带大电容的Class AB运放

sillier

在做一个floating bias class AB的运放，是参考Ron Hogervorst的paper的。
在他那片的paper里面，他的负载电容是10pF。

我现在做的是要负载1uF电容，这样输出极点就会很低频（gm/CL), 然而如果有miller补偿的话，那样第一级的输出极点也会很低频。

所以我就把miller电容删除了，使得第二级输出极点在比较低频，第一级运放极点作为次极点。第一次tape out后就发现，buffer会震荡。

有没有人做过这种大电容负载的，要如何补偿呢？

goodsilicon

有没有仿真相位裕度呢？第一级的极点应该也比较低频：cascode高阻+第二级输入管子栅极的大电容，搞不好两个极点弄在一块儿了。

另外，这种classAB结构，有时并不是工作在线性区，所以AC仿真不太说明问题，多做些TRAN仿真，比如让电源在不同的时间内从0上升到AVDD，看看是否有震荡的迹象。

hongmy

1） 方案一：第一级不要用cascode了，尽量降低阻抗，如果你对增益不高，又不驱动大的电流情况下，或许可行。
2）方案二： 大电容上挂个电阻，使用ESR零点抵消掉内部的极点；不过ESR电阻会一定程度上影响你的性能，所以也和你的应用有关系。
3） 方案三：不要去掉miller，在你这种情况下， Miller同样可以有用，不过到1uF这么大的电容依然可能存在问题，可能还是需要方案二来进一步支持；
4） 方案四： dual loop op。

在做一个floating bias class AB的运放，是参考Ron Hogervorst的paper的。
在他那片的paper里面，他的负载电容是10pF。

我现在做的是要负载1uF电容，这样输出极点就会很低频（gm/CL), 然而如果有miller补偿的话， ...
sillier 发表于 2010-3-22 11:40

                               
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sillier

For plan 1:已经用了FIB验证过，不要cascode仍然震荡
For plan 2: 我已经做了一个10ohm的poly在里面，后面测试的时候再加外部100ohm的也没有用
For plan 3: 用FIB改了大概1pF左右的miller cap加进去，不行；不知道是不是太小了

For plan 4：Is there any paper? 另外current consumption是我很care的，如果多了一运放，功耗会增加。

BTW， 如果输出sink 或者source 一个1mA的电流，就不会震荡。个人认为，输出极点被推向高频了。


3# hongmy

sillier

恩，确实是这样子。
从仿真看，第一级的输出不要那个miller cap，把第一级极点推高频，这样PM会好

Trans好难看吧，我从仿真就没有看到震荡。不知道你tran怎么加的？频率？

2# goodsilicon

castrader

可以做一下闭环阶跃仿真
看看over-shoot

fuyibin

4# sillier

你是仅仅一个CLASS AB的opamp，PCB上加反馈电阻，还是把反馈也做在chip上了
如果反馈电阻在PCB上，那就在反馈电阻边并联个大电容试试
或者加大负载电容试试，把主极点往低频推
BTW：感觉设计思路可能不太对，我个人觉得哦。
（1）我曾经做过class AB opamp，gain=1 or 2，20pF/150ohm loading，由于增益固定，反馈电阻就做在芯片上了。输出的20pf主要是考虑到芯片/PCB板/借口的寄生电容。不会故意让其驱动1uF这样大的电容。
（2）如果既然要驱动1uF大电容，那么这个电路的速度要求肯定不高，或者说是很慢。那么片外补偿可能更可行一些。要仔细分析零极点的，就像LDO一样，带负载大小影响稳定性，把主极点放外面就会存在这个问题。

sillier

7# fuyibin

Thanks for your reply.
我的是一个buffer，Gain=1，输出和负端在芯片上是连起来的

1. 感觉20pF这种负载，只要把miller电容做的足够大，主极点是一定在里面的
2. 我输入电压是不会变化的，要1uF的cap，是因为buffer的响应不够快，突然有负载的时候，电压会掉得很厉害。
其实要求最高的load regulations，是要在10~20u里面，电压settle到+-10mV的error

goodsilicon

7# fuyibin

Thanks for your reply.
我的是一个buffer，Gain=1，输出和负端在芯片上是连起来的

1. 感觉20pF这种负载，只要把miller电容做的足够大，主极点是一定在里面的
2. 我输入电压是不会变化的，要1uF ...
sillier 发表于 2010-3-23 09:09

                               
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多给些应用背景吧！buffer用在哪里？我也感觉带个1uF的电容比较奇怪。
另外，仿瞬态是指avdd在1us，10us，100us，1ms，时间内从0上升到avdd，主要是要看一下如果电路中有频率扰动时，会不会震荡或不稳定。
把你的电路图贴上来吧！

goodsilicon

For plan 1:已经用了FIB验证过，不要cascode仍然震荡
For plan 2: 我已经做了一个10ohm的poly在里面，后面测试的时候再加外部100ohm的也没有用
For plan 3: 用FIB改了大概1pF左右的miller cap加进去，不行；不知道 ...
sillier 发表于 2010-3-22 16:27

                               
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“BTW， 如果输出sink 或者source 一个1mA的电流，就不会震荡。个人认为，输出极点被推向高频了。”


这时已经不适合小信号分析了。