关于运放开环增益和闭环增益的仿真问题

philosics

本人新手，现在在学习运放的设计，有一个问题不太理解。我们在仿真单端输出运放的增益和相位裕度的方法：把运放的同相输入接直流电压，输出通过很大的电感再接1V的交流电源接回到反向输入端，同时交流电源和电感之间接一个大电容到地。那么问题来了，比如我做一个折叠共源共栅运放这种输出电压范围不大的运放，可能在单位增益负反馈的情况下，同相输入端只能在比如0.7-1.1V的范围内才能使所有管子工作在饱和区，那么如果我想看输入共模电压是0.3V的时候的增益和相位裕度怎么办啊（我用的是PMOS输入的折叠共源共栅，开环情况下0V输入共模电平所有管子都饱和）？
我仿真了，如果按上面说的增益和相位裕度仿真方法，直流通路是单位增益负反馈形式，那么在同相端加0.3V很多管子不饱和，增益严重下降，但是单位增益带宽变化不大，相频特性曲线也变化不大，相位裕度基本不变。但是这样是否就说明了在共模输入0.3V的时候稳定呢？
另外就是，我还看过一些教程不乏一些名校的教程上直接仿真的开环增益和相位，开环的增益-相位曲线的相位裕度大就说运放稳定了。我很不理解，如果运放不接反馈讨论相位裕度有意义吗？为什么开环的相位曲线的相位裕度大就说运放稳定了？这中仿真方法和上面说的通过大电容电感接成单位增益形式仿真的区别在哪里？

philosics

如果有一些运放不能接成单位增益负反馈的形式（接成单位增益负反馈的形式不存在使所有管子饱和的同相端电压），那么这些运放的增益、相位怎么看呢？

david_reg

开环增益的频率特性相当于反馈系数为1的环路增益, 这时的0dB带宽最大, 相位裕度通常最小, 如果这种情况下运放是稳定的, 那么在其他反馈系数下也应该会是稳定的.
如果需要使输入共模与输出电压不一样运放才能有正常的工作点, 可以考虑在单位增益反馈的环路里面加一个DC电源, 使输出电压稳定在合适的工作点, 再仿真环路增益; 或者带上运放实际工作时的反馈网络, 仿真这种情况的环路增益, 但这时的反馈系数可能就不是1了.

philosics

回复 3# david_reg
谢谢您的回答。我之前也认为开环增益的频率特性是反馈系数为1的环路增益，但是仿真显示两种方法仿真结果有一些偏差，才搞得我凌乱了，难道仿真结果偏差只是仿真器的问题吗？

david_reg

回复 4# philosics

如果仿真开环增益和仿真单位增益反馈的环路增益时仿真方法及设置不一样的, 结果也会有一点差别.建议使用hspice的.lstb或spectre的stb做环路增益的仿真, 可以不用断开环路.

jyhking

谢谢分享

philosics

回复 5# david_reg


   哦好的 我试试hspice 谢谢您

smooth_nic

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david_reg 发表于 2015-12-8 16:55
开环增益的频率特性相当于反馈系数为1的环路增益, 这时的0dB带宽最大, 相位裕度通常最小, 如果这种情况下运 ...

求问为什么开环增益即反馈系数为1时的环路增益时，单位增益带宽最大，这个时候不应该低频增益最大，增益带宽积不变，所以单位增益带宽最小吗

david_reg

sqxu1103 发表于 2021-11-22 16:10
求问为什么开环增益即反馈系数为1时的环路增益时，单位增益带宽最大，这个时候不应该低频增益最大，增益 ...

A(s): opamp open loop gain;
f: feed back factor
T(s)=f*A(s):  loop gain
Acl(s) = A(s)/(1+f*A(s))  : close loop gain

when f=1,
T(s)=A(s)
Acl(s) = A(s)/(1+A(s))
if A(s)=A0/(1+s/p1), then 0dB bw of T(s) is close to -3dB bw of Acl(s).