CMOS模拟集成电路设计ch10稳定性和频率补偿.ppt
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1、CMOS模拟集成电路设计,稳定性和频率补偿,2019/6/2,提纲,2,提纲,1、概述 2、多极点系统 3、相位裕度 4、频率补偿 5、两级运放的补偿,2019/6/2,概述,3,1、概述,反馈系统存在潜在不稳定性 振荡条件(巴克豪森判据),1、在1下,围绕环路的相移能大到使反馈变为正反馈 2、环路增益足以使信号建立,2019/6/2,概述,4,增益交点 相位交点,在一般反馈电路的处理中,小于或等于1,且与频率无关;当1,幅值曲线会下移,增益交叉点会向原点方向移动,系统更易稳定。因此,常分析H=H (=1)的相位图和幅值图。,2019/6/2,概述,5,波特(Bode)图,1、在每个零点频率处
2、,幅值曲线的斜率按20dB/dec变化;在每个极点频率处,其斜率按20dB/dec变化。 2、对一个在左半平面的极点(零点)频率m ,相位约在0.1 m处开始下降(上升),在m处经历45( 45)的变化,在大约10 m处达到90 ( 90 )的变化。右半平面的情况,反之。,右半平面的零点对反馈系统的稳定性更加有害,因为它提高增益,但延迟相位。,2019/6/2,概述,6,极点位置与稳定性的关系,每个极点频率表示为sp=j P +p,冲击响应包含exp(j P +P),如图,具有位于右半平面的极点的反馈放大器是不稳定的;,2019/6/2,概述,7,单极点系统,单极点系统是稳定的。,2019/6
3、/2,多极点系统,8,2、多极点系统,两极点系统,两极点系统是稳定的,但裕度不大。,2019/6/2,多极点系统,9,三极点系统,三极点系统可能是不稳定的。,附加的极点(和零点)对相位的影响比对幅值的影响更大。,2019/6/2,相位裕度,10,3、相位裕度,稳定的边缘情况 例如,在GX处,相位=-175,得到,相位裕度(PM):定义为 PM=180+H(= 1) 其中, 1为增益交点频率,2019/6/2,相位裕度,11,相位裕度对反馈系统稳定性的影响,当PM=45时,,当PM=60时,,当PM=90时,,2019/6/2,频率补偿,12,4、频率补偿,增大PM的方法,减少极点数, PX往外
4、推,减小带宽, GX往里推,2019/6/2,频率补偿,13,单级运放的频率补偿,以右图的电流镜作负载的差动共源共栅运放为例, 估计极点: Out,A,N,X(Y),2019/6/2,频率补偿,14,单级运放的频率补偿(续),Bode图,1,2019/6/2,频率补偿,15,单级运放的频率补偿(续),方法: 增加负载电容,即调整主极点 避免镜像极点 第一非主极点,必须离原点尽量远(大于等于GB),2019/6/2,频率补偿,16,单级运放的频率补偿(续), RoutAV,虽然p,out=(RoutCL)-1降低, 由于不影响GX和PX,因此,增大Rout并不能对运放进行补偿,2019/6/2,
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