在线咨询
eetop公众号 创芯大讲堂 创芯人才网
切换到宽版

EETOP 创芯网论坛 (原名:电子顶级开发网)

手机号码,快捷登录

手机号码,快捷登录

找回密码

  登录   注册  

快捷导航
搜帖子
查看: 2391|回复: 3

[原创] 对米勒补偿二级运放零极点的分析

[复制链接]
发表于 2022-12-2 20:50:28 | 显示全部楼层 |阅读模式

马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?注册

x
单端输出的二级运放设计(这是一个设计的很差的二级运放,重点在于对零极点的分析)1.电路分析1.1.对未加补偿的单端输出二级运放的分析1.1.1.搭建Schematic
本设计采用10μA的电流进行偏置,第一级采用单端输出的NMOS差分输入对,第二级采用PMOS作输入管的共源极。所有管子均已调至饱和区,电路的直流增益已经达到指标要求。
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg
1-未加补偿的单端输出二级运放
1.1.2.搭建Testbench
负载电容为2Pf;将运放的负输入端与输出端接在一起,形成单位增益负反馈的形式,断开环路,用IPRB进行稳定性仿真,看波特图;共模电平设置为DC=0.9V,输入小信号设置为AC=1V,进行ac和dc仿真。
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg
2-Testbench
1.1.3.开始仿真
用IPRB进行stb仿真得到的波特图如下:
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.jpg
3-波特图
由波特图可以看出这个未加补偿的二级运放增益已经达到80bB,但是相位裕度约为-8.5度,系统已经不稳定,需要通过补偿将主极点向内推的同时将次级点向外推到GBW之外,使相位裕度达到60度,使系统保持稳定。
同时也可以通过仿真得到其他的参数,如图:
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.jpg
4-ADE L仿真结果
为了后续对零极点问题的分析,测得的相关MOS管的寄生电容如下(已经过近似处理):
  
