿足下面條件，則以前的第二個極點(diǎn)就和該零點(diǎn)對消了，即以前的第二個極點(diǎn)消除了！該零、極點(diǎn)對消技術(shù)的缺點(diǎn)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(shí)現(xiàn)。西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)41RHP零點(diǎn)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(jì)42RHP零點(diǎn)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(jì)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(yùn)放與兩級運(yùn)放階躍響應(yīng)的影響西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)44兩極運(yùn)放中的轉(zhuǎn)換（1）簡單兩級運(yùn)放西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)45兩極運(yùn)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(jì)46運(yùn)放的其它補(bǔ)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(jì)47運(yùn)放的其它補(bǔ)償技術(shù)（2）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)48運(yùn)放的其它補(bǔ)償技術(shù)（3）前面補(bǔ)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(bǔ)償技術(shù)更寬，但所需靜態(tài)功耗比前種補(bǔ)償技術(shù)更大。西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)49運(yùn)放的其它補(bǔ)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(jì)50前述補(bǔ)償技術(shù)兩極運(yùn)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(jì)51本講內(nèi)容穩(wěn)定性概述多極點(diǎn)系統(tǒng)相位裕度頻率補(bǔ)償兩級運(yùn)放的補(bǔ)償其它補(bǔ)償技術(shù)兩級運(yùn)放的設(shè)計(jì)西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)52兩級運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率（SR）BasicTwo-StageOpAmp西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)53兩級運(yùn)放的正向SR與負(fù)向SR西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)54兩級運(yùn)放的設(shè)計(jì)實(shí)例（1）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)55兩級運(yùn)放的設(shè)計(jì)實(shí)例（2）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)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(jì)57兩級運(yùn)放的設(shè)計(jì)實(shí)例（3）西電微電子：模擬集成電路設(shè)計(jì)58兩級運(yùn)放的設(shè)計(jì)實(shí)例（4）西