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标题: 关于电荷泵设计的疑问 [打印本页]

作者: 497514980 时间: 2024-2-21 14:44
标题: 关于电荷泵设计的疑问
最近在仿真电荷泵电路，采用运放减小电荷泵up和down电流的失配，仿真失配时效果确实很好，不过在仿真蒙特卡罗时候发现有简并点存在，我很好奇的是几乎所有文献都没有提到这一点，难道是我电路的问题？采用的是如下的电路结构，如果需要做启动电路该如何设计呢？

作者: cuihaofeng 时间: 2024-2-21 16:48
同问

作者: 497514980 时间: 2024-2-21 17:13
自顶

作者: jamesccp 时间: 2024-2-21 17:29
reset 到中间电平

作者: 497514980 时间: 2024-2-21 18:12

jamesccp 发表于 2024-2-21 17:29
reset 到中间电平

怎么做呢，大佬可以教一下吗

作者: 497514980 时间: 2024-2-21 21:43
不要沉呀

作者: kenlino 时间: 2024-2-22 11:19
从电路上看，简并点问题在于电荷泵输出tuning初始电压=0，存在导致OP输出=Vdd关闭M5/M7的可能态，进而无法对tuning节点进行充电，最终保持tuning=0的非正常稳态。最简单的启动电路是限制tuning的最低电压，使得OP负反馈闭环能正常运行。具体的可以增加一个NMOS启动器件(S接tuning，D通过电阻接Vdd，G接合适的偏压VB，VB-Vhtn>100mV)。FYI

作者: 497514980 时间: 2024-2-22 11:31

kenlino 发表于 2024-2-22 11:19
从电路上看，简并点问题在于电荷泵输出tuning初始电压=0，存在导致OP输出=Vdd关闭M5/M7的可能态，进而无法 ...

谢谢回答，不过我有一个问题，这个启动电路是一直工作还是用开关控制只在起始时刻工作？因为如果像你这样说的接的话，会不会一直给tuning环路充放电，影响环路工作？

作者: kenlino 时间: 2024-2-22 11:37

497514980 发表于 2024-2-22 11:31
谢谢回答，不过我有一个问题，这个启动电路是一直工作还是用开关控制只在起始时刻工作？因为如果像你这样 ...

看你的tuning点正常工作的工作点是否会低于100mV，如果正常工作点>>100mV，那么此NMOS启动支路可以一直接在tuning上，因为正常工作时NMOS自然会因Vgs<<Vth而关闭。否则正常工作时需要切断支路。

作者: 497514980 时间: 2024-2-22 11:39

kenlino 发表于 2024-2-22 11:37
看你的tuning点正常工作的工作点是否会低于100mV，如果正常工作点>>100mV，那么此NMOS启动支路可以一直接 ...

ENEN,感谢指点！

作者: 497514980 时间: 2024-2-22 23:11

kenlino 发表于 2024-2-22 11:37
看你的tuning点正常工作的工作点是否会低于100mV，如果正常工作点>>100mV，那么此NMOS启动支路可以一直接 ...

您好，我发现还有一个问题就是仿真整个反馈的稳定性时，用stb仿真得不到任何结果，也是由于简并点造成的吗

作者: 497514980 时间: 2024-2-23 10:24

kenlino 发表于 2024-2-22 11:19
从电路上看，简并点问题在于电荷泵输出tuning初始电压=0，存在导致OP输出=Vdd关闭M5/M7的可能态，进而无法 ...

楼主，我发现解决了这一个简并点，出现了新的简并点，有遇到过这种情况吗？

作者: kenlino 时间: 2024-2-23 11:55

497514980 发表于 2024-2-23 10:24
楼主，我发现解决了这一个简并点，出现了新的简并点，有遇到过这种情况吗？
...

如果存在新的简并点，估计现象是：tuning=Vdd，OP输出低电平，UP=0，DN=Vdd。
不了解你闭环系统其他电路是什么，按常理，闭环负反馈应当能将tuning从Vdd态推向正常工作点。
有一个可能性是UP、DN信号由数字锁存逻辑实现，初始状态是UP=0、DN=Vdd，导致出现前面所述的新简并点状态。
可考虑设置UP、DN初态，或检查下UP、DN实现逻辑问题以优化之。

作者: 497514980 时间: 2024-2-23 12:05

kenlino 发表于 2024-2-23 11:55
如果存在新的简并点，估计现象是：tuning=Vdd，OP输出低电平，UP=0，DN=Vdd。
不了解你闭环系统其他电路 ...

我可能说的有误，就是跑蒙特卡洛，会出现Vinn=0.5 OP输出0.5左右，Vinn=0.9左右，OP输出0.1。两个峰值分布。确实不存在了Vinn=0和OP输出等于1这种情况。这是我们启动电路管子尺寸没调好的原因吗

作者: 497514980 时间: 2024-2-23 12:11

kenlino 发表于 2024-2-23 11:55
如果存在新的简并点，估计现象是：tuning=Vdd，OP输出低电平，UP=0，DN=Vdd。
不了解你闭环系统其他电路 ...

作者: 497514980 时间: 2024-2-23 12:13

kenlino 发表于 2024-2-23 11:55
如果存在新的简并点，估计现象是：tuning=Vdd，OP输出低电平，UP=0，DN=Vdd。
不了解你闭环系统其他电路 ...