  
Cgs
Cgd
Cgb
Cdb
Csb
Cds
DUT1
-16.39f
-1.64f
-2.41f
-2.59a
-3.41f
10.60a
DUT3
-71.73f
-5.06f
-8.86f
-49.73a
-19.54f
143.48a
DUT4
-451.83f
-25.63f
-54.47f
-106.71a
-123.13f
352.32a
DUT5
-32.92f
-2.52f
-2.37f
-7.87a
-7.65f
25.77a
1.1.4.推导零极点
为简化分析,先将第一级、第二级输出节点对地电容和电阻分别等效为C1、R1和C2、R2;将第一级、第二级的等效跨导设为Gm1和Gm2,待推导出传输函数后,再将C1、R1和C2、R2,以及Gm1和Gm2的实际组成考虑进去。因此,我们可以得到未经补偿的单端输出二级运放的小信号等效模型如下:
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.png
5二级运算放大器的二阶小信号等效电路
对V1和Vout两点列KCL、KVL方程可得:
Gm1Vin + file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.png=0
Gm2V1 + file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.png=0
进行化简:
V1=-Gm1*Vin(R1||C1)
-Gm2Gm1Vin(R1||C1) + file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.png=0
R1||C1=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.png
R2||C2=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image018.png
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image020.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image022.png
可以得到两个极点ωp1=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image024.png  ;ωp2=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image026.png
现在开始分析Gm、R、C的组成:
由Schematic可知:
Gm1=gm1 ; Gm2=gm4
R1=ro1||ro3file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image028.png  ;  R2=ro4||ro5≈file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image030.png
C1=Cds1+Cdb1+Cds3+Cdb3+Cgs4+Gm2R2Cgd4≈Cgs4+100Cgd4≈3p
C2=Cds4+Cdb4+Cgd4+Cgd5+Cds5+Cdb5+CL≈2p
因此,这两个极点的频率分别为fp1=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image032.png≈40KHz;fp2=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image034.png≈290KHz。
1.2.对米勒补偿的单端输出二级运放的分析1.2.1.推导进行米勒补偿后的零极点
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image036.png
6-进行Miller补偿后的二级运放
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image038.png
7-Miller补偿后的二级运放小信号等效电路
ff
Gm1Vin + file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.png+(V1-Vout)CcS =0
(Vout-V1)CcS + Gm2V1 + file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image040.png = 0
进行化简:
为简便计算,先令file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image042.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image044.png=Z1;file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image046.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image048.png=Z2。
V1=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image050.png
VoutCcS+(Gm2-CcS)V1+Z2Vout=0
VoutCcS+(Gm2-CcS)file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image052.png+Z2Vout=0
VoutCcS(Z1+Z2+Gm2)+VoutZ1Z2=Gm1Vin(Gm2-CcS)
把Z1,Z2代入上式可得到:
Vout(file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image054.png)=VinGm1(Gm2-CcS)
整理得:
Vout(file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image056.png)=VinGm1(Gm2-CcS)
此米勒补偿二级运放的传输函数为:
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image020.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image058.png
可以看出这个传输函数有两个极点和一个零点。
传输函数的一般表达式可以写成:file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image060.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image062.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image064.png
1.计算零点:令分子=0,求得ωz=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image066.png,这是一个右半平面零点,会带来相位裕度的恶化。
2.计算极点:经过米勒补偿后,主极点向原点方向靠近,此主级点已经推至GBW外,因此P1<<P2,file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image068.png,所以S项系数可以约等于file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image070.png。可以得到:
主极点ωp1=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image072.png file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image074.png
次主级点ωp2=-file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image076.png≈-file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image078.png
3.计算GBW:GBW=Av*ωp1file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image080.png
结合之前的分析可知:
Gm1=gm1  ; Gm2=gm4
R1=ro1||ro3file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image028.png  ;  R2=ro4||ro5≈file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image030.png
需要注意的一点是,在本次的推导过程中,由Cgd引起的密勒效应已经被包含在Cc中,所以在本次分析中的C1和C2与之前的C1和C2是不一样的。
C1=Cds1+Cdb1+Cds3+Cdb3+Cgs4≈0.5p
C2=Cds4+Cdb4+Cgd4+Cgd5+Cds5+Cdb5+CL+Cc≈2p+Cc
根据指标要求PM=60°,那么就需要次主极点在GBW处产生30°的相移。可以列出:
arctanfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image082.png=30°
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image082.png=tan30°=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image084.png
P2=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image086.pngGBW≈2GBW
所以有:
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image078.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image088.png
Cc≈2p
1.2.2.搭建Schematic
将米勒电容Cc≈2p加入到Schematic中,再次进行仿真。
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image090.jpg
8-加入米勒补偿的二级运放
1.2.3.搭建Testbench
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image092.jpg
9- Testbench
1.2.4.开始仿真
用IPRB进行stb仿真得到的波特图如下:
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image094.jpg
10-米勒补偿后的波特图
通过波特图可以直观的看到相位裕度已经提高至约58.5deg,说明引入的米勒补偿已经起到了应有的效果。但还有一点需要考虑,是我们在进行米勒补偿的过程中引入了一个右半平面的零点,右半平面的零点是会恶化相位裕度的,由这个波特图可以看到目前在没有处理这个右半平面零点时,相位裕度已经接近指标要求(60deg),因此可以推测只需对这个右半平面零点稍作处理,如①将这个右半平面零点向GBW外的方向推至更远,让这个右半平面零点在GBW处产生的相移更小;或②将这个右半平面零点变成左半平面零点,来优化相位裕度。可以通过加一个调零电阻的方式来实现。
通过仿真还可以得到其他的参数:
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image095.png
11-ADE L仿真结果
    能看出管子均工作在饱和区,DC Gain约为82dB,GBW约为5.84MHz。
相关寄生电容值:
  
