关于环路稳定性的讨论

时光风筝 · 发表于 2012-7-31 09:24:05

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有时候在仿真环路稳定性的时候（比如LDO），会得到这样的Bode图！在p2和z1之间会有一个相位低谷！
假设此时，其相位与-180°之间的距离只有20°，而在增益交点处我们可以得到的相位为60°！
我的问题是：这样的电路稳定吗？
如果是不稳定的，那么为什么不把相位裕度的定义修改为：在增益交点GX之内，最小的相位与-180°之间的距离？
如果是稳定的，那么为什么有的文献要求最低相位与-180°之间的距离>=45°
我计算了一下相位低谷处的频率峰值，列表如下：
2012-7-31 9-14-12.png

这能否说明比如当x>=10，电路是稳定的？
这个问题困扰了我很久，其稳定性究竟如何考虑呢？
希望高人指点！先谢过！

afujian · 发表于 2012-7-31 09:43:38

仿真只有20 那么如何保证流片后的那个频率点相位不低于-180？

michaelhust · 发表于 2012-7-31 10:35:06

单位增益下是稳定的

andrew1986 · 发表于 2012-7-31 13:30:42

这种结果，理论上是稳定的。但是：
如果是很关键的部位，建议做一些恶劣情况下的瞬态仿真，变变corner啊、变变temperature啊、输入信号的幅度变一下啊、各种parasitic，包括bonding wire寄生参数带上去看看啊等等。。。
个人认为，仿真得到的bode plot可以近似认为是真实系统稳定的必要非充分条件，有指导意义，但不能百分百保证。。。

aries2008 · 发表于 2012-7-31 17:11:23

谁有这方面的文章贴出来大家分享一下，谢了啊。

hezudao · 发表于 2012-7-31 17:32:35

回复 1# 时光风筝

每年都会有人问这个问题。
这个电路肯定是稳定的，即便是最低点超过180也是稳定的。这种结构第一个overshoot可能会很大（step response)，但是ringging可以很少，settling time还是可以很好。有些电路比如ook调制的driver可能就可以用。但是如果transient情况下overshoot导致nonlinear distortion, 导致增益下降，就有可能震荡，所以是conditional stable. 但是不要被这个吓倒，根据具体实现这些都是可以避免的。比如用feedforward实现的这种波特图，只要保证feedforward branch晚于main path saturation就应该没啥问题。在很多应用中比如high bandwith filter, sigma delta.往往需要足够高的inband gain,如果按first order roll off, gbw可能要超过10g.
不存在大于一个频率振荡，低于某个频率不振荡的说法，振荡就振荡，步振荡就不振荡。关于稳定性，不要再纠结那几本经典教材了，多看看控制论的书，很多设计最后都归结到稳定性分析。

rebabel · 发表于 2012-7-31 19:50:56

楼上正解！不过实际情况和理论不同，即使是单位负反馈，也要考虑零极点随corner的变化，仿真一下corner还是更可靠。

时光风筝 · 发表于 2012-7-31 21:44:06

谢谢各位了！Nyquist图可以作为稳定性的度量标准！但是不知道实际工程中是怎么用的?cadence可以仿真吗？特别感谢6#详细的讲解！虽然有的我还不是而很理解，水平还不到！谢谢6#！

aries2008 · 发表于 2012-7-31 21:50:30

回复 6# hezudao

六楼有这方面的文章吗，给大家分享一下，谢谢啊！

hezudao · 发表于 2012-7-31 22:02:25

回复 9# aries2008

你想要什么资料，我说的都是普通控制论或信号于系统里的东系，之余具体实现，自己搭个运放试试就清楚了

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