UP=0和DN=vdd 我是单独仿真的cp，用的VDC理想源供电的

作者: kenlino 时间: 2024-2-23 13:16

497514980 发表于 2024-2-23 12:05
我可能说的有误，就是跑蒙特卡洛，会出现Vinn=0.5 OP输出0.5左右，Vinn=0.9左右，OP输出0.1。两个峰值分 ...

怀疑你的环路phase margin不够，OP左右两半电路分别构成负反馈和正反馈环路，你分析下环路稳定性，上面的数据看已不是启动问题。

作者: 497514980 时间: 2024-2-23 15:35

kenlino 发表于 2024-2-23 13:16
怀疑你的环路phase margin不够，OP左右两半电路分别构成负反馈和正反馈环路，你分析下环路稳定性，上面的 ...

想问一下如果是用的两级运放，频率补偿该怎么做呢，是整体一起补，还是运放内部补偿好了，外面环路再补偿一下？

作者: kenlino 时间: 2024-2-23 16:05

497514980 发表于 2024-2-23 15:35
想问一下如果是用的两级运放，频率补偿该怎么做呢，是整体一起补，还是运放内部补偿好了，外面环路再补偿 ...

需要整体环路去考虑稳定性补偿。

作者: 497514980 时间: 2024-2-23 16:08

kenlino 发表于 2024-2-23 16:05
需要整体环路去考虑稳定性补偿。

嗯嗯，我用stb仿真老出现没有相位裕度的情况，打开增益和相位的曲线发现，相位裕度-100多，正负反馈没接错，为啥会出现这种情况呢？
还有想问大佬一个问题就是运放负输入端接环路滤波器电阻上面和直接接loop环路上有什么区别呢？

作者: kenlino 时间: 2024-2-23 16:19

497514980 发表于 2024-2-23 16:08
嗯嗯，我用stb仿真老出现没有相位裕度的情况，打开增益和相位的曲线发现，相位裕度-100多，正负反馈没接 ...

电路中OP核心目的是将左右电流支路的DC工作点进行有效的跟随，OP反向输入端自然希望是一个相对稳定的DC信号，而loop上的tuning点交流信息量比RC节点的大，RC节点更合适。

作者: 放大器不振荡 时间: 2024-2-23 16:37
楼主你好，请教一下，为什么你图上的结构，运放的负端接电容上？而不是通常的结构接到电荷泵的输出端？

作者: 497514980 时间: 2024-2-23 16:37

kenlino 发表于 2024-2-23 16:19
电路中OP核心目的是将左右电流支路的DC工作点进行有效的跟随，OP反向输入端自然希望是一个相对稳定的DC信 ...

原来如此，在仿真稳定性时需要把环路滤波器和启动电路一起挂上仿真stb吗？如果OP是两级运放，外加外面的共源级一共三级，这个时候频率补偿该如何分析呢，可以给一些思路吗？

作者: 497514980 时间: 2024-2-23 16:39

放大器不振荡发表于 2024-2-23 16:37
楼主你好，请教一下，为什么你图上的结构，运放的负端接电容上？而不是通常的结构接到电荷泵的输出端？ ...

楼上kenlino回答啦

作者: kenlino 时间: 2024-2-23 16:54
本帖最后由 kenlino 于 2024-2-23 17:01 编辑

497514980 发表于 2024-2-23 16:37
原来如此，在仿真稳定性时需要把环路滤波器和启动电路一起挂上仿真stb吗？如果OP是两级运放，外加外面的 ...

挂上全部电路去跑stb。

先明确此系统架构中零极点分布情况(最直接的就是先stb仿真查看分布，否则就手动简化推导)，再根据电路系统功能以明确的核心spec(比如环路带宽等)进一步分配零极点位置，已知限定spec越多，电路设计改进方向就会越明确。

作者: 497514980 时间: 2024-2-25 17:52

kenlino 发表于 2024-2-23 16:54
挂上全部电路去跑stb。

先明确此系统架构中零极点分布情况(最直接的就是先stb仿真查看分布，否则就手动简 ...

您好，想再请教一下，stb仿真应该将iprobe放在哪个位置呢，内部一级运放和cp电流镜管构成两级,采用了R+C的米勒补偿，我发现iprobe放在运放输出的R+C之前和之后得到的结果不一样，应该怎么挂呢？

作者: 查无此人 时间: 2024-11-18 11:26
为什么放大器的负向输入端连接的不是tuning端，而是电阻和电容中间的端口

作者: 497514980 时间: 2024-11-21 09:35

放大器不振荡发表于 2024-2-23 16:37
楼主你好，请教一下，为什么你图上的结构，运放的负端接电容上？而不是通常的结构接到电荷泵的输出端？ ...

我的帖子下有人回答过这个问题

作者: 骑着小猪看夕阳 时间: 2024-12-20 17:18
您好！我最近也在做电荷泵，请问这种基于运放的结构最后适合流片吗？能够充分考虑到各种失配吗？

作者: 497514980 时间: 2024-12-23 16:59

骑着小猪看夕阳发表于 2024-12-20 17:18
您好！我最近也在做电荷泵，请问这种基于运放的结构最后适合流片吗？能够充分考虑到各种失配吗？ ...

流了两波，没出问题。这应该是比较经典的做法。

作者: 骑着小猪看夕阳 时间: 2024-12-23 19:09

497514980 发表于 2024-12-23 16:59
流了两波，没出问题。这应该是比较经典的做法。

谢谢

作者: anglars 时间: 2025-1-2 15:34
楼主能分享下图片的文献吗

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