  
Cgs
Cgd
Cgb
Cdb
Csb
Cds
DUT1
-16.39f
-1.64f
-2.41f
-2.59a
-3.41f
10.60a
DUT3
-71.73f
-5.06f
-8.86f
-49.73a
-19.54f
143.48a
DUT4
-451.83f
-25.63f
-54.47f
-106.71a
-123.13f
352.32a
DUT5
-32.92f
-2.52f
-2.37f
-7.87a
-7.65f
25.77a
1.2.5.计算零极点并分析
由之前的推导可知:
零点ωz=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image066.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image097.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image099.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image101.png≈29.46MHz
主极点ωp1=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image074.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image103.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image105.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image107.png≈0.5KHz
次主级点ωp2=-file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image078.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image109.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image111.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image113.png≈10.8MHz
单位增益带宽:GBW=Av*ωp1file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image080.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image115.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image117.png≈6.1MHz
由此可以计算出:
次主级点在GBW处产生的相移为:arctanfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image119.png≈29.5°它位于file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image121.png≈1.77倍GBW频率点处。
右半平面零点在GBW处产生的相移为:arctanfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image123.png≈11.7°;它位于file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image125.png≈5倍GBW频率点处。
1.2.6.对右半平面零点的分析
根据仿真结果,可以得知此时的PM≈58.5°,未达到指标要求。那么接下来对这个右半平面零点进行处理,有两种处理方法,分别是:
①将这个右半平面零点推向更远处,以使这个右半平面零点在GBW处产生的相移更小,进而来满足指标要求。
零点ωz=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image127.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image097.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image101.png≈29.46MHz;目前零点位于file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image125.png≈5倍GBW频率点处,它在GBW处产生的相移为arctanfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image123.png≈11.7°
目前PM≈58.5,要想达到PM=60°的指标要求,可先将零点推至10倍GBW频率点处,这样右半平面零点在GBW处产生的相移为arctan0.1≈5.7°,可以提高PM至60°以上。令:
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image097.png=10file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image115.png
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image101.png=10*file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image117.png
gm4=10gm1
目前gm1≈77u;gm4≈373u,要想让gm4=10gm1,则gm4需要增大至约770u,即大约需要在原来的基础上增大一倍。
在不改变第二级增益的情况下,增大一倍第二级的gm,可以令第二级MOS管的w增大一倍或者说是MOS管的数量增大一倍。需要注意的是①当增大MOS的w,它的寄生电容也会增大。②次主级点file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image129.png,增大gm4的同时也会对次主级点产生影响。
②将这个右半平面零点变成左半平面零点,来优化相位裕度。
左半平面零点可以提升相位裕度,可以通过将一个小电阻与米勒电容串联的方式实现这种转化。
加入米勒补偿前的情况:Vout=0,因为这是一个零点。
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image131.jpg
可以列出:
Gm2Vin+(0-Vin)CcS=0
S=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image066.png
加入米勒补偿后的情况:
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image132.png
可以列出:
Gm2Vin+file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image134.png=0
S=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image136.png*file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image066.png
不难看出有两种情况:
①当1-Gm2R=1时,零点在无穷远处。
②当1-Gm2R<0时,零点变为左半平面零点,可以优化相位裕度。
1.3.对增大运放的第二级跨导的情况进行分析1.3.1.搭建Schematic
保持其他参数不变,仅使第二级mos管的数量增大一倍。
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image138.jpg
12-第二级MOS数量Doble后的Schematic
1.3.2.搭建Testbench
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image140.jpg
13-Testbench保持不变
1.3.3.开始仿真
得到的新的波特图如下:
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image142.jpg
14-第二级MOS管数量倍增后的波特图
不难看出此时的PM≈70°,已达到PM>60°的指标要求。
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image144.jpg
15-新的ADE L仿真结果
可以看到第二级的功耗增大约一倍。DC Gain和GBW几乎保持不变。第二级两MOS管的rout约为之前的file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image146.png,这与公式ro=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image148.png是相符的。
重新测得的相关寄生电容:
  
