第十章稳定性与频率补偿-revised

第十章

稳定性与频率补偿董刚Email:gdong@2013年6月西电微电子：模拟集成电路设计1本讲内容稳定性概述多极点系统相位裕度频率补偿两级运放的补偿其它补偿技术西电微电子：模拟集成电路设计2负反馈系统的振荡条件西电微电子：模拟集成电路设计3不稳定系统VS稳定系统西电微电子：模拟集成电路设计4复平面中的极点位置与稳定性西电微电子：模拟集成电路设计5单极点系统的稳定性西电微电子：模拟集成电路设计6单极点系统的波特图西电微电子：模拟集成电路设计7本讲内容稳定性概述多极点系统相位裕度频率补偿两级运放的补偿其它补偿技术西电微电子：模拟集成电路设计8二极点系统西电微电子：模拟集成电路设计9二极点系统：开环VS闭环（1）西电微电子：模拟集成电路设计10二极点系统：开环VS闭环（2）西电微电子：模拟集成电路设计11三极点系统西电微电子：模拟集成电路设计12本讲内容稳定性概述多极点系统相位裕度频率补偿两级运放的补偿其它补偿技术西电微电子：模拟集成电路设计13相位裕度西电微电子：模拟集成电路设计14相位裕度（GX=

p2）-180PhaseMargin,

m=45

西电微电子：模拟集成电路设计15相位裕度（PM=60o，是个合适的值）西电微电子：模拟集成电路设计16大信号应用：时域的Simulation小信号仿真时，PM=65

但是对于大信号阶跃信号，仍有较大的抖动对于大信号，时域的Simulation更真实有效西电微电子：模拟集成电路设计17本讲内容稳定性概述多极点系统相位裕度频率补偿两级运放的补偿其它补偿技术西电微电子：模拟集成电路设计18频率补偿的原理原理：修改

H的传输函数，使GX<<PX（a）PX移向更高的频率（b）GX移向更低的频率西电微电子：模拟集成电路设计19极点的位置西电微电子：模拟集成电路设计20补偿的方法西电微电子：模拟集成电路设计21补偿：降低GX西电微电子：模拟集成电路设计22补偿前与补偿后西电微电子：模拟集成电路设计23补偿：GX=

p,A西电微电子：模拟集成电路设计24GBW与fp2的关系西电微电子：模拟集成电路设计25极点位置与相位裕度（1）西电微电子：模拟集成电路设计26极点位置与相位裕度（2）西电微电子：模拟集成电路设计27补偿的例子西电微电子：模拟集成电路设计28单端输出vs全差分输出西电微电子：模拟集成电路设计29共源共栅电流源的阻抗西电微电子：模拟集成电路设计30本讲内容稳定性概述多极点系统相位裕度频率补偿两级运放的补偿其它补偿技术西电微电子：模拟集成电路设计31两极运放的密勒补偿（1）西电微电子：模拟集成电路设计32两极运放的密勒补偿（2）一种两级运放的简化电路西电微电子：模拟集成电路设计33密勒补偿的极点分裂现象（1）西电微电子：模拟集成电路设计34密勒补偿的极点分裂现象（2）假定CC=CGD当CC>>CE时:西电微电子：模拟集成电路设计35密勒补偿的极点分裂现象（3）补偿后，在关心的频率内CC近似于短路，输出电阻约为1/gm9//RL

1/gm9。第二主极点提高了约gm9RL倍。西电微电子：模拟集成电路设计36放大器零点的产生西电微电子：模拟集成电路设计37负零点与正零点（RHP）西电微电子：模拟集成电路设计38零点与相位裕度的关系西电微电子：模拟集成电路设计39RHP零点的消除方法（1）VE当gm9-1＝RZ，fZ＝，零点在无穷远处，即零点被消除了！西电微电子：模拟集成电路设计40RHP零点的消除方法（2）当gm9-1>RZ，零点移到左半平面，若满足下面条件，则以前的第二个极点就和该零点对消了，即以前的第二个极点消除了！该零、极点对消技术的缺点是RZ是负载电容CL的函数，当负载电容未知或变化时，该技术很难实现。西电微电子：模拟集成电路设计41RHP零点的消除方法（3）跟踪温度和工艺而生成Vb的电路西电微电子：模拟集成电路设计42RHP零点的消除方法（4）RZ与RS的适当比率可保证RZ=(1+CL/CC)/gm9成立西电微电子：模拟集成电路设计43负载电容对阶跃响应的影响增大负载电容对单级运放与两级运放阶跃响应的影响西电微电子：模拟集成电路设计44两极运放中的转换（1）简单两级运放西电微电子：模拟集成电路设计45两极运放中的转换（2）正转换期间的简化电路负转换期间的简化电路西电微电子：模拟集成电路设计46运放的其它补偿技术（1）Voutmin＝VGS2+VI2,源跟随器M2减小了输出电压摆幅。西电微电子：模拟集成电路设计47运放的其它补偿技术（2）西电微电子：模拟集成电路设计48运放的其它补偿技术（3）前面补偿技术中的源跟随器限制了输出电压摆幅，本电路中Vomin＝Von1，从后面的分析中还可看见，其带宽比前种补偿技术更宽，但所需静态功耗比前种补偿技术更大。西电微电子：模拟集成电路设计49运放的其它补偿技术（4）fp2增加了gm2RS倍,电路可提供更大带宽。西电微电子：模拟集成电路设计50前述补偿技术两极运放中的转换正转换简化电路负转换简化电路西电微电子：模拟集成电路设计51本讲内容稳定性概述多极点系统相位裕度频率补偿两级运放的补偿其它补偿技术两级运放的设计西电微电子：模拟集成电路设计52两级运放的转换速率（SR）BasicTwo-StageOpAmp西电微电子：模拟集成电路设计53两级运放的正向SR与负向SR西电微电子：模拟集成电路设计54两级运放的设计实例（1）西电微电子：模拟集成电路设计55两级运放的设计实例（2）西电微电子：模拟集成电路设计56转换速率与小信号建立西电微电子：模拟集成电路设计57两级运放的设计实例（3）西电微电子：模拟集成电路设计58两级运放的设计实例（4）西