  
Cgs
Cgd
Cgb
Cdb
Csb
Cds
DUT1
-16.39f
-1.64f
-2.41f
-2.59a
-3.41f
10.62a
DUT3
-71.73f
-5.06f
-8.86f
-49.55a
-19.54f
143.04a
DUT4
-906.45f
-51.28f
-108.2f
-214.41a
-246.93f
707.17a
DUT5
-65.84f
-5.03f
-4.72f
-15.73a
-15.28f
51.55a
之前的相关寄生电容:
  
  
Cgs
Cgd
Cgb
Cdb
Csb
Cds
DUT1
-16.39f
-1.64f
-2.41f
-2.59a
-3.41f
10.60a
DUT3
-71.73f
-5.06f
-8.86f
-49.73a
-19.54f
143.48a
DUT4
-451.83f
-25.63f
-54.47f
-106.71a
-123.13f
352.32a
DUT5
-32.92f
-2.52f
-2.37f
-7.87a
-7.65f
25.77a
进行对比可以知道,当增加MOS管的数量(width)时,寄生电容也成倍增大。
1.3.4.零极点分析
Gm1=gm1  ; Gm2=gm4(已经为原来的2倍)
R1=ro1||ro3file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image028.png  ;  R2=ro4||ro5≈file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image030.png(变为原来的file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image146.png
C1=Cds1+Cdb1+Cds3+Cdb3+Cgs4≈0.9p
C2=Cds4+Cdb4+Cgd4+Cgd5+Cds5+Cdb5+CL+Cc≈4p
零点ωz=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image066.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image097.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image099.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image101.png≈51MHz
主极点ωp1=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image074.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image103.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image105.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image107.png≈0.5KHz
次主级点ωp2=-file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image078.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image109.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image111.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image113.png≈17.7MHz
单位增益带宽:GBW=Av*ωp1file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image080.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image115.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image117.png≈6.1MHz
由此可以计算出:
次主级点在GBW处产生的相移为:arctanfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image119.png≈19°它位于file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image121.png≈3倍GBW频率点处。
右半平面零点在GBW处产生的相移为:arctanfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image123.png≈7°;它位于file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image125.png≈8.5倍GBW频率点处。
所以次主级点右半平面零点在GBW处产生的相移约为25°
由仿真结果可知,此时相位裕度PM≈70°,这与计算得到的结果相仿。
1.4.对加入调零电阻的米勒补偿二级运放的分析1.4.1.搭建Schematic
加入一个阻值为R=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image150.png的调零电阻与Cc串联,重新搭建Schematic。
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image152.jpg
16-加入调零电阻的米勒补偿二级运放
1.4.2.搭建Testbench
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image154.jpg
17-Testbench
1.4.3.开始仿真
得到的新的波特图如下:
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image156.jpg
18-波特图
可以看出,此时的相位裕度约为60°
1.4.4.零极点分析
加入调零电阻后,得到这个左半平面的零点:
ωz≈file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image158.png
file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image097.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image160.png=file:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image162.png≈-51MHz
可以算出这个左半平面零点在GBW处产生的相移为:arctanfile:///C:/Users/ADMINI~1.DES/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image123.png≈-11.7°,即这个左半平面零点在GBW处提升了11.7°的相位裕度。

单端输出的二级运放设计.docx

692.72 KB, 下载次数: 173 , 下载积分: 资产 -2 信元, 下载支出 2 信元

米勒补偿二级运放的零极点问题

发表于 2022-12-2 22:07:01 | 显示全部楼层
多谢分享
发表于 2022-12-3 00:59:52 | 显示全部楼层
感谢分享
发表于 2022-12-3 09:12:53 | 显示全部楼层
谢谢分享
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

关闭

站长推荐 上一条 /1 下一条

×

小黑屋| 关于我们| 联系我们| 在线咨询| 隐私声明| EETOP 创芯网
( 京ICP备:10050787号 京公网安备:11010502037710 )

GMT+8, 2024-3-29 03:08 , Processed in 0.026101 second(s), 7 queries , Gzip On, Redis On.

eetop公众号 创芯大讲堂 创芯人才网
快速回复 返回顶部 返